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文档简介
小元件大作用:探秘半导体二极管Smallcomponentsplayabigimportantrole:exploringsemiconductordiodesTeacher:JiaLisi授课教师:贾丽斯前提:Premise:共射极放大电路可放大微弱信号
Common-emitteramplifiercircuitcanamplifyweaksignals放大电路要稳定工作有哪些关键因素在起作用?Whatarethekeyfactorsthatplayaroleinthestableoperationoftheamplifiercircuit?静态分析是电路稳定工作的“地基”Staticanalysisisthe"foundation"forstablecircuitoperation解析放大电路的静态特性AnalyzethestaticcharacteristicsoftheamplifiercircuitPart01教学目标Teachingobjective掌握Mastery教学目标Teachingobjective估算法、图解法确定静态工作点。Determinethequiescentoperatingpointbyestimationandgraphicalmethods理解Understanding静态工作点与失真的关系。Therelationshipbetweenquiescentoperatingpointanddistortion应用Application准确计算共射极放大电路静态工作点、分析失真。Accuratelycalculatethequiescentoperatingpointofthecommonemitteramplifiercircuitandanalyzethedistortion.素养Literacy培养严谨计算与精确调试能力CultivaterigorouscalculationandprecisedebuggingcapabilitiesPart02案例导入Caseintroduction微弱电台信号Weakradiosignal案例导入Caseintroduction放大电路Amplifiercircuit正常播放Normalplayback微弱电台信号Weakradiosignal案例导入Caseintroduction放大电路Amplifiercircuit静态工作点不当Improperquiescentoperatingpoint声音嘶哑、断续、不清hoarse,intermittent,orinaudiblesound案例导入Caseintroduction声音转化为电信号Convertsoundintoelectricalsignals案例导入Caseintroduction声音转化为电信号Convertsoundintoelectricalsignals静态工作点不当Improperquiescentoperatingpoint播放声音异常Abnormalplaybacksound指放大电路没有输入信号时的工作状态。Staticstatereferstotheoperatingstateofanamplifiercircuitwhennoinputsignalispresent.
此时,电路中只有直流电源作用Duringthisstate,onlytheDCpowersupplyisactinginthecircuit,三极管各电极的电流和电压都是直流值。thecurrentandvoltageacrosseachtransistor'selectrodesareDCvalues.静态StaticstatePart03静态分析的目的Purposeofstaticanalysis确定三极管静态工作点(Q点),参数:基极电流(Ib)、集电极电流(Ic)、集电极-发射极电压(Uce)Todeterminethetransistor'squiescentoperatingpoint(Qpoint),parameters:basecurrent(Ib),collectorcurrent(Ic),collector-emittervoltage(Uce)目的
Purpose静态分析的目的Purposeofstaticanalysis保证三极管始终工作在放大区,避免信号失真,支撑电路正常放大。Ensurethatthetransistoralwaysworksintheamplificationarea,avoidsignaldistortion,andsupportnormalamplificationofthecircuit.作用
FunctionPart04确定静态工作点的方法
Methodfordeterminingthequiescentoperatingpoint如何确定静态工作点Howtodeterminethequiescentoperatingpoint
估算法Estimationmethod图解法Graphicalmethod确定静态工作点的方法Methodfordeterminingthequiescentoperatingpoint估算法:Estimationmethod通过电路的直流通道,利用欧姆定律和三极管的电流关系来计算静态工作点。UseOhm'slawandthetransistorcurrentrelationshiptocalculatethequiescentoperatingpointthroughthecircuit'sDCpath.确定静态工作点的方法Methodfordeterminingthequiescentoperatingpoint断开Opencircuit断开Opencircuit
对直流信号,耦合电容C可看作开路
ForDCsignals,thecouplingcapacitorCcanberegardedasanopencircuit.
直流通路DCpath估算法:Estimationmethod通过电路的直流通道,利用欧姆定律和三极管的电流关系来计算静态工作点。UseOhm'slawandthetransistorcurrentrelationshiptocalculatethequiescentoperatingpointthroughthecircuit'sDCpath.确定静态工作点的方法Methodfordeterminingthequiescentoperatingpoint断开Opencircuit断开Opencircuit
对直流信号,耦合电容C可看作开路
ForDCsignals,thecouplingcapacitorCcanberegardedasanopencircuit.
