第2章 基本放大电路复习ppt课件.ppt

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(Quiescent Point),静 态工作点Q（直流值）：UBEQ、IBQ、ICQ 和UCEQ,ICQ=IBQ,对于NPN硅管UBEQ0.7V，PNP锗管UBEQ-0.2V,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=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）,（2）当Rb=100k时，,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：,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。,电容视为开路电感线圈视为短路信号源视为短路，但应保留其内阻。,大电容视为短路无内阻的直流电源（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,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,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,此时,截止区特点：iB=0，iC=ICEO,vCE=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,ib,ui,结论：iB 波形失真,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=uce,O,IB=0,Q,t,O,O,NPN 管 uo波形,t,iC,uCE/V,uCE/V,iC/mA,uo=uce,ib(不失真),ICQ,UCEQ,2.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,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；,Rb 增大，,Rb 减小，,Q 点下移；,Q 点上移；,（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。,Q2,3.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。,Q2,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,对于低频小功率管(100300）,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,（动画3-7）,根据,则电压增益为,（可作为公式）,1.求电压放大倍数（电压增益）,2.求输入电阻,3.求输出电阻,令,4.当信号源有内阻时：,Ri为放大电路的输入电阻,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,由于 IR IBQ，可得(估算),二、静态工作点的估算,由于 IR IBQ，可得(估算),静态基极电流,三、动态参数的估算,e,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,1,2.5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 CB,2.5.1基本共集放大电路,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）,1.电路分析,结构特点,也称为射极输出器,求静态工作点,画小信号等效电路,电压增益,1.电路分析,一般有,即,其中,输入电阻,Ri大？,输出电阻,Ro小,输出电阻,证明如下：电路变换,对e极列KCL方程：,将各支路关系代入：,证毕！,电压增益小于1但接近于1，,输入电阻大，对电压信号源衰减小,输出电阻小，带负载能力强,共集电极电路特点：,三、电流放大倍数,所以,结论：电压放大倍数恒小于 1，而接近 1，且输出电压与输入电压同相，又称射极跟随器。,2.5.2共基极放大电路,图 2.5.4共基极放大电路,(a)原理电路,VEE 保证发射结正偏；VCC 保证集电结反偏；三极管工作在放大区。,(b)实际电路,实际电路采用一个电源 VCC，用 Rb1、Rb2 分压提供基极正偏电压。,一、静态工作点(IBQ,ICQ,UCEQ),图 2.5.4(c)实际电路,二、电流放大倍数,微变等效电路,由图可得：,所以,由于 小于 1 而近似等于 1，所以共基极放大电路 没有电流放大作用。,图 2.5.4(C)共基极放大电路的等效电路,三、电压放大倍数,由微变等效电路可得,共基极放大电路没有电流放大作用，但是具有电压放大作用。电压放大倍数与共射电路相等，但没有负号，说明该电路输入、输出信号同相位。,四、输入电阻,暂不考虑电阻 Re 的作用,五、输出电阻,暂不考虑电阻 RC 的作用 Ro=rcb.,已知共射输出电阻 rce，而 rcb 比 rce大 得多，可认为,rcb(1+)rce,如果考虑集电极负载电阻，则共基极放大电路的输出电阻为,Ro=Rc/rcb Rc,如考虑电阻 Re 的作用,2.5.3三种基本组态的比较,2.5.3三种基本组态的比较,一、复合管的组成及其电流放大系数,复合管的构成：,iB1,由两个或两个以上三极管组成。,1.复合管共射电流放大系数 值,由图可见,2.6晶体管基本放大电路的派生电路,2.6.1复合管放大电路,则,2.复合管输入电阻 rbe,其中,所以,显然，、rbe 均比一个管子 1、rbe1 提高了很多倍。,3.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射结正偏，集电结反偏，使管子工作在放大区。,复合管的接法,(a)NPN 型,(b)PNP 型,图 2.6.1复合管,图 2.6.1复合管,