极管及放大电路基础-1.ppt

,第4章 三极管及放大电路基础,1 三极管 2 基本共射放大电路 3 放大电路的分析方法 4 静态工作点的稳定 5 射极输出器和共基极放大器 6 组合放大电路 7 放大电路的频率响应,一、基本结构,基极,发射极,集电极,NPN型,1 半导体三极管,基区：较薄，掺杂浓度低,集电区,发射区：掺 杂浓度较高,发射结,集电结：面积较大,基本结构： 三区两结三极,工作条件： 发射结加正向电压 集电结加反向电压,一、基本结构,二、电流放大原理,EB,RB,EC,基区空穴向发射区的扩散可忽略。,少部分电子与基区的空穴复合，形成电流IB ，多数扩散到集电结附近。,发射结正偏，形成发射极电流IE,1、晶体管内部载流子的运动（以NPN型管为例）,被集电区收集，形成IC,1、晶体管内部载流子的运动（以NPN型管为例）,二、电流放大原理,（1）发射结正偏，集电结反偏为什么是必要的外部条件？ （2）为什么IB很小，而IC很大？ （3）的物理意义,2、说明,发射区每向基区供给一个复合用的载流子，就要向集电区供给个载流子供收集。,（4）三极管实质上是一个电流分配器,二、电流放大原理,ICBO 反向饱和电流。,3、ICBO和ICEO,ICBO,二、电流放大原理,ICBO是集电结反偏由少子的漂移形成的反向电流，受温度的变化影响。,ICEO穿透电流。它与ICBO有密切的联系。,3、ICBO和ICEO,ICBO,IC,二、电流放大原理,考虑了ICBO时电流分配关系为,3、ICBO和ICEO,ICBO,IC,IB,IE=IB+IC,二、电流放大原理,三、共基极电路,IC,IE=IC+IB 定义：,共基极电流放大系数,N P N,四、放大器的三种组态,前提：发射结正偏，集电结反偏 1、放大器的三种组态,共射极,共基极,共集电极,2、PNP型三极管放大器,五、特性曲线,1、实验线路,输入特性曲线IB=f(UBE)|UCE=常数 输出特性曲线IC=f(UCE)|IB=常数,UCE=3V,2、输入特性,五、特性曲线,输入特性曲线的特点： （1）UCE=0，相当于两个二极管并联运用。 （2）UCE0时，整个曲线往右移。当UCE0.5V后，曲线几乎重合。 （3）输入特性是非线性的。,（4）有一门限电压晶体管开始导通时的基极电压（硅管0.5V，锗管0.1V）。 （5）晶体管正常工作时，发射结的压降变化不大（硅管0.7V，锗管0.3V）。,UCE=3V,3、输出特性,IB=60A,五、特性曲线,输入特性曲线IB=f(UBE)|UCE=常数 输出特性曲线IC=f(UCE)|IB=常数,输出特性曲线的特点 (1)UCE=0IC=0。发射区注入到基区的电子不能被集电区所收集。 (2)当UCE1V，UCEIC。 (3)UCE1V以后，随着UCE的增加，IC几乎不变。,3、输出特性,五、特性曲线,输出特性曲线的特点,（4）当IB=0时，IC= ICEO 0。 （5）IB上移,放大区：发射结正偏，集电结反偏。IC受IB控制。 IC=IB ，曲线几乎平行等距.,截止区：发射结反偏，集电结反偏。ICIB，IC=ICEO，此时UBE0.5v,（6）整个曲线可分为三个区 饱和区：发射结正偏，集电结正偏。ICIB,， UCE0.3V,（7）实际的输出特性是中间稀疏，上下密集。,共射直流电流放大倍数：,交流电流放大倍数为：,3. 电流放大倍数,六、主要参数,IB = 40 A, IC =1.7 mA,例：UCE=7V时：,IB = 60 A, IC =2.5 mA,1. 集-基极反向截止电流ICBO,2. 集-射极反向截止电流ICEO,4. 频率参数 f截止频率 fT特征频率,1,max,fT,f,70.7%max,5.集电极最大电流ICM,当值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM。,6.集-射极反向击穿电压,手册上给出的数值是25C、基极开路时的击穿电压U(BR)CEO。,ICUCE=PCM,安全工作区,7. 集电极最大允许功耗PCM,集电极电流IC 流过三极管， 所发出的焦耳热为：,PC =ICUCE,导致结温 上升，PC 有限制。