《电路基础与集成电子技术-电子教案与习题解答-蔡惟铮 第5章 基本放大电路 5.3 放大电路静态工作点的计算求解法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电路基础与集成电子技术-电子教案与习题解答-蔡惟铮 第5章 基本放大电路 5.3 放大电路静态工作点的计算求解法（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第5章 基本放大电路 2010.02,5.3 放大电路静态工作点的计算求解法,5.3.1 场效应晶体管放大电路静态工作点的 计算求解,5.3.2 双极型晶体管放大电路静态工作点的 计算求解法,5.3.3 放大电路静态工作点的稳定,第5章 基本放大电路 2010.02,放大电路的静态工作点也可以通过计算得到，因为场效应管的转移特性曲线有对应的数学表达式，这样就可以通过计算求解静态工作点，免去了图解的麻烦。,5.3 放大电路静态工作点的计算求解法,5.3.1 场效应晶体管放大电路静态工作点的 计算求解,第5章 基本放大电路 2010.02,共源组态场效应管放大电路有分压偏置和自给偏压两种电路形式。
2、 分压偏置既可采用增强型管，也可采用耗尽型管； 自给偏压只能采用耗尽型管。 这些偏压电路除了场效应管的类型不同，静态工作点计算方法一样，但所用的公式有些不同 。,(a) 采用增强型管,(b) 采用耗尽型管,图 场效应管放大电路的分压偏置,第5章 基本放大电路 2010.02,自给偏压共源组态场效应管放大电路如图所示，电路中应只能用耗尽型MOSFET。,图 自给偏压共源组态放大电路,第5章 基本放大电路 2010.02,耗尽型场效应管的转移特性曲线可用下式表示,(5.3.1),可以与自给偏压的电路方程式,UGS=-IDRS,或分压偏置的电路方程式,(5.3.2),(5.3.3),联立求解出UGS
3、和ID。,因有二次方程式，有两组解，应选合理的一组。,第5章 基本放大电路 2010.02,增强型场效应管的转移特性曲线可用下式表示,(5.3.4),分压偏置的电路方程式,(5.3.3),联立求解出UGS和ID。,因有二次方程式，有两组解，应选合理的一组。,第5章 基本放大电路 2010.02,例5.1：在图5.3.1所示电路中，已知UGS=-2V，管子参数IDSS4mA，UpUGS(off)= -4V 。设电容在交流通路中可视为短路。求电流IDQ和电阻RS。,解： 场效应管是耗尽型，漏极电流可由下式算出,于是可求出,第5章 基本放大电路 2010.02,例5.2：场效应管放大电路如图5.3.
4、2所示，其中Rg1=300k ，Rg2=120k，Rg3=10M ，RS=Rd=10k，CS的容量足够大，VDD16V，设FET的饱和电流IDSS=1mA，夹断电压Up=UGS(off) = -2V，求静态工作点。,解：,因栅极回路无静态电流，所以Rg3中无电流，故Rg1和Rg2分压点的电位与栅极等电位。由电路得：,第5章 基本放大电路 2010.02,上述方程组代入数据得两组解：,第一组：IDQ=0.46mA UGSQ= -0.6V,第二组：IDQ=0.78mA UGSQ= -3.8VUp,第二组数据不合理，故工作点应为第一组： IDQ=0.46mA ，UGSQ= -0.6V,第5章 基本放
5、大电路 2010.02,5.3.2.1 共射组态基本放大电路的组成,5.3.2 双极型晶体管放大电路静态工作点的 计算求解法,图5.3.3 分压偏置共射组态基本放大电路,场效应管放大电路需要提供一个偏压，双极型晶体管放大电路需要提供一个偏流。,场效应管是电压控制电流源器件，而双极型晶体管是电流控制电流源器件；,第5章 基本放大电路 2010.02,晶体管VT； 偏置电阻Rb1、 Rb2 、Re； 负载电阻Rc、 RL； 耦合和旁路电容C1、 C2 、 Ce ; 直流电源VCC。,分压偏置也称为射极偏置。,图5.3.3 分压偏置共射放大电路,共射组态基本放大电路的组成如下：,第5章 基本放大电路
6、 2010.02,晶体管VT：放大信号，起能量控制的作用；,偏置电路Rb1、 Rb2、Re ：使发射结正偏，集电结反偏，工作在放大区；,负载电阻：Rc、RL；将变化的集电极电流转换为信号电压输出。,耦合和旁路电容C1、 C2 、Ce ：保证信号加到发射结和传输到负载电阻RL上，保证静态工作点不受影响；,直流电源VCC：向基本放大电路提供工作电流，以及在晶体管的控制之下向负载输送转换成的信号能量。,第5章 基本放大电路 2010.02,双极型晶体管共射放大电路的直流通路,动画3-5,直流通路,第5章 基本放大电路 2010.02,双极型晶体管共射放大电路的交流通路,交流通路,直流电源和耦合电容对
7、交流相当于短路: 设直流电源内阻为零，交流电流流过直流电源时，没有电压降。设C1、 C2 足够大，对信号而言，其上的交流压降近似为零。,第5章 基本放大电路 2010.02,例5.a：试画出图中电路的直流通路和交流通路。,直流通路,交流通路,第5章 基本放大电路 2010.02,例5.b：试画出图中电路的直流通路和交流通路。,图02.02.08 分压偏置共射放大电路的直流通路,直流通路,交流通路,第5章 基本放大电路 2010.02,恢复Rb2再去掉发射极电阻Re是否可以？,问题：图示的分压偏置共射组态放大电路，如果去掉 偏置电阻Rb2是否可以？,第5章 基本放大电路 2010.02,5.3.
