模拟电子技术ch043ppt课件

1,4 双极结型三极管及放大电路基础,4.1 BJT,4.3 放大电路的分析方法,4.4 放大电路静态工作点的稳定问题,4.5 共集电极放大电路和共基极放大电路,4.2 基本共射极放大电路,4.6 组合放大电路,4.7 放大电路的频率响应,*4.8 单级放大电路的瞬态响应,2,Vc=6V,Vb=4V,Ve=3.6V,问硅型BJT的工作状态？,目前讲到的BJT放大电路能放大什么信号？（交流/直流）,输入电阻在放大电路中起什么作用？,止,3,BJT电路分析必须熟练掌握的：,BJT特性曲线,BJT静态工作点,BJT微变等效电路,BJT电路原理图,BJT交流通路图,BJT微变等效电路图,分析工具,会转换,方法：,联立回路节点方程求解,4,4.4 放大电路静态工作点的稳定问题,4.4.1 温度对静态工作点的影响,4.4.2 射极偏置电路,1. 基极分压式射极偏置电路,2. 含有双电源的射极偏置电路,3. 含有恒流源的射极偏置电路,5,静态工作点位置的重要性： 1.决定电路是否工作在线性区域 2. 决定电路的动态范围-放大倍数,影响静态工作点稳定的因素： 1。电源电压的波动 2。元件参数的分散性 3。元件的老化 4。环境温度的变化。,工作点下移，如果要想不失真，输出幅度要减小，导致放大倍数减小！,6,4.4.1 温度对静态工作点的影响,电路能自动地适当减小基极电流IBQ 减小集电极电流IC。,温度上升时,BJT的反向电流ICBO、ICEO及电流放大系数或都会增大，,发射结正向压降VBE减小,这些参数随温度的变化会使,放大电路中的集电极静态电流ICQ随温度升高而增加（ICQ= IBQ+ ICEO） ，从而使Q点随温度变化。,要想使ICQ基本稳定不变,就要求在温度升高时,对电压增益有重大影响！,随温度有10.5%上升,7,4.4.2 射极偏置电路,（1）稳定工作点原理,目标：温度变化时，使IC维持恒定。,如果温度变化时，b点电位能基本不变，则可实现静态工作点的稳定。,T , IC, IE, VE、VB不变, VBE , IB,（反馈控制）,1. 基极分压式射极偏置电路,(a) 原理电路 (b) 直流通路,区别：基极多分压电阻，去掉一个电源，射极加一个电阻（反馈）。,Re引入负反馈能保证输出稳定,Re取值越大，反馈控制作用越强,稳定Ic变了Ib是否会截止失真,8,b点电位基本不变的条件：,I1 IBQ ，,此时，,温度变化时Rb1和Rb2阻值同比升降，如同时上升10%，相除时能够将变化量除掉，使VBQ不变,VBQ VBEQ,一般取 I1 =(510)IBQ ， VBQ =35V,1. 基极分压式射极偏置电路,（1）稳定工作点原理,VBQ与温度无关,9,1. 基极分压式射极偏置电路,（2）放大电路指标分析,静态工作点,注意回路方程中增加了Re,10,电压增益,画小信号等效电路,（2）放大电路指标分析,11,电压增益,输出回路：,输入回路：,电压增益：,画小信号等效电路,确定模型参数,已知，求rbe,增益,（2）放大电路指标分析,（可作为公式用）,相对固定偏压工作点稳定了，但电路放大倍数减少,Rb,比较,12,电压增益：,如果,上式与rbe和两个受温度影响的量无关,故温度影响小,则,13,输入电阻,则输入电阻,放大电路左边看进去的输入电阻并联，但Re上要电流与rbe相同,（2）放大电路指标分析,与rbe电流要相同,折算到ib回路的电阻,14,输出电阻,求输出电阻的等效电路,（2）放大电路指标分析,注意rce放回来求输出电阻,原来rce是和Rc并联，rce很大而被省掉,现在Re加入后， rce和Rc不是并联,rce能否省掉，需要验证,15,输出电阻,输出电阻,其中,（2）放大电路指标分析,输入回路,输出回路,列出输入和输出回路方程：,16,例题4.4.1（3）,求电路的各参数,在Re两端并电容后,放大倍数增大,输入电阻减少,输出电阻不变,Re在交流时被短路,静态参数不变，交流参数中的Re=0,与Re有关,17,有无射极旁路电容的区别：,18,19,20,另外一种稳定Q点的电路,反馈由集电极引回到基极,21,例 = 100，RS= 1 k，RB1= 62 k，RB2= 20 k, RC= 3 k，RE = 1.5 k，RL= 5.6 k，VCC = 15 V。 求：“Q”，Au，Ri，Ro。,解,1)求“Q”,基极偏置电阻分压求得：,基极电位减0.7伏等于射极电位再除射极电阻得射极电流：,22,例 = 100，RS= 1 k，RB1= 62 k，RB2= 20 k, RC= 3 k，RE = 1.5 k，RL= 5.6 k，VCC = 15 V。 