網(wǎng)絡(luò)課程模電教案第3章基本放大電路

3RLA3-1-1RL之上。放大電路的共射組態(tài)實(shí)際上是指放大電路中的三極管是共射組態(tài)。VVRC++iRRe+ C 3-1-2C2保證信號輸送到負(fù)載，不影響集電結(jié)偏置。VVRC++iRRe+ C 3-1-2在輸入信號為零時，直流電源通過各偏置電阻為三極管提供直流的基極電流和直流集電極電電路的輸入端和輸出端。當(dāng)輸入交流信號通過耦合電容C1和Ce加在三極管的發(fā)射結(jié)上時，發(fā)射結(jié)上的電壓變、直流的uBE代表發(fā)射結(jié)上的交直流總電壓，變量為斜體小寫，下標(biāo)為正體大寫；ube代表交流量，變量為斜由于ubeiB=IB+ib

(c)UBE波形3-1-3壓可以比輸入電壓高許多倍。uCE中的交流量uce有一部分經(jīng)過耦合電容到達(dá)負(fù)載電阻，形成輸出電壓。保證放大電路的器件三極管工作在放大狀態(tài)，即有合適的偏置。也就是說發(fā)射結(jié)正偏，集態(tài)、后動態(tài)。分析方法常用的有計(jì)算法、圖解法和微變等效電路法。由于三極管的特性曲線是非線性靜態(tài)—輸入信號等于0時，即 時，放大電路的工作狀態(tài)，也稱直流工作狀態(tài)。動態(tài)輸入信號不等于0時即 時，放大電路的工作狀態(tài)，也稱交流工作狀態(tài)作狀態(tài)正確了，動態(tài)的分析才有意義。例一個擴(kuò)音機(jī)，已經(jīng)通電，但沒有人對著麥克風(fēng)，喇叭分析放大電路還必須要正確地區(qū)分直流通路和交流通路。圖3-2-1(a)所示基本放大電路的直流通3-2-1(b)、(c)所示。C、B、ERc//RL、Rb1Rb2ReReR++iR+

R

R

R

(a)電路圖 (b)直流通路 (c)交流通路圖3-2-1基本放大電路的直流通路和交流通路3-2-1(a)3-2-23-2-2(a)3-2-1(a)基本放大電路的直流通路，圖(b)是從基極R

V

R

VR

R

R'

RIBRIB URRIBf(UBE

BIV'CCUBEUB

V'CCUR'b(1

V

VCCRR

bR'b

ICf(UCEUCEVCCICRcIEReVCCIC(RcRe

ICUCE。3-2-3。式(3-2-6)是一個直線方程，由兩個點(diǎn)即可確定，在此用（VCC0ICQIBQ為參變量的那條曲Q點(diǎn)。QQIBQ、ICQUCEQ。如IBQUBEQ。如果在不會產(chǎn)生誤Q斜率R斜率R1RQO3-2-3/(ICQQQXUCEQ，QIBQ、ICQUCEQ工作點(diǎn)的三個參數(shù)。I

V'CCUb b

(1IBIE，為了保證ReIERe乘以(1+β)。這是放大電路中經(jīng)常使用的I V'CCU R'(1bebRVIB UEIERRVIB UEIERRR

V

R

R

R

R'(a)直流通路 (b)用定理變換 (c)變換后的直流通路圖3-2-2直流通路的變換圖3-2-1(a)放大電路偏置電路的形式稱為分壓偏置，它有穩(wěn)定工作點(diǎn)的特點(diǎn)，分壓偏置穩(wěn)定工作Re。VVRC++iR+ C UBE減小。從輸入特性曲線可知，UBE的減小基極電流將隨之下降，根據(jù)三極管的電V

VCCRb2RBb1 RB

UEU

UICI

U

，UCEQVCCIC

II 3-2-4NPN：(a)；（b）截止，發(fā)射結(jié)反偏，++ 3-2-53-2-2解：因只有一個偏置電阻，所以無須用定理進(jìn)行變換，于是可寫出基極電流的表達(dá)I

VCCU (1ICQIUCEQVCCICQ(RcReI

VCCU

15

28.6 ICQIBQ9928.6UEICQUBUE+UBEUC=VCC-ICQRc=15-EWB（ElectronicsWorkbench）3-2-63-2-63.23-3-1VRVRC++iR+ C RiR (b)交流通路圖3-3-1共射組態(tài)基本放大電路及其交流通路 R'R//L， c出特性曲線上，交流負(fù)載線比直流負(fù)載線陡。可以作一條斜率為載線與輔助線平行。

