模擬電子技術(shù)10

主講教師：元增民2015級(jí)注冊(cè)電氣工程師考培電工與模數(shù)電技術(shù)參考書(shū)目[1]張炳達(dá)，注冊(cè)電氣工程師執(zhí)業(yè)資格考試公共/專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)考試復(fù)習(xí)教程，天津大學(xué)出版社，2013年[2]元增民，模擬電子技術(shù)簡(jiǎn)明教程，清華大學(xué)出版社，2014年[3]元增民，電工技術(shù)，國(guó)防科大出版社，2011年[4]謝慶等，注冊(cè)電氣工程師(供配電)執(zhí)業(yè)資格考試基礎(chǔ)考試歷年真題詳解，人民交通出版社，2014年本課件補(bǔ)充的知識(shí)點(diǎn)都來(lái)自于參考書(shū)[2]、[3]，特此一并注明。第3章晶體管放大電路(3)PPT93.2分壓偏置共射放大電路3.2.1工作點(diǎn)及其穩(wěn)定性設(shè)計(jì)3.2.2工作點(diǎn)及交流參數(shù)分析計(jì)算3.3射隨器磁針學(xué)員彭海英本小節(jié)要?jiǎng)?wù)放大器工作點(diǎn)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)入門(mén)1.射極偏置放大器偏置分析計(jì)算工作點(diǎn)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)3.射極偏置放大器交流參數(shù)計(jì)算3.2.1工作點(diǎn)及穩(wěn)定性設(shè)計(jì)工作點(diǎn)穩(wěn)定性定義：環(huán)境溫度變化后，晶體管參數(shù)指標(biāo)變化對(duì)工作點(diǎn)影響最厲害的是β值變化。β值有變化，如果集電極偏置電流以同比例甚至更高比例變化，就說(shuō)工作點(diǎn)沒(méi)有穩(wěn)定性；如果集電極偏置電流以較小的比例變化，就說(shuō)工作點(diǎn)有穩(wěn)定性。已經(jīng)用θ表示β值溫度系數(shù)，現(xiàn)在用λ表示集電極偏置電流Ic的溫度系數(shù)，設(shè)ρ=λ/θ，則ρ代表β值對(duì)工作點(diǎn)的影響因子。以ρ=1表示工作點(diǎn)沒(méi)有穩(wěn)定性，ρ<1表示工作點(diǎn)有一定的穩(wěn)定性。ρ越小，表示工作點(diǎn)穩(wěn)定性越好。3.2射極偏置共射放大電路回顧基本共射放大器BJT基極偏置電流Ib、集電極偏置電流Ic計(jì)算溫度上升，β值變大，而且Ube也會(huì)變小，則Ib本身也會(huì)變大，結(jié)果使Ic以更高的比例變大，ρ>1，表示基本共射放大器工作點(diǎn)沒(méi)有穩(wěn)定性。(3.1.12)(3.1.12a)圖3.2.2射極偏置共射放大器該電路優(yōu)點(diǎn)是：Re1可以選小一些，以保證電壓放大倍數(shù)，Re2選大一些，以保證穩(wěn)定工作點(diǎn)效果，Rb1、Rb2同步選小，既不影響工作點(diǎn)的臨界性，又能保證穩(wěn)定工作點(diǎn)效果。Rb2不變，改變Rb1，可實(shí)現(xiàn)工作點(diǎn)的臨界性。該電路有基極分壓偏置和射極偏置。若無(wú)射極偏置，則分壓偏置無(wú)益于穩(wěn)定工作點(diǎn)。若無(wú)分壓偏置，則射極偏置仍有益于穩(wěn)定工作點(diǎn)。故射極偏置是根本的，該放大器命名為射極偏置共射放大器2008年注冊(cè)電氣工程師(供配電)職業(yè)資格考試專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)第31題直流等效電路(b)交流等效電路(信號(hào)通路)(c)頻帶內(nèi)的交流等效電路(信號(hào)通路)(d)方便觀察輸入電阻的交流等效電路圖3.2.3射極偏置共射放大器的等效拆分3.2.2工作點(diǎn)及交流參數(shù)分析計(jì)算1.偏置電流電壓分析計(jì)算晶體管基極偏置電流Ib、集電極偏置電流Ic及集-射偏置壓降Uce圖3.2.4射極偏置放大器直流通路的二次及三次等效電路(3.2.15)(3.2.16)(3.2.14)Ib、Ic、Uce通稱(chēng)Q點(diǎn)三參數(shù)。叫做串聯(lián)分壓比

