三极管的基本放大电路分析(ppt).ppt

1、第七章基本放大电路。放大电路的作用是利用三极管的电流控制功能或场效应管的电压控制功能，将微弱的电信号(简称信号，指电压、电流和功率的变化)无失真地放大到所需值，从而实现DC电源的能量部分转化为输出信号，该输出信号按照输入信号的规律变化，具有较大的能量。放大电路的本质是一种能量转换装置，它使用较少的能量来控制较大的能量转换。放大电路组成的原理是必须有一个DC电源，电源的设置应保证三极管或场效应管工作在线性放大状态；元件的布置应保证信号的传输，即保证信号能从放大电路的输入端输入，经放大电路放大后从输出端输出；元件参数的选择应确保信号能够无失真放大，并满足放大电路的性能要求。根据上述原理，本章将介绍

2、几种常用的基本放大电路的组成，并讨论它们的工作原理、性能指标和基本分析方法。掌握这些基本的放大电路是研究和应用复杂电子电路的基础。1.电路组成，7.1共发射极放大器电路，7.1.1电路组成和各元件功能，图7.1共发射极基本放大器电路，2。各元件功能(1)三极管v:实现电流放大。(2)集电极DC功率UCC :保证三极管工作在放大状态。(3)集电极负载电阻RC :将三极管集电极电流的变化转化为电压变化，实现电压放大。(4)基极偏置电阻RB :为放大器电路提供了一个静态工作点。(5)耦合电容器C1和C2 :隔离直流和交流。工作原理(1) ui直接应用于晶体管V的基极和发射极之间，导致基极电流iB相应

3、地改变。(2)随着电压的电流放大，电压的集电极电流iC也会发生变化。(3)集成电路的变化引起电压的集电极和发射极之间的电压uCE的变化。(4)UCE的交流分量uce通过C2平滑地传输到负载RL，并成为输出交流电压uo，实现电压放大。静态分析是为了找到一个合适的静态工作点，它通常由放大器电路的DC路径决定。如图7.2所示。图7.2共发射极放大器电路的DC路径和静态工作点，7.1.2静态分析，通常有两种静态分析方法。1.估计方法(7.1a)(7.1b)ICIB(7.2)UCE=UCC-IC RC(7.3)，2。图解法(1)当uCE=UCC时-ICc使ICe=0，uCE=UCC，当uCE=0在水平轴

4、上的M点(UCC，0)时，M N，即DC负载线，在垂直轴上的N点(0)连接。(2)计算静态工作点DC负载线和IB=即静态工作点，如图7.3(b)、(a)和(b)所示，图7.4 (a)所示放大器电路的静态工作点通过估算法和图解法计算。已知该电路中的三极管为37.5，DC路径如图7.4(b)所示，输出特性曲线如图7.4(b)所示。图7。4示例7。1，解：10用估算法计算静态工作点，得到IB 0.04毫安=40 AIC IB=37.50.04毫安=1.5毫安=UCC-红十字会=12-1。在点n (0，3)，Mn和输出特性曲线的交点iB=IB=40A是静态工作点Q.从曲线可以看出，IB=40A，IC=

5、1.5mA，UCE=6V。结果与估算方法一致。3.电路参数对静态工作点的影响(1)当Rb增加时，IB减小，Q点减小，三极管趋于关断。(2)当铷减少时，IB增加，Q点上升，三极管趋于饱和。这时，三极管将失去放大作用。1.图解法(1)分析负载开路时的输入和输出电压和电流波形。根据ui波形，计算输入特性曲线上的iB和uBE波形。根据iB波形，计算输出特性曲线和DC负载线上的iC、uRC和uCE变化，如图7.5所示。7.1.3动态分析，图7.5(a)、(2)负载下输入输出电压和电流波形分析。使交流负载线：10。首先制作DC负载线MN并确定q点。在uCE坐标轴上，取从UCE到正方向的IC R/L的电压值

6、作为起点，得到点C.如图7所示，在30度通过CQ后，形成一条直线光盘，这是交流负载线。5.(3)放大器电路的非线性失真截止失真：三极管进入截止区引起的失真。它可以通过降低基极偏置电阻RB的电阻来消除。图7.5(b)，饱和失真：三极管进入饱和区引起的失真。它可以通过增加基极偏置电阻RB的电阻来消除。失真波形如图7.6所示。图7。6截止失真、饱和失真：三极管进入饱和区引起的失真。它可以通过增加基极偏置电阻RB的电阻来消除。失真波形如图7.7所示。图7。7饱和失真。为了减少和避免非线性失真，需要合理选择静态工作点Q的位置，并适当限制输入信号ui的幅度。通常，q点应大致选择在交流负载线的中点。当输入信

7、号ui的幅度小时，为了降低管道的功耗，可以适当地将q点选择得更低。如果发生截止失真，通常通过改善静态工作点来消除，即通过降低基极偏置电阻RB的电阻；如果出现饱和失真，反向操作，即增加RB。2。微变化等效电路法(1)三极管微变化等效电路图7.11微变化等效电路RBE=300 (1)，(2)放大电路微变化等效电路放大电路微变化等效电路取代交流路径中的三极管。交流路径是指通过短路放大器电路中的耦合电容和DC电源获得的电路。因此，绘制交流路径的原则是：短路DC电源UCC；短路输入耦合电容器C1和输出耦合电容器C2。图7。图12显示了图7.1中交流路径和微变化的等效电路。交流路径(c)微可变等效电路图7

