模拟电子技术基础 模拟电子技术基础共射极放大电路及图解分析法.pptx

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1、会计学1模拟电子技术基础模拟电子技术基础 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 共共射极放大电路及图解分析法射极放大电路及图解分析法3.2 共射极放大电路共射极放大电路 基本放大电路组成基本放大电路组成 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 放大的概念放大的概念第1页/共27页1、放大的概念、放大的概念 放大放大一般是指把微弱的电信号增强到所要求的数一般是指把微弱的电信号增强到所要求的数值；值；基本基本放大电路放大电路一般一般是指由一个三极管组成的三种是指由一个三极管组成的三种基本组态放大电路，利用三极管的电流控制作用基本组态放大

2、电路，利用三极管的电流控制作用把微弱的电信号（电压或电流）在幅度上得到放把微弱的电信号（电压或电流）在幅度上得到放大，使输出信号的能量得到加强。大，使输出信号的能量得到加强。在放大电路中，输出信号的能量实际上是由直流在放大电路中，输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，只是经过三极管的控制，使之电源提供的，只是经过三极管的控制，使之转换转换成信号能量成信号能量，提供给负载。，提供给负载。第2页/共27页2、共射极、共射极放大电路的组成放大电路的组成voviVCC三三 极极 管管 T负载电阻负载电阻 RC、RL偏置电路偏置电路 VCC、Rb耦合电容耦合电容 C1、C2将变化的集电极电流转换为电压

3、输出使三极管工作在线性区使三极管工作在线性区给输出信号提供能量给输出信号提供能量起隔直作用起隔直作用对交流起耦合的作用对交流起耦合的作用组成原则：组成原则：1 1、发射结正偏，集电结反偏、发射结正偏，集电结反偏2 2、输入信号能加到三极管上、输入信号能加到三极管上3 3、输出信号能有效地传送到负载、输出信号能有效地传送到负载4 4、不失真地放大信号、不失真地放大信号起放大作用起放大作用第3页/共27页Vi=0Vi=Vsin t3、简单工作原理简单工作原理第4页/共27页4.放大电路的两种工作状态放大电路的两种工作状态（静态和动态）静态和动态）静态：静态：输入信号为零时，放大电路的工作状态，也称

4、输入信号为零时，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，放大电路的工作状态，也称输入信号不为零时，放大电路的工作状态，也称交流工作状态交流工作状态。电路处于静态时电路处于静态时,三极管各电极的电压、电流在特性曲线上确定为一点三极管各电极的电压、电流在特性曲线上确定为一点,称为称为静态工作点静态工作点,常称为常称为Q Q点点.常用常用IB、IC和和VCE(或或IBQ、ICQ和和VCEQ)表示。表示。#放大电路为什么要建立合适放大电路为什么要建立合适的静态工作点？的静态工作点？第5页/共27页工作点偏低工作点偏低工作点偏高工作点偏高工作点合适工作点合适第6页

5、/共27页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 共射极放大电路共射极放大电路画直流通路的原则：耦合电容相当于开路；画直流通路的原则：耦合电容相当于开路；画交流通路的原则：直流电源和耦合电容对画交流通路的原则：直流电源和耦合电容对 交流相当于短路。交流相当于短路。直流通路直流通路第7页/共27页作业作业P141-3.2.1第8页/共27页3.3 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

6、区与波形失真的三个工作区与波形失真 输出功率和功率三角形输出功率和功率三角形 3.3.1 静态工作情况分析静态工作情况分析 3.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析*第9页/共27页静态静态v vi i=0=0时，放大电路的工作状态，也称时，放大电路的工作状态，也称直流工作状态直流工作状态。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I IBQBQ、I ICQCQ、V VCEQCEQ,即静态工作点即静态工作点Q Q。静态工作点的位置直接影响放大电路的质量。静态工作点的位置直接影响放大电路的质量。静态分析方法静态分析方法计算法图解分析法 要借助于放大电路的要借助于放大电路的直流通

