《共射放大电路》PPT课件.ppt

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1、 3.2 共发射极基本放大电路共发射极基本放大电路三极管放三极管放大电路有大电路有三种形式三种形式共射放大器共射放大器共基放大器共基放大器共集放大器共集放大器以共射放以共射放大器为例大器为例讲解工作讲解工作原理原理一、共射放大电路的组成一、共射放大电路的组成放大元件放大元件iC=iB，工作在放大区，要工作在放大区，要保证集电结反偏，保证集电结反偏，发射结正偏。发射结正偏。vivo输入输入输出输出RB+VCCVBBRCC1C2T集电极电源，集电极电源，为电路提供能为电路提供能量。并保证集量。并保证集电结反偏。电结反偏。RB+VCCVBBRCC1C2T集电极电阻，集电极电阻，将变化的电流将变化的电

2、流转变为变化的转变为变化的电压。电压。RB+VCCVBBRCC1C2T使发射结正偏，使发射结正偏，并提供适当的静并提供适当的静态工作点。态工作点。基极电源与基极电源与基极电阻基极电阻RB+VCCVBBRCC1C2T耦合电容耦合电容隔离输入输隔离输入输出与电路直出与电路直流的联系，流的联系，同时能使信同时能使信号顺利输入号顺利输入输出。输出。RB+VCCVBBRCC1C2T可以省去可以省去电路改进：采用单电源供电电路改进：采用单电源供电RB+VCCVBBRCC1C2T单电源供电电路单电源供电电路+VCCRCC1C2TRB电压电流量的表示约定电压电流量的表示约定+_晶体三极管各极电压和电流均为直流

3、量晶体三极管各极电压和电流均为直流量叠加交流量（或增量）组成，则有：叠加交流量（或增量）组成，则有：直流量：直流量：大写字母、大写下标表示。大写字母、大写下标表示。交流量：交流量：小写字母、小写下标表示。小写字母、小写下标表示。总瞬时量：总瞬时量：小写字母、大写下标表示。小写字母、大写下标表示。约约定定 二、放大电路的分析二、放大电路的分析放大放大电路电路分析分析静态分析静态分析动态分析动态分析估算法估算法图解法图解法微变等效电路法微变等效电路法图解法图解法计算机仿真计算机仿真1、直流通路和交流通路、直流通路和交流通路 放大电路中各点的电压或电流都是在静态直放大电路中各点的电压或电流都是在静态

4、直流上附加了小的交流信号。流上附加了小的交流信号。但是，电容对交、直流的作用不同。如果电但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的路径是不同的。直流所走的路径是不同的。交流通路：交流通路：只考虑交流信号的分电路。只考虑交流信号的分电路。直流通路：直流通路：只考虑直流信号的分电路。只考虑直流信号的分电路。信号的不同分量可以分别在不同的通路分析。信号的不同分量可以分别在不同的通路分析。例：例：对直流信号（只有对直流信号（只有+

5、VCC）开路开路开路开路RB+VCCRCC1C2T直流通路直流通路RB+VCCRC对交流信号对交流信号(输入信号输入信号vi)短路短路短路短路置零置零RB+VCCRCC1C2TRBRCRLvivo交流通路交流通路2、静态分析静态分析1）估算法）估算法首先根据直流通路估算首先根据直流通路估算IBIBVBERB称为称为偏置电阻偏置电阻，IB称为称为偏偏置电流置电流。+VCC直流通路直流通路RBRC再根据直流通路估算再根据直流通路估算VCE、IBICVCE直流通路直流通路RBRC直流负载线直流负载线ICVCEVCEIC满足什么关系？满足什么关系？1.三极管的三极管的输出特性输出特性2.电路结构特性：

6、电路结构特性：vCE=VCCiCRC iCvCEVCC直流直流负载线负载线直流通路直流通路RB+VCCRC2）图解法）图解法2）图解法）图解法先估算先估算 IB，然后在输出特性曲线上作出直，然后在输出特性曲线上作出直流负载线，与流负载线，与 IB 对应的输出特性曲线与直流负对应的输出特性曲线与直流负载线的交点就是载线的交点就是Q点。点。iCvCEQVCC例：例：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：VCC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。解：解：请注意电路中请注意电路中IB 和和IC 的数量级。的数量级。1）交流负载线）交流负载线ic其中：其中：vceRB

7、RCRLvivo交流通路交流通路3、动态分析、动态分析图解分析法图解分析法由交流通路得:所以：所以：该方程所确定的直线称为该方程所确定的直线称为交流负载线交流负载线，它必，它必通过通过Q点，斜率为：点，斜率为：又又即即2)交流负载线的作法交流负载线的作法iCvCEVCCQIB方法方法1：过：过Q点作一条直线，点作一条直线，斜率为：斜率为：交流负载线交流负载线方法方法2：令：令得得即求得交流负载线与横轴相交即求得交流负载线与横轴相交A点的坐标。点的坐标。连接连接A、Q向上延长，即为交流负载线。向上延长，即为交流负载线。1）Q点过低或过高，输出信点过低或过高，输出信 号会怎样？号会怎样？2）电压）

