共發(fā)射極基本放大電路模擬電子技術課件

2.2.1共發(fā)射放大電路的各元件作用2.2.2共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)分析2.2.3用圖解法分析動態(tài)工作情況2.2共發(fā)射極基本放大電路2.2.4BJT的三個工作區(qū)及放大電路的非線性失真2.2.5用小信號模型法分析動態(tài)工作情況2.2.1共發(fā)射放大電路的各元件作用2.2.2共發(fā)射+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uoAA’BB’VCC(直流電源)：?使發(fā)射結正偏，集電結反偏?向負載和各元件提供功率C1、C2(耦合電容)：?隔直流、通交流RB(基極偏置電阻)：?提供合適的基極電流RC(集電極負載電阻)：?將IC

UC，使電流放大

電壓放大信號ui從AA’輸入信號uo從BB’輸出2.2.1共發(fā)射極放大電路各元件作用+VCCRcC1C2RL+Rb++ABVCC(直流電源)：?各極電壓、電流的波形各極電壓、電流的波形2.2.2共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)分析靜態(tài)—ui=0，電路中只有直流電源作用。靜態(tài)工作點—靜態(tài)時，各極電流、電壓反映在輸入、輸出特性上的點，常用

“Q”

表示。直流通路+VCCRcRb輸入特性OiBuBE輸出特性iC

uCE

OIB+UBEIBUBEQIC+UCEIBICUCEQ2.2.2共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)分析靜態(tài)—ui=0一、用估算法確定靜態(tài)工作點+VCCRcRbIB+UBEIC+UCE

取UBE=0.7V(硅管)

0.2V(鍺管)IC=

IBUCE=

VCC–

ICRC300k4k12V=37.5=37.5

0.04mA=1.5mA=12–1.5

mA

4k=6V一、用估算法確定靜態(tài)工作點+VCCRcRbIB+IC+取二、用圖解法確定靜態(tài)工作點RciCVCCiBAB(AB右)(AB左)OuCEiCVCCVCC/RC直流負載線斜率–1/RcIBQQICQUCEQ二、用圖解法確定靜態(tài)工作點RciCVCCiBA(AB右)(+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uo300k4k4k12V例如：IB=40AuCE=

VCC–

iCRC

=

12

–4

iC312Q1.56+VCCRcC1C2RL+Rb++300k4k4k三、電路參數(shù)對靜態(tài)工作點的影響+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uouCE=

VCC–

iCRCOuCEiCVCCVCC/RC當Rc不變時,Rb

IB，“Q”下移；當Rb不變時,Rc

UCE，“Q”左移。三、電路參數(shù)對靜態(tài)工作點的影響+VCCRcC1C2RL+Rb2.2.3用圖解法分析動態(tài)工作情況動態(tài)

—電路中接入ui

后的工作狀態(tài)。電路中有直流電源作用形成的直流分量，輸入電壓作用形成的交流分量。交流通路—只考慮變化的電壓和電流的電路。電量的符號表示規(guī)則A

AA

—主要符號；

A

—下標符號。A大寫表示電量與時間無關(直流、平均值、有效值)小寫表示電量隨時間變化(瞬時值)。A大寫表示直流量或總電量(總最大值，總瞬時值)；小寫表示交流分量?？偹矔r值直流量交流有效值tuOuBE=UBE

+ube交流瞬時值2.2.3用圖解法分析動態(tài)工作情況動態(tài)—電路中接入u畫交流通路的原則：

1.直流電源短路（因VCC內(nèi)阻很?。?。2.耦合電容短路（1/jC0）。畫交流通路的原則：+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uoui

