晶體管放大電路的基本分析方法

1、電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能制作：韋濟(jì)全制作：韋濟(jì)全重慶市經(jīng)貿(mào)中等專業(yè)學(xué)校重慶市經(jīng)貿(mào)中等專業(yè)學(xué)校 課題： 2.3 晶體管放大電路的基本分析方法教學(xué)要求：1、了解交、直流分量的表示方法2、會(huì)畫(huà)交、直流通路3、求靜態(tài)工作點(diǎn)4、會(huì)畫(huà)分壓式偏置放大電路教學(xué)重點(diǎn)：1、會(huì)畫(huà)交、直流通路2、會(huì)求靜態(tài)工作點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)：1、求靜態(tài)工作點(diǎn)2、分壓式偏置放大電路 教學(xué)方法： 講解法教學(xué)課時(shí)： 二課時(shí)教學(xué)過(guò)程：一、復(fù)習(xí)引入1、基本共射放大電路及各元器件的作用。2、畫(huà)出基本共射放大電路的等效電路。 二、新課教學(xué)一）交、直流分量的表示 電路中的電壓、電流都是由直流成分和交流成分疊加而成。 對(duì)直流分量和交流分量，作如

2、下規(guī)定： （1）用大寫(xiě)字母帶大寫(xiě)下標(biāo)表示）用大寫(xiě)字母帶大寫(xiě)下標(biāo)表示直流分直流分量量。如：。如： IB 、 IE 、 IC ; UI 、 UO（2）用小寫(xiě)字母帶小寫(xiě)下標(biāo)表示）用小寫(xiě)字母帶小寫(xiě)下標(biāo)表示交流分交流分量量。如：。如：ib 、ie 、 iC ；ui 、 uo（3）用小寫(xiě)字母帶大寫(xiě)下標(biāo)表示直流分）用小寫(xiě)字母帶大寫(xiě)下標(biāo)表示直流分量與交流分量的疊加。如：量與交流分量的疊加。如：iB 、iE 、 iC ；uI 、 uo（4）用大寫(xiě)字母帶小寫(xiě)下標(biāo)表示交流分）用大寫(xiě)字母帶小寫(xiě)下標(biāo)表示交流分量的有效值。如：量的有效值。如：Ib 、Ie 、 Ic ；Ui、 Uo 二）放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)

3、1、靜態(tài)靜態(tài)：放大器無(wú)信號(hào)輸入時(shí)的直流工作狀：放大器無(wú)信號(hào)輸入時(shí)的直流工作狀態(tài)叫靜態(tài)。態(tài)叫靜態(tài)。 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)：放大：放大器有信號(hào)輸入時(shí)器有信號(hào)輸入時(shí)的交、直流工作的交、直流工作狀態(tài)叫動(dòng)態(tài)。狀態(tài)叫動(dòng)態(tài)。 2、直流通路定義：放大器的直流電流流通的回路，包括放大器的直流電流流通的回路，包括輸入直流通路和輸出直流通路。輸入直流通路和輸出直流通路。畫(huà)法：將畫(huà)法：將電容視為開(kāi)路電容視為開(kāi)路，其它不變。如圖所，其它不變。如圖所示。示。 3、交流通路定義：放大器的交流信號(hào)電流的流通回路。包定義：放大器的交流信號(hào)電流的流通回路。包括輸入交流通路和輸出交流通路。括輸入交流通路和輸出交流通路。畫(huà)法：將容量較大的畫(huà)法：

4、將容量較大的電容視為短路電容視為短路；將；將直流電直流電源視為短路源視為短路，其它元件照畫(huà)。如圖所示。，其它元件照畫(huà)。如圖所示。 4、靜態(tài)工作點(diǎn)：在靜態(tài)下電流電壓共同確定的、靜態(tài)工作點(diǎn)：在靜態(tài)下電流電壓共同確定的點(diǎn)叫靜態(tài)工作點(diǎn)，用點(diǎn)叫靜態(tài)工作點(diǎn)，用 Q 表示。一般描述靜態(tài)表示。一般描述靜態(tài)工作點(diǎn)的量用工作點(diǎn)的量用 VBEQ、IBQ、VCEQ 和和 ICQ 表示。表示。 VBEQ ：硅管一般為：硅管一般為 0.7 V，鍺管為，鍺管為 0.3 V。一個(gè)。一個(gè)放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置是否合適，是放放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置是否合適，是放大器能否正常工作的重要條件。大器能否正常工作的重要條件。 bBEQ

