放大电路的动态分析

1、复习上节课内容1.稳压二极管：正常工作时加反向电压，工作于反向击穿区。2.三极管工作时，有两种载流子参与导电，称为双极型晶体管。基本结构：NPN PNP3.三极管是一种电流控制电流型的器件，改变基极电流就可以控制集电极电流。4.三极管特性可用输入特性曲线和输出特性曲线来描述。三个工作区：饱和区、放大区和截止区5.三极管主要参数： ICBO、 UBE、 符号光的颜色视发光材料的波长而定。如采用磷砷化镓，可发出红光或黄光；如采用磷化镓，可发出绿光。它的电特性与一般二极管类似，正向电压较一般二极管高，1.53V，电流为几 几十mA。发光二极管14.6 光电器件14. 6. 1 发光二极管当在发光二极

2、管（LED）上加正向电压，并有足够大的正向电流时，就能发出可见的光。这是由于电子与空穴复合而释放能量的结果。14.6.2 光电二极管将光信号转换为电流信号。IU 照度增加符号光电二极管光电二极管是在反向电压作用下工作。当无光照时，和普通二极管一样，其反向电流很小。当有光照时，其反向电流增大，称为光电流。光电二极管14.6.3 光电三极管将光信号转换为电流信号。光电三极管是用入射光照度E来控制集电极电流。符号光电三极管CEICUCEOE5E4E3E2E1E=01半导体材料中有两种载流子：电子和空穴。电子带负电，空穴带正电。在纯净半导体中掺入不同的杂质，可以得到N型半导体和P型半导体。2采用一定的

3、工艺措施，使P型和N型半导体结合在一起，就形成了PN结。PN结的基本特点是单向导电性。3二极管是由一个PN结构成的。其特性可以用伏安特性和一系列参数来描述。内容小结4.三极管工作时，有两种载流子参与导电，称为双极型晶体管。5.是一种电流控制电流型的器件，改变基极电流就可以控制集电极电流。6.特性可用输入特性曲线和输出特性曲线来描述。7.有三个工作区：饱和区、放大区和截止区。本章要求：一、理解PN结的单向导电性，三极管的电流分配和 电流放大作用；二、了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工 作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；三、会分析含有二极管的电路。 第15章 基本放大电路第15章 基本放

4、大电路15.1 共发射极放大电路的组成15.2 放大电路的静态分析15.4 静态工作点的稳定15.6 射极输出器15.8 互补对称功率放大电路15.9 场效晶体管及其放大电路15.3 放大电路的动态分析15.5 放大电路中的频率特性15.7 差分放大电路本章要求：1. 理解单管交流放大电路的放大作用和共发射极、 共集电极放大电路的性能特点。掌握静态工作点的估算方法和放大电路的微变等 效电路分析法。3. 了解放大电路输入、输出电阻和多级放大的概念， 了解放大电路的频率特性、互补功率放大电路的 工作原理。4. 了解差动放大电路的工作原理和性能特点。放大的概念: 放大的目的是将微弱的变化信号放大成较

5、大的信号。 放大的实质: 用小能量的信号通过三极管的电流控制作用，将放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。 对放大电路的基本要求 ： 1. 要有足够的放大倍数(电压、电流、功率)。 2. 尽可能小的波形失真。 另外还有输入电阻、输出电阻、通频带等其它技术指标。 本章主要讨论电压放大电路，同时介绍功率放大电路。15.1 共发射极放大电路的组成共发射极基本交流放大电路ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE电路组成： 晶体管T 基极电源EB与基 极电阻RB 集电极电源EC 集电极电阻RC 耦合电容C1 、C2 基本放大电路各元件作用 晶体管T-放大元件,

6、 iC= iB。要保证集电结反偏,发射结正偏,使晶体管工作在放大区。基极电源EB与基极电阻RB-使发射结 处于正偏，并提供大小适当的基极电流。共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE基本放大电路各元件作用 集电极电源EC -为电路提供能量。并保证集电结反偏。集电极电阻RC-将变化的电流转变为变化的电压。耦合电容C1 、C2 -隔离输入、输出与放大电路直流的联系，同时使信号顺利输入、输出。信号源负载共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE单电源供电时常用的画法共发射极基本电路+UCCRSe

