共发射极放大电路的组成15.2放大电路的静态分析.ppt

本章要求：,1. 理解单管交流放大电路的放大作用和共发射极、 共集电极放大电路的性能特点。 掌握静态工作点的估算方法和放大电路的微变等 效电路分析法。 3. 了解放大电路输入、输出电阻和多级放大的概念， 了解放大电路的频率特性、互补功率放大电路的 工作原理。 4. 了解差动放大电路的工作原理和性能特点。 5. 了解场效应管的电流放大作用、主要参数的意义。,第15章 基本放大电路,放大的概念:,放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。,1.放大电路主要用于放大微弱信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。 2.输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，只是经过三极管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载。 3.能够控制能量转换的器件称为有源器件，如半导体三极管、场效应管、集成放大器等。它们是组成放大电路的核心器件。,放大电路的基本特点：,本章主要讨论电压放大电路，同时介绍功率放大电路。,放大的实质: 用小能量的信号通过三极管的电流控制作用，将放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。,对放大电路的基本要求 ： 1. 要有足够的放大倍数(电压、电流、功率)。 2. 尽可能小的波形失真。 另外有输入、输出电阻、通频带等其它技术指标。,第15章 基本放大电路,15.1 基本放大电路的组成,15.2 放大电路的静态分析,15.4 静态工作点的稳定,15.8 互补对称功率放大电路,15.6 射极输出器,15.9 场效应管及其放大电路,15.3 放大电路的动态分析,15.5 放大电路中的频率特性,15.7 差动放大电路,放大电路示意图 放大电路的结构示意图,图21 放大概念示意图,15.1 基本放大电路的组成,15.1.1 共发射极基本放大电路组成,共发射极基本电路,信号源,负载,15.1 基本放大电路的组成,15.1.2 基本放大电路各元件作用,晶体管T-放大元件, iC= iB。要保证集电结反偏,发射结正偏,使晶体管工作在放大区。小能量的输入信号通过晶体管控制电源Ec供给的能量，获得较大的输出。,共发射极基本电路,负载,信号源,15.1 基本放大电路的组成,15.1.2 基本放大电路各元件作用,集电极电源EC -为电路提供能量。并保证集电结反偏。几伏到几十伏。,信号源,负载,共发射极基本电路,15.1 基本放大电路的组成,15.1.2 基本放大电路各元件作用,集电极电阻RC-将电流的变化转变为电压的变化。 几千欧到几十千欧。,信号源,负载,共发射极基本电路,基极电源EB与基极电阻RB-使发射结 处于正偏，并提供大小适当的基极电流。 RB：几十千欧到几百千欧,信号源,负载,共发射极基本电路,15.1 基本放大电路的组成,15.1.2 基本放大电路各元件作用,耦合电容C1 、C2 -隔直和交流耦合： 隔离输入、输出与放大电路直流的联系；同时使信号顺利输入、输出。 耦合电容对交流信号视作短路，电容值要够大，容抗可当作0。用极性电容，几微法到几十微法。,信号源,负载,共发射极基本电路,15.1 基本放大电路的组成,15.1.2 基本放大电路各元件作用,直流通路和交流通路,因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中如果电容的容量足够大，可以认为它对交流分量不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路。这样，交直流所走的通路是不同的。,直流通路：无信号时电流（直流电流）的通路， 用来计算静态工作点。,交流通路：有信号时交流分量（变化量）的通路， 用来计算电压放大倍数、输入电阻、 输出电阻等动态参数。,例：画出下图放大电路的直流通路,直流通路,直流通路用来计算静态工作点Q ( IB 、 IC 、 UCE ),对直流信号电容 C 可看作开路（即将电容断开）,断开,断开,对交流信号(有输入信号ui时的交流分量),XC 0，C 可看作短路。忽略电源的内阻，电源的端电压恒定，直流电源对交流可看作短路。,短路,短路,对地短路,交流通路,用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。,放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。,电路中电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。,交流通路-只考虑交流信号的分电路。 直流通路 -只考虑直流信号的分电路。 不同的信号可以在不同的通路进行分析。,总结：,返回,15.1 基本放大电路的组成,单电源供电时常用的画法,共发射极基本电路,为衡量放大电路的放大能力，规定不失真时放大电路的输出电压与输入电压的比值叫做放大电路的电压放大倍数 ，即：,1、电压放大倍数,15.1.3 放大电路的主要性能指标,2、输入电阻和输出电阻,(1) 输入电阻ri 从放大电路的输入端看进去的等效电阻被称为放大电路的输入电阻，定义为：,（2）输出电阻 ro 输出电阻是从放大电路输出端看进去的等效电阻。