7、路，直流通路，直流通路直流通路是直流电流的通路。是直流电流的通路。只要将电路中的耦合电容和旁路电容开路，即可得到直流通路。只要将电路中的耦合电容和旁路电容开路，即可得到直流通路。VoViVCC 3.3.1 静态工作情况分析静态工作情况分析第10页/共27页VCCIBQICQVBEQVCEQSi管：管：VBEQ=0.6V0.7VGe管管:VBEQ=0.2V0.3V（2）求静态值）求静态值（1）首先画出直流通路首先画出直流通路求解顺序是先求求解顺序是先求IBQICQVCEQVCEQ=VCC-ICQRC1.1.计算法计算法 3.3.1 静态工作情况分析静态工作情况分析第11页/共27页2.2.图解法

8、图解法放大电路的输入和输出直流负载线放大电路的输入和输出直流负载线三极管的输入和输出特性曲线三极管的输入和输出特性曲线确定静态工作点确定静态工作点（1）由输入特性曲线和输入直流负载线求）由输入特性曲线和输入直流负载线求IBQ、VBEQVCCIBICVBEVCEVBE=VCC-IBRb 直流负载线直流负载线iBVBEVcc/RbVccIBQVBEQQ-1/Rb作出直流负载线，直流负载线和输入特性曲线的交点即是静态工作点作出直流负载线，直流负载线和输入特性曲线的交点即是静态工作点Q，由，由Q可确定可确定IBQ、VBEQ 3.3.1 静态工作情况分析静态工作情况分析求两点求两点IB=0 VBE=VC

9、CVBE=0 IB=VCC/Rb第12页/共27页VCE=VCC-ICRc 直流负载线直流负载线（2）由输出特性曲线和输出直流负载线求）由输出特性曲线和输出直流负载线求ICQ、VCEQVCCIBICVBEVCE求两点求两点IC=0 VCE=VCCVCE=0 IC=VCC/Rc 作出直流负载线，它和输出特性曲线有作出直流负载线，它和输出特性曲线有多个交点多个交点。只有与。只有与i iB B=I=IBQBQ对应的那条曲线的交点才是静态工作点。对应的那条曲线的交点才是静态工作点。2.2.图解法图解法 3.3.1 静态工作情况分析静态工作情况分析若改变IB，便可改变静态工作点的位置，从而影响放大电路的

10、放大质量。第13页/共27页动态动态输入信号输入信号v vi i00时放大电路的工作状态，也称时放大电路的工作状态，也称交流工作状态。交流工作状态。动态分析要借助于交流通路动态动态分析分析确定放大电路的放大倍数确定放大电路的放大倍数A AV V 或或A AI I，输入电阻，输入电阻r ri i和输出电阻和输出电阻r ro o(1)(1)将放大电路中电容视作短路；将放大电路中电容视作短路；1、交流通路的画法：(2)(2)直流电源内阻很小，对交流信号可视作短路。直流电源内阻很小，对交流信号可视作短路。3.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析voviVCCvoviIiIcIb第14页/共27页v

11、ivBEVBEtvovoviVCCvoviIiIcIb2.2.放放大电大电路的路的工作工作过程过程当交流信号当交流信号加到放大器输入端时加到放大器输入端时,管子各点的电压和电流将在静态值基础上叠加一交流分量管子各点的电压和电流将在静态值基础上叠加一交流分量,电路中的信号电路中的信号既既有直流又有交流。有直流又有交流。vo与与Vi的相差为的相差为1800第15页/共27页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，即点，即 vce=vCE-VCEQ ic=iC

12、-ICQ 同时，令同时，令R L=Rc/RL3.3.交流通路及交流负载线交流通路及交流负载线则可求出交流负载线：则可求出交流负载线：vCE-VCEQ=-(iC-ICQ)R L 即即 iC=(-1/R L)vCE+(1/R L)VCEQ+ICQ 过输出特性曲线上的过输出特性曲线上的Q点做一条斜率为点做一条斜率为-1/R L 直线，该直线即为交流负载线。直线，该直线即为交流负载线。RL=RL Rc，是是交流负载电阻。交流负载电阻。交流负载线是有交流输交流负载线是有交流输入信号时入信号时Q点的运动轨迹。点的运动轨迹。3.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析第16页/共27页IbmIcmUom不截

