《放大电路的概念及性能指标、基本共射放大电路的工作原理、放大电路的分析方法-PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《放大电路的概念及性能指标、基本共射放大电路的工作原理、放大电路的分析方法-PPT.ppt（82页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、放大电路的概念及性能指标、基本共射放大电路的工作原理、放大电路的分析方法 2.1.1 2.1.1 放大的概念放大的概念例：例：扩音系统扩音系统功功率率放放大大电电压压放放大大信信号号提提取取放大的作用：放大的作用：把微弱的电信号放大把微弱的电信号放大至负载所需的数值。至负载所需的数值。放大的实质：放大的实质：小能量对大能量的控制。小能量对大能量的控制。由小能量的输入信号去控制放大电路中的直流由小能量的输入信号去控制放大电路中的直流电源，使之输出较大的能量，然后推动负载。电源，使之输出较大的能量，然后推动负载。放大的对象：放大的对象：变化量。变化量。放大电路的核心器件：放大电路的核心器件：BJT
2、或或FET。xixo放放大大器器信信号号源源负负载载放放大大的的基基本本特特征征：功率放大功率放大放大的前提：放大的前提：不失真不失真2 基本放大电路及其模型基本放大电路及其模型按输入信号与输出信号的按输入信号与输出信号的不同组合方式，放大电路不同组合方式，放大电路有四种基本类型：有四种基本类型：iouoiouo输出信号输出信号xo跨导增益跨导增益ui跨导放大器跨导放大器跨阻增益跨阻增益ii跨阻放大器跨阻放大器电流增益电流增益ii电流放大器电流放大器电压增益电压增益ui电压放大器电压放大器电路增益电路增益(放大能力放大能力)输入信号输入信号xi类型类型xixo放放大大器器信信号号源源负负载载3
3、 放大放大把微弱的电信号的幅度放大把微弱的电信号的幅度放大4说到放大你最说到放大你最关心什么关心什么?能放多大能放多大?象不象象不象?对信号源影对信号源影响有多大响有多大?带负载能带负载能力如何力如何?1、放大倍数（增益）、放大倍数（增益）2、输入电阻、输入电阻3、输出电阻、输出电阻4、通频带、通频带5、非线性失真系数、非线性失真系数6、动态范围、动态范围xixo放放大大器器信信号号源源负负载载频率响应频率响应?2.1.2 2.1.2 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标1 放大倍数（增益）放大倍数（增益）描述放大电路放大能力的指标。描述放大电路放大能力的指标。放大倍数放大倍数输出量输
4、出量输入量输入量电压放大器：电压放大器：电流放大器：电流放大器：跨阻放大器：跨阻放大器：跨导放大器：跨导放大器：电压增益（无量纲）电压增益（无量纲）电流增益（无量纲）电流增益（无量纲）跨阻增益（跨阻增益（）跨导增益（跨导增益（S）（是复数，反映两者的幅值比和相位差）（是复数，反映两者的幅值比和相位差）放大倍数（增益）的放大倍数（增益）的“分贝分贝”表示方法：表示方法：放大倍数也常用分贝作单位，其换算关系为：放大倍数也常用分贝作单位，其换算关系为：2 输入电阻输入电阻Ri 用来描述放大电路对信号源索取电流的大小，也表示放大用来描述放大电路对信号源索取电流的大小，也表示放大器对信号源的影响程度。器
5、对信号源的影响程度。输入为电压源：输入为电压源：Ri，ii ，ui就越接近就越接近uS，输入信号的利用率越高。输入信号的利用率越高。uSRSuiuoAuiiiO（Ri越大越好）越大越好）输入为电流源：输入为电流源：Ri ，iRS ，ii就越接近就越接近iS，输入信号的利用率越高。输入信号的利用率越高。（Ri越小越好）越小越好）iS RSRi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。大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流83 输出电阻输出电阻Ro描述放大电路带负载能力的
6、指标。描述放大电路带负载能力的指标。放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等效为放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。戴维南等效电路，戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。=LR=Su0OOOiuR=输出电阻的定义式：输出电阻的定义式：AuuSRSRoU S以电压作为输出量的放大器：以电压作为输出量的放大器：Ro 越小越好。越小越好。以电流作为输出量的放大器：以电流作为输出量的放大器：Ro越大越好。越大越好。AuuSRS如何通过实验测取电路的输出电阻如何通过实验测取电路的输出电阻Ro？（1 1）将信号源置零）将信号源置零
