三種基本放大電路及靜態(tài)工作點

三種基本放大電路及靜態(tài)工作點三種接法的比較1.共射電路既能放大電流又能放大電壓，輸入電阻居中，輸出電阻較大，常用于低頻放大電路的單元電路。常做為低頻放大電路的單元電路。2.共集電路只能放大電流不能放大電壓，是三種接法中輸入電阻最大，輸出電阻最小的電路，并具有電壓跟隨的特點，常用于電壓放大電路的輸入級和輸出級，在功率放大電路中也常采用射極輸出的形式。3.共基電路只能放大電壓而不能放大電流，輸入電阻小，電壓放大倍數(shù)和輸出電阻與共射電路相當，頻率特性最好，常用于寬頻帶放大電路。2.2基本共射極放大電路

電路組成

簡化電路及習慣畫法

簡單工作原理

放大電路的靜態(tài)和動態(tài)

直流通路和交流通路書中有關符號的約定2.2共射極放大電路1.電路組成輸入回路（基極回路）輸出回路（集電極回路）2.簡化電路及習慣畫法習慣畫法共射極基本放大電路3.2共射極放大電路3.簡單工作原理Vi=0Vi=Vsin

t3.2共射極放大電路4.放大電路的靜態(tài)和動態(tài)

靜態(tài)：輸入信號為零（vi=0或ii=0）時，放大電路的工作狀態(tài)，也稱直流工作狀態(tài)。

動態(tài)：輸入信號不為零時，放大電路的工作狀態(tài)，也稱交流工作狀態(tài)。電路處于靜態(tài)時，三極管個電極的電壓、電流在特性曲線上確定為一點，稱為靜態(tài)工作點，常稱為Q點。一般用IB、IC、和VCE（或IBQ、ICQ、和VCEQ）表示。#放大電路為什么要建立正確的靜態(tài)？3.2共射極放大電路2.3圖解分析法

用近似估算法求靜態(tài)工作點

用圖解分析法確定靜態(tài)工作點

交流通路及交流負載線

輸入交流信號時的圖解分析

BJT的三個工作區(qū)

輸出功率和功率三角形

靜態(tài)工作情況分析

動態(tài)工作情況分析共射極放大電路

靜態(tài)工作情況分析1.用近似估算法求靜態(tài)工作點根據(jù)直流通路可知：采用該方法，必須已知三極管的

值。一般硅管VBE=0.7V，鍺管VBE=0.2V。直流通路+-采用該方法分析靜態(tài)工作點，必須已知三極管的輸入輸出特性曲線。共射極放大電路2.用圖解分析法確定靜態(tài)工作點

首先，畫出直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+-

靜態(tài)工作情況分析2.3圖解分析法直流通路IBVBE+-ICVCE+-

列輸入回路方程：

VBE=VCC－IBRb

列輸出回路方程（直流負載線）：

VCE=VCC－ICRc

在輸入特性曲線上，作出直線VBE=VCC－IBRb，兩線的交點即是Q點，得到IBQ。

在輸出特性曲線上，作出直流負載線VCE=VCC－ICRc，與IBQ曲線的交點即為Q點，從而得到VCEQ和ICQ。

動態(tài)工作情況分析由交流通路得純交流負載線：共射極放大電路交流通路icvce+-vce=-ic

(Rc//RL)因為交流負載線必過Q點，即vce=

vCE-VCEQ

ic=

iC-ICQ

同時，令R

L=Rc//RL1.交流通路及交流負載線則交流負載線為vCE-VCEQ=-(iC-

ICQ)R

L

即iC

=(-1/R

L)vCE+(1/R

L)VCEQ+

ICQ2.3圖解分析法過輸出特性曲線上的Q點做一條斜率為-1/R

L

直線，該直線即為交流負載線。R'L=RL∥Rc，是交流負載電阻。

交流負載線是有交流輸入信號時Q點的運動軌跡。

2.3圖解分析法2.輸入交流信號時的圖解分析

動態(tài)工作情況分析共射極放大電路通過圖解分析，可得如下結論：

1.vi

vBE

iB

iC

vCE

|-vo|

2.vo與vi相位相反；3.可以測量出放大電路的電壓放大倍數(shù)；4.可以確定最大不失真輸出幅度。#動態(tài)工作時，iB、iC的實際電流方向是否改變，vCE的實際電壓極性是否改變？

動態(tài)工作情況分析3.BJT的三個工作區(qū)2.3圖解分析法當工作點進入飽和區(qū)或截止區(qū)時，將產(chǎn)生非線性失真。飽和區(qū)特點：iC不再隨iB的增加而線性增加，即此時截止區(qū)特點：iB=0，iC=ICEOvCE=VCES，典型值為0.3V①波形的失真飽和失真截止失真

