第4章射極放大電路課件

4.2共射極放大電路1.電路組成輸入回路（基極回路）輸出回路（集電極回路）4.2共射極放大電路1.電路組成輸入回路（基極回路）2.簡化電路及習(xí)慣畫法習(xí)慣畫法共射極基本放大電路3.2共射極放大電路2.簡化電路及習(xí)慣畫法習(xí)慣畫法共射極基本放大電路3.2共射極基本放大電路的工作原理耦合電容C1、C2輸入耦合電容C1保證信號加到發(fā)射結(jié)，不影響發(fā)射結(jié)偏置。輸出耦合電容C2保證信號輸送到負(fù)載，不影響集電結(jié)偏置。負(fù)載電阻RC、RL將變化的集電極電流轉(zhuǎn)換為電壓輸出。使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點IB和VBE。集電極電源，為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。放大元件iC=iB，工作在放大區(qū)，要保證集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。共射極基本放大電路的工作原理耦合電容C1、負(fù)載電阻RC、R3.簡單工作原理Vi=0Vi=Vsin

t3.2共射極放大電路電容的阻抗：設(shè)Cb1=10uF，f=1kHz。3.簡單工作原理Vi=0Vi=Vsint3.2共射4.放大電路的靜態(tài)和動態(tài)

靜態(tài)：輸入信號為零（vi=0或ii=0）時，放大電路的工作狀態(tài)，也稱直流工作狀態(tài)。

動態(tài)：輸入信號不為零時，放大電路的工作狀態(tài)，也稱交流工作狀態(tài)。電路處于靜態(tài)時，三極管各電極的電壓、電流在特性曲線上確定為一點，稱為靜態(tài)工作點，常稱為Q點。一般用IB、IC、和VCE

（或IBQ、ICQ、和VCEQ）表示。#

放大電路為什么要建立正確的靜態(tài)？3.2共射極放大電路4.放大電路的靜態(tài)和動態(tài)靜態(tài)：輸入信號為零（vi=3.2共射極放大電路工作點合適工作點偏低3.2共射極放大電路工作點合適工作點偏低第4章射極放大電路課件第4章射極放大電路課件第4章射極放大電路課件3.2共射極放大電路5.直流通路和交流通路直流通路

耦合電容：通交流、隔直流

直流電源：內(nèi)阻為零

直流電源和耦合電容對交流相當(dāng)于短路共射極放大電路end（思考題）交流通路icvce+-3.2共射極放大電路5.直流通路和交流通路直流通(a)(b)(c)(d)(f)(e)3.2

？思考題1.下列a~f電路哪些具有放大作用？end(a)(b)(c)(d)(f)(e)3.2？思考題14.3圖解分析法

用近似估算法求靜態(tài)工作點

用圖解分析法確定靜態(tài)工作點

交流通路及交流負(fù)載線

輸入交流信號時的圖解分析

BJT的三個工作區(qū)

輸出功率和功率三角形

4.3.1靜態(tài)工作情況分析

4.3.2動態(tài)工作情況分析4.3圖解分析法用近似估算法求靜態(tài)工作點用圖共射極放大電路

4.3.1靜態(tài)工作情況分析1.用近似估算法求靜態(tài)工作點根據(jù)直流通路可知：采用該方法，必須已知三極管的

值。一般硅管VBE=0.7V，鍺管VBE=0.3V。直流通路+-共射極放大電路4.3.1靜態(tài)工作情況分析1.用近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。共射極放大電路2.用圖解分析法確定靜態(tài)工作點

首先，畫出直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+-

4.3.1靜態(tài)工作情況分析3.3圖解分析法采用該方法分析靜態(tài)工作點，必須已知三極管的輸直流通路IBVBE+-ICVCE+-

列輸入回路方程：

VBE=VCC－IBRb

列輸出回路方程（直流負(fù)載線）：

VCE=VCC－ICRc

在輸入特性曲線上，作出直線VBE=VCC－IBRb，兩線的交點即是Q點，得到IBQ。

在輸出特性曲線上，作出直流負(fù)載線VCE=VCC－ICRc，與IBQ曲線的交點即為Q點，從而得到VCEQ和ICQ。直流通路IBVBE+-ICVCE+-列輸入回路方程：

