共射極放大電路

1、9.2.1 基本放大電基本放大電路的概述、組成及路的概述、組成及各元件的作用各元件的作用 在生產(chǎn)和科研中，經(jīng)常需要在生產(chǎn)和科研中，經(jīng)常需要，以便有效地進(jìn)行觀察、測(cè)量、控制和調(diào)節(jié)。，以便有效地進(jìn)行觀察、測(cè)量、控制和調(diào)節(jié)。的主要用途之一是利用其放大作用的主要用途之一是利用其放大作用uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共發(fā)射極共發(fā)射極共集電極共集電極共基極共基極晶體管電路的三種連接方式：晶體管電路的三種連接方式：iC+ uBE +uCE ECRBEBRC+ui + RSus+uo C2RL+C1+iB基本放大電路（基本放大電路（共發(fā)射極共發(fā)射極）iC+ uBE +uCE ECRBRC+ui +

2、 RSus+uo C2RL+C1+iBiC+ uBE +uCE +VCCRBRC+ui + RSus+uo C2RL+C1+iB+ui iC+ uBE +uCE +VCCRBRC+uo C2+C1+iB+ui iC+ uBE +uCE +VCCRBRC+uo C2+C1+iB 放大元件。放大元件。保證發(fā)射結(jié)處于正保證發(fā)射結(jié)處于正向偏置、集電結(jié)處于反向偏向偏置、集電結(jié)處于反向偏置，為輸出信號(hào)提供能量。置，為輸出信號(hào)提供能量。將電流的將電流的變化變換為電壓的變化，以變化變換為電壓的變化，以實(shí)現(xiàn)電壓放大。實(shí)現(xiàn)電壓放大。 使發(fā)射結(jié)處于正向偏置、提供大小適使發(fā)射結(jié)處于正向偏置、提供大小適當(dāng)?shù)幕鶚O電流。當(dāng)

3、的基極電流。用來(lái)隔斷直流、耦合交流。用來(lái)隔斷直流、耦合交流。電容值電容值應(yīng)足夠大，以保證在一定應(yīng)足夠大，以保證在一定 的頻率范圍內(nèi)，電容上的交的頻率范圍內(nèi)，電容上的交流壓降可以忽略不計(jì)，即對(duì)交流信號(hào)可視為短路。流壓降可以忽略不計(jì)，即對(duì)交流信號(hào)可視為短路。9.2.2 放大電路的放大電路的靜態(tài)分析靜態(tài)分析基本思想基本思想 非線(xiàn)性電路經(jīng)適當(dāng)近似后可按線(xiàn)性電路對(duì)待，非線(xiàn)性電路經(jīng)適當(dāng)近似后可按線(xiàn)性電路對(duì)待，利用疊加定理，分別分析電路中的交、直流成分。利用疊加定理，分別分析電路中的交、直流成分。一、分析三極管電路的基本思想和方法一、分析三極管電路的基本思想和方法直流通路直流通路( (ui = 0) )分析

4、分析。 交流通路交流通路( (ui 0) )分析分析，只考慮變化的電壓和電流只考慮變化的電壓和電流基本方法基本方法二、放大電路的靜態(tài)分析二、放大電路的靜態(tài)分析 靜態(tài)分析的目的：靜態(tài)分析的目的：確定放確定放大電路的大電路的(直流值直流值) IB ， IC ，UCE 分析方法：分析方法：利用利用計(jì)算放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。計(jì)算放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。+ui iC+ uBE +uCE +VCCRBRC+uo C2+C1+iBIC+ UBE +UCE +VCCRBRCIBBCCBBECCBRVRUVI BCII CCCCCEIRVU 例例9.3 在在共發(fā)射極基本交流放共發(fā)射極基本交流放大電路中大電路中,已

