最新三極管的基本放大電路分析課件

三極管的基本放大電路分析(ppt)三極管的基本放大電路分析(ppt)圖7.1共發(fā)射極基本放大電路最新三極管的基本放大電路分析課件

2.各元件作用

(1)三極管V：實現(xiàn)電流放大。(2)集電極直流電源UCC:確保三極管工作在放大狀態(tài)。(3)集電極負載電阻RC:將三極管集電極電流的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷鹤兓詫崿F(xiàn)電壓放大。(4)基極偏置電阻RB:為放大電路提供靜態(tài)工作點。(5)耦合電容C1和C2:隔直流通交流。2.各元件作用3.工作原理(1)ui直接加在三極管V的基極和發(fā)射極之間，引起基極電流iB作相應(yīng)的變化。(2)通過V的電流放大作用，V的集電極電流iC也將變化。(3)iC的變化引起V的集電極和發(fā)射極之間的電壓uCE變化。(4)uCE中的交流分量uce經(jīng)過C2暢通地傳送給負載RL，成為輸出交流電壓uo,，實現(xiàn)了電壓放大作用。

3.工作原理

靜態(tài)分析就是要找出一個合適的靜態(tài)工作點,通常由放大電路的直流通路來確定。如圖7.2所示。

圖7.2共發(fā)射極放大電路的直流通路和靜態(tài)工作點

7.1.2靜態(tài)分析

7.1.2靜態(tài)分析靜態(tài)分析通常有兩種方法1.估算法

(7.1a)

(7.1b)

IC≈βIB

(7.2)

UCE=UCC-IC

RC(7.3)

靜態(tài)分析通常有兩種方法2.圖解法(1)作直流負載線由uCE=UCC-iC

RC

令iC=0時，uCE=UCC，在橫軸上得M點(UCC，0)令uCE=0時，，在縱軸上得N點(0，)

連接MN即直流負載線

2.圖解法(2)求靜態(tài)工作點直流負載線與iB=IB對應(yīng)的那條輸出特性曲線的交點Q，即為靜態(tài)工作點，如圖7.3(b)所示(a)(b)圖7.3靜態(tài)工作點的圖解(2)求靜態(tài)工作點[例7.1]試用估算法和圖解法求圖7.4(a)所示放大電路的靜態(tài)工作點，已知該電路中的三極管β=37.5，直流通路如圖7.4(b)所示，輸出特性曲線如圖7.4(c)所示。圖7.4[例7.1]的圖

[例7.1]試用估算法和圖解法解：10用估算法求靜態(tài)工作點由式(7.1)～(7.3)得

IB≈0.04mA=40μA

IC≈βIB=37.5×0.04mA=1.5mA

UCE=UCC-ICRC=12-1.5×4=6V20用圖解法求靜態(tài)工作點由uCE=UCC-iCRC=12-4iC得M點(12，0)；N點(0，3)解：10用估算法求靜態(tài)工作點MN與iB=IB=40μA的那條輸出特性曲線相交點，即是靜態(tài)工作點Q。從曲線上可查出：IB=40μA，IC=1.5mA，UCE=6V。與估算法所得結(jié)果一致。3.電路參數(shù)對靜態(tài)工作點的影響

(1)RB增大時，IB減小，Q點降低，三極管趨向于截止。(2)RB減小時，IB增大，Q點抬高，三極管趨向于飽和。此時三極管均會失去放大作用。MN與iB=IB=40μA的那條輸1.圖解法(1)負載開路時輸入和輸出電壓、電流波形的分析根據(jù)ui波形，在輸入特性曲線上求iB和uBE的波形根據(jù)iB波形，在輸出特性曲線和直流負載線上求iC、

uRC和uCE的變化，如圖7.5所示。7.1.3動態(tài)分析

7.1.3動態(tài)分析

圖7.5(a)最新三極管的基本放大電路分析課件(2)帶負載時輸入和輸出電壓、電流波形分析作交流負載線：10先作出直流負載線MN，確定Q點。20在uCE坐標(biāo)軸上，以UCE為起點向正方向取一段IC

