三种基本放大电路及静态工作点ppt课件.ppt
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1、“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。三种接法的比较1.共射电路既能放大电流又能放大电压,输入电阻居中,输出电阻较大,常用于低频放大电路的单元电路。常做为低频放大电路的单元电路。2.共集电路只能放大电流不能放大电压,是三种接法中输入电阻最大,输出电阻最小的电路,并具有电压跟随的特点,常用于电压放大电路的输入级和输出级,在功率放大电路中也常采用射极输出的形式。3.共基电路只能放大电压而不能放大电流,输入电阻小,电压放大倍数和输出电阻与共射电路相当,频率特性最好,常用于宽
2、频带放大电路。“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2.2 基本共射极放大电路基本共射极放大电路 电路组成电路组成 简化电路及习惯画法简化电路及习惯画法 简单工作原理简单工作原理 放大电路的静态和动态放大电路的静态和动态 直流通路和交流通路直流通路和交流通路 书中有关符号的约定书中有关符号的约定“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2.2 共
3、射极放大电路共射极放大电路1. 电路组成电路组成输入回路(基极回路)输入回路(基极回路)输出回路(集电极回路)输出回路(集电极回路)“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2. 简化电路及习惯画法简化电路及习惯画法习惯画法习惯画法 共射极基本放大电路共射极基本放大电路3.2 共共射极放射极放大电路大电路“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。3.
4、 简单工作原理简单工作原理Vi=0Vi=Vsin t3.2 共共射极放射极放大电路大电路“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。4. 放大电路的放大电路的静态和动态静态和动态 静态:静态:输入信号为零(输入信号为零(v vi i= 0 = 0 或或 i ii i= 0= 0)时,)时,放大电路的工作状态,也称放大电路的工作状态,也称直流工作状态直流工作状态。 动态:动态:输入信号不为零时,放大电路的工作输入信号不为零时,放大电路的工作状态,也称状态,也称交流工作状态交流
5、工作状态。 电路处于静态时,三极管个电极的电压、电电路处于静态时,三极管个电极的电压、电流在特性曲线上确定为一点,称为流在特性曲线上确定为一点,称为静态工作点静态工作点,常称为常称为Q点。一般用点。一般用IB、 IC、和、和VCE (或(或IBQ、ICQ、和和VCEQ )表示。)表示。3.2 共共射极放射极放大电路大电路“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2.3 图解分析法图解分析法 用近似估算法求静态工作点用近似估算法求静态工作点 用图解分析法确定静态工作点用图解
6、分析法确定静态工作点 交流通路及交流负载线交流通路及交流负载线 输入交流信号时的图解分析输入交流信号时的图解分析 BJT的三个工作区的三个工作区 输出功率和功率三角形输出功率和功率三角形 2.3.1 静态工作情况分析静态工作情况分析 2.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析 “雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 共射极放大电路共射极放大电路 2.3.1 静态工作情况分析静态工作情况分析1. 用近似估算法求静态工作点用近似估算法求静态工作点cCCCCEBCbBEC
7、CBRIVVIIRVVI 根据直流通路可知:根据直流通路可知: 采用该方法,必须已知三极管的采用该方法,必须已知三极管的 值值。一般硅管一般硅管VBE=0.7V,锗管,锗管VBE=0.2V。直流通路直流通路+-“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 采用该方法分析静态工作点,必须已知三极采用该方法分析静态工作点,必须已知三极管的输入输出特性曲线。管的输入输出特性曲线。 共射极放大电路共射极放大电路2. 用图解分析法确定静态工作点用图解分析法确定静态工作点 首先,画出直
8、流通路首先,画出直流通路直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+- 2.3.1 静态工作情况分析静态工作情况分析2.3 图解图解分析法分析法“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+- 列输入回路方程:列输入回路方程:VBE =VCCIBRb 列输出回路方程(直流负载线):列输出回路方程(直流负载线):VCE=VCCICRc 在输入特性曲线上,作出直线在输入特性曲线上,作出直线 VBE =VCCIBRb,两,两线的交点即是线的交
9、点即是Q点,得到点,得到IBQ。 在输出特性曲线上,作出直流负载线在输出特性曲线上,作出直流负载线 VCE=VCCICRc,与与IBQ曲线的交点即为曲线的交点即为Q点,从而得到点,从而得到VCEQ 和和ICQ。vCEiC斜率斜率 -1RcRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQICQIBQRcVCCVCCvCEiC“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以
