第2章-基本放大电路复习

第第2 2章章-基本放大电路复习基本放大电路复习本章重点和考点本章重点和考点:1.共射放大电路的静态工作点分析和动态参数计算。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。放大电路失真分析。3.BJT三种组态的特点。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。放大电路没有输入信号时的工作状态称为静态。2.2.2 2.2.2 设置静态工作点的必要性设置静态工作点的必要性一、静态工作点一、静态工作点 (Quiescent Point)静静 态工作点态工作点Q（直流值）：（直流值）：UBEQ、IBQ、ICQ 和和UCEQ图图 2.2.1基本共射放大电路基本共射放大电路TICQ=IBQ对于对于NPN硅管硅管UBEQ0.7V，PNP锗管锗管UBEQ-0.2VIBQuiOt iB OtuCEOtuoOt iC OtICQUCEQ-+VT123URBIRBBBECCCCb（+12V）IUVCE符号说明符号说明基本共射放大电路的基本共射放大电路的电压电压放大作用放大作用是利用晶体管的是利用晶体管的电流放大作用，并依靠电流放大作用，并依靠RC将电流的变化转化成电压将电流的变化转化成电压的变化来实现的。的变化来实现的。各电压、电流的波形各电压、电流的波形 共射极放大电路共射极放大电路放大放大放大放大电电电电路如路如路如路如图图图图所示。已知所示。已知所示。已知所示。已知BJTBJT的的的的 =80=80，R Rb b=300k=300k，R Rc c=2k=2k，V VCCCC=+12V=+12V，求：，求：，求：，求：（1 1）放大）放大）放大）放大电电电电路的路的路的路的QQ点。此点。此点。此点。此时时时时BJTBJT工作在工作在工作在工作在哪个区域？哪个区域？哪个区域？哪个区域？（2 2）当）当）当）当R Rb b=100k=100k时时时时，放大，放大，放大，放大电电电电路的路的路的路的QQ点。此点。此点。此点。此时时时时BJTBJT工作在哪个区域？（忽略工作在哪个区域？（忽略工作在哪个区域？（忽略工作在哪个区域？（忽略BJTBJT的的的的饱饱饱饱和和和和压压压压降）降）降）降）解：解：解：解：（1 1）（2 2）当）当）当）当R Rb b=100k=100k时时时时，静静静静态态态态工作点工作点工作点工作点为为为为QQ（40uA40uA，3.2mA3.2mA，5.6V5.6V），），），），BJTBJT工作在放大区。工作在放大区。工作在放大区。工作在放大区。其最小其最小其最小其最小值值值值也只能也只能也只能也只能为为为为0 0，即，即，即，即I IC C的最大的最大的最大的最大电电电电流流流流为为为为：所以所以所以所以BJTBJT工作在工作在工作在工作在饱饱饱饱和区。和区。和区。和区。U UCEQCEQ不可能不可能不可能不可能为负值为负值为负值为负值，此此此此时时时时，QQ（120uA120uA，6mA6mA，0V0V），），），），例例例例题题题题2.3.1 2.3.1 2.3.1 2.3.1 直流通路和交流通路直流通路和交流通路直流通路和交流通路直流通路和交流通路2.3放大电路的分析方法放大电路的分析方法直流通路直流通路直流通路直流通路：电电电电路中只有直流路中只有直流路中只有直流路中只有直流电电电电源作用下源作用下源作用下源作用下时时时时，直流量，直流量，直流量，直流量所流所流所流所流经经经经的通路，用于研究的通路，用于研究的通路，用于研究的通路，用于研究电电电电路的静路的静路的静路的静态态态态工作点工作点工作点工作点。交流通路交流通路交流通路交流通路：在在在在输输输输入信号作用下，交流量所流入信号作用下，交流量所流入信号作用下，交流量所流入信号作用下，交流量所流经经经经的通的通的通的通路，用于研究路，用于研究路，用于研究路，用于研究电电电电路的路的路的路的动态动态动态动态参数。