模拟电路1-三极管放大

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1、第三版童诗白,第二章 基本放大电路,2.1放大的概念和电路主要指标,2.7场效应管放大电路,2.6晶体管基本放大电路的派生电路,2.5单管放大电路的三种基本接法,2.4放大电路静态工作点的稳定,2.3放大电路的分析方法,2.2基本共射放大电路的工作原理,第二章 基本放大电路,2.3.1 直流通路和交流通路,阻容耦合放大电路的 直流通路,共射极放大电路,2.3放大电路的分析方法,2.3.2 图解法,在三极管的输入、输出特性曲线上直接用作图的方法求解放大电路的工作情况。,一、静态工作点的分析,1. 先用估算的方法计算输入回路 IBQ、 UBEQ。,2. 用图解法确定输出回路静态值。,方法：根据 u

2、CE = VCC - iCRc 式确定两个特殊点,第二章 基本放大电路,输出回路,输出特性,由静态工作点 Q 确定的 ICQ、UCEQ 为静态值。,第二章 基本放大电路,T,【例】图示单管共射放大电路及特性曲线中，已知 Rb = 280 k，Rc = 3 k ，集电极直流电源 VCC = 12 V，试用图解法确定静态工作点。,解：首先估算 IBQ,做直流负载线，确定 Q 点,根据 UCEQ = VCC ICQ Rc,iC = 0，uCE = 12 V ；,uCE = 0，iC = 4 mA .,第二章 基本放大电路,0,iB = 0 A,20 A,40 A,60 A,80 A,1,3,4,2,

3、2,4,6,8,10,12,M,IBQ = 40 A ，ICQ = 2 mA，UCEQ = 6 V.,uCE /V,由 Q 点确定静态值为：,iC /mA,第二章 基本放大电路,二、 电压放大倍数的分析,1. 交流通路的输出回路,输出通路的外电路是 Rc 和 RL 的并联。,2. 交流负载线,交流负载线斜率为：,第二章 基本放大电路,3. 动态工作情况图解分析,（动画3-1）,第二章 基本放大电路,输出回路工作情况分析,第二章 基本放大电路,4. 电压放大倍数,【例】用图解法求图示电路电压放大倍数。输入、输出特性曲线如右图，RL = 3 k 。,uCE = (4.5 7.5) V = - 3

4、V,uBE = (0.72 0.68) V = 0.04 V,解：,求 确定交流负载线,取 iB = (60 20) A = 40A,则输入、输出特性曲线上有,第二章 基本放大电路,三、波形非线性失真的分析,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,（动画3-2）,第二章 基本放大电路,iC 、 uCE (uo )波形失真,NPN 管截止失真时的输出 uo 波形。 uo 波形顶部失真,uo = uce,第二章 基本放大电路,O,IB = 0,Q,t,O,O,t,iC,uCE/V,uCE/V,iC / mA,uo = uce,ib(

5、不失真),ICQ,UCEQ,2. Q 点过高，引起 iC、uCE的波形失真饱和失真,uo 波形底部失真,第二章 基本放大电路,3.用图解法估算最大输出幅度,输出波形没有明显失真时能够输出最大电压。即输出特性的 A、B 所限定的范围。,Q 尽量设在线段 AB 的中点。则 AQ = QB，CD = DE,问题：如何求最大不失真输出电压？,Uomax=min(UCEQ-UCES) , (UCCUCEQ),第二章 基本放大电路,4.用图解法分析电路参数对静态工作点的影响,（1） 改变 Rb，保持 VCC ，Rc ， 不变；,Rb 增大，,Rb 减小，,Q 点下移；,Q 点上移；,（2）改变 VCC，保

6、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,第二章 基本放大电路,3. 改变 Rc，保持 Rb，VCC ， 不变；,4. 改变 ，保持 Rb，Rc ，VCC 不变；,增大 Rc ，直流负载线斜率改变，则 Q 点向饱和区移近。,Q2,增大 ，ICQ 增大，UCEQ 减小，则 Q 点移近饱和区。,图 2.4.9 (c),图 2.4.9 (d),第二章 基本放大电路,图解法小结,1. 能够形象地显示静态工作点的位置与非线性 失真的关系； 2. 方便估算最大输出幅值的数值； 3. 可直观表示电路参数对静态工作点的影响； 4. 有利于

7、对静态工作点 Q 的检测等。,第二章 基本放大电路,2.3.3 等效电路法 （第六讲）,晶体管在小信号(微变量)情况下工作时，可以在静态工作点附近的小范围内用直线段近似地代替三极管的特性曲线，三极管就可以等效为一个线性元件。这样就可以将非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。,一、微变等效条件,研究的对象仅仅是变化量,信号的变化范围很小,第二章 基本放大电路,4. 简化的H参数等效模型(推导过程略),即 rbe= h11e = h21e uT = h12e rce= 1/h22e,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10

8、0k。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。,5. H参数的确定, 一般用测试仪测出；, rbe 与Q点有关，可用图示仪测出。,一般也用公式估算 rbe,rbe= rb + (1+ ) re,则,对于低频小功率管 rb(100300）,三、共射放大电路动态参数的分析,电路动态参数的分析就是 求解电路电压放大倍数、 输入电阻、输出电阻。,解题的方法是： 作出h参数的交流等效电路,图2.2.5共射极放大电路,（动画3-7）,根据,则电压增益为,（可作为公式）,1. 求电压放大倍数（电压增益）,2. 求输入电阻,3.

