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1、第5讲 单管共射极放大电路及其分析方法,主要内容 放大电路概述 放大电路的基本分析方法 单管共射极放大电路 分压式射极偏置放大电路 目的与要求 掌握放大电路主要技术指标的含义及其计算方法 了解单管共射放大电路的工作原理 理解放大电路的组成原则 了解放大电路的图解分析法 掌握放大电路的工程近似分析法和微变等效电路法 掌握分压式射极偏置电路与固定偏置电路的区别 重点： 放大电路的微变等效分析,一、放大电路概述,放大的概念 主要技术指标 单管共发射极放大电路 组成原则,1、放大的概念,放大 输入为小信号，有源元件控制电源使负载获得大信号，并保持线性关系。 放大本质 能量的控制 在放大电路中提供一个能
2、源，由能量较小的输入信号控制这个能源，使之输出较大的能量，然后推动负载。 基本要求不失真 放大对象变化量，即输入信号的小变化输出信号的大变化 核心元件 三极管 场效应管,2、主要技术指标,技术指标测试示意图,放大倍数 含义描述放大电路的放大能力 定义式 电压放大倍数 电流放大倍数,输入电阻Ri 从放大电路输入端看进去的等效电阻。 描述放大电路从信号源索取电流的大小 定义式,输出电阻 从放大电路的输出端看进去的等效电阻。 描述放大电路带负载能力的技术指标。 测量或计算方法,输入电阻和输出电阻，都描述了电子电路相互连接时对信号所产生的影响。 输入电阻描述了放大电路对输入信号源的影响 输出电阻描述了
3、放大电路的带负载能力（当负载变化时，输出信号保持稳定的能力）。 它们都是交流电阻，直接或间接地影响到放大电路的放大能力。,2、主要技术指标,通频带：,fbw=fHfL,放大倍数随频率变化曲线幅频特性曲线,2、主要技术指标,通频带,2、主要技术指标,最大输出幅度 非线性失真系数 由元器件非线性特性引起的失真 最大输出功率与效率,直 流 量：,大写字母、大写脚码 如 IB、UCE,交流瞬时量：,小写字母、小写脚码 如 ib、uce,交流有效量：,大写字母、小写脚码 如 Ib、Uce,交直流总量：,小写字母、大写脚码 如 iB、uCE,iB=ib+IB,2、主要技术指标,附：电路中有关符号规定,3、
4、单管共发射极放大电路,组成 晶体管VT 基极电源VBB 基极偏流电阻Rb 集电极电源VCC 集电极负载电阻RC,工作原理,输入回路,输出回路,电路结构缺点 双电源供电 ui、uo不共地 阻容耦合单管共射放大电路 隔直通交,3、单管共发射极放大电路,放大电路组成动画展示,3、单管共发射极放大电路,放大电路放大原理动画展示,4、组成放大电路的原则,合理的偏置 外加直流电源使发射结正偏，集电结反偏，使三极管处于放大状态，则有：,有信号的输入回路 输入信号能有效地作用于放大电路的输入回路 有信号的输出回路 输出信号能有效地加到负载上。,第1条是涉及放大电路的直流通路，第2、3条是放大电路的交流通路问题
5、。,试分析下图所示各电路是否可能不失真地放大交流信号，简述理由。设所有电容对交流信号均可视为短路。,4、组成放大电路的原则-举例,二、放大电路的分析方法,放大电路是交、直流共存 直流通路 交流通路,放大电路分析 静态分析 分析未加输入信号时的工作状态。 依据电路直流通路 分析目的求静态工作点（IBQ、ICQ、UCEQ） 分析方法工程近似分析法、图解法 动态分析 在静态分析的基础上，分析加上交流输入信号时的工作状态 依据电路交流通路 分析目的估算放大电路的性能指标 分析方法图解法、微变等效电路法,iB=IB+ib ; uBE=UBE+ube ,1、直流通路与交流通路,直流通路 直流电流流过的路径
