第05講 第2章 放大電路的基本原理和分析方法

第2章放大電路的基本原理和分析方法2.5

靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定問(wèn)題2.6雙極型三極管放大電路的三種基本組態(tài)2.7場(chǎng)效應(yīng)管放大電路(略)2.8多級(jí)放大電路《電子線路1》第05講《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程》楊素行OuCEiC

溫度對(duì)Q點(diǎn)的影響Q2Q1VCCRcVCC2.5.1溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響TUBEQICBOβICQ溫度升高,靜態(tài)工作點(diǎn)移近飽和區(qū)，使輸出波形產(chǎn)生飽和失真。飽和失真2.5靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定問(wèn)題外因:

環(huán)境溫度的變化。內(nèi)因:

三極管本身所具有的溫度特性。解決措施:保持放大電路的工作溫度恒定。2.

從放大電路自身解決。引起靜態(tài)工作點(diǎn)波動(dòng)的原因:2.5.2分壓式靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路圖示給出了最常用的靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路，通常稱為分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路。TUBEQIBQICQUBQ基本不變ICQ

UEQUBQ=Rb1+Rb2Rb1VCCRLC2Rb1Rb2RcVT+-uiC1+VCC+-uoReCeuBuEIRIBQiC由以上分析可知：本電路是通過(guò)發(fā)射極電流的負(fù)反饋?zhàn)饔?，牽制集電極電流的變化。所以也稱為電流負(fù)反饋式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路。Re愈大,電路的溫度穩(wěn)定性愈好，但將影響輸出電壓幅度。Rb2和Rb2值選用要適中。一般取IR

=(5~10)

IBQ,

且UBQ

=(5~10)

UBEQ1.靜態(tài)分析分析靜態(tài)可從估算UBQ入手UBQ≈Rb1+Rb2Rb1VCCIEQ=UEQRe=UBQ

-

UBEQReICQ≈IEQ=UBQ

-

UBEQReUCEQ

=VCC-

ICQ

Rc-

IEQ

Re≈VCC-

ICQ(Rc

+Re

)IBQ≈βICQuBIEICIBuERb1Rb2RcVT+VCCReThevenin(戴維寧,戴維南)定理和Norton諾頓定理戴維南定理可以用一個(gè)電壓源U和電阻R的串聯(lián)等效置換，此電壓源的激勵(lì)電壓U等于一端口的開(kāi)路電壓，電阻R等于一端口內(nèi)全部獨(dú)立源置零后的輸入電阻。諾頓定理可以用一個(gè)電流源I和電阻R的并聯(lián)等效置換，此電流源的激勵(lì)電流I等于一端口的短路電流，電阻R等于一端口內(nèi)全部獨(dú)立源置零后的輸入電阻。一個(gè)含獨(dú)立電源、線性電阻和受控源的一端口，對(duì)外電路來(lái)說(shuō):RL=8Ω,I=?,U=?Rb1Rb2RcVT+VCCReVBBRcVT+VCCReRbIEICIBRb=Rb1//Rb2VBB=Rb1+Rb2Rb1VCCIBRb+UBE+IERe

VBB==IBRb+UBE+(1+β)IBRe

IB=VBB-UBERb+(1+β)Re

ICQ≈βIBQUCEQ

=VCC-

ICQ

Rc-

IEQ

Re≈VCC-

ICQ(Rc

+Re

)應(yīng)用戴維寧定理其中：2.動(dòng)態(tài)分析e+-rbeicβibibcbRcRLRb2+-

ui

uoiOiIRb1RLC2Rb1Rb2RcVT+-uiC1+VCC+-uoReCeRLRb1Rb2RcVT+-ui+-uoe+-rbeicβibibcbRcRLRb2+-

ui

uoioiiRb1Au=uo

ui=rbe-

β

Rc//

RL電壓放大倍數(shù)為輸入電阻為輸出電阻為Ri

=

rbe

//Rb1//

Rb2Ro=Rcuo=-

β

ib

Rc//

RL

ui=ibrbeRiRo[例]：已知晶體管的

β

=

60

，

rbe=1.8

kΩ

，信號(hào)源電壓us

=15mV，內(nèi)阻Rs

=

0.6

kΩ

，其他參數(shù)已標(biāo)在電路圖中。⑴求該放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)；⑵求該放大電路的輸入電阻和輸出電阻；⑶試求輸出電壓

uo；⑷若RF

=

0，

uo等于多少？uBuERLC2Rb1Rb2RcVT+-uiC1+VCC+-uoReCeRFRs+-us100Ω2kΩ3.9kΩ120kΩ39kΩ3.9kΩ+12VRb1Rb2RcVT+VCCReRF100Ω39kΩ120kΩ3.9kΩ2kΩ12V解：求靜態(tài)工作點(diǎn)UBQ≈Rb1+Rb2Rb1VCCIEQ=ICQ≈UEQ=UBQ

