共射极放大电路

1、9.2.1 基本放大电基本放大电路的概述、组成及路的概述、组成及各元件的作用各元件的作用 在生产和科研中，经常需要在生产和科研中，经常需要，以便有效地进行观察、测量、控制和调节。，以便有效地进行观察、测量、控制和调节。的主要用途之一是利用其放大作用的主要用途之一是利用其放大作用uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共发射极共发射极共集电极共集电极共基极共基极晶体管电路的三种连接方式：晶体管电路的三种连接方式：iC+ uBE +uCE ECRBEBRC+ui + RSus+uo C2RL+C1+iB基本放大电路（基本放大电路（共发射极共发射极）iC+ uBE +uCE ECRBRC+ui +

2、 RSus+uo C2RL+C1+iBiC+ uBE +uCE +VCCRBRC+ui + RSus+uo C2RL+C1+iB+ui iC+ uBE +uCE +VCCRBRC+uo C2+C1+iB+ui iC+ uBE +uCE +VCCRBRC+uo C2+C1+iB 放大元件。放大元件。保证发射结处于正保证发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏向偏置、集电结处于反向偏置，为输出信号提供能量。置，为输出信号提供能量。将电流的将电流的变化变换为电压的变化，以变化变换为电压的变化，以实现电压放大。实现电压放大。 使发射结处于正向偏置、提供大小适使发射结处于正向偏置、提供大小适当的基极电流。当

3、的基极电流。用来隔断直流、耦合交流。用来隔断直流、耦合交流。电容值电容值应足够大，以保证在一定应足够大，以保证在一定 的频率范围内，电容上的交的频率范围内，电容上的交流压降可以忽略不计，即对交流信号可视为短路。流压降可以忽略不计，即对交流信号可视为短路。9.2.2 放大电路的放大电路的静态分析静态分析基本思想基本思想 非线性电路经适当近似后可按线性电路对待，非线性电路经适当近似后可按线性电路对待，利用叠加定理，分别分析电路中的交、直流成分。利用叠加定理，分别分析电路中的交、直流成分。一、分析三极管电路的基本思想和方法一、分析三极管电路的基本思想和方法直流通路直流通路( (ui = 0) )分析

4、分析。 交流通路交流通路( (ui 0) )分析分析，只考虑变化的电压和电流只考虑变化的电压和电流基本方法基本方法二、放大电路的静态分析二、放大电路的静态分析 静态分析的目的：静态分析的目的：确定放确定放大电路的大电路的(直流值直流值) IB ， IC ，UCE 分析方法：分析方法：利用利用计算放大电路的静态工作点。计算放大电路的静态工作点。+ui iC+ uBE +uCE +VCCRBRC+uo C2+C1+iBIC+ UBE +UCE +VCCRBRCIBBCCBBECCBRVRUVI BCII CCCCCEIRVU 例例9.3 在在共发射极基本交流放共发射极基本交流放大电路中大电路中,已

5、知已知VCC =12V，RC =3k ，RB =240k 试求试求放大电路的静态工作点。放大电路的静态工作点。40解：解：mA2mA05. 040BC IIA50A10240123BCCBRVI+ui iC+ uBE +uCE +VCCRBRC+uo C2+C1+iB6VV)10210312(33CCCCCEIRVU9.2.3 放大电路的放大电路的 动态分析动态分析+ui iC+ uBE +uCE +VCCRBRC+uo C2+C1+iB 在静态的基础上加入在静态的基础上加入输入信号时的工作状态称输入信号时的工作状态称为为。IBQuiOt iB OtuCEOtuoOt iC OtICQUCEQ

6、UBEQ uBE OtA AA大写大写表示电量与时间无关表示电量与时间无关( (直流、平均值、有效值直流、平均值、有效值) )；A小写小写表示电量随时间变化表示电量随时间变化( (瞬时值瞬时值) )。大写大写表示直流量或总电量表示直流量或总电量( (总最大值，总瞬时值总最大值，总瞬时值) )；小写小写表示交流分量。表示交流分量。总瞬时值总瞬时值直流量直流量交流瞬时值交流瞬时值直流量往往在下标中加注直流量往往在下标中加注QA 主要符号；主要符号； A 下标符号。下标符号。tuoBEuBEUbeubeUuBE = UBE + ube确定放大电路的电压放大倍数确定放大电路的电压放大倍数 ，输，输入电

