模擬電子技術-康光華(第五版)第四章0

1、4.2 共射極放大電路的工作原理共射極放大電路的工作原理4.2.1 基本共射極放大電路的組成基本共射極放大電路的組成VBB：?。喝BB Vth，保證發(fā)射，保證發(fā)射結正偏。結正偏。VCC：保證集電結反偏。：保證集電結反偏。Rc：將：將iC轉換成轉換成vCE(uo) 。cIbcCEo ()Ruiiuuu 動態(tài)信號作用時：動態(tài)信號作用時：共射共射Rb：給基極提供偏流：給基極提供偏流IB。4.2.2 基本共射極放大電路的工作原理基本共射極放大電路的工作原理1. 靜態(tài)靜態(tài)(直流工作狀態(tài)直流工作狀態(tài)) 輸入信號輸入信號vi0時，時，放大電路的工作狀態(tài)稱放大電路的工作狀態(tài)稱為靜態(tài)或直流工作狀態(tài)。為靜態(tài)或直

2、流工作狀態(tài)。 直流通路直流通路 輸入電壓輸入電壓ui為零時，晶體管各極的電流、為零時，晶體管各極的電流、b-e間的電間的電壓、管壓降稱為靜態(tài)工作點壓、管壓降稱為靜態(tài)工作點Q，記作，記作IBQ、 ICQ（IEQ）、）、 VBEQ、 VCEQ。bBEQBBBQRVVI BQCEOBQCQIIII VCEQ=VCCICQRc 靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點Q Q（估算法）（估算法）設置靜態(tài)工作點的重要性 輸出電壓必然失真！輸出電壓必然失真！ 設置合適的靜態(tài)工作點，可以解決失真問題，并且設置合適的靜態(tài)工作點，可以解決失真問題，并且Q點點幾乎影響著所有的動態(tài)參數(shù)！幾乎影響著所有的動態(tài)參數(shù)！ 為什么放大的對象是動態(tài)

3、信號，卻要晶體管在信號為零為什么放大的對象是動態(tài)信號，卻要晶體管在信號為零時有合適的直流電流和極間電壓？時有合適的直流電流和極間電壓？4.2.2 基本共射極放大電路的工作原理基本共射極放大電路的工作原理2. 動態(tài)動態(tài) 輸入正弦信號輸入正弦信號vs后，電路后，電路將處在動態(tài)工作情況。此時，將處在動態(tài)工作情況。此時，BJT各極電流及電壓都將在各極電流及電壓都將在靜態(tài)值的基礎上隨輸入信號靜態(tài)值的基礎上隨輸入信號作相應的變化。作相應的變化。 交流通路交流通路 4.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法4.3.1 圖解分析法圖解分析法4.3.2 小信號模型分析法小信號模型分析法1. 靜態(tài)工作點的圖解分

4、析靜態(tài)工作點的圖解分析2. 動態(tài)工作情況的圖解分析動態(tài)工作情況的圖解分析3. 非線性失真的圖解分析非線性失真的圖解分析4. 圖解分析法的適用范圍圖解分析法的適用范圍1. BJT的的H參數(shù)及小信號模型參數(shù)及小信號模型2. 用用H參數(shù)小信號模型分析基本共射極放大電路參數(shù)小信號模型分析基本共射極放大電路3. 小信號模型分析法的適用范圍小信號模型分析法的適用范圍4.3.1 圖解分析法圖解分析法1. 靜態(tài)工作點的圖解分析靜態(tài)工作點的圖解分析 采用該方法分析靜態(tài)工作點，必須已知三極管的輸入采用該方法分析靜態(tài)工作點，必須已知三極管的輸入輸出特性曲線。輸出特性曲線。 共射極放大電路共射極放大電路4.3.1 圖

5、解分析法圖解分析法1. 靜態(tài)工作點的圖解分析靜態(tài)工作點的圖解分析 列輸入回路方程列輸入回路方程 列輸出回路方程列輸出回路方程vCE=VCCiCRc 首先，畫出直流通路首先，畫出直流通路直流通路直流通路 bBBBBERiV v 在輸出特性曲線上，作出在輸出特性曲線上，作出直流負載線直流負載線 vCE=VCCiCRc，與，與IBQ曲曲線的交點即為線的交點即為Q點，從而得到點，從而得到VCEQ 和和ICQ。 在輸入特性曲線上，作出直線在輸入特性曲線上，作出直線 ，兩線的交點，兩線的交點即是即是Q點，得到點，得到IBQ。(輸入直流負載線輸入直流負載線)bBBBBERiV v 根據(jù)根據(jù)vs的波形，在的波

