三极管放大电路分析基础

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第二章

基本放大电路2.4放大电路的分析方法2.6常见的放大电路2.6.1射极输出器2.6.2共基极放大电路2.8多级放大器

退出第2页/共85页教学目的：1．掌握三极管输入、输出、转移特性曲线的使用，掌握半导体放大电路的分析方法（即熟练应用复杂电路分析方法来分析电子电路）；2．了解串联分压式三极管放大电路的结构，工作原理，以及分析方法。3．建立失真概念。教学内容：1．三极管简单偏置电路静态分析、动态分析。2．三极管简单偏置电路微变等效电路的画法，放大器交流放大特性电压放大倍数、输入阻抗、输出阻抗分析方法。第3页/共85页§2.4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计算机仿真第4页/共85页二、微变等效电路分析方法(一)三极管的微变等效电路1.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对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻rbe。rbe的量级从几百欧到几千欧。对于小功率三极管：第5页/共85页2.输出回路iCuCE所以：(1)输出端相当于一个受ib控制的电流源。近似平行(2)考虑uCE对iC的影响，输出端还要并联一个大电阻rce。rce的含义iCuCE第6页/共85页ubeibuceicubeuceicrce很大，一般忽略。3.三极管的微变等效电路rbeibib

rcerbeibibbce等效cbe第7页/共85页(二)放大电路的微变等效电路将交流通道中的三极管用微变等效电路代替:交流通路RBRCRLuiuouirbeibibiiicuoRBRCRL第8页/共85页回顾：直流通道和交流通道放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。交流通道：只考虑交流信号的分电路。直流通道：只考虑直流信号的分电路。信号的不同分量可以分别在不同的通道分析。第9页/共85页基本放大电路：对直流信号（只有+EC）开路开路RB+ECRCC1C2T直流通道RB+ECRC第10页/共85页对交流信号(输入信号ui)短路短路置零RB+ECRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路第11页/共85页三、电压放大倍数的计算特点：负载电阻越小，放大倍数越小。rbeRBRCRL第12页/共85页四、输入电阻的计算对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。输入电阻的定义：是动态电阻。rbeRBRCRL电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。第13页/共85页五、输出电阻的计算对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维南等效，戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。计算输出电阻的方法：(1)所有电源置零，然后计算电阻（对有受控源的电路不适用）。(2)所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。第14页/共85页所以：用加压求流法求输出电阻：rbeRBRC00第15页/共85页2.4.4失真分析在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生非线性失真。为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，造成非线性失真。第16页/共85页iCuCEuo可输出的最大不失真信号选择静态工作点ib第17页/共85页iCuCEuo1.Q点过低，信号进入截止区放大电路产生截止失真输出波形输入波形ib第18页/共85页iCuCE2.Q点过高，信号进入饱和区放大电路产生饱和失真ib输入波形uo输出波形第19页/共85页2.5静态工作点的稳定为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由UBE、和ICEO决定，这三个参数随温度而变化，温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。TUBEICEOQ第20页/共85页一、温度对UBE的影响iBuBE25ºC50ºCTUBEIBIC第21页/共85页二、温度对值及ICEO的影响T、ICEOICiCuCEQQ´总的效果是：温度上升时，输出特性曲线上移，造成Q点上移。

UCE=EC–ICRC第22页/共85页小结：TIC固定偏置电路的Q点是不稳定的。Q点不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，从而导致失真。为此，需要改进偏置电路，当温度升高、IC增加时，能够自动减少IB，从而抑制Q点的变化。保持Q点基本稳定。常采用分压式偏置电路(引入负反馈电路)来稳定静态工作点。电路见下页。第23页/共85页分压式偏置电路：RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo一、静态分析I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1直流通路第24页/共85页补充说明：第25页/共85页第26页/共85页第27页/共85页第28页/共85页I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1直流通路第29页/共85页二、动态分析+ECuoRB1RCC1C2RB2CERERLuirbeRCRLR'B微变等效电路uoRB1RCRLuiRB2交流通路第30页/共85页CE的作用：交流通路中，CE将RE短路，RE对交流不起作用，放大倍数不受影响。问题1：如果去掉CE，放大倍数怎样？I1I2IBRB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo第31页/共85页去掉CE后的交流通路和微变等效电路：rbeRCRLRER'BRB1RCRLuiuoRB2RE第32页/共85页RB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2问题2：如果电路如下图所示，如何分析？第33页/共85页I1I2IBRB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2静态分析：直流通路第34页/共85页RB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2动态分析：交流通路RB1RCRLuiuoRB2RE1第35页/共85页交流通路：RB1RCRLuiuoRB2RE1微变等效电路：rbeRCRLRE1R'B第36页/共85页问题：Au和Aus的关系如何？定义：放大电路RLRS第37页/共85页2.6常见的放大电路2.6.1射级输出器2.6.2共基极放大电路第38页/共85页§2.6.1射极输出器(共集电极放大电路)RB+ECC1C2RERLuiuoRB+ECRE直流通道第39页/共85页补充：共集电极电路说明第40页/共85页一、静态分析IBIE折算RB+ECRE直流通道第41页/共85页二、动态分析RB+ECC1C2RERLuiuorbeRERLRB微变等效电路第42页/共85页1.电压放大倍数rbeRERLRB第43页/共85页1.所以但是，输出电流Ie增加了。2.输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器；无电压放大能力。结论：第44页/共85页2.输入电阻rbeRERLRB输入电阻较大，作为前一级的负载，对前一级的放大倍数影响较小。第45页/共85页第46页/共85页第47页/共85页第48页/共85页射极输出器的使用1.将射极输出器放在电路的首级，可以提高输入电阻。2.将射极输出器放在电路的末级，可以降低输出电阻，提高带负载能。3.将射极输出器放在电路的两级之间，可以起到电路的匹配作用。第49页/共85页第50页/共85页第51页/共85页第52页/共85页第53页/共85页第54页/共85页第55页/共85页第56页/共85页第57页/共85页第58页/共85页一静态工作点第59页/共85页第60页/共85页第61页/共85页第62页/共85页第63页/共85页第64页/共85页

2.6.3三种组态的比较电压增益：输入电阻：输出电阻：第65页/共85页固定偏流电路与射极偏置电路的比较

共射极放大电路静态：第66页/共85页小结三极管是一个通过基极电流控制集电极电流的电流控制器件。三极管有三种工作状态：放大状态、截止状态和饱和状态。电压放大的目的是从信号取得信号电压，加以放大后，送到输出负载上。所以要求放大电路的电压放大倍数大，输入电阻大，输出电阻小，其中输入电阻大表明放大器从信号源索取的电流小，信号源加到放大器输出端的电压就大；输出电阻小，表明放大电路的带负载能力强，输出负载变化时，放大电路的输出电压几乎恒定。第67页/共85页小结放大电路按电路形式不同可分为共射、共集、共基放大器、差分放大器等。共射电路的电压、电流和功率放大倍数都较大，输入电阻和输出电阻适中，主要用于多级放大器中放大信号。共集放大电路（射随器）的电压放大倍数约为1，但它的输入电阻大，输出电阻小。主要用作缓冲级，也常作为功率输出级。共基放大电路的主要特点是输出电阻大，频率特性好，所多用作宽频带放大器。第68页/共85页第