第2章-基本放大电路复习

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本章重点和考点:1.共射放大电路的静态工作点分析和动态参数计算。2.放大电路失真分析。3.BJT三种组态的特点。放大电路没有输入信号时的工作状态称为静态。2.2.2设置静态工作点的必要性一、静态工作点(QuiescentPoint)静态工作点Q（直流值）：UBEQ、IBQ、ICQ和UCEQ图2.2.1基本共射放大电路TbBEQBBBQRUVICCCCCERIVUQQICQ=IBQ对于NPN硅管UBEQ＝0.7V，PNP锗管UBEQ＝-0.2VIBQuiOtiBOtuCEOtuoOtiCOtICQUCEQ-++VT123URBIRBBBECCCCb（+12V）IUVCEBE+△UIUB+△IIC+△U+△CEUOceCEQCEcCQCbBQBbeBEQBEuUuiIiiIiuUu符号说明基本共射放大电路的电压放大作用是利用晶体管的电流放大作用，并依靠RC将电流的变化转化成电压的变化来实现的。各电压、电流的波形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）uA40300k2V1bBECCBQRUVI（2）当Rb=100k时，3.2mAuA4080BCII5.6V3.2mA2k-V12CcCCCEQIRVU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-V12CcCCCEQIRVUmA62k2V1cCESCCCMRUVICMBII由于所以BJT工作在饱和区。UCEQ不可能为负值，此时，Q（120uA，6mA，0V），例题2.3.1直流通路和交流通路2.3放大电路的分析方法直流通路：电路中只有直流电源作用下时，直流量所流经的通路，用于研究电路的静态工作点。交流通路：在输入信号作用下，交流量所流经的通路，用于研究电路的动态参数。①电容视为开路②电感线圈视为短路③信号源视为短路，但应保留其内阻。①大电容视为短路②无内阻的直流电源（如+VCC）视为短路。图2.3.1图2.2.1所示基本共射放大电路的直流通路和交流通路返回例：基本共射放大电路如右图所示，试画出其直流通路和交流通路。输入交流信号时的图解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？BJT的三个工作区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0.3V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ibui结论：iB波形失真OQOttOuBE/ViB/µAuBE/ViB/µAIBQ——截止失真（动画3-2）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=uceOiCtOOQtuCE/VuCE/ViC/mAICQUCEQOIB=0QtOONPN管uo波形tiCuCE/VuCE/ViC/mAuo=uceib(不失真)ICQUCEQ2.Q点过高，引起iC、uCE的波形失真—饱和失真uo波形底部失真3.用图解法估算最大输出幅度OiB=0QuCE/ViC/mAACBDE交流负载线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),(UCC/-UCEQ)]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；OIBiCuCEQ1Rb增大，Rb减小，Q点下移；Q点上移；Q2OIBiCuCEQ1Q3（2）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。Q23.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。OIBiCuCEQ1Q2OIBiCuCEQ1Q2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)例：在图示基本共射放大电路中，由于电路参数的改变使静态工作点产生如下图的变化。试问：（1）静态工作点从Q1移到Q2，从Q2移到Q3，从Q3移到Q4分别由于哪些参数如何变化引起的？（2）四个静态工作点，从输出电压的角度看，哪种最易产生截止失真？哪种最易产生饱和失真？哪种情况下最大不失真输出电压最大？其值为多少？（3）电路的静态工作点为Q4时，集电极电源VCC为多少伏？集电极电阻R4为多少千欧？2.3.3等效电路法晶体管在小信号(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则)mA()mV(26)1(200EQbeIr)mA()mV(26)mA()mV(EQEQTe'b'IIVr而(T=300K)对于低频小功率管≈(100－300）IcIbUbeUce)()1()1(''''mAIUrrrIUrEQTbbebbbBBEbe'bbr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RbviRcRLiVbIcIOVbI（动画3-7）根据RbviRcRLiVbIcIOVbIbebirIVbcII)//(LccORRIV则电压增益为beLcbebLcbbebLcciO)//()//()//(rRRrIRRIrIRRIVVAV（可作为公式）1.求电压放大倍数（电压增益）2.求输入电阻RbRcRLiVbIcIOVbIRiiIbebiii//rRIVR3.求输出电阻RbRcRLiVbIcIOVbIRo令0iV0bI0bIRo=Rc所以LS0oooRUIUR4.当信号源有内阻时：Ri为放大电路的输入电阻求＝Ui.UO.Ui.Us.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点稳定原理稳定工作点原理目标：温度变化时，使IC维持恒定。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C1RcRb2+VCCC2RL+++++CeuoRb1ReIBICIEIRuiUEUB图2.4.2阻容耦合的静态工作点稳定电路由于IRIBQ，可得(估算)CCb2b1b1BQVRRRU二、静态工作点的估算由于IRIBQ，可得(估算)CCb2b1b1BQVRRRUeBEQBQeEQEQCQRUURUII则)(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVU静态基极电流CQBQIIRb2Rb1IBQIRIEQICQC1RcRb2+VCCC2RL+++++CeuoRb1ReiBiCiEiRuiRcRb2+VCCRL++uiuoRb1RebeLrRAuLcL//RRRcob2b1bei////RRRRrR三、动态参数的估算erbebcRcRLoUbIcIbI++Rb2Rb1Ui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R)1(EbeLrRAuLcL//RRRcob2b1Ebei////])1([RRRRRBrR+–+VCCC2+C1Ce+RcRe2RLvoTRb1+Re1Rb2+–vi1e1beLcV)1()//(RrRRAe1beb2b1i)1(////RrRRR3.5.2射极偏置电路2.5晶体管单管放大电路的三种基本接法三种基本接法共射组态CE共集组态CC共基组态CB2.5.1基本共集放大电路C1Rb+VCCC2RL+Re++RS+~sUoU图2.5.1基本共集放大电路(a)电路一、电路的组成信号从基极输入，从发射极输出（动画3-6）电压跟随器（射极输出器）RbviRe+VCC+–voRLTvseRsbc+++–+–1.电路分析结构特点…也称为射极输出器①求静态工作点ebBECCB)1(RRVVIeCCCeECCCERIVRIVVBCIIeEBEbBCCRIVRIVBE)1(IIerbe2bIbcIbIcerbe2bIb+–VoRLcIbReIc+–eVirbe2bIb+–VoRLcIbRbReIcvsRs+–+–eVirbe2bIb+–VoRLcIbRbReIcvsRs+–②画小信号等效电路)mA()mV(26)1(200EQbeIrRbviRe+VCC+–voRLTvseRsbc+++–+–+–eVirbe2bIb+–VoRLcIbRbReIcvsRs+–电压增益1.电路分析1R1rR1R1rIR1IVVALbeLLbebLbioV)()(])([)(一般有beL)(rR11VA即同相与ioVVLeL//RRR其中])(//[LbebiiiR1rRIVR④输入电阻Ri大？⑤输出电阻1RRrRRsbbeeo////Ro小⑤输出电阻+–eVirbe2bIb+–VoRLcIbRbReIcvsRs+–erbe2bIb+–VoRLcIbRbReIcRserbe2bIbcIbRbReIcRseVTrbe2bIb+–cIbRbReIcRsITIRe1RRrRRsbbeeo////sbbeT