三种基本放大电路及静态工作点

三种接法的比较1.共射电路既能放大电流又能放大电压，输入电阻居中，输出电阻较大，常用于低频放大电路的单元电路。常做为低频放大电路的单元电路。2.共集电路只能放大电流不能放大电压，是三种接法中输入电阻最大，输出电阻最小的电路，并具有电压跟随的特点，常用于电压放大电路的输入级和输出级，在功率放大电路中也常采用射极输出的形式。3.共基电路只能放大电压而不能放大电流，输入电阻小，电压放大倍数和输出电阻与共射电路相当，频率特性最好，常用于宽频带放大电路。2.2基本共射极放大电路电路组成简化电路及习惯画法简单工作原理放大电路的静态和动态直流通路和交流通路书中有关符号的约定2.2共射极放大电路1.电路组成输入回路（基极回路）输出回路（集电极回路）2.简化电路及习惯画法习惯画法共射极基本放大电路3.2共射极放大电路3.简单工作原理Vi=0Vi=Vsint3.2共射极放大电路4.放大电路的静态和动态静态：输入信号为零（vi=0或ii=0）时，放大电路的工作状态，也称直流工作状态。动态：输入信号不为零时，放大电路的工作状态，也称交流工作状态。电路处于静态时，三极管个电极的电压、电流在特性曲线上确定为一点，称为静态工作点，常称为Q点。一般用IB、IC、和VCE（或IBQ、ICQ、和VCEQ）表示。#放大电路为什么要建立正确的静态？3.2共射极放大电路2.3图解分析法用近似估算法求静态工作点用图解分析法确定静态工作点交流通路及交流负载线输入交流信号时的图解分析BJT的三个工作区输出功率和功率三角形2.3.1静态工作情况分析2.3.2动态工作情况分析共射极放大电路2.3.1静态工作情况分析1.用近似估算法求静态工作点cCCCCEBCbBECCBRIVVIβIRVVI根据直流通路可知：采用该方法，必须已知三极管的值。一般硅管VBE=0.7V，锗管VBE=0.2V。直流通路+-采用该方法分析静态工作点，必须已知三极管的输入输出特性曲线。共射极放大电路2.用图解分析法确定静态工作点首先，画出直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+-2.3.1静态工作情况分析2.3图解分析法直流通路IBVBE+-ICVCE+-列输入回路方程：VBE=VCC－IBRb列输出回路方程（直流负载线）：VCE=VCC－ICRc在输入特性曲线上，作出直线VBE=VCC－IBRb，两线的交点即是Q点，得到IBQ。在输出特性曲线上，作出直流负载线VCE=VCC－ICRc，与IBQ曲线的交点即为Q点，从而得到VCEQ和ICQ。vCEiC斜率-1RcRcVCCVCCvCEiC斜率-1RcIBQRcVCCVCCvCEiC斜率-1RcQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率-1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率-1RcQICQIBQRcVCCVCCvCEiC2.3.2动态工作情况分析由交流通路得纯交流负载线：共射极放大电路交流通路icvce+-vce=-ic(Rc//RL)因为交流负载线必过Q点，即vce=vCE-VCEQic=iC-ICQ同时，令RL=Rc//RL1.交流通路及交流负载线则交流负载线为vCE-VCEQ=-(iC-ICQ)RL即iC=(-1/RL)vCE+(1/RL)VCEQ+ICQ2.3图解分析法斜率-1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率-1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率-1Rc斜率1Rc//RLQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC过输出特性曲线上的Q点做一条斜率为-1/RL直线，该直线即为交流负载线。R'L=RL∥Rc，是交流负载电阻。交流负载线是有交流输入信号时Q点的运动轨迹。2.3图解分析法2.输入交流信号时的图解分析2.3.2动态工作情况分析共射极放大电路QIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uAQQ`Q``IBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uAQQ`Q``IBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uA204060QICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线QQ`Q``ICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线20uA40uA60uAQQ`Q``ICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线20uA40uA60uAQQ`Q``ICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线20uA40uA60uA通过图解分析，可得如下结论：1.vivBEiBiCvCE|-vo|2.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。#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？2.3.2动态工作情况分析3.BJT的三个工作区2.3图解分析法QQ1Q2vCE/ViC/mA放大区0iB=40uA80uA120uA160uA200uA饱和区截止区当工作点进入饱和区或截止区时，将产生非线性失真。饱和区特点：iC不再随iB的增加而线性增加，即BCii此时CBii截止区特点：iB=0，iC=ICEOvCE=VCES，典型值为0.3V①波形的失真饱和失真截止失真由于放大电路的工作点达到了三极管的饱和区而引起的非线性失真。对于NPN管，输出电压表现为底部失真。由于放大电路的工作点达到了三极管的截止区而引起的非线性失真。对于NPN管，输出电压表现为顶部失真。2.3.2动态工作情况分析3.BJT的三个工作区2.3图解分析法②放大电路的动态范围放大电路要想获得大的不失真输出幅度，要求：•工作点Q要设置在输出特性曲线放大区的中间部位；2.3.2动态工作情况分析3.BJT的三个工作区2.3图解分析法•要有合适的交流负载线。