-

UBEQIEQ=1mAUCEQ

=VCC-

ICQ

Rc-

IEQ

(

Re+RF)≈VCC-

ICQ(Rc

+Re+RF

)IBQ≈βICQuBIEICIBuE≈3V=3

–

0.7Re+RFRe+RF2+0.1=6VmA

≈1mA=17μARLRb1Rb2RcVT+-ui+-uoRFRsusRLC2Rb1Rb2RcVT+-uiC1+VCC+-uoReCeRFusRsrbeic

βibibcbRcRLRb2+-

ui+-

uoeiO

iIRb1RFRsus動(dòng)態(tài)分析Au=uo

ui=rbe+(1+

β)

RF-

β

Rc//

RL電壓放大倍數(shù)為輸入電阻為輸出電阻為Ri

=

[

rbe

+(1+

β)

RF

]//Rb1//

Rb2Ro=Rcuo=-

β

ib

Rc//

RL

ui=ibrbeRiRo+(1+

β)

ib

RFrbeic

βibibcbRcRLRb2+-

ui+-

uoeio

iiRb1RFRsusRsus+-

uiRirbeic

βibibcbRcRLRb2+-

ui+-

uoeio

iiRb1RFRsusuo從集電極輸出ui從基極輸入2.6.1共集電極放大電路共集電極放大電路Rs+-usRbVT+-uoRLC1C2+VCC+-uiRe輸入信號(hào)ui和輸出信號(hào)uo的公共端是集電極。又稱為射極輸出器或電壓跟隨器，可以接有集電極電阻。2.6雙極型三極管放大電路的三種基本組態(tài)（一）靜態(tài)分析IBQ=VCC

-

UBEQRb+（1+β）ReICQ≈βIBQUCEQ=

VCC

-

IEQReVCC

=

IBQRb+UBEQ+（1+β）IBQReIBQIEQRb+VCCVTRe直流通路≈VCC

-

ICQRe

Rb+-

uo（二）動(dòng)態(tài)分析-uoRs+-usRbVT+RLC1C2+VCC+-uiRe1.微變等效電路RL+-

ui+-

usRsReicibrbeβibecbAu小于1

，但近似等于1uo與ui相位相同特點(diǎn)：輸入電阻大，輸出電阻小；從信號(hào)源索取電流小，帶負(fù)載能力強(qiáng)！用于：多級(jí)之輸入、輸出級(jí)；連接兩電路，減小直接相連的影響！2.6.2共基極放大電路C2RcVT+-uiC1VCC+-uoReVEERLRb1Rb2CbC2RcVT+-uiC1VCC+-uoReRL沒(méi)有電流放大作用。具有電壓放大作用，沒(méi)有倒相作用。共基接法的輸入電阻比共射接法低輸出電阻比共射接法高得多!共射電路

Au

和

Ai均較大,

Ri和

Ro較適中,被廣泛用作低頻放大電路的輸入級(jí)﹑輸出級(jí)和中間級(jí)。共集電路特點(diǎn)是電壓跟隨,

Ai較大,

Ri很高,

Ro很低，被用作輸入級(jí)﹑輸出級(jí)或隔離用的中間級(jí)。共基電路突出特點(diǎn)是Ri很低,頻率特性好,用于寬頻帶放大器。輸出電阻高,可用作恒流源。2.6.3三種基本組態(tài)的比較優(yōu)點(diǎn):

各級(jí)Q

點(diǎn)相互獨(dú)立,便于分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試。缺點(diǎn):

不易放大低頻信號(hào)，無(wú)法集成。Rb2Rc2VT2RLC3+VCCRb1Rc1VT1+uIC1C2-+uO-阻容耦合2.6.1多級(jí)放大電路的耦合方式2.6多級(jí)放大電路優(yōu)點(diǎn):

可放大交流和直流信號(hào);便于集成。缺點(diǎn):

各級(jí)Q點(diǎn)相互影響;零點(diǎn)漂移較嚴(yán)重。直接耦合VT1處于臨近飽和區(qū)。Rb2Rc2VT2+VCCRb1Rc1VT1+uI-+uO-

