单管共射放大电路及其分析方法

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1、o主要内容主要内容n放大电路概述放大电路概述n放大电路的基本分析方法放大电路的基本分析方法o目的与要求目的与要求n掌握放大电路主要技术指标的含义及其计算方法掌握放大电路主要技术指标的含义及其计算方法n了解单管共射放大电路的工作原理了解单管共射放大电路的工作原理n理解放大电路的组成原则理解放大电路的组成原则n了解放大电路的图解分析法了解放大电路的图解分析法n掌握放大电路的工程近似分析法和微变等效电路法掌握放大电路的工程近似分析法和微变等效电路法o重点：重点：放大电路的微变等效分析放大电路的微变等效分析o放大的概念放大的概念o主要技术指标主要技术指标o单管共发射极放大电路单管共发射极放大电路o组成

2、原则组成原则1、放大的概念、放大的概念o放大放大 输入为小信号，有源元件控制电源使负载获得大信号，并保持线性关系。输入为小信号，有源元件控制电源使负载获得大信号，并保持线性关系。o放大本质放大本质n能量的控制能量的控制n在放大电路中提供一个能源，由能量较小的输入信号控制这个能源，在放大电路中提供一个能源，由能量较小的输入信号控制这个能源，使之输出较大的能量，然后推动负载。使之输出较大的能量，然后推动负载。o基本要求基本要求不失真不失真o放大对象放大对象变化量，即输入信号的小变化变化量，即输入信号的小变化输出信号的大变化输出信号的大变化o核心元件核心元件n三极管三极管n场效应管场效应管2、主要技

3、术指标、主要技术指标技术指标测试示意图技术指标测试示意图o放大倍数放大倍数n含义含义描述放大电路的描述放大电路的放大能力放大能力n定义式定义式o电压放大倍数电压放大倍数o电流放大倍数电流放大倍数ioUUAu ioIIAi o输入电阻输入电阻Rin从放大电路输入端看进去的等效电阻。从放大电路输入端看进去的等效电阻。n描述放大电路从信号源索取电流的大小描述放大电路从信号源索取电流的大小n定义式定义式issRRUI.i.isisiURRRUiiiIUR o输出电阻输出电阻n从放大电路的输出端看进去的等效电阻。从放大电路的输出端看进去的等效电阻。n描述放大电路带负载能力的技术指标。描述放大电路带负载能

4、力的技术指标。n测量或计算方法测量或计算方法/11oLoooLLoURRURRRU LS0oooRUIURLooo)1(RUUR 2、主要技术指标、主要技术指标o最大输出幅度最大输出幅度o非线性失真系数非线性失真系数o通频带通频带o最大输出功率与效率最大输出功率与效率OCCCEBCBBE)()(uRiuiiiuuo组成组成n晶体管晶体管VTn基极电源基极电源VBBn基极偏流电阻基极偏流电阻Rbn集电极电源集电极电源VCCn集电极负载电阻集电极负载电阻RC o工作原理工作原理 输入回路输入回路输出回路输出回路uIuoo电路结构缺点电路结构缺点n双电源供电双电源供电nui、uo不共地不共地n阻容耦

5、合单管共射放大电路阻容耦合单管共射放大电路 4、组成放大电路的原则、组成放大电路的原则BCii o合理的偏置合理的偏置 外加直流电源使发射结正偏，集电结反偏，使三极管处于外加直流电源使发射结正偏，集电结反偏，使三极管处于放大放大状态，则有：状态，则有：o有信号的输入回路有信号的输入回路 输入回路的接法应使输入电压输入回路的接法应使输入电压uI 能够传送到三极管的基极回路，使基极电流产生能够传送到三极管的基极回路，使基极电流产生相应的变化量相应的变化量iB。o有信号的输出回路有信号的输出回路 输出回路的接法应使变化量输出回路的接法应使变化量 iC 能够转化为变化量能够转化为变化量 uCE，并传送

6、到放大电路的输出端。，并传送到放大电路的输出端。第第1条是涉及放大电路的直流通路，第条是涉及放大电路的直流通路，第2、3条是放大电路的交流通路问题。条是放大电路的交流通路问题。o放大电路是交、直流共存放大电路是交、直流共存n直流通路直流通路n交流通路交流通路o放大电路分析放大电路分析n静态分析静态分析o分析未加输入信号时的分析未加输入信号时的工作状态工作状态。o依据电路依据电路直流通路直流通路o分析目的分析目的求求静态工作点静态工作点（IBQ、ICQ、UCEQ）o分析方法分析方法工程近似分析法、图解法工程近似分析法、图解法n动态分析动态分析o在静态分析的基础上，分析加上交流输入信号时的在静态分