R/L的電壓值，得到C點。30過CQ作直線CD，即為交流負載線，如圖7.5所示。(3)放大電路的非線性失真截止失真:三極管進人截止區(qū)而引起的失真。通過減小基極偏置電阻RB的阻值來消除。(2)帶負載時輸入和輸出電壓、

圖7.5(b)最新三極管的基本放大電路分析課件飽和失真：三極管進入飽和區(qū)而引起的失真。通過增大基極偏置電阻RB的阻值來消除。失真波形如圖7.6所示。

圖7.6截止失真飽和失真：三極管進入飽和區(qū)而引起的飽和失真：三極管進入飽和區(qū)而引起的失真。通過增大基極偏置電阻RB的阻值來消除。失真波形如圖7.7所示。

圖7.7飽和失真飽和失真：三極管進入飽和區(qū)而引起的為了減小和避免非線性失真，必須合理地選擇靜態(tài)工作點Q的位置，并適當(dāng)限制輸入信號ui的幅度。一般情況下，Q點應(yīng)大致選在交流負載線的中點，當(dāng)輸入信號ui的幅度較小時，為了減小管子的功耗，Q點可適當(dāng)選低些。若出現(xiàn)了截止失真，通常采用提高靜態(tài)工作點的辦法來消除，即通過減小基極偏置電阻RB的阻值來實現(xiàn)；若出現(xiàn)了飽和失真，則反向操作，即增大RB。為了減小和避免非線性失真，必須合理地

2.微變等效電路法(1)三極管微變等效電路圖7.11三極管的微變等效電路

rbe=300+(1+β)

2.微變等效電路法(2)放大電路微變等效電路放大電路的微變等效電路就是用三極管的微變等效電路替代交流通路中的三極管。交流通路指：放大電路中耦合電容和直流電源作短路處理后所得的電路。因此畫交流通路的原則是：將直流電源UCC短接；將輸入耦合電容C1和輸出耦合電容C2短接。圖7.1的交流通路和微變等效電路如圖7.12所示。

(2)放大電路微變等效電路

(b)交流通路(c)微變等效電路

圖7.12共發(fā)射極基本放大電路最新三極管的基本放大電路分析課件(3)動態(tài)性能分析

電壓放大倍數(shù)Au

輸入電阻Ri

輸入電阻指從放大電路輸入端AA/(如圖7.13)看進去的等效電阻，定義為：

Ri=由圖7.12可知=rbe∥RB(3)動態(tài)性能分析若考慮信號源內(nèi)阻(如圖7.13)，則放大電路輸入電壓Ui是信號源Us在輸入電阻Ri上的分壓，即

輸出電阻Ro輸出電阻指從放大器放大器信號源短路、負載開路，從輸出端看進去的等效電阻，定義為：

Ro=若考慮信號源內(nèi)阻(如圖7.13)，則放大

圖7.13放大電路的輸入電阻和輸出電阻最新三極管的基本放大電路分析課件由圖7.12可知

Ro==RC

工程中，可用實驗的方法求取輸出電阻。在放大電路輸入端加一正弦電壓信號，測出負載開路時的輸出電壓U/o；然后再測出接入負載RL時的輸出電壓Uo，則有

式中：U/o、Uo是用晶體管毫伏表測出的交流有效值。

由圖7.12可知[例7.3]圖7.4(a)所示電路的交流通路和微變等效電路如圖7.14所示，試用微變等效電路法求：10動態(tài)性能指標(biāo)、Ri、Ro。20斷開負載RL后，再計算、Ri、Ro。圖7.14[例7.3]的圖[例7.3]圖7.4(a)所示電路的交流通路和微變等解：10由[例7.1]可知IE≈1.5mA故=967Ω

Ri=RB//rbe=300//0.967≈0.964kΩ

Ro=RC=4kΩ解：10由[例7.1]可知20斷開RL后

Ri=RB//rbe=300//0.967≈0.964kΩ

Ro=RC=4kΩ

20斷開RL后

當(dāng)溫度變化、更換三極管、電路元件老化、電源電壓波動時，都可能導(dǎo)致前述共發(fā)射極放大電路靜態(tài)工作點不穩(wěn)定，進而影響放大電路的正常工作。在這些因素中，又以溫度變化的影響最大。因此，必須采取措施穩(wěn)定放大電路的靜態(tài)工作點。常用的辦法有兩種，一是引入負反饋；另一是引入溫度補償。7.1.4穩(wěn)定工作點的電路7.1.4穩(wěn)定工作點的電路1.