7、(保留受控源保留受控源)。（2 2）将负载开路，在输出端加一个电压）将负载开路，在输出端加一个电压uo ，测出输出电流，测出输出电流io。方法方法1 1：加压求流法：加压求流法iOuo（3 3）代入定义式计算。）代入定义式计算。注意：注意：计算输出电阻时必须将独立计算输出电阻时必须将独立信号源置零并保留内阻。信号源置零并保留内阻。输出电阻与负载无关。输出电阻与负载无关。保留内阻保留内阻=LR=Su0OOOiuR=输出电阻的定义式：输出电阻的定义式：AuuSRS方法方法2 2：测量法：测量法（1）将负载开路，测量开路（空载）输出电压将负载开路，测量开路（空载）输出电压UO1。（2）在输出端接入一
8、个已知负载，测输出电压在输出端接入一个已知负载，测输出电压UO2。（3）计算。计算。Uo1RLUo2RoU SRoU S4 通频带通频带BW描述放大电路对不同频率信号的放大能力。描述放大电路对不同频率信号的放大能力。fAuAum0.7AumfL下限截下限截止频率止频率fH 上限截上限截 止频率止频率通频带：通频带：BW=fH fL放大倍数随频率变化的曲放大倍数随频率变化的曲线线幅频特性曲线幅频特性曲线中频增益中频增益中频区中频区高高频频区区低低频频区区3dB3dB带宽带宽5 5 非线性失真系数（非线性失真系数（D D）：由于放大电路存在非线性失真，）：由于放大电路存在非线性失真，当输入一定频率
9、的正弦波信号时，放大电路的输出波形中，除当输入一定频率的正弦波信号时，放大电路的输出波形中，除了由输入信号频率决定的基波成分外，还可能出现谐波。了由输入信号频率决定的基波成分外，还可能出现谐波。D D的的定义是定义是各次谐波总量与基波分量之比各次谐波总量与基波分量之比，即，即 继续6 6 最大输出电压幅度最大输出电压幅度 动态范围动态范围UO(P-P)表示非线性失真系数表示非线性失真系数D D在允许范围时，放大器能够输出的最大电在允许范围时，放大器能够输出的最大电压的值，用峰峰值表示压的值，用峰峰值表示，或有效值表示，或有效值表示(U Uom om、I Iomom)137 7 最大输出功率与效
10、率最大输出功率与效率 输输出出信信号号不不产产生生明明显显失失真真的的前前提提下下，能能够够向向负负载载提提供的最大输出功率。用符号供的最大输出功率。用符号 P Pomom表示。表示。：效率：效率P PV V：直流电源消耗的功率：直流电源消耗的功率14符号规定符号规定UA大写字母、大写下标，表示直流量。大写字母、大写下标，表示直流量。uA小写字母、大写下标，表示全量。小写字母、大写下标，表示全量。ua小写字母、小写下标，表示交流分量。小写字母、小写下标，表示交流分量。uAua全量全量交流分量交流分量tUA直流分量直流分量 2.215 2.2 基本放大电路的组成和工作原理基本放大电路的组成和工作
11、原理三极管放三极管放大电路有大电路有三种形式三种形式共射放大器共射放大器共基放大器共基放大器共集放大器共集放大器以共射放以共射放大器为例大器为例讲解工作讲解工作原理原理继续单管共射放大电路的工作原理单管共射放大电路的工作原理一三极管的放大原理一三极管的放大原理三极管工作在放大区：三极管工作在放大区：发射结正偏，发射结正偏，集电结反偏集电结反偏UCE放大原理：放大原理：UBEIBIC（IB）电压放大倍数：电压放大倍数：u uo o u ui i继续C1 C2ECRbui+iBiCRC-EBuo+-当当ui0时，时，t0uiiBt0uCEt0iCt0uot0当当ui 0时，时，uiUBE+ubeI
12、B+ibIC+icuCE=EC-iCRCUCE+uceuo=EC-ICRC-icRC=UCE-icRCIBICUCE 如果参数选择适当，如果参数选择适当，则则uo的幅度将比的幅度将比ui大大得多，从而达到放大得多，从而达到放大的目的。的目的。在输入端加入一在输入端加入一个正弦电压后，各个正弦电压后，各极电压和电流围绕极电压和电流围绕各自的静态值按正各自的静态值按正弦规律变化。弦规律变化。18放大元件放大元件iC=iB，工作在放大区，要工作在放大区，要保证集电结反偏，保证集电结反偏，发射结正偏。发射结正偏。二二.共共射射放大电路各元件作用放大电路各元件作用继续19各元件作用：各元件作用：使发射结