由于放大電路的工作點達到了三極管的飽和區(qū)而引起的非線性失真。對于NPN管，輸出電壓表現(xiàn)為底部失真。

由于放大電路的工作點達到了三極管的截止區(qū)而引起的非線性失真。對于NPN管，輸出電壓表現(xiàn)為頂部失真。

動態(tài)工作情況分析3.BJT的三個工作區(qū)2.3圖解分析法②放大電路的動態(tài)范圍放大電路要想獲得大的不失真輸出幅度，要求：工作點Q要設置在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位；

動態(tài)工作情況分析3.BJT的三個工作區(qū)2.3圖解分析法要有合適的交流負載線。

4.輸出功率和功率三角形

要想PO大，就要使功率三角形的面積大，即必須使Vom和Iom都要大。功率三角形放大電路向電阻性負載提供的輸出功率在輸出特性曲線上，正好是三角形

ABQ的面積，這一三角形稱為功率三角形。

動態(tài)工作情況分析2.3圖解分析法（思考題）共射極放大電路放大電路如圖所示。已知BJT的?=80，Rb=300k，Rc=2k，VCC=+12V，求：（1）放大電路的Q點。此時BJT工作在哪個區(qū)域？（2）當Rb=100k時，放大電路的Q點。此時BJT工作在哪個區(qū)域？（忽略BJT的飽和壓降）解：（1）（2）當Rb=100k時，靜態(tài)工作點為Q（40uA，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大區(qū)。其最小值也只能為0，即IC的最大電流為：所以BJT工作在飽和區(qū)。VCE不可能為負值，此時，Q（120uA，6mA，0V），例題end2.3

？思考題1.試分析下列問題：共射極放大電路（1）增大Rc時，負載線將如何變化？Q點怎樣變化？（2）增大Rb時，負載線將如何變化？Q點怎樣變化？（3）減小VCC時，負載線將如何變化？Q點怎樣變化？共射極放大電路2.3

？思考題2.放大電路如圖所示。當測得BJT的VCE接近VCC的值時，問管子處于什么工作狀態(tài)？可能的故障原因有哪些？截止狀態(tài)答：故障原因可能有：?Rb支路可能開路，IB=0，IC=0，VCE=VCC-IC

Rc=VCC。?C1可能短路，

VBE=0，IB=0，IC=0，VCE=VCC-IC

Rc=VCC。end2.4放大電路的工作點穩(wěn)定問題

溫度變化對ICBO的影響

溫度變化對輸入特性曲線的影響

溫度變化對

的影響

穩(wěn)定工作點原理

放大電路指標分析

固定偏流電路與射極偏置電路的比較2.4.1溫度對工作點的影響2.4.2射極偏置電路2.4.1溫度對工作點的影響1.溫度變化對ICBO的影響2.溫度變化對輸入特性曲線的影響溫度T

輸出特性曲線上移溫度T

輸入特性曲線左移3.溫度變化對

的影響溫度每升高1°C，

要增加0.5%1.0%溫度T

輸出特性曲線族間距增大總之：

ICBO

ICEO

T

VBE

IB

IC

3.2共射極放大電路5.直流通路和交流通路交流通路直流通路

耦合電容：通交流、隔直流

直流電源：內阻為零

直流電源和耦合電容對交流相當于短路共射極放大電路end（思考題）此時，不隨溫度變化而變化。一般取I1=(5~10)IB，VB=3V~5V

b點電位基本不變的條件：I1>>IB，VB>>VBE且Re可取大些，反饋控制作用更強。2.4.2射極偏置電路1.穩(wěn)定工作點原理目標：溫度變化時，使IC維持恒定。如果溫度變化時，b點電位能基本不變，則可實現(xiàn)靜態(tài)工作點的穩(wěn)定。T

穩(wěn)定原理：

IC

IE

IC

VE、VB不變

VBE

IB

（反饋控制）I1I2IB靜態(tài)工作點穩(wěn)定的放大器UBE=UB-UE=UB-IEREI2=（5~10）IBI1=I2+IB

I2RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoBECIE=

IC+IB

IC分壓式偏置電路RE射極直流負反饋電阻CE交流旁路電容ICIERB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IB靜態(tài)工作點穩(wěn)定過程TUBEICICIEUEUBUBE=UB-UE=UB-IEREUB被認為較穩(wěn)定ICIEIB由輸入特性曲線本電路穩(wěn)壓的過程實際是由于加了RE形成了負反饋過程ECB直流通道及靜態(tài)工作點估算UBIB=IC/

