三種基本放大電路及靜態(tài)工作點(diǎn)PPT課件

1、.,1,三種接法的比較,1.共射電路既能放大電流又能放大電壓，輸入電阻居中，輸出電阻較大，常用于低頻放大電路的單元電路。常做為低頻放大電路的單元電路。 2.共集電路只能放大電流不能放大電壓，是三種接法中輸入電阻最大，輸出電阻最小的電路，并具有電壓跟隨的特點(diǎn)，常用于電壓放大電路的輸入級(jí)和輸出級(jí)，在功率放大電路中也常采用射極輸出的形式。 3.共基電路只能放大電壓而不能放大電流，輸入電阻小，電壓放大倍數(shù)和輸出電阻與共射電路相當(dāng)，頻率特性最好，常用于寬頻帶放大電路。,.,2,2.2 基本共射極放大電路, 電路組成, 簡(jiǎn)化電路及習(xí)慣畫(huà)法, 簡(jiǎn)單工作原理, 放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài), 直流通路和交流通路, 書(shū)

2、中有關(guān)符號(hào)的約定,.,3,2.2 共射極放大電路,1. 電路組成,輸入回路（基極回路）,輸出回路（集電極回路）,.,4,2. 簡(jiǎn)化電路及習(xí)慣畫(huà)法,習(xí)慣畫(huà)法,共射極基本放大電路,.,5,3. 簡(jiǎn)單工作原理,Vi=0,Vi=Vsint,.,6,4. 放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài),靜態(tài)：輸入信號(hào)為零（vi= 0 或 ii= 0）時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，也稱直流工作狀態(tài)。,動(dòng)態(tài)：輸入信號(hào)不為零時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，也稱交流工作狀態(tài)。,電路處于靜態(tài)時(shí)，三極管個(gè)電極的電壓、電流在特性曲線上確定為一點(diǎn)，稱為靜態(tài)工作點(diǎn)，常稱為Q點(diǎn)。一般用IB、 IC、和VCE （或IBQ、ICQ、和VCEQ ）表示。,# 放大電路

3、為什么要建立正確的靜態(tài)？,.,7,2.3 圖解分析法, 用近似估算法求靜態(tài)工作點(diǎn), 用圖解分析法確定靜態(tài)工作點(diǎn), 交流通路及交流負(fù)載線, 輸入交流信號(hào)時(shí)的圖解分析, BJT的三個(gè)工作區(qū), 輸出功率和功率三角形,2.3.1 靜態(tài)工作情況分析,2.3.2 動(dòng)態(tài)工作情況分析,.,8,共射極放大電路,2.3.1 靜態(tài)工作情況分析,1. 用近似估算法求靜態(tài)工作點(diǎn),根據(jù)直流通路可知：,采用該方法，必須已知三極管的 值。,一般硅管VBE=0.7V，鍺管VBE=0.2V。,.,9,采用該方法分析靜態(tài)工作點(diǎn)，必須已知三極管的輸入輸出特性曲線。,共射極放大電路,2. 用圖解分析法確定靜態(tài)工作點(diǎn), 首先，畫(huà)出直流通

4、路,2.3.1 靜態(tài)工作情況分析,.,10, 列輸入回路方程： VBE =VCCIBRb, 列輸出回路方程（直流負(fù)載線）： VCE=VCCICRc, 在輸入特性曲線上，作出直線 VBE =VCCIBRb，兩線的交點(diǎn)即是Q點(diǎn)，得到IBQ。, 在輸出特性曲線上，作出直流負(fù)載線 VCE=VCCICRc，與IBQ曲線的交點(diǎn)即為Q點(diǎn)，從而得到VCEQ 和ICQ。,.,11,2.3.2 動(dòng)態(tài)工作情況分析,由交流通路得純交流負(fù)載線：,共射極放大電路,vce= -ic (Rc /RL),因?yàn)榻涣髫?fù)載線必過(guò)Q點(diǎn)，即 vce= vCE - VCEQ ic= iC - ICQ 同時(shí)，令RL = Rc/RL,1. 交

5、流通路及交流負(fù)載線,則交流負(fù)載線為,vCE - VCEQ= -(iC - ICQ ) RL,即 iC = (-1/RL) vCE + (1/RL) VCEQ+ ICQ,.,12,2. 輸入交流信號(hào)時(shí)的圖解分析,2.3.2 動(dòng)態(tài)工作情況分析,共射極放大電路,通過(guò)圖解分析，可得如下結(jié)論： 1. vi vBE iB iC vCE |-vo| 2. vo與vi相位相反； 3. 可以測(cè)量出放大電路的電壓放大倍數(shù)； 4. 可以確定最大不失真輸出幅度。,# 動(dòng)態(tài)工作時(shí)， iB、 iC的實(shí)際電流方向是否改變，vCE的實(shí)際電壓極性是否改變？,.,13,2.3.2 動(dòng)態(tài)工作情況分析,3. BJT的三個(gè)工作區(qū),當(dāng)工