,PCPCM,六、主要参数,1、必须使晶体管工作在安全区。 2、若工作频率高，必须选用高频管。 3、若要求导通电压低时选用锗管， 若要求导通电压高时选用硅管。 4、ICBO、ICEO越小越好。 5、NPN管和PNP管对电源的极性要求不一样。 6、三极管的工作相当于电流分配器。,七、小结, 2 基本共射放大电路,一、概论,2、放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。可用四端网络表示。,Au,扩音机是怎样工作的,1、半导体放大器的优点和在电子设备中的地位 ：放大能力强，放大的频率范围宽，体积小，工作稳定，寿命长，省电。,共射放大器,共基放大器,共集放大器,3、基本放大电路的形式,4、符号规定,UA,大写字母、大写下标，表示直流量。,uA= UA+ ua,小写字母、大写下标，表示全量。,ua,小写字母、小写下标，表示交流分量。,uA,ua,全量,交流分量,t,UA直流分量,Ua,大写字母、小写下标，表示交流分量的有效值。,一、概论,二、共射放大电路的基本组成,1、元件的作用,？,参考点,1、元件的作用,2、单电源放大电路,C1,C2,T,二、共射放大电路的基本组成,1、元件的作用,2、单电源放大电路,3、组成一个放大器的基本原则。 （1）发射结正偏，集电结反偏。为保证放大器不失真地放大，直流下的电流和电压必须设置得合适。 （2）对输入回路，因为ic=ib，应当使输入的电压信号变成电流信号。 （3）对输出回路，应当尽可 能将信号送到负载。,二、共射放大电路的基本组成,三、静态工作点（Q点）,=0时,IBQ,ICQ,1、静态工作点的概念,由于电源的存在 IB0 ，IC0,(IBQ,UBEQ) 和( ICQ,UCEQ ) 称为静态工作点。,2、静态工作点的估算,利用：UBEQ0.7V或者0.3V 解得： IBQ= (EC-UBEQ)/RB EC/RB ICQ=IBQ UCEQ=ECICQRC,由输入回路 EC=UBEQ+IBQRB 由输出回路 EC=ICQRC+UCEQ 由电流分配的关系 ICQ=IBQ,三、静态工作点（Q点）,2、静态工作点的估算,（1） 画出实际放大电路的直流通路。并在电路上标出IB、IC、UBE、UCE。 （2） 根据直流通路列出输入回路、输出回路的电压方程。 （3） 利用方程IC=IB。 （4）解方程组得到IB、IC、UCE。UBE用估算的方法写出。,三、静态工作点（Q点）,2、静态工作点的估算,如图所示的电路，设=50，UBE(ON)=0.7V，若要求静态输出电压UOQ=0V，试求RB的值及相应的ICQ，UCEQ。,-EE=IBQRB+UBE(ON)+ (IBQ+ICQ) RE -EE=UCEQ+(IBQ+ICQ) RE (IBQ+ICQ) RC=EC,解得：UCEQ=6V RB=270k,三、静态工作点（Q点）,已知：ICQ=IBQ,ui=0时,3、放大过程,ui=Usint,uo=-icRC,iB=IB+ib,iC=iB =IB+ib =IC+ic,uCE=EC-iCRC =EC-(IC+ic)RC =EC-ICRC-icRC =UCE-icRC,ICQ=IBQ,UCEQ=ECICQRC,三、静态工作点（Q点）,结论： （1）uo与ui的相位相反。 （2）uBE、iB、uCE、iC都是由直流和交流两个部分组成的。 （3）所说的放大是指输出与输入的交流成分的关系，不包括直流成分。,uBE=UBEQ+ui,4、不设静态工作点带来的问题,RB断开,IBQ0 , UBEQ0,不设Q点会导致严重的失真！,正确设置静态工作点！,三、静态工作点（Q点）,ICQ=IBQ,UCEQ=ECICQRC,3 放大电路的分析方法,放大电路分析,静态分析：确定不加输入信号时放大电路的工作状态，估算静态工作点即IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ,动态分析：计算出加上输入信号后放大电路的各项主要技术指标，如电压放大倍数Au、输入电阻Ri、输出电阻Ro等。