共发射极放大电路(PPT课件).ppt

第三章晶体三极管(BJT)及放大电路基础,3.1半导体BJT一BJT结构与电路符号二晶体管电流的分配与放大作用演示实验结论：、晶体管起放大作用的条件：发射结正偏，集电结反偏，称为BJT的放大偏置。即满足下列电压关系：NPN管：VCB0，VBE0或VCVBVEPNP管：VCB0，VBE0或VCVBVE,、放大偏置时的电流分配与放大关系：(1)IE=IC+IB(2)IC和IEIE基极电流的少量变化IB可引起集电极电流IC的较大变化(3)当IB=0时，IC=ICEO,解释：BJT内部载流子的传输过程发射区向基区注入电子电子在基区中的扩散与复合集电区收集扩散过来的电子,三BJT静态特性曲线,BJT静态特性曲线：是在伏安平面上作出的反映晶体管各极直流电流电压关系的曲线。BJT静态特性曲线用途：,、晶体三极管的组态,将晶体三极管视为双端口器件，分析其三种典型接法，称为组态。共基极接法（CB）共射接法（CE）共接接法（CC）,、共射输入特性曲线,共射输入特性曲线是以输出电压VCE为参变量，输入口基极电流iB随发射结电压vBE变化的曲线：共射输入特性曲线的特点：、共射输出特性曲线共射输出特性曲线是在集电极电流IB一定的情况下，的输出回路中集电极与发射极之间的电压VCE与集电极电流IC之间的关系曲线。,工作区域划分：(1)放大区(线性区)条件：发射结正偏，集电结反偏对NPN管：VCVBVE特性：IC=IB(2)截止区条件：发射结反偏对NPN管：VBVBE特性：IB增加，IC却不再增加，即ICIB;而且VCE很小。,四、BJT的主要参数,1电流放大系数共发射极直流电流、交流电流放大系数例：书图3.1.7(b)为3DG6晶体三极管输出特性曲线，求它的共发射极直流电流、交流电流放大系数2极间反向电流(1)ICBO(2)ICEO3极限参数,3.2共发射极放大电路,一、共发射极基本放大电路教材图3.2.1T：NPN型晶体管,放大的核心部件VCC：集电极回路直流电源提供集电结反偏RC：集电极负载电阻,作用:将iC转换成U0，反应在输出端VBB,Rb:提供发射结正偏和合适的基极偏流C1,C2：隔直流通交流,二.组成原则(1)发射结正偏集电极反偏使T管处于放大状态(2)输入回路：Ui产生ib控制ic(3)输出回路：使iC尽可能多流到RL上（减少其他支路的分流）(4)保证放大电路工作正常，T处于放大状态，合理设置静态工作点Q,三.放大电路的性能指标、放大倍数：输入信号若为正弦波a.电压放大倍数：AV=U0/UIUO输出电压（有效值）UI输入电压（有效值）电压增益：AV(db)=20lgAV分贝DBb电流放大倍数AI=IO/II电流增益：AI(db)=20lgAI(分贝)c功率放大倍数：功率增益20lgAp分贝Ap=Po/PI,2.最大输出幅度：U0MAX,U0,U0PP（以正弦为例子）3.输入电阻:Ri4.输出电阻：Ro5.通频带BW（Bf）,四、放大电路的基本分析方法,、分析方法：1）图解法：在特性曲线上用作图来进行分析2）微变等效电路法：在一定条件下等效为线性电路进行分析3)计算机仿真一、直流通路，交流通路电路分析的两种基本电路：1）直流通路：静态工作点分析（UBEQ,UCEQ,IBQ,ICQ）2）交流电路：动态分析（AV，ri，r0）,1直流通路：直流信号通过的电路原则：遇C视为开路遇L视为短路,1交流通路：交流信号通过的电路原则：遇C（充分大）近似视为短路遇L（充分大）近似视为开路直流电源（内阻小）：近似为短路。,3.3图解分析法,一、静态分析静态工作点估算：从输入特性中知：晶体管导通时UBE变化很小（硅管：0.6-0.8V；锗管：0.1-0.3V）一般情况UBEQ：（硅管：0.7V，锗管0.2V）1)从直流通路中：列KVL方程IBQ*RB+UBEQ-EC=0IBQ=（EC-UBEQ）/RB2)从晶体管电流分配关系ICQ=IBQ3)从直流通路中：列负载回路的KVL方程ICQ*RC+UCEQ-EC=0UCEQ=EC-ICQ*RC,2.用图解法确定点,1)给出输入特性，输出特性曲线2)画出直流通路：标出IBQ，ICQ，UBEQ，UCEQ3)利用输入特性曲线来确定IBEQ和UBEQ基极偏置线：UBE=EC-IB*RB与输入特性曲线的交点对应的IBQ，UBEQ4)利用输出特性曲线来确定ICQ和UCEQ直流负载线：UCE=EC-IC*RC与输出特性曲线中IBQ线的交点确定ICQ、UCEQ*只给出输出特性曲线来确定UCEQ和ICQ1)估算IBQ及UBEQ2)利用输出特性曲线来确定ICQ，UCEQ由估算的IBQ所对应的输出特性曲线与直流负载线的交点Q对应ICQ，UCEQ,2.