第6章放大电路分析基础定稿

第 6章 放大电路分析基础讲授人：刘讲授人：刘 家家 磊磊第 6章 放大电路分析基础把微弱的电信号不失真地放大到负载所需的数值。放大器第 6章 放大电路分析基础传感器自动控制本章的讨论内容本章的讨论内容 性能指标基本放大电路电路组成工作原理多级放大器频率特性基本分析方法BJT第第 6章章 放大电路分析基础放大电路分析基础共发射极放大电路的动态分析6.3共发射极放大电路的静态分析6.2工作点稳定的典型电路 射极偏置电路6.4放大电路工作原理6.1第第 6章章 放大电路分析基础放大电路分析基础场效应管放大电路 6.7共基极电路6.6多级放大器6.8共集电极电路 射极输出器6.5放大电路工作原理6.1共发射极放大电路的静态分析6.2直流通路和交流通路6.1.1 放大电路的组成原理6.1.2第第 6章章 放大电路分析基础放大电路分析基础6.1.1 放大 电 路工作原理放大电路的核心部件 集电极电流放大的目的基极电流6.1.1 放大电路工作原理图 6.1 共发射极基本放大电路C2的作用与 C1相似 , 使交流信号能顺利传送至负载 , 同时 , 使放大器与负载之间无直流联系。电容 C1为耦合电容 , 其作用是 : 使交流信号顺利通过加至放大器输入端，同时隔直流 , 使信号源与放大器无直流联系。 C1一般选用容量大的电解电容, 它是有极性的 , 使用时 , 它的正极与电路的直流正极相连 , 不能接反。6.1.1 放大电路工作原理(1) 必须保证 BJT工作在放大区。图 6.1中 Rb, UBB保证 e结正向偏置 ; Rc, UCC保证 c结反向偏置。保证 BJT在电路中始终处于放大状态，必须要使 BJT建立一定的直流工作状态。（ 2）电路 中应保证输入信号能加到三极管的发射结，以控制三极管的电流。（ 3）保证信号电压输出加至负载。组成放大电路时遵循的原则 ：6.1.1 放大电路工作原理图 6.1中 使用两个电源，为了方便，可以采用单电源供电， 如图 6.2所 示：图 6.2 单电源共发射极放大电路三极管 T 起放大作用。偏置电路 VCC 、 Rb提供电源，并使三极管工作在线性区。耦合电容 C1 、C2输入耦合电容 C1保证信号加到发射结，不影响发射结偏置。输出耦合电容 C2保证信号输送到负载，不影响集电结偏置。负载电阻 RC、 RL将变化的集电极电流转换为电压输出。例 1:判断图 6.3电路是否具有放大作用 6.1.1 放大电路工作原理解：图 6.3 a不能放大，因为是 NPN三极管，所加的电压 UBE不满足条件，所以不具有放大作用。图 6.3 b具有放大作用。 图 6.36.1.2 直流通路和交流通路1.什么是直流或交流通路首先我首先我 们们 需要知道什需要知道什么是么是 静静 态态 或或 动态动态 的概的概念。念。输入信号为零时的工作状态称为静态。静态时，电路只有直流通路。有输出信号时的工作状态称为动态，动态时应考虑电路的交流通路。由于放大电路中存在着电抗元件，所以直流通路和交流通路不相同。对于 直流通路 来说，电容被视为开路，电感被视为短路；对于 交流通路 ，电容和电感应作为电抗元件处理， 当其电抗与所在回路的串联电阻相比可忽略其作用 时，电容一般按短路处理，电感按开路处理。直流电源 因为其两端电压值固定不变，内阻视为零，故在画交流通路时也按短路处理。6.1.2 直流通路和交流通路例 2 试画出图 6.4所示电路的直流通路和交流通路。 6.1.2 直流通路和交流通路图 6.4解：图 6.4所示电路的直流通路如图 6.5所示；图 6.5 直流通路 图 6.6 交流通路交流通路如图 6.6所示。6.1.2 直流通路和交流通路放大电路的分析主要包含两个部分 :(1)直流分析。又称为静态分析，主要求出电路的直流工作状态，即求出基极直流电流 IB；集电极直流电流 IC；集电极与射极间直流电压UCE。(2)交流分析。又称动态分析，主要求出电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等。 这些直流电流和电压是 BJT输入输出特性曲线上的一个确定点，称为静态工作点。放大电路工作原理6.1共发射极放大电路的静态分析6.2第第 6章章 放大电路分析基础放大电路分析基础电路参数对静态工作点的影响图解法确定静态工作点6.2.1 解析法确定静态工作点6.2.26.2.3在学习之前，我们先来了解一个概念：什么是 Q点？6.2 共 发 射极放大 电 路的静 态 分析它就是直流工作点，又称为静态工作点，简称 Q点。