2.輸入電阻、輸出電阻及三大放大倍數(shù)分析計(jì)算(3.2.17)(3.2.19)基于rs、ri及Auz計(jì)算源電壓放大倍數(shù)等三大放大倍數(shù)的通用公式與基本共射放大器相同。(3.2.18)計(jì)算Q點(diǎn)三參數(shù)Ib、Ic、Uce的舊方法步驟如下舊方法計(jì)算Ic時(shí)生硬地扔掉了戴維南電阻Rb/β，可能會(huì)造成很大的計(jì)算誤差。例3.2.3

圖3.2.2所示射極偏置放大器Ucc=12V，Ube=0.7V，rs=2kΩ，Rc=RL=2.4kΩ、Re1=100Ω、Re2=1kΩ，晶體管β=100、Rb1=82kΩ，Rb2=43k，試計(jì)算工作點(diǎn)三參數(shù)Ib、Ic、Uce，輸入電阻ri、輸出電阻ro、自身電壓放大倍數(shù)Auz及源電壓放大倍數(shù)Au。解

發(fā)射極總反饋電阻Re=Re1+Re2=0.1k+1k=1.1k串聯(lián)分壓比

戴維南電阻Rb=Rb1//Rb2=82k//43k=28.2kΩ3.下限頻率與上限頻率分析計(jì)算射極偏置共射放大器的下限頻率可參照基本共射放大器下限頻率計(jì)算公式(3.1.23)。射極偏置共射放大器的上限頻率例3.2.4射極偏置共射放大器晶體管β=103，Rb=28.21kΩ,Re1=100Ω,信號(hào)源內(nèi)阻rs=10kΩ,試計(jì)算放大器上限頻率是所用晶體管截止頻率fβ的幾倍。(3.2.22)解本小節(jié)要?jiǎng)?wù)信號(hào)源內(nèi)阻過(guò)大怎么辦找射隨器把信號(hào)源大內(nèi)阻變換為小輸出電阻

信號(hào)從BJT基極輸入、從集電極輸出、以發(fā)射極為公共點(diǎn)的放大器叫做共發(fā)射極放大器，簡(jiǎn)稱(chēng)為共射放大器。共射放大器輸出電阻較大。信號(hào)從BJT基極輸入、從發(fā)射極輸出、以集電極為公共點(diǎn)的放大器叫做共集電極放大電路，簡(jiǎn)稱(chēng)共集放大電路，通稱(chēng)射極輸出器。3.3射極輸出器(a)射極輸出器

(b)原始交流通路(c)交流通路(d)頻帶內(nèi)的交流通路圖3.3.2射極輸出器等效電路(a)射極輸出器及其輸入信號(hào)、輸出信號(hào)(b)直流通路圖3.3.1射極輸出器3.3.2工作點(diǎn)及交流參數(shù)分析計(jì)算1.偏置電流電壓分析計(jì)算(3.3.6)(3.3.7)(3.3.8)

2.輸入電阻、輸出電阻及三大放大倍數(shù)分析計(jì)算共射放大器輸入電阻與負(fù)載無(wú)關(guān)，共集放大器則與負(fù)載有關(guān)。