7、阻和输入电阻。入电阻和输入电阻。微变（小信号）等效电路分析法。微变（小信号）等效电路分析法。一、一、晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路+uce+ube ibicCBE从输入端口看进去，相当于电阻从输入端口看进去，相当于电阻 rbeOIB UBE IB QIBUBEBBEbeIUr bbeiu )mA()mV(26)1()(300EI 从输出端口看进去为一从输出端口看进去为一个个受受 ib 控制的电流源控制的电流源+uce+ube ibicCBEQiC ICUCEuCE IBICIC ic = ib rbe Eibic ib+ube +uce BCBBcceCCEceIIiuIUr ICU

8、CE阻值很高，约几十千欧阻值很高，约几十千欧几百千欧，几百千欧，。二、二、放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路画交流通路原则：画交流通路原则：1. 直流电压源视为短路；直流电压源视为短路；2. 视电容对交流信号短路。视电容对交流信号短路。 微变等效电路是对微变等效电路是对而言，先画放大电而言，先画放大电路的路的，将将交流通路中的晶体管用其交流通路中的晶体管用其微变等微变等效电路来代替，即得到放大电路效电路来代替，即得到放大电路的的ECRBRC+ui + RSus+uo C2RL+C1+ui + RSusRBRC+uo RL交流通路交流通路ECRBRC+ui + RSus+uo C2RL

9、+C1+ui + RSusRBRC+uo RL+uo + ibicRBRCRLuSRS+ui +uo + RBRLRSrbe Eibic ibBCusRC+ui 三、三、放大电路的动态参数计算放大电路的动态参数计算1. 电压放大倍数的计算电压放大倍数的计算+uo + RBRLRSrbe Eibic ibBCusRC+ui 当输入的是正弦信号当输入的是正弦信号时，各电压和电流都可时，各电压和电流都可用相量表示。用相量表示。bbeiIrUbLcLoIRIRU 电压放大倍数电压放大倍数beLiorRUUAu LCL/ RRR LR+ + RBRLRSrbe EBCusRC+ cIbIOUiU bI开

10、路时电压放大倍数开路时电压放大倍数beCiorRUUAu 2. 放大器输入电阻的计算放大器输入电阻的计算iiIUri Ri+ RBRLrbe EBCRC+ cIbIOUiU bIiIbeB/rR ber 3. 输出电阻的计算输出电阻的计算 ro RCRo000bcbi IIIU ，时时，当当 RC一般为几千欧，因此，这种基本放大电路一般为几千欧，因此，这种基本放大电路的输出电阻较高。的输出电阻较高。受控源相当于开路。受控源相当于开路。晶体管的输入电阻晶体管的输入电阻rbe比较小，所以基本放比较小，所以基本放大电路的输入电阻不大电路的输入电阻不高。高。*例例9.4 在在共发射极基本交流共发射极基

11、本交流放大电路中放大电路中,已知已知VCC =12V，RC =RL=2k ，RB =470k 试求试求电压放大倍数、输入电电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。阻、输出电阻。100解：解：mA5 . 1mA04. 05 .37BCE III A40A10300123BCCB RVI)mA()mV(26)1()(300EbeIr k967. 0)mA(5 . 1)mV(26)15 .37(3006 .77967. 025 .37beL rRAu k967. 0/bebeBirrRrro RC=4k +ui iC+ uBE +uCE +VCCRBRC+uo C2+C1+iBRLuBE/ViB/ A0.

12、7 V30Quit tuBE/VtiBIBQ( (交流负载线交流负载线) )uCE/ViC/mA4123iB=10 A20304050605Q6直流负载线直流负载线Q Q 6tiCICQUCEQ Qt tuCE/VUcemibicuceO OO OO OO O0 00 0 放大电路设置了合适的静态工作点，当加入合适放大电路设置了合适的静态工作点，当加入合适的输入信号时，输出信号会随输入信号而变化，不会的输入信号时，输出信号会随输入信号而变化，不会产生失真。产生失真。是指输出信号的波形不像输入信号的波形。是指输出信号的波形不像输入信号的波形。一、放大电路的非线性失真一、放大电路的非线性失真 因工

