基本放大电路共射共集共基PPT学习教案

1、会计学1基本放大电路共射共集共基基本放大电路共射共集共基+_vi ii +_vo io 信号源信号源负载负载直流电源直流电源放大电放大电路路信号功率增大信号功率增大信号功率小信号功率小第二章第二章 基本放大电路基本放大电路一、放大的概念第1页/共87页放大电路的本质：用较小能量控制较大能量。（用一个能量较小的输入信号对直流电源的能量进行控制和转换，使之转换成较大的交流电能输出，以便驱动负载。）放大电路作用：通过晶体管和场效应管组成的放大电路，在保证输出和输入信号波形基本相同的前提下，将微弱的电信号增强到需要的强度输出。放大电路的基本特征：功率放大。转换、控制能量的元件（有源元件）-晶体管和场效

2、应管。放大前提：信号不失真。第2页/共87页1、放大倍数电压放大倍数：输出电压比输入电压。电流放大倍数：输出电流比输入电流。+_vi ii +_vo io 信号源信号源负载负载直流电源直流电源放大电路放大电路信号功率增大信号功率增大信号功率小信号功率小iovVVAioiIIA二、放大电路主要性能指标第3页/共87页2、输入电阻ri -输入电压有效值Vi和输入电流Ii有效值之比。sViV oVoV从输入端看进去的从输入端看进去的等效电阻等效电阻iriroriiiIVriiiIVr 第4页/共87页3、输出电阻ro -从放大电路输出端看见去的等效电阻。它反映放大电路带负载能力，输出电阻越小，放大电

3、路带负载能力越强。sViV oVoVoLoLoVRrRVLooo)RVV(r1从输出端看进从输出端看进去等效成有内去等效成有内阻的电压源，阻的电压源，内阻即输出电内阻即输出电阻。阻。空载时输出空载时输出电压有效值电压有效值带带RL时的输出时的输出电压有效值电压有效值iror第5页/共87页4、频率响应：反映放大电路放大能力随信号频率变化的特性5、最大输出范围与非线性失真 放大电路只适用于放大某一特定频率范围（通频带）内的信号。 非线性失真-输出信号与输入信号产生明显的差别，这种差别体现为一种非线性。sViV oVoV第6页/共87页 三极管有三个电极，对小信号实现放大时在电路中可有三种连接方式

4、（或称三种组态）。共(发)射极接法 共基极接法 共集电极接法第7页/共87页2.1 2.1 共发射极放大电路共发射极放大电路VBBVCCvivovsVT2.2.1、电路组成及各元件作用信号信号源源信号源内信号源内阻阻输入电压输入电压输出电压输出电压第8页/共87页直接耦合放大电路直接耦合放大电路1、电路组成VBBVCCvivoVTvs第9页/共87页电路改成电位画法+VCCvivovsVTVBBVCCvivoVTvs第10页/共87页一、电路特点1、直流量、交流量共存于放大电路，前者是直流电源作用的结果，后者是输入的交流信号作用的结果；2、由于电感、电容元件的存在，直流量和交流量流经的通路不同

5、。2.2.2、放大电路的直流通路和交流通路名称名称直流分量直流分量交流分量交流分量直流直流+ 交流交流瞬时值瞬时值有效值有效值基极电流基极电流集电极电流集电极电流发射极电流发射极电流管压降管压降发射结压降发射结压降IBIC IEVCEVBEibicievcevbeIbIcIeVceVbeiBiCiEvCEvBE第11页/共87页（3）静态-没有交流信号输入，即vi=0时，电路中只有直流电源在工作的状态。（4）静态工作点-静态时晶体管各电极直流电流和极间直流电压称为静态工作点，简称Q点。 Q点：IBQ、ICQ、VCEQ、VBEQ 二、几个概念（1）直流通路-在直流电源作用下直流电流流经的通路。（