,估算法,图解法,微变等效电路法,图解法,计算机仿真,一、直流通道和交流通道,放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。,一、直流通道和交流通道,+EC,放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。,1、图解法确定Q点 （1）基本步骤 画出直流通道，标出相关量； 由基极回路： EC=IBRB+UBE 由集电极回路： EC=ICRC+UCE 由输入特性曲线： IB=f1(UBE) 由输出特性曲线： IC=f2(UCE),二、图解法,EC/RB,直流 负载线,IBQ,1、图解法确定Q点,IBQ,二、图解法,（2）直流负载线的特点 与横轴的截距为EC 与纵轴的截距为EC/RC 与横轴的锐夹角为 =tg-1(1/RC),EC/RB,（3）电路参数的改变时对Q点的影响,1、图解法确定Q点,RB的影响：RBEC/RBIBQ,RC的影响： RCEC/RCQ右移,电源EC的影响： EC直流负载线发生平移 IB Q,为了得到合适的Q点，常常调节RB。,二、图解法,EC/RB,（1）交流负载线,RC,RL,2、动态分析,因为 iC=IC+ic，uCE=UCE+uce 同时 uce=uo=-ic RL=-(iC-IC) RL 则 uCE=UCE-(iC-IC) RL 或 iC=(-1/RL)uCE+(UCE+IC RL)/ RL iC与uCE的关系为线性关系交流负载线,结论 （1）交流负载线的斜率是-1/RL，与横轴的锐夹角为=tg-1(1/RL) （2）iC=IC时 uCE=UCE，说明交流负载线通过Q点。,RL,二、图解法,交流负载线的作法,方法1：过Q点作一条直线，斜率为：,2、动态分析,方法2： 选择两个特殊的点：静态工作点、与横轴的交点。 与横轴的交点的作法：令iC=0得uCE=UCE+ICRL,二、图解法,（1）交流负载线,结论 （1）交流负载线的斜率是-1/RL，与横轴的锐夹角为=tg-1(1/RL) （2）iC=IC时 uCE=UCE，说明交流负载线通过Q点。,因为 iC=IC+ic，uCE=UCE+uce 同时 uce=uo=-ic RL=-(iC-IC) RL 则 uCE=UCE-(iC-IC) RL 或 iC=(-1/RL)uCE+(UCE+IC RL)/ RL iC与uCE的关系为线性关系交流负载线,说明 当有交流信号输入时，电路的瞬时工作状态将沿着交流负载线移动。 直流负载线只能用来确定静态工作点。 当RL=时，直流负载线与交流负载线重合。,2、动态分析,二、图解法,（1）交流负载线,（2）用图解法描绘放大电路各处的电流和电压的波形 作图步骤 确定放大器的直流工作状态。 按照输入电压的变化规律，在输入特性上画出iB的波形。 在输出特性上按iB的波形作出iC和uCE的波形。 注意： 各级电流和电压的交流分量是总瞬时值的一部分。虽然极性和方向始终不变，但为了分析和计算方便，其中交流分量的极性和方向可以认为是变化的。这样对交流分量的分析就存在一个假定正方向的问题。 各级电流和电压的交流成分保持一定的相位关系：输出电压与输入电压相位相反是共射极电路的重要特点之一。,2、动态分析,二、图解法,2、动态分析,（3）举例,# 动态工作时， iB、 iC 、uCE的实际方向是否改变？,IBQ,ICQ,VCEQ,二、图解法,（4）根据图解的结果计算放大器的放大倍数,Au=Uo/Ui ，Ai=Io/Ii ， Ap=AuAi,2、动态分析,二、图解法,在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生非线性失真。,失真产生的原因：晶体管的非线性。解决的办法；选管子：线性区要宽，输入曲线成直线，输出曲线簇接近于平行等距。,（5）失真分析:,uo,合适的Q点应该在去掉饱和区和截止区后剩下部分的中间,2、动态分析,（5）失真分析,Q点合适时,二、图解法,失真产生的原因： 静态工作点不合适。