UCE=EC-ICRC-IEREIC

IE=UE/RE

=（UB-UBE）/RE

UBE0.7V

+ECRB1RCRB2REICIEIBUCE電容開路,畫出直流通道RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo電容短路,直流電源短路，畫出交流通道交流通道及微變等效電路BEC交流通道RB1RCRB2RLuiuoBECibiciii2i1微變等效電路rbeRCRLRB1RB2BECI1I2微變等效電路及電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻的計算ri=

RB1//RB2//rbero=

RCrbeRCRLRB1RB2BECI1I2RL=RC//RL例：上述靜態(tài)工作點穩(wěn)定的放大器，各參數(shù)如下：RB1=100k，RB2=33k，RE=2.5k，RC=5k，

RL=5k，=60。求：（1）估算靜態(tài)工作點；（2）空載電壓放大倍數(shù)、帶載電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻；（3）若信號源有RS=1k的內阻，帶載電壓放大倍數(shù)將變?yōu)槎嗌?？RB1=100k

RB2=33k

RE=2.5k

RC=5k

RL=5k

=60EC=15V解：(1)估算靜態(tài)工作點UB=（3315）/（100+33）=3.7VIC

IE=UE/RE

=(UB-UBE)/RE

=(3.7-0.7)/2.5=1.2mAIB=IC/=1.2/60=0.02mA=20AUCE=EC-ICRC-IERE=12-1.2(5+2.5)=6VRB1=100k

RB2=33k

RE=2.5k

RC=5k

RL=5k

=60EC=15V解：(2)空載電壓放大倍數(shù)、帶載電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻=300+61

(26/1.2)=1622

=1.62k

ri=

RB1//RB2//rbe=100//33//1.62=1.52k

ro=

RC=5k

Au空=-

RC/rbe=-605/1.62=-186

Au載=-

RL/rbe=-60(5//5)/1.62=-932.4.2射極偏置電路2.放大電路指標分析①靜態(tài)工作點2.4.2射極偏置電路2.放大電路指標分析②電壓增益輸出回路：輸入回路：電壓增益：<A>畫小信號等效電路<B>確定模型參數(shù)已知，求rbe<C>增益2.4.2射極偏置電路2.放大電路指標分析③輸入電阻根據(jù)定義由電路列出方程則輸入電阻放大電路的輸入電阻不包含信號源的內阻2.4.2射極偏置電路2.放大電路指標分析④輸出電阻輸出電阻求輸出電阻的等效電路網(wǎng)絡內獨立源置零負載開路輸出端口加測試電壓對回路1和2列KVL方程rce對分析過程影響很大，此處不能忽略其中則當時，一般（）2.4.2射極偏置電路3.固定偏流電路與射極偏置電路的比較

共射極放大電路靜態(tài)：2.4.2射極偏置電路3.固定偏流電路與射極偏置電路的比較固定偏流共射極放大電路電壓增益：輸入電阻：輸出電阻：Ro=Rc2.4.2射極偏置電路end2.4.3穩(wěn)定靜態(tài)工作點的措施采用溫度補償?shù)姆椒ǚ€(wěn)定Q點2.5共集電極電路和共基極電路

靜態(tài)工作點

動態(tài)指標

三種組態(tài)的比較2.5.1共集電極電路2.5.2共基極電路2.5.1共集電極電路1.電路分析共集電極電路結構如圖示該電路也稱為射極輸出器①求靜態(tài)工作點由得②電壓增益輸出回路：輸入回路：電壓增益：<A>畫小信號等效電路<B>確定模型參數(shù)

