双极型晶体管及其放大电路.ppt
2-3 晶体管放大电路的放大原理,(2)输入信号必须加在基极发射极回路。产生uBE，或改变基极电流iB，这样才能改变晶体管输出回路的电流，从而放大输入信号；,只有一个放大管的放大器为基本放大器，共有三种组态。,(3)必须设置合理的信号通路，当加入信号源和负载时，一方面不能破坏已设置好的直流工作点，另一方面应尽可能减小信号通路中的损耗。,基本放大电路的组成原则,(1)必须根据所用晶体管的类型提供合适的直流电源，将晶体管偏置在放大状态。并且要设置合适的静态工作点；,UCC：直流电源,RB:基极偏置电阻,RC：集电极偏置电阻,RL：负载电阻,US、RS：正弦信号源电压及内阻,直流通路和交流通路,（当放大器没有送入交流信号时，即ui=0时）分析对象：直流成份直流通路（偏置电路）,进行直流（静态）工作点分析,进行交流（动态）性能分析,（加入交流信号，电路中信号处于变化状态）分析对象：交流成分交流通路,（1）画直流通路的原则：,C开路,L短路,（2）画交流通路的原则：,C短路,直流电源对地短路（恒压源处理）,L开路,放大器的分析方法主要有两种：,图解法：在晶体管特性曲线上通过作图确定工作点及其在信号作用下的相对变化量。（辅助方法）,特点：形象、直观，对理解放大原理、波形关系及非线性失真有帮助，但对于小信号放大器，用图解法难以准确地进行定量分析。,等效电路法：利用器件模型进行电路分析的方法。（主要方法）,特点：运算简便，结果误差小。,2-4 放大电路的静态分析和设计,应用晶体管时，首先要将晶体管设置在合适的工作区间（即提供合适的偏置电路），如进行语音放大需将晶体管设置在放大区，如应用在数字电路，则晶体管工作在饱和区或截止区。,因此，如何分析和设置晶体管的工作状态是晶体管应用的一个关键。,(a)输入特性近似,图28晶体管伏安特性曲线的折线近似,0,u,CE,i,C,U,CE(sat),I,B,0,(b)输出特性近似,饱和区,放大区,截止区,2-4-1 晶体管的直流模型和静态工作点的估算,2-4 放大电路的静态分析和设计,图29晶体管三种状态的直流模型(a)截止状态模型；(b)放大状态模型；(c)饱和状态模型,2-4-1 晶体管的直流模型和静态工作点的估算,2-4 放大电路的静态分析和设计,2-4-3 晶体管工作状态的判断方法,UBB-UEEUBE(on)且UBBUCC，则晶体管截止,1、首先判断晶体管是否截止：,此时：IB=IC=IE=0，UBE=UBB-UEE，UCE=UCC-UEE。,2-4 放大电路的静态分析和设计,2.再判断晶体管是处于放大状态还是饱和状态：,若UBB-UEEUBE(on)则发射结正偏，下面关键是判断集电结是正偏还是反偏,可先假设处于放大状态,2-4-3 晶体管工作状态的判断方法,2-4 放大电路的静态分析和设计,若假定为放大状态：则直流等效电路如图2-11(b)所示，,图2-11(b)放大状态下的等效电路,UBB IBQRB UBE(on)(1+)IBQREUEE0,则晶体管处于放大状态；,则晶体管处于饱和状态；,例 晶体管电路及其输入电压ui的波形如图所示。已知=50，试求ui作用下输出电压uo的值，并画出波形图。,电路,5,0.3,解:当ui=0时，UBE=0，晶体管截止。ICQ=0,uo=UCEQ=UCC=5V。,当ui=3V时，晶体管导通且有：,所以晶体管处于饱和。,uo=UCEQ=UCE(sat)=0.3V。,例 晶体管电路如下图所示。已知=100，试判断晶体管的工作状态。,1.先判断晶体管是否处于截止状态：,不处于截止状态！,2.再判断晶体管是处于放大还是饱和状态：,UBB-UBE(on)=IBQRB+(1+)IBQRE,晶体管处于放大状态！,例 晶体管电路如下图所示。若已知晶体管工作在放大状态，=100，试计算晶体管的IBQ，ICQ和UCEQ。,2-4-1 晶体管的直流模型和静态工作点的估算,2-4 放大电路的静态分析和设计,解：因为工作在放大状态。用模型代替晶体管，得到直流等效电路。,例：若UBB从零增加，说明晶体管的工作区间以及IBQ、ICQ、UCEQ的变化情况？,当UBB在00.7V之间时，两个结都反偏，管子处于截止区。