=sin

t(mV)，圖解分析各電壓、電流值。uBE/ViB/AO0.7VQuiOtuBE/VOtiBIB交流負載線uCE/ViC/mA41O23iB=10A204050505QVCC直流負載線VCC/RCOtiCICUCEOtuCE/VUcemibicuce+VCCRcC1C2RL+Rb++ui=sintuBE/ViB/A0.7VQuituBE/VtiBIBQ交流負載線（1/R’L）uCE/ViC/mA41235Q直流負載線（1/RC）tiCICQUCEQtuCE/VUcemibicuceOOOOOO當ui=0

uBE=UBE

iB=IBiC=ICuCE=UCE當ui=Uimsin

tib=Ibmsin

tic=Icmsin

t

uce=–Ucemsin

t

uo=uceiB=

IB+Ibmsin

tiC=

IC+Icmsin

tuCE=

UCE–

Ucemsin

t=

UCE+Ucemsin

(180°–

t)uBE/ViB/A0.7VQuituBE/VtiBIBQ基本共發(fā)射極電路的波形：IBuiOtiBOtuCEOtuoOtiCOtICUCEibicuceuoIB+ib+

UBE+ui+UCE+uce+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uoIC+ic基本共發(fā)射極IBuiOtiBOtuCEOt在求得靜態(tài)工作點的基礎上：1.畫出交流負載線。2.當負載開路，交流負載線如何變化。+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uo300k4k4k12V[解]交流負載電阻：3V交流負載線當負載開路時，交、直流負載線重合在求得靜態(tài)工作點的基礎上：1.畫出交流負載線。2.當負載2.2.4BJT的三個工作區(qū)域及放大電路的非線性失真一、BJT的三個工作區(qū)域iC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAIB=0O24684321截止區(qū)：IB0

IC=ICEO0條件：兩個結反偏2.放大區(qū)：3.飽和區(qū)：uCE

u

BEuCB=uCE

u

BE

0條件：兩個結正偏特點：IC

IB臨界飽和時：uCE

=uBE深度飽和時：0.3V(硅管)0.1V(鍺管)UCE(SAT)=放大區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)條件：發(fā)射結正偏集電結反偏特點：水平、等間隔ICEO2.2.4BJT的三個工作區(qū)域及放大電路的非線性失真一、例2.2.3判斷如圖電路UI=1V、3V、5V時，BJT的工作狀態(tài)。VBBRBB[解]利用戴維寧定理：UI

=

1V：VBB=0.4

V,UBE<

0.5

V，BJT截止UI=3V：VBB=1.2

V，IC

=

I

B

=500.04mA=2

mAUCE=VCC–

IC

Rc=6

VBJT處于放大狀態(tài)例2.2.3判斷如圖電路UI=1V、3V、5V時例2.2.3判斷如圖電路UI=1V、3V、5V時，BJT的工作狀態(tài)。VBBRBB[解]利用戴維寧定理：UI

=

1V：BJT截止UI=3V：BJT處于放大狀態(tài)UI=5V：VBB=2

V，IC

=

I

B

=5

mABJT處于飽和狀態(tài)例2.2.3判斷如圖電路UI=1V、3V、5V時二、放大電路的非線性失真因工作點不合適或者信號太大使放大電路的工作范圍超出了晶體管特性曲線上的線性范圍，從而引起非線性失真。1.“Q”過低引起截止失真NPN管：頂部失真為截止失真。PNP管：底部失真為截止失真。不發(fā)生截止失真的條件：IB>Ibm。OQibOttOuBE/ViBuBE/ViBuiuCEiCictOOiCOtuCEQuce交流負載線二、放大電路的非線性失真因工作點不合適或者信號太大使放大2.“Q”過高引起飽和失真ICS集電極臨界飽和電流NPN管：

底部失真為飽和失真。PNP管：頂部失真為飽和失真。IBS—基極臨界飽和電流。不接負載時，交、直流負載線重合，V

CC=VCC不發(fā)生飽和失真的條件：IB+IbmIBSuCEiCtOOiCO

tuCEQV

CC2.“Q”過高引起飽和失真ICS集電極臨界NPN管：PN飽和失真的本質：負載開路時：接負載時：受Rc的限制，iB增大，iC不可能超過VCC/RC。受RL的限制，iB增大，iC不可能超過V

CC/RL。C1+RcRb+VCCC2RL+uo++iBiCTui(RL=Rc//RL)飽和失真的本質：負載開路時：接負載時：受Rc的限制，iB三、最大輸出幅值的估算最大不失真輸出電壓幅值

Uomax：當“Q”靠近截止區(qū)時，

Uomax=Ucut當“Q”靠近飽和區(qū)時，

Uomax=UsatUcut=ICR’LUsat=UCE

UCE(sat)估算取UCE(sat)