13、正偏，使发射结正偏，并提供适当的静并提供适当的静态态IB和和UBE基极电源与基基极电源与基极电阻极电阻集电极电源，为电集电极电源，为电路提供能量。并保路提供能量。并保证集电结反偏证集电结反偏集电极电阻集电极电阻RC，将变化的电流转将变化的电流转变为变化的电压变为变化的电压继续20耦合电容耦合电容作用：隔直通交隔离作用：隔直通交隔离输入输出与电路直流输入输出与电路直流的联系，同时能使信的联系，同时能使信号顺利输入输出。号顺利输入输出。+各元件作用：各元件作用：继续21基本放大电路的习惯画法基本放大电路的习惯画法继续22RB最简单的基本放大器组成最简单的基本放大器组成+ECRCC1C2TRL+-u
14、i+-uo正电源正电源基极基极电阻电阻集电极集电极电阻电阻输入耦输入耦合电容合电容输出耦输出耦合电容合电容输入输入电压电压输出输出电压电压负载负载电阻电阻三极管三极管+继续23 2.2.4 基本放大电路的组成原则基本放大电路的组成原则1、典型放大电路、典型放大电路（1）输入信号源：）输入信号源：uS、RS（2）输出负载：）输出负载：RLC1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSEC+（4）直流电源：）直流电源：EC为放大电路提供能量；为放大电路提供能量；为放大电路提供合适的静态偏置，使为放大电路提供合适的静态偏置，使BJT工作在放大状态。工作在放大状态。（3）BJT：放大电路的核心器件。放大
15、电路的核心器件。起电流控制和放大的作用。起电流控制和放大的作用。（5）C1、C2：耦合电容，：耦合电容，起隔直通交的作用。起隔直通交的作用。C1：隔断信号源与放大电路的直流联系，将交流输入信号：隔断信号源与放大电路的直流联系，将交流输入信号 耦合传送到耦合传送到BJT发射结。发射结。C2：隔断负载与放大电路的直流联系，将交流输出信号耦：隔断负载与放大电路的直流联系，将交流输出信号耦 合传送到负载上。合传送到负载上。（6）Ce：旁路电容，：旁路电容，对对Re交流旁路，可提高增益。交流旁路，可提高增益。242、放大电路的组成原则、放大电路的组成原则C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSEC+
16、1）要有合适的静态偏置）要有合适的静态偏置保证保证BJT发射结正偏，集电结反偏，发射结正偏，集电结反偏，BJT工作在放大区，工作在放大区，以实现电流的控制作用。以实现电流的控制作用。2）要有交流通道）要有交流通道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的变化量能够传送到的变化量能够传送到BJT的发的发射结，并使基极电流产生相应射结，并使基极电流产生相应的变化量。的变化量。输出回路的接法应能使放大了输出回路的接法应能使放大了的信号能从电路中输出。的信号能从电路中输出。25例题判断图中各电路能否实现电压放大？例题判断图中各电路能否实现电压放大？+ECRCRb1C1C2Rb2+-uo+-
17、ui+ECRCRbC1C2+-uo+-ui+ECRCRb+-uo+-ui+ECRCRb+-uo+-ui+ECRCRb+-uo+-ui判断方法：判断方法：1.晶体管是否为放大偏置。晶体管是否为放大偏置。2.交流信号能否输入到发射结，能否输出。交流信号能否输入到发射结，能否输出。（看电源极性，隔直电容位置）（看电源极性，隔直电容位置）（看旁路电容）（看旁路电容）261.静态工作点静态工作点Ui=0时电路的工作状态时电路的工作状态 三三.静态工作点静态工作点 （Q Q点）点）ui=0时时由于电源的由于电源的存在，电路存在，电路中存在一组中存在一组直流量。直流量。ICIB+UBE-+UCE-继续27由
18、于由于(IB,UBE)和和(IC,UCE)分别对应于输入、输出分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点，所以称为静态工作点。特性曲线上的一个点，所以称为静态工作点。IBUBEQIBUBEQUCEICICUCEIB为什么要设置静态工作点？为什么要设置静态工作点？为了使三极管工作在线性区，以保证信号不失真为了使三极管工作在线性区，以保证信号不失真2.3282.3放大电路的基本分析方法放大电路的基本分析方法方法方法图解法图解法微变等效电路法微变等效电路法2.3.1直流通路与交流通路直流通路与交流通路任务任务静态分析静态分析动态分析动态分析29电路有两个独立信号源：电路有两个独立信号源：uS交流信号源；