9、 求输出电阻,令,4.当信号源有内阻时：,Ri为放大电路的输入电阻,解（1）求Q点，作直流通路,（1）试求该电路的静态工作点； （2）画出简化的小信号等效电路； （3）求该电路的电压增益AV ， 输出电阻Ro、输入电阻Ri。,例 如图，已知BJT的=100，UBE=-0.7V。,2. 画出小信号等效电路,3. 求电压增益,200+（1+100）26/4 =865欧,4. 求输入电阻,5. 求输出电阻,Ro = Rc = 2K,等效电路法的步骤(归纳),1. 首先利用图解法或近似估算法确定放大电路的静态工作点 Q 。 2. 求出静态工作点处的微变等效电路参数 和 rbe 。 3. 画出放大电路的

10、微变等效电路。可先画出三极管的等效电路，然后画出放大电路其余部分的交流通路。 4. 列出电路方程并求解。,第二章 基本放大电路,2.4 放大电路静态工作点的稳定（第七讲）,2.4.1 静态工作点稳定的必要性,三极管是一种对温度十分敏感的元件。温度变化对管 子参数的影响主要表现有：,1. UBE 改变。UBE 的温度系数约为 2 mV/C，即温度 每升高 1C，UBE 约下降 2 mV 。,2. 改变。温度每升高 1C， 值约增加 0.5% 1 %， 温度系数分散性较大。,3. ICBO 改变。温度每升高 10C ，ICBQ 大致将增加一 倍，说明 ICBQ 将随温度按指数规律上升。,动画avi

11、3-8.avi,第二章 基本放大电路,温度升高将导致 IC 增大，Q 上移。波形容易失真。,T = 20 C,T = 50 C,图 2.4.1 晶体管在不同环境温度下的输出特性曲线,第二章 基本放大电路,2.4.2典型的静态工作点稳定电路,稳定Q点常引入直流负反馈或温度补偿的方法使IBQ在温度变化时与ICQ产生相反的变化。,一、电路组成和Q点稳定原理,（动画3-5）,所以 UBQ 不随温度变化，,电流负反馈式工作点稳定电路,T ICQ IEQ UEQ UBEQ (= UBQ UEQ) IBQ ICQ ,阻容耦合的静态工作点稳定电路,由于 IR IBQ， 可得(估算),第二章 基本放大电路,二、

12、静态工作点的估算,由于 IR IBQ， 可得(估算),静态基极电流,第二章 基本放大电路,三、动态参数的估算,第二章 基本放大电路,如无旁路电容，动态参数如何计算？,图2.4.4(a)无旁路电容时的交流电路,2.4.3 稳定静态工作点的措施,a利用二极管的反向特性进行温度补偿,D,图2.4.5静态工作点稳定电路,b利用二极管的正向特性进行温度补偿,IRb,ID,IB,vi,+,-,2.5 晶体管单管放大电路的三种基本接法,共射组态 CE,共集组态 CC,共基组态 CB,第二章 基本放大电路,共射极放大电路,2.5.1 基本共集放大电路,图 2.5.1 基本共集放大电路,一、电路的组成,信号从基

13、极输入， 从发射极输出,第二章 基本放大电路,二、静态工作点,由基极回路求得静态基极电流,则,图 2.5.1 共集电极放大电路,第二章 基本放大电路,三、电流放大倍数,所以,四、电压放大倍数,结论：电压放大倍数恒小于 1，而接近 1，且输出电压与输入电压同相，又称射极跟随器。,第二章 基本放大电路,五、输入电阻,输入电阻较大。,图2.5.2交流等效电路,第二章 基本放大电路,第二章 基本放大电路,六、输出电阻,输出电阻低，故带载能力比较强。,Ro,图 2.5.3 共集放大电路的输出电阻,如输出端加上发射极电阻Re,如输出端无发射极电阻Re,2.5.3 三种基本组态的比较,第二章 基本放大电路,

14、2.5.3 三种基本组态的比较,第二章 基本放大电路,一、复合管的组成及其电流放大系数,复合管的构成：,iB1,由两个或两个以上三极管组成。,1.复合管共射电流放大系数 值,由图可见,2.6 晶体管基本放大电路的派生电路（自学）,2.6.1 复合管放大电路,第二章 基本放大电路,则,2.复合管输入电阻 rbe,其中,所以,显然，、rbe 均比一个管子 1、rbe1 提高了很多倍。,第二章 基本放大电路,3.构成复合管时注意事项,（1）. 前后两个三极管连接关系上，应保证前级输 出电流与后级输入电流实际方向一致。 （2）. 外加电压的极性应保证前后两个管子均为发 射结正偏，集电结反偏，使管子工作在放大区。,复合管的接法,(a) NPN 型,(b) PNP 型,图 2.6.1 复合管,第二章 基本放大电路,图 2.6.1 复合管,第二章 基本放大电路,结 论,1. 两个同类型的三极管组成复合管，其类型与原来相同。复 合管的 1 2，复合管的rbe = rbe1 +(1+1 )rbe2 。 2. 两个不同类型的三极管组成复合管，其类型与前级三极管 相同。复合管的 1 2，复合管的 rbe = rbe1 +(1+1 ) rbe2 。 3. 在集成运放中，复合管不仅用于中间级，也常用于输入级 和输出级。,第二章 基本放大电路,