7、析的基础上，分析加上交流输入信号时的工作状态工作状态o依据电路依据电路交流通路交流通路o分析目的分析目的放大电路的放大电路的性能指标性能指标o分析方法分析方法图解法、微变等效电路法图解法、微变等效电路法iB=IB+ib;uBE=UBE+ube 1、直流通路与交流通路、直流通路与交流通路o直流通路直流通路n直流电流流过的路径。直流电流流过的路径。n画法画法o输入信号为输入信号为0，但保留信号源内阻，但保留信号源内阻RSo保留直流电源保留直流电源VCCo电容开路电容开路1、直流通路与交流通路、直流通路与交流通路o交流通路交流通路n交流电流流过的路径。交流电流流过的路径。n画法画法o加信号源加信号源

8、usoVCC自身短路自身短路o大容量电容短路大容量电容短路bce2、静态分析、静态分析工程近似分析法工程近似分析法IBQICQ UCEQ其中，硅管其中，硅管 UBEQ=(0.6 0.8)V 锗管锗管 UBEQ=(0.1 0.2)VbBEQCCBQRUVI ICQ IBQUCEQ=VCC ICQ RCo基本思路基本思路 先先假定假定三极管工作在放大模式，再由分析结果进行验证、确定和计算三极管工作在放大模式，再由分析结果进行验证、确定和计算o步骤步骤n画直流通路画直流通路n列输入、输出回路的电压、电流方程列输入、输出回路的电压、电流方程n求静态工作点求静态工作点n验证验证UBEQ=VCC IBQ

9、RbUCEQ=VCC ICQ RCICQ=IBQ 求得静态工作点求得静态工作点 若若UCEQ0.7V，说明三极管处于放大状态，假设正确；，说明三极管处于放大状态，假设正确；否则，根据实际情况用另外的模型分析。否则，根据实际情况用另外的模型分析。【例例】图示单管共射放大电路中，图示单管共射放大电路中，VCC=12 V，Rc=3 k，Rb=280 k，NPN 硅管的硅管的 =50，试估算静态工作点。，试估算静态工作点。解：设解：设 UBEQ=0.7 VA 40mA)2807.012(bBEQCCBQ RUVIICQ IBQ=(50 0.04)mA=2 mAUCEQ=VCC ICQ Rc =(12-

10、2 3)V=6 V2、静态分析、静态分析工程近似分析法工程近似分析法IBQICQ UCEQ若若 Rb=100k，试估算静态工作点。，试估算静态工作点。120.70.113100CCBEQBQbVUImAmAR(50 0.113)5.65CQBQIImAmA(125.65 3)4.95CEQCCcCQUVRIVV UCEQ不可能为负不可能为负，其最小值也只能为，其最小值也只能为0，三极管工作在，三极管工作在饱饱和区和区。1243C CC ESC MCVVVIm ARm A(0.113,4,0)mA mA V2、静态分析、静态分析图解法图解法o在三极管的输出特性曲线上用作图的方法求放大电路的静态工

11、作点。在三极管的输出特性曲线上用作图的方法求放大电路的静态工作点。o步骤步骤n画直流通路画直流通路bceIBQICQ UCEQn近似估算近似估算IBQ、找到相应的输出特性曲线、找到相应的输出特性曲线n列输出回路方程，作直流负载线列输出回路方程，作直流负载线iCuCEiB=IBQCECCCcuVi RVCCVCC/RC负载线负载线UCEQICQQo与横坐标的交点与横坐标的交点o与纵坐标的交点与纵坐标的交点n确定静态工作点确定静态工作点Qo静态工作点在什么区域合理？静态工作点在什么区域合理？3、动态分析、动态分析图解法图解法o交流通路交流通路 交流通路的输出回路是交流通路的输出回路是RC和和RL的

12、并联。的并联。o作交流负载线作交流负载线n通过静态工作点通过静态工作点n斜率斜率交流通路的输出回路交流通路的输出回路LCLL/1RRRR ，其其中中交流负载线交流负载线OIBiC /mAuCE /VQ3、动态分析、动态分析图解法图解法输入回路工作情况输入回路工作情况Q0.70t6040200uBE/ViB/At0uBE/ViBUBEuBE=UBE+ubeiB=IB+ib ube0.680.72 uBE iB交流负载线交流负载线直流负载线直流负载线4.57.5 uCE912t0ICQiC/mA0IB =4 0 A2060804Q260uCE/ViC/mA0tuCE/VUCEQ iC输出回路工作情

13、况输出回路工作情况3、动态分析、动态分析图解法图解法单管共射放大电路的电压电流波形单管共射放大电路的电压电流波形3、动态分析、动态分析图解法图解法o交、直流并存交、直流并存o电压放大作用电压放大作用o倒相作用倒相作用图解法的应用图解法的应用1分析非线性失真分析非线性失真1、静态工作点过低，引起、静态工作点过低，引起 iB、iC、uCE 的波形失真的波形失真ibui结论：结论：iB 波形失真波形失真OQOttOuBE/ViB/AuBE/ViB/AIBQ 截止失真截止失真OiCtOOQ tuCE/VuCE/ViC/mAICQUCEQuo=uce图解法的应用图解法的应用1分析非线性失真分析非线性失真