6、。 画法 输入信号为0，但保留信号源内阻RS 保留直流电源VCC 电容开路，隔直通交 电感短路,1、直流通路与交流通路,交流通路 交流电流流过的路径。 画法 加信号源us VCC自身短路 大容量电容短路,2、静态分析工程近似分析法,其中，硅管 UBEQ = (0.6 0.8) V 锗管 UBEQ = (0.1 0.2) V,基本思路 先假定三极管工作在放大模式，再由分析结果进行验证、确定和计算 步骤 画直流通路 列输入、输出回路的电压、电流方程 求静态工作点 验证,UBEQ= VCC IBQ Rb,UCEQ= VCC ICQ RC,ICQ = IBQ,求得静态工作点,若UCEQ0.7V，说明三
7、极管处于放大状态，假设正确； 否则，根据实际情况用另外的模型分析。,【例】图示单管共射放大电路中，VCC = 12 V， Rc= 3 k， Rb= 280 k，NPN 硅管的 = 50，试估算静态工作点。,解：设 UBEQ = 0.7 V,ICQ IBQ = (50 0.04) mA = 2 mA,UCEQ = VCC ICQ Rc = (12 - 2 3)V = 6 V,2、静态分析工程近似分析法,若 Rb=100k，试估算静态工作点。,UCEQ不可能为负，其最小值也只能为0，三极管工作在饱和区。,2、静态分析图解法,在三极管的输出特性曲线上用作图的方法求放大电路的静态工作点。 步骤 画直流
8、通路,近似估算IBQ、找到相应的输出特性曲线 列输出回路方程，作直流负载线,iB=IBQ,VCC,VCC /RC,负载线,UCEQ,ICQ,Q,与横坐标的交点 与纵坐标的交点 确定静态工作点Q 静态工作点在什么区域合理？,3、动态分析图解法,交流通路 交流通路的输出回路是RC和RL的并联。 作交流负载线 通过静态工作点 斜率,交流通路的输出回路,3、动态分析图解法,输入回路工作情况,Q,0.7,iB,uBE=UBE+ube iB=IB+ib,ube,输出回路工作情况,3、动态分析图解法,3、动态分析图解法,通过图解分析，可得如下结论： 1. vi vBE iB iC vCE |-vo| 2.
9、vo与vi相位相反； 3. 可以测量出放大电路的电压放大倍数； 4. 可以确定最大不失真输出幅度。,单管共射放大电路的电压电流波形,3、动态分析图解法,交、直流并存 电压放大作用 倒相作用,# 动态工作时， iB、 iC的实际电流方向是否改变，vCE的实际电压极性是否改变？,图解法的应用1分析非线性失真,1、静态工作点过低，引起 iB、iC、uCE 的波形失真,ib,ui,结论：iB 波形失真, 截止失真,uo = uce,图解法的应用1分析非线性失真,结论：iC 、uCE (uo )波形失真,NPN 管截止失真输出uo波形,Q 点过高，引起 iC、uCE的波形失真饱和失真,图解法的应用1 分
10、析非线性失真,图解法的应用1 分析非线性失真,非线性失真动画,改变Rb，保持VCC Rc 不变,Rb 增大，,Rb 减小，,Q 点下移；,Q 点上移；,改变VCC，保持Rb，Rc ， 不变,升高VCC，直流负载线平行右移，动态工作范围增大，但管子的动态功耗也增大。,Q2,图解法的应用2分析参数对静态工作点的影响,4、动态分析微变等效电路法,三极管的微变等效电路 微变等效电路法,指导思想,条件,低频小信号(幅值和频率比较小),把管子转化为电路,非线性转化为线性,要解决的问题,已知电路元件、管子特性和参数求电路的动态参数,注意：,反映Q点附近交流分量之间的关系,4、动态分析微变等效电路法,BJT的
11、小信号建模, 三极管H参数微变等效电路, H参数的物理意义, 模型的简化, H参数的确定,4、动态分析微变等效电路法,三极管H参数微变等效电路,在小信号情况下，对上两式取全微分得,用小信号交流分量表示,vbe= hieib+ hrevce,ic= hfeib+ hoevce,对于BJT双口网络，我们已经知道输入输出特性曲线如下：,iB=f(vBE) vCE=const,iC=f(vCE) iB=const,可以写成：,输出端交流短路时的输入电阻；,输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数；,输入端交流开路时的反向电压传输比；,输入端交流开路时的输出电导。,其中：,四个参数量纲各不相同，故