4.3.2動態(tài)工作情況分析由交流通路得純交流負(fù)載線：

共射極放大電路交流通路icvce+-vce=-ic

(Rc//RL)因為交流負(fù)載線必過Q點，即vce=

vCE-VCEQ

ic=

iC-ICQ

同時，令R

L=Rc//RL1.交流通路及交流負(fù)載線則交流負(fù)載線為vCE-VCEQ=-(iC-

ICQ)R

L

即iC

=(-1/R

L)vCE+(1/R

L)VCEQ+

ICQ3.3圖解分析法過輸出特性曲線上的Q點做一條斜率為-1/R

L

直線，該直線即為交流負(fù)載線。R'L=RL∥Rc，是交流負(fù)載電阻。

交流負(fù)載線是有交流輸入信號時Q點的運(yùn)動軌跡。

4.3.2動態(tài)工作情況分析由交流通路得純交流負(fù)載線：3.3圖解分析法2.輸入交流信號時的圖解分析

3.3.2動態(tài)工作情況分析共射極放大電路通過圖解分析，可得如下結(jié)論：

1.vi

vBE

iB

iC

vCE

|-vo|

2.vo與vi相位相反；3.可以測量出放大電路的電壓放大倍數(shù)；4.可以確定最大不失真輸出幅度。#動態(tài)工作時，

iB、

iC的實際電流方向是否改變，vCE的實際電壓極性是否改變？3.3圖解分析法2.輸入交流信號時的圖解分析3.3

4.3.2動態(tài)工作情況分析3.BJT的三個工作區(qū)3.3圖解分析法當(dāng)工作點進(jìn)入飽和區(qū)或截止區(qū)時，將產(chǎn)生非線性失真。飽和區(qū)特點：

iC不再隨iB的增加而線性增加，即此時截止區(qū)特點：iB=0，iC=ICEOvCE=VCES，典型值為0.3V4.3.2動態(tài)工作情況分析3.BJT的三個工作區(qū)3.4.輸出功率和功率三角形

要想PO大，就要使功率三角形的面積大，即必須使Vom和Iom都要大。功率三角形放大電路向電阻性負(fù)載提供的輸出功率在輸出特性曲線上，正好是三角形

ABQ的面積，這一三角形稱為功率三角形。

4.3.2動態(tài)工作情況分析3.3圖解分析法（思考題）4.輸出功率和功率三角形要想PO大，就要共射極放大電路放大電路如圖所示。已知BJT的?=80，Rb=300k，Rc=2k，VCC=+12V，求：（1）放大電路的Q點。此時BJT工作在哪個區(qū)域？（2）當(dāng)Rb=100k時，放大電路的Q點。此時BJT工作在哪個區(qū)域？（忽略BJT的飽和壓降）解：（1）（2）當(dāng)Rb=100k時，靜態(tài)工作點為Q（40uA，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大區(qū)。其最小值也只能為0，即IC的最大電流為：所以BJT工作在飽和區(qū)。VCE不可能為負(fù)值，此時，Q（120uA，6mA，0V），例題end共射極放大電路放大電3.3

（2）增大Rb時，負(fù)載線將如何變化？Q點怎樣變化？（3）減小VCC時，負(fù)載線將如何變化？Q點怎樣變化？？思考題1.試分析下列問題：共射極放大電路（1）增大Rc時，負(fù)載線將如何變化？Q點怎樣變化？（4）減小RL時，負(fù)載線將如何變化？Q點怎樣變化？3.3（2）增大Rb時，負(fù)載線將如何變化？Q點怎樣變化？共射極放大電路3.3

？思考題2.放大電路如圖所示。當(dāng)測得BJT的VCE接近VCC的值時，問管子處于什么工作狀態(tài)？可能的故障原因有哪些？截止?fàn)顟B(tài)答：故障原因可能有：?Rb支路可能開路，IB=0，IC=0，VCE=VCC-IC