6、形，在BJT的輸入特性曲線圖上畫出的輸入特性曲線圖上畫出vBE 、 iB 的的波形波形2. 動態(tài)工作情況的圖解分析動態(tài)工作情況的圖解分析tsinsmsV vbBsBBBERiV vv 根據(jù)根據(jù)iB的變化范圍在輸出特性曲線圖上畫出的變化范圍在輸出特性曲線圖上畫出iC和和vCE 的波形的波形2. 動態(tài)工作情況的圖解分析動態(tài)工作情況的圖解分析cCCCCERiV v2. 動態(tài)工作情況的圖解分析動態(tài)工作情況的圖解分析 共射極放大電路中的電壓、共射極放大電路中的電壓、電流波形電流波形3. 靜態(tài)工作點對波形失真的影響靜態(tài)工作點對波形失真的影響截止失真的波形截止失真的波形 飽和失真的波形飽和失真的波形3. 靜

7、態(tài)工作點對波形失真的影響靜態(tài)工作點對波形失真的影響實用放大電路：問題：問題：1. 兩種電源兩種電源2. 信號源與放大電路不信號源與放大電路不“共地共地”將兩個電源將兩個電源合二為一合二為一實用放大電路：阻容耦合放大電路阻容耦合放大電路 耦合電容的容量應足夠耦合電容的容量應足夠大，即對于交流信號近似大，即對于交流信號近似為短路。其作用是為短路。其作用是“隔離隔離直流、通過交流直流、通過交流”。靜態(tài)時，靜態(tài)時，C1上電壓？上電壓？動態(tài)時，動態(tài)時，C1、C2為耦合電容！為耦合電容！UBEQUCEQuBEuIUBEQ，信號馱載在靜態(tài)之上。，信號馱載在靜態(tài)之上。負載上只有交流信號。負載上只有交流信號。4

8、. 圖解分析法的適用范圍圖解分析法的適用范圍幅度較大而工作頻率不太高的情況幅度較大而工作頻率不太高的情況優(yōu)點：優(yōu)點： 直觀、形象。有助于建立和理解交、直流共存，靜態(tài)和直觀、形象。有助于建立和理解交、直流共存，靜態(tài)和動態(tài)等重要概念；有助于理解正確選擇電路參數(shù)、合理設置動態(tài)等重要概念；有助于理解正確選擇電路參數(shù)、合理設置靜態(tài)工作點的重要性。能全面地分析放大電路的靜態(tài)、動態(tài)靜態(tài)工作點的重要性。能全面地分析放大電路的靜態(tài)、動態(tài)工作情況。工作情況。缺點：缺點： 不能分析工作頻率較高時的電路工作狀態(tài)，也不能用來不能分析工作頻率較高時的電路工作狀態(tài)，也不能用來分析放大電路的輸入電阻、輸出電阻等動態(tài)性能指標。

9、分析放大電路的輸入電阻、輸出電阻等動態(tài)性能指標。4.3.2 小信號模型分析法小信號模型分析法1. BJT的的H參數(shù)及小信號模型參數(shù)及小信號模型建立小信號模型的意義建立小信號模型的意義建立小信號模型的思路建立小信號模型的思路 當放大電路的輸入信號電壓很小時，就可以把三極當放大電路的輸入信號電壓很小時，就可以把三極管小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來代替，從而可以管小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來代替，從而可以把三極管這個非線性器件所組成的電路當作線性電路來把三極管這個非線性器件所組成的電路當作線性電路來處理。處理。 由于三極管是非線性器件，這樣就使得放大電路的由于三極管是非線性器件，這樣就使得放大

10、電路的分析非常困難。建立小信號模型，就是將非線性器件做分析非常困難。建立小信號模型，就是將非線性器件做線性化處理，從而簡化放大電路的分析和設計。線性化處理，從而簡化放大電路的分析和設計。1. BJT的的H參數(shù)及小信號模型參數(shù)及小信號模型 H參數(shù)的引出參數(shù)的引出),(CEB1BEvvif 在小信號情況下，對上兩式取全微分得在小信號情況下，對上兩式取全微分得CECEBEBBBEBEdddBCEvvvvv IVii用小信號交流分量表示用小信號交流分量表示vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce 對于對于BJT雙口網(wǎng)絡，已知輸入雙口網(wǎng)絡，已知輸入輸出特性曲線如下：輸出特性

11、曲線如下：iB=f(vBE) vCE=constiC=f(vCE) iB=const可以寫成：可以寫成：),(CEB2Cvifi CECECBBCCdddBCEvv IViiiiiBJT雙口網(wǎng)絡雙口網(wǎng)絡CEBBEie Vih v輸出端交流短路時的輸入電阻；輸出端交流短路時的輸入電阻；輸出端交流短路時的正向電流傳輸比或電輸出端交流短路時的正向電流傳輸比或電流放大系數(shù)；流放大系數(shù)；輸入端交流開路時的反向電壓傳輸比；輸入端交流開路時的反向電壓傳輸比；輸入端交流開路時的輸出電導。輸入端交流開路時的輸出電導。其中：其中：四個參數(shù)量綱各不相同，故稱為混合參數(shù)（四個參數(shù)量綱各不相同，故稱為混合參數(shù)（H參數(shù)）