19、交流信号源；VCC 直流电源直流电源如果如果BJT偏置合适工作在放大区，且在交流小信号范围工作，偏置合适工作在放大区，且在交流小信号范围工作，BJT可近似为线性器件，放大电路为线性电路。由线性网络可近似为线性器件，放大电路为线性电路。由线性网络的叠加原理，在两电源的共同作用下，则有：的叠加原理，在两电源的共同作用下，则有：可将放大器分解成可将放大器分解成直流通路直流通路和和交流交流通路通路两个部分，进行独立的分析。两个部分，进行独立的分析。C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSVCC+iBiC放大电路的两大特点：放大电路的两大特点：非线性器件和线性器件共存；非线性器件和线性器件共存；交流
20、和直流共存。交流和直流共存。30C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSVCC+iBiC1、直流通路、直流通路 直流电源单独作用时，放大电路的等效电路，直流电源单独作用时，放大电路的等效电路，反映了放大电路的直流偏置电压和电流。反映了放大电路的直流偏置电压和电流。2、交流通路、交流通路交流信号源单独作用时，放大电路的等效电路，交流信号源单独作用时，放大电路的等效电路，反映了放大电路各处交流信号的传输问题。反映了放大电路各处交流信号的传输问题。3、直流通路和交流通路的画法、直流通路和交流通路的画法直流通路：直流通路：交流信号源置零（保留内阻）；交流信号源置零（保留内阻）；电容开路，电感短路。
21、电容开路，电感短路。交流通路：交流通路：直流电源置零；直流电源置零；电容短路，电感开路。电容短路，电感开路。电源置零方法：电压源短路；电流源开路。电源置零方法：电压源短路；电流源开路。适用的频率范围：放大器的中频区适用的频率范围：放大器的中频区31直流通路的画法直流通路的画法将电容开路将电容开路+TCCRbVcR继续32【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 硅硅管管的的 =50，试试估估算算静静态工作点。态工作点。解：设解：设 UBEQ=0.7 VICQ IBQ =(50 0.04)mA=2 mAUCEQ=VCC IC
22、Q Rc =(12-2 3)V=6 V33估算静态工作点的步骤：估算静态工作点的步骤：（1）画出直流通路。出画出直流通路。出IB、IC、UBE、UCE。（2）列输入（出）回路的压方程。列输入（出）回路的压方程。（3）解方程组。）解方程组。课堂练习：求课堂练习：求p80、p83、p84三个图的三个图的 静态工作点静态工作点图解34对交流信号对交流信号(输入信号输入信号ui)放大器的交流通路放大器的交流通路交流通路交流通路分析动态工作情况分析动态工作情况交流通路的画法：交流通路的画法：将直流电压源短路，将电容短路。将直流电压源短路，将电容短路。短路短路短路短路置零置零继续35将电容短路将电容短路将
23、直流电压源置零+R-uoTuRbRLic+继续C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSVCC+iBiC电源置零方法：电压源短路；电流源开路。电源置零方法：电压源短路；电流源开路。例画出放大电路的直流通路和交流通路。设电容足够大。例画出放大电路的直流通路和交流通路。设电容足够大。（电容开路，电感短路；交流信号源置零（电容开路，电感短路；交流信号源置零）1、直流通路：、直流通路：Rb1Rb2ReRCVCC（电容短路，电感开路，恒压源短路，恒流源开路）（电容短路，电感开路，恒压源短路，恒流源开路）2、交流通路：、交流通路：Rb1Rb2RLRCRSuS+RbC1C2CeRb1Rb2ReRLRCRS
24、uSVCC+.3.2372.3.2图解法图解法在在三三极极管管的的输输入入、输输出出特特性性曲曲线线上上直直接接用用作作图图的的方方法求解放大电路的工作情况。法求解放大电路的工作情况。一、图解法的过程一、图解法的过程(一一)图解分析静态图解分析静态1.先用估算的方法计算输入回路先用估算的方法计算输入回路 IBQ、UBEQ。2.用图解法确定输出回路静态值用图解法确定输出回路静态值方法：根据方法：根据 uCE=VCC-iCRc 式确定两个特殊点式确定两个特殊点（1）确定）确定iB=IBQ的那条输出特性曲线；的那条输出特性曲线；（2）画出直流负载线）画出直流负载线38输出回路输出回路输出特性输出特性
