放大电路静态分析.ppt
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1、 第第2章章 基本放大电路基本放大电路1.1.理解单管交流放大电路的放大作用和共发射极、理解单管交流放大电路的放大作用和共发射极、理解单管交流放大电路的放大作用和共发射极、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。共集电极放大电路的性能特点。共集电极放大电路的性能特点。共集电极放大电路的性能特点。2.2.掌握静态工作点的估算方法和放大电路的微变掌握静态工作点的估算方法和放大电路的微变掌握静态工作点的估算方法和放大电路的微变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。等效电路分析法。等效电路分析法。等效电路分析法。3.3.了解放大电路输入、输出电阻和多级
2、放大的概了解放大电路输入、输出电阻和多级放大的概了解放大电路输入、输出电阻和多级放大的概了解放大电路输入、输出电阻和多级放大的概念,了解放大电路的频率特性。念,了解放大电路的频率特性。念,了解放大电路的频率特性。念,了解放大电路的频率特性。放大的概念放大的概念放大的概念放大的概念:放大的目的是将放大的目的是将放大的目的是将放大的目的是将微弱微弱微弱微弱的的的的变化信号变化信号变化信号变化信号放大成放大成放大成放大成较大较大较大较大的信号。的信号。的信号。的信号。放大的实质放大的实质放大的实质放大的实质:用小能量的信号通过三极管的电流控制作用,将放用小能量的信号通过三极管的电流控制作用,将放用小
3、能量的信号通过三极管的电流控制作用,将放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。大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。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对放大电路的基本要求对放大电路的基本要求对放大电路的基本要求 :1.1.要有足够的放大倍数要有足够的放大倍数要有足够的放大倍数要有足够的放大倍数(电压、电流、功率电压、电流、功率电压、电流、功率电压、电流、功率)。2.2.尽可能小的波形失真。尽可能小的波形失真。尽可能小的波形失真。尽可能小的波形失真。另外还有输入电阻、输出电阻
4、、通频带等其它技术另外还有输入电阻、输出电阻、通频带等其它技术另外还有输入电阻、输出电阻、通频带等其它技术另外还有输入电阻、输出电阻、通频带等其它技术指标。指标。指标。指标。本章主要讨论本章主要讨论本章主要讨论本章主要讨论电压电压电压电压放大电路。放大电路。放大电路。放大电路。2.1 基本放大电路的组成基本放大电路的组成2.1.1 共发射极基本交流放大电路组成共发射极基本交流放大电路组成 共发射极基本交流放大电路共发射极基本交流放大电路共发射极基本交流放大电路共发射极基本交流放大电路ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCE iCiBiE2.1.2 基本放大电路各元件作
5、用基本放大电路各元件作用 晶体管晶体管晶体管晶体管T T-放大元放大元放大元放大元件件件件,i iC C=i iB B。要保要保要保要保证集电结反偏证集电结反偏证集电结反偏证集电结反偏,发发发发射结正偏射结正偏射结正偏射结正偏,使晶体使晶体使晶体使晶体管工作在放大区管工作在放大区管工作在放大区管工作在放大区 。基极电源基极电源基极电源基极电源E EB B与基极与基极与基极与基极电阻电阻电阻电阻R RB B-使发射结使发射结使发射结使发射结 处于正偏,并提供处于正偏,并提供处于正偏,并提供处于正偏,并提供大小适当的基极电大小适当的基极电大小适当的基极电大小适当的基极电流。流。流。流。共发射极基本
6、电路共发射极基本电路共发射极基本电路共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCE iCiBiE集电极电源集电极电源集电极电源集电极电源E EC C-为为为为电路提供能量。并电路提供能量。并电路提供能量。并电路提供能量。并保证集电结反偏。保证集电结反偏。保证集电结反偏。保证集电结反偏。集电极电阻集电极电阻集电极电阻集电极电阻R RC C-将将将将变化的电流转变为变化的电流转变为变化的电流转变为变化的电流转变为变化的电压。变化的电压。变化的电压。变化的电压。耦合电容耦合电容耦合电容耦合电容C C1 1、C C2 2-隔离输入、输出隔离输入、输出隔离输入、输出隔