5、CCBQRVVI BQCQIIcCQCCCEQRIVV 5、靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響。靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響。若若 Rb 阻值適當(dāng)，使阻值適當(dāng)，使 IBQ 有合適的數(shù)值，則基極有合適的數(shù)值，則基極的總電流的總電流IBQ+ib 始終是單方向的電流，即它只始終是單方向的電流，即它只有大小的變化，沒(méi)有正負(fù)極性的變化，這樣有大小的變化，沒(méi)有正負(fù)極性的變化，這樣就不會(huì)使發(fā)射結(jié)反偏而截止，從而避免了輸就不會(huì)使發(fā)射結(jié)反偏而截止，從而避免了輸入電流入電流 ib 的波形失真。的波形失真。 三）放大原理三）放大原理 1、放大電路、放大電路 輸出：從集電極和發(fā)射極之間輸出。輸出：從集電極和發(fā)射極之

6、間輸出。輸入：從基極和發(fā)射極之間輸入。輸入：從基極和發(fā)射極之間輸入。電路中，電路中，vBE、iB、ic、vCE 隨隨 vi 變，變化作用如下：變，變化作用如下：vivBEiBiCvCEvo 2、放大原理vi 的變化將產(chǎn)生變化的基極電流，使基極總電的變化將產(chǎn)生變化的基極電流，使基極總電流發(fā)生變化，集電極電流在集電極電阻上產(chǎn)流發(fā)生變化，集電極電流在集電極電阻上產(chǎn)生壓降，使放大器的集電極電壓將隨之變化。生壓降，使放大器的集電極電壓將隨之變化。通過(guò)通過(guò) C2 耦合，隔斷直流，因此輸出信號(hào)電壓耦合，隔斷直流，因此輸出信號(hào)電壓 vo 也隨之變化。只要電路參數(shù)能使三極管工也隨之變化。只要電路參數(shù)能使三極管工

7、作在放大區(qū)，則作在放大區(qū)，則 vo 的變化幅度將比的變化幅度將比 vi 的變化的變化幅度大很多倍。幅度大很多倍。 3、波形輸出電壓與輸入電壓輸出電壓與輸入電壓相位相反相位相反，又稱這種共發(fā)，又稱這種共發(fā)射極的單管放大電路為射極的單管放大電路為反相放大器反相放大器。 四）輸入電阻、輸出電阻1、輸入電阻輸入電阻 ri：輸入交流電壓：輸入交流電壓 vi與輸入回路產(chǎn)生的輸與輸入回路產(chǎn)生的輸入電流入電流 ii 之比。之比。 也可視為從輸入端看進(jìn)去的等效電阻。如圖所示也可視為從輸入端看進(jìn)去的等效電阻。如圖所示 ri 。 ri越大，放大器要求信號(hào)源提供的電流越小，信號(hào)源越大，放大器要求信號(hào)源提供的電流越小，

8、信號(hào)源的負(fù)擔(dān)越小。在電壓放大器中的負(fù)擔(dān)越小。在電壓放大器中希望放大器輸入電阻希望放大器輸入電阻大一些大一些。iiiivr 2、輸出電阻輸出電阻 ro：從放大器輸出端：從放大器輸出端(不包括外接負(fù)載不包括外接負(fù)載電阻電阻)看進(jìn)去的交流等效電阻。如上圖所示看進(jìn)去的交流等效電阻。如上圖所示 ro 。ro 表示放大器帶負(fù)載的能力。輸出信號(hào)時(shí)，自身?yè)p表示放大器帶負(fù)載的能力。輸出信號(hào)時(shí)，自身?yè)p耗越小，帶負(fù)載的能力就越強(qiáng)，所以耗越小，帶負(fù)載的能力就越強(qiáng)，所以輸出電阻越輸出電阻越小越好小越好。五） 通頻帶放大器在放大不同頻率的信號(hào)時(shí)，其放大倍數(shù)是不放大器在放大不同頻率的信號(hào)時(shí)，其放大倍數(shù)是不一樣的，放大電路在

9、不同頻率下的放大倍數(shù)如圖一樣的，放大電路在不同頻率下的放大倍數(shù)如圖所示。所示。 中頻區(qū)中頻區(qū)：在一定頻率范圍內(nèi)，放大器的：在一定頻率范圍內(nèi)，放大器的放大倍數(shù)高且穩(wěn)定，這個(gè)頻率范圍為放大倍數(shù)高且穩(wěn)定，這個(gè)頻率范圍為中頻區(qū)。中頻區(qū)。下限截止頻率下限截止頻率 fL：信號(hào)頻率下降到使放：信號(hào)頻率下降到使放大倍數(shù)為中頻時(shí)的大倍數(shù)為中頻時(shí)的 0.707 所對(duì)應(yīng)的頻所對(duì)應(yīng)的頻率。率。上限截止頻率上限截止頻率 fH：信號(hào)頻率上升到使放：信號(hào)頻率上升到使放大倍數(shù)為中頻時(shí)的大倍數(shù)為中頻時(shí)的 0.707 所對(duì)應(yīng)的頻所對(duì)應(yīng)的頻率。率。 通通頻帶頻帶： fL 與與 fH 之間的頻率范圍稱為通頻帶。之間的頻率范圍稱為通頻