6、用于确定静态工作点。）（2）交流通路-输入信号作用下交流信号流经的通路。（用于研究动态参数和性能。）（5）动态-输入交流信号vi0时，电路中各处电压、电流处于交变状态，电路处于动态工作状态，简称动态。bec第12页/共87页+VCCvivovsvBEiBiCvCEQIBQVBEQvBEiBQVCEQICQIBQiCvCE第13页/共87页第14页/共87页1、绘制放大电路的直流通路原则： 信号源视为短路，保留内阻； 电容视为开路； 电感线圈视为短路，忽略线圈内阻。三、绘制直流、交流通路原则：+VCCvivovsVT直流通路用于分析放大电路的静态工作点直流通路用于分析放大电路的静态工作点第15页

7、/共87页2、绘制放大电路的交流通路的原则： 无内阻的直流电源（如VCC可看作电容）视为短路； 容量大的耦合电容容抗可忽略，视为短路。2fC2fC1 1X XC C =vivovsVT+VCCvivovsVT交流通路用于分析放大电路的动态参数交流通路用于分析放大电路的动态参数第16页/共87页 若去掉基极电源，输入回路没有VCC，静态时此处相当于短路，晶体管处于截止状态。四、设置静态工作点的必要性+VCCvivovsVTABVCEQ=VCCICQ=0IBQ=0VBEQ=0VCCvCE为什么放大的对象是动态信号，却要晶体管在信号为零时有合适的直流电流和极间电压？第17页/共87页放大电路分析静态

8、分析（确定放大器件工作状态）图解分析等效电路分析动态分析（分析放大电路性能）图解分析等效电路分析计算机仿真IBQ、ICQ、VCEQ、VBEQAv、ri、ro 2.1.3 放大电路的分析方法第18页/共87页 第一、静态分析 静态分析的目的-确定晶体管静态工作点（Q点），判断晶体管是否工作于放大状态。 2、等效电路法-利用晶体管直流工作状态下的等效模型，对线性化后的器件用电路分析方法来确定电压、电流。 1、图解法-利用晶体管（非线性元件）的输入、输出特性曲线和外接线性电路特性曲线，通过作图寻找它们的交点（静态工作点、Q点），来确定相应的电压和电流，从而分析放大器工作状态的方法。 IBQ、 VBE

9、Q 、 ICQ、VCEQ+VCCvivovsVT图解法分析前提-必须知道放大器件的特性曲线。第19页/共87页 第二、动态分析。 动态分析的目的-分析放大电路的性能指标（放大倍数、输入电阻、输出电阻等）。 1、图解法-在已知放大器件特性曲线的前提下，通过作图分析放大器基本性能的方法。 2、等效电路法-利用晶体管在交流工作情况下的等效模型，对线性化后的器件模型用电路分析方法来确定放大器性能指标。微变等效电路法线性化近似的前提-输入变化幅度不大的小信号。+VCCvivovsVT第20页/共87页分析放大电路遵循的原则：“先静态、后动态”一、放大电路的静态分析利用直流通路第21页/共87页静态分析等

10、效电路法归纳（2）放大状态晶体管等效电路 （1）直流通路 +VCCvivovsVT（3）放大电路静态等效电路近似条件：VBE 0.7V(硅管)或 0.3V(锗管)VCC RB RC IC +_VCE +_VCC +_VBE IB IB BCE第22页/共87页（4）近似估算IBQ =(VCC VBEQ)/RBICQ =IBQVCEQ = VCC ICQRC （5）检验三极管是否处于放大状态V VCEQCEQ 0.3V0.3VVCC RB RC IC +_VCE +_VCC +_VBE IB IB IBQ、ICQ、VCEQ、VBEQBCEVBE 0.7V(硅管)+VCCvivovsVT第23页/

11、共87页二、放大电路的动态分析二、放大电路的动态分析 动态分析目的：确定放大电路的性能指标。包括放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出等。 当输入信号vi0，电路中各处电压、电流在静态工作点基础上叠加一个随vi变化的交流分量。三极管基极的电流波形(a)直流分量； (b)交流分量； (c)总变化量ibtbBQBiIitIBIBQiBtIBQ利用交流通路第24页/共87页1、晶体管的微变等效电路（1）考察输入回路对小输入信号，输入特性在小范围内近似线性。ibvbeicvcecbeiBvBEvBEiBB、动态分析的等效电路法BBEbeivrvi第25页/共87页理论计算：rbb 和re仅与杂质