7、离输入、输出与放大电路直流的与放大电路直流的与放大电路直流的与放大电路直流的联系,同时使信号联系,同时使信号联系,同时使信号联系,同时使信号顺利输入、输出。顺利输入、输出。顺利输入、输出。顺利输入、输出。信信信信号号号号源源源源负载负载负载负载共发射极基本电路共发射极基本电路共发射极基本电路共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCE iCiBiE单电源供电时常用的画法单电源供电时常用的画法单电源供电时常用的画法单电源供电时常用的画法共发射极基本电路共发射极基本电路共发射极基本电路共发射极基本电路+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEu
8、CE iCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCE iCiBiE2.1.3 共射放大电路的电压放大作用共射放大电路的电压放大作用UBEIBICUCE无输入信号无输入信号(ui=0)时时:uBE=UBEuCE=UCE+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCE iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOICUCEOIBUBEO结论:结论:(1)(1)无输入信号电压时,三极管各电极都是恒定的无输入信号电压时,三极管各电极都是恒定的无输入信号电压时,三极管各电极都是恒定的无输入信号电压时,三极管各电极都是恒定的 电压和电流电压和电流电压和电流电压和电流
9、:I IB B、U UBEBE和和和和 I IC C、U UCECE 。(I IB B、U UBEBE)和和和和(I IC C、U UCECE)分别对应于输入、输出特分别对应于输入、输出特分别对应于输入、输出特分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点,称为性曲线上的一个点,称为性曲线上的一个点,称为性曲线上的一个点,称为静态工作点静态工作点静态工作点静态工作点。QIBUBEQUCEICUBEIB无输入信号无输入信号(ui=0)时时:?有输入信号有输入信号有输入信号有输入信号(u ui i 0)0)时时时时 uCE=UCC iC RC uBE=UBE+uiuCE=UCE+uoIC 共射放大电路的电
10、压放大作用共射放大电路的电压放大作用+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCE iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO结论:结论:(2)(2)加上输入信号电压后,各电极电流和电压的大加上输入信号电压后,各电极电流和电压的大加上输入信号电压后,各电极电流和电压的大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小均发生了变化,都在直流量的基础上叠加了小均发生了变化,都在直流量的基础上叠加了小均发生了变化,都在直流量的基础上叠加了 一个交流量。一个交流量。一个交流量。一个交流量。+集电极电流集电极电流直流分量直流分量交流分
11、量交流分量动态分析动态分析iCtOiCtICOiCticO静态分析静态分析结论:结论:(3)(3)若参数选取得当,输出电压可比输入电压大,若参数选取得当,输出电压可比输入电压大,若参数选取得当,输出电压可比输入电压大,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。即电路具有电压放大作用。即电路具有电压放大作用。即电路具有电压放大作用。(4)(4)输出电压与输入电压在相位上相差输出电压与输入电压在相位上相差输出电压与输入电压在相位上相差输出电压与输入电压在相位上相差180180,即共发射极电路具有反相作用。即共发射极电路具有反相作用。即共发射极电路具有反相作用。即共发射极电路具
12、有反相作用。uitOuotO例:例:例:例:画出下图放大电路的直流通路画出下图放大电路的直流通路画出下图放大电路的直流通路画出下图放大电路的直流通路直流通路直流通路直流通路用来计算静态工作点直流通路用来计算静态工作点直流通路用来计算静态工作点直流通路用来计算静态工作点Q Q(IB、IC、UCE)对直流信号电容对直流信号电容 C 可看作开路(即将电容断开)可看作开路(即将电容断开)断开断开断开断开+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCE iCiBiERBRCuiuORLRSes+对交流信号对交流信号对交流信号对交流信号(有输入信