,uo,Q点过低，信号进入截止区,放大电路产生 截止失真,2、动态分析,（5）失真分析,二、图解法,失真产生的原因： 静态工作点不合适。,Q点过高，信号进入饱和区,放大电路产生 饱和失真,为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，造成非线性失真。,2、动态分析,（5）失真分析,二、图解法,失真产生的原因： 静态工作点不合适。,例3：放大电路如图所示，已知晶体管ICEO0, UCE(sat)=0.5v, UBE=0.7v, =100. 1、该电路空载时，为得到尽可能大的不失真输出电压幅值，电阻RB应该为多大？,2、 若RL=10k，为得到尽可能大的不失真输出电压幅值，RB应该为多大？ 3、RB=1.2M、RL=10k时，放大电路的最大不失真输出电压有效值是多少？,二、图解法,即 UCEQ=(20-0.5)/2+0.5=10.25v ICQ=(EC-UCEQ)/RC=0.975mA,IBQ=ICQ/=9.75A RB=(EC-0.7)/IBQ1.98M,为得到尽可能大的不失真输出电压幅值，Q点应设置在交流负载线除去UCE(sat)部分的中点（在RL=时，交、直流负载线重合）。,2、 若接入RL=10k，为得到尽可能大的不失真输出电压幅值，电阻RB应该为多大？,在接有RL时应满足 ICQ RL= UCEQ- UCE(sat) 而 UCEQ=EC-ICQRC 解方程得：ICQ=1.3mA IBQ=13uA RB1.48M;,二、图解法,例3：放大电路如图所示，已知晶体管ICEO0, UCE(sat)=0.5v, UBE=0.7v, =100.,例3：放大电路如图所示，已知晶体管ICEO0，UCE(sat)=0.5，UBE=0.7v。 3、在RB=1.2M、RL=10k时，放大电路的最大不失真输出电压有效值是多少？,ICQRL=1.65=8v UCEQ-UCE(sat)=4-0.5=3.5v,故最大不失真输出电压的峰值为3.5v,其有效值为,若输入电压的幅值逐步增大，首先出现的失真应是饱和失真。,IBQ=(20-0.7)/1.2M=16A ICQ=IB=1.6mA UCEQ=EC-ICRC=4v,二、图解法,三、微变等效电路分析法 基本思想：用一个线性的含源四端网络去代替非线性的晶体管元件，从而获得一个便于计算的等效电路。,等效条件：保持外部的电流和电压关系不变。 使用条件： 等效是对交流分量而言的。 等效电路只对晶体管的外部等效，对晶体管的内部并不等效。 只适用于计算小信号电路。,三、微变等效电路分析法,（一）三极管的微变等效电路,1、h参数的导出,uBE=f1(iB, uCE),iC=f2(iB, uCE),三、微变等效电路分析法,uCE=常数duCE=0即输出端只有直流输出，没有交流输出。相当于输出端交流短路。 iB=常数diB=0即输入端只有直流电流输入，没有交流电流。相当于输入端交流开路。 因为此时只有直流电流和电压，所以是在静态工作点附近的情况。,1、h参数的导出,uBE=f1(iB, uCE),iC=f2(iB, uCE),（一）三极管的微变等效电路,三、微变等效电路分析法,i输入 r反向传输 o输出 f正向传输 e共射接法,1、h参数的导出,uBE=f1(iB, uCE),iC=f2(iB, uCE),（一）三极管的微变等效电路,2、 参数的意义和求法 （1）短路输入阻抗,物理意义：反映了输入电压对输入电流iB的控制能力。 几何意义：表示输入特性的Q点处的切线的斜率的倒数 单位：， 102103 在小信号的情况下是常数。（常称为输入电阻，用rbe表示）,uBE,对输入的小交流信号而言，BE间相当于电阻hierbe。,三、微变等效电路分析法,（一）三极管的微变等效电路,2、 参数的意义和求法 （2）开路电压反馈系数,物理意义：反映了输出回路uCE对输入回路uBE影响的程度 几何意义：在输入特性上表示Q点附近输入特性曲线横向的疏密。 它是一个无量纲的量(10-3 10-4 )。,三、微变等效电路分析法,（一）三极管的微变等效电路,2、 参数的意义和求法 （3）短路电流放大系数,物理意义：晶体管对电流的放大能力，即 几何意义：在输出特性上表示Q点附近输出特性曲线的纵向疏密。 