12、浓度及制造工艺有关VT : 温度电压当量.常温(27C), VT =26mV eebbbberrrr基区体电阻。小功率管几十到几百欧姆。（常取300）发射区体电阻。很小只有几欧姆，忽略不计。发射结电阻rbeCQTbbEQTbbbeIVrIV)(rr 1第26页/共87页（2）考察输出回路)(bBQcCQCiIiIi bBQiI 所以：bcii 输出端相当于一个受 ib控制的电流源方向：ib为be ic为ceiCvCE近似平行近似平行 iC vCEibvbeicvcecbe第27页/共87页vbeibvceicvberbe ibibvceicebcebc弄清楚等效的概念：1、对谁等效。2、怎么等

13、效。第28页/共87页b) 晶体管的微变等效电路模型适用：只用于动态参数分析，不用于静态参数求解；只适用于低频小幅信号。vivs+VCCvoVTvsvivoa)交流通路sViVoVc) 放大电路的微变等效电路（3）动态分析微变等效电路法归纳步骤第29页/共87页vsvivosViVoVvivs+VCCvoVT第30页/共87页（1）电压放大倍数-输出电压与输出电流的相量之比。负载电阻越小，放大倍数越小。2、放大电路的动态参数分析beLbeLCbebLCbiovrRr/RRrI/RRIVVA ）（）（SViVoV第31页/共87页（2）输入电阻ri-从放大电路输入端往放大器内部看除源后的等效电阻

14、。（除源-电压源短路、电流源断路）riroiVSVoVbebeBibeBiiiir/rRI）/r（RIIVrriroiVSVoVbebeBir/rRr第32页/共87页（3）输出电阻ro-对负载而言，从放大电路输出端往放大电路内部看，除源后的等效内阻。ro=RcriroiVSVoVriroiVSVoV 除源（电压源短路、电流源断路）第33页/共87页第一种方法：分析法。将信号源短路，令vs=0，保留信号源内阻Rs。将负载开路RL=，从输出端加交流电压VO，在输出端产生电流Io。ro=vs=0,RL=0IrOV.由于Vs=0，Ib=0，Ic=Ib=0，相当于电流源支路开路。ro=Rc.通过计算获

15、得：oV第34页/共87页第二种方法：实验法。在输入端加固定电压Vi，先测量输出端负载开路时的电压Vo，再接入负载电阻RL（阻值已知），测输出端电压Vo。.LOOO)RVV(r1VrRRVOOLLOriroiVSVoVVOrOOVRL第35页/共87页（4）电源电压放大倍数-输出电压与源电压相量之比。当需要考虑信号源内阻当需要考虑信号源内阻Rs的对放大器电压放大倍数的影响的对放大器电压放大倍数的影响：考虑信号源内阻时，电压放大倍数下降。roiVSVoVvvisiiosisosvAPArRrVVVVVVA sisiiVrRrVri第36页/共87页例题1：共射放大电路如图所示。设：VCC12V，

16、Rb=300k，Rc=3k，RL=3k， RS=200， BJT的=50。（1）试求电路的静态工作点Q。mA.A.I IQBCQ88163750 解：静态分析AkV.RVVIbBECCBQ6 .37300)7012(VkmA.VRIVVcCQCCCEQ63 881 12+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR+VCCvivoVTV.VBEQ70 V.VCEQ30+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR+VCCVT第37页/共87页（2）估算电路的电压放大倍数、输入电阻ri和输出电阻ro。mA.mA (mA)ImVr (mA)ImV)(rrCQbbEQbbbe99188126

17、5030026261+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcRvivoVT-+.cuLoibbeRricibi.iiRubRvivo解：vivovs第38页/共87页rbe991 -+.cuLoibbeRricibi.iiRubRvivo750.991kk3k50 ）（）（beLCbebLCbiovr/RRrI/RRIVVA第39页/共87页ri=rbe/Rbrbe=991-+.cuLoibbeRricibi.iiRubRvivoro=Rc=3k第40页/共87页+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcRvivoVT（3）估算电路源电压放大倍数62 75991200991 ）（