射極偏置電路(a)電路圖(b)微變等效電路

圖7.15射極偏置電路1.射極偏置電路(1)各元件作用①基極偏置電阻RB1、RB2：RB1、RB2為三極管提供一個大小合適的基極直流電流IB，調(diào)節(jié)RP的阻值，可控制IB的大小。R的作用是防止RP阻值調(diào)到零時，燒壞三極管。一般RB1的阻值為幾十千歐至幾百千歐；RB2的阻值為幾十千歐。②發(fā)射極電阻RE：引入直流負反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點。一般阻值為幾千歐。③發(fā)射極旁路電容CE：對交流而言，CE短接RE,確保放大電路動態(tài)性能不受影響。一般CE也選擇電解電容，容量為幾十微法。(1)各元件作用(2)穩(wěn)定工作點原理①

利用RB1和RB2的分壓作用固定基極UB。②利用發(fā)射極電阻RE產(chǎn)生反映Ic變化的UE，再引回到輸入回路去控制UBE，實現(xiàn)IC基本不變。

穩(wěn)定的過程是：

T↑→Ic↑→IE↑→UE↑→UBE↓→IB↓→IC↓(2)穩(wěn)定工作點原理

(3)靜態(tài)分析該電路的靜態(tài)工作點一般用估算法來確定，具體步驟如下：①

由：UBUCC，求UB。②

由：IE，求IC、IE。③

由IC=βIB，求IB。④

由UCE=UCC-ICRC-IERE≈UCC-IC(RC+RE)求UCE。

(3)靜態(tài)分析(4)動態(tài)分析該電路動態(tài)性能指標(biāo)一般用微變等效電路來確定，具體步驟為：①畫出微變等效電路，如圖7.15(c)；②求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻Ri、輸出電阻Ro。比較圖7.15(c)和圖7.12(c)可知：射極偏置放大電路的動態(tài)性能與共發(fā)射極基本放大電路的動態(tài)性能一樣。(4)動態(tài)分析圖7.15(c)射極偏置電路的微變等效電路最新三極管的基本放大電路分析課件[例7.4]在圖7.16所示的電路中，三極管的β=50，試求：10靜態(tài)工作點。20電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻。30不接CE時的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻。40若換用β=100的三極管，重新計算靜態(tài)工作點和電壓放大倍數(shù)。[例7.4]在圖7.16所示的電路中，三極管的β=5圖7.16[例7.4]的電路最新三極管的基本放大電路分析課件解：10求靜工作點

UB=3.5V

IC1.4mA

IB0.028mA=28μA

UCE12-1.4(3+2)=5V解：10求靜工作點20求Au、Ri、Ro

rbe=300+(1+β)=300+(1+50)=1.25kΩ

R/L=RC∥RL=0.75kΩ故:

Au==-50×=-30

Ri=rbe//RB1//RB2=1.25//6.5//6.2=0.97kΩ

Ro≈RC=3kΩ20求Au、Ri、Ro30計算不接CE時的Au、R/i、R/o

當(dāng)射極偏置電路中CE不接或斷開時的交流通路如圖7.17(a)所示，圖7.17(b)為對應(yīng)的微變等效電路。

圖7.17不接CE時的電路30計算不接CE時的Au、R/i、R/o由圖7.17(b)可得：

故：

A/u=

ri=rbe+(1+β)RE

R

/i=ri//RB1//RB2=∥RB1∥RB2

由圖7.17(b)可得：輸出電阻可由圖7.18求出，由圖可知，所以

圖7.18不接CE時求輸出電阻的等效電路輸出電阻可由圖7.18求出，由圖可知，所以將有關(guān)數(shù)據(jù)分別代入上式得

A/u=-0.36

R/i=103.25kΩR

/o=3kΩ由此可見，電壓放大倍數(shù)下降了很多，但輸入電阻得到了提高。將有關(guān)數(shù)據(jù)分別代入上式得40當(dāng)改用β=100的三極管后，其靜態(tài)工作點為