10、公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 2.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析由交流通路得纯交流负载线:由交流通路得纯交流负载线: 共射极放大电路共射极放大电路交流通路交流通路icvce+-vce= -ic (Rc /RL) 因为交流负载线必过因为交流负载线必过Q点,点,即即 vce= vCE - VCEQ ic= iC - ICQ 同时,令同时,令R L = Rc/RL1. 交流通路及交流负载线交流通路及交流负载线则交流负载线为则交流负载线为vCE - VCEQ= -(iC - ICQ ) R L 即即 iC = (-1/R L) vCE + (1/R L) VCEQ
11、+ ICQ2.3 图解图解分析法分析法斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1Rc斜率斜率1Rc/ RLQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC 过输出特性曲线上过输出特性曲线上的的Q点做一条斜率为点做一条斜率为- -1/R L 直线,该直线即为直线,该直线即为交流负载线。交流负载线。 RL= RLRc, 是是交流负载电阻。交流负载电阻。 交流负载线是交流负载线是有交流输入信号时有交流输入信号时Q点的运动轨迹。点的运动轨迹。 “雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心
12、为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2.3 图解图解分析法分析法2. 输入交流信号时的图解分析输入交流信号时的图解分析 2.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析 共射极放大电路共射极放大电路QIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uAQQQIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uAQQQIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uA204060QICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线交流负载线QQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/Vi
13、C/mAtt交流负载线交流负载线20uA40uA60uAQQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线交流负载线20uA40uA60uAQQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线交流负载线20uA40uA60uA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。“雪亮工程是以区(
14、县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 2.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析3. BJT的三个工作区的三个工作区2.3 图解图解分析法分析法QQ1Q2vCE/ViC/mA放大区放大区0iB=40uA80uA120uA160uA200uA饱和区饱和区截止区截止区当工作点进入饱和区或截止区时,将产生非线性失真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:饱和区特点: iC不再随不再随iB的增加而线性增加,即的增加而线性增加,即BCii 此时此时CBii 截止区特点:截
15、止区特点:iB=0, iC= ICEOvCE= VCES ,典型值为,典型值为0.3V“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。波形波形的失真的失真饱和失真截止失真 由于放大电路的工作点达到了三极管由于放大电路的工作点达到了三极管的饱和区而引起的非线性失真。对于的饱和区而引起的非线性失真。对于NPN管,管,输出电压表现为底部失真。输出电压表现为底部失真。 由于放大电路的工作点达到了三极管由于放大电路的工作点达到了三极管的截止区而引起的非线性失真。对于的截止区而引起的非线性
16、失真。对于NPN管,管,输出电压表现为顶部失真。输出电压表现为顶部失真。 2.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析3. BJT的三个工作区的三个工作区2.3 图解图解分析法分析法“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 放大电路放大电路的动态范围的动态范围 放大电路要想放大电路要想获得大的不失真输获得大的不失真输出幅度,要求:出幅度,要求: 工作点工作点Q要设置在要设置在输出特性曲线放大区输出特性曲线放大区的中间部位;的中间部位; 2.3.2 动态工作情况分析动态工
17、作情况分析3. BJT的三个工作区的三个工作区2.3 图解图解分析法分析法 要有合适的交流负载线要有合适的交流负载线。 “雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 4. 输出功率和功率三角形输出功率和功率三角形omomomomo2122IVIVP 要想要想PO大,就要使功率三角形的大,就要使功率三角形的面积大,即必须使面积大,即必须使Vom 和和Iom 都要大。都要大。功率三角形放大电路向电阻性负载提供的放大电路向电阻性负载提供的输出功率输出功率 在输出特性曲线上,正在输