参数。参数。参数。电电电电容容容容视为视为视为视为开路开路开路开路电电电电感感感感线线线线圈圈圈圈视为视为视为视为短路短路短路短路信号源信号源信号源信号源视为视为视为视为短路，但短路，但短路，但短路，但应应应应保留其内阻。保留其内阻。保留其内阻。保留其内阻。大大大大电电电电容容容容视为视为视为视为短路短路短路短路无内阻的直流无内阻的直流无内阻的直流无内阻的直流电电电电源（如源（如源（如源（如+V+VCCCC）视为视为视为视为短路。短路。短路。短路。图图图图2.3.1 2.3.1 图图图图2.2.1 2.2.1 所示基本共射放大所示基本共射放大所示基本共射放大所示基本共射放大电电电电路的直流通路和交流通路路的直流通路和交流通路路的直流通路和交流通路路的直流通路和交流通路返回返回例：例：基本共射放大基本共射放大电电路如右路如右图图所示，所示，试试画出其直流通路和交流画出其直流通路和交流通路。通路。输输输输入交流信号入交流信号入交流信号入交流信号时时时时的的的的图图图图解分析解分析解分析解分析 共射极放大电路共射极放大电路通过图解分析，可得如下结论：通过图解分析，可得如下结论：1.1.vi vBE iB iC vCE|-vo|2.2.vo与与vi相位相反；相位相反；3.3.可以测量出放大电路的电压放大倍数；可以测量出放大电路的电压放大倍数；4.4.可以确定最大不失真输出幅度可以确定最大不失真输出幅度。#动态工作时动态工作时动态工作时动态工作时，i iB B、i iC C的实际电流方向是否改变，的实际电流方向是否改变，的实际电流方向是否改变，的实际电流方向是否改变，v vCECE的实的实的实的实际电压极性是否改变？际电压极性是否改变？际电压极性是否改变？际电压极性是否改变？BJTBJT的三个工作区的三个工作区的三个工作区的三个工作区当工作点当工作点进进入入饱饱和区或截止区和区或截止区时时，将，将产产生非生非线线性失真性失真。饱和区特点：饱和区特点：iC不再随不再随iB的增加而线性增的增加而线性增加，即加，即此时此时截止区特点：截止区特点：iB=0，iC=ICEOvCE=VCES ，典型值为，典型值为0.3V三、波形非线性失真的分析三、波形非线性失真的分析1.静静态态工工作作点点过过低低，引引起起 iB、iC、uCE 的波形失真的波形失真ibui结论：结论：iB 波形失真波形失真OQOttOuBE/ViB/AuBE/ViB/AIBQ 截止失真截止失真（动画动画3-23-2）iC、uCE(uo)波形失真波形失真NPN 管管截截止止失失真真时时的输出的输出 uo 波形。波形。uo 波形顶部失真波形顶部失真uo=uceOiCtOOQ tuCE/VuCE/ViC/mAICQUCEQOIB=0QtOO NPN 管管 uo波形波形tiCuCE/VuCE/ViC/mAuo=uceib(不失真不失真)ICQUCEQ2.Q 点过高，引起点过高，引起 iC、uCE的波形失真的波形失真饱和失真饱和失真uo 波形底部失真波形底部失真3.3.用图解法估算最大输出幅度用图解法估算最大输出幅度OiB=0QuCE/ViC/mAACBDE交流负载线交流负载线 输输出出波波形形没没有有明明显显失失真真时时能能够够输输出出最最大大电电压压。即即输输出出特特性性的的 A、B 所所限定的范围。限定的范围。Q 尽量设在线段尽量设在线段 AB 的中点。则的中点。则 AQ=QB，CD=DE问题：如何求最大不失真输出电压问题：如何求最大不失真输出电压？Uomax=min(UCEQ-UCES),(UCC/-UCEQ)4.4.