R'RLQiV

直流負(fù)載線斜率

RRcI

I1

交流負(fù)載線斜率

Rc//OU

uCE3-3-2放大電路的動態(tài)工作狀態(tài)的圖解分析 c

R'R//

R'RLC2上承受集電極靜態(tài)時的電壓值。當(dāng)輸入信號增加時，基極電流增加，集電極電流增加，Rc上的電壓降增加，所以集電極電位比靜態(tài)時下降，C2向集電極放電，集電極電流增加；當(dāng)輸入信號減小時，基極電流減小，集電極電C2Rc的電流被分流一部分，集電極電流減小。所以，QQ。3.3.1.2交iCUCE Qi1Rc//b2Q1ICQIIO2OOt026810uCEOuCE14ttiO3t3-3-3放大電路輸出信號要求其形狀保持輸入信號的形狀，如果輸出波形的形狀與輸入波形不非線性失真。非線性失真包括飽和失真和截止失真。iUCE

iCQiCCQiCQibiI c I1d0O2 b*46810u3VOuCEd*atIQ

c**2O UBEQbada

uBEu

tiUCE

i

3-3-4iC2

iiiIC1*O*cIB1* c

i

1

Q

O

u

O

*

0

24U

810

u

***1d**

bb

u

* ** *a

dd

uCEtt3-3-5

1（上部2123-3-43-3- (a)飽和失 (b)截止失3-3-6NPNiCiCQIiC210uOt246810CEOuCEtI3-3-7一些動態(tài)參數(shù)。微變等效電路法的是在小信號條件下，可以認(rèn)為三極管是工作性區(qū)，于是可以三極管工作性區(qū)，可以用一個線性模型來代替3-4-1(b)所示。

是基極電流變化引起的集電極電流的變化量，反映了三極管具有電流控制電流源（CCCS）的特性。的1-5-10。UCEUCEibQO

b+_

e

c+_

IC2Q04

810

UCE 3-4-1除了從輸入特性曲線上用(3-4-1)求rbe外，還可以從三極管的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)求rbe的表達(dá)式3-4-2b’是基區(qū)中假想的一個點(diǎn)，rbb’bb’間的體電阻；rb’c是集電結(jié)電阻，因集電結(jié)反偏，其值很大，對于小功率三極管其值在幾百千歐以上，因其遠(yuǎn)berberbb’，另一個re。這兩個電阻中流過的電流不等，如果按基極電流計(jì)算，即歸算到基極回路的電阻值，可用下式表

(1

be

I

3-4-3(b)。cbbeb+_

e

+_

e++_rU_+圖3-4-2三極管的拓?fù)浣Y(jié) 圖3-4-3三極管的線性簡化模CB形式有時稍有不同。有時放大電路的組態(tài)與三極管的組態(tài)稍有不同，例一些放大電路的共射組態(tài)，AXXSS 入端口處的信號電壓，I是放大電路輸入端的電流，O是輸出電壓，RL是負(fù)載電阻，OSSIOIORs IARL3-4-4

i iAi=oi

Api

oi

反之則大。Ri3-4-5(3-4-8)=R=R i

rbe1kRb1Rb2rbe。rbe。IIRs IA 3-4-5Ro大，表明放大電路帶負(fù)載的能力差，反之則強(qiáng)。ooRoRL3-4-7

LoRUo o

o

ORORsLVRARsAO從輸出端求Uo' (b)從負(fù)載特性曲線求圖3-4-6輸出電阻的定義3-4-6(a)求輸出電阻的方法，適合于微變等效電路，下面通過例子加以說明，將微變等效電AOOb

b

ORRrRcRRrRc Ube0bb

0Ro

Rc。3-4-9(a)所示，就是前面作靜態(tài)分析的電路圖。RL上。C1、C2、Ce的容量都足夠大，對中頻信號可視為短路。3-4-9(b)3-7VRVRC++ iRRLe+CURRRrRc Ube(a)共射基本放大電 (b)h參數(shù)微變等效電3-4-9對圖3-4-9(a)電路進(jìn)行交流計(jì)算之前必須先進(jìn)行直流計(jì)算，直流計(jì)算已經(jīng)面完成了。進(jìn)行直流IE（ICQVVR+C+iR+ C V'CCU

b b

(1

V

VCC 式

Rb′=ICQ= UCEQ=VCC－ICQRcIEQRe=VCC－ICQ(Rc+Re)（3-4-3-4-3(a3-4-9(b)中標(biāo)的是復(fù)數(shù)量，因?yàn)榉糯蟊稊?shù)按照3-4-9(b)的微變等效電路，圖中 RRRrRc Ube

