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4.2 基本共射极放大电路. 4.2.1 基本共射极放大电路的组成. 4.2.2 基本共射极放大电路的工作原理. 基本放大电路:. 共射极放大电路. 共集电极放大电路. 共基极放大电路. 分析方法:. 图解法. 微变等效电路法. 待求量:. 静态工作点 Q ( I B , I C , V CE ). 电压放大倍数. 输入电阻 R i. 输出电阻 R o. V CC : 通过 Rc 使 T 集电极反偏置. 4.2.1 基本共射极放大电路的组成. V BB ,R b : 使发 射极正偏置, 并提供合适的 基极偏置电流.

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Presentation Transcript

4.2 基本共射极放大电路

4.2.1 基本共射极放大电路的组成

4.2.2 基本共射极放大电路的工作原理


基本放大电路:

共射极放大电路

共集电极放大电路

共基极放大电路

分析方法:

图解法

微变等效电路法

待求量:

静态工作点Q(IB,IC,VCE)

电压放大倍数

输入电阻Ri

输出电阻Ro


  • VCC :通过Rc使

  • T集电极反偏置

4.2.1 基本共射极放大电路的组成

VBB,Rb:使发

射极正偏置,

并提供合适的

基极偏置电流

三极管 T

起放大作用。

分析方法:叠加

前提:BJT工作在线性区

  • RC:将集电极电流信号

  • 转换为电压信号。


短路, 开路

4.2.2 基本共射极放大电路的工作原理

1. 静态(直流工作状态)

输入信号vs=0时,放大电路的工作状态称为静态或直流工作状态。

画直流通路原则:

所有电容开路

直流通路

所有电量大写


:VBEQ=0.7V

锗:VBEQ=0.2V

电流关系:

VCEQ=VCC-ICQRc

直流通路

IB、IC和VCE是静态工作状态的三个量,用Q表示,称为静态工作点Q( IBQ,ICQ,VCEQ)。


2. 动态

输入正弦信号vs后,电路将处在动态工作情况。此时,BJT各极电流及电压都将在静态值的基础上随输入信号作相应的变化。

三极管放大作用

控制

v

s

R

c

v

s


, 短路

交流通路

分析动态参数时,使用交流通路

画交流通路原则:

所有电容短路

所有电量小写


4.3 放大电路的分析方法

4.3.1 图解分析法

1. 静态工作点的图解分析

2. 动态工作情况的图解分析

3. 静态工作点对波形失真的影响

4. 图解分析法的适用范围

4.3.2 小信号模型分析法

1. BJT的H参数及小信号模型

2. 用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路

3. 小信号模型分析法的适用范围


4.3.1 图解分析法

1. 静态工作点的图解分析

vS=0,求Q( IBQ、ICQ和VCEQ)

线性

线性

非线性


(1). 输入回路

线性部分:

非线性部分:


(2). 输出回路

非线性部分:

线性部分:

称为直流负载线

得出Q( IBQ,ICQ,VCEQ)


Rb

Rb

RC

RC

VCC

VCC

(3)电路参数对Q点的影响:

其他参数不变:

IB

Q点下移

变Rb

IB

Q点上移

斜率

Q点左移

变RC

斜率

Q点右移

MN上移

Q点右移

变VCC

截距变

Q点左移

MN下移


2. 动态工作情况的图解分析


  • 可得如下结论:

    • 1. vi vBE iB iC vCE |-vo|

    • 2. vo与vi相位相反;

    • 3. 可以测量出放大电路的电压放大倍数。


3. 静态工作点对波形失真的影响

Q点过低——截止失真


Q点过高——饱和失真


动画3-2


4 3 1
4.3.1 一个实际的单管放大电路

C1、C2:耦合电容

RL:负载电阻

Rb=300K

RC=4K

VCC=12V


(a)直流通路

(b)交流通路


(1)静态工作情况

得出Q( IBQ,ICQ,VCEQ) =Q(40A,1.5mA,6V)


(2)动态工作情况

称为交流负载线


作法:

1.从Q点做一条斜率为-1/R’L的直线。

2.截距法


  • 可得如下结论:

  • 直流负载线和交流负载线相交于Q点;

  • 不接RL时,两根线重合;

  • R’L<RC,即交流负载线比直流负载线陡,相同输入电压条件下,带负载后输出电压幅度下降,电压放大倍数下降。


最大不失真输出幅度的获取:

Q点较高

上取到饱和区,下取等长度

Q点不允许动

下取到截止区,上取等长度

Q点较低

Q点允许动

把Q点取到负载线的中间



4. 图解分析法的适用范围

幅度较大而工作频率不太高的情况

优点:

直观、形象。有助于建立和理解交、直流共存,静态和动态等重要概念;有助于理解正确选择电路参数、合理设置静态工作点的重要性。能全面地分析放大电路的静态、动态工作情况。

缺点:

不能分析工作频率较高时的电路工作状态,也不能用来分析放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性能指标。


4.3.2 小信号模型分析法

1. BJT的H参数及小信号模型

建立小信号模型的意义

由于三极管是非线性器件,这样就使得放大电路的分析非常困难。建立小信号模型,就是将非线性器件做线性化处理,从而简化放大电路的分析和设计。

建立小信号模型的思路

当放大电路的输入信号电压很小时,就可以把三极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替,从而可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处理。


(1)模型的建立

H 参数模型


2)模型中的主要参数

①hie为输入电阻,即 rbe

②hre为电压反馈系数,即μr

表示三极管的

电流放大作用

③hfe为电流放大系数,即

④hoe为输出电导,即rce。


注意:

(1)ib和rvce都是受控源,只表示电流电压间的控制作用;

(2)应注意受控源的方向问题。

 H参数都是小信号参数,即微变参数或交流参数。

 H参数与工作点有关,在放大区基本不变。

 H参数都是微变参数,所以只适合对交流信号的分析。


模型的简化

BJT在共射极连接时,其H参数的数量级一般为

hre和hoe都很小,常忽略它们的影响。


(T=300K)

 H参数的确定

一般用测试仪测出;

rbe与Q点有关,一般用公式估算

rbe= rbb′ + (1+ ) re

其中对于低频小功率管 rbb′≈200


H参数小信号等效电路

2. 用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路

(1)画小信号等效电路


H参数小信号等效电路

(3)求放大电路动态指标

电压增益

根据

则电压增益为

(可作为公式)


所以

Ro = Rc

(3)求放大电路动态指标

输入电阻

输出电阻


3. 小信号模型分析法的适用范围

放大电路的输入信号幅度较小,BJT工作在其V-T特性曲线的线性范围(即放大区)内。H参数的值是在静态工作点上求得的。所以,放大电路的动态性能与静态工作点参数值的大小及稳定性密切相关。

优点:

分析放大电路的动态性能指标(Av、Ri和Ro等)非常方便。

缺点:

在BJT与放大电路的小信号等效电路中,电压、电流等电量及BJT的H参数均是针对变化量(交流量)而言的,不能用来分析计算静态工作点。


1)电压放大倍数

例题

放大电路如图所示。 已知BJT的ß=40, rbb’=200,VBEQ=0.7V, 求:

(2)输入电阻Ri,输出电阻Ro

(3)若信号源内阻Rs=500 ,Av如何变化。


4.4 放大电路静态工作点的稳定问题

4.4.1 温度对静态工作点的影响

4.4.2 射极偏置电路

1. 基极分压式射极偏置电路

2. 含有双电源的射极偏置电路

3. 含有恒流源的射极偏置电路


4.4.1 温度对静态工作点的影响


4.1.5 温度对BJT参数及特性的影响

1. 温度对BJT参数的影响

(1) 温度对ICBO的影响

温度每升高10℃,ICBO约增加一倍。

结果:特性曲线上移,Q点上移,IC增加


(2) 温度对 的影响

温度每升高1℃,  值约增大0.5%~1%。

结果:输出特性间距加宽,Q点上移,IC增加

(3) 温度对输入特性的影响

输入特性随温度的增加而左移

结果:IC增加


可见,温度上升时,参数的变化都会使放大电路中的集电极静态电流ICQ随温度升高而增加,从而使Q点随温度变化。

要想使ICQ基本稳定不变,就要求在温度升高时,电路能自动地适当减小基极电流IBQ。


稳定原理:

IC

4.4.2 射极偏置电路

1. 基极分压式射极偏置电路

(1)稳定工作点原理

目标:温度变化时,使IC维持恒定。

如果温度变化时,b点电位能基本不变,则可实现静态工作点的稳定。

(a) 原理电路 (b) 直流通路

T 

IC

 IE

VE、VB不变

VBE 

IB

(反馈控制)


b点电位基本不变的条件:

I1 >>IBQ ,

VBQ >>VBEQ

此时,

VBQ与温度无关

Re取值越大,反馈控制作用越强

一般取 I1 =(5~10)IBQ , VBQ =3~5V


2)放大电路指标分析

①静态工作点


电压增益

<A>画小信号等效电路


<B>确定模型参数

已知,求rbe

<C>增益

输出回路:

输入回路:

电压增益:

(可作为公式用)


Ce

总结:

①静态工作点

②电压增益

加旁路电容Ce:


输入电阻

有Ce:


  • 负载开路

  • 输出端口加测试电压

其中

输出电阻

一般

时,

④输出电阻

求输出电阻的等效电路


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