IBQ=ICQ0；UCEQUCC,分析：,例：若UBB从零增加，说明晶体管的工作区间以及IBQ、ICQ、UCEQ的变化情况？,分析：,当UBB继续增大(0.7V)，发射结正偏，集电结反偏，管子进入放大区。随着IBQ的增大，ICQ=IBQ也增大。UCEQ=UCC ICQRC不断下降。,例：若UBB从零增加，说明晶体管的工作区间以及IBQ、ICQ、UCEQ的变化情况？,分析：,当UBB增大到UCEQUBEQ时，集电结 正偏，管子进入饱和区。此时，IBQ的增加，不能引起ICQ的增加。UCEQ UCE（sat）ICQ UCC/RC,2-4-2 静态工作点的图解分析法,静态工作点的图解分析法是在晶体管特性曲线上，用作图的方法确定出直流工作点，并求出IBQ、UBEQ和ICQ、UCEQ。,一、IBQ、UBEQ的求解,2-4 放大电路的静态分析和设计,UCC,UCC/RB,Q,IBQ,UBEQ,输入特性曲线与方程UCC=IBRB+UBE的交点Q为静态工作点,IBQ、UBEQ一般不用图解法确定，而用估算法。UBEQ=0.7（硅管）或0.3（锗管）,二、ICQ、UCEQ的求解,输出特性曲线与输出回路方程的交点为静态工作点：,i,B,I,B,Q,u,C,E,0,N,Q,M,i,C,UCEQ,UCC,ICQ,UCC,RC,(a)直流负载线与Q点,直流负载线,2-4-2 静态工作点的图解分析法,2-4 放大电路的静态分析和设计,例4 在图220(a)电路中，若RB=560k,RC=3k,UCC=12V，晶体管的输出特性曲线如图221(b)所示，试用图解法确定直流工作点。,(a)直流通路,输出回路满足：UCC=UCEQ+ICQRC,图221放大器的直流图解分析,(b)Q点与RB、RC的关系,u,C,E,/,V,2,10,12,0,1,2,3,40,A,30,A,20,A,10,A,i,C,/,m,A,4,6,8,4,M,N,Q,R,B,Q,3,Q,2,Q,4,R,C,R,B,Q,1,R,C,RB=560k,RC=3k,UCC=12V UCC=UCEQ+ICQRC,解:取UBEQ=0.7V，由估算法可得,在输出特性上找两个特殊点：,当uCE=0时，iC=UCC/RC=12/3=4mA，得M点；,当iC=0时，uCE=UCC=12V，得N点。,由图中Q点的坐标可得，ICQ=2mA,UCEQ=6V。,总 结,输出特性曲线方程，由晶体管的特性决定,直流负载线方程，由电路特性决定,静态工作点为下面两条曲线的交点：,2-4-4 放大状态下的直流偏置电路,电路形式简单,偏置下的工作点在环境温度变化或更换管子时，应力求保持稳定，应始终保持在放大区。,对信号的传输损耗应尽可能小,2-4 放大电路的静态分析和设计,要求：,一、固定偏流电路,图213固定偏流电路,单电源供电。UBB由UCC提供,只要合理选择RB，RC的阻值，晶体管将处于放大状态。,2-4-4 放大状态下的直流偏置电路,2-4 放大电路的静态分析和设计,图213固定偏流电路,缺点：工作点稳定性差；（IBQ固定，当、ICBO等变化ICQ、UCEQ的变化工作点产生较大的漂移使管子进入饱和或截止区）,优点：电路结构简单。,二、电流负反馈型偏置电路,在固定偏置电路的发射极加一个RE电阻,2-4-4 放大状态下的直流偏置电路,2-4 放大电路的静态分析和设计,若 ICQIEQ UEQ(=IEQRE),ICQ IBQ UBEQ(=UBQ-UEQ),负反馈,工作点计算式：,三、分压式偏置电路,在电流负反馈型偏置电路的基极加一个偏置电阻RB2。,2-4-4 放大状态下的直流偏置电路,2-4 放大电路的静态分析和设计,三、分压式偏置电路,为确保UB固定，应满足流过RB1、RB2的电流I1IBQ，这就要求RB1、RB2的取值愈小愈好。但是RB1、RB2过小，将增大电源UCC的无谓损耗，因此要二者兼顾。通常选取,并兼顾UCEQ而取,分析：电路的基极与地之间用戴维南定理等效,其中 RB=RB1RB2,工作点计算：,例 电路如图215(a)所示。已知=100,UCC=12V,RB1=39k,RB2=25k,RC=RE=2k，试计算工作点ICQ和UCEQ。,解：,=100,UCC=12V,RB1=39k,RB2=25k,RC=RE=2k,若增加，工作点是否发生改变？设=150。,作业,
