单管共射放大电路及其分析方法PPT学习教案

1、会计学1单管共射放大电路及其分析方法单管共射放大电路及其分析方法第1页/共30页1、放大的概念o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。o放大本质n能量的控制n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。o基本要求不失真o放大对象变化量，即输入信号的小变化输出信号的大变化o核心元件n三极管n场效应管第2页/共30页2、主要技术指标技术指标测试示意图o放大倍数n含义描述放大电路的放大能力n定义式o电压放大倍数o电流放大倍数ioUUAu ioIIAi o输入电阻Rin从放大电路输入端看进去的等效电阻。n描述放大电路从信

2、号源索取电流的大小n定义式issRRUI.i.isisiURRRUiiiIUR o输出电阻n从放大电路的输出端看进去的等效电阻。n描述放大电路带负载能力的技术指标。n测量或计算方法/11oLoooLLoURRURRRU LS0oooRUIURLooo)1(RUUR 第3页/共30页2、主要技术指标o最大输出幅度o非线性失真系数o通频带o最大输出功率与效率第4页/共30页OCCCEBCBBE )()(uRiuiiiuuo工作原理 输入回路输入回路输出回路输出回路uIuoo电路结构缺点n双电源供电nui、uo不共地n阻容耦合单管共射放大电路 第5页/共30页4、组成放大电路的原则BCii o合理的

3、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：o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。o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。第6页/共30页o放大电路是交、直流共存n直流通路直流通路n交流通路交流通路iB=IB+ib ; uBE=UBE+ube 第7页/共30页1、直流通路与交流通路o直流通路n直流电流流过的路径。n画法o输入信号为0，但保留信号源内阻RSo保留直流

4、电源VCCo电容开路第8页/共30页1、直流通路与交流通路o交流通路n交流电流流过的路径。n画法o加信号源usoVCC自身短路o大容量电容短路第9页/共30页bce2、静态分析工程近似分析法IBQICQ UCEQ其中，硅管 UBEQ = (0.6 0.8) V 锗管 UBEQ = (0.1 0.2) VbBEQCCBQRUVI ICQ IBQUCEQ = VCC ICQ RCo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o步骤n画直流通路n列输入、输出回路的电压、电流方程n求静态工作点n验证UBEQ= VCC IBQ RbUCEQ= VCC ICQ RCICQ = I

5、BQ 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。第10页/共30页【例】图示单管共射放大电路中，VCC = 12 V， Rc= 3 k ， Rb= 280 k ，NPN 硅管的 = 50，试估算静态工作点。解：设 UBEQ = 0.7 VA 40mA )2807.012(bBEQCCBQ RUVIICQ IBQ = (50 0.04) mA = 2 mAUCEQ = VCC ICQ Rc = (12 - 2 3)V = 6 V2、静态分析工程近似分析法IBQICQ UCEQ若 Rb=100k ，试估算静态工作点。120.70.11

6、3100CCBEQBQbVUImAmAR(50 0.113)5.65CQBQIImAmA(125.65 3)4.95CEQCCcCQUVRIVV UCEQ不可能为负不可能为负，其最小值也只能为，其最小值也只能为0，三极管工作在，三极管工作在饱饱和区和区。1243C CC E SC MCVVVIm ARm A(0.113,4,0 )mAmA V第11页/共30页2、静态分析图解法o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。o步骤n画直流通路bceIBQICQ UCEQn近似估算IBQ、找到相应的输出特性曲线n列输出回路方程，作直流负载线iCuCEiB=IBQCECCCcuVi

7、RVCCVCC /RC负载线UCEQICQQo与横坐标的交点o与纵坐标的交点n确定静态工作点Qo静态工作点在什么区域合理？第12页/共30页3、动态分析图解法o交流通路 交流通路的输出回路是RC和RL的并联。o作交流负载线n通过静态工作点n斜率交流通路的输出回路LCLL/ 1RRRR ，其中，其中交流负载线交流负载线OIBiC / mAuCE /VQ第13页/共30页3、动态分析图解法输入回路工作情况Q0.70t6040200uBE/ViB / At0uBE/ViBUBEuBE=UBE+ubeiB=IB+ib ube0.680.72 uBE iB第14页/共30页交流负载线直流负载线4.57.

8、5 uCE912t0ICQiC / mA0IB = 4 0 A2060804Q260uCE/ViC / mA0tuCE/VUCEQ iC输出回路工作情况3、动态分析图解法第15页/共30页单管共射放大电路的电压电流波形3、动态分析图解法o交、直流并存o电压放大作用o倒相作用第16页/共30页图解法的应用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ibui结论：iB 波形失真OQOttOuBE/ViB / AuBE/ViB / AIBQ 截止失真第17页/共30页OiCtOOQ tuCE/VuCE/ViC / mAICQUCEQuo = uce图解法的应用1分析非线性

9、失真结论：iC 、uCE (uo )波形失真NPN 管截止失真输出uo波形第18页/共30页 NPN 管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 分析非线性失真第19页/共30页改变Rb，保持VCC Rc 不变OIBiCuCE Q1Rb 增大，Rb 减小，Q 点下移；Q 点上移；Q2OIBiCuCE Q1Q3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第20页/共30页4、动态分析微变等效电路法 o三极管的微变等效电路o微变等效电路法第21页/共30页（

10、1）三极管的微变等效电路 iB uBE晶体管的输入特性曲线晶体管的输入特性曲线 常数常数 CEBBEbeUiurrbe 晶体管的输入电阻 在小信号的条件下，在小信号的条件下，r rbebe是一常数。晶体管的输入电路可用是一常数。晶体管的输入电路可用r rbebe等效代替。等效代替。输入电路Q Q 点附近的工作段点附近的工作段近似地看成直线近似地看成直线 可认为可认为 u uBE BE 与与 i iB B 成正比成正比QOiB uBE EQbbbe)(26)1 (ImVrr低频、小功率管rbb 约为300 。第22页/共30页输出电路假设在Q 点附近特性曲线基本上是水平的( iC与 uCE无关)

11、，数量关系上， iC比 iB大 倍； iB iB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。uCE QiC O（1）三极管的微变等效电路第23页/共30页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cbeibic+ube +uce ebcrbe ib+ube +uce icib第24页/共30页第25页/共30页(3) 微变等效电路法举例o步骤步骤n求静态工作点求静态工作点Q Q n求微变参数求微变参数r rbebe n画放大电路的微变等效电画放大电路的微变等效电路路n列电路方程并求

12、解列电路方程并求解n步骤步骤1 1：求静态工作点：求静态工作点Q Q bBEQCCBQRUVI ICQ IBQUCEQ = VCC ICQ RCn步骤步骤2 2：求微变参数：求微变参数r rbebe )mA()mV(26)1 (300EQbeIrCQEQII其中其中第26页/共30页(3) 微变等效电路法举例o步骤步骤n求静态工作点求静态工作点Q Q n求微变参数求微变参数r rbebe n画放大电路的微变等效电画放大电路的微变等效电路路n列电路方程并求解列电路方程并求解n步骤步骤3 3：画放大电路的微变等效电路：画放大电路的微变等效电路o三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路o电路其余部分的交流通路电路其余部分的交流通路ebcrbe ib+ube +uce icibRc +ui +uo RL Rb 第27页/共30页(3) 微变等效