18、vvisiiosisosvAPArRrVVVVVVAvivovsri第41页/共87页（4）若将Rb改为50k，再计算（1）（2）（3）的值。求电路的静态工作点QmA.AI IQBCQ31122650 解：（静态分析）VkmA.VRIVVcCQCCCEQ9 .213 311 12V.VBEQ70 V.VCEQ30-晶体管工作于饱和区，静态工作点设置不合适关系不成立QBCQI I +CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR+VCCVTAkV.RVVIbBECCBQ22650)7012(第42页/共87页 例题2：若输出电压的波形出现如下失真，判断是截止还是饱和失真？应调节哪个元件？如何调

19、节？解：截止失真。 应增大VBB或减小Rb，使Q点上移+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcRvivoVTt第43页/共87页例题例题3 3：画出图示电路的直流通路和交流通路。：画出图示电路的直流通路和交流通路。将将v vS S短路，即为直流通路。短路，即为直流通路。第44页/共87页2-2 静态工作点稳定的共射放大电路2.2.1 温度对静态工作点的影响及稳定Q点的重要性+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcRvivoVTbeLCvr/RRA ）（第45页/共87页 (1）温度对VBE导通电压的影响 相同VBE下，IB上升 (2）温度对ICBO 、 ICEO的影响CBOCE

20、OII)1 (IC=ICN+ICBOvBEvCEVBE1 VBE2第46页/共87页 (3）温度对的影响IC=ICN+ICBOCBII温度升高，VCEQ降低，Q点沿直流负载线上移，向饱和区变化；温度降低Q点沿直流负载线下移，向截止区变化。VCEQ= VCC-/ICQRC+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcRvivoVTVCEIBQQQIC第47页/共87页 静态工作点的设置决定信号是否会产生失真，工作点变动还会引起晶体管参数变化，使放大器性能和指标下降。 vBEvCEVBE1 VBE2第48页/共87页 稳定静态工作点是指在环境温度变化时静态集电极电流ICQ和VCEQ基本不变。 反

21、馈是把输出信号的一部分或全部回送到输入端，对输入信号进行调控，以达到改善电路性能的控制过程。 如果反馈到输入端的信号对输入信号的调控结果，是使放大器输入信号增强，这种反馈称为正反馈。 如果使放大器输入信号减弱，这种反馈称为负反馈。 +CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcRvivoVT第49页/共87页2.2.2 静态工作点稳定的典型电路 分压式偏置电路、分压式电流负反馈偏置电路、串联电流直流负反馈电路。1、电路基本特点和工作原理（1）上偏置电阻RB1和下偏置电阻RB2组成分压器供给三极管正向直流电压。I I2 2IIB B的条件下，的条件下，基极电位VB只取决于RB1、RB2、电源电

22、压VCC，不受环境温度影响。VB=I2RB2=VCCRB2+ RB1RB2+VCCvsvivoI2IBI2IBI1第50页/共87页（2）发射极电阻RE。VE = IERE = (IB+IC) RE ICREVBE = VB-VE = VB - IEREIE=(VB-VBE) / RE设VBVBEIE=(VB-VBE) / RE VB / RE IC因因V VB B 不受温度变化影响，不受温度变化影响， I IC C也不受温度变化影响。也不受温度变化影响。+VCCvsvivo+VCCVCEQVEVBVBEQ第51页/共87页分压式偏置电路稳定工作点的物理过程：RB1+VCCRCC1C2RB2C

23、ERERLvivoI1I2IB+第52页/共87页 电路特点： 利用分压电路取得稳定的电压VB，再通过发射极反馈电阻RE实现电流负反馈作用。+VCCvsvivo+VCCVCEQVEVBVBEQ第53页/共87页EbeLCEbbebLCbiovRr/RRRIrI/RRIVVA)1 ( )1 (）（）（+VCCvsvivoiVoV第54页/共87页beLCbebLCbiovr/RRrI/RRIVVA ）（）（EbeLCEbbebLCbiovRr/RRRIrI/RRIVVA)1 ( )1 (）（）（+VCCvsvivoiVoV第55页/共87页3、电路静态和动态分析（1）静态分析VBQ RB2VCC