=

1

V三、最大輸出幅值的估算最大不失真輸出電壓幅值Uomax：例2.2.4BJT硅管，=40，各電容足夠大，求“Q”、Uomax

。[解](1)求“Q”直流負載線方程：uCE=VCC–

iC

(Rc+Rd)

=12

–4

iCIC=1.6mAUCE=5.6V例2.2.4BJT硅管，=40，各電容足夠大，求R’L

=

R

c//

RL

=3

//

6=2

(k)(2)求UomaxUCE+

ICR’L

=5.6+3.2

=8.8V交流負載線在水平軸的截距為：Uomax=3.2

VR’L=Rc//RL=3//6=2(k2.2.5用小信號模型法(微變等效)分析動態(tài)微變等效的依據(jù)：1.非線性電路經(jīng)適當近似后可按線性電路對待。2.利用疊加定理，分別分析電路中交、直流成分。3.動態(tài)是輸入信號電壓在直流靜態(tài)工作點的基礎上，各極電流、電壓的變化。2.2.5用小信號模型法(微變等效)分析動態(tài)微變等效的依據(jù)一、BJT的小信號簡化模型1.輸入回路的模型動態(tài)電阻：一、BJT的小信號簡化模型1.輸入回路的模型動態(tài)電阻：BJT內(nèi)部電阻示意圖b’ecbrbb’rbb’—基區(qū)體電阻rb’erb’e—發(fā)射結電阻r’er’e—集電區(qū)體電阻rbb’通常為幾百歐（取300）re=rb’e+r’e

rb’e注意！rbeUBE/IB，因為rbe是動態(tài)電阻，而式右是靜態(tài)參數(shù)，不能混淆。BJT內(nèi)部電阻示意圖b’ecbrbb’rbb’—基區(qū)2.輸出回路的模型BJT小信號模型+uce–+ube–

ibicCBErbe

Eibicic+ube+uceBC2.輸出回路的模型BJT小信號模型++ibicCBEr2.輸出回路的模型BJT小信號模型+uce–+ube–

ibicCBErbe

Eibicic+ube+uceBC注意！小信號模型：（1）未考慮BJT結電容的影響，故只適用于低頻信號。（2）當信號較大，但非線性失真不嚴重時或計算精度要求不高時，仍可使用。（3）只能用于放大電路的動態(tài)分析，不能用于計算靜態(tài)工作點。（4）適于NPN和PNP管，不必改電壓、電流參考方向。2.輸出回路的模型BJT小信號模型++ibicCBEr3.放大電路的輸入、輸出電阻輸入電阻：Ri越大，Ui與Us越接近。輸出電阻：（1）實驗法：（2）加壓法求流法：+–URo越小帶載能力越強3.放大電路的輸入、輸出電阻輸入電阻：Ri越大，Ui二、用小信號模型分析共射放大電路+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uoAA’BB’1.畫簡化小信號模型電路2.求電壓放大倍數(shù)R’L=Rc//RL3.求輸入電阻4.求輸出電阻Ro

=RC+Uo+–

RbRLrbe

eIcbcRCIbIcUiIi+–輸入輸出相位相反二、用小信號模型分析共射放大電路+VCCRcC1C2RL+R5.源電壓放大倍數(shù)+Uo+–

RbRLrbe

eIcbcRCIbIcUiUsRsIi5.源電壓放大倍數(shù)++RbRLrbeeIcbcRC2.2.1共發(fā)射放大電路的各元件作用2.2.2共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)分析2.2.3用圖解法分析動態(tài)工作情況2.2共發(fā)射極基本放大電路2.2.4BJT的三個工作區(qū)及放大電路的非線性失真2.2.5用小信號模型法分析動態(tài)工作情況2.2.1共發(fā)射放大電路的各元件作用2.2.2共發(fā)射+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uoAA’BB’VCC(直流電源)：?使發(fā)射結正偏，集電結反偏?向負載和各元件提供功率C1、C2(耦合電容)：?隔直流、通交流RB(基極偏置電阻)：?提供合適的基極電流RC(集電極負載電阻)：?將IC