8、电压v过大，输出信号会怎样？过大，输出信号会怎样？思思考考3)由输入、输出特性曲线及交由输入、输出特性曲线及交流负载线，画出输出电压波形流负载线，画出输出电压波形vBEvCEttvBE5、失真分析、失真分析在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生非线非线性失真性失真。为了得到尽量大的输出信号，要把为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流设置在交流负载线的中间部分。如果负载线的中间部分

9、。如果Q设置不合适，信号进入截设置不合适，信号进入截止区或饱和区，造成非线性失真。止区或饱和区，造成非线性失真。iCvCEvo可输出的可输出的最大不失最大不失真信号真信号选择静态工作点选择静态工作点ibiCvCEvo1）Q点过低，信号进入截止区点过低，信号进入截止区放大电路产生放大电路产生截止失真截止失真输出波形输出波形输入波形输入波形ibiCvCE2）Q点过高，信号进入饱和区点过高，信号进入饱和区放大电路产生放大电路产生饱和失真饱和失真ib输入波输入波形形vo输出波形输出波形6、最大输出电压幅值的估算、最大输出电压幅值的估算 最最大大输输出出电电压压幅幅值值是是指指：不不产产生生饱饱和和失失

10、真真和和截截止止失失真真时时，放放大大电电路路所所输输出出的的最最大大电电压压幅幅值值。用用VOmax表示。表示。受截止失真限制所能输出的最大电压幅值：受截止失真限制所能输出的最大电压幅值：受饱和失真限制所能输出的最大电压幅值：受饱和失真限制所能输出的最大电压幅值：两者中小的值即为放大电路的最大输出电压幅值。两者中小的值即为放大电路的最大输出电压幅值。综述综述 当交流信号幅度当交流信号幅度较小较小时，放大电路在时，放大电路在动态时的工作点只是在静态范围作动态时的工作点只是在静态范围作微小微小的的变化。此时三极管的特性可以在小范围内变化。此时三极管的特性可以在小范围内进行进行线性化线性化，三极管

11、可用小信号，三极管可用小信号线性化模线性化模型型代替。这样，在交流小信号的条件下，代替。这样，在交流小信号的条件下，就可以建立放大电路的就可以建立放大电路的“微变微变”等效电路等效电路，从而可以用处理线性交流电路的方法分析从而可以用处理线性交流电路的方法分析放大电路。放大电路。三、微变等效电路分析法1、三极管的微变等效电路、三极管的微变等效电路1）输入回路输入回路iBvBE当信号很小时，将输入特性在小范当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。即对输入的小交流围内近似线性。即对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻信号而言，三极管相当于电阻rbe。vBE iBrbe的量级从几百欧到几千欧。的

12、量级从几百欧到几千欧。2）输出回路输出回路iCvCE所以：所以：(1)输出端相当于一个受输出端相当于一个受ib 控制控制的电流源。的电流源。近似平行近似平行(2)考虑考虑 vCE对对 iC的影响，输出的影响，输出端还要并联一个大电阻端还要并联一个大电阻rce。rce的含义的含义:iC vCEvbeibvceicvbevceicrce很大，很大，一般忽略。一般忽略。3）三极管的微变等效电路）三极管的微变等效电路rbe ibib rcerbe ibibbce等等效效cbe注意：注意：1、小小信信号号电电路路模模型型是是用用来来描描述述叠叠加加在在直直流流量量上上的的各各交交流流量量之之间间的的依依

13、存存关关系系，与与直直流流量量的的极极性性或或流流向向无无关关。因因此此无无论论NPN型型或或PNP型型，其其小小信号电路模型是一样的。信号电路模型是一样的。2、晶晶体体三三极极管管无无论论是是何何种种连连接接方方式式(共共发发、共共集、共基集、共基)其小信号电路模型是相同的。其小信号电路模型是相同的。3、晶晶体体三三极极管管小小信信号号电电路路模模型型的的参参数数都都是是针针对对变变化化量量（交交流流量量）的的，只只能能用用来来求求解解交交流流量量之之间间的的关关系系，不不能能用用来来求求静静态态量量（直直流流量量）。因因此要严格区分直流和交流，静态和动态。此要严格区分直流和交流，静态和动态