求：“Q”，Au，Ri，Ro。,解,1)求“Q”,已知，用除射极电流得基极电流：,输出回路方程：电源电压减去集电极和射极电阻上的压降的Vce电压：,23,2)求 Au，Ri，Ro ， Aus,先已知IBQ求动态电阻rbe,输出电压为 IB乘以Rc并联RL，输出电压为IB乘以rbe，两电压相比得放大倍数：,24,Ro = RC = 3 k,左边看进去的电阻为三个电阻并联得：,信号源放大倍数为输入电阻上的分压得：,从右边看进去的电阻为：,25,去掉旁路电容 CE 时：,1)静态工作点“Q”不变,2)求 Au、Aus 、Ri、Ro,Ro = RC = 3 k,Re对动态性能影响较大，使放大倍数大幅衰减,增大,26,折中改进：,既稳定“Q”，Av 和输入电阻又较大的电路,Re1,Re2,Re加入时,工作点稳定,放大倍数降低,并加电容后，放大倍数增加，输入电阻减少。,27,2. 含有双电源的射极偏置电路,（1）阻容耦合,静态工作点,电容隔直，静态工作点不变,正负电源供电，动态范围增大,回路电压范围增加,各种关系不变,28,2. 含有双电源的射极偏置电路,（2）直接耦合,必须考虑信号源内阻Rs和负载电阻RL对静态工作点的影响。,耦合电容被去掉,29,3. 含有恒流源的射极偏置电路,静态工作点由恒流源提供,微变等效电路没变，参数计算同前！,Vcc=（Io+IL）Rc+Vc,Vce=Vc-Ve（Ve=-0.7V),IL=Vc/RL,IL=0,如果加电容,注意直接耦合时的静态工作点求法：,30,4.5 共集电极放大电路和共基极放大电路,4.5.1 共集电极放大电路,4.5.2 共基极放大电路,4.5.3 放大电路三种组态的比较,31,4.5.1 共集电极放大电路,共集电极电路结构如图示,俗称射极输出器,Rc=0,输出端改到射极,比较共射极电路：,共射极放大电路,共集电极电路,32,4.5.1 共集电极放大电路,1.静态分析,得,直流通路,没有基极分压则：,33,小信号等效电路,4.5.1 共集电极放大电路,2.动态分析,交流通路,34,小信号等效电路,4.5.1 共集电极放大电路,2.动态分析,交流通路,35,4.5.1 共集电极放大电路,2.动态分析,电压增益,输出回路：,输入回路：,电压增益：,其中,一般,，则电压增益接近于1，,电压跟随器,输出是输入的一部分,不是放大是缩小,输出电压跟着输入电压变,36,4.5.1 共集电极放大电路,2.动态分析,输入电阻,时，,输入电阻大,比共射极基本放大电路高几十倍到几百倍？,并且看到负载电阻,与共射电路一样？,共集电路可以增大后一项不会向共射电路影响放大倍数,37,输出电阻,由电路列出方程,其中,则输出电阻,时，,输出电阻小,4.5.1 共集电极放大电路,2.动态分析,节点,回路,回路,（加电压观电流）,38,4.5.1 共集电极放大电路,做中间级起阻抗转换作用,39,例 4.2.2 =120，RB = 300 k，rbb= 200 ，VBEQ = 0.7 V RE = RL = Rs =2 k，VCC = 12V。求：“Q ”，Av，Ri，Ro。,解,射极输出电路,Rc=0,求动静特性,40,例 4.2.2 =120，RB = 300 k，rbb= 200 ，UBEQ = 0.7 V RE = RL = Rs = 2 k，VCC = 12V。求：“Q ”，Au，Ri，Ro。,解,1)求 “Q”,IBQ = (VCC VBE) / RB + (1+ ) RE = (12 0.7) / 300 +121 2 20.85(A),IEQ I BQ = 2.5 (mA),VCEQ = VCC ICQ RE = 12 2.5 2 = 7 (V),2.5 (mA),7 (V),41,例 4.2.2 =120，RB = 300 k，rbb= 200 ，UBEQ = 0.7 V RE = RL = Rs = 2 k，VCC = 12V。求：“Q ”，Au，Ri，Ro。,2)求 Au，Ri，Ro,rbe = 200 + 26 / 0.021 1.44 (k),Ri = 300/(1.44 121) = 86.95 (k),RL= 2 / 2 = 1(k),大?-相对,42,无 C3、RB3：,Ri = (RB1 / RB2) / rbe + (1 + ) RE,Ri = 50 / 510 = 45 (k),Ri = (RB3 + RB1 / RB2) / rbe + (1+ )RE,Ri = (100 + 50) / 510 = 115 (k),无 C3 有 RB3 ：,接 C3 ：,RB3 / rbe rbe,Ri = rbe+ (1 + ) (RB/ RE) = (1 + ) (RB / RE ),Ri = 51 50 / 10 = 425 (k),提高 Ri 的电路：,10 k,43,共基极电路原理图,4.5.2 共基极放大电路,1.