Rc=VCC。?C1可能短路，

VBE=0，IB=0，IC=0，VCE=VCC-IC

Rc=VCC。end共射極放大電路3.3？思考題2.放大電路如圖4.4小信號模型分析法4.4.1BJT的小信號建模4.4.2共射極放大電路的小信號模型分析

H參數(shù)的引出

H參數(shù)小信號模型

模型的簡化

H參數(shù)的確定（意義、思路）

利用直流通路求Q點

畫小信號等效電路

求放大電路動態(tài)指標(biāo)4.4小信號模型分析法4.4.1BJT的小信號建模4建立小信號模型的意義建立小信號模型的思路當(dāng)放大電路的輸入交流小信號時，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，從而可以把三極管這個非線性器件所組成的電路當(dāng)作線性電路來處理。由于三極管是非線性器件，這樣就使得放大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線性化處理，從而簡化放大電路的分析和設(shè)計。4.4.1BJT的小信號建模建立小信號模型的意義建立小信號模型的思路當(dāng)放1.H參數(shù)的引出在小信號情況下，對上兩式取全微分得用小信號交流分量表示vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce3.4.1BJT的小信號建模對于BJT雙口網(wǎng)絡(luò)，我們已經(jīng)知道輸入輸出特性曲線如下：iB=f(vBE)

vCE=constiC=f(vCE)

iB=const可以寫成：vBEvCEiBcebiCBJT雙口網(wǎng)絡(luò)1.H參數(shù)的引出在小信號情況下，對上兩式取全微分得用小信3.4.1BJT的小信號建模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輸出電導(dǎo)。其中：四個參數(shù)量綱各不相同，故稱為混合參數(shù)（H參數(shù)）。1.H參數(shù)的引出vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce3.4.1BJT的小信號建模輸出端交流短路時的輸入電阻；第4章射極放大電路課件3.4.1BJT的小信號建模2.H參數(shù)小信號模型根據(jù)可得小信號模型BJT的H參數(shù)模型vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevcevBEvCEiBcebiCBJT雙口網(wǎng)絡(luò)

H參數(shù)都是小信號參數(shù)，即微變參數(shù)或交流參數(shù)。

H參數(shù)與工作點有關(guān)，在放大區(qū)基本不變。

H參數(shù)都是微變參數(shù)，所以只適合對交流信號的分析。3.4.1BJT的小信號建模2.H參數(shù)小信號模型根據(jù)3.4.1BJT的小信號建模3.模型的簡化hfeibicvceibvbehrevcehiehoe即rbe=hie

=hfe

ur=hre

rce=1/hoe一般采用習(xí)慣符號則BJT的H參數(shù)模型為

ibicvceibvbeur

vcerberce

ur很小，一般為10-310-4，

rce很大，約為100k。故一般可忽略它們的影響，得到簡化電路

ib

是受控源

，且為電流控制電流源(CCCS)。

電流方向與ib的方向是關(guān)聯(lián)的。

3.4.1BJT的小信號建模3.模型的簡化hfeib3.4.1BJT的小信號建模4.H參數(shù)的確定

一般用測試儀測出；

rbe與Q點有關(guān)，可用圖示儀測出。一般也用公式估算rbe

rbe=rb+(1+

)re其中對于低頻小功率管rb≈200

則

而

(T=300K)

（思考題）3.4.1BJT的小信號建模4.H參數(shù)的確定4.4.2用H參數(shù)小信號模型分析共射極基本放大電路

共射極放大電路1.利用直流通路求Q點一般硅管VBE=0.7V，鍺管VBE=0.2V，

已知。4.4.2用H參數(shù)小信號模型分析共共射極放大電路1.2.畫出小信號等效電路RbviRbRbviRc3.4.2小信號模型分析共射極放大電路icvce+-交流通路RbviRcRLH參數(shù)小信號等效電路2.畫出小信號等效電路RbviRbRbviRc3.4.3.求電壓增益根據(jù)RbviRcRL則電壓增益為3.4.2小信號模型分析（可作為公式）3.求電壓增益根據(jù)RbviRcRL則電壓增益為3.4.4.求輸入電阻3.4.2小信號模型分析RbRcRLRi5.求輸出電阻令Ro=Rc所以4.求輸入電阻3.4.2小信號模型分析RbRcRL1.電路如圖所示。試畫出其小信號等效模型電路。解：例題1.電路如圖所示。試畫出其小信號等效模型電路。解：例例題解：（1）（2）2.放大電路如圖所示。試求：（1）Q點；（2）、、。已知