动态工作情况分析,（）、利用输入特性画出iB，uBE波形设输入为Ui=UmSINwt（mv）uBE=UBEQ+uiiB=IBQ+IBMSINwt,（2）、利用输出特性画iC和uCE波形交流负载线a、空载时RL=交流负载线与直流负载线重合，动态工作点在交流负线上移动，斜率1/RCuCE=EC-IC*RC,b、RL不等于放大电路的交流负载电阻RL/=RCRL交流负载线作法：过点作一条斜率为-1/RL/的直线,3.非线性失真1)截止失真Q点过低，信号进入截止区,uo,放大电路产生截止失真,2)饱和失真Q点过高，信号进入饱和区,放大电路产生饱和失真,波形的失真,饱和失真,截止失真,由于放大电路的工作点达到了三极管的饱和区而引起的非线性失真。对于NPN管，输出电压表现为底部失真。,由于放大电路的工作点达到了三极管的截止区而引起的非线性失真。对于NPN管，输出电压表现为顶部失真。,动态工作情况分析小结,Q点合适，Ui幅度过大双向失真（截止，饱和失真）,uo,可输出的最大不失真信号,选择静态工作点,3.4微变等效电路法,条件：指输入信号UI变化量小（即小信号）输入信号频率在低中频范围原因：根据输入，输出特性曲线在如上条件下：小信号：特性曲线近似直线性可用等效的线性电路代替T管低中频：晶体管中结电容的影响极小,一、BJT的微变等效电路rbe称为BJT的输入电阻，它表示BJT的输入特性近似计算公式：rbe=UBE/IB=rb+(1+)rerb-基区体电阻,re发射击区体电阻rbe=200+（1+B）26(mV)/IE(mA)rce称为BJT的输出电阻，rce=uce/icIB，一般rce10k可忽略,二、用H参数微变等效电路法分析共射极基本放大电路、画出放大电路的微变等效电路由BJT的微变等效电路和放大电路的交流通路可得出放大电路的微变等效电路。,、求电压增益AV：AV=UO/UIUI=IBRBE（1）空载时：RL=U0=IORC=-ICRCU0=-IBRC所以AV=UO/UI=-IBRC/（IBRBE）=-RC/RB（）RLUO=IoRL=-ICRL=-IBRLAV=UO/UI=-IBRL/（IBRBE）=-RL/RBE=-RC/RL/RBE,、计算输入电阻和输出电阻(1)计算输入电阻RI=UI/IB=RB/RBE=RBE(2)计算输出电阻当RL=时，向左看进去所以UI=0IB=0则IB=0RO=RC,3.5放大电路的工作点稳定问题,一、温度对工作点的影响1)ICBOVBE影响：T升，升，输出特性曲线间隔宽，Q点上移，饱和区，放大能力减弱。2)ICBO影响：T升，ICBO升，ICEO升，输出特性曲线向上平移，Q点向饱和区移动，放大能力减弱。硅管ICBO很少，影响可忽略。锗管ICBO很大，造成工作点不稳的主要因素。高温下应选硅管3)VBE影响。T升，VBE降（导通电压），输入特性曲线向左移动，IBQ升，工作点上移，ICQ不稳归上述：T升，Q点，饱和区移动T降，Q点，截止区移动。,二、分压式射极偏置电路：电路应满足：IRb2IBQUBQUBEQ1、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。,稳定原理：,T,IC,IE,VE、VB不变,VBE,IB,IC,（负反馈控制）,2、静态分析：,算法：,3、动态分析：交流通路微变等效电路,Av：Av=ri、rori=Rb1Rb2rbe+(1+)ReroRc故ReAv矛盾采用改进电路在Re上并联一大电容(交流旁路),CE交流旁路电容,RE射极直流负反馈电阻,有旁路电容CE:AvriRb1Rb2rberoRC,如果电路如下图所示，如何分析？,动态分析：,交流通路,交流通路：,微变等效电路：,3.6共集电极放大电路和共基极放大电路,一、共集电极放大电路、静态工作点计算：直流通路EC=RbIBQ+IEQRe+UBEQEC=UCEQ+ReIEQ,又IEQ=（1+）IBQIBQ=（EC-UBEQ）/（Rb+（1+）Re）,ICQ=IBQUCEQ=EC-（1+）IBQRe,、动态分析,交流通路：微变等效电路,UI=IBRBE+IERL=IBRBE+IB（1+）RLUO=IERL=（1+）RL,AV=UO/UI=（1+）RL/（RBE+（1+）RL）,注：当（1+）RLRBE时，AV1说明共级电路，UO与UI同相，电压无放大作用,结论：,（1）U0与UI同相,（2）V=1，电压无放大作用，电流有放大（就电压信号讲又称为射极跟随器）,（3）RI大对前级影响小（对信号源索取电流小）,（4）RO小带负载能力强,射极输出器的使用,1.将射极输出器放在电路的首级，可以提高输入电阻。,2.将射极输出器放在电路的末级，可以降低输出电阻，提高带负载能。,3.将射极输出器放在电路的两级之间，可以起到电路的匹配作用。,二、共基极放大电路,、静态工作点,直流通路,VB=RB1/（RB1+RB2）ECVB=RBEQ+IEQREIEQ=（UB-UBEQ）/REIBQ=IEQ/（1+）UCEQ=EC-ICQRC-IEQREEC-IEQ（RC+RE）,当IB很小则：,动态分析：交流通路微变等效电路,结论：A.共基电路是同相放大器VO、