《共基极放大电路》PPT课件.ppt

1 2 4 5共基极放大电路 共基极放大电路 1 求 Q 略 2 2 动态分析 Ri R i Ro Ro RC 输出电阻 令us 0 去掉负载 3 共基极放大器的特点 共基极电路的电流放大系数几乎为1 所以又称为电流跟随器共基极放大器的输出电压和输入电压的相位相同 且增益大输入电阻较小 一般为十几到几十欧姆输出电阻Ro 较大可以到达几百千欧姆 4 2 4 6共集电极放大电路 共集电极放大电路 射极输出器 射极跟随器 5 IBQ VCC UBEQ RB 1 RE ICQ IBQ UCEQ VCC ICQRE 1 静态分析 6 2 动态分析 交流通路 小信号等效电路 R L RE RL 7 电压放大倍数 1 输入电阻 R L RE RL 8 输出电阻 us 0 u i R S Rs RB i iRE ib ib 9 电压增益小于1但接近1 但其电流增益ie ib较大 仍有一定的功率放大作用 输出电压与输入电压同相输入电阻高 从信号源提取的电流小 可减少信号源的功率容量 适于作多级放大器的输入级 缓冲级 输出电阻低 可减少负载变动对电压增益的影响 即带负载的能力强 适于作多级放大器的输出级 共集电极电路特点 10 例 120 RB 300k r bb 200 UBEQ 0 7V RE RL Rs 1k VCC 12V 求 Q Au Ri Ro 解 1 求 Q IBQ VCC UBE RB 1 RE 12 0 7 300 121 1 27 A IEQ IBQ 3 2 mA UCEQ VCC ICQRE 12 3 2 1 8 8 V 11 2 求Au Ri Ro rbe 200 26 0 027 1 18 k 300 1 18 121 0 5 51 2 k RL 1 1 0 5 k 12 C3开路 RB3短路 Ri RB1 RB2 rbe 1 RE Ri 50 510 45 k Ri RB3 RB1 RB2 rbe 1 RE Ri 100 50 510 115 k C3开路 接RB3 RB3 rbe rbe Ri rbe 1 R B RE 1 R B RE Ri 51 50 10 425 k 10k 提高Ri的电路 接C3 接RB3 13 放大器性能参数比较表 大 小 大 大 较小 大 小 大 中 大 较大 小 14 2 5多级放大电路 15 耦合方式 两单级放大电路间的连接 放大电路的级间耦合必须要保证信号的传输 且保证各级的静态工作点正确 1 阻容耦合方式 优点 直流通路前后级隔断 便于单独计算各级静态工作点 缺点 只能放大交流信号 且不易集成化 16 2 直接耦合方式 优点 能放大缓慢变化的信号 且便于集成化 缺点 各级静态工作点互相影响 容易产生零点漂移 第一级 UCE1 UBE2 0 7V T1接近饱和区 RE2 1 RE2会使第二级放大倍数下降 2 RE2会使第二级集电极的静态电位提高 使级数受限 在第二级加射极电阻 17 PNP和NPN管交替使用 来解决级数受限的问题 由于PNP管工作在放大区时 它的发射极电位高 集电极电位低 恰好与NPN相反 这样就可以将已经提高的集电极静态电位移下来 18 3 变压器耦合方式 由于体大笨重 性能较差 又不易集成 所以很少采用 4 光电耦合放大器 19 多级放大电路分析 1 电压增益 20 第二级放大器的输入电阻就相当于第一级放大器的负载 第一级放大器相当于第二级放大器的信号源 信号源的内阻为第一级放大器的输出电阻 第一级放大电路的输出开路电压 21 将后一级的输入电阻作为前一级的负载考虑 1 输入电阻法 求电压增益两种处理方法 第二级 22 将后一级与前一级开路 计算前一级的开路电压放大倍数和输出电阻 并将其作为信号源内阻加以考虑 共同作用到后一级的输入端 2 开路电压法 23 2 输入电阻 当输入级为射级输出器时 它的输入电阻还和下一级的输入电阻有关 3 输出电阻 当输出级为射级输出器时 它的输出电阻也和前级的输出电阻有关 24 4 举例 1 阻容耦合电路 25 解 1 静态分析 第一级是共射电路 26 第二级是共集电路 解得 1分 27 动态分析 电路的简化小信号模型为 28 求电压增益 方法一 输入电阻法 29 30 方法二 31 32 输入电阻 33 输出电阻 34 2 直接耦合电路 电路如下图所示 已知三极管的 1 2 100 rbb 200 VBE1 VBE2 0 7V 计算 1 两极电路的静态工作点 2 电路总电压放大倍数 