第3章晶體管放大電路基礎(chǔ)(放大電路分析)

復(fù)習(xí)BJT三種工作狀態(tài)：1、放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，

IC=

IB

，UBE=0.7V/0.2v2、截止區(qū)：發(fā)射結(jié)反偏或零偏，集電結(jié)反偏，IB≤0，IC≈0，

UBE小于死區(qū)電壓3、飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏，UBE=0.7V/0.2v，UCE

=0.3V/0.1V，IC<

IB

復(fù)習(xí)共發(fā)射極放大電路的組成與畫(huà)法：本節(jié)要求1、掌握共發(fā)射極放大電路的分析方法理解圖解分析法理解非線性失真，熟練掌握如何消除這種失真和計(jì)算最大不失真輸出電壓的方法；熟練掌握微變等效分析法熟練掌握靜態(tài)工作點(diǎn)和交流性能參數(shù)（電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻）的計(jì)算；3.2.3共發(fā)射極放大電路的分析

三極管放大電路的分析包括靜態(tài)(直流)分析和動(dòng)態(tài)(交流)分析，其分析方法有圖解法和微變等效分析法。圖解法主要用于大信號(hào)放大器分析，微變等效分析法用于低頻小信號(hào)放大器的動(dòng)態(tài)分析。

3.2.3.1圖解法

1.直流通路和交流通路

當(dāng)時(shí)，放大電路處于靜態(tài)，直流電路流經(jīng)的通路稱為放大電路的直流通路。通過(guò)直流通路為放大電路提供直流偏置，建立合適的靜態(tài)工作點(diǎn)Q點(diǎn)。畫(huà)直流通路時(shí),應(yīng)令交流信號(hào)源為零(交流電壓源短路，交流電流源開(kāi)路)，保留其內(nèi)阻；相關(guān)電容器開(kāi)路，電感短路。當(dāng)時(shí)，放大電路處于動(dòng)態(tài)工作，交流電流流經(jīng)的通路稱為放大器的交流通路。

畫(huà)交流通路時(shí)，令直流電源為零(直流電壓源短路，直流電流源開(kāi)路)，保留其內(nèi)阻；令電容短路；令電感開(kāi)路。放大電路的基本分析方法（圖解分析）總瞬時(shí)值(uCE)＝直流成分(UCE)＋交流成分(uce)++UCCRLC2+C1RcRbUiU0RsUs+ReUCC12V4kRc+uCEiBiC300kRbUBB12V非線性電路部分線性電路部分右邊iC~

uCE關(guān)系可由回路電壓方程:uCE

=UCCiCRC確定，且iC~

uCE是線性關(guān)系。2．靜態(tài)分析--求靜態(tài)工作點(diǎn)Q點(diǎn)①②①輸入回路KVL：輸出回路KVL：②1）畫(huà)直流通路2．靜態(tài)分析

1）給定晶體三極管的輸入特性和輸出特性，由輸入回路的KVL方程與輸入特性相交于Q點(diǎn)。→

當(dāng)UBE=0時(shí)，，求得A點(diǎn)IBQ直線斜率為uCE(V)iC(mA)100806020iB=IBQICQM.UCCN.UCC/RCUCEQQ直流負(fù)載線RbRcUCC+uCE

2）直流負(fù)載線的作法：直流負(fù)載線方程與輸出特性曲線相交于Q點(diǎn)當(dāng)UCE=0時(shí)，，求得N點(diǎn)。當(dāng)IC=0時(shí)，，求得M點(diǎn)。IBQ為輸入特性曲線上求得1）交流通路++UCCRLC2+C1RcRbUiU0RsUs++RL+RbUiU0RsUs+Rc+R'LU03．動(dòng)態(tài)分析

使直流電源為零，電容短路uCE(V)iC(mA)100806020iB=IBQICQM.UCCN.UCC/RCUCEQQ直流負(fù)載線+RLU0+R'Luceicuce=–icRL—交流負(fù)載線方程uCECCE

IU-+=總瞬時(shí)值(uCE)＝直流成分(UCE)＋交流成分(uce).D交流負(fù)載線當(dāng)時(shí)，，求得D點(diǎn)D與Q點(diǎn)連線得到交流負(fù)載線，其斜率為－1/RL’。uCE(V)iC(mA)100806020iB=IBQICQM.UCCN.UCC/RCUCEQQ直流負(fù)載線.M'交流負(fù)載線2、由于RL′

＜RC，一般情況下交流負(fù)載線比直流負(fù)載線陡。3、放大器放大時(shí)Q點(diǎn)是沿交流負(fù)載線移動(dòng)。特點(diǎn)：UCE=UCEQICRL￠1、交流負(fù)載線必過(guò)Q點(diǎn)。4、幾何意義。圖解法分析共發(fā)射極放大器的波形4、非線性失真對(duì)放大電路的要求，應(yīng)使輸出電壓盡可能的大，但它受到三極管非線性的限制。當(dāng)信號(hào)過(guò)大或者工作點(diǎn)選擇不合適，輸出電壓波形將產(chǎn)生失真。由于是三極管非線性引起的失真，所以稱為非線性失真。ICEQUCCIB=40(A)QuCE(V)100iC(mA)806020N..MM'.(1)工作點(diǎn)過(guò)低，易產(chǎn)生截止失真工作點(diǎn)過(guò)低→易截止失真→輸出波形頂部被削結(jié)論：