它是一个无量纲的量。（102）,三、微变等效电路分析法,（一）三极管的微变等效电路,2、 参数的意义和求法 （4）开路输出导纳,物理意义：反映了输出电压uCE对输出电流iC的控制能力 几何意义：保持iB不变，有uCE，则引起iC，反映了输出特性曲线的倾斜程度。 单位：西门子（S）（10-5S）,iC,三、微变等效电路分析法,（一）三极管的微变等效电路,2、 参数的意义和求法,（4）开路输出导纳,（1）短路输入阻抗,（2）开路电压反馈系数,（3）短路电流放大系数,说明：由于四个参数的量纲各不相同，这种参数系统是不同量纲的混合，称为混合(hybrid)参数。在小信号的情况下，四个参数都可以看作是常数。,三、微变等效电路分析法,（一）三极管的微变等效电路,很小，一般忽略。,3、 等效电路的引出,rce很大，一般忽略。,三、微变等效电路分析法,（一）三极管的微变等效电路,4、 注意的问题 (1)电压源和电流源的性质 它们是虚构的 它们是受控源 它们的极性不能随意假定 (2) 等效电路只对微变成分等效 (3)h参数与Q点的位置有关。 一般用测试仪测出 rbe一般用公式估算,三、微变等效电路分析法,（一）三极管的微变等效电路,（二）输入电阻hie（rbe）的近似估算,又因工作在Q点上，故,三、微变等效电路分析法,（三）用h参数等效电路分析法分析共射极放大器 1、画出微变等效电路,三、微变等效电路分析法,（三）用h参数等效电路分析法分析共射极放大器 2、 计算放大器的性能指标,（1） 求Au=Uo/Ui Ube=Ui Uce=Uo 由输入回路： Ui=rbeIb+hreUo （1） 由输出回路： Uo=IoRL=-(Ib+Uohoe)RL （2）,代入(1)中得：,三、微变等效电路分析法,负号说明输出电压与输入电压是反相的。 Au与Rc有关，适当增加Rc，在一定范围内可以提高Au。,（1） 求Au=U0/Ui, hie 103 , hfe 102, hoe 10-5 , hre 10-4 , RL 103,Au与的关系：在较小时，增加 ，Au可以提高，但不是一个正比关系。在较大时，Au与基本无关。,三、微变等效电路分析法,（三）用h参数等效电路分析法分析共射极放大器 2、 计算放大器的性能指标,（1） 求Au=U0/Ui,用简化的h参数等效电路计算,由输入回路： Ui=rbeIb 由输出回路： Uo=-ICRL=-IbRL,三、微变等效电路分析法,（三）用h参数等效电路分析法分析共射极放大器 2、 计算放大器的性能指标,（2） 求Ai=Io/Ii 为了简便，忽略RB，则IbIi 由输出端：-Io=IC=hfeIb+hoeUo=hfeIi+hoeIoRL,Ai-hfe=-,三、微变等效电路分析法,用简化的h参数等效电路计算,（三）用h参数等效电路分析法分析共射极放大器 2、 计算放大器的性能指标,（3） 求Ap=PO/Pi,三、微变等效电路分析法,（三）用h参数等效电路分析法分析共射极放大器 2、 计算放大器的性能指标,（4）求输入电阻,为be支路的电阻,若不考虑hreUce则 Ri=RB/hie,若RBhie 则Ri hie,（5）求输出电阻,输出电阻：加压求流法,所以：,三、微变等效电路分析法,（三）用h参数等效电路分析法分析共射极放大器 2、 计算放大器的性能指标,小结： 分析步骤： （1） 由图解法或近似估算法确定Q点； （2） 求Q点附近的h参数； （3） 画出微变等效电路； （4） 列出电路方程并求解。 适用范围： （1）适用于任何复杂电路的分析； （2） 只能解决小信号交流分量的计算问题，不能确定Q点。,三、微变等效电路分析法,（三）用h参数等效电路分析法分析共射极放大器 2、 计算放大器的性能指标,例1：图示电路中，晶体管3BX1的参数为hie=1k, hre=910-4，hfe=30，hoe=3010-6s， 求性能指标,详细计算：,近似估算：,Ai-=-30,这些误差是允许的。