25、直流负载线直流负载线Q由由静静态态工工作作点点 Q 确确 定定 的的 ICQ、UCEQ 为静态值为静态值uCE=VCC-iCRc39【例例】图图示示单单管管共共射射放放大大电电路路及及特特性性曲曲线线中中，已已知知 Rb=280 k，Rc=3 k ，集集电电极极直直流流电电源源 VCC=12 V，试用图解法确定静态工作点。试用图解法确定静态工作点。解：首先估算解：首先估算 IBQ做直流负载线，确定做直流负载线，确定 Q 点点根据根据 uCE=VCC-iCRc iC=0，uCE=12 V；uCE=0，iC=4 mA.400iB=0 A20 A40 A60 A80 A134224681012MQ静
26、态工作点静态工作点静态工作点静态工作点IBQ=40 A，ICQ=2 mA，UCEQ=6 V.uCE /V由由 Q 点确定静态值为：点确定静态值为：iC /mA41(二二)图解分析动态图解分析动态1.交流通路的输出回路交流通路的输出回路 输输出出通通路路的的外外电电路路是是 Rc 和和 RL 的并联。的并联。2.交流负载线交流负载线交流负载线交流负载线斜率为：斜率为：OIBiC /mAuCE /VQ静态工作点静态工作点静态工作点静态工作点 交流负载线的两个特征交流负载线的两个特征过过Q点点423.动态工作情况图解分析动态工作情况图解分析0.680.72 uBE iBtQ000.7t6040200
27、uBE/ViB/AuBE/ViBUBE43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输出回路工作输出回路工作情况分析情况分析444.电压放大倍数电压放大倍数【例例】用用图图解解法法求求图图示示电电路路电电压压放放大大倍倍数数。输输入入、输输出特性曲线如右图，出特性曲线如右图，RL=3 k 。uCE=(4.5 7.5)V=-3 V uBE=(0.72 0.68)V=0.04 V解：解：求求 确定交流负载线确定交流负载线取取 iB=(60 20)A=40A则输入、输
28、出特性曲线上有则输入、输出特性曲线上有45单管共射放大电路的电单管共射放大电路的电压电流波形压电流波形（1）输入正弦信号时，在线性）输入正弦信号时，在线性范围内，三极管各极电压和电范围内，三极管各极电压和电流的波形都在静态直流量的基流的波形都在静态直流量的基础上，叠加一个正弦交流成分础上，叠加一个正弦交流成分（2）单管共射放大电路能够）单管共射放大电路能够实现电压放大作用。实现电压放大作用。（3）单管共射放大电路具有）单管共射放大电路具有倒相作用。倒相作用。46i iC C0 0u uCECE输出输出回路回路 ECIBUCE ICQ直流负载线直流负载线 Rb1 Rb2 ReRC ECIBIEI
29、C+-UCEUB画出画出直流负载线直流负载线，确定工作点。，确定工作点。练习（图解法分析静态）练习（图解法分析静态）IB用近似估算法估算。用近似估算法估算。UCEIC满足什么关系？满足什么关系？BJT的的输出特性输出特性;KVL方程方程C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSVCC+练习（图解法分析动态）练习（图解法分析动态）1 1、画出放大电路的交流通路。、画出放大电路的交流通路。RbRLRCRSuS+ibic+-uo+-ucei iC0 0u uCEI IB BU UCECEI IC C交流负载线交流负载线该直线一定经过静态工作点。该直线一定经过静态工作点。对应斜率为对应斜率为-1/(
30、RC/RL)的直线，的直线，3 3、画交流负载线。、画交流负载线。交流负载线是放大器动态点交流负载线是放大器动态点(uCE,iC)的运动轨迹。的运动轨迹。过工作点作一条斜率等于过工作点作一条斜率等于-1/(RC/RL)的直线。的直线。+-ube2 2、写输出回路电压方程：、写输出回路电压方程：i iB0 0u uBE4 4、求电压放大倍数、求电压放大倍数Au 。i iC0 0u uCEI IB BubeQ(I IB B,U UBEBE)ibicucebeceuuuA=bemcemU-U=UcemUbemu u输出信号与输入信号输出信号与输入信号同频同频、反相反相。RbRLRCRSuS+ibic
31、+-uo+-uce说明：共射放大器的输出与输入反相。说明：共射放大器的输出与输入反相。二、图解法的应用二、图解法的应用(一一)用图解法分析非线性失真用图解法分析非线性失真1.Q点点过过低低，引引起起 iB、iC、uCE 波形失真波形失真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50iC、uCE(uo)波形失真波形失真NPN 管管截截止止失失真真时时的输出的输出 uo 波形。波形。uo=uceOiCtOOQ tuCE/VuCE/ViC/mAICQUCEQ（顶部失真）（顶部失真）re51i iC0 0u uCEu uCEt t