13、号有输入信号有输入信号有输入信号u ui i时的交流分量时的交流分量时的交流分量时的交流分量)XC 0,C 可看作可看作短路。忽略电源的短路。忽略电源的内阻,电源的端电内阻,电源的端电压恒定,直流电源压恒定,直流电源对交流可看作短路。对交流可看作短路。短路短路短路短路对地短路对地短路交流通路交流通路交流通路交流通路 用来计算电压用来计算电压用来计算电压用来计算电压放大倍数、输入放大倍数、输入放大倍数、输入放大倍数、输入电阻、输出电阻电阻、输出电阻电阻、输出电阻电阻、输出电阻等动态参数。等动态参数。等动态参数。等动态参数。+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCE iCiB
14、iE2.2 放大电路的静态分析放大电路的静态分析静态:静态:静态:静态:放大电路无信号输入(放大电路无信号输入(ui=0)时的工作状态。时的工作状态。分析方法:分析方法:分析方法:分析方法:估算法、图解法。估算法、图解法。分析对象:分析对象:分析对象:分析对象:各极电压电流的直流分量。各极电压电流的直流分量。所用电路:所用电路:所用电路:所用电路:放大电路的直流通路。放大电路的直流通路。静态工作点静态工作点Q:IB、IC、UCE 。静态分析:静态分析:确定放大电路的静态值。确定放大电路的静态值。直流通路直流通路直流通路用来计算静态工作点直流通路用来计算静态工作点直流通路用来计算静态工作点直流通
15、路用来计算静态工作点Q Q(IB、IC、UCE)对直流信号电容对直流信号电容 C 可看作开路(即将电容断开)可看作开路(即将电容断开)断开断开断开断开+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCE iCiBiE2.2.1用估算法计算静态工作点用估算法计算静态工作点用估算法计算静态工作点用估算法计算静态工作点2.2.1用估算法计算静态工作点用估算法计算静态工作点用估算法计算静态工作点用估算法计算静态工作点+UCCRBRCT+UBEUCEICIBUCC=UBE+I B RBI B=(UCC-UBE)/RB UCC/RB 若若UCC UB
16、E I C I B UCE=UCC-I C RC例例例例1 1:用估算法计算静态工作点。用估算法计算静态工作点。用估算法计算静态工作点。用估算法计算静态工作点。已知:已知:UCC=12V,RC=4k,RB=300k,=37.5。解:解:注意:注意:注意:注意:电路中电路中电路中电路中I IB B 和和和和 I IC C 的数量级不同的数量级不同的数量级不同的数量级不同+UCCRBRCT+UBEUCEICIB例例例例2 2:用估算法计算图示电路的静态工作点。用估算法计算图示电路的静态工作点。用估算法计算图示电路的静态工作点。用估算法计算图示电路的静态工作点。由例由例由例由例1 1 1 1、例、例
17、、例、例2 2 2 2可知,当电路不同时,计算可知,当电路不同时,计算可知,当电路不同时,计算可知,当电路不同时,计算静态静态静态静态值的公式也不同。值的公式也不同。值的公式也不同。值的公式也不同。由由KVL可得:可得:由由KVL可得:可得:IE+UCCRBRCT+UBEUCEICIBUCE=UCC RCICIB=IBQICQUCEQQUCCUCCRCiCuCE0IC=f(UCE)IB=常量常量IC=ICQUCE=UCEQ直流负载线返回UCCUCCUCEIC+IBUBE+RBRC用图解法确定静态值用图解法确定静态值iCuCEIB=IBQICQUCEQQ UCCUCCRC0输入、输出回路静态图解
18、分析输入、输出回路静态图解分析UBE=UBEQIB=IBQUCE=UCEQIC=ICQUCCUCCRBIBQiBuBEQUBEQ返回 图图(a)a)中,没有设置静中,没有设置静态偏置,不能放大。态偏置,不能放大。图图(b)b)中,有静态偏置中,有静态偏置,但但ui被被EB 短路,不能引起短路,不能引起i iB B的变化,的变化,所以不能放大。所以不能放大。UCCRCC1C2TRLuoui(a)+_+_RBUCCRCC1C2TRLuouiEB(b)_+如图所示电路,能否放大交流信号?请说明理由如图所示电路,能否放大交流信号?请说明理由。思考思考与与练习练习+返回图图(c)c)中,有静态中,有静态
19、偏置偏置,有变化的有变化的iB和和ic,但因没有但因没有RC,不能把集电极电不能把集电极电流的变化转化为电流的变化转化为电压的变化送到输出压的变化送到输出端端,所以不能放大所以不能放大交流电压信号。交流电压信号。UCCC2TRLuouiRB(c)C1+_+_+返回动态动态动态动态 当放大电路输入信号当放大电路输入信号u ui i后,电路中各后,电路中各电压、电流便在其静态值附近随信号变化的而电压、电流便在其静态值附近随信号变化的而做动态变化。做动态变化。动态分析动态分析 分析信号的传输情况,即分析信号的传输情况,即计算放大计算放大电路的性能指标如电路的性能指标如AuAu、r ri i、r ro