8、。12共发射极基本放大器电路，(3)动态性能分析电压放大系数Au输入电阻Ri输入电阻是指从输入端AA/(如图7所示)看到的等效电阻。13)，从图7.12中定义为：Ri=rbeRB，如果考虑信号源的内阻(如图7.13所示)，则放大器电路的输入电压Ui是信号源Us对输入电阻Ri的分压，即输出电阻Ro是指放大器信号源短路、负载开路时从输出端看的等效电阻。定义为：Ro=，图7中放大器电路的输入电阻和输出电阻。13.从图7.12中可以看出，输出电阻可以在工程中用实验方法计算，Ro=RC。将正弦电压信号加到放大器电路的输入端，以测量负载开路时的输出电压u/o；然后，当负载R1连接时，测量输出电压Uo，其中

9、U/o和Uo是由晶体管毫伏表测量的交流有效值。示例7.3图7.4(a)所示电路的交流路径和微变化等效电路如图7.14所示。尝试微变化等效电路法计算：10个动态性能指标，Ri和ro。20.断开负载R1后，计算R1和R0。图7.14示例7。3，解决方案：10从实施例7可以知道。1IE1.5mA=967RI=Rb/RBE=300/0.9670.964kRO=RC=4k，20，RI=Rb/Rbe=300/0.9670.964kRO=RC=4k，当温度变化时，三极管被更换，电路元件老化，电源电压波动，上述共发射极放大器电路的静态工作点可能是在这些因素中，温度变化的影响最大。因此，必须采取措施稳定的静态操

10、作点7.1.4用于稳定工作点的电路，1。发射极偏置电路(a)电路图(b)微可变等效电路图7.15发射极偏置电路，(1)各元件的功能基极偏置电阻RB1，RB2:RB1，RB2为三极管提供一个大小合适的基极DC电流IB，并调节RP的电阻值来控制IB的大小。电阻的作用是当电阻阻值设置为零时，防止三极管烧坏。通常，RB1的电阻值是几十千欧姆到几百千欧姆；RB2的电阻是几十千欧姆。发射极电阻re:引入DC负反馈稳定静态工作点。一般电阻值是几千欧姆。发射极旁路电容CE:对于交流，CE与RE短路，以确保放大器电路的动态性能不受影响。一般来说，电容器还选用容量为几十微法的电解电容器。(2)稳定工作点原则(RB

11、1和RB2分压固定基数UB。反映集成电路变化的用户终端由发射极电阻RE产生，然后被引回到输入回路控制UBE，使集成电路基本不变。稳定过程为：tICIEUEUBEIBIC。(3)静态分析电路的静态工作点一般用估算法来确定，具体步骤如下： UB UCC，UB。从：工业工程，寻找集成电路和工业工程。通过积分得到积分=积分。UCE得到UCE=UCC-红十字会-IEREUCC-集成电路。(4)动态分析电路的动态性能指标一般由微变量等效电路决定，具体步骤如下：绘制微变量等效电路，如图7.15 (c)所示；计算电压放大系数、输入电阻Ri和输出电阻Ro。比较图7.15(c)和图7.12(c)，我们可以看到发射

12、极偏置放大器电路的动态性能与共发射极基本放大器电路相同。图7.15(c)发射极偏置电路的微变量等效电路，例7.4在图7.16所示的电路中，三极管的为50，测试为：10静态工作点。20电压放大系数、输入电阻和输出电阻。30当ce未连接时，电压放大、输入电阻和输出电阻。40如果使用=100的晶体管，重新计算静态工作点和电压放大系数。图7.16中的电路例7。4，解决方案：10。找出静态工作点ub=3.5 v集成电路1.4ma IB 0.028ma=28a uce 12-1.4(3 2)=5v，Au为20，Ri和ror be=300(1)=300(150)=1.25kr/l=RCrl=0.75k，因此

13、： Au=-50=-30 Ri=rbe/Rb1/rb2=1.22。30如图7.17(a)所示，计算发射极偏置电路中电容断开或断开时，金、电阻/电阻、电阻/电阻的交流路径，图7.17(b)为相应的微变化等效电路。图7.17没有CE的电路可以从图7中获得。17(b):因此，A/u=ri=rbe(1)re R/I=ri/Rb1/Rb2=Rb1Rb2，输出电阻可由图7.18计算，图7.18显示将相关数据代入上述公式A/A/u=-0.36 R/I=103.25kR/o=3kk，可以看出电压放大系数降低了很多，但输入电阻有所改善当使用=100的晶体管时，其静态工作点为ie=1.4ma毫安集成电路=1.4毫安集成电路=14 a uce=UCC集成电路(RC re)=12-1.4 (32)=5v。在发射极偏置电路中，虽然更换了不同的管，但静态工作点基本不变。此时，它类似于=50时的放大倍数。基极-基极耦合电路基极-基极耦合电路如图7.19所示