4.输出功率和功率三角形omomomomo2122IVIVP要想PO大，就要使功率三角形的面积大，即必须使Vom和Iom都要大。功率三角形放大电路向电阻性负载提供的输出功率在输出特性曲线上，正好是三角形ABQ的面积，这一三角形称为功率三角形。2.3.2动态工作情况分析2.3图解分析法（思考题）共射极放大电路放大电路如图所示。已知BJT的ß=80，Rb=300k，Rc=2k，VCC=+12V，求：（1）放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？（2）当Rb=100k时，放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？（忽略BJT的饱和压降）解：（1）uA40300k2V1bBECCBRVVI（2）当Rb=100k时，3.2mAuA4080BCII5.6V3.2mA2k-V12CcCCCEIRVV静态工作点为Q（40uA，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大区。其最小值也只能为0，即IC的最大电流为：uA120100k2V1bCCBRVImA6.9uA12080BCIIV2.79.6mA2k-V12CcCCCEIRVVmA62k2V1cCESCCCMRVVICMBII由于所以BJT工作在饱和区。VCE不可能为负值，此时，Q（120uA，6mA，0V），例题end2.31.试分析下列问题：斜率-1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC共射极放大电路（1）增大Rc时，负载线将如何变化？Q点怎样变化？（2）增大Rb时，负载线将如何变化？Q点怎样变化？（3）减小VCC时，负载线将如何变化？Q点怎样变化？斜率-1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率-1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率-1RcQICQIBQRcVCCVCCvCEiC共射极放大电路2.32.放大电路如图所示。当测得BJT的VCE接近VCC的值时，问管子处于什么工作状态？可能的故障原因有哪些？截止状态答：故障原因可能有：•Rb支路可能开路，IB=0，IC=0，VCE=VCC-ICRc=VCC。•C1可能短路，VBE=0，IB=0，IC=0，VCE=VCC-ICRc=VCC。end2.4放大电路的工作点稳定问题温度变化对ICBO的影响温度变化对输入特性曲线的影响温度变化对的影响稳定工作点原理放大电路指标分析固定偏流电路与射极偏置电路的比较2.4.1温度对工作点的影响2.4.2射极偏置电路QvCE/ViC/mAiB=0IBQ12.4.1温度对工作点的影响1.温度变化对ICBO的影响2.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)()C25CBO(CBO00TTkTeIIV102.2)(30)C25BE(BE0TTVVT温度T输入特性曲线左移3.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QvCE/ViC/mAiB=0IBQ1总之：ICBOICEOTVBEIBIC3.2共射极放大电路5.直流通路和交流通路交流通路直流通路耦合电容：通交流、隔直流直流电源：内阻为零直流电源和耦合电容对交流相当于短路共射极放大电路end（思考题）CCb2b1b2BVRRRV此时，不随温度变化而变化。一般取I1=(5~10)IB，VB=3V~5Vb点电位基本不变的条件：I1IB，VBVBE且Re可取大些，反馈控制作用更强。2.4.2射极偏置电路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稳定原理：ICIEICVE、VB不变VBEIB（反馈控制）I1I2IB2B1RC21RBEII2B2BRIUC2B1B2BERRR静态工作点稳定的放大器UBE=UB-UE=UB-IEREI2=（5~10）IBI1=I2+IBI2RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoBECIE=IC+IBIC分压式偏置电路RE射极直流负反馈电阻CE交流旁路电容ICIERB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IB静态工作点稳定过程TUBEICICIEUEC2B1B2BERRRUBUBE=UB-UE=UB-IEREUB被认为较稳定ICIEIB由输入特性曲线本电路稳压的过程实际是由于加了RE形成了负反馈过程ECB直流通道及静态工作点估算C2B1B2BERRRUBIB=IC/UCE=EC-ICRC-IEREICIE=UE/RE=（UB-UBE）/REUBE0.7V+ECRB1RCRB2REICIEIBUCE电容开路,画出直流通道RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo电容短路,直流电源短路，画出交流通道交流通道及微变等效电路BEC交流通道RB1RCRB2RLuiuoBECibiciii2i1微变等效电路rbeRCRLiUoUbIRB1RB2iIbIcIBECI1I2微变等效电路及电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的计算beLurRAri=RB1//RB2//rbero=RCrbeRCRLiUoUbIRB1RB2iIbIcIBECI1I2RL=RC//RL)mA(I)mV(26)1()(300rEbe例：上述静态工作点稳定的放大器，各参数如下：RB1=100k，RB2=33k，RE=2.5k，RC=5k，RL=5k，=60。求：（1）估算静态工作点；（2）空载电压放大倍数、带载电压放大倍数、输入电阻、输出电阻；（3）若信号源有RS=1k的内阻，带载电压放大倍数将变为多少？RB1=100kRB2=33kRE=2.5kRC=5kRL=5k=60EC=15V解：(1)估算静态工作点C2B1B2BERRRUB=（3315）/（100+33）=3.7VICIE=UE/RE=(UB-UBE)/RE=(3