用图解法分析电路参数对静态工作点的影响用图解法分析电路参数对静态工作点的影响（1）改变改变 Rb，保持，保持VCC，Rc，不变；不变；OIBiCuCE Q1Rb 增大，增大，Rb 减小，减小，Q 点下移；点下移；Q 点上移；点上移；Q2OIBiCuCE Q1Q3（2）改改变变 VCC，保保持持 Rb，Rc，不变；不变；升升高高 VCC，直直流流负负载载线线平平行行右右移移，动动态态工工作作范范围围增增大大，但管子的动态功耗也增大。但管子的动态功耗也增大。Q23.改改变变 Rc，保保持持 Rb，VCC，不变；不变；4.改改变变 ，保保持持 Rb，Rc，VCC 不变；不变；增增大大 Rc，直直流流负负载载线线斜斜率率改改变变，则则 Q 点点向向饱和区移近。饱和区移近。OIBiCuCE Q1Q2OIBiCuCE Q1Q2增增大大 ，ICQ 增增大大，UCEQ 减减小小，则则 Q 点点移移近近饱饱和区。和区。图图 2.4.9(c)图图 2.4.9(d)例：在例：在图图示基本共射放大示基本共射放大电电路中，由于路中，由于电电路参数的改路参数的改变变使静使静态态工工作点作点产产生如下生如下图图的的变变化。化。试问试问：（1）静）静态态工作点从工作点从Q1移到移到Q2，从，从Q2移到移到Q3，从，从Q3移到移到Q4分分别别由于哪些参数如何由于哪些参数如何变变化引起的？化引起的？（2）四个静）四个静态态工作点，从工作点，从输输出出电压电压的角度看，哪种最易的角度看，哪种最易产产生截生截止失真？哪种最易止失真？哪种最易产产生生饱饱和失真？哪种情况下最大不失真和失真？哪种情况下最大不失真输输出出电压电压最大？其最大？其值为值为多少？多少？（3）电电路的静路的静态态工作点工作点为为Q4时时，集，集电电极极电电源源VCC为为多少伏？多少伏？集集电电极极电电阻阻R4为为多少千欧？多少千欧？2.3.3等效等效电电路法路法 晶晶体体管管在在小小信信号号(微微变变量量)情情况况下下工工作作时时，可可以以在在静静态态工工作作点点附附近近的的小小范范围围内内用用直直线线段段近近似似地地代代替替三三极极管管的的特特性性曲曲线线，三三极极管管就就可可以以等等效效为为一一个个线线性性元元件件。这这样样就就可可以以将将非非线线性性元元件件晶晶体体管管所所组组成成的的放放大大电电路路等等效效为为一一个个线性电路。线性电路。一、微变等效条件一、微变等效条件研究的对象仅仅是研究的对象仅仅是变化量变化量信号的信号的变化范围很小变化范围很小5.H5.H参数的确定参数的确定参数的确定参数的确定 一般用测试仪测出；一般用测试仪测出；rbe 与与Q点有关，可用图点有关，可用图示仪测出。示仪测出。一般也用公式估算一般也用公式估算 rbe 则则 而而 (T=300K)对于低频小功率管对于低频小功率管 (100300）IcIbUbeUce三、共射放大电路动态参数的分析三、共射放大电路动态参数的分析电路动态参数的分析就是电路动态参数的分析就是求解电路电压放大倍数、求解电路电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。输入电阻、输出电阻。解题的方法是：解题的方法是：作出作出h参数的交流等效电路参数的交流等效电路 图图2.2.5共射极放大电路共射极放大电路RbviRcRL（动画动画3-7）根据根据根据根据RbviRcRL则电压则电压则电压则电压增益增益增益增益为为为为（可作（可作（可作（可作为为为为公式）公式）公式）公式）1.1.求电压放大倍数求电压放大倍数求电压放大倍数求电压放大倍数（电压电压电压电压增益）增益）增益）增益）2.2.求输入电阻求输入电阻求输入电阻求输入电阻RbRcRLRi3.3.求输出电阻求输出电阻求输出电阻求输出电阻RbRcRLRo令令Ro=Rc 所以所以4.当信号源有内阻时：当信号源有内阻时：Ri为放大电路的为放大电路的输入电阻输入电阻求求Ui.UO.Ui.Us.2.4.2典型的静态工作点稳定电路典型的静态工作点稳定电路稳定稳定Q点常引入直流负反馈或温度补偿的方法点常引入直流负反馈或温度补偿的方法使使IBQ在温度变化时与在温度变化时与ICQ产生相反的变化。