IE=＝1.4mA

IC=1.4mA

IB==14μA

UCE=UCC-IC(RC+RE)=12-1.4(3+2)=5V可見，在射極偏置電路中，雖然更換了不同β的管子，但靜態(tài)工作點基本上不變。40當(dāng)改用β=100的三極管后，其靜態(tài)工作點為此時

與β=50時的放大倍數(shù)差不多。此時2.集―基耦合電路集―基耦合電路如圖7.19所示，它引入了直流電壓負反饋實現(xiàn)穩(wěn)定靜態(tài)工作點。

圖7.19集―基耦合電路

靜態(tài)工作點穩(wěn)定過程如下：

T↑→IC↑→UC↓→UB↓→UBE↓→IB↓→IC↓2.集―基耦合電路

3.溫度補償電路溫度補償電路如圖7.20所示。圖7.20(a)為：用二極管溫度補償來實現(xiàn)穩(wěn)定靜態(tài)工作點的電路，圖7.20(b)為：用熱敏電阻溫度補償來實現(xiàn)靜態(tài)工作點穩(wěn)定的電路。圖7.20(b)中RB2為負溫度系數(shù)的熱敏電阻。若采用正溫度系數(shù)的熱敏電阻，只需將RB1和RB2位置對調(diào)一下即可。

圖7.20溫度補償電路

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2.各元件作用

(1)三極管V：實現(xiàn)電流放大。(2)集電極直流電源UCC:確保三極管工作在放大狀態(tài)。(3)集電極負載電阻RC:將三極管集電極電流的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷鹤兓詫崿F(xiàn)電壓放大。(4)基極偏置電阻RB:為放大電路提供靜態(tài)工作點。(5)耦合電容C1和C2:隔直流通交流。2.各元件作用3.工作原理(1)ui直接加在三極管V的基極和發(fā)射極之間，引起基極電流iB作相應(yīng)的變化。(2)通過V的電流放大作用，V的集電極電流iC也將變化。(3)iC的變化引起V的集電極和發(fā)射極之間的電壓uCE變化。(4)uCE中的交流分量uce經(jīng)過C2暢通地傳送給負載RL，成為輸出交流電壓uo,，實現(xiàn)了電壓放大作用。

3.工作原理

靜態(tài)分析就是要找出一個合適的靜態(tài)工作點,通常由放大電路的直流通路來確定。如圖7.2所示。

圖7.2共發(fā)射極放大電路的直流通路和靜態(tài)工作點

7.1.2靜態(tài)分析

7.1.2靜態(tài)分析靜態(tài)分析通常有兩種方法1.估算法

(7.1a)

(7.1b)

IC≈βIB

(7.2)

UCE=UCC-IC

RC(7.3)

靜態(tài)分析通常有兩種方法2.圖解法(1)作直流負載線由uCE=UCC-iC

RC

令iC=0時，uCE=UCC，在橫軸上得M點(UCC，0)令uCE=0時，，在縱軸上得N點(0，)

連接MN即直流負載線

2.圖解法(2)求靜態(tài)工作點直流負載線與iB=IB對應(yīng)的那條輸出特性曲線的交點Q，即為靜態(tài)工作點，如圖7.3(b)所示(a)(b)圖7.3靜態(tài)工作點的圖解(2)求靜態(tài)工作點[例7.1]試用估算法和圖解法求圖7.4(a)所示放大電路的靜態(tài)工作點，已知該電路中的三極管β=37.5，直流通路如圖7.4(b)所示，輸出特性曲線如圖7.4(c)所示。圖7.4[例7.1]的圖

[例7.1]試用估算法和圖解法解：10用估算法求靜態(tài)工作點由式(7.1)～(7.3)得

IB≈0.04mA=40μA

IC≈βIB=37.5×0.04mA=1.5mA

UCE=UCC-ICRC=12-1.5×4=6V20用圖解法求靜態(tài)工作點由uCE=UCC-iCRC=12-4iC得M點(12，0)；N點(0，3)解：10用估算法求靜態(tài)工作點MN與iB=IB=40μA的那條輸出特性曲線相交點，即是靜態(tài)工作點Q。從曲線上可查出：IB=40μA，IC=1.5mA，UCE=6V。與估算法所得結(jié)果一致。3.電路參數(shù)對靜態(tài)工作點的影響