7、sRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE放大电路的组成T+ECRCC1C2RBNPNT-ECRCC1C2RBPNP1.放大倍数放大电路的主要技术指标+-信号源Au放大电路+-+_RoRL+_Ri2.输入电阻 3. 输出电阻 通频带f|Au |0.707| Auo | Auo |O6. 最大输出功率5. 通频带：通常将放大倍数在高频和低频段分别下降为中频段放大倍数的1/ 时，所包括的频率范围。4. 非线性失真系数：所有的谐波总量与基波成分之比，定义为非线性失真系数。符号规定UA大写字母、大写下标，

8、表示直流量。uA小写字母、大写下标，表示交直流量。ua小写字母、小写下标，表示交流分量。uAua交直流量交流分量tUA直流分量 共射放大电路的电压放大作用UBEIBICUCEuo = 0uBE = UBEuCE = UCE+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtO（1）无输入信号(ui = 0)时:ICUCEOIBUBEO结论： (1) 无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的 电压和电流:IB、UBE和 IC、UCE 。 (IB、UBE) 和(IC、UCE)分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点，称为静态工作点。QIBUBEQUCEI

9、CUBEIB无输入信号(ui = 0)时: uo = 0uBE = UBEuCE = UCE？有输入信号(ui 0)时 uCE = UCC iC RC uo 0uBE = UBE+ uiuCE = UCE+ uoIC+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO（2）有输入信号(ui 0)时:结论：(2) 加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大 小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了 一个交流量，但方向始终不变。+集电极电流直流分量交流分量动态分析iCtOiCtICOiCticO静态分析结论：(3) 若参数选取得当

10、，输出电压可比输入电压大， 即电路具有电压放大作用。(4) 输出电压与输入电压在相位上相差180， 即共发射极电路具有反相作用。uitOuotO* 实现放大的条件 (1) 晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集 电结反偏。(2) 正确设置静态工作点，使晶体管工作于放大 区。(3) 输入回路将变化的电压转化成变化的基极电 流。(4) 输出回路将变化的集电极电流转化成变化的 集电极电压，经电容耦合只输出交流信号。如何判断一个电路是否能实现放大？3. 晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。4. 正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。如果已给定电路的参数，则计算静态工作点来判断；如果未给

11、定电路的参数，则假定参数设置正确。1. 信号能否输入到放大电路中。2. 信号能否输出。 与实现放大的条件相对应，判断的过程如下：2. 直流通路和交流通路 因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中如果电容的容量足够大，可以认为它对交流分量不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路。这样，交直流所走的通路是不同的。直流通路：无信号时电流（直流电流）的通路， 用来计算静态工作点。交流通路：有信号时交流分量（变化量）的通路， 用来计算电压放大倍数、输入电阻、 输出电阻等动态参数。例：画出下图放大电路的直流通路直流通路直流通路用来计算静态工作点Q ( IB 、 IC 、 UCE )对直流信号电容 C

12、可看作开路（即将电容断开）断开断开+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiERBRCuiuORLRSes+对交流信号(有输入信号ui时的交流分量) XC 0，C 可看作短路。忽略电源的内阻，电源的端电压恒定，直流电源对交流可看作短路。短路短路对地短路交流通路 用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE例：画放大电路的交流通路方法交流放大电路的分析方法静态：放大电路无信号输入（ui = 0）时的工作状态。静态分析：确定放大电路的静态值

13、。 静态工作点Q：IB、IC、UCE 。 交流放大电路有静态分析和动态分析两种方法。动态：放大电路有信号输入（ui 0）时的工作状态。动态分析: 计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。 放大电路的分析方法放大电路分析静态分析动态分析估算法图解法微变等效电路法图解法15.2 放大电路的静态分析静态：放大电路无信号输入（ui = 0）时的工作状态。分析方法：估算法、图解法。分析对象：各极电压电流的直流分量。所用电路：放大电路的直流通路。设置Q点的目的： (1) 使放大电路的放大信号不失真； (2) 使放大电路工作在较佳的工作状态，静态是动态的基础。静态工作点Q：IB、IC、UCE 。