我们在进行静态分析时，主要是求基极直流电流 IB、集电极直流电流 IC、集电极与发射极间的直流电压 UCE。求解静态工作点的方法：公式法 (解析法 )和作图法 (图解法 )两种方法。由于晶体三极管导通时， UBE变化很小，可视为常数，一般硅管 UBE=0.6V0.8V，取 0.7V 锗管 UBE=0.1V0.3V，取 0.2V当 UCC、 Rb已知，由 (61) 式可求出 IBQ。6.2.1 解析法确定静 态 工作点根据放大电路的直流通路，可以估算出该放大电路的静态工作点。由图 6.5，首先由基极回路求出静态时基极电流 IBQ：(61)(62)根据三极管各极电流关系，可求出静态工作点的集电极电流 ICQ。ICQ=IBQ (63)再根据集电极输出回路可求出 UCEQ。UCEQ=UCC-ICRc (64)6.2.1 解析法确定静 态 工作点例 3 估算图 6.2放大电路的静态工作点。设 UCC=12V， Rc=3k， Rb =280k， =50，三极管为硅管。直流通路如图 6.5所示。解：根据公式 (61) 、 (63) 、 (64) 得6.2.2 图 解法确定静 态 工作点三极管的电流、电压关系可用输入特性曲线和输出特性曲线表示，我们可以在特性曲线上，直接用作图的方法来确定静态工作点。用图解法的 关键 是正确的作出 直流负载线 ，通过直流负载线与 iB=IBQ的特性曲线的交点，即为 Q点。读出它的坐标即得 IC和 UCE。 将图 6.5直流通路，改画成图 6.7(a)，由图中的 a、 b两端向左看，其 ICuCE关系由三极管中 IB=IBQ的输出特性曲线确定，其 ，如图 6.7(b)所示。由图中的 a、 b两端向右看，电流 IC与 uCE关系由回路的电压方程表示：uCE=UCC-IC * Rc uCE与 IC是线性关系，只需确定两点即可：令 iC=0， uCE=UCC，得 M点；令 uCE=0, ，得 N点。将 M、 N两点连接起来，即得一条直线，称为直流负载线，它反映了直流电流、电压与负载电阻 Rc的关系。6.2.2 图 解法确定静 态 工作点图 6.7 静态工作点的图解法6.2.2 图 解法确定静 态 工作点由于在同一回路中只有一个 IC值和 uCE值，即 IC、 uCE既要满足图 6.7(b)所示的输出特性，又要满足图 6.7(c)所示的直流负载线，所以电路的直流工作状态，必然是 IB=IBQ的特性曲线和直流负载线的交点，只要知道 IBQ即可，一般通过 (61) 式可直接求出， Q点的确定如图 6.7(d)所示。由上可得出用图解法求 Q点的步骤：(1)在输出特性曲线坐标中，按直流负载线方程 uCE=UCC-iCRC，作出直流负载线。(2) 由基极回路求出 IBQ。(3)找出 iB=IBQ这一条输出特性曲线，与直流负载线的交点即为 Q点。读出 Q点坐标的电流、电压值即为所求。 6.2.2 图 解法确定静 态 工作点6.2.2 图 解法确定静 态 工作点例 4 如图 6.8(a)电路，已知 Rb=280k， Rc=3k， UCC=12V，三极管的输出特性曲线如图 6.8(b)，试用图解法确定静态工作点。图 6.8 例 4电路图6.2.2 图 解法确定静 态 工作点解：首先写出直流负载方程，并作出直流负载线：连接这两点，即得直流负载线。然后，由基极输入回路，计算 IBQ 。直流负载线与 iB=IBQ=40A这一条特性曲线的交点，即为 Q点，从图上查出 IBQ=40A， ICQ=2mA， UCEQ=6V， 与例 3结果一致。6.2.3 电 路参数 对 静 态 工作点的影响改变 Rb 改变 Rc 改变 UccRb变化，只对 IB有影响。Rb增大， IB减小，工作点沿直流负载线下移。Rc变化，只改变负载线的纵坐标Rc增大，负载线的纵坐标下移 ,工作点沿 iB=IB这条特性曲线左移Ucc变化 ,IB和直流负载线同时变化Ucc增大 ,IB增大 ,直流负载线水平向右移动 ,工作点向右上方移动Rb减小， IB增大，工作点沿直流负载线上移Rc减小 ,负载线的纵坐标上移 ,工作点沿 iB=IB这条特性曲线右移Ucc减小 ,IB减小 ,直流负载线水平向左移动 ,工作点向左下方移动静态工作点的位置在实际应用中很重要，它与电路参数有关。下面我们分析一下电路参数 Rb， Rc， Ucc对静态工作点的影响。 例 5： 如图 6.9所示：(1) 要使工作点由 Q1变到 Q2点应使（ ）A.Rc增大 B.Rb增大 C.Ucc增大 D.Rc减小(2) 要使工作点由 Q1变到 Q3点应使 ( ) A.Rb增大 B.Rc增大