直流通路DCpath估算法:Estimationmethod确定静态工作点的方法Methodfordeterminingthequiescentoperatingpoint断开Opencircuit断开Opencircuit
对直流信号,耦合电容C可看作开路
ForDCsignals,thecouplingcapacitorCcanberegardedasanopencircuit.
直流通路DCpath步骤(分压式偏置共射极电路):Steps(voltagedividerbiascommonemittercircuit):算基极电位(Ub)Calculatethebasepotential(Ub)算发射极电位(Ue=Ub-Ube,硅管Ube≈0.7V,锗管≈0.3V)Calculatetheemitterpotential(Ue=Ub-Ube,Ube≈0.7Vforsilicondiodes,0.3Vforgermaniumdiodes)算发射极电流Calculatetheemittercurrent
估算法:Estimationmethod确定静态工作点的方法Methodfordeterminingthequiescentoperatingpoint断开Opencircuit断开Opencircuit
对直流信号,耦合电容C可看作开路
ForDCsignals,thecouplingcapacitorCcanberegardedasanopencircuit.
直流通路DCpath步骤(分压式偏置共射极电路):Steps(voltagedividerbiascommonemittercircuit):算集电极-发射极电压(Uce
=Vcc-Ic(Rc+Re))Calculatethecollector-emittervoltage(Uce=Vcc-Ic(Rc+Re))算基极电流
(β为电流放大倍数)Calculatethebasecurrent(βisthecurrentgainfactor)
关键:步骤严谨,避免计算错误导致Q点偏差Key:FollowrigorousstepstoavoidQ-pointdeviationcausedbycalculationerrors图解法:Graphicalmethod基于三极管的输入特性曲线和输出特性曲线,结合电路的直流回路方程,通过曲线交点确定静态时的基极电流(Ib)、集电极电流(Ic)和集电极
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发射极电压(Uce),这三个参数共同构成静态工作点Q(Ibq、Icq、Uceq)。BasedontheinputandoutputcharacteristiccurvesofthetransistorandtheDCcircuitequationofthecircuit,thebasecurrent(Ib),collectorcurrent(Ic)andcollector-emittervoltage(Uce)atstaticstatearedeterminedbytheintersectionofthecurves.ThesethreeparameterstogetherconstitutethequiescentoperatingpointQ(Ibq,Icq,Uceq).确定静态工作点的方法Methodfordeterminingthequiescentoperatingpoint输入回路Inputcircuit输出回路Outputcircuit图解法:Graphicalmethod基于三极管的输入特性曲线和输出特性曲线,结合电路的直流回路方程,通过曲线交点确定静态时的基极电流(Ib)、集电极电流(Ic)和集电极
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发射极电压(Uce),这三个参数共同构成静态工作点Q(Ibq、Icq、Uceq)。BasedontheinputandoutputcharacteristiccurvesofthetransistorandtheDCcircuitequationofthecircuit,thebasecurrent(Ib),collectorcurrent(Ic)andcollector-emittervoltage(Uce)atstaticstatearedeterminedbytheintersectionofthecurves.ThesethreeparameterstogetherconstitutethequiescentoperatingpointQ(Ibq,Icq,Uceq).确定静态工作点的方法Methodfordeterminingthequiescentoperatingpoint输入回路Inputcircuit输出回路Outputcircuit图解法:Graphicalmethod确定静态工作点的方法Methodfordeterminingthequiescentoperatingpoint输入回路Inputcircuit输出回路Outputcircuit步骤Steps画直流负载线(公式:Uce=Vcc-IcRc)DrawtheDCloadline(formulaUce=Vcc-IcRc)由输入回路求基极电流(Ib)Calculatethebasecurrent(Ib)fromtheinputcircuit找输出特性曲线中对应Ib的曲线,与直流负载线交点即为Q点(Ibq、Icq、Uceq)FindthecurvecorrespondingtoIbintheoutputcharacteristiccurve.TheintersectionofthiscurvewiththeDCloadlineistheQpoint(Ibq,Icq,Uceq).优势:直观反映Q点位置、电路参数对Q点的影响。Advantages:IntuitivelyreflecttheQpointpositionandtheinfluenceofcircuitparametersontheQpointPart05静态工作点对放大电路性能的影响Theinfluenceofquiescentoperatingpointontheperformanceofamplifiercircuit失真类型
DistortionTypeQ点状态
Qpointstatus失真原因
Causesofdistortion饱和失真
Saturationdistortion截止失真