13、作点不合适或者信号太大使放大电路的工作因工作点不合适或者信号太大使放大电路的工作范围超出了晶体管特性曲线上的线性范围，从而引起非范围超出了晶体管特性曲线上的线性范围，从而引起非线性失真。线性失真。1. “Q” 过低引起过低引起NPN 管：管： uCE顶部顶部失真为失真为。PNP 管：管： uCE底部底部失真为失真为。OQibOttOuBE/ViBuBE/ViBui uCEiCict OOiCOtuCEQuce交流负载线交流负载线2. “Q” 过高引起过高引起ICS集电极临界集电极临界饱和电流饱和电流NPN 管：管：uCE底部底部失真为失真为。PNP 管：管： uCE顶部顶部失真为失真为。uCE

14、iCt OOiCO tuCEQV CC1. 温度升高，输入特性曲线温度升高，输入特性曲线向左移。向左移。温度每升高温度每升高 1 C，UBE (2 2.5) mV。温度每升高温度每升高 10 C，ICBO 约增大约增大 1 倍。倍。2. 温度升高，输出特性曲线温度升高，输出特性曲线向上移。向上移。BEuBiOT1T2 iCuCE T1iB = 0T2 iB = 0iB = 0温度每升高温度每升高 1 C， (0.5 1)%。输出特性曲线间距增大。输出特性曲线间距增大。O二、温度变化对放大电路静态工作点的影响二、温度变化对放大电路静态工作点的影响Q1Q2温度升高，静态温度升高，静态工作点向上移。

15、工作点向上移。三、常用静态工作点稳定电路三、常用静态工作点稳定电路分压式偏置放大电路分压式偏置放大电路+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+ui +us + uo VCC( (直流电源直流电源) )： 使发射结正偏，集电结反偏使发射结正偏，集电结反偏 向负载和各元件提供功率向负载和各元件提供功率C1、C2( (耦合电容耦合电容) )： 隔直流、通交流隔直流、通交流RB1 、RB2( (基极偏置电阻基极偏置电阻) )： 提供合适的基极电流提供合适的基极电流RC( (集电极负载电阻集电极负载电阻) ): 将将 IC UC ，使电流放大，使电流放大 电压放大电压放大RE( (发射极电

16、阻发射极电阻) )： 稳定静态工作点稳定静态工作点“Q ”CE( (发射极旁路电容发射极旁路电容) )： 短路交流，消除短路交流，消除 RE 对电压放大倍数的影响对电压放大倍数的影响1.静态分析静态分析+ UBE +UCE IBI1ICIE要求：要求：I1 (5 10)IBB (5 10)UBECCB2B1B2BVRRRU EBEBEBERURUUI ECII /EBII )(ECCCCCERRIVU 稳定稳定 “Q” 的原理：的原理：T IC UE UBE IB IC 直流通路直流通路+VCCRCRERB1RB2B+ OUiURCRB1RB2+ RLbIcIiI2. 动态分析动态分析+us

17、+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+uo 交流通路交流通路微变等效电路微变等效电路电压放大倍数电压放大倍数ioUUAu beLbebLb rRrIRI 输入电阻输入电阻iiiIUr beB2B1/rRR 输出电阻输出电阻ro= RCrbeRiRo bI一、发射极电阻对放大器性能的影响一、发射极电阻对放大器性能的影响+us +VCCRCC1C2RLRE1+CE+RB1RB2RS+uo RE交流通路交流通路+ OUiURCRB1RB2+ RLbIcIiIRE+ OUiU+ bIcIiIRCRB1RB2RLrbeRE bI微变等效电路微变等效电路ioUUAu )1( EbebLbR

18、rIRI )1(/EbeB2B1iRrRRr ro = RCRE使放大器输入电阻增使放大器输入电阻增大，但放大倍数降低。大，但放大倍数降低。二、信号源内阻对电压放大倍数的影响二、信号源内阻对电压放大倍数的影响s so os sU UU UA Au u S Si ii iS Si iR Rr rr rU UU U i ii iS Si io os so os sr rr rR RU UU UU UU UA Au u u ui iS Si iA Ar rR Rr r +us +VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+uo +RS+RLri+ OUiUSUuA 解解 1) )求求 “Q”)V( 7 . 362201520BQ U)mA( 25 . 17 . 07 . 3EQCQ IIA)( 20mA)( 02. 0100 /2BQ I)V( 6)5 . 13(215CEQ U+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+us +uo uA例例 11.3 =100, RS= 1 k , RB1= 62 k , RB2=