产生相反的变化。一、电路组成和一、电路组成和Q点稳定原理点稳定原理稳定工作点原理稳定工作点原理目目标标：温度：温度变变化化时时，使，使IC维维持恒定。持恒定。所以所以 UBQ 不随温度变化，不随温度变化，电流负反馈式工作点稳定电路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图图 2.4.2阻容耦合的静态工作点稳定电路阻容耦合的静态工作点稳定电路由于由于 IR IBQ，可得可得(估算估算)二、静态工作点的估算二、静态工作点的估算由于由于 IR IBQ，可得可得(估算估算)静态基极电流静态基极电流R Rb2b2R Rb1b1IBQIRIEQICQC1RcRb2+VCCC2RL+CeuoRb1ReiBiCiEiRuiRcRb2+VCCRL+uiuoRb1Re三、动态参数的估算三、动态参数的估算erbe bcRcRL+Rb2Rb1Ui如无旁路电容，动态参数如何计算如无旁路电容，动态参数如何计算？图图2.4.4(a)无旁路电容时的交流电路无旁路电容时的交流电路1 3.5.2 射射极偏置电极偏置电路路2.5晶体管单管放大电路的三种基本接法晶体管单管放大电路的三种基本接法三种基本接法三种基本接法共射组态共射组态 CE共集组态共集组态 CC共基组态共基组态 CB2.5.1基本共集放大基本共集放大电电路路C1Rb+VCCC2RL+Re+RS+图图 2.5.1基本基本共集放大电路共集放大电路(a)电路电路一、电路的组成一、电路的组成信号从基极输入，信号从基极输入，从发射极输出从发射极输出（动画（动画3-6）电压电压跟随器（跟随器（射极射极输输出器）出器）1.1.电电电电路分析路分析路分析路分析结结构特点构特点也称也称为为射极射极输输出器出器求静求静求静求静态态态态工作点工作点工作点工作点画小信号等效画小信号等效画小信号等效画小信号等效电电电电路路路路 电压电压电压电压增益增益增益增益1.1.电电电电路分析路分析路分析路分析一般有一般有即即其中其中输输输输入入入入电电电电阻阻阻阻Ri大？大？输输输输出出出出电电电电阻阻阻阻Ro小小输输输输出出出出电电电电阻阻阻阻证证明如下：明如下：电电路路变换变换对对e极列极列KCL方程：方程：将各支路关系代入：将各支路关系代入：证毕证毕！电压电压增益小于增益小于1但接近于但接近于1，输输入入电电阻大，阻大，对电压对电压信号源衰减小信号源衰减小输输出出电电阻小，阻小，带负载带负载能力能力强强共集共集电电极极电电路特点：路特点：三、电流放大倍数三、电流放大倍数所以所以结结论论：电电压压放放大大倍倍数数恒恒小小于于 1，而而接接近近 1，且且输输出出电电压与输入电压同相，又称压与输入电压同相，又称射极跟随器。射极跟随器。+_+rbebec图图2.5.22.5.2交流交流等效电路等效电路2.5.2共基极放大共基极放大电电路路图图 2.5.4共基极放大电路共基极放大电路(a)原理电路原理电路VEE 保保证证发发射射结结正正偏偏；VCC 保保证证集集电电结结反反偏偏；三三极极管管工作在放大区。工作在放大区。(b)实际电路实际电路实实际际电电路路采采用用一一个个电电源源 VCC，用用 Rb1、Rb2 分分压提供基极正偏电压。压提供基极正偏电压。C1C2+_+_ReVEEVCCRcRLTC1C2VCCRb2Rb1+_ReCbRLRc一、静态工作点一、静态工作点(IBQ,ICQ,UCEQ)图图 2.5.4(c)实际电路实际电路C1C2VCCRb2Rb1+_ReCbRLRcRb2Rb1二、电流放大倍数二、电流放大倍数微变等效电路微变等效电路由图可得：由图可得：所以所以由由于于 小小于于 1 而而近近似似等等于于 1，所所以以共共基基极极放放大大电电路路 没有电流放大作用。没有电流放大作用。