14、。四、放大电路的性能指标四、放大电路的性能指标iiioRiRLRS线性线性有源有源四端四端网络网络RoRS1、输入电阻、输入电阻Ri2、输出电阻、输出电阻Ro3、增益、增益当三极管用小信号当三极管用小信号电路模型表示时，电路模型表示时，各种小信号放大器各种小信号放大器可统一表现为有源可统一表现为有源四端网络。四端网络。RLRS线性线性有源有源四端四端网络网络iiRi1、输入电阻、输入电阻Ri 对信号源而言，放大器可以看作它的负载，用等对信号源而言，放大器可以看作它的负载，用等效电阻效电阻Ri表示，称为放大器的输入电阻。表示，称为放大器的输入电阻。不是实在电阻 表示本级电路对输入信号源的影响程度

15、表示本级电路对输入信号源的影响程度,输入电阻的输入电阻的大小决定了放大电路从信号源吸取信号幅度的大小。大小决定了放大电路从信号源吸取信号幅度的大小。是实际存在的电阻吗？RLRS线性线性有源有源四端四端网络网络ioRo2、输出电阻、输出电阻Ro对于负载而言，根据戴维宁定理对于负载而言，根据戴维宁定理和诺顿定理，任何放大器均可看和诺顿定理，任何放大器均可看作它的信号源，而该信号源的内作它的信号源，而该信号源的内阻就是放大器的输出电阻。阻就是放大器的输出电阻。Ro反映放大器受负载电阻的影响程度反映放大器受负载电阻的影响程度voc是是RL开开路时，输路时，输出端的开出端的开路电压路电压ion是是RL短

16、短路时，输路时，输出端的短出端的短路电流路电流RovocRLRSiiRovocio如何确定电路的输出电阻如何确定电路的输出电阻Ro？步骤：步骤：1.所有的电源置零所有的电源置零(将独将独立源置零，保留受控源立源置零，保留受控源)。2.加压求流法。加压求流法。i方法一：方法一：计算（外计算（外 加加电压求电流法）。电压求电流法）。放大器方法二：方法二：测量。测量。vo1.测量开路电压。测量开路电压。2.测量接入负载后的输出电压。测量接入负载后的输出电压。RLvo步骤：步骤：3.计算。计算。RovocRovoc3、增益（放大倍数）、增益（放大倍数）A定义：放大器输出量对输入量的比值，用来衡量定义：

17、放大器输出量对输入量的比值，用来衡量放大器放大电信号的能力。放大器放大电信号的能力。电压增益电压增益定义定义量纲量纲四种增益四种增益电流增益电流增益互阻增益互阻增益互导增益互导增益无无无无西门子（西门子（S）欧姆（欧姆（）四种增益四种增益之间可以之间可以相互转换相互转换五、放大电路模型五、放大电路模型 电压放大电路适用于信号源内阻电压放大电路适用于信号源内阻Rs较小，而且负载电阻较小，而且负载电阻RL较大的场合。较大的场合。电流放大电路适用于信号源内阻电流放大电路适用于信号源内阻Rs较大，而且负载电阻较大，而且负载电阻RL较小的场合。较小的场合。互阻放大电路适用于信号源内阻互阻放大电路适用于信

18、号源内阻Rs较大，而且负载电阻较大，而且负载电阻RL较大的场合。较大的场合。互导放大电路适用于信号源内阻互导放大电路适用于信号源内阻Rs较小，而且负载电阻较小，而且负载电阻RL较小的场合。较小的场合。讨论：各种放大器对输入电阻和输出电阻的讨论：各种放大器对输入电阻和输出电阻的要求？要求？电压放大器电压放大器输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻电流放大器电流放大器互阻放大器互阻放大器互导放大器互导放大器用分贝表示的电压增益和电流增益用分贝表示的电压增益和电流增益失真失真放大器的放大器的失真失真指输出指输出信号不能重现输入信信号不能重现输入信号的一种物理现象。号的一种物理现象。线性失真线性失真失真失真

19、非线性失真非线性失真频率失真频率失真瞬变失真瞬变失真非线性失真由非线性失真由非线性失真系数非线性失真系数THD来衡量。来衡量。非线性失真非线性失真由半导体由半导体器件的器件的伏安特性的非线伏安特性的非线性性引起。引起。产生了新的产生了新的频率分量频率分量无新的频率无新的频率分量产生分量产生六、放大电路的微变等效电路分析六、放大电路的微变等效电路分析将交流通道中的三极管用微变等效电路代替将交流通道中的三极管用微变等效电路代替:交流通路交流通路RBRCRLvivovirbe ibibiiicvoRBRCRL电压放大倍数的计算电压放大倍数的计算特点：特点：负载电阻越小，放大倍数越小。负载电阻越小，放大倍数越小。rbeRBRCRL输入电阻的计算输入电阻的计算输入电阻的定义：输入电阻的定义：是动态电阻。是动态电阻。rbeRBRCRL电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。所以：所以：用加压求流法求输出电阻：用加压求流法求输出电阻：rbeRBRC00