=50。end例題解：（1）（2）2.放大電路如圖所示。試求：（1）4.4

？思考題1.BJT小信號模型是在什么條件下建立的？受控源是何種類型的？2.若用萬用表的“歐姆”檔測量b、e兩極之間的電阻，是否為rbe?end4.4？思考題1.BJT小信號模型是在什么條件下4.5放大電路的工作點穩(wěn)定問題

溫度變化對ICBO的影響

溫度變化對輸入特性曲線的影響

溫度變化對

的影響

穩(wěn)定工作點原理

放大電路指標(biāo)分析

固定偏流電路與射極偏置電路的比較4.5.1溫度對工作點的影響4.5.2射極偏置電路4.5放大電路的工作點穩(wěn)定問題溫度變化對ICBO4.5.1溫度對工作點的影響1.溫度變化對ICBO的影響2.溫度變化對輸入特性曲線的影響溫度T

輸出特性曲線上移溫度T

輸入特性曲線左移3.溫度變化對

的影響溫度每升高1°C，

要增加0.5%1.0%溫度T

輸出特性曲線族間距增大總之：

ICBO

ICEO

T

VBE

IB

IC

共射極放大電路4.5.1溫度對工作點的影響1.溫度變化對ICBO的4.5.2射極偏置電路1.穩(wěn)定工作點原理目標(biāo)：溫度變化時，使IC維持恒定。如果溫度變化時，b點電位能基本不變，則可實現(xiàn)靜態(tài)工作點的穩(wěn)定。T

穩(wěn)定原理：

IC

IE

IC

VE、VB不變

VBE

IB

（反饋控制）b點電位基本不變的條件：I1>>IB，此時，不隨溫度變化而變化。VB>>VBE且Re可取大些，反饋控制作用更強(qiáng)。一般取I1=(5~10)IB，VB=3V~5V

4.5.2射極偏置電路1.穩(wěn)定工作點原理目標(biāo)：溫度變3.5.2射極偏置電路2.放大電路指標(biāo)分析①靜態(tài)工作點3.5.2射極偏置電路2.放大電路指標(biāo)分析①靜態(tài)工3.5.2射極偏置電路2.放大電路指標(biāo)分析②電壓增益輸出回路：輸入回路：電壓增益：<A>畫小信號等效電路<B>確定模型參數(shù)已知，求rbe<C>增益3.5.2射極偏置電路2.放大電路指標(biāo)分析②電壓增3.5.2射極偏置電路2.放大電路指標(biāo)分析③輸入電阻根據(jù)定義由電路列出方程則輸入電阻放大電路的輸入電阻不包含信號源的內(nèi)阻3.5.2射極偏置電路2.放大電路指標(biāo)分析③輸入電3.5.2射極偏置電路2.放大電路指標(biāo)分析④輸出電阻輸出電阻求輸出電阻的等效電路網(wǎng)絡(luò)內(nèi)獨立源置零負(fù)載開路輸出端口加測試電壓對回路1和2列KVL方程rce對分析過程影響很大，此處不能忽略其中則當(dāng)時，一般（）3.5.2射極偏置電路2.放大電路指標(biāo)分析④輸出電3.5.2射極偏置電路3.固定偏流電路與射極偏置電路的比較

共射極放大電路靜態(tài)：3.5.2射極偏置電路3.固定偏流電路與射極偏置電3.5.2射極偏置電路3.固定偏流電路與射極偏置電路的比較固定偏流共射極放大電路電壓增益：RbviRcRL固定偏流共射極放大電路輸入電阻：輸出電阻：Ro=Rc#射極偏置電路做如何改進(jìn)，既可以使其具有溫度穩(wěn)定性，又可以使其具有與固定偏流電路相同的動態(tài)指標(biāo)？3.5.2射極偏置電路3.固定偏流電路與射極偏置電3.5.2射極偏置電路3.5.2射極偏置電路13.5.2射極偏置電路end13.5.2射極偏置電路end4.6共集電極電路和共基極電路