(1) c

IEbb

cbcbAu

RUoUoIb(Rc//RL..Ib

RiRb1//Rb2//rbe

Ro

VR+C2+iR VR+C2+iR 3-4-103.3放大電路沒有Ce的直流通路與圖3-4-9(a)的直流通路一樣，因此該放大電路的直流計(jì)算可以使用VRVR+C2+iRRe cR RrR Rreb圖3-4-10例3.3電路 圖3-4-11例3.3的微變等效電VVR+C2+iR 3-4-103.3V

VCC

1511RR

39

Rb′=Rb1∥Rb2=39//11=8.58

3.3

b b

(1

ICQ=IBQ=9918.76A=1.857mAUEQ=

UCQ=VCC-發(fā)射結(jié)電 UBEQ=UBQ-集電結(jié)電 UBCQ=UBQ-

UBQ=VCCIBQRb3-4-113-4-15)求電壓增益。VRVR+C2+iRRe cR RrR RrebUoIbR圖3-4-10例UoIbR

I[r(1)R

buAu

b b

(1)

IE

Au

99

Ri[rbe(1)Re1]//Rb1//Rb2=[1.7+130]//39//11=8.06RoRc=3 3-4-131000Hz，數(shù)3-4-123.33-4-133.33-4-14(a)所示，輸入回路和輸出回路以(a)共集組態(tài)放大電路 (b)直流通路圖3-4-14共集組態(tài)放大電路及其直流通路3-4-14(b)3-4-14(b)，于是有I

VCCUR(1 UCEQ=VCC－IEQRe=VRVR++Cei

VRe (b)直流通路圖3-4-14共集組態(tài)放大電路及其直流通路因直流通路十分簡單，IBQ表達(dá)式可直接寫出，原則與式(3-4-11)相同。只是有上、下二個偏置電阻時，要用定理變換，用開路電壓V’CC，基極回路的電阻用R’b=Rb1//Rb2；只有一個上偏置電阻時，VCCRb1。電阻的歸算完全相同。電阻歸算的原則，也適用對交流電阻的歸算。 b

//R b

//RL

bb

(1

//

uu

R’LReRLbb cbe -oIi

++-bie oc 圖3-4-16求Ro的微變等效電比較共射和共集組態(tài)放大電路的電壓放大倍數(shù)，它們的分子都是或（1+）乘以輸出電極對乘以發(fā)射極對地的交流等效負(fù)載電阻。電壓放大倍數(shù)的分母都是Ui加到三極管基極時，從基極對地

bibi

iRRe

b

Icbb -

Ri=Rb//

R’i=

RLRi=Rb//R’i=Rb//[ bRb

e+e+be- o

b b

bb

bbr

oo

o(1o

1

oo

//rbe+1

1，輸出與輸入同相；二是阻抗變換，含義是輸入電阻大，輸出電阻小。FETFETgm來體現(xiàn)；三極管是電流控制型器件，靠來體現(xiàn)。++U R + ++U R + 圖3-5-1共源組態(tài)接法基本放大電路圖中Rg2是柵極對地偏置電阻，R是源極電阻，Rd是漏極負(fù)載電阻。與共射基本放大電路的Rb2，ReRg2中無柵流，Rg20。而源極電壓USQIDQUGSQUGQUSQIDQ+_+ R_

++R_+_

+_ 3-5-2圖3-5-1(b)所示電路與雙極型三極管共射組態(tài)分壓偏置基本放大電路一樣，其直流通路如圖 Rg1RUGSQ=UGQ－USQ= I

I

(1

UGSQU

UDSQ= r rdsi

Ioo

圖3-5-3場效應(yīng)管微變等效電 圖3-5-4共源組態(tài)放大電路微變等效電i i

Ioo

3-5-4

//RLuu

g

//

//

)g

gmR'LRiR

R R i

Rg1Rg13-5-5因場效應(yīng)管的柵極電流幾乎為零，RgRg1Rg1的分壓值可以不受損失地傳遞到柵極。RiRg(Rg1//Rg2

+C+URRLU+ 3-5-5oI，于是oRU'o=o o

I iGI iGD oiRRgmRDo3-5-6RoG G

UGSQ=UG－US=+R CsiRRL

R圖3-5-7共漏組態(tài)放大電 圖RIDQI

U )2UUDSQ=

GD GDi

S

U3-5-9AUo

gm i

g

gs

//