UC，使電流放大

電壓放大信號ui從AA’輸入信號uo從BB’輸出2.2.1共發(fā)射極放大電路各元件作用+VCCRcC1C2RL+Rb++ABVCC(直流電源)：?各極電壓、電流的波形各極電壓、電流的波形2.2.2共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)分析靜態(tài)—ui=0，電路中只有直流電源作用。靜態(tài)工作點—靜態(tài)時，各極電流、電壓反映在輸入、輸出特性上的點，常用

“Q”

表示。直流通路+VCCRcRb輸入特性OiBuBE輸出特性iC

uCE

OIB+UBEIBUBEQIC+UCEIBICUCEQ2.2.2共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)分析靜態(tài)—ui=0一、用估算法確定靜態(tài)工作點+VCCRcRbIB+UBEIC+UCE

取UBE=0.7V(硅管)

0.2V(鍺管)IC=

IBUCE=

VCC–

ICRC300k4k12V=37.5=37.5

0.04mA=1.5mA=12–1.5

mA

4k=6V一、用估算法確定靜態(tài)工作點+VCCRcRbIB+IC+取二、用圖解法確定靜態(tài)工作點RciCVCCiBAB(AB右)(AB左)OuCEiCVCCVCC/RC直流負載線斜率–1/RcIBQQICQUCEQ二、用圖解法確定靜態(tài)工作點RciCVCCiBA(AB右)(+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uo300k4k4k12V例如：IB=40AuCE=

VCC–

iCRC

=

12

–4

iC312Q1.56+VCCRcC1C2RL+Rb++300k4k4k三、電路參數(shù)對靜態(tài)工作點的影響+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uouCE=

VCC–

iCRCOuCEiCVCCVCC/RC當Rc不變時,Rb

IB，“Q”下移；當Rb不變時,Rc

UCE，“Q”左移。三、電路參數(shù)對靜態(tài)工作點的影響+VCCRcC1C2RL+Rb2.2.3用圖解法分析動態(tài)工作情況動態(tài)

—電路中接入ui

后的工作狀態(tài)。電路中有直流電源作用形成的直流分量，輸入電壓作用形成的交流分量。交流通路—只考慮變化的電壓和電流的電路。電量的符號表示規(guī)則A

AA

—主要符號；

A

—下標符號。A大寫表示電量與時間無關(直流、平均值、有效值)小寫表示電量隨時間變化(瞬時值)。A大寫表示直流量或總電量(總最大值，總瞬時值)；小寫表示交流分量?？偹矔r值直流量交流有效值tuOuBE=UBE

+ube交流瞬時值2.2.3用圖解法分析動態(tài)工作情況動態(tài)—電路中接入u畫交流通路的原則：

1.直流電源短路（因VCC內(nèi)阻很?。?。2.耦合電容短路（1/jC0）。畫交流通路的原則：+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uoui

=sin

t(mV)，圖解分析各電壓、電流值。uBE/ViB/AO0.7VQuiOtuBE/VOtiBIB交流負載線uCE/ViC/mA41O23iB=10A204050505QVCC直流負載線VCC/RCOtiCICUCEOtuCE/VUcemibicuce+VCCRcC1C2RL+Rb++ui=sintuBE/ViB/A0.7VQuituBE/VtiBIBQ交流負載線（1/R’L）uCE/ViC/mA41235Q直流負載線（1/RC）tiCICQUCEQtuCE/VUcemibicuceOOOOOO當ui=0

uBE=UBE

iB=IBiC=ICuCE=UCE當ui=Uimsin

tib=Ibmsin

tic=Icmsin

t

uce=–Ucemsin

t

uo=uceiB=

IB+Ibmsin

tiC=

IC+Icmsin

tuCE=

UCE–

Ucemsin

t=

UCE+Ucemsin

(180°–

t)uBE/ViB/A0.7VQuituBE/VtiBIBQ基本共發(fā)射極電路的波形：IBuiOtiBOtuCEOtuoOtiCOtICUCEibicuceuoIB+ib+