5、知已知VCC =12V，RC =3k ，RB =240k 試求試求放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。40解：解：mA2mA05. 040BC IIA50A10240123BCCBRVI+ui iC+ uBE +uCE +VCCRBRC+uo C2+C1+iB6VV)10210312(33CCCCCEIRVU9.2.3 放大電路的放大電路的 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析+ui iC+ uBE +uCE +VCCRBRC+uo C2+C1+iB 在靜態(tài)的基礎(chǔ)上加入在靜態(tài)的基礎(chǔ)上加入輸入信號(hào)時(shí)的工作狀態(tài)稱(chēng)輸入信號(hào)時(shí)的工作狀態(tài)稱(chēng)為為。IBQuiOt iB OtuCEOtuoOt iC OtICQUCEQU

6、BEQ uBE OtA AA大寫(xiě)大寫(xiě)表示電量與時(shí)間無(wú)關(guān)表示電量與時(shí)間無(wú)關(guān)( (直流、平均值、有效值直流、平均值、有效值) )；A小寫(xiě)小寫(xiě)表示電量隨時(shí)間變化表示電量隨時(shí)間變化( (瞬時(shí)值瞬時(shí)值) )。大寫(xiě)大寫(xiě)表示直流量或總電量表示直流量或總電量( (總最大值，總瞬時(shí)值總最大值，總瞬時(shí)值) )；小寫(xiě)小寫(xiě)表示交流分量。表示交流分量?？偹矔r(shí)值總瞬時(shí)值直流量直流量交流瞬時(shí)值交流瞬時(shí)值直流量往往在下標(biāo)中加注直流量往往在下標(biāo)中加注QA 主要符號(hào)；主要符號(hào)； A 下標(biāo)符號(hào)。下標(biāo)符號(hào)。tuoBEuBEUbeubeUuBE = UBE + ube確定放大電路的電壓放大倍數(shù)確定放大電路的電壓放大倍數(shù) ，輸，輸入電阻

7、和輸入電阻。入電阻和輸入電阻。微變（小信號(hào)）等效電路分析法。微變（小信號(hào)）等效電路分析法。一、一、晶體管的微變等效電路晶體管的微變等效電路+uce+ube ibicCBE從輸入端口看進(jìn)去，相當(dāng)于電阻從輸入端口看進(jìn)去，相當(dāng)于電阻 rbeOIB UBE IB QIBUBEBBEbeIUr bbeiu )mA()mV(26)1()(300EI 從輸出端口看進(jìn)去為一從輸出端口看進(jìn)去為一個(gè)個(gè)受受 ib 控制的電流源控制的電流源+uce+ube ibicCBEQiC ICUCEuCE IBICIC ic = ib rbe Eibic ib+ube +uce BCBBcceCCEceIIiuIUr ICUC

8、E阻值很高，約幾十千歐阻值很高，約幾十千歐幾百千歐，幾百千歐，。二、二、放大電路的微變等效電路放大電路的微變等效電路畫(huà)交流通路原則：畫(huà)交流通路原則：1. 直流電壓源視為短路；直流電壓源視為短路；2. 視電容對(duì)交流信號(hào)短路。視電容對(duì)交流信號(hào)短路。 微變等效電路是對(duì)微變等效電路是對(duì)而言，先畫(huà)放大電而言，先畫(huà)放大電路的路的，將將交流通路中的晶體管用其交流通路中的晶體管用其微變等微變等效電路來(lái)代替，即得到放大電路效電路來(lái)代替，即得到放大電路的的ECRBRC+ui + RSus+uo C2RL+C1+ui + RSusRBRC+uo RL交流通路交流通路ECRBRC+ui + RSus+uo C2RL+

9、C1+ui + RSusRBRC+uo RL+uo + ibicRBRCRLuSRS+ui +uo + RBRLRSrbe Eibic ibBCusRC+ui 三、三、放大電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)計(jì)算放大電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)計(jì)算1. 電壓放大倍數(shù)的計(jì)算電壓放大倍數(shù)的計(jì)算+uo + RBRLRSrbe Eibic ibBCusRC+ui 當(dāng)輸入的是正弦信號(hào)當(dāng)輸入的是正弦信號(hào)時(shí)，各電壓和電流都可時(shí)，各電壓和電流都可用相量表示。用相量表示。bbeiIrUbLcLoIRIRU 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)beLiorRUUAu LCL/ RRR LR+ + RBRLRSrbe EBCusRC+ cIbIOUiU bI開(kāi)路