,Ri=RB/hie hie 1k 则R0= RC=3k,若：hie=1k, hre=2210-4， hfe=80，hoe=810-5s， RC=10k，求Au和Ai？,精确计算：Au=-2104，Ai=-44.4 简化计算：Au=-8102，Ai=-80 因为RC与1/hoe可以比拟，1/hoe不能忽略，hreUce也不能忽略。,三、微变等效电路分析法,例2：电路及参数如图所示，已知=50，hie=1.6k，C1、C2足够大，试求：Au和Aus=Uo/Us,解（1）Au=-RL/hie-34 （2） Ri=RB/hiehie=1.6k,ui,ib,ic,uo,RC,RL,us,Ri,三、微变等效电路分析法,4 静态工作点的稳定,为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。,对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由UBE、 和ICEO 决定，这三个参数随温度而变化，温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。,T,UBE,ICEO,Q变化,一、温度对的静态工作点的影响,1、温度对UBE的影响,T,其效应是使输入特性向左移,载流子的运动加剧,对相同的IB：UBE,Q点上移,2、温度对ICBO的影响,ICBO是基区和集电区的少子形成的,每升高10，ICBO约增大1倍。,ICBO(T)= 2ICBO(T0),又： ICEO=(1+)ICBO T ICEO,ICBO硅 ICBO锗 硅管工作比锗管稳定，因此，在高温场合，硅管应用广泛。,一、温度对的静态工作点的影响,3、温度对 值的影响,扩散与复合的比例,输出特性的间距,=T(0.51%),一、温度对的静态工作点的影响,小结：,Q点不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，从而导致失真。需要改进偏置电路，当温度升高、 IC增加时，能抑制Q点的变化，保持Q点基本稳定。,（1）硅管的ICBO小，温度对UBE和的影响是主要的。 （2）锗管的ICBO大，温度对ICBO的影响是主要的。 （3）除了温度变化引起管子工作不稳定外，通常还需要从管子参数的不一致来考虑问题。,一、温度对的静态工作点的影响,I、分压式偏置电路：,二、Q点稳定的电路,1、电路形式,2、基本特点 I2IB,利用Re使UE=IERe 而：UBE=UB-UE ,因UB保持不变，则使IE的变化转换成UBE的变化。 UBUBE,EC=常数，Rb1，Rb2要小，但Rb1，Rb2不能太小。,（I）使电流耗电增大； （II）Rb1，Rb2的分流使输入电阻变小,一般要求：I2 (510)IB UB(510)UBE,I、分压式偏置电路：,3、稳定过程,二、Q点稳定的电路,4、 CE的作用： 使ui几乎不受损失地加到be之间 和Re配合，保持UE一定的值,I、分压式偏置电路：,5、 讨论 （1）本电路稳定的过程实际是由于加了Re形成了负反馈过程， Re越大，稳定的效果越好，在集成电路中常用恒流源代替Re 。 （2）二极管补偿电路,二、Q点稳定的电路,（3）加热敏电阻以保证Q点更稳定。TRt负温度系数,（4）为了去掉耦合电容，采用双电源供电。,I、分压式偏置电路：,6、Q点的计算,二、Q点稳定的电路,I2IB UBUBE,I、分压式偏置电路：,7、动态分析,二、Q点稳定的电路,I、分压式偏置电路：,问题1：如果去掉CE，放大倍数怎样？,二、Q点稳定的电路,7、动态分析,I、分压式偏置电路：,问题2：如果电路如图所示，如何分析？,静态分析：,二、Q点稳定的电路,7、动态分析,动态分析：,I、分压式偏置电路：,二、Q点稳定的电路,7、动态分析,问题2：如果电路如图所示，如何分析？