静态工作点,直流通路与射极偏置电路相同,只是输出位置变了，电路与射极放大器相同，静态工作点不应改变,分压求电位,推出电阻上的电位求电流,输出回路求电压,BJT电流放大关系,直流通路图,输入改到射极,44,2.动态指标,电压增益,输出回路：,输入回路：,电压增益：,交流通路,小信号等效电路,注意画法,比较共射电路Av,45, 输入电阻, 输出电阻,2.动态指标,小信号等效电路,小电阻并联,节点电流,输入电阻小。,46,输入电阻的另一种求法（分段求）：,Ri,Ri,47,4.5.3 放大电路三种组态的比较,1.三种组态的判别,以输入、输出信号的位置为判断依据： 信号由基极输入，集电极输出共射极放大电路 信号由基极输入，发射极输出共集电极放大电路 信号由发射极输入，集电极输出共基极电路,基极只能作为输入端，集电极只能作为输出端 发射极即可作为输入端又可作为输出端。,48,2.三种组态的比较,注意的作用！,注意（1+ ）的折算关系！,49,BJT原理电路的特点：,1.无论如何接，都必须保证发射结正偏，集电结反偏,2.为保证发射结正偏有两种方法：固定偏流和基极分压,50,3.为设定输出回路的电流接有限流电阻Rc或（和）Re（和或RL）,功放电路可以没有Rc和Re但要有RL -（后话）,51,4.基极只能作为输入端，集电极只能作为输出端 发射极即可作为输入端又可作为输出端。,5.动态时：增益通式，,遇到Re时使用（1+）,该有那项电阻根据微变等效电路决定,52,3.三种组态的特点及用途,共射极放大电路： 电压和电流增益都大于1，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集电极电阻有很大关系。适用于低频情况下，作多级放大电路的中间级。 共集电极放大电路： 只有电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。在三种组态中，输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好。可用于输入级、输出级或缓冲级。 共基极放大电路： 只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电阻小，输出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好，常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能。,4.5.3 放大电路三种组态的比较,没有一种很理想的电路,53,4.6 组合放大电路,4.6.1 共射-共基放大电路,4.6.2 共集-共集放大电路,为了获得特定的增益、输入电阻和输出电阻。,54,4.6.1 共射-共基放大电路（串接放大器）,共射共基放大电路,根据信号流向决定组态,55,4.6.1 共射-共基放大电路,其中,所以,因为,因此,电压增益,56,组合放大电路,总的电压增益等于组成它的各级单管放大电路电压增益的乘积,前一级的输出电压是后一级的输入电压,后一级的输入电阻是前一级的负载电阻RL。,57,4.6.1 共射-共基放大电路,输入电阻,输出电阻,Ro Rc2,高频特性好,58,直接求法：,59,T1、T2构成复合管，可等效为一个NPN管,(a) 原理图 (b)交流通路,4.6.2 共集-共集放大电路,又称达林顿管Darlinton,60,4.6.2 共集-共集放大电路,1. 复合管的主要特性,两只NPN型BJT组成的复合管,rberbe1(11)rbe2,输入电阻增加,同一种导电类型（NPN或PNP）的BJT构成复合管时，将前一管的发射极接到后一管的基极,工作原则：两管都处于放大状态,61,4.6.2 共集-共集放大电路,1. 复合管的主要特性,PNP与NPN型BJT组成的复合管,NPN与PNP型BJT组成的复合管,rberbe1,不同一种导电类型（NPN或PNP）的BJT构成复合管时，将前一管的集电极接到后一管的基极,工作原则：两管都处于放大状态,62,4.6.2 共集-共集放大电路,2. 共集-共集放大电路的Av、 Ri 、Ro,式中 = 1+2+12 12 rberbe1(11)rbe2 RLRe|RL,RiRb| rbe(1)RL ,比较单管,形式一样,63,式中 = 1+2+12 12