10、時(shí)電壓放大倍數(shù)開(kāi)路時(shí)電壓放大倍數(shù)beCiorRUUAu 2. 放大器輸入電阻的計(jì)算放大器輸入電阻的計(jì)算iiIUri Ri+ RBRLrbe EBCRC+ cIbIOUiU bIiIbeB/rR ber 3. 輸出電阻的計(jì)算輸出電阻的計(jì)算 ro RCRo000bcbi IIIU ，時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng) RC一般為幾千歐，因此，這種基本放大電路一般為幾千歐，因此，這種基本放大電路的輸出電阻較高。的輸出電阻較高。受控源相當(dāng)于開(kāi)路。受控源相當(dāng)于開(kāi)路。晶體管的輸入電阻晶體管的輸入電阻rbe比較小，所以基本放比較小，所以基本放大電路的輸入電阻不大電路的輸入電阻不高。高。*例例9.4 在在共發(fā)射極基本交流共發(fā)射極基

11、本交流放大電路中放大電路中,已知已知VCC =12V，RC =RL=2k ，RB =470k 試求試求電壓放大倍數(shù)、輸入電電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻。阻、輸出電阻。100解：解：mA5 . 1mA04. 05 .37BCE III A40A10300123BCCB RVI)mA()mV(26)1()(300EbeIr k967. 0)mA(5 . 1)mV(26)15 .37(3006 .77967. 025 .37beL rRAu k967. 0/bebeBirrRrro RC=4k +ui iC+ uBE +uCE +VCCRBRC+uo C2+C1+iBRLuBE/ViB/ A0.

12、7 V30Quit tuBE/VtiBIBQ( (交流負(fù)載線(xiàn)交流負(fù)載線(xiàn)) )uCE/ViC/mA4123iB=10 A20304050605Q6直流負(fù)載線(xiàn)直流負(fù)載線(xiàn)Q Q 6tiCICQUCEQ Qt tuCE/VUcemibicuceO OO OO OO O0 00 0 放大電路設(shè)置了合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，當(dāng)加入合適放大電路設(shè)置了合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，當(dāng)加入合適的輸入信號(hào)時(shí)，輸出信號(hào)會(huì)隨輸入信號(hào)而變化，不會(huì)的輸入信號(hào)時(shí)，輸出信號(hào)會(huì)隨輸入信號(hào)而變化，不會(huì)產(chǎn)生失真。產(chǎn)生失真。是指輸出信號(hào)的波形不像輸入信號(hào)的波形。是指輸出信號(hào)的波形不像輸入信號(hào)的波形。一、放大電路的非線(xiàn)性失真一、放大電路的非線(xiàn)性失真 因工

13、作點(diǎn)不合適或者信號(hào)太大使放大電路的工作因工作點(diǎn)不合適或者信號(hào)太大使放大電路的工作范圍超出了晶體管特性曲線(xiàn)上的線(xiàn)性范圍，從而引起非范圍超出了晶體管特性曲線(xiàn)上的線(xiàn)性范圍，從而引起非線(xiàn)性失真。線(xiàn)性失真。1. “Q” 過(guò)低引起過(guò)低引起NPN 管：管： uCE頂部頂部失真為失真為。PNP 管：管： uCE底部底部失真為失真為。OQibOttOuBE/ViBuBE/ViBui uCEiCict OOiCOtuCEQuce交流負(fù)載線(xiàn)交流負(fù)載線(xiàn)2. “Q” 過(guò)高引起過(guò)高引起ICS集電極臨界集電極臨界飽和電流飽和電流NPN 管：管：uCE底部底部失真為失真為。PNP 管：管： uCE頂部頂部失真為失真為。uCE