UBE+ui+UCE+uce+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uoIC+ic基本共發(fā)射極IBuiOtiBOtuCEOt在求得靜態(tài)工作點的基礎上：1.畫出交流負載線。2.當負載開路，交流負載線如何變化。+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uo300k4k4k12V[解]交流負載電阻：3V交流負載線當負載開路時，交、直流負載線重合在求得靜態(tài)工作點的基礎上：1.畫出交流負載線。2.當負載2.2.4BJT的三個工作區(qū)域及放大電路的非線性失真一、BJT的三個工作區(qū)域iC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAIB=0O24684321截止區(qū)：IB0

IC=ICEO0條件：兩個結反偏2.放大區(qū)：3.飽和區(qū)：uCE

u

BEuCB=uCE

u

BE

0條件：兩個結正偏特點：IC

IB臨界飽和時：uCE

=uBE深度飽和時：0.3V(硅管)0.1V(鍺管)UCE(SAT)=放大區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)條件：發(fā)射結正偏集電結反偏特點：水平、等間隔ICEO2.2.4BJT的三個工作區(qū)域及放大電路的非線性失真一、例2.2.3判斷如圖電路UI=1V、3V、5V時，BJT的工作狀態(tài)。VBBRBB[解]利用戴維寧定理：UI

=

1V：VBB=0.4

V,UBE<

0.5

V，BJT截止UI=3V：VBB=1.2

V，IC

=

I

B

=500.04mA=2

mAUCE=VCC–

IC

Rc=6

VBJT處于放大狀態(tài)例2.2.3判斷如圖電路UI=1V、3V、5V時例2.2.3判斷如圖電路UI=1V、3V、5V時，BJT的工作狀態(tài)。VBBRBB[解]利用戴維寧定理：UI

=

1V：BJT截止UI=3V：BJT處于放大狀態(tài)UI=5V：VBB=2

V，IC

=

I

B

=5

mABJT處于飽和狀態(tài)例2.2.3判斷如圖電路UI=1V、3V、5V時二、放大電路的非線性失真因工作點不合適或者信號太大使放大電路的工作范圍超出了晶體管特性曲線上的線性范圍，從而引起非線性失真。1.“Q”過低引起截止失真NPN管：頂部失真為截止失真。PNP管：底部失真為截止失真。不發(fā)生截止失真的條件：IB>Ibm。OQibOttOuBE/ViBuBE/ViBuiuCEiCictOOiCOtuCEQuce交流負載線二、放大電路的非線性失真因工作點不合適或者信號太大使放大2.“Q”過高引起飽和失真ICS集電極臨界飽和電流NPN管：

底部失真為飽和失真。PNP管：頂部失真為飽和失真。IBS—基極臨界飽和電流。不接負載時，交、直流負載線重合，V

CC=VCC不發(fā)生飽和失真的條件：IB+IbmIBSuCEiCtOOiCO

tuCEQV

CC2.“Q”過高引起飽和失真ICS集電極臨界NPN管：PN飽和失真的本質：負載開路時：接負載時：受Rc的限制，iB增大，iC不可能超過VCC/RC。受RL的限制，iB增大，iC不可能超過V

CC/RL。C1+RcRb+VCCC2RL+uo++iBiCTui(RL=Rc//RL)飽和失真的本質：負載開路時：接負載時：受Rc的限制，iB三、最大輸出幅值的估算最大不失真輸出電壓幅值

Uomax：當“Q”靠近截止區(qū)時，

Uomax=Ucut當“Q”靠近飽和區(qū)時，

Uomax=UsatUcut=ICR’LUsat=UCE

UCE(sat)估算取UCE(sat)

=

1

V三、最大輸出幅值的估算最大不失真輸出電壓幅值Uomax：例2.2.4BJT硅管，=40，各電容足夠大，求“Q”、Uomax

。[解](1)求“Q”直流負載線方程：uCE=VCC–

iC

(Rc+Rd)

=12

–4

iCIC=1.6mAUCE=5.6V例2.2.4BJT硅管，=40，各電容足夠大，求R’L

=

R

c//

RL

=3

//

6=2

(k)(2)求UomaxUCE+

ICR’L

=5.6+3.2

=8.8V交流負載線在水平軸的截距