18、出特性曲线上,正好是三角形好是三角形 ABQ的面积,这的面积,这一三角形称为一三角形称为功率三角形功率三角形。 2.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析2.3 图解图解分析法分析法“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 共射极放大电路共射极放大电路 放大电路如图所示。已知放大电路如图所示。已知BJT的的 =80, Rb=300k, Rc=2k, VCC= +12V,求:求: (1)放大电路的)放大电路的Q点。此时点。此时BJT工作在哪个区域?工作在哪个区域?(2)
19、当)当Rb=100k时,放大电路的时,放大电路的Q点。此点。此时时BJT工作在哪个区域?(忽略工作在哪个区域?(忽略BJT的饱的饱和压降)和压降)解:解:(1)uA40300k2V1bBECCB RVVI(2)当)当Rb=100k时,时,3.2mAuA4080BC II 5.6V3.2mA2k-V12CcCCCE IRVV静态工作点为静态工作点为Q(40uA,3.2mA,5.6V),),BJT工作在放大区。工作在放大区。其最小值也只能为其最小值也只能为0,即,即IC的最大电流为:的最大电流为:uA120100k2V1bCCB RVImA6 . 9uA12080BC II V2 . 79.6mA
20、2k-V12CcCCCE IRVVmA62k2V1cCESCCCM RVVICMB II 由由于于所以所以BJT工作在饱和区。工作在饱和区。VCE不可能为负值,不可能为负值,此时,此时,Q(120uA,6mA,0V),),end“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2.3 1. 试分析下列问题:试分析下列问题:斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC 共射极放大电路共射极放大电路(1)增大)增大Rc时,负载线将如时,负载线将如何变化?何变化?
21、Q点怎样变化?点怎样变化?(2)增大)增大Rb时,负载线将如时,负载线将如何变化?何变化?Q点怎样变化?点怎样变化?(3)减小)减小VCC时,负载线将时,负载线将如何变化?如何变化?Q点怎样变化?点怎样变化?斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQICQIBQRcVCCVCCvCEiC“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 共射极放大电路共射极放大电路2.3
22、 2. 放大电路如图所示。当测得放大电路如图所示。当测得BJT的的VCE 接近接近VCC的值时,问的值时,问管子处于什么工作状态?可能管子处于什么工作状态?可能的故障原因有哪些?的故障原因有哪些?截止状态截止状态答:答:故障原因可能有:故障原因可能有: Rb支路可能开路,支路可能开路,IB=0, IC=0, VCE= VCC - IC Rc= VCC 。 C1可能短路,可能短路, VBE=0, IB=0, IC=0, VCE= VCC - IC Rc= VCC 。end“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控
23、联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2.4 放大电路的工作点稳定问题放大电路的工作点稳定问题 温度变化对温度变化对ICBO的影响的影响 温度变化对输入特性曲线的影响温度变化对输入特性曲线的影响 温度变化对温度变化对 的影响的影响 稳定工作点原理稳定工作点原理 放大电路指标分析放大电路指标分析 固定偏流电路与射极偏置电路的比较固定偏流电路与射极偏置电路的比较2.4.1 温度对工作点的影响温度对工作点的影响2.4.2 射极偏置电路射极偏置电路“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安
24、防控工程”。QvCE/ViC/mAiB =0IBQ12.4.1 温度对工作点的影响温度对工作点的影响1. 温度变化对温度变化对ICBO的影响的影响2. 温度变化对输入特性曲线的影响温度变化对输入特性曲线的影响温度温度T 输出特性曲线上移输出特性曲线上移)()C25CBO(CBO00TTkTeII V102 . 2)(30)C25BE(BE0 TTVVT温度温度T 输入特性曲线左移输入特性曲线左移3. 温度变化对温度变化对 的影响的影响温度每升高温度每升高1 C , 要增加要增加0.5% 1.0%温度温度T 输出特性曲线族间距增大输出特性曲线族间距增大QvCE/ViC/mAiB =0IBQ1总之
25、:总之: ICBO ICEO T VBE IB IC “雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。3.2 共共射极放射极放大电路大电路5. 直流通路和交流通路直流通路和交流通路交流通路交流通路 直流通路直流通路 耦合电容:通交流、隔直耦合电容:通交流、隔直流流 直流电源:内阻为零直流电源:内阻为零 直流电源和耦合电容对直流电源和耦合电容对交流相当于短路交流相当于短路 共射极放大电路共射极放大电路end“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治
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