14、iCt OOiCO tuCEQV CC1. 溫度升高，輸入特性曲線(xiàn)溫度升高，輸入特性曲線(xiàn)向左移。向左移。溫度每升高溫度每升高 1 C，UBE (2 2.5) mV。溫度每升高溫度每升高 10 C，ICBO 約增大約增大 1 倍。倍。2. 溫度升高，輸出特性曲線(xiàn)溫度升高，輸出特性曲線(xiàn)向上移。向上移。BEuBiOT1T2 iCuCE T1iB = 0T2 iB = 0iB = 0溫度每升高溫度每升高 1 C， (0.5 1)%。輸出特性曲線(xiàn)間距增大。輸出特性曲線(xiàn)間距增大。O二、溫度變化對(duì)放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的影響二、溫度變化對(duì)放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的影響Q1Q2溫度升高，靜態(tài)溫度升高，靜態(tài)工作點(diǎn)向上移。

15、工作點(diǎn)向上移。三、常用靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路三、常用靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路分壓式偏置放大電路分壓式偏置放大電路+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+ui +us + uo VCC( (直流電源直流電源) )： 使發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏使發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏 向負(fù)載和各元件提供功率向負(fù)載和各元件提供功率C1、C2( (耦合電容耦合電容) )： 隔直流、通交流隔直流、通交流RB1 、RB2( (基極偏置電阻基極偏置電阻) )： 提供合適的基極電流提供合適的基極電流RC( (集電極負(fù)載電阻集電極負(fù)載電阻) ): 將將 IC UC ，使電流放大，使電流放大 電壓放大電壓放大RE( (發(fā)射極電

16、阻發(fā)射極電阻) )： 穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)“Q ”CE( (發(fā)射極旁路電容發(fā)射極旁路電容) )： 短路交流，消除短路交流，消除 RE 對(duì)電壓放大倍數(shù)的影響對(duì)電壓放大倍數(shù)的影響1.靜態(tài)分析靜態(tài)分析+ UBE +UCE IBI1ICIE要求：要求：I1 (5 10)IBB (5 10)UBECCB2B1B2BVRRRU EBEBEBERURUUI ECII /EBII )(ECCCCCERRIVU 穩(wěn)定穩(wěn)定 “Q” 的原理：的原理：T IC UE UBE IB IC 直流通路直流通路+VCCRCRERB1RB2B+ OUiURCRB1RB2+ RLbIcIiI2. 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析+us

17、+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+uo 交流通路交流通路微變等效電路微變等效電路電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)ioUUAu beLbebLb rRrIRI 輸入電阻輸入電阻iiiIUr beB2B1/rRR 輸出電阻輸出電阻ro= RCrbeRiRo bI一、發(fā)射極電阻對(duì)放大器性能的影響一、發(fā)射極電阻對(duì)放大器性能的影響+us +VCCRCC1C2RLRE1+CE+RB1RB2RS+uo RE交流通路交流通路+ OUiURCRB1RB2+ RLbIcIiIRE+ OUiU+ bIcIiIRCRB1RB2RLrbeRE bI微變等效電路微變等效電路ioUUAu )1( EbebLbR

18、rIRI )1(/EbeB2B1iRrRRr ro = RCRE使放大器輸入電阻增使放大器輸入電阻增大，但放大倍數(shù)降低。大，但放大倍數(shù)降低。二、信號(hào)源內(nèi)阻對(duì)電壓放大倍數(shù)的影響二、信號(hào)源內(nèi)阻對(duì)電壓放大倍數(shù)的影響s so os sU UU UA Au u S Si ii iS Si iR Rr rr rU UU U i ii iS Si io os so os sr rr rR RU UU UU UU UA Au u u ui iS Si iA Ar rR Rr r +us +VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+uo +RS+RLri+ OUiUSUuA 解解 1) )求求 “Q”)V( 7 . 362201520BQ U)mA( 25 . 17 . 07 . 3EQCQ IIA)( 20mA)( 02. 0100 /2BQ I)V( 6)5 . 13(215CEQ U+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+us +uo uA例例 11.3 =100, RS= 1 k , RB1= 62 k , R