24、 / (RB1+RB2) IEQ=(VBQ-VBEQ) / RE ICQIBQ=ICQ / IEQ / （1+）VCEQ VCC-ICQ (RC+RE)+VCCvsvivo+VCCVCEQVEVBVBEQ第56页/共87页（2）动态分析beLbeLCbebLCbiovrRr/RRrI/RRIVVA ）（）（beBBir/RRr/21CoRr 反馈电阻RE因旁路电容CE的存在对交流信号没起作用，故RE也叫直流反馈电阻。 +VCCvsvivoiVoViI第57页/共87页 ？为改善放大器交流特性-串联电流交直流负反馈放大器+VCCvsvivoCE+RE2RE1（1）静态分析+VCCVCEQVEVB

25、VBEQVBQ RB2VCC / (RB1+RB2) IEQ=(VBQ-VBEQ) / RE ICQIBQ=ICQ / IEQ / （1+）VCEQ VCC-ICQ (RC+RE)第58页/共87页+VCCvsvivoCE+RE2RE1（2）动态分析111)1 ( )1 ( )1 (）（EbeLEbeLCEbbebLCbiovRrRRr/RRRIrI/RRIVVA）（与没有交流反馈电阻电路比较，电压放大倍数下降。RE1iVoVIiI1第59页/共87页+VCCvsvivoCE+RE2RE111)1 ( )1 (EbeibEbbebiRrVIRIrIV)R(/r/RR)R(rV/RRVVIIVI

26、VrEbeBBEbeiBBiiiiii121121b111CoRr RE1iVoVIiI1第60页/共87页例题1：分析分压偏置共射放大电路。 VBEQ=0.7V，rbe=1.5K，（1）计算静态工作点Q。（2）分别求出有、无CE两种情况下电压放大倍数和输入电阻。VCC RL RC RB1 C1C2vi voRB2CE RE+12V5.1k 5.1k 15k 5k 2.3k =100 VBQ RB2VCC / (RB1+RB2) =512/(5+15)=3VVBQ0.7V，发射结正向设置发射结正向设置 IBQ=ICQ / IEQ / （1+）=10A VCEQCEQ0.3V0.3V饱和电压，静

27、态工作点设置合适饱和电压，静态工作点设置合适。解：（1）静态分析 ICQ IEQ=(VBQ-VBEQ) / RE = (3-0.7) / 2.3=1mA+VCCVCEQVEVBVBEQVCEQ VCC-ICQ (RC+RE)=12-1(5.1+2.3)=4.6V第61页/共87页（2）动态分析 A、当有CE时CQTbbEQTbbbeIVrIVrr/)1 (iVoV= 100(5.15.1)5.1+5.1= 170beLCbebLCbiovr/RRrI/RRIVVA ）（）（第62页/共87页ro =RC = 5.1KiVoVK/r/RRr/RRrV/RRVVIIVIVrbeBBbeBBbeiB

28、Biibiiii07. 1 111 212121iI I第63页/共87页B、当无CE时Ib.vo vi RE RB2 RB1 RL RC VCC RL RC RB1 C1C2vi voRB2CE RE+12V5.1k 5.1k 15k 5k 2.3k =100 vo vi rbeRE RB2 RB1 RL RC Ib.bcebceIb.第64页/共87页)/(LCboRRIVEbbebEebebiRIrIRIrIV)1 (Ib.= 100(5.15.1)5.1+5.11.5+(1+100) 2.3= 1.1EbeLEbeLCEbbebLCbiovRrRRr/RRRIrI/RRIVVA)1 (

29、 )1 ( )1 (）（）（没有旁路电容时，电压放大能力很差.第65页/共87页ro =RC =3.75Kvo vi rbeRE RB2 RB1 RL RC Ib.Ib.)1 (/ )1 (1/11)1 (/212121EbeBBEbeBBEbeiBBiibiiiiRrRRRrRRRrVRRVVIIVIVrEbbebEebebiRIrIRIrIV)1 (有发射极反馈电阻而没有旁路电容输入电阻提高I.第66页/共87页1、电路组成共集电极电路-在交流情况下集电极是输入、输出的公共端。 发射极接输出负载-射极输出器。 集电极电阻RC没有vovsvi+VCC2-3 基本共集电极放大电路 vovsvi