兩個(gè)單管放大電路簡(jiǎn)單直接耦合3.變壓器耦合優(yōu)點(diǎn)：有阻抗變換作用，各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)互不影響。缺點(diǎn)：不能放大直流及緩慢變化的信號(hào)；笨重；不易集成。1.電壓放大倍數(shù)2.輸入電阻和輸出電阻總電壓放大倍數(shù)等于各級(jí)電壓放大倍數(shù)的乘積。AunAu2AuAu1=…多級(jí)放大電路的輸入電阻就是輸入級(jí)的輸入電阻。多級(jí)放大電路的輸出電阻就是輸出級(jí)的輸出電阻。計(jì)算時(shí)注意與后級(jí)或前級(jí)的參數(shù)相關(guān)性，輸入、輸出級(jí)參數(shù)主要考慮輸入電阻和輸出電阻。2.8.2多極放大電路的電壓放大倍數(shù)和輸入、輸出電阻第二章放大電路基本原理和分析方法例題、習(xí)題選講《電子線路1》理學(xué)院Schoolofscience已知如圖所示電路中穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ＝6V，最小穩(wěn)定電流IZmin＝5mA，最大穩(wěn)定電流IZmax＝25mA。

(1)分別計(jì)算當(dāng)UI為10V，15V，35V時(shí)輸出電壓UO的值；(2)若UI=35V時(shí)負(fù)載開(kāi)路，會(huì)出現(xiàn)什么情況？Why？方法1：先斷RL法方法2：先斷DZ法例題一*解：(1)當(dāng)UI=10V時(shí)，斷開(kāi)負(fù)載，若UO=UZ=6V，則R的電流：方法1：先斷RL法即使限流電阻R的電流全部流入DZ，DZ也不能擊穿！當(dāng)UI=15V時(shí)，斷開(kāi)負(fù)載，若UO=UZ=6V，則R的電流：但是，接上負(fù)載，則負(fù)載的電流為6/0.5=12mA！

當(dāng)UI=35V時(shí)，斷開(kāi)負(fù)載，若UO=UZ=6V，則R的電流：但是，接上負(fù)載，則負(fù)載分流為6/0.5=12mA！則穩(wěn)壓管的電流為29-12=17mA！假設(shè)正確，UO=6V。(2)若UI=35V時(shí)負(fù)載開(kāi)路，則穩(wěn)壓管將因功耗過(guò)大而燒壞！解：(1)當(dāng)UI=10V時(shí)，斷開(kāi)DZ

，則RL的電壓UO：方法2：先斷DZ法接上DZ后不能擊穿！當(dāng)UI=15V時(shí)，斷開(kāi)DZ

，則RL的電壓UO：接上DZ后仍不能擊穿！接上穩(wěn)壓管后，穩(wěn)壓管會(huì)擊穿、分流、降壓，則穩(wěn)壓管的電流為29-12=17mA！假設(shè)正確，UO=6V。(2)若UI=35V時(shí)負(fù)載開(kāi)路，則穩(wěn)壓管將因功耗過(guò)大而燒壞！當(dāng)UI=35V時(shí)，斷開(kāi)DZ

，則RL的電壓UO：已知UI=15V,穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ＝6V，最小穩(wěn)定電流IZmin＝5mA，最大穩(wěn)定電流IZmax＝25mA。求該穩(wěn)壓電路的帶載能力及限流電阻的取值。重要應(yīng)用演練解：例題二*解：(1)靜態(tài)分析

(3)若電容Ce開(kāi)路，則將引起電路的那些動(dòng)態(tài)參數(shù)發(fā)生變化？如何變化？例題三*動(dòng)態(tài)分析

(2)若改用β=200的管子，Q點(diǎn)如何變化？(3)若電容Ce開(kāi)路，則動(dòng)態(tài)參數(shù)解：(1)靜態(tài)分析

例題四*e(2)動(dòng)態(tài)分析e若電容C3開(kāi)路

e(1)估算靜態(tài)工作點(diǎn)Q;

(2)求出有Ce情況下的(3)求出無(wú)Ce情況下的(4)若Rb1因虛焊而開(kāi)路，則電路會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？解：（1）求解Q點(diǎn)：例題五*(2)有Ce情況下,(3)無(wú)Ce情況下,

當(dāng)無(wú)Ce時(shí)，電路的電壓放大能力很差，因此在實(shí)用電路中常常將Re分為兩部分，只將其中一部分接旁路電容。(4)若Rb1因虛焊而開(kāi)路設(shè)電路中的晶體管仍工作在放大狀態(tài)，則基極和集電極電流（也約為發(fā)射極電流）分別為

上式表明，原假設(shè)不成立，管子己不工作在放大區(qū)，而進(jìn)入飽合區(qū)，動(dòng)態(tài)分析己無(wú)意義。若晶體管的飽和管壓降

則管子的發(fā)射極電位和集電極電位分別近似為

本題也可以假設(shè)晶體管工作在飽和區(qū)，然后通過(guò)分析判斷假設(shè)的正確性。VBB=1V,Rb=24kΩ,VCC=12VRc=5.1kΩ,rbb′=100Ω,β=100導(dǎo)通時(shí)UBEQ