12、。參數(shù)）。vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevceCEBCfe Viih BCEBEre Ihvv BCECoe Iihv 1. BJT的的H參數(shù)及小信號模型參數(shù)及小信號模型 H參數(shù)的引出參數(shù)的引出1. BJT的的H參數(shù)及小信號模型參數(shù)及小信號模型 H參數(shù)小信號模型參數(shù)小信號模型根據(jù)根據(jù)可得小信號模型可得小信號模型BJT的的H參數(shù)模型參數(shù)模型vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevceBJT雙口網(wǎng)絡雙口網(wǎng)絡h參數(shù)的物理意義參數(shù)的物理意義CEBEbeBieUuhriBBECEreIuhuCECBfeUihiBCCEce1oeiihurb-e

13、間的間的動態(tài)電阻動態(tài)電阻內(nèi)反饋內(nèi)反饋系數(shù)系數(shù)電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)c-e間的電導間的電導1. BJT的的H參數(shù)及小信號模型參數(shù)及小信號模型 模型的簡化模型的簡化 hre和和hoe都很小，常忽都很小，常忽略它們的影響。略它們的影響。 BJT在共射連接時，其在共射連接時，其H參數(shù)的數(shù)量級一般為參數(shù)的數(shù)量級一般為 S101010101052433oefereieehhhhh1. BJT的的H參數(shù)及小信號模型參數(shù)及小信號模型 H參數(shù)的確定參數(shù)的確定 一般用測試儀測出；一般用測試儀測出；rbe 與與Q點有關，可用圖示儀測出。點有關，可用圖示儀測出。rbe= rbb + (1+ ) re其中對于低頻小功

14、率管其中對于低頻小功率管 rbb200 則則 )mA()mV(26)1(200EQbeIr )mA()mV(26)mA()mV(EQEQeIIVrT 而而 (T=300K) 一般也用公式估算一般也用公式估算 rbe （忽略（忽略 re ）4.3.2 小信號模型分析法小信號模型分析法2. 用用H參數(shù)小信號模型分析基本共射極放大電路參數(shù)小信號模型分析基本共射極放大電路（1）利用直流通路求）利用直流通路求Q點點 共射極放大電路共射極放大電路bBEBBBRVVI 一般硅管一般硅管VBE=0.7V，鍺管，鍺管VBE=0.2V， 已知已知。BCII LCcCECCCE)(RIRVVV 2. 用用H參數(shù)小信

15、號模型分析基本共射極放大電路參數(shù)小信號模型分析基本共射極放大電路（2）畫小信號等效電路）畫小信號等效電路H參數(shù)小信號等效電路參數(shù)小信號等效電路2. 用用H參數(shù)小信號模型分析基本共射極放大電路參數(shù)小信號模型分析基本共射極放大電路（3）求放大電路動態(tài)指標）求放大電路動態(tài)指標根據(jù)根據(jù))(bebbirRi vbcii )/(LccoRRi v則電壓增益為則電壓增益為)()/()()/()()/(bebLcbebbLcbbebbLcciorRRRrRiRRirRiRRiA vvv（可作為公式）（可作為公式）電壓增益電壓增益H參數(shù)小信號等效電路參數(shù)小信號等效電路2. 用用H參數(shù)小信號模型分析基本共射極放大

16、電路參數(shù)小信號模型分析基本共射極放大電路（3）求放大電路動態(tài)指標）求放大電路動態(tài)指標輸入電阻輸入電阻輸出電阻輸出電阻令令0i v0b i0b iRo = Rc 所以所以bebbbebbbiiiirRirRiiiR )( vv LsR,0ttovviR3. 小信號模型分析法的適用范圍小信號模型分析法的適用范圍 放大電路的輸入信號幅度較小，放大電路的輸入信號幅度較小，BJTBJT工作在其工作在其V VI I特性特性曲線的線性范圍（即放大區(qū)）內(nèi)。曲線的線性范圍（即放大區(qū)）內(nèi)。H H參數(shù)的值是在靜態(tài)工作參數(shù)的值是在靜態(tài)工作點上求得的。所以，放大電路的動態(tài)性能與靜態(tài)工作點參數(shù)點上求得的。所以，放大電路的