Cut-offdistortion过高
High过低
Low输入信号正半周,lc达饱和值,Uce过小Inthepositivehalfcycleoftheinputsignal,IcreachesthesaturationvalueandUceistoosmall.静态工作点对放大电路性能的影响Theinfluenceofquiescentoperatingpointontheperformanceofamplifiercircuit输入信号负半周,Ib
变为零,三极管截止
Inthenegativehalfcycleoftheinputsignal,Ibbecomeszeroandthetransistoriscutoff.失真表现
Distortionperformance输出信号负半周被削平Thenegativehalfcycleoftheoutputsignalisclipped输出信号正半周被削平ThepositivehalfcycleoftheoutputsignalisclippedPart06案例分析Casestudycircuit确定静态工作点Determinethequiescentoperatingpoint案例分析Casestudy静态工作点对电路性能的影响Theinfluenceofquiescentoperatingpointoncircuit案例分析Casestudy基础参数:Basicparameters:电源电压Vcc=12VPowersupplyvoltageVcc=12V集电极电阻Rc=3kΩCollectorresistorRc=3kΩ基极偏置电阻Rb=300kΩBasebiasresistanceRb=300kΩ三极管电流放大系数:β=50Transistorcurrentamplificationfactor:β=50用估算法计算静态工作点Determinethequiescentoperatingpointusingtheestimationmethod共射极放大电路
Common-emitteramplifiercircuit集电极电流IcCollectorcurrentIc静态工作点的核心参数Coreparametersofthequiescentoperatingpoint基极电流IbBasecurrentIb集电极-发射极电压UceCollector-emittervoltageUce案例分析Casestudy共射极放大电路
Common-emitteramplifiercircuit案例分析Casestudy不同Rb
下的Q点与电路状态Q-pointandcircuitstateunderdifferentRbvalues当基极偏置电阻Rb=300kΩ时:WhenthebasebiasresistanceRb=300kΩ:共射极放大电路
Common-emitteramplifiercircuit基极电流
Basecurrent集电极电流
Collectorcurrent集电极-发射极电压
Collector-emittervoltage
Uce处于电源电压的中间区域Uceislocatedinthemiddlerangeofthepowersupplyvoltage三极管工作在正常放大状态Thetransistorisoperatinginnormalamplificationmode.静态工作点设置合理Reasonablequiescentoperatingpointsettings案例分析Casestudy不同Rb
下的Q点与电路状态Q-pointandcircuitstateunderdifferentRbvalues情况一:基极偏置电阻减小(Rb=100kΩ)Case1:Whenbasebiasresistancedecreases(Rb=100kΩ)共射极放大电路
Common-emitteramplifiercircuit基极电流
Basecurrent集电极电流
Collectorcurrent集电极-发射极电压
Collector-emittervoltage基极电流过大Thebasecurrentistoohigh静态工作点上移Thequiescentoperatingpointshiftsupward饱和失真Saturationdistortion
案例分析Casestudy不同Rb
下的Q点与电路状态Q-pointandcircuitstateunderdifferentRbvalues情况二:基极偏置电阻增大(Rb=1MΩ)Case2:Whenbasebiasresistanceincreases(Rb=1MΩ)共射极放大电路
Common-emitteramplifiercircuit基极电流
Basecurrent集电极电流
Collectorcurrent集电极-发射极电压
Collector-emittervoltage基极电流过小Thebasecurrentistoolow静态工作点下移Thequiescentoperatingpointshiftsdownward截止失真Cutoffdistortion
不同Rb下的Q点与电路状态Q-pointandcircuitstateunderdifferentRbvaluesQ点合理QpointisreasonableUce在电源电压中间区域,三极管正常放大。WhenUceisinthemiddlerangeofthepowersupplyvoltage,thetransistoramplifiesnormally.Q点过高Qpointistoohigh三极管饱和,产生饱和失真。Transistorsaturationcausessaturationdistortion.Q点过低Qpointistoolow三极管接近截止,产生截止失真。Whenatransistorapproachescutoff,cutoffdistortionoccurs.严谨计算Rigorouscalculating精确调试Precisedebugging教学重点梳理
Keypointsofteaching理解静态分析的目的(确定Q点)。Understandthepurposeofstaticanalysis(todeterminetheQpoint).掌握估算法、图解法确定Q点。MastertheestimationmethodandgraphicalmethodtodeterminetheQpoint.
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