8、2.2 双极型晶体管放大电路的工作原理,静态时，直流电源为晶体管提供了基极直流电流和集电极直流电流，使晶体管的发射结正偏，集电结反偏。,动态时，ic要比ib大几十倍，ic在集电极输出端交流负载电阻Rc/ RL上可以得到较大的电压降。,第5章 基本放大电路 2010.02,5.3.2.3 双极型晶体管放大电路的静态计算,静态分析是在输入信号等于零的情况下进行的，因此和放大电路的直流通路打交道，将放大电路的直流通路画出。,直流通路,用戴文宁定理,第5章 基本放大电路 2010.02,第5章 基本放大电路 2010.02,IB表达式是直线方程，UBE和IB是变量，还需要输入特性曲线才能求解静态工作点
9、。 因UBE变化不大，可将UBE视为常量。所以，对小功率硅管UBE用0.7V替代；小功率锗管UBE用0.3V替代。既简化了计算，误差也不大。,IB、IC和UCE这些量代表的工作状态称为静态工作点，用Q表示。往往将IB、IC和UCE改写为IBQ、ICQ和UCEQ。,计算出IB后，可通过下两式求出IC和UCE,第5章 基本放大电路 2010.02,5.3.2.4 电阻归算的概念,基极电流 表达式,分母中的(1+)Re的物理 概念可以这样理解：因为在 写列基极电流方程时，在IB 流过的网孔中电流不等，为了使IB流过Re所产生的电压降与IE流过时一样，所以要将Re乘以(1+)。这是放大电路中经常使用的
10、电阻归算的概念。,将发射极回路的电阻归算到基极回路，要乘以(1+)；将电阻从基极回路归算到发射极回路时要除以(1+)。,第5章 基本放大电路 2010.02,例5.3：图5.3.5所示电路中，已知晶体管100，UBEQ0.6V，其它参数已经标注在图中，求静态工作点。,图5.3.5 例题5.3电路图,解：,图5.3.5所示的放大电路是共集组态，求静态工作点也是从直流通路出发,第5章 基本放大电路 2010.02,例5.4：有一基本放大电路如图5.3.6所示，已知VCC=15V、Rc=3k、Rb1=390k、Re1 =100、Re2 =1 k、RL =10k，UBE=0.7V，=99，相对于放大电
11、路的工作频率，耦合电容的容量足够大。试计算静态工作点，并讨论晶体管的工作状态。,解：,图5.3.6 例5.4电路图,因只有一个上偏置电阻，无须用戴文宁定理进行变换，可写出,第5章 基本放大电路 2010.02,通过以上计算可以检查晶体管的工作状态，晶体管各电极对地的电位,UEICQ（Re1+ Re2）=2.831.1=3.1V,UB UE + UBE =3.1+0.7=3.8V,UC =VCC-ICQRc=15-2.833=6.5V,由此可确定发射结是正偏，集电结是反偏。,第5章 基本放大电路 2010.02,5.3.3 放大电路静态工作点的稳定,放大电路的静态工作点会受温度变化和电源电压波动的影响而不稳定，分压偏置共射放大电路具有一定的自动稳定工作点的能力。,当温度T IE UE= IE Re。,若偏置电阻Rb1支路的电流远大于基极电流IB时，温度变化时虽IB有变化，但基极电位UB基本不变。,UEUBE=UB-UE有所减小，促使IB IE，从而使工作点得到一定的稳定。,第5章 基本放大电路 2010.02,对于场效应管组成的分压偏置放大电路也有同样的效果；对自给偏压场效应管放大电路，因UG=0， T ID US UGS ID ，从而使工作点得以稳定。,