(1)RB增大時，IB減小，Q點降低，三極管趨向于截止。(2)RB減小時，IB增大，Q點抬高，三極管趨向于飽和。此時三極管均會失去放大作用。MN與iB=IB=40μA的那條輸1.圖解法(1)負載開路時輸入和輸出電壓、電流波形的分析根據(jù)ui波形，在輸入特性曲線上求iB和uBE的波形根據(jù)iB波形，在輸出特性曲線和直流負載線上求iC、

uRC和uCE的變化，如圖7.5所示。7.1.3動態(tài)分析

7.1.3動態(tài)分析

圖7.5(a)最新三極管的基本放大電路分析課件(2)帶負載時輸入和輸出電壓、電流波形分析作交流負載線：10先作出直流負載線MN，確定Q點。20在uCE坐標(biāo)軸上，以UCE為起點向正方向取一段IC

R/L的電壓值，得到C點。30過CQ作直線CD，即為交流負載線，如圖7.5所示。(3)放大電路的非線性失真截止失真:三極管進人截止區(qū)而引起的失真。通過減小基極偏置電阻RB的阻值來消除。(2)帶負載時輸入和輸出電壓、

圖7.5(b)最新三極管的基本放大電路分析課件飽和失真：三極管進入飽和區(qū)而引起的失真。通過增大基極偏置電阻RB的阻值來消除。失真波形如圖7.6所示。

圖7.6截止失真飽和失真：三極管進入飽和區(qū)而引起的飽和失真：三極管進入飽和區(qū)而引起的失真。通過增大基極偏置電阻RB的阻值來消除。失真波形如圖7.7所示。

圖7.7飽和失真飽和失真：三極管進入飽和區(qū)而引起的為了減小和避免非線性失真，必須合理地選擇靜態(tài)工作點Q的位置，并適當(dāng)限制輸入信號ui的幅度。一般情況下，Q點應(yīng)大致選在交流負載線的中點，當(dāng)輸入信號ui的幅度較小時，為了減小管子的功耗，Q點可適當(dāng)選低些。若出現(xiàn)了截止失真，通常采用提高靜態(tài)工作點的辦法來消除，即通過減小基極偏置電阻RB的阻值來實現(xiàn)；若出現(xiàn)了飽和失真，則反向操作，即增大RB。為了減小和避免非線性失真，必須合理地

2.微變等效電路法(1)三極管微變等效電路圖7.11三極管的微變等效電路

rbe=300+(1+β)

2.微變等效電路法(2)放大電路微變等效電路放大電路的微變等效電路就是用三極管的微變等效電路替代交流通路中的三極管。交流通路指：放大電路中耦合電容和直流電源作短路處理后所得的電路。因此畫交流通路的原則是：將直流電源UCC短接；將輸入耦合電容C1和輸出耦合電容C2短接。圖7.1的交流通路和微變等效電路如圖7.12所示。

(2)放大電路微變等效電路

(b)交流通路(c)微變等效電路

圖7.12共發(fā)射極基本放大電路最新三極管的基本放大電路分析課件(3)動態(tài)性能分析

電壓放大倍數(shù)Au

輸入電阻Ri

輸入電阻指從放大電路輸入端AA/(如圖7.13)看進去的等效電阻，定義為：

Ri=由圖7.12可知=rbe∥RB(3)動態(tài)性能分析若考慮信號源內(nèi)阻(如圖7.13)，則放大電路輸入電壓Ui是信號源Us在輸入電阻Ri上的分壓，即