6、作點(diǎn)進(jìn)入飽和區(qū)或截止區(qū)時(shí)，將產(chǎn)生非線性失真。,飽和區(qū)特點(diǎn)： iC不再隨iB的增加而線性增加，即,此時(shí),截止區(qū)特點(diǎn)：iB=0， iC= ICEO,vCE= VCES ，典型值為0.3V,.,14,波形的失真,飽和失真,截止失真,由于放大電路的工作點(diǎn)達(dá)到了三極管 的飽和區(qū)而引起的非線性失真。對(duì)于NPN管， 輸出電壓表現(xiàn)為底部失真。,由于放大電路的工作點(diǎn)達(dá)到了三極管 的截止區(qū)而引起的非線性失真。對(duì)于NPN管， 輸出電壓表現(xiàn)為頂部失真。,2.3.2 動(dòng)態(tài)工作情況分析,3. BJT的三個(gè)工作區(qū),.,15,放大電路的動(dòng)態(tài)范圍,放大電路要想獲得大的不失真輸出幅度，要求：,工作點(diǎn)Q要設(shè)置在輸出特性曲線放大區(qū)的

7、中間部位；,2.3.2 動(dòng)態(tài)工作情況分析,3. BJT的三個(gè)工作區(qū),要有合適的交流負(fù)載線。,.,16,4. 輸出功率和功率三角形,要想PO大，就要使功率三角形的面積大，即必須使Vom 和Iom 都要大。,功率三角形,放大電路向電阻性負(fù)載提供的輸出功率,在輸出特性曲線上，正好是三角形ABQ的面積，這一三角形稱為功率三角形。,2.3.2 動(dòng)態(tài)工作情況分析,.,17,共射極放大電路,放大電路如圖所示。已知BJT的 =80， Rb=300k， Rc=2k， VCC= +12V，求：,（1）放大電路的Q點(diǎn)。此時(shí)BJT工作在哪個(gè)區(qū)域？,（2）當(dāng)Rb=100k時(shí)，放大電路的Q點(diǎn)。此時(shí)BJT工作在哪個(gè)區(qū)域？（

8、忽略BJT的飽和壓降）,解：（1）,（2）當(dāng)Rb=100k時(shí)，,靜態(tài)工作點(diǎn)為Q（40uA，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大區(qū)。,其最小值也只能為0，即IC的最大電流為：,所以BJT工作在飽和區(qū)。,VCE不可能為負(fù)值，,此時(shí)，Q（120uA，6mA，0V），,例題,end,.,18,？,思 考 題,1. 試分析下列問(wèn)題：,共射極放大電路,（1）增大Rc時(shí)，負(fù)載線將如何變化？Q點(diǎn)怎樣變化？,（2）增大Rb時(shí)，負(fù)載線將如何變化？Q點(diǎn)怎樣變化？,（3）減小VCC時(shí)，負(fù)載線將如何變化？Q點(diǎn)怎樣變化？,.,19,共射極放大電路,？,思 考 題,2. 放大電路如圖所示。當(dāng)測(cè)得BJT的VCE 接近VC

9、C的值時(shí)，問(wèn)管子處于什么工作狀態(tài)？可能的故障原因有哪些？,截止?fàn)顟B(tài),答：,故障原因可能有：, Rb支路可能開(kāi)路，IB=0， IC=0， VCE= VCC - IC Rc= VCC 。, C1可能短路， VBE=0， IB=0， IC=0， VCE= VCC - IC Rc= VCC 。,end,.,20,2.4 放大電路的工作點(diǎn)穩(wěn)定問(wèn)題, 溫度變化對(duì)ICBO的影響, 溫度變化對(duì)輸入特性曲線的影響, 溫度變化對(duì) 的影響, 穩(wěn)定工作點(diǎn)原理, 放大電路指標(biāo)分析, 固定偏流電路與射極偏置電路的比較,2.4.1 溫度對(duì)工作點(diǎn)的影響,2.4.2 射極偏置電路,.,21,2.4.1 溫度對(duì)工作點(diǎn)的影響,1.