32、i iB0 0u uBErere（1）工作点设置适当，没有出现失真。）工作点设置适当，没有出现失真。icuceubeibQ QQ Qi iC0 0u uCEQ Qu uCEt ti iB0 0u uBEubeicibuce（2）工作点设置过低，出现顶部削波失真，称为）工作点设置过低，出现顶部削波失真，称为截止失真截止失真。（1）工作点设置适当，没有出现失真。）工作点设置适当，没有出现失真。Q Qi iC0 0u uCEu uCEt ti iB0 0u uBEubeibicuce（3 3）工作点设置过高，出现底部）工作点设置过高，出现底部削波削波失真，称为失真，称为饱和失真饱和失真。（2）工作点
33、设置过低，出现顶部削波失真，称为）工作点设置过低，出现顶部削波失真，称为截止失真截止失真。（1）工作点设置适当，没有出现失真。）工作点设置适当，没有出现失真。Q QQ Q饱和失真和截止失真是由于饱和失真和截止失真是由于BJT进入非线性区域引进入非线性区域引起的，属于起的，属于非线性失真非线性失真。注意：注意：PNPPNP管的失真表现形式，与管的失真表现形式，与NPNNPN管正好相反。管正好相反。过低过低截止失真截止失真工作点工作点 设置：设置：过高过高饱和失真饱和失真NPN顶部失真顶部失真PNP底部失真底部失真NPN底部失真底部失真PNP顶部失真顶部失真(二二)用图解法估算最大输出幅度用图解法
34、估算最大输出幅度OiB=0QuCE/ViC/mAACBDE交流负载交流负载线线 输输出出波波形形没没有有明明显显失失真真时时能能够够输输出出最最大大电电压压。即即输输出出特特性性的的 A、B 所限定的范围。所限定的范围。若若Q 设设在在线线段段 AB 的的中中点点。则则 AQ=QB，CD=DE，则则 若若Q设置过高或过低，则动态工作范围不能充分利用，设置过高或过低，则动态工作范围不能充分利用，使最大输出幅度减小，此时使最大输出幅度减小，此时Uom由由CD和和DE中的较小者决定中的较小者决定55i iC0 0 u uCECE(V)re 在基本不失真的情况下，电路能够输出的最大电压。在基本不失真的
35、情况下，电路能够输出的最大电压。I IBQBQUcemi iC0 0u uCECE(V)I IBQBQUcemi iC0 0u uCECE(V)I IBQBQUcem说明：说明：工作点设置不当，将会减小放大电路的动态范围，工作点设置不当，将会减小放大电路的动态范围，工作点设置在交流负载线的中部时，动态范围最大。工作点设置在交流负载线的中部时，动态范围最大。在保证输出不失真的条件下，为了降低电路的功在保证输出不失真的条件下，为了降低电路的功 耗，工作点应该设置低一些。耗，工作点应该设置低一些。问1：为使最大不失真输出电压UOM尽可能大，Q点该如何设置？问2：放大电路带负载后，最大不失真输出电压U
36、OM如何变化？(三三)用图解法分析电路参数对静态工作点的影响用图解法分析电路参数对静态工作点的影响1.改改变变 Rb，保保持持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 Q1Q32.改改变变 VCC，保保持持 Rb，Rc，不变；不变；升升高高 VCC，直直流流负负载载线线平平行行右右移移，动动态态工工作作范范围围增增大大，但但管管子的静态功耗也增大。子的静态功耗也增大。Q2583.改改变变 Rc，保保持持 Rb，VCC，不变；不变；4.改改变变 ，保保持持 Rb，Rc，VCC 不变；不变；增增
37、大大 Rc，直直流流负负载载线线斜斜率率改改变变，则则 Q 点点向向饱和区移近。饱和区移近。OIBiCuCE Q1Q2OIBiCuCE Q1Q2增增大大 ，ICQ 增增大大，UCEQ 减减小小，则则 Q 点点移移近近饱饱和区。和区。59I IC0 0U UCEE EC CQ Q1 1E EC CR RC CQ Q1 1练习练习 （电路参数改变对（电路参数改变对Q Q点的影响）点的影响）（1）EC的影响：的影响：eBEB BRUU I)1(+-=Cbbb BERRR U+=212EC直流负载线右移；直流负载线右移；Q Q2 2Q点移向右上方点移向右上方EEC CRb1Rb2RC ECIEIBIC