10、帶。記作記作BW，即：，即：BW = fH - fL 。一般要求放大器的通頻帶寬些為好。一般要求放大器的通頻帶寬些為好。 六）分壓式偏置放大電路1、電路結(jié)構(gòu)Rb1 ：上偏置電阻上偏置電阻Rb2 ：下偏置電阻下偏置電阻 Re ：發(fā)射極電阻發(fā)射極電阻 Ce ：發(fā)射極旁路電容發(fā)射極旁路電容基極電位基極電位 VBQ 由由 Rb1 和和Rb2 分壓后得到，分壓后得到，即即由此，由此， VBQ 的大小與三極管的參數(shù)無(wú)關(guān)。的大小與三極管的參數(shù)無(wú)關(guān)。 b2b1b2CCBQRRRVV 2、工作原理溫度變化時(shí)，三極管的參數(shù)將發(fā)生變化，導(dǎo)致工作點(diǎn)溫度變化時(shí)，三極管的參數(shù)將發(fā)生變化，導(dǎo)致工作點(diǎn)偏移。偏移。分壓式偏置電

11、路穩(wěn)定工作點(diǎn)的過(guò)程可表示為：分壓式偏置電路穩(wěn)定工作點(diǎn)的過(guò)程可表示為：其中其中 Ce 的作用是提供交流信號(hào)的通道，減少信號(hào)的損的作用是提供交流信號(hào)的通道，減少信號(hào)的損耗，使放大器的交流信號(hào)放大能力不因而降低。耗，使放大器的交流信號(hào)放大能力不因而降低。 BQBEQEQEQCQ)()T(IVVII 或或溫溫度度 3、靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算分壓式偏置電路：先計(jì)算分壓式偏置電路：先計(jì)算ICQ ，再算，再算 IBQ， 最后算最后算 VCEQ 。 eBQeBEQBQeEQEQCQRVRVVRVII CQBQII )(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVV 七）范例例1、圖示的電路中，設(shè)三極管圖示的

12、電路中，設(shè)三極管 = 50，其余參數(shù)見(jiàn)，其余參數(shù)見(jiàn)圖。試求：（圖。試求：（1）靜態(tài)工作點(diǎn)；（）靜態(tài)工作點(diǎn)；（2）rbe ；（；（3）Av ；（4）ri ；（；（5）ro 。 解解:（1）求靜態(tài)工作點(diǎn)）求靜態(tài)工作點(diǎn) =5044.4A=2.2mA =12V-2.2mA3k=5.4VA444k270V12bCCBQ.RVI BQCQII cCQCCCEQRIVV （2） rbe（3）求電壓放大倍數(shù)）求電壓放大倍數(shù) AVEQbemV26)1(300Ir mA22mV2650)(1 300 . k51LCLCL.RRRRR beLrRAv 383905150.A k903 （4）求輸入電阻）求輸入電阻（

13、5）求輸出電阻）求輸出電阻 rO=RC=3 k k90bebi.r/Rr 例2、在圖所示的兩個(gè)放大電路中，已知三極管在圖所示的兩個(gè)放大電路中，已知三極管 = 50，VBEQ= 0.7 V，電路其他參數(shù)所圖所示。（，電路其他參數(shù)所圖所示。（1）試求兩個(gè)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)；（試求兩個(gè)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)；（2）若兩個(gè)三極管的）若兩個(gè)三極管的 = 100，則各自的工作點(diǎn)怎樣變化？，則各自的工作點(diǎn)怎樣變化？ 解：（解：（1）先計(jì)算兩個(gè)電）先計(jì)算兩個(gè)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)路的靜態(tài)工作點(diǎn)圖（圖（a）為固定偏置電路）為固定偏置電路mA020 k560V70V12 bBEQCCBQ.RVVI mA1mA02050BQCQ .II V7k5mA1V12cCQCCCEQ RIVV 圖圖（b）為分壓式偏置電路）為分壓式偏置電路V43k50k20k20V12b2b1b2CCBQ.RRRVV V72V70V43BEQBQEQ.VVV mA1k72V72eEQEQCQ .RVIIV3 . 4)k7 . 2k(5mA1-V12)(ecCQCCCEQ RRIVV10.0250CQBQImAImA （2）兩個(gè)三極管）兩個(gè)三極管 = 100 時(shí)時(shí)圖（a）圖（b）可見(jiàn)，圖（可見(jiàn)，圖（a）中，）中， 增大，導(dǎo)致增大，導(dǎo)致 ICQ 增大，使增大，