(2)工作點(diǎn)過(guò)高，易產(chǎn)生飽和失真工作點(diǎn)過(guò)高→易飽和失真→輸出波形底部被削（5）最大不失真輸出電壓Ucem放大電路在電路參數(shù)已給定的情況下，輸出端不產(chǎn)生飽和失真和截止失真時(shí)的最大輸出電壓幅度，稱為最大不失真輸出電壓(Ucem)。（6）輸出動(dòng)態(tài)范圍UP-P

在輸入信號(hào)的作用下，輸出電壓的最大變化范圍(UP-P)。最大不失真輸出電壓Ucem及輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍UP-P求法：

ICEQUCC交流負(fù)載線UCEQICQR'LUcesURUFIB=40(A)QuCE(V)100iC(mA)806020N..MM'..UR=UCEQ-Uces(其中：Uces≈1V)UF=ICQR'L受飽和區(qū)限制：受截止區(qū)限制：直流負(fù)載線1V最大不失真輸出電壓Ucem：輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍UP-P：Ucem取UR和UF兩者中小的一個(gè)，其中：UP-P=2UcemUR=UCEQ-Uces(Uces≈1V)UF=ICQ

R'L

為了充分利用晶體管的放大區(qū)，使輸出動(dòng)態(tài)范圍最大，直流工作點(diǎn)應(yīng)選擇在交流負(fù)載線的中點(diǎn)。

（1）Q點(diǎn)的選擇Q點(diǎn)應(yīng)選在交流負(fù)載線的中點(diǎn)Q點(diǎn)選得太低，出現(xiàn)截止失真；Q點(diǎn)選得太高，出現(xiàn)飽和失真。幾點(diǎn)結(jié)論

（2）NPN型管與PNP型管兩種失真波形的區(qū)別NPN型管：uCE頂部失真→截止失真

uCE底部失真→飽和失真PNP型管：uCE頂部失真→飽和失真

uCE底部失真→截止失真幾點(diǎn)結(jié)論（3）最大不失真輸出電壓Ucem（4）輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍UP-PUcem取UR和UF兩者中小的一個(gè)，其中：UP-P=2UcemUR=UCEQ-Uces(Uces≈1V)UF=ICQ

R'L

3.2.3.3微變等效電路法三極管是一個(gè)非線性元件，是指其輸入特性和輸出特性都是非線性的，但是，當(dāng)輸入、輸出信號(hào)都足夠小時(shí)（小信號(hào)工作狀態(tài)），三極管運(yùn)用在靜態(tài)工作點(diǎn)附近很小的范圍內(nèi)。這樣，就可以把這個(gè)小范圍內(nèi)的特性曲線近似地看成為直線。因此，在小信號(hào)條件下，三極管可以看成是線性器件。將三極管用線性元件（電阻、恒流源等）來(lái)等效，而保持外電路的電壓、電流關(guān)系不變，這就是三極管的微變等效電路。微變等效電路的畫(huà)法1、三極管的簡(jiǎn)化等效電路(1)三極管的b、e間可用電阻rbe等效。(2)三極管的c、e間可用恒流源來(lái)等效。e+UbebrbeIb–Ic++－UbeIbUceIebec－+–Ucec

IbIc幾點(diǎn)說(shuō)明：1)

Ib的大小受Ib控制。只有Ib=0時(shí)，Ib才為零，可看成開(kāi)路。2)

Ib的方向取決于Ib的方向。3)此公式當(dāng)0.1mA﹤IEQ﹤5mA時(shí)，計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)比較接近。Ic++－UbeIbUceIebec－e+UbebrbeIb–+–Ucec

IbIcE26)1(Irbeb++=300(Ω)2、用微變等效電路分析共射極放大電路共發(fā)射極基本放大電路VUi+RsUs++C2+RLU0RcC1Rb+UCC交流等效電路VUiRsUs++RLU0RcRb+步驟：1)畫(huà)出交流等效電路bcerbe2)畫(huà)出電路的微變等效電路(1)畫(huà)三極管的簡(jiǎn)化等效電路，標(biāo)出e,b,c；(2)完成其余電路，并標(biāo)出各電壓、電流的方向。(3)標(biāo)出輸入、輸出電阻的位置。riri′roIcRLRcU0+–IobIbUsRb+–UiRs+IbIi練習(xí)1、畫(huà)出右圖電路的直流通路2、畫(huà)出交流通路3、畫(huà)出微變等效電路Rs10F3.3k33k10k2005.1k～+–1.3k10F50F24V–+VUSU0思考題

1、如何作交直流負(fù)載線？其幾何意義？

2、飽和失真和截止失真兩種波形有