12、称为混合参数（H参数）。,H参数的物理意义,根据,可得小信号模型, H参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。 H参数与工作点有关，在放大区基本不变。 H参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。,三极管H参数微变等效电路,模型的简化,即 rbe= hie = hfe uT = hre rce= 1/hoe,一般采用习惯符号,则BJT的H参数模型为,uT很小，一般为10-310-4 ， rce很大，约为105。 故一般可忽略它们的影响， 得到简化电路, ib 是受控源 ，且为电流控制电流源(CCCS)。 电流方向与ib的方向是关联的。,H参数的确定, 一般用测试仪测出；, rbe 与Q点
13、有关，如何求解？,一般用公式估算 rbe,rbe= rb + (1+ ) re,其中对于低频小功率管 rb300,1. 电路如图所示。试画出其小信号等效电路。,解：,微变等效电路-例题,（1）三极管的微变等效电路,晶体管的输入特性曲线 ,rbe 晶体管的输入电阻,在小信号的条件下，rbe是一常数。晶体管的输入电路可用rbe等效代替。,输入电路,Q 点附近的工作段近似地看成直线 ,可认为 uBE 与 iB 成正比,低频、小功率管rbb约为300 。,输出电路,假设在Q 点附近特性曲线基本上是水平的(iC与uCE无关)， 数量关系上，iC比iB大 倍；,从三极管输出端看，可以用 iB 恒流源代替三
14、极管；,该恒流源为受控源；为iB 对iC的控制。,（1）三极管的微变等效电路,确定静态工作点Q 求静态工作点处三极管的微变参数rbe 画微变等效电路 画三极管的等效电路 其余部分的交流通路从三极管的三个电极出发，按画交流通路的方法把通向地的支路一一画出 列出电路方程并求解。,微变等效电路法的步骤,共射放大电路-微变等效电路法分析,步骤 求静态工作点Q 求微变参数rbe 画放大电路的微变等效电路 列电路方程并求解,步骤1：求静态工作点Q,步骤2：求微变参数rbe,其中,步骤 求静态工作点Q 求微变参数rbe 画放大电路的微变等效电路 列电路方程并求解,步骤3：画放大电路的微变等效电路 三极管的微
15、变等效电路 电路其余部分的交流通路,+ ui ,+ uo ,共射放大电路-微变等效电路法分析,步骤4：列方程求性能指标,电压增益,输入电阻,Ri = rbe / Rb,输出电阻,Ro = Rc,共射放大电路-微变等效电路法分析,例1：电路如图，=40，计算放大倍数。(UBE=0),解：（1）确定Q,（2）求rbe,（3）求,共射放大电路-举例分析,解：,（1）,（2）,共射放大电路-举例分析,四、 分压式射极偏置电路,主要内容 温度对静态工作点的影响 稳定静态工作点的原理 分压式射极偏置电路技术指标 固定偏流电路与分压式射极偏置电路的比较 目的与要求 了解温度对静态工作点的影响 理解稳定静态工
16、作点的原理 掌握分压式射极偏置电路技术指标 掌握固定偏流电路与分压式射极偏置电路区别 重点： 射极偏置电路技术指标 难点： 稳定静态工作点的原理,1. 温度变化对ICBO的影响,3. 温度变化对输入特性曲线的影响,温度T 输出特性曲线上移,温度T 输入特性曲线左移,2. 温度变化对 的影响,温度每升高1 C ， 要增加0.5%1.0%,温度T 输出特性曲线族间距增大,一、温度对静态工作点的影响,一、温度对静态工作点的影响,1. 稳定工作点原理,目标：温度变化时，使IC维持恒定。,如果温度变化时，b点电位能基本不变，则可实现静态工作点的稳定。,T , IC, IE,IC, VE、VB不变, VBE , IB,（反馈控制）,I1 IB ，,此时，,不随温度变化而变化。,VB VBE,且Re可取大些，反馈控制作用更强。,一般取 I1 =(510)IB ， VB =3V5V,