20、 o等。等。2.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析分析方法:分析方法:分析方法:分析方法:微变等效电路法,图解法。微变等效电路法,图解法。微变等效电路法,图解法。微变等效电路法,图解法。1.微变等效电路法微变等效电路法 分分析析思思路路:在在变变化化量量很很小小的的情情况况下下工工作作时时,可可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线性
21、性电电路路。然然后后用用线线性性电电路的分析方法来计算放大电路的性能指标。路的分析方法来计算放大电路的性能指标。三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路计算放大电路的性能指标计算放大电路的性能指标 晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。1)1)晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路对于小功率三极管:对于小功率三极管:对于小功率三极管:对于小功率三极管:r rbebe一般为几
22、百欧到几千欧。一般为几百欧到几千欧。一般为几百欧到几千欧。一般为几百欧到几千欧。(1)(1)输入回路输入回路输入回路输入回路晶体管的晶体管的晶体管的晶体管的输入电阻输入电阻输入电阻输入电阻+iBiCuBEuCErbeubeib+beoiB uBE UCEIB Q IB UBE若是小信号微变量,可用电压和电流的交流若是小信号微变量,可用电压和电流的交流量来代替。即量来代替。即 UBE=ube IB =i b b UCE=uce IC=ic(2)(2)输出回路输出回路输出回路输出回路 +iBiCuBEuCE ib+uceicceQiC uCE IB ICICUCE输出特性曲线在放大区域内可认为输出
23、特性曲线在放大区域内可认为呈水平线。呈水平线。当当 UCE 为常数时,为常数时,集电极和发射极之间可等效为集电极和发射极之间可等效为一个受一个受ib控制的电流源控制的电流源ibicicBCEib ib晶体三极管晶体三极管微变等效电路微变等效电路ube+-uce+-ube+-uce+-3)3)晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路rbeBEC 晶体管的晶体管的B、E之间之间可用可用rbe等效代替。等效代替。晶体管的晶体管的C、E之间可用一之间可用一受控电流源受控电流源ic=ib等效代替。等效代替。RBRCuiuORLRSes+对交流信号对交流信号对交流信
24、号对交流信号(有输入信号有输入信号有输入信号有输入信号u ui i时的交流分量时的交流分量时的交流分量时的交流分量)XC 0,C 可看作可看作短路。忽略电源的短路。忽略电源的内阻,电源的端电内阻,电源的端电压恒定,直流电源压恒定,直流电源对交流可看作短路。对交流可看作短路。短路短路短路短路对地短路对地短路交流通路交流通路交流通路交流通路 用来计算电压用来计算电压用来计算电压用来计算电压放大倍数、输入放大倍数、输入放大倍数、输入放大倍数、输入电阻、输出电阻电阻、输出电阻电阻、输出电阻电阻、输出电阻等动态参数。等动态参数。等动态参数。等动态参数。+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+
25、uBEuCE iCiBiE2.2.放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路 将交流通路中的晶将交流通路中的晶将交流通路中的晶将交流通路中的晶体管用晶体管微变等体管用晶体管微变等体管用晶体管微变等体管用晶体管微变等效电路代替即可得放效电路代替即可得放效电路代替即可得放效电路代替即可得放大电路的微变等效电大电路的微变等效电大电路的微变等效电大电路的微变等效电路。路。路。路。ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSii交流通路交流通路交流通路交流通路微变等效电路微变等效电路微变等效电路微变等效电路RBRCuiuORL+-RSe
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