38、+-UCEUBRe特性曲线上移；特性曲线上移；（2）基极偏置电阻的影响：）基极偏置电阻的影响：工作点下移工作点下移I IC0 0U UCEE EC CQ Q1 1E EC CR RC CQ Q2 2Q Q3 3调整工作点一般是通过改调整工作点一般是通过改变基极偏置电阻来实现。变基极偏置电阻来实现。eBEB BRUU I)1(+-=Cbbb BERRR U+=212Rb1Rb2RC ECIEIBIC+-UCEUBRe工作点上移工作点上移（3）RC的影响：的影响：工作点左移。工作点左移。直流负载线变平坦，直流负载线变平坦，直流负载线变陡，直流负载线变陡，工作点右移。工作点右移。I IC0 0U U
39、CEE EC CQ Q1 1E EC CR RC CQ Q2 2Q Q3 3Rb1Rb2RC ECIEIBIC+-UCEUBRe（4）的影响：的影响：工作点移向左上方。工作点移向左上方。特性曲线上移，特性曲线上移，工作点移向右下方。工作点移向右下方。特性曲线下移，特性曲线下移，I IC0 0U UCEE EC CQ Q1 1E EC CR RC CQ Q2 2Q Q3 3例题：图中，例题：图中，Rb=300k，RC=2.5k，UBE 0.7V，交流通路中，交流通路中 电容电容C1、C2的容抗可以忽略，的容抗可以忽略，=100。1 1）若将输入信号幅值逐渐增大，用示波器观察输出波形时，将首）若将
40、输入信号幅值逐渐增大，用示波器观察输出波形时，将首先出现哪一种形式的失真现象？先出现哪一种形式的失真现象？C1C2RbRLRCuiVCC+-10k+6.7V说明静态工作点靠近饱和区，说明静态工作点靠近饱和区，首先出现饱和（底部）失真。首先出现饱和（底部）失真。I IC C(mA)0 0U UCECE(V)(V)6.72.681.7Q Q直流负载线直流负载线C1C2RbRLRCuiVCC+-10k+6.7V说明静态工作点靠近饱和区，说明静态工作点靠近饱和区，首先出现饱和（底部）失真。首先出现饱和（底部）失真。I IC C(mA)0 0U UCECE(V)(V)6.72.681.7Q Q直流负载线
41、直流负载线2 2）应改变哪个电阻值来减小失真？增大还是减小？）应改变哪个电阻值来减小失真？增大还是减小？要减小工作点偏高引起的失真，应调整电路参数来要减小工作点偏高引起的失真，应调整电路参数来降低工作点。降低工作点。增大增大Rb，使，使IB减小，工作点下移，减小，工作点下移，可减小失真。（常用的方法）可减小失真。（常用的方法）也可以减小也可以减小RC，使直流负载线斜率，使直流负载线斜率增大，远离饱和区。增大，远离饱和区。图解法回顾图解法回顾估算静态基极电流估算静态基极电流IB；画画直流负载线直流负载线，确定，确定Q点点；画出画出交流负载线交流负载线，求，求Au 2 2、通过图解分析饱和、截止失
42、真、通过图解分析饱和、截止失真1 1、图解法的分析步骤：、图解法的分析步骤：3 3、利用图解法估算、利用图解法估算Uom（最大不失真输出电压幅度）（最大不失真输出电压幅度）4 4、了解电路参数对放大电路、了解电路参数对放大电路Q点的影响点的影响 放大电路放大电路Q点的设置非常重要，点的设置非常重要，Q点设置适当，可以减小点设置适当，可以减小放大器的截止、饱和失真，获得最大的动态范围。放大器的截止、饱和失真，获得最大的动态范围。在保证不失真的条件下尽量降低在保证不失真的条件下尽量降低Q点以减小电路的静态功耗点以减小电路的静态功耗2.3.3 微变等效电路法微变等效电路法 晶晶体体管管在在小小信信号
43、号(微微变变量量)情情况况下下工工作作时时，可可以以在在工工作作点点附附近近小小范范围围内内用用直直线线段段近近似似代代替替三三极极管管的的特特性性曲曲线线，三三极极管管就就可可以以等等效效为为一一个个线线性性元元件件。以以将将非非线线性性元元件件晶晶体体管管所组成的放大电路等效为一个线性电路。所组成的放大电路等效为一个线性电路。微变等效条件微变等效条件研究的对象仅仅是变化量研究的对象仅仅是变化量信号的变化范围很小信号的变化范围很小66RC ECEBRbiBiCiE+-uSuBEuCEiBuBE 一、一、BJT交流小信号模型及参数交流小信号模型及参数uS 0,相当于在静态工作点上叠加交流信号：
44、相当于在静态工作点上叠加交流信号：UBEIBuSib若若工作点选择适当工作点选择适当，且，且信号电压较小信号电压较小可将可将BJT在小范围内的特性曲线看成直线在小范围内的特性曲线看成直线BJT可以用一个线性电路来代替可以用一个线性电路来代替可以将可以将BJT看成一个线性的四端网络，看成一个线性的四端网络，并用线性元件组成的网络来模拟并用线性元件组成的网络来模拟BJT端端口的伏安特性。口的伏安特性。IB、UBE、IC、UCE电路如图所示，静态偏置电路如图所示，静态偏置(uS=0)时，各极电压时，各极电压和电流为：和电流为：BJT交流小信号模型交流小信号模型静态工作点静态工作点Q67hrehoeh