10、 溫度變化對(duì)ICBO的影響,2. 溫度變化對(duì)輸入特性曲線的影響,溫度T 輸出特性曲線上移,溫度T 輸入特性曲線左移,3. 溫度變化對(duì) 的影響,溫度每升高1 C ， 要增加0.5%1.0%,溫度T 輸出特性曲線族間距增大,.,22,5. 直流通路和交流通路,交流通路,直流通路,共射極放大電路,end,.,23,此時(shí)，,不隨溫度變化而變化。,一般取 I1 =(510)IB ， VB =3V5V,2.4.2 射極偏置電路,1. 穩(wěn)定工作點(diǎn)原理,目標(biāo)：溫度變化時(shí)，使IC維持恒定。,如果溫度變化時(shí)，b點(diǎn)電位能基本不變，則可實(shí)現(xiàn)靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定。,T , IC, IE,IC, VE、VB不變, VBE ,

11、 IB,（反饋控制）,.,24,靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的放大器,UBE=UB-UE =UB - IE RE,I2=（510）IB I1= I2 + IB I2,IE = IC +IB IC,分壓式偏置電路,RE射極直流負(fù)反饋電阻,CE 交流旁路電容,.,25,靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定過(guò)程,UB,UBE=UB-UE =UB - IE RE,UB被認(rèn)為較穩(wěn)定,本電路穩(wěn)壓的過(guò)程實(shí)際是由于加了RE形成了負(fù)反饋過(guò)程,E,C,B,.,26,直流通道及靜態(tài)工作點(diǎn)估算,IB=IC/,UCE = EC - ICRC - IERE,IC IE =UE/RE = （UB- UBE）/ RE,UBE 0.7V,電容開(kāi)路,畫(huà)出直流通道,

12、.,27,電容短路,直流電源短路，畫(huà)出交流通道,交流通道及微變等效電路,B,E,C,.,28,交流通道,微變等效電路,.,29,微變等效電路及電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻的計(jì)算,ri= RB1/ RB2/ rbe,ro= RC,.,30,例：上述靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的放大器，各參數(shù)如下： RB1=100k， RB2=33k， RE=2.5k， RC=5k， RL=5k， =60。 求：（1）估算靜態(tài)工作點(diǎn)； （2）空載電壓放大倍數(shù)、帶載電壓放大倍 數(shù)、輸入電阻、輸出電阻； （3）若信號(hào)源有RS=1 k 的內(nèi)阻，帶載電 壓放大倍數(shù)將變?yōu)槎嗌伲?.,31,RB1=100k RB2=33k RE=2.

13、5k RC=5k RL=5k =60 EC=15V,解：(1)估算靜態(tài)工作點(diǎn),IC IE =UE/RE = (UB- UBE)/ RE = (3.7-0.7)/2.5 =1.2mA,IB=IC/=1.2/60=0.02mA=20A,UCE = EC - ICRC - IERE =12-1.2 (5+2.5)=6V,.,32,RB1=100k RB2=33k RE=2.5k RC=5k RL=5k =60 EC=15V,解：(2)空載電壓放大倍數(shù)、帶載電壓 放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻,ri= RB1/ RB2/ rbe =100/33/1.62=1.52 k,ro= RC =5k,.,33,2

14、. 放大電路指標(biāo)分析,靜態(tài)工作點(diǎn),.,34,2. 放大電路指標(biāo)分析,電壓增益,輸出回路：,輸入回路：,電壓增益：,畫(huà)小信號(hào)等效電路,確定模型參數(shù),已知，求rbe,增益,.,35,2. 放大電路指標(biāo)分析,輸入電阻,根據(jù)定義,由電路列出方程,則輸入電阻,放大電路的輸入電阻不包含信號(hào)源的內(nèi)阻,.,36,2. 放大電路指標(biāo)分析,輸出電阻,輸出電阻,求輸出電阻的等效電路,網(wǎng)絡(luò)內(nèi)獨(dú)立源置零,負(fù)載開(kāi)路,輸出端口加測(cè)試電壓,對(duì)回路1和2列KVL方程,rce對(duì)分析過(guò)程影響很大，此處不能忽略,其中,則,當(dāng),時(shí)，,.,37,3. 固定偏流電路與射極偏置電路的比較,共射極放大電路,.,38,3. 固定偏流電路與射極偏

15、置電路的比較,固定偏流共射極放大電路,Ro = Rc,.,39,end,.,40,2.4.3 穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的措施,采用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ǚ€(wěn)定Q點(diǎn),.,41,2.5 共集電極電路和共基極電路, 靜態(tài)工作點(diǎn), 動(dòng)態(tài)指標(biāo), 三種組態(tài)的比較,2.5.1 共集電極電路,2.5.2 共基極電路,.,42,2.5.1 共集電極電路,1. 電路分析,共集電極電路結(jié)構(gòu)如圖示,該電路也稱為射極輸出器,求靜態(tài)工作點(diǎn),由,得,.,43,電壓增益,輸出回路：,輸入回路：,電壓增益：,畫(huà)小信號(hào)等效電路,確定模型參數(shù), 已知，求rbe,增益,1. 電路分析,其中,一般,，則電壓增益接近于1，,即,電壓跟隨器,.,44,輸入電