以及输入电阻和输出电阻 35 1 求静态工作点 第一级是共射电路 36 第二级是共射电路 37 38 2 6放大器的频率响应 在放大电路的通频带中给出了频率特性的概念 幅度频率特性相位频率特性 这些统称放大电路的频率响应 39 例 某放大器的频率响应 通频带 带宽 上限频率 下限频率 40 因放大电路对不同频率成分信号的增益不同 从而使输出波形产生失真 称为幅度频率失真 简称幅频失真 放大电路对不同频率成分信号的延时不同 从而使输出波形产生失真 称为相位频率失真 简称相频失真 幅频失真和相频失真是线性失真 放大器的输入信号不是单一频率的正弦信号 41 产生频率失真的原因是 1 放大电路中存在电抗性元件 例如耦合电容 旁路电容 分布电容 变压器 分布电感等 例 X 1 j c 中频时 大电容短路处理 小电容开路处理低频和高频时会产生较大误差 2 三极管的 是频率的函数 在研究频率特性时 三极管的低频小信号模型不再适用 而要采用高频小信号模型 42 2 6 1波特图RC低通电路RC高通电路 43 幅频特性的X轴和Y轴都是采用对数坐标 相频特性的X轴采用对数坐标 这种折线化画出的频率特性曲线称为波特图 是分析放大电路频率响应的重要手段 44 系统传递函数的频率特性的表达式 波特图的表达式 幅频特性 分贝 小信号放大器是线性时不变系统 45 相频特性 幅频特性及相频特性都是各因子的代数和 作波特图时 可以在图上分别作出各因子的因子图然后求代数和 则得到整个系统的波特图 46 1 常数因子 47 2 j 因子 48 3 一阶极点因子 转折点频率 49 当时 幅频特性将以十倍频20dB的斜率下降 或写成 20dB dec 在处的误差最大 有 3dB 当时 相频特性将滞后45 并具有 45 dec的斜率 在0 1和10处与实际的相频特性有最大的误差 其值分别为 5 7 和 5 7 50 4 一阶零点因子 51 例 已知某放大电路的电压增益频率表达式为 试画出该电路的波特图 包括幅频特性和相频特性 52 上限频率 53 例 54 55 RC低通电路 RC低通电路 其电压放大倍数 传递函数 为 返回 56 由以上公式可做出如图所示的RC低通电路的近似频率特性曲线 RC低通电路的频率特性曲线 上限截止频率 57 RC高通电路 其电压放大倍数为 式中下限截止频率 模和相角分别为 返回 58 RC高通电路的近似频率特性曲线 由以上公式可做出如图所示的RC高通电路的近似频率特性曲线 下限截止频率 59 2 6 3共发射极放大器的频响 1共发放大器的低频响应 低频区的小信号等效电路 60 61 62 回顾 63 64 65 66 等效电路 是指在VCE一定的条件下 Q点上 在等效电路中可将CE间交流短路 于是可作出如图等效电路 2共发放大器的高频响应 电流放大系数 的频响 67 由此可求出共射接法交流短路电流放大系数 68 当 1时对应的频率称为特征频率fT 且有fT 0f 当20lg 下降3dB时 频率f 称为共发射极接法的截止频率 的幅频特性和相频特性曲线 69 当f fT时 有 因fT f 所以 fT 0f 70 共发射极放大器高频等效电路 高频混合 型小信号模型电路 这一模型中用代替 这是因为 本身就与频率有关 而gm与频率无关 71 由此可见gm是与频率无关的 0和rb e的比 因此gm与频率无关 若IE 1mA gm 1mA 26mV 38mS gm称为跨导 还可写成 0反映了三极管内部 对流经rb e的电流的放大作用 是真正具有电流放大作用的部分 0即中频时的 72 密勒定理 73 密勒电容 74 简化高频小信号电路 75 戴维南等效 回顾 76 77 共发放大器的高频区波特图 78 全频段小信号模型 共发射极接法基本放大电路从低频到高频的全频段小信号模型 如右图所示 CE接法基本放大电路 全频段微变等效电路 79 设fL1 fL2 可以画出单级基本放大电路的波特图 80 结论 1 放大电路的耦合电容是引起低频响应的主要原因 下限截止频率主要由低频时间常数中较小的一个决定 2 三极管的结电容和分布电容是引起放大电路高频响应的主要原因 上限截止频率由高频时间常数中较大的一个决定 81 3 由于 若电压放大倍数A增加 C1也增加 上限截止频率就下降 通频带变窄 增益和带宽是一对矛盾 所以常把增益带宽积作为衡量放大电路性能的一项重要指标 4 CB组态放大电路由于输入电容小 不存在密勒效应 所以CB组态放大电路的上限截止频率比CE组态要