已知，求rbe<C>增益2.5.1共集電極電路1.電路分析其中一般，則電壓增益接近于1，即電壓跟隨器③輸入電阻根據(jù)定義由電路列出方程則輸入電阻當，時，2.5.1共集電極電路1.電路分析輸入電阻大④輸出電阻由電路列出方程其中則輸出電阻當，時，輸出電阻小共集電極電路特點：◆電壓增益小于1但接近于1，◆輸入電阻大，對電壓信號源衰減小◆輸出電阻小，帶負載能力強#既然共集電極電路的電壓增益小于1（接近于1），那么它對電壓放大沒有任何作用。這種說法是否正確？例子，VBB=6V，VCC=12V，RB=15千歐，RE=5千歐，UBEQ=0.7V,rbb’=100歐，B=50，求Q點，Au,Ri,Ro.2.5.2共基極電路1.靜態(tài)工作點直流通路與射極偏置電路相同2.5.2共基極電路2.動態(tài)指標①電壓增益輸出回路：輸入回路：電壓增益：2.5.2共基極電路2.動態(tài)指標②輸入電阻③輸出電阻例：電路見下圖，RE=3000歐，Rc=5K歐，B=100，rbe=1K歐，試估算Au,Ri,Ro3.三種組態(tài)的比較電壓增益：輸入電阻：輸出電阻：2.5.2共基極電路三種接法的比較1.共射電路既能放大電流又能放大電壓，輸入電阻居中，輸出電阻較大，常用于低頻放大電路的單元電路。常做為低頻放大電路的單元電路。2.共集電路只能放大電流不能放大電壓，是三種接法中輸入電阻最大，輸出電阻最小的電路，并具有電壓跟隨的特點，常用于電壓放大電路的輸入級和輸出級，在功率放大電路中也常采用射極輸出的形式。3.共基電路只能放大電壓而不能放大電流，輸入電阻小，電壓放大倍數(shù)和輸出電阻與共射電路相當，頻率特性最好，常用于寬頻帶放大電路。2.6.1復合管放大電路復合管的組成原則1.在正確的外加電壓下每只管子的各極電流均有合適的通道，且均工作在放大區(qū)。2.為實現(xiàn)電流的放大，應將第一只管的集電極或發(fā)射極電流作為第二只管的基極電流。3.只要很小的驅動電流iB，就能獲得很大的輸出集電極電流ic，需要提高電源電壓。答疑1.線形電阻的伏安特性曲線UIRUIU/I=RU/I=R2.晶體管BE結微變等效電路IBUBEQUBEQ/IBQ=R非線性

UBE/

IB=rbe在Q點處近似線性

UBE

IBrbe答疑3.電流源及其特性曲線UIISISUIUIIrISrUIISI1=IS+Ir1=IS+U1/rI2=IS+Ir2=IS+U2/rI=I2-I1

=（U2-U1）/r=U/rr=U/I如何求r？答疑4.晶體管CE間的微變等效電路iCuCEiCuCErbeibibrce流控電流源在線性放大區(qū)，rce很大，可忽略§2.7場效應管放大電路2.7.1電路的組成原則及分析方法(1).靜態(tài)：適當?shù)撵o態(tài)工作點，使場效應管工作在恒流區(qū)(2).動態(tài):能為交流信號提供通路組成原則靜態(tài)分析：估算法、圖解法。動態(tài)分析：微變等效電路法。分析方法2.7.1場效應管放大電路的三種接法共源放大電路共漏放大電路共柵放大電路圖2.7.2基本共源放大電路將漏極電流iD的變化轉換成電壓UGS的變化，從而實現(xiàn)電壓放大UGSQ=VGG，然后作負載線UDS=VDD-iDRd,得到交點Q，讀出坐標值IDQ和UDSQN溝道耗盡型絕緣柵場效應管符號及特性曲線GSDIDUDSUGSGSD2.7.3場效應管的微變等效電路GSDSGDrDSidrDS=

UDS/

ID很大，可忽略。UGS=0VUDS（V）ID（mA）01324UGS=+1VUGS=+2VUGS=-1VUGS=-2VQ跨導gm=

ID/

UGS

ID=gm

UGSid=gmugsID=gmUGS場效應管的微變等效電路壓控電流源SGDid2.7.3靜態(tài)分析無輸入信號時（ui=0），估算：UDS和ID。+UDD=+20VuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150K50K1M10K10KGDS10KIDUDSR1=150k

R2=50k

RG=1M

RD=10k

RS=10k

RL=10k

gm=3mA/VUDD=20V設：UG>>UGS則：UGUS而：IG=0+UDD+20VR1RDRGR2150K50K1M10KRS10KGDS所以：=直流通道IDUDSIG2.7.4動態(tài)分析微變等效電路+UDD=+20VuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150K50K1M10K10KGDS10KSGR2R1RGDRLRDUgsgmUgsUiUoIdSGDid動態(tài)分析：UgsUiUgsgmIdriroUoSGR2R1RGRL

DRLRD=–gmUiRL

電壓放大倍數(shù)負號表示輸出輸入反相電壓放大倍數(shù)估算R1=150k

R2=50k

RG=1M

RS=10k

RD=10k

RL=10k

gm=3mA/VUDD=20V=-3（10//10）=-15RL=RD//RLro=RD=10K

SGR2R1RGRL

DRLRD輸入電阻、輸出電阻=1+0.15//0.05=1.0375M

R1=150k

R2=50k

RG=1M

RD=10k

RS=10k

RL=10k

gm=3mA/VUDD=20Vriro