電路分析

復(fù)合管

靜態(tài)工作點

動態(tài)指標(biāo)

三種組態(tài)的比較4.6.1共集電極電路4.6.2共基極電路4.6共集電極電路和共基極電路電路分析復(fù)合管4.6.1共集電極電路電路分析共集電極電路結(jié)構(gòu)如圖示該電路也稱為射極輸出器①求靜態(tài)工作點由得4.6.1共集電極電路電路分析共集電極電路結(jié)構(gòu)如圖示該電②電壓增益輸出回路：輸入回路：電壓增益：<A>畫小信號等效電路<B>確定模型參數(shù)

已知，求rbe<C>增益3.6.1共集電極電路其中一般，則電壓增益接近于1，即電壓跟隨器②電壓增益輸出回路：輸入回路：電壓增益：<A>畫小信號等效電③輸入電阻根據(jù)定義由電路列出方程則輸入電阻當(dāng)，時，3.6.1共集電極電路輸入電阻大④輸出電阻由電路列出方程其中則輸出電阻當(dāng)，時，輸出電阻小#既然共集電極電路的電壓增益小于1（接近于1），那么它對電壓放大沒有任何作用。這種說法是否正確？③輸入電阻根據(jù)定義由電路列出方程則輸入電阻當(dāng)，時，3.6.共集電極電路特點：◆電壓增益小于1但接近于1，◆輸入電阻大，對電壓信號源衰減小◆輸出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng),電流放大能力較大。利用這些特點，射極跟隨器可用于多級放大電路的輸入級、輸出級或中間級，盡管其電壓放大倍數(shù)較小，但是由于Ri大，可減小放大電路對信號源的衰減。而Ro小，又可提高電路負(fù)載的能力。這在整體上減小了信號的損失，反而提高了多級放大電路的放大倍數(shù)。共集電極電路特點：◆電壓增益小于1但接近于1，◆輸入電阻4.6.2共基極電路1.靜態(tài)工作點直流通路與射極偏置電路相同4.6.2共基極電路1.靜態(tài)工作點直流通路與射3.6.2共基極電路2.動態(tài)指標(biāo)①電壓增益輸出回路：輸入回路：電壓增益：3.6.2共基極電路2.動態(tài)指標(biāo)①電壓增益輸出回路：3.6.2共基極電路#共基極電路的輸入電阻很小，最適合用來放大何種信號源的信號？2.動態(tài)指標(biāo)②輸入電阻③輸出電阻3.6.2共基極電路#共基極電路的輸入電阻很小，最適3.三種組態(tài)的比較電壓增益：輸入電阻：輸出電阻：3.6.2共基極電路3.三種組態(tài)的比較電壓增益：輸入電阻：輸出電阻：3.6第4章射極放大電路課件例題1.放大電路如圖所示。試求。已知

=50。解：兩者比較可看出增益明顯提高end例題1.放大電路如圖所示。試求。已知=50。解：兩者比復(fù)合管作用：提高電流放大系數(shù)，增大電阻rbe復(fù)合管也稱為達(dá)林頓管復(fù)合管作用：提高電流放大系數(shù)，增大電阻rbe復(fù)合管也稱為達(dá)林4.7.1單時間常數(shù)RC電路的頻率響應(yīng)4.7.2單極放大電路的高頻響應(yīng)

RC低通電路的頻率響應(yīng)

RC高通電路的頻率響應(yīng)4.7放大電路的頻率響應(yīng)4.7.3單極放大電路的低頻響應(yīng)4.7.4多級放大電路的頻率響應(yīng)

多級放大電路的增益

多級放大電路的頻率響應(yīng)