图图 2.5.4(C)(C)共基极放大电路的等效电路共基极放大电路的等效电路+_+_Rerbebec三、电压放大倍数三、电压放大倍数由微变等效电路可得由微变等效电路可得共共基基极极放放大大电电路路没没有有电电流流放放大大作作用用，但但是是具具有有电电压压放放大大作作用用。电电压压放放大大倍倍数数与与共共射射电电路路相相等等，但但没没有有负负号号，说说明该电路明该电路输入、输出信号同相位。输入、输出信号同相位。+_+_Rerbebec四、输入电阻四、输入电阻暂不考虑电阻暂不考虑电阻 Re 的作用的作用五、输出电阻五、输出电阻暂不考虑电阻暂不考虑电阻 RC 的作用的作用 Ro=rcb.已知共射输出电阻已知共射输出电阻 rce，而，而 rcb 比比 rce大大 得多，可认为得多，可认为rcb (1+)rce如如果果考考虑虑集集电电极极负负载载电电阻阻，则则共共基基极极放放大大电电路路的的输输出电阻为出电阻为Ro=Rc/rcb Rc如考虑电阻如考虑电阻 Re 的作用的作用2.5.3三种基本三种基本组态组态的比的比较较大大大大(数数数数值值值值同同同同共共共共射射射射电电电电路路路路，但同相但同相但同相但同相)小小小小(小于、近于小于、近于小于、近于小于、近于 1 1)大大大大(十几十几十几十几 一几百一几百一几百一几百)小小小小 大大大大(几十几十几十几十 一百以上一百以上一百以上一百以上)大大大大(几十几十几十几十 一百以上一百以上一百以上一百以上)电电电电路路路路组态组态性能性能共共 射射 组组 态态共共 集集 组组 态态共共 基基 组组 态态C1C2VCCRb2Rb1+_ReCbRLC1Rb+VCCC2RL+Re+C1Rb+VCCC2RL+Rc2.5.3三种基本三种基本组态组态的比的比较较 频频频频率响率响率响率响应应应应大大大大(几百千欧几百千欧几百千欧几百千欧 几兆欧几兆欧几兆欧几兆欧)小小小小(几欧几欧几欧几欧 几十欧几十欧几十欧几十欧)中中中中(几十千欧几十千欧几十千欧几十千欧 几百千欧几百千欧几百千欧几百千欧)r rcece小小小小(几欧几欧几欧几欧 几十欧几十欧几十欧几十欧)大大大大(几十千欧以上几十千欧以上几十千欧以上几十千欧以上)中中中中(几百欧几百欧几百欧几百欧 几千欧几千欧几千欧几千欧)r rbebe组态组态性能性能共共 射射 组组 态态共共 集集 组组 态态共共 基基 组组 态态差差较好较好好好一、复合管的组成及其电流放大系数一、复合管的组成及其电流放大系数复合管的构成：复合管的构成：+uBEiBiB1iC2iCiEiE1=iB2T1bT2eciC1由两个或两个以上三极管组成。由两个或两个以上三极管组成。1.复合管共射复合管共射电流放大系数电流放大系数 值值由图可见由图可见2.6晶体管基本放大电路的派生电路晶体管基本放大电路的派生电路2.6.1复合管放大电路复合管放大电路+uBEiBiB1iC2iCiEiE1=iB2T1bT2eciC1则则2.复合管输入电阻复合管输入电阻 rbe其中其中所以所以显然，显然，、rbe 均比一个管子均比一个管子 1、rbe1 提高了很多倍。提高了很多倍。3.构成复合管时注意事项构成复合管时注意事项（1）.前后两个三极管连接关系上，应保证前级输前后两个三极管连接关系上，应保证前级输出电流与后级输入电流实际方向一致。出电流与后级输入电流实际方向一致。（2）.外加电压的极性应保证前后两个管子均为发外加电压的极性应保证前后两个管子均为发射结正偏，集电结反偏，使管子工作在放大区。射结正偏，集电结反偏，使管子工作在放大区。复合管的接法复合管的接法T1bT2ec T2T1bec(a)NPN 型型(b)PNP 型型图图 2.6.1复合管复合管(c)NPN 型型 cT1bT2e(d)PNP 型型 T2T1bec图图 2.6.1复合管复合管结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！46