定义为,15.2 放大电路的静态分析,静态：放大电路无信号输入（ui = 0）时的工作状态。,静态工作点Q：IB、IC、UCE 。,静态分析：确定放大电路的静态值。,动态：放大电路有信号输入（ui 0）时的工作状态。,动态分析: 计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。,分析放大电路必须要正确地区分静态和动态，即正确区分直流通路和交流通路。分析电路的步骤是先静态后动态。,15.2.1 共发射极放大电路的电压与电流,无输入信号(ui = 0)时:,uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE,15.2 放大电路的静态分析,结论：,(1) 无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的 电压和电流:IB、UBE和 IC、UCE 。,(IB、UBE) 和(IC、UCE)分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点，称为静态工作点:直流负载线与伏安特性曲线的交点。,UBE,无输入信号(ui = 0)时:,uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE,？,有输入信号(ui 0)时,uCE = UCC iC RC,uo 0 uBE = UBE+ ui uCE = UCE+ uo = UCE+ uce,15.2.1 共发射极放大电路的电压与电流,交流分量与直流分量：,在静态工作点的基础上，给电路输入交流信号后，电路中各处的电压、电流都处于交、直流混合在一起的工作状态。,电路中的电压、电流和均包含两个分量，即：,IB、IC和UCE是在电源单独作用下产生的电流、电压，实际上就是放大电路的静态值，称为直流分量。 ib、ic和uce是在输入信号单独作用下产生的电流、电压，称为交流分量。,结论：,(2) 加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大 小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了 一个交流量，但方向始终不变。,+,集电极电流,直流分量,交流分量,动态分析,静态分析,结论：,(3) 若参数选取得当，输出电压可比输入电压大， 即电路具有电压放大作用。,(4) 输出电压与输入电压在相位上相差180， 即共发射极电路具有反相作用。,15.2.2 放大电路的静态分析,静态：放大电路无信号输入（ui = 0）时的工作状态。,分析方法：估算法、图解法。 分析对象：各极电压电流的直流分量。 所用电路：放大电路的直流通路。,设置Q点的目的： (1) 使放大电路的放大信号不失真； (2) 使放大电路工作在较佳的工作状态，静态是动态的基础。,静态工作点Q：IB、IC、UCE 。,静态分析：确定放大电路的静态值。,例：画出下图放大电路的直流通路,直流通路,对直流信号电容 C 可看作开路（即将电容断开）,断开,断开,画直流通路应根据三条原则：电容视为开路；电感视为短路(若有直流电阻，则保留其直流电阻)；信号源短路，但保留其内阻。直流通路用来计算静态工作点Q ( IB 、 IC 、 UCE ),15.2.21 用估算法确定静态值,1. 直流通路估算 IB,根据电流放大作用,2. 由直流通路估算UCE、IC,当UBE UCC时，,由KVL: UCC = IB RB+ UBE,由KVL: UCC = IC RC+ UCE,所以 UCE = UCC IC RC,例1：用估算法计算静态工作点。,已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k， =37.5。,解：,注意：电路中IB 和 IC 的数量级不同,例2：用估算法计算图示电路的静态工作点。,由例1、例2可知，当电路不同时，计算静态值的公式也不同。,由KVL可得：,由KVL可得：,RE,15.2.2 用图解法确定静态值,用作图的方法确定静态值,步骤： 1. 用估算法确定IB,优点： 能直观地分析和了解静 态值的变化对放大电路 的影响。,2. 由输出特性确定IC 和UCC,直流负载线方程,15.2.2 用图解法确定静态值,直流负载线斜率,直流负载线,由IB确定的那条输出特性与直流负载线的交点就是Q点,O,IB：偏置 电流，相 应的电路 为偏置电 路。,IC = 0 时 UCE=UCC,可在图上作直流负载线。,UCE= 0 时,根据 UCE=UCC - RCIC,返回,例15.2.2 ：用图解法确定静态值 已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k,（2）求静态值,基极电流,= 40 A,IB = 40A IC = 1.5mA UCE = 6V,由图中Q点得:,集电极电流,发射极电流,IC =IB =37.54010-61=1.5mA,IE = ( 1+)IB = 1.5mA,图解法总结： 直流通路 横纵横截距 直流负载线 直流通路求偏流 合适的静态工作点 静态值,