第3章晶體管放大電路基礎(放大電路分析)

復習BJT三種工作狀態(tài)：1、放大區(qū)：發(fā)射結正偏，集電結反偏，

IC=

IB

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

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

=0.3V/0.1V，IC<

IB

復習共發(fā)射極放大電路的組成與畫法：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放大器分析，微變等效分析法用于低頻小信號放大器的動態(tài)分析。

3.2.3.1圖解法

1.直流通路和交流通路

當時，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Q點。畫直流通路時,應令交流信號源為零(交流電壓源短路，交流電流源開路)，保留其內(nèi)阻；相關電容器開路，電感短路。當時，放大電路處于動態(tài)工作，交流電流流經(jīng)的通路稱為放大器的交流通路。

畫交流通路時，令直流電源為零(直流電壓源短路，直流電流源開路)，保留其內(nèi)阻；令電容短路；令電感開路。放大電路的基本分析方法（圖解分析）總瞬時值(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關系可由回路電壓方程:uCE

=UCCiCRC確定，且iC~

uCE是線性關系。2．靜態(tài)分析--求靜態(tài)工作點Q點①②①輸入回路KVL：輸出回路KVL：②1）畫直流通路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?！?/p>

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

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

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

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

＜RC，一般情況下交流負載線比直流負載線陡。3、放大器放大時Q點是沿交流負載線移動。特點：UCE=UCEQICRL￠1、交流負載線必過Q點。4、幾何意義。圖解法分析共發(fā)射極放大器的波形4、非線性失真對放大電路的要求，應使輸出電壓盡可能的大，但它受到三極管非線性的限制。當信號過大或者工作點選擇不合適，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)工作點過低，易產(chǎn)生截止失真工作點過低→易截止失真→輸出波形頂部被削結論：

(2)工作點過高，易產(chǎn)生飽和失真工作點過高→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）輸出動態(tài)范圍UP-P

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

ICEQUCC交流負載線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：直流負載線1V最大不失真輸出電壓Ucem：輸出電壓的動態(tài)范圍UP-P：Ucem取UR和UF兩者中小的一個，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)，使輸出動態(tài)范圍最大，直流工作點應選擇在交流負載線的中點。

（1）Q點的選擇Q點應選在交流負載線的中點Q點選得太低，出現(xiàn)截止失真；Q點選得太高，出現(xiàn)飽和失真。幾點結論

（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→截止失真幾點結論（3）最大不失真輸出電壓Ucem（4）輸出電壓的動態(tài)范圍UP-PUcem取UR和UF兩者中小的一個，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，當輸入、輸出信號都足夠小時（小信號工作狀態(tài)），三極管運用在靜態(tài)工作點附近很小的范圍內(nèi)。這樣，就可以把這個小范圍內(nèi)的特性曲線近似地看成為直線。因此，在小信號條件下，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）來等效，而保持外電路的電壓、電流關系不變，這就是三極管的微變等效電路。微變等效電路的畫法1、三極管的簡化等效電路(1)三極管的b、e間可用電阻rbe等效。(2)三極管的c、e間可用恒流源來等效。e+UbebrbeIb–Ic++－UbeIbUceIebec－+–Ucec

IbIc幾點說明：1)

Ib的大小受Ib控制。只有Ib=0時，Ib才為零，可看成開路。2)

Ib的方向取決于Ib的方向。3)此公式當0.1mA﹤IEQ﹤5mA時，計算結果與實測比較接近。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)畫出交流等效電路bcerbe2)畫出電路的微變等效電路(1)畫三極管的簡化等效電路，標出e,b,c；(2)完成其余電路，并標出各電壓、電流的方向。(3)標出輸入、輸出電阻的位置。riri′roIcRLRcU0+–IobIbUsRb+–UiRs+IbIi練習1、畫出右圖電路的直流通路2、畫出交流通路3、畫出微變等效電路Rs10F3.3k33k10k2005.1k～+–1.3k10F50F24V–+VUSU0思考題

1、如何作交直流負載線？其幾何意義？

2、飽和失真和截止失真兩種波形有