4-三极管及放大电路基础(2)共射放大电路及分析方法资料

§3.2共射极放大电路（commonemitter)高输入阻抗级电压放大级(1)电压放大级(2)功率放大器扩音机的放大过程:一、放大电路中三极管的三种连接方法(三种组态）ioe(iovvbc＋－＋－a)(bec＋－＋－vvc)(a)共(发)射极电路;(b)共集电极电路;(c)共基极电路(iovvbe＋－＋－B)ciBiC输入回路输出回路iBiEiEiC二、共射极放大电路基本组成图单管共射极放大电路IB=(VBB-VBE)/Rb

≈VBB/RbVBB供应基极一个合适的基极电流（偏流）该电路为固定偏流电路；Rb为基极偏置电阻。C1，C2为耦合电容通常工程实际中,为了简化电路,我们常实行VBB=VCC,这时RB>>RC,RB为几十~几百KΩ,RC为几KΩ.RB+ECRCC1C2uiiBuCEuouo比ui幅度放大且相位相反iC_++++___三、共射极放大电路各点电压电流三、共射极放大电路各点电压电流放大电路实质：小能量限制大能量放大对象是变更量放大电路的分析方法BJT和场效应管是组成放大电路的主要器件，而它们的特性都是非线性的。因此，对放大电路进行定量分析时，主要冲突在于如何处理放大器件的非线性问题。对此问题，常用的方法有两个：第一是图解法其次是微变等效电路法（小信号模型法）图解法是在承认放大器件的特性曲线为非线性的前提下，在放大管的特性曲线上用作图的方法求解。微变等效电路法的实质是在一个比较小的信号变更范围内，近似认为BJT的特性曲线是线性的，由此导出BJT的等效模型和相应的微变等效参数，从而将非线性问题转化为线性问题。于是就可利用电路原理中介绍的适用于线性电路的各种定律、定理来对放大电路进行求解。放大电路的分析方法放大器两种工作状态静态：当放大电路没有输入信号时，电路中各处的电压、电流都是不变的直流，则称为直流工作状态或静止状态。动态：当放大电路有输入信号时，电路中各处的电压、电流都是变动状态，则称为电路处在动态工作状况或动态。§3.3图解分析法“先静态，后动态”放大电路的分析步骤对一个放大电路进行分析时，首先要分析未加输入信号是的工作状态，估算电路中各处的直流电压和直流。这就是静态分析。然后进行动态分析，即分析加上沟通输入信号后电路的工作状态，估算各项动态技术指标，如电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等等。静态分析探讨的对象是信号的直流成分动态分析探讨的对象是信号的沟通成分由于放大电路中存在着电抗性元件，所以直流成分和沟通成分的信号通路是不一样的。为了进行静态分析和动态分析，我们首先来看看放大电路的直流通路和沟通通路有何不同放大电路的分析步骤分析静态时，通常用直流通路。直流通路:在直流电源作用下直流电流流经的通路，它用于探讨静态工作点。RbRCVCC画直流通路①电容视为开路；②电感线圈视为短路；③信号源视为短路，但应保留其内阻。分析动态时，通常用沟通通路。沟通通路:输入信号作用下沟通信号流经的通路，它用于探讨动态参数及性能指标。

画沟通通路①容量大的电容视为短路，②直流电压源视为短路。静态工作点Q点：三极管各电极的直流电压和电流数值在T的特性曲线上确定的一点称为静态工作点。放在大器设置静态工作点的缘由：放射结是单向导电的，而且具有确定的门坎电压，假如干脆输入沟通信号将会产生严峻失真。因此设置静态工作点是为了保证放大电路的正常工作。一、静态工作状况分析①画出放大电路的直流通路将电容开路，可画出电路的直流通路如图所示。②依据基极回路求IB③由BJT的电流支配关系求IC④由集电极回路求VCE静态方程组：IB=(VCC-VBE)/RB≈Vcc/RB

IC=βIB

VCE=VCC-IcRC

1、静态估算法的一般步骤如下：图解法是依据电路中BJT的输入特性、输出特性曲线，在已知电路各参数的状况下，通过作图分析放大电路工作状况的一种工程处理方法。非线性部分线性部分特点：可分析大信号，但作图麻烦，误差大。VCC=12V，Rb=300kΩRc=4kΩIB=VCC/Rb=12V/300kΩ=40μA，非线性部分的V-I特性即为曲线2、静态图解法分析步骤：非线性部分线性部分（1）作出电路非线性部分(包括BJT和确定其偏流的VBB和Rb)的V-I特性

表示直流负载线MN

[M（12V，0mA）N（0V，3mA）],其斜率为–1/Rc。（2）作出线性部分(包括VCC和Rc的串联电路)的V-I特性——直流负载线电路中有：

VCE=VCC-IcRC非线性部分线性部分电路的直流负载线和曲线

的交点Q点就是静态工作点。

（3）由电路的线性与非线性两部分V-I特性的交点确定Q点可读出：IB=40μA，IC=1.5mA，VCE=6V。（1）依据vi的波形在三极管输入特性曲线上求iB（2）在输出特性曲线上作沟通负载线，求iC及vCE的波形（3）求电压增益二、动态工作状况图解分析1、动态分析步骤：