17、動態(tài)性能與靜態(tài)工作點參數(shù)值的大小及穩(wěn)定性密切相關。值的大小及穩(wěn)定性密切相關。優(yōu)點優(yōu)點： 分析放大電路的動態(tài)性能指標分析放大電路的動態(tài)性能指標(Av 、Ri和和Ro等等)非常方便，非常方便，且適用于頻率較高時的分析。且適用于頻率較高時的分析。4.3.2 小信號模型分析法小信號模型分析法缺點缺點： 在在BJT與放大電路的小信號等效電路中，電壓、電流等與放大電路的小信號等效電路中，電壓、電流等電量及電量及BJT的的H參數(shù)均是針對變化量參數(shù)均是針對變化量(交流量交流量)而言的，不能用而言的，不能用來分析計算靜態(tài)工作點。來分析計算靜態(tài)工作點。共射極放大電路共射極放大電路 放大電路如圖所示。已知放大電路如

18、圖所示。已知BJT的的 =80， Rb=300k ， Rc=2k ， VCC= +12V，求：，求：（1）放大電路的）放大電路的Q點。此時點。此時BJT工作在哪個區(qū)域？工作在哪個區(qū)域？（2）當）當Rb=100k 時，放大電路的時，放大電路的Q點。此時點。此時BJT工工作在哪個區(qū)域？（忽略作在哪個區(qū)域？（忽略BJT的飽和壓降）的飽和壓降）解：解：（1）A40300k2V1bBECCBQ RVVI（2）當）當Rb=100k 時，時，3.2mAA4080BQCQ II 5.6V3.2mA2k-V12CQcCCCEQ IRVV靜態(tài)工作點為靜態(tài)工作點為Q（40 A，3.2mA，5.6V），），BJT工作

19、在放大區(qū)。工作在放大區(qū)。其最小值也只能為其最小值也只能為0，即，即IC的最大電流為：的最大電流為：A120100k2V1bCCBQ RVImA6 . 9A12080BQCQ II V2 . 79.6mA2k-V12CQcCCCEQ IRVVmA62k2V1cCESCCCM RVVICMBQ II 由由于于，所以，所以BJT工作在飽和區(qū)。工作在飽和區(qū)。VCE不可能為負值，不可能為負值，此時，此時，Q（120uA，6mA，0V），）， 例題例題end4.4 放大電路靜態(tài)工作點放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定問題的穩(wěn)定問題4.4.1 溫度對靜態(tài)工作點的影響溫度對靜態(tài)工作點的影響4.4.2 射極偏置電路射極偏

20、置電路1. 基極分壓式射極偏置電路基極分壓式射極偏置電路2. 含有雙電源的射極偏置電路含有雙電源的射極偏置電路3. 含有恒流源的射極偏置電路含有恒流源的射極偏置電路4.4.1 溫度對靜態(tài)工作點的影響溫度對靜態(tài)工作點的影響 放大電路中的集電極靜態(tài)電流放大電路中的集電極靜態(tài)電流ICQ隨溫度升高而增加隨溫度升高而增加（ICQ= IBQ+ ICEO） ，從而使，從而使Q點隨溫度變化。點隨溫度變化。 要想使要想使ICQ基本穩(wěn)定不變，就要求在溫度升高時，電路基本穩(wěn)定不變，就要求在溫度升高時，電路能自動地適當減小基極電流能自動地適當減小基極電流IBQ 。4.4.2 射極偏置電路射極偏置電路（1 1）穩(wěn)定工作

21、點原理）穩(wěn)定工作點原理 目標：溫度變化時，使目標：溫度變化時，使IC維持恒定。維持恒定。 如果溫度變化時，如果溫度變化時，b點電點電位能基本不變位能基本不變，則可實現(xiàn)靜，則可實現(xiàn)靜態(tài)工作點的穩(wěn)定。態(tài)工作點的穩(wěn)定。T 穩(wěn)定原理：穩(wěn)定原理： IC IE VE 、VB不變不變 VBE IB IC （反饋控制）（反饋控制）1. 基極分壓式射極偏置電路基極分壓式射極偏置電路(a) 原理電路原理電路 (b) 直流通路直流通路1. 基極分壓式射極偏置電路基極分壓式射極偏置電路（2 2）放大電路指標分析）放大電路指標分析靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點CCb2b1b2BQVRRRV eBEQBQEQCQRVVII )(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVV IICQBQ 電壓增益電壓增益畫小信號等效電路畫小信號等效電路（2 2）放大電路指標分析）放大電路指標分析電壓增益電壓增益輸出回路：輸出回路：)/(LcboRRi v輸入回路：輸入回路：ebbebeebebi)1(RiriRiri v電壓增益：電壓增益：ebeLcebebLcbio)1()/()1()/(RrRRRriRRiA vvv畫小信號等效