輸出電阻Ro輸出電阻指從放大器放大器信號源短路、負載開路，從輸出端看進去的等效電阻，定義為：

Ro=若考慮信號源內(nèi)阻(如圖7.13)，則放大

圖7.13放大電路的輸入電阻和輸出電阻最新三極管的基本放大電路分析課件由圖7.12可知

Ro==RC

工程中，可用實驗的方法求取輸出電阻。在放大電路輸入端加一正弦電壓信號，測出負載開路時的輸出電壓U/o；然后再測出接入負載RL時的輸出電壓Uo，則有

式中：U/o、Uo是用晶體管毫伏表測出的交流有效值。

由圖7.12可知[例7.3]圖7.4(a)所示電路的交流通路和微變等效電路如圖7.14所示，試用微變等效電路法求：10動態(tài)性能指標(biāo)、Ri、Ro。20斷開負載RL后，再計算、Ri、Ro。圖7.14[例7.3]的圖[例7.3]圖7.4(a)所示電路的交流通路和微變等解：10由[例7.1]可知IE≈1.5mA故=967Ω

Ri=RB//rbe=300//0.967≈0.964kΩ

Ro=RC=4kΩ解：10由[例7.1]可知20斷開RL后

Ri=RB//rbe=300//0.967≈0.964kΩ

Ro=RC=4kΩ

20斷開RL后

當(dāng)溫度變化、更換三極管、電路元件老化、電源電壓波動時，都可能導(dǎo)致前述共發(fā)射極放大電路靜態(tài)工作點不穩(wěn)定，進而影響放大電路的正常工作。在這些因素中，又以溫度變化的影響最大。因此，必須采取措施穩(wěn)定放大電路的靜態(tài)工作點。常用的辦法有兩種，一是引入負反饋；另一是引入溫度補償。7.1.4穩(wěn)定工作點的電路7.1.4穩(wěn)定工作點的電路1.

射極偏置電路(a)電路圖(b)微變等效電路

圖7.15射極偏置電路1.射極偏置電路(1)各元件作用①基極偏置電阻RB1、RB2：RB1、RB2為三極管提供一個大小合適的基極直流電流IB，調(diào)節(jié)RP的阻值，可控制IB的大小。R的作用是防止RP阻值調(diào)到零時，燒壞三極管。一般RB1的阻值為幾十千歐至幾百千歐；RB2的阻值為幾十千歐。②發(fā)射極電阻RE：引入直流負反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點。一般阻值為幾千歐。③發(fā)射極旁路電容CE：對交流而言，CE短接RE,確保放大電路動態(tài)性能不受影響。一般CE也選擇電解電容，容量為幾十微法。(1)各元件作用(2)穩(wěn)定工作點原理①

利用RB1和RB2的分壓作用固定基極UB。②利用發(fā)射極電阻RE產(chǎn)生反映Ic變化的UE，再引回到輸入回路去控制UBE，實現(xiàn)IC基本不變。

穩(wěn)定的過程是：

T↑→Ic↑→IE↑→UE↑→UBE↓→IB↓→IC↓(2)穩(wěn)定工作點原理

(3)靜態(tài)分析該電路的靜態(tài)工作點一般用估算法來確定，具體步驟如下：①

由：UBUCC，求UB。②

由：IE，求IC、IE。③

由IC=βIB，求IB。④

由UCE=UCC-ICRC-IERE≈UCC-IC(RC+RE)求UCE。

(3)靜態(tài)分析(4)動態(tài)分析該電路動態(tài)性能指標(biāo)一般用微變等效電路來確定，具體步驟為：①畫出微變等效電路，如圖7.15(c)；②求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻Ri、輸出電阻Ro。比較圖7.15(c)和圖7.12(c)可知：射極偏置放大電路的動態(tài)性能與共發(fā)射極基本放大電路的動態(tài)性能一樣。(4)動態(tài)分析圖7.15(c)射極偏置電路的微變等效電路最新三極管的基本放大電路分析課件[例7.4]在圖7.16所示的電路中，三極管的β=50，試求：10靜態(tài)工作點。20電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻。30不接CE時的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻。40若換用β=100的三極管，重新計算靜態(tài)工作點和電壓放大倍數(shù)。[例7.4]在圖7.16所示的電路中，三極管的β=5圖7.16[例7.4]的電路最新三極管的基本放大電路分析課件解：10求靜工作點

UB=3.5V

IC1.4mA

IB