放大电路接入负载时（用沟通负载线）当放大电路接入负载时，输出回路中，RC和RL是并联的。它们并联电阻值为沟通负载线沟通负载线是一条过Q点，斜率为-1/RL’的直线iBuBEQiCuCEuiibibicuCE怎么变更？假设uBE在静态工作点的基础上有一微小的变更ui动态工作状况分析ICUCEicuCE的变更沿一条直线——沟通负载线uCE综上分析，可总结出如下几点（P88-89）：①..②…③….小结：①没有输入信号（vi=0）时，BJT各电极都是恒定的电流和电压（IB、IC、VCE）；当vi≠0时，iB、iC、vCE都在原来的直流量上叠加了一个沟通量iB=IB+ibiC=IC+icvCE=VCE+vce②vCE中的沟通重量vce（即vo）的幅度>>vi幅度，且同为正弦波电压，体现了放大作用。③vce（vo）与vi相位相反——反相电压放大作用虽然这些电流、电压总量的瞬时值是变更的，但它们的方向是始终不变的2、非线性失真三极管有三种工作状态：饱和、放大、截止。假如静态工作点Q的选择不当，就会使在一个输入信号周期内，三极管的工作状态进入饱和或截止区，而产生波形失真（非线性失真）非线性失真包含饱和失真和截止失真。iCuCEuo可输出的最大不失真信号合适的静态工作点ibiCuCEuoQ点过低，信号进入截止区称为截止失真信号波形iCuCEuoQ点过高，信号进入饱和区称为饱和失真信号波形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计算机仿真§3.4小信号模型分析法小信号模型分析法又称微变等效电路分析法。微变：指变更量很小，即三极管工作在小信号下。微变等效电路分析法就是把非线性元件晶体管组成的电路等效为一个线性电路，也就是把晶体管线性化，等效为一个线性元件。只有在“微变”的状况下，才能够实现从非线性到线性地转化。三极管特性曲线的局部线性化iBuBEQΔuBEΔiBQβΔiBΔiB由于在一个微小的工作范围内，三极管电压、电流变更量之间的关系基本上是线性的，因此可以用一个等效的线性电路来代替这个三极管。一、三极管的微变等效电路1、三极管H参数的推导网络参数：Z参数（开路阻抗参数，早期运用）Y参数（短路导纳参数，高频运用）H参数（混合hybrid参数，低频运用）BJT在共射极电路的输入回路和输出回路有

设BJT在小信号下工作，对上两式取全微分，得将无限小的信号增量用有限的增量来代替

v

BE＋－＋－cbe(a)i

Bv

CEi

Crbe输出端沟通短路时的输入电阻，单位为欧姆（W）；β输出端沟通短路时的正向电流传输比或电流放大系数（无量纲）；μr输入端沟通开路时的反向电压传输比（无量纲）；1/rce输入端沟通开路时的输出电导，单位为西门子（S）；hie，hre，hfe，hoe称为BJT在共射极接法下的H参数

2、三极管H参数的等效电路其中,hie为电阻,hrevce为电压源,hfeib为电流源,hoe为电导i

b＋－＋－cbei

b

(d)u

ceu

berbei

c11、首先考察输入回路iBuBE当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。uBEiB对输入的小沟通信号而言，三极管BE间等效于电阻rbe。对输入的小沟通信号而言，三极管BE间等效于电阻rbe。becrbeibbeubeubeib考察输出回路iCuCE所以：输出端相当于一个受ib限制的电流源。近似平行且电流源两端还要并联一个大电阻rce。2、iCuCEiCuCErce的含义ubeibuceicuberbeibibrceuceicrce很大，一般忽视。＋－brbee(b)i

bu

bei

b＋－＋－cbei

b

(d)u

ceu

berbei

cu

be＋－＋－cbe(a)i

bu

cei

c＋－ce(c)i

b

u

cei

c3、rbe的推导式中：rb为基区体电阻，低频小功率管的rb约为200

左右。

re为放射结电阻。re的值为VT（mV）/IE（mA）。在室温（300K）时，VT的值为26mV。上式的适用范围为0.1mA<IE<5mA。rbe=rb+（1+β）re二、沟通放大电路的微变等效电路分析法1、画微变等效电路1）将直流电压源短路、直流电流源开路，电容短路、电感开路。画出电路沟通通路。+VCCRBRCViVoC1

C2RBRC++--rbe2）找出三极管的三个电极，用H参数等效电路表示出三极管。3）用相量表示电压和电流。RBRC++--rbe２、求电压放大倍数１）空载２）接负载RL3）在输入端加一信号源vs,其内阻为rs（源电压放大倍数）rs3、求输入电阻Ri输入电阻就是从放大器输入端向内看去的等效电阻。等于输入电压与输入电流的比值，一般假定在放大器输入端外加一测试电压，计算出相应的测试电流。则：RBRC++--rbeRLRi4、求输出电阻Ro输出电阻就是从放大器输出端向内看去的等效电阻。等于信号源短路，负载开路时，在放大器输出端外加一测试电压与相应产生出的测试电流之比。即：RBRCrbers+-Ro电路如图所示，已知三极管的β=40。试求该电路的静态参数IB，IC，VCE和动态参数AV,Ri,Ro.1、静态分析1）画直流通路例RbRCVCCIBIC2）利用静态方程组求出静态工作点QVCE=VCC-ICRC

=12V-1.6mA×4KΩ=5.6VIB=(VCC-VBE)/RB≈VCC/Rb=12V/300KΩ=40μAIC=βIB=40×40μA=1.6mA静态工作点（VCE,IC）为(5.6V,1.6mA)RbRCVCCIBIC1)画微变等效电路2、动态分析2)求放大电路性能指标1>求2>求Ri3>求Ro[思索]如欲提高|AV|，可实行哪些措施？假如运用下面两种方法，是否有效？

①保持电路其他参数不变，增大BJT的β值

②保持电路其他参数不变，适当提高静态工作点分析：应从电路增益的计算式入手来考虑两个主要公式：微变等效电路法应用举例RB+VCCRCC1C2RERLuiuoBEC++--++有些放大电路无法利用图解法干脆求其电压放大倍数，但可利用微变等效电路法分析接有放射极电阻的单管放大电路已知：R