14、静态分析：确定放大电路的静态值。15.2.1 用估算法确定静态值1. 直流通路估算 IB根据电流放大作用2. 由直流通路估算UCE、IC当UBE UCC时，+UCCRBRCT+UBEUCEICIB由KVL: UCC = IB RB+ UBE由KVL: UCC = IC RC+ UCE所以 UCE = UCC IC RC 例1：用估算法计算静态工作点。已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k， =37.5。解：注意：电路中IB 和 IC 的数量级不同+UCCRBRCT+UBEUCEICIB例2：用估算法计算图示电路的静态工作点。 由例1、例2可知，当电路不同时，计算静态值的公式也不同。由

15、KVL可得：由KVL可得：IE+UCCRBRCT+UBEUCEICIB12.2.2 用图解法确定静态值用作图的方法确定静态值步骤： 1. 用估算法确定IB 优点： 能直观地分析和了解静 态值的变化对放大电路 的影响。2. 由输出特性确定IC 和UCCUCE = UCC ICRC +UCCRBRCT+UBEUCEICIB直流负载线方程15.2.2 用图解法确定静态值直流负载线斜率ICQUCEQUCCUCE =UCCICRCUCE /VIC/mA直流负载线Q由IB确定的那条输出特性与直流负载线的交点就是Q点OQUCC（1）作直流负载线解IC = 0 时 UCE=UCC可在图上作直流负载线。ICUC

16、EQ1Q2IB = 20AIB = 0IB = 40AIB = 60AIB = 80AIB = 100A1.531206(V)(mA)UCE= 0 时根据 UCE=UCC - RCIC 已知UCC=12V, RC=4k, RB=300k, =37.5 。 （1）作直流负载线；（2）求静态值。+UCCRBRCT+UBEUCEICIB（2）求静态值基极电流= 40 AIB = 40A IC = 1.5mA UCE = 6V由图中Q点得:集电极电流发射极电流IC = IB =37.5 4010-61=1.5mAIE = ( 1+)IB = 1.5mAQUCCICUCEQ1Q2IB = 20AIB =

17、 0IB = 40AIB = 60AIB = 80AIB = 100A1.531206(V)(mA)练习与思考1、设UCC和RC为定值，（1）当IB增加时，IC是否成正比增加？最后接近何值？这时UCE的大小如何？当工作在放大区时，IB增加，IC就成比例增加。最后接近2.8mA，UCE接近1V。（2）当IB减小时，IC作何变化？最后达到何值？这时UCE约等于多少？当工作在放大区时，IB减小，IC就成比例减小。最后接近0.2mA，UCE接近11.8V。QUCCICUCEQ1Q2IB = 20AIB = 0IB = 40AIB = 60AIB = 80AIB = 100A1.531206(V)(mA

18、)12+UCCRBRCT+UBEUCEICIB1、设如果调节RB使基极电位升高，此时，IC，UCE及集电极电位VC将如何变化？调节RB使基极电位升高，相应IB增大，IC就成比例增大，UCE减小，VC也将减小。15.3 放大电路的动态分析动态：放大电路有信号输入（ui 0）时的工作状态。分析方法： 微变等效电路法，图解法。所用电路： 放大电路的交流通路。动态分析: 计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。分析对象： 各极电压和电流的交流分量。目的： 找出Au、 ri、 ro与电路参数的关系，为设计 打基础。15.3.1 微变等效电路法 微变等效电路： 把非线性元件晶体管所组成的放大电

19、路等效为一个线性电路。即把非线性的晶体管线性化，等效为一个线性元件。线性化的条件： 晶体管在小信号（微变量）情况下工作。因此，在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替。微变等效电路法： 利用放大电路的微变等效电路分析计算放大电路电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。 晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。 当信号很小时，在静态工作点附近的输入特性在小范围内可近似线性化。1. 晶体管的微变等效电路UBEIB对于小功率三极管：rbe一般为几百欧到几千欧。15.3.1 微变等效电路法(1) 输入回路Q输入特性晶体管的输入电阻 晶体管的输入回路(B、E之间)可用rbe等效代替，即由rbe来确定ube和 ib之间的关系。IBUBEO(2) 输出回路 输出特性在线性工作区是一组近似等距的平行直线。晶体管的电流放