单管共射放大电路及其分析方法

第5次课放大电路及其分析方法,主要内容放大电路概述放大电路的基本分析方法目的与要求掌握放大电路主要技术指标的含义及其计算方法了解单管共射放大电路的工作原理理解放大电路的组成原则了解放大电路的图解分析法掌握放大电路的工程近似分析法和微变等效电路法重点：放大电路的微变等效分析,一、放大电路概述,放大的概念主要技术指标单管共发射极放大电路组成原则,1、放大的概念,放大输入为小信号，有源元件控制电源使负载获得大信号，并保持线性关系。放大本质能量的控制在放大电路中提供一个能源，由能量较小的输入信号控制这个能源，使之输出较大的能量，然后推动负载。基本要求不失真放大对象变化量，即输入信号的小变化输出信号的大变化核心元件三极管场效应管,2、主要技术指标,技术指标测试示意图,放大倍数含义描述放大电路的放大能力定义式电压放大倍数电流放大倍数,输入电阻Ri从放大电路输入端看进去的等效电阻。描述放大电路从信号源索取电流的大小定义式,输出电阻从放大电路的输出端看进去的等效电阻。描述放大电路带负载能力的技术指标。测量或计算方法,2、主要技术指标,最大输出幅度非线性失真系数通频带最大输出功率与效率,3、单管共发射极放大电路,组成晶体管VT基极电源VBB基极偏流电阻Rb集电极电源VCC集电极负载电阻RC,工作原理,输入回路,输出回路,电路结构缺点双电源供电ui、uo不共地阻容耦合单管共射放大电路,4、组成放大电路的原则,合理的偏置外加直流电源使发射结正偏，集电结反偏，使三极管处于放大状态，则有：,有信号的输入回路输入回路的接法应使输入电压uI能够传送到三极管的基极回路，使基极电流产生相应的变化量iB。有信号的输出回路输出回路的接法应使变化量iC能够转化为变化量uCE，并传送到放大电路的输出端。,第1条是涉及放大电路的直流通路，第2、3条是放大电路的交流通路问题。,二、放大电路的分析方法,放大电路是交、直流共存直流通路交流通路,放大电路分析静态分析分析未加输入信号时的工作状态。依据电路直流通路分析目的求静态工作点（IBQ、ICQ、UCEQ）分析方法工程近似分析法、图解法动态分析在静态分析的基础上，分析加上交流输入信号时的工作状态依据电路交流通路分析目的估算放大电路的性能指标分析方法图解法、微变等效电路法,iB=IB+ib;uBE=UBE+ube,1、直流通路与交流通路,直流通路直流电流流过的路径。画法输入信号为0，但保留信号源内阻RS保留直流电源VCC电容开路,1、直流通路与交流通路,交流通路交流电流流过的路径。画法加信号源usVCC自身短路大容量电容短路,2、静态分析工程近似分析法,其中，硅管UBEQ=(0.60.8)V锗管UBEQ=(0.10.2)V,基本思路先假定三极管工作在放大模式，再由分析结果进行验证、确定和计算步骤画直流通路列输入、输出回路的电压、电流方程求静态工作点验证,UBEQ=VCCIBQRb,UCEQ=VCCICQRC,ICQ=IBQ,求得静态工作点,若UCEQ0.7V，说明三极管处于放大状态，假设正确；否则，根据实际情况用另外的模型分析。,【例】图示单管共射放大电路中，VCC=12V，Rc=3k，Rb=280k，NPN硅管的=50，试估算静态工作点。,解：设UBEQ=0.7V,ICQIBQ=(500.04)mA=2mA,UCEQ=VCCICQRc=(12-23)V=6V,2、静态分析工程近似分析法,若Rb=100k，试估算静态工作点。,UCEQ不可能为负，其最小值也只能为0，三极管工作在饱和区。,2、静态分析图解法,在三极管的输出特性曲线上用作图的方法求放大电路的静态工作点。步骤画直流通路,近似估算IBQ、找到相应的输出特性曲线列输出回路方程，作直流负载线,iB=IBQ,VCC,VCC/RC,负载线,UCEQ,ICQ,Q,与横坐标的交点与纵坐标的交点确定静态工作点Q静态工作点在什么区域合理？,3、动态分析图解法,交流通路交流通路的输出回路是RC和RL的并联。作交流负载线通过静态工作点斜率,交流通路的输出回路,3、动态分析图解法,输入回路工作情况,Q,0.7,iB,uBE=UBE+ubeiB=IB+ib,ube,输出回路工作情况,3、动态分析图解法,单管共射放大电路的电压电流波形,3、动态分析图解法,交、直流并存电压放大作用倒相作用,图解法的应用1分析非线性失真,1、静态工作点过低，引起iB、iC、uCE的波形失真,ib,ui,结论：iB波形失真,截止失真,uo=uce,图解法的应用1分析非线性失真,结论：iC、uCE(uo)波形失真,NPN管截止失真输出uo波形,Q点过高，引起iC、uCE的波形失真饱和失真,图解法的应用1分析非线性失真,改变Rb，保持VCCRc不变,Rb增大，,Rb减小，,Q点下移；,Q点上移；,改变VCC，保持Rb，Rc，不变,升高VCC，直流负载线平行右移，动态工作范围增大，但管子的动态功耗也增大。,Q2,图解法的应用2分析参数对静态工作点的影响,4、动态分析微变等效电路法,三极管的微变等效电路微变等效电路法,（1）三极管的微变等效电路,晶体管的输入特性曲线,rbe晶体管的输入电阻,在小信号的条件下，rbe是一常数。晶体管的输入电路可用rbe等效代替。,输入电路,Q点附近的工作段近似地看成直线,可认为uBE与iB成正比,低频、小功率管rbb约为300。,输出电路,假设在Q点附近特性曲线基本上是水平的(iC与uCE无关)，数量关系上，iC比iB大倍；,从三极管输出端看，可以用iB恒流源代替三极管；,该恒流源为受控源；为iB对iC的控制。,（1）三极管的微变等效电路,三极管的简化参数等效电路,在大多数情况下，简化的微变等效电路对于工程计算来说误差很小。,（1）三极管的微变等效电路,c,b,e,ib,ic,+ube,+uce,e,b,c,rbe,ib,+ube,+uce,ic,ib,确定静态工作点Q求静态工作点处三极管的微变参数rbe画微变等效电路画三极管的等效电路其余部分的交流通路从三极管的三个电极出发，按画交流通路的方法把通向地的支路一一画出列出电路方程并求解。,(2)微变等效电路法的步骤,(3)微变等效电路法举例,步骤求静态工作点Q求微变参数rbe画放大电路的微变等效电路列电路方程并求解,步骤1：求静态工作点Q,步骤2：求微变参数rbe,其中,(3)微变等效电路法举例,步骤求静态工作点Q求微变参数rb