低頻等效電路

低頻響應(yīng)研究放大電路的動態(tài)指標(biāo)（主要是增益）隨信號頻率變化時的響應(yīng)。4.7.1單時間常數(shù)RC電路的頻率響應(yīng)4.7.2單極4.7.1單時間常數(shù)RC電路的頻率響應(yīng)1.RC低通電路的頻率響應(yīng)（電路理論中的穩(wěn)態(tài)分析）RC電路的電壓增益（傳遞函數(shù)）：則且令又電壓增益的幅值（模）（幅頻響應(yīng)）電壓增益的相角（相頻響應(yīng)）①增益頻率函數(shù)4.7.1單時間常數(shù)RC電路的頻率響應(yīng)1.RC低通電最大誤差-3dB②頻率響應(yīng)曲線描述3.7.1RC電路的頻率響應(yīng)幅頻響應(yīng)0分貝水平線斜率為-20dB/十倍頻程的直線相頻響應(yīng)1.RC低通電路的頻率響應(yīng)表示輸出與輸入的相位差高頻時，輸出滯后輸入因為所以最大誤差-3dB②頻率響應(yīng)曲線描述3.7.1RC電路的頻3.7.1RC電路的頻率響應(yīng)2.RC高通電路的頻率響應(yīng)RC電路的電壓增益：幅頻響應(yīng)相頻響應(yīng)輸出超前輸入3.7.1RC電路的頻率響應(yīng)2.RC高通電路的頻率響應(yīng)4.7.2單極放大電路的高頻響應(yīng)1.BJT的高頻小信號建?！?/p>

模型的引出◆

模型簡化◆

模型參數(shù)的獲得◆

的頻率響應(yīng)2.共射極放大電路的高頻響應(yīng)◆

型高頻等效電路◆

高頻響應(yīng)3.共基極放大電路的高頻響應(yīng)◆

增益-帶寬積◆

高頻等效電路◆

高頻響應(yīng)◆

幾個上限頻率的比較4.7.2單極放大電路的高頻響應(yīng)1.BJT的高頻小信4.7.2單極放大電路的高頻響應(yīng)1.BJT的高頻小信號建模①模型的引出rb'e---發(fā)射結(jié)電阻re歸算到基極回路的電阻

---發(fā)射結(jié)電容---集電結(jié)電阻---集電結(jié)電容

rbb'---基區(qū)的體電阻，b'是假想的基區(qū)內(nèi)的一個點。互導(dǎo)4.7.2單極放大電路的高頻響應(yīng)1.BJT的高頻小信4.7.2單極放大電路的高頻響應(yīng)1.BJT的高頻小信號建模②模型簡化混合型高頻小信號模型4.7.2單極放大電路的高頻響應(yīng)1.BJT的高頻小信3.7.2單級高頻響應(yīng)又因為所以③模型參數(shù)的獲得（與H參數(shù)的關(guān)系）1.BJT的高頻小信號建模低頻時，混合

模型與H參數(shù)模型等效所以又rbe=rb+(1+

)re從手冊中查出3.7.2單級高頻響應(yīng)又因為所以③模型參數(shù)的獲得（與H3.7.2單級高頻響應(yīng)④

的頻率響應(yīng)由H參數(shù)可知1.BJT的高頻小信號建模即根據(jù)混合

模型得低頻時所以當(dāng)時，3.7.2單級高頻響應(yīng)④的頻率響應(yīng)由H參數(shù)可知1.——共發(fā)射極截止頻率3.7.2單級高頻響應(yīng)④

的頻率響應(yīng)1.BJT的高頻小信號建模的幅頻響應(yīng)令則——特征頻率——共基極截止頻率——共發(fā)射極截止頻率3.7.2單級高頻響應(yīng)④的頻率響3.7.2單級高頻響應(yīng)2.共射極放大電路的高頻響應(yīng)①型高頻等效電路<A>等效電路3.7.2單級高頻響應(yīng)2.共射極放大電路的高頻響應(yīng)3.7.2單級高頻響應(yīng)2.共射極放大電路的高頻響應(yīng)①型高頻等效電路對節(jié)點c列KCL得<B>電路簡化忽略的分流得稱為密勒電容等效后斷開了輸入輸出之間