,I、分压式偏置电路：,例：电路的形式及参数如图所示， （1）确定Q点；（2）估算hie ； （3）计算Au； （4）计算Ri和Ro,（1） 求Q点：,ICIEUB/Re=4v/2k=2mA UCE=EC-ICRC-IERE=3v IB=IC/=2mA/40=50A,（2）估算hie：,hie=300+(1+),（3）计算Au,（4） 求Ri和Ro Ri=Rb1/Rb2/hiehie=833 Ro=RC=2.5k,RL=RC/RL=1.66k，则,二、Q点稳定的电路,I、分压式偏置电路：,ui,若没有电容Ce，再求解上题。,此时，Q点和hie保持不变， 而,=11.5k,二、Q点稳定的电路,II、电压负反馈偏置电路：,1、电路形式,2、特点：Rb的接法不同,3、原理： UCEUBE IB=(UCE-UBE)/RfUCE/Rf,4、讨论： RC越大，IC对UCE的控制越好，稳定性越好。Rf越小，同样的UCE的变化引起IB的变化越大，即稳定性越好。但为了保证合适的偏流，Rf不能太小，一般取(210)Rc。,5、求Q点： IB=UCE/Rf IC=IB UCE=EC-(IC+IB)RC,二、Q点稳定的电路,III、综合偏置电路：,二、Q点稳定的电路,5 射极输出器与共基极放大器,一、射极输出器共集电极电路,I、电路形式,II、电路分析,1、求Q点,由基极回路：EC=IBRB+UBE+IERE =IBRB+UBE+(1+)IBRE,一、射极输出器,II、电路分析,2、求Au=Uo/Ui,II、电路分析,2、求Au=Uo/Ui,Uo=Io =Ie =(1+)Ib,Ui=Ibrbe+Uo=Ibrbe+(1+)Ib,考虑到(1+) rbe,2、求Ri和Ai=Io/Ii,RB的分流作用一般不能忽略，当考虑了RB的分流作用后,3、求Ri,一、射极输出器,II、电路分析,4、求Ro,而 RERo,三、 应用 射极跟随器通常用作隔离级，以及多级放大器的输入级和输出级。,一、射极输出器,ui,RB,rbe,RL,uo,RE,RL,二、共基极放大器,I、电路形式 ：,II、分析计算 ： 1、Q点,II、分析计算 ： 2、动态分析,二、共基极放大器,III、分析计算 ： 2、动态分析,（1）电压放大倍数Au=Uo/Ui,（2）电流放大倍数 Ai=Io/Ii Io=-Ic=-Ib 若忽略Re则 Ii-Ie=-(Ib+Ic)=-(1+)Ib Ai=/(1+)=,（3）求Ri Ri=Ui/ (-Ie)=-Ibrbe /-(1+)Ib =rbe/(1+),二、共基极放大器,若不忽略Re则,III、分析计算 ： 2、动态分析,（4）求Ro加压求流法,Ro=U/I=RC,3、特点： （1）uo与ui同相，Au的大小与共发射极电路相同。 （2）工作频带宽，适用于高频电路。,二、共基极放大器,us,Rs,Re,rbe,ui,Ic,RL,uo,RL,RC,三种组态的比较,典型电路,6 多级阻容耦合放大电路,2、耦合方式：阻容耦合；直接耦合；变压器耦合；光电耦合。,3、多级放大电路对耦合电路要求：,（1）它的加入应尽量不影响前、后级间的静态工作点； （2）把前一级的信号尽可能多地传到后一级； （3）失真小。,1、多级放大器所考虑的问题 （1）级间耦合；即信号的传送。 （2）估算整个放大器的放大倍数； （3）频率响应。,一、耦合方式,I、阻容耦合利用电阻和电容将前、后级联接起来。 优点：各级直流通道相互独立、互不影响； 当耦合电容足够大，则信号能够顺利地加到后一级。 缺点：不适合传送缓慢变化的信号； 不适用于线性集成电路。,II、直接耦合 1、直接耦合是将前一级的输出端直接（或经过电阻）接到下一级的输入端。 2、直接耦合所带来的问题： 直流电位相互牵制；零点漂移。 3、适用场合：多用于直流信号的放大和集成电路中。,III、变压器耦合通过变压器将前、后级连接起来。 优点：它可以在传送信号的同时实现阻抗的变换，以获得较大的输出功率。另一方面，各级直流通道相互隔离。,阻抗的变换：,对于理想的变压器：P1=P2,即 I1U1=I2U2 则 I2/I1=U1/U2 （1）,而,则（1）式变为,缺点：频带窄，体积、重量大。,用途：多用于功放、中频调谐放大器以及多级放大器的输出级。,一、耦合方式,二、多级放大器的分析,前级的输出是后一级的输入，前级的输出电阻是后一级的信号源内阻。后一级放大器的输入电阻是前级放大器的交流负载。