45、fehieBJT的的H参数模型参数模型1、共射、共射BJT-H参数的引出参数的引出ibic+-ubeuce-+自变量取：自变量取：ib、uce;应变量取：应变量取：ube、ic输入、输出端口的输入、输出端口的VA关系分别为：关系分别为：对上两式取全微分，得：对上两式取全微分，得：在小信号作用下，可用交在小信号作用下，可用交流量表示微变量，得流量表示微变量，得:hie、hre、hfe、hoe称为共射称为共射BJT的的H参数参数2、共射、共射H参数的物理意义参数的物理意义（1）0=ceubbeieiuh输出交流短路时的输入阻抗。输出交流短路时的输入阻抗。表示输入特性曲线在工作点处切线斜率的倒数。表
46、示输入特性曲线在工作点处切线斜率的倒数。iBuBE常数常数=CEuBBEiu iBuBE uCE uBE反映了输出回路对输入回路的影响。反映了输出回路对输入回路的影响。（2）0=bicebereuuh输入端交流开路时的反向电压传输系数。输入端交流开路时的反向电压传输系数。常数常数=B i CEBEuuibic+-ubeuce-+（3）0=ceubcfe i ih CEUBCi i输出交流短路时的正向电流放大倍数。输出交流短路时的正向电流放大倍数。反映了反映了ib对对iC的正向控制作用。的正向控制作用。iCuCEUCE iCiB1iB1+iB（4）输入端交流开路时的输出导纳。输入端交流开路时的输
47、出导纳。反映了反映了uCE通过厄利效应对通过厄利效应对iC的影响。的影响。iCuCE uCE iC0=b icecoeu ih B I CECu i ibic+-ubeuce-+3、H参数等效电路参数等效电路b bhie1/h1/hoeh hfei ibce+-u ubebe+-u ucecei ib bi iC Ch hreu uce+-4、简化的、简化的H参数等效电路参数等效电路H参数数量级：参数数量级：b bhie1/h1/hoeoeh hfefei ib bce+-u ubebe+-u ucecei ib bi iC Cb bhieh hfefei ib bce+-u ubebe+-u
48、 ucecei ib bi iC C注意：注意：（1）hfeib代表代表BJT的电流控制的电流控制作用，为受控电流源。作用，为受控电流源。（2）hfeib的方向必须与的方向必须与ib的方向的方向保持一致。保持一致。5、物理模型与、物理模型与H参数模型参数模型b bbrcecerbbe rbegmube物理物理模型模型+ube-b bhie1/h1/hoeh hfei ibce+-u ubebe+-u uceceibiCH参数参数模型模型b brcece rbe ibib+u ubebe-+u ucece-b bce rbe ibib+u ucece-+u ubebe-BJT的小信号模型的小信号
49、模型 rbe的计算：的计算：由由PN结的电流公式：结的电流公式：（常温下）（常温下）其中：其中：rbb=200所以：所以：73前提：研究的对象是交流量，且信号的变化范围较小，则可以将前提：研究的对象是交流量，且信号的变化范围较小，则可以将放大电路中的放大电路中的BJT用用H模型代替，将电路线性化。模型代替，将电路线性化。用微变等效电路法分析：放大电路的交流传输（动态特性）用微变等效电路法分析：放大电路的交流传输（动态特性）问题，主要是计算放大电路的输入、输出电阻和电压、电流、功问题，主要是计算放大电路的输入、输出电阻和电压、电流、功率增益等动态技术指标。率增益等动态技术指标。BJT的小信号模型
50、：的小信号模型：rce很大，常可以忽略很大，常可以忽略b bce+-u ubebe+-u uceceibiCrbe ibrce分析C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSVCC+RbRLRCRSuS+bcecerbe ibrceibb bRbRSuS+RCRL放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路1、画出放大电路的微变等效电路、画出放大电路的微变等效电路画出交流通路画出交流通路;画出画出BJT的小信号模型的小信号模型;从三个电极出发，根据交流通从三个电极出发，根据交流通路将路将BJT的外部电路连接好。的外部电路连接好。cerbe ibrceibb bRbRSuS+RCRL（1）输入电