单管共射放大电路与分析方法

第5次课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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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ioUUAuioIIAi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issRRUI.i.isisiURRRUiiiIUR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''/11oLoooLLoURRURRRULS0oooRUIURLooo)1(RUUR2、主要技术指标最大输出幅度非线性失真系数通频带最大输出功率与效率OCCCEBCBBEΙΔ)Δ(Δ)Δ(ΔΔΔΔuRiuiiiuu3、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uIuo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4、组成放大电路的原则BCΔΔii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——输入回路的接法应使输入电压△uI能够传送到三极管的基极回路，使基极电流产生相应的变化量△iB。有信号的输出回路——输出回路的接法应使变化量iC能够转化为变化量uCE，并传送到放大电路的输出端。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。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。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bce2、静态分析——工程近似分析法IBQICQUCEQ其中，硅管UBEQ=(0.6~0.8)V锗管UBEQ=(0.1~0.2)VbBEQCCBQRUVIICQIBQUCEQ=VCC–ICQRC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–IBQRbUCEQ=VCC–ICQRCICQ=βIBQ求得静态工作点若UCEQ≥0.7V，说明三极管处于放大状态，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=12V，Rc=3k，Rb=280k，NPN硅管的=50，试估算静态工作点。解：设UBEQ=0.7VA40mA)2807.012(bBEQCCBQRUVIICQIBQ=(500.04)mA=2mAUCEQ=VCC–ICQRc=(12-23)V=6V2、静态分析——工程近似分析法IBQICQUCEQ若Rb=100k，试估算静态工作点。120.70.113100CCBEQBQbVUImAmAR(500.113)5.65CQBQIImAmA(125.653)4.95CEQCCcCQUVRIVVUCEQ不可能为负，其最小值也只能为0，三极管工作在饱和区。1243CCCESCMCVVVImARmA(0.113,4,0)mAmAV2、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画直流通路bceIBQICQUCEQ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iCuCEiB=IBQCECCCcuViRVCCVCC/RC负载线UCEQICQQ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LCLL//1RRRR，其中交流负载线OIBiC/mAuCE/VQ静态工作点3、动态分析——图解法输入回路工作情况Q0.70t6040200uBE/ViB/µAt0uBE/ViBUBEuBE=UBE+ubeiB=IB+ibube0.680.72uBEiB交流负载线直流负载线4.57.5uCE912t0ICQiC/mA0IB=40µA2060804Q260uCE/ViC/mA0tuCE/VUCEQiC输出回路工作情况3、动态分析——图解法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ibui结论：iB波形失真OQOttOuBE/ViB/µAuBE/ViB/µAIBQ——截止失真OiCtOOQtuCE/VuCE/ViC/mAICQUCEQuo=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NPN管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——分析非线性失真改变Rb，保持VCCRc不变OIBiCuCEQ1Rb增大，Rb减小，Q点下移；Q点上移；Q2OIBiCuCEQ1Q3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（1）三极管的微变等效电路iBuBE晶体管的输入特性曲线常数CEBBEbeUiurrbe——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QOiBuBEEQbbbe)(26)1(ImVrr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；iBiB从三极管输出端看，可以用iB恒流源代替三极管；该恒流源为受控源；为iB对iC的控制。uCEQiCO（1）三极管的微变等效电路三极管的简化参数等效电路在大多数情况下，简化的微变等效电路对于工程计算来说误差很小。（1）三极管的微变等效电路cbeibic+ube+uceebcrbeib+ube+uceicib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。(2)微变等效电路法的步骤(3)微变等效电路法举例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QbBEQCCBQRUVIICQIBQUCEQ=VCC–ICQRC步骤2：求微变参数rbe)mA()mV(26)1(300EQbeIrCQEQII其中(3)微变等效电路法举例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三极管的微变等效电路电路其余部分的交流通路ebcrbeib+ube+uceicibRc+ui+uoRLRb(3)微变等效电路法举例步骤4：列方程求性能指标ebcrbeib+ube+uceicibRc+ui+uoRLRb电压增益ioUUAubebirIU而bLcoIRIUbeLiorRUUAu所以)//(LcLRRR输入电阻RiiiiIURiiRi=rbe//Rb输出电阻RoRo=Rc作业4.2.14.2.3谢谢！放映结束感谢各位的批评指导！让我们共同进步母爱母爱是伞，为你遮风挡雨。母爱是衣，为你送去温暖。母爱是灯，为你送去光明。母爱是光，照亮你的心灵。在寒冷的年代里，母爱是温暖。在温暖的年代里，母爱是关怀。在文明的年代里，母爱是道德。在欢乐的年代里，母爱是幸福。