14、结论：结论：iC、uCE(uo)波形失真波形失真NPN 管截止失真输出管截止失真输出uo波形波形 NPN 管管uo波形波形Q 点过高，引起点过高，引起 iC、uCE的波形失真的波形失真饱和失真饱和失真图解法的应用图解法的应用1 分析非线性失真分析非线性失真改变改变Rb，保持，保持VCC Rc 不变不变OIBiCuCE Q1Rb 增大，增大，Rb 减小，减小，Q 点下移；点下移；Q 点上移；点上移；Q2OIBiCuCE Q1Q3改变改变VCC，保持，保持Rb，Rc，不变不变 升高升高VCC，直流负载线平行右移，直流负载线平行右移，动态工作范围增大，但管子的动态功动态工作范围增大，但管子的动态功耗

15、也增大。耗也增大。Q2图解法的应用图解法的应用2分析参数对静态工作点的影响分析参数对静态工作点的影响4、动态分析、动态分析微变微变等效电路法等效电路法 o三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路o微变等效电路法微变等效电路法（1）三极管的微变等效电路）三极管的微变等效电路 iB uBE晶体管的输入特性曲线晶体管的输入特性曲线 常数常数 CEBBEbeUiurrbe 晶体管的输入电阻晶体管的输入电阻 在小信号的条件下，在小信号的条件下，r rbebe是一常数。晶体管是一常数。晶体管的输入电路可用的输入电路可用r rbebe等效代替。等效代替。输入电路输入电路Q Q 点附近的工作段点附近的工作段近

16、似地看成直线近似地看成直线 可认为可认为 u uBE BE 与与 i iB B 成正比成正比QOiB uBE EQbbbe)(26)1(ImVrr低频、小功率管低频、小功率管rbb 约为约为300 。输出电路输出电路假设在假设在Q 点附近特性曲线基本上是水平的点附近特性曲线基本上是水平的(iC与与 uCE无关无关)，数量关系上，数量关系上，iC比比 iB大大 倍；倍；iB iB从三极管输出端看，可以用从三极管输出端看，可以用 iB 恒流源代替三极管；恒流源代替三极管；该恒流源为受控源；为该恒流源为受控源；为iB 对对iC的控制。的控制。uCE QiC O（1）三极管的微变等效电路）三极管的微变

17、等效电路三极管的简化参数等效电路三极管的简化参数等效电路在大多数情况下，简化的微变等效电路对于工程计算来说误差很小。在大多数情况下，简化的微变等效电路对于工程计算来说误差很小。（1）三极管的微变等效电路）三极管的微变等效电路cbeibic+ube +uce ebcrbe ib+ube +uce icibo确定静态工作点确定静态工作点Q Q o求静态工作点处三极管的微变参数求静态工作点处三极管的微变参数r rbebe o画微变等效电路画微变等效电路n画三极管的等效电路画三极管的等效电路n其余部分的交流通路其余部分的交流通路从三极管的三个电极出发，按画交流通路的方法从三极管的三个电极出发，按画交流

18、通路的方法把通向地的支路一一画出把通向地的支路一一画出o列出电路方程并求解。列出电路方程并求解。(2)微变等效电路法的步骤微变等效电路法的步骤(3)微变等效电路法举例微变等效电路法举例o步骤步骤n求静态工作点求静态工作点Q Q n求微变参数求微变参数r rbebe n画放大电路的微变等效电路画放大电路的微变等效电路n列电路方程并求解列电路方程并求解n步骤步骤1 1：求静态工作点：求静态工作点Q Q bBEQCCBQRUVI ICQ IBQUCEQ=VCC ICQ RCn步骤步骤2 2：求微变参数：求微变参数r rbebe )mA()mV(26)1(300EQbeIrCQEQII其中其中(3)微

19、变等效电路法举例微变等效电路法举例o步骤步骤n求静态工作点求静态工作点Q Q n求微变参数求微变参数r rbebe n画放大电路的微变等效电路画放大电路的微变等效电路n列电路方程并求解列电路方程并求解n步骤步骤3 3：画放大电路的微变等效电路：画放大电路的微变等效电路o三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路o电路其余部分的交流通路电路其余部分的交流通路ebcrbe ib+ube +uce icibRc+ui+uo RL Rb(3)微变等效电路法举例微变等效电路法举例n步骤步骤4 4：列方程求性能指标：列方程求性能指标ebcrbe ib+ube +uce icibRc+ui+uo RL Rb o电压增益电压增益io UUAu bebirIU 而而bLco IRIU beLio rRUUAu 所所以以)/(LcLRRR o输入电阻输入电阻RiiiiIUR iiRi=rbe/Rb o输出电阻输出电阻RoRo=Rc作业作业o4.2.1 4.2.3