30、第67页/共87页利用直流通路计算静态工作点 。2、静态分析VCC=IBQRB+VBEQ+IEQRE=IBQRB+VBEQ+(1+) IBQREvovsvi+VCC+VCCIBQ=RB+(1+) REVCCVBEQICQ=IBQVCEQ=VCC IEQRE第68页/共87页3、动态分析 利用交流通路的微变等效电路。微变等效电路要记住三个点：B、C、E。be间接rbe，ce间是个受控Ib控制的电流源。CQTbbEQTbbbeIVrIVrr/)1 (sViVoVvovsvi+VCC第69页/共87页（1）电压放大倍数sViVoV01)1 ()1 ()1 ()1 (）/R（Rr）/R（R）/R（RI

31、rI）/R（RIVVALEbeLELEbbebLEbiov）/R（RI）/R（RIVLEbLEeo)1 (）/R（RIrIVLEbbebi)1 (射极输出器、电压跟随器第70页/共87页注意： 1、分母比分子多一项，电压放大倍数小于1。 rbe与RE/RL相比可以忽略，电压放大倍数约等于1。 2、输出电压和输入电压同相位。sViVoV01)1 ()1 ()1 ()1 (）/R（Rr）/R（R）/R（RIrI）/R（RIVVALEbeLELEbbebLEbiov第71页/共87页（2）输入电阻）/R（RIrIVLEbbebi)1 (sViVoV)/)(1 (/ 1)/)(1 (11 )/)(1

32、(1LEbeBBLEbeBiLEbeiibiiiiRRrRRRRrRVRRrVVIIVIVr输入电阻很高接负载时的输入电阻第72页/共87页EbbebiRIrIV)1 ()1 (/ 1)1 (11 )1 (1EbeBBEbeBiEbeiibiiiiRrRRRrRVRrVVIIVIVr空载时的输入电阻sViVoV第73页/共87页(3)输出电阻 假如信号源vS=0，RL=开路，输出端加电压V，产生电流I。 0, 0LsRvoIVroVsViVoV第74页/共87页RRrVRVIIIIIIBSEbREcbRE/be)()(11RRrRR/RrV)( RVVIIIVIVrBSbeEcbREO/)(B

33、beSE11111oV/RRrRrBSbeEO1/RRrRBSbeE1/rRRrrbeBSbeO11输出电阻很低第75页/共87页（4）源电压放大倍数 ArRrVVVVVVAviSiSiiOSOvsrRrrRIrIVViSiiSiiiSi)(sViVoV第76页/共87页共集电极电路放大对象不是电压，而是电流。射极输出器（共集电极放大电路）特点： 1、高输入电阻。非常高达几百千欧姆； 2、低输出电阻。非常低只有几十欧姆； 3、电压跟随，电流放大。电压放大倍数大于0，略小于1。vi=1V，ri=100K，ii=0.01mA，pi=0.01mW；vo=1V ，RL=1K，io=1mA ，po=1m

34、W。 po=100pi第77页/共87页共集电极放大电路（电压跟随器、射极输出器），主要用途：2、低输出电阻-多级放大电路的输出级。低输出电阻，使它带负载能力很强，可以带低值负载，并能隔离负载对放大电路的影响。beLbeLCvrRr/RRA ）（ 3、放在多级放大器中间级，隔离前后两极放大电路，实现电路阻抗匹配。1、高输入电阻-多级放大电路的输入级，高输入电阻对信号源影响非常小。 ArRrVVVVVVAviSiSiiOSOvs 第78页/共87页1、静态工作点分析VBQ=RB2VCC / (RB1+RB2) =3.58VICQ=IBQ =1.58mAVCEQ=VCC IEQRE =9.12VIBQ=(1+) REVBQVBEQ=0.0158mAI2IBVBQ0.7V，发射结正向设置发射结正向设置