16、阻,根據(jù)定義,由電路列出方程,則輸入電阻,當(dāng),，,時(shí)，,1. 電路分析,輸入電阻大,輸出電阻,由電路列出方程,其中,則輸出電阻,當(dāng),，,時(shí)，,輸出電阻小,# 既然共集電極電路的電壓增益小于1（接近于1），那么它對(duì)電壓放大沒(méi)有任何作用。這種說(shuō)法是否正確？,.,45,.,46,例子2.5.1，VBB=6V，VCC=12V，RB=15千歐，RE=5千歐，UBEQ=0.7V,rbb=100歐，B=50，求Q點(diǎn)，Au,Ri,Ro.,.,47,2.5.2 共基極電路,1. 靜態(tài)工作點(diǎn),直流通路與射極偏置電路相同,.,48,2. 動(dòng)態(tài)指標(biāo),電壓增益,輸出回路：,輸入回路：,電壓增益：,.,49,2. 動(dòng)態(tài)指

17、標(biāo), 輸入電阻, 輸出電阻,.,50,.,51,例：2.5.2電路見(jiàn)下圖，RE=3000歐，Rc=5K歐，B=100，rbe=1K歐，試估算Au,Ri,Ro,.,52,3. 三種組態(tài)的比較,.,53,三種接法的比較,1.共射電路既能放大電流又能放大電壓，輸入電阻居中，輸出電阻較大，常用于低頻放大電路的單元電路。常做為低頻放大電路的單元電路。 2.共集電路只能放大電流不能放大電壓，是三種接法中輸入電阻最大，輸出電阻最小的電路，并具有電壓跟隨的特點(diǎn)，常用于電壓放大電路的輸入級(jí)和輸出級(jí)，在功率放大電路中也常采用射極輸出的形式。 3.共基電路只能放大電壓而不能放大電流，輸入電阻小，電壓放大倍數(shù)和輸出電

18、阻與共射電路相當(dāng)，頻率特性最好，常用于寬頻帶放大電路。,.,54,2.6.1 復(fù)合管放大電路,.,55,復(fù)合管的組成原則 1.在正確的外加電壓下每只管子的各極電流均有合適的通道，且均工作在放大區(qū)。 2.為實(shí)現(xiàn)電流的放大，應(yīng)將第一只管的集電極或發(fā)射極電流作為第二只管的基極電流。 3.只要很小的驅(qū)動(dòng)電流iB，就能獲得很大的輸出集電極電流ic，需要提高電源電壓。,.,56,答疑,1. 線形電阻的伏安特性曲線,U/I=R U/ I=R,2. 晶體管BE結(jié)微變等效電路,UBEQ / IBQ =R 非線性, UBE / IB =rbe 在Q點(diǎn)處近似線性,.,57,答疑,3.電流源及其特性曲線,I1=IS+

19、Ir1 =IS+U1/r,I2=IS+Ir2 =IS+U2/r,I= I2 -I1 =（ U2 - U1 ）/r = U/r,r= U/ I,如何求r？,.,58,答疑,4. 晶體管CE間的微變等效電路,流控電流源,在線性放大區(qū)，rce很大，可忽略,.,59, 2.7 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路,2.7.1 電路的組成原則及分析方法,(1).靜態(tài)：適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)，使場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū),(2).動(dòng)態(tài): 能為交流信號(hào)提供通路,組成原則,分析方法,.,60,2.7.1 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的三種接法 共源放大電路 共漏放大電路 共柵放大電路,.,61,圖2.7.2 基本共源放大電路,將漏極電流iD的變化轉(zhuǎn)換成

20、電壓UGS的變化，從而實(shí)現(xiàn)電壓放大 UGSQ=VGG，然后作負(fù)載線UDS=VDD-iDRd,得到交點(diǎn)Q，讀出坐標(biāo)值IDQ和UDSQ,.,62,N溝道耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管 符號(hào)及特性曲線,.,63,2.7.3 場(chǎng)效應(yīng)管的微變等效電路,.,64,跨導(dǎo)gm = ID / UGS,id=gmugs,.,65,場(chǎng)效應(yīng)管的微變等效電路,壓控電流源,.,66,2.7.3 靜態(tài)分析,無(wú)輸入信號(hào)時(shí)（ui=0），估算：UDS和 ID。,R1=150k R2=50k RG=1M RD=10k RS=10k RL=10k gm =3mA/V UDD=20V,.,67,設(shè)：UGUGS,則：UGUS,而：IG=0,+UDD+20V,直流通道,.,68,2.7.4 動(dòng)態(tài)分析,微變等效電路,.,69,動(dòng)態(tài)分析：,電壓放大倍數(shù),負(fù)號(hào)表示輸出輸入反相,.,70,電壓放大倍數(shù)估算,R1=150k R2=50k RG=1M RS=10k RD=10k RL=10k gm =3mA/V