13、止不截止Ucm1不饱和不饱和Ucm24.输入交流信号时的图解分析输入交流信号时的图解分析第17页/共27页4.输入交流信号时的图解分析输入交流信号时的图解分析 3.3.2 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。#动态工作时，动态工作时，动态工作时，动态工作时，i iBB、i iCC的实际电流

14、方向是否改变，的实际电流方向是否改变，的实际电流方向是否改变，的实际电流方向是否改变，v vCECE的实际电压极性是否改变？的实际电压极性是否改变？的实际电压极性是否改变？的实际电压极性是否改变？第18页/共27页5.BJT5.BJT的三个工作区与波形失真的三个工作区与波形失真饱和区特点：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，即此时此时截止区特点：截止区特点：iB=0，iC=ICEO。当工作点进入饱和区或截止区时，将产生。当工作点进入饱和区或截止区时，将产生 非线性失真非线性失真。vCE=VCES ，典型值为，典型值为0.3V。3.3.2 动态工作情况分析动态工

15、作情况分析放大区特放大区特点：点：BJT输出特性比较平坦，接近于恒流特性，在这个区域符合输出特性比较平坦，接近于恒流特性，在这个区域符合 iB=iC的规律，是放大器的工作部分。的规律，是放大器的工作部分。第19页/共27页特性曲线特性曲线特性曲线特性曲线判断三极管工作状态的依据：判断三极管工作状态的依据：饱和区饱和区:发射结正偏，集电结正偏发射结正偏，集电结正偏截止区：截止区：发射结反偏，集电结反偏发射结反偏，集电结反偏或：或：Ube 0.5V（Si)|Ube|0.2V（Ge)放大区放大区:发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏第20页/共27页iCuCEuo Q Q点过低，动态工作点进

16、点过低，动态工作点进入截止区会产生截止失真入截止区会产生截止失真输出波形输出波形输入波形输入波形ib 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NPN管，输出电压表现为顶部失真。管，输出电压表现为顶部失真。第21页/共27页iCuCEib输入波输入波形形uo输出波形输出波形 由于放大电路的工作点到达了三极管的饱和区而引起的非线性失真。对于由于放大电路的工作点到达了三极管的饱和区而引起的非线性失真。对于NPN管，输出电压表现为底部失真。管，输出电压表现为底部失真。Q Q点过高，动态工作点进点过高，动态工作点进入

17、饱和区会产生饱和失真入饱和区会产生饱和失真第22页/共27页饱和失真截止失真由于放大电路的工作点由于放大电路的工作点到达了三极管的饱和区到达了三极管的饱和区而引起的非线性失真。而引起的非线性失真。由于放大电路的工作点由于放大电路的工作点到达了三极管的截止区到达了三极管的截止区而引起的非线性失真。而引起的非线性失真。波形的失真波形的失真双向失真 放大电路要想获得大的不失真输出幅度，需要：1.1.工作点工作点Q Q要设置在输出特性曲线放大区的中间部位。要设置在输出特性曲线放大区的中间部位。2.2.要有合适的交流负载线。要有合适的交流负载线。3.3.输入信号的幅度不能太大。输入信号的幅度不能太大。静

18、态工作点位置合适，但信号过大所引起的非线性失真。静态工作点位置合适，但信号过大所引起的非线性失真。第23页/共27页*6.6.输出功率和功率三角形输出功率和功率三角形 要想要想PO大，就要使功率三角形的面积大，即必须使大，就要使功率三角形的面积大，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，正好是三角形在输出特性曲线上，正好是三角形 ABQ的面积，这一三角形称为的面积，这一三角形称为功率三角形功率三角形。3.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析第24页/共27页 共射极放大电路共射极放大电路

19、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）当）当Rb=100k时，放大电路的时，放大电路的Q点。点。此时此时BJT工作在哪个区域？（忽略工作在哪个区域？（忽略BJT的的饱和压降）饱和压降）解：解：（1）（2）当）当Rb=100k时，时，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：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），），例题例题例题例题第25页/共27页作业作业P142-3.3.2、3.3.5、3.3.6第26页/共27页