,每一级的电压放大倍数：,若为n级放大器，则有,两级放大器总的电压放大倍数：,注意： (1) Aui是考虑了前后级间的影响后的放大倍数。 (2)多级放大器的输入电阻，就是输入级的输入电阻。而输出级的输出电阻就是整个放大器的输出电阻。,二、多级放大器的分析,Rb,三、典型电路,1、共射共基放大电路,Ri=Ri1=rbe1 Ro=Ro2=Rc2,Rb21,2、共集共集放大电路,Ri=Ri1 Ro=Ro2,三、典型电路,3、共集共射放大电路,Ri=Ri1 Ro=Ro2,三、典型电路,多级阻容耦合放大器的特点：,(1) 由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。 (2) 前一级的输出电压是后一级的输入电压。 (3) 后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。 (4) 总电压放大倍数=各级放大倍数的乘积。 (5) 总输入电阻 Ri 即为第一级的输入电阻Ri1 。 (6) 总输出电阻即为最后一级的输出电阻。 (7) 对多级放大器，增大虽不能提高本级的Au，但提高了本级的rbe，从而减轻了前级的负担，使前级的Au增加，导致了总的Au增加。 (8)在选择输入、输出级的电路形式时主要从对输入、输出电阻的要求来考虑，而放大倍数则由中间各级来提供。,三、典型电路,（1）结构,四、复合管问题,复合NPN型,（2）复合管的电流放大系数 iC=iC1+iC2=1ib1+2ib2=1ib1+2ie1 =1ib1+2(1+1)ib1=(1+2+12)ib1 12ib1 =ib =iC/ib=12 （3）缺点及解决办法 穿透电流增大ICEO=ICEO2+ 2ICEO1 解决办法：ICEO1经R分流一部分， r为负反馈电阻，提高工作的稳定性,复合管问题,（5）优点 可提高放大倍数=12，降低驱动电流； 可获得更大的输出功率； 晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定，可以使两管比较对称；,一、频率响应的一般概念,I、频率响应电路的A,与频率的函数关系,其中,7 放大电路的频率响应,例如：放大器的放大倍数本身应该用复数来定义，即,什么是频率响应？ 怎样求频率响应？ 怎样画频率响应？,II、典型的频率响应,一、频率响应的一般概念,III、怎样得到频率响应,1. RC低通电路的频率响应,令,幅频响应,相频响应,求增益频率函数（传递函数）：,一、频率响应的一般概念,幅频响应,0分贝水平线,这是斜率为 -20dB/十倍频程 的直线,相交点,fH上限截止频率,III、怎样得到频率响应,1. RC低通电路的频率响应,画频率响应曲线分段画出,一、频率响应的一般概念,相频响应,III、怎样得到频率响应,1. RC低通电路的频率响应,一、频率响应的一般概念,画频率响应曲线,2. RC高通电路的频率响应,RC电路的电压增益：,幅频响应,相频响应,正号：输出超前输入,令,III、怎样得到频率响应,一、频率响应的一般概念,2. RC高通电路的频率响应,幅频响应,III、怎样得到频率响应,一、频率响应的一般概念,0分贝水平线,是直线，特别地 f=0.01fL时：,fL下限截止频率,2. RC高通电路的频率响应,III、怎样得到频率响应,一、频率响应的一般概念,相频响应,III、怎样得到频率响应,一、频率响应的一般概念,RC低通电路的频率响应,RC高通电路的频率响应,3. 结论,放大电路的频率响应的特征可用RC低通电路和高通电路来模拟； 转折频率fH和fL是频率相应的关键点，无论是幅频响应还是相频响应，基本上是以它为中心而变化的，求出fH和fL后就可以近似地描绘放大器的完整的频率响应曲线； fH和fL都是与对应的回路时间常数 RC成反比的。,III、怎样得到频率响应,IV、不同用途的放大器对频率失真具有不同的要求：,对音频放大器：,只需较好的幅频特性（因为人耳对相位变化感觉迟钝）,对图象放大器：,要求幅频特性、相频特性都好（因为人眼对相位变化敏感，各分量间相位关系也重要）,