射極輸出器三大放大倍數(shù)實(shí)用計(jì)算公式與共射放大器通用，而且可以更簡(jiǎn)單。(3.3.9)(3.3.10)(3.3.12)(3.3.13)(3.3.11)(3.3.14)3.下限頻率及上限頻率射隨器下限頻率可參照基本共射放大器計(jì)算公式(3.1.23)進(jìn)行。上限頻率例3.3.2中計(jì)算Ap及ro都用了兩種方法，目的是以資對(duì)比，加深理解。寫(xiě)作業(yè)或者考試時(shí)任選一種即可。

例3.3.2

試用例3.3.1已知條件及計(jì)算結(jié)果，rs=100kΩ，rbb‘=200Ω，在考慮和忽略晶體管輸入電阻rbe兩種情況下計(jì)算射隨器輸入電阻ri、輸出電阻ro及源電壓放大倍數(shù)Au，并計(jì)算自身電壓放大倍數(shù)Auz、電流放大倍數(shù)Ai及功率放大倍數(shù)Ap。解倍倍倍倍(1)考慮晶體管輸入電阻rbe倍倍倍倍(2)忽略晶體管輸入電阻rbe60.3kΩ0.5%

0.373倍

0.5%

24.9倍

0.4%

9.29倍

1.0%0.448kΩ

0.7%精確值相對(duì)誤差

用β代β+1并忽略rbe，射隨器交流參數(shù)近似計(jì)算誤差一般可控制在在1%以?xún)?nèi)。此例射隨器輸出電阻與信號(hào)源內(nèi)阻的比值δrs=0.45/100=0.45%。就是說(shuō)，此例射隨器將信號(hào)源內(nèi)阻削減到只有原值的0.45%，效果非常好。4.射隨器特點(diǎn)及其應(yīng)用1)射隨器特點(diǎn)及功能射隨器電壓放大倍數(shù)雖然小于1，但電流放大倍數(shù)大于1，功率放大倍數(shù)也大于1。射隨器不僅具有很高的輸入電阻，而且具有很低的輸出電阻，具有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力。2)射隨器應(yīng)用(1)放在高內(nèi)阻信號(hào)源之后，作為放大器的輸入級(jí)，一方面將高內(nèi)阻信號(hào)源變換為低內(nèi)阻信號(hào)源，另一方面提高放大器輸入電阻，為信號(hào)放大創(chuàng)造條件。(2)放在放大器某兩級(jí)之間，進(jìn)行阻抗匹配。使用射隨器，本級(jí)電壓只是有一定損失，好比是野火燒不盡，下級(jí)繼續(xù)有效放大，則好比是春風(fēng)吹又生。有助于提高放大器電壓放大總倍數(shù)。真好似磨刀不誤砍柴功。(3)放在放大器末級(jí)，為功率放大器提供小內(nèi)阻服務(wù)。

信號(hào)從BJT基極輸入、從集電極輸出、以發(fā)射極為公共點(diǎn)的放大器叫做共發(fā)射極放大器，簡(jiǎn)稱(chēng)為共射放大器。共射放大器輸出電阻較大。信號(hào)從BJT基極輸入、從發(fā)射極輸出、以集電極為公共點(diǎn)的放大器叫做共集電極放大電路，簡(jiǎn)稱(chēng)共集放大電路，通稱(chēng)射極輸出器。3.3射極輸出器(a)射極輸出器

(b)原始交流通路(c)交流通路(d)頻帶內(nèi)的交流通路圖3.3.2射極輸出器等效電路(a)射極輸出器及其輸入信號(hào)、輸出信號(hào)(b)直流通路圖3.3.1射極輸出器3.3.2工作點(diǎn)及交流參數(shù)分析計(jì)算1.偏置電流電壓分析計(jì)算(3.3.6)(3.3.7)(3.3.8)

2.輸入電阻、輸出電阻及三大放大倍數(shù)分析計(jì)算共射放大器輸入電阻與負(fù)載無(wú)關(guān)，共集放大器則與負(fù)載有關(guān)。

射極輸出器三大放大倍數(shù)實(shí)用計(jì)算公式與共射放大器通用，而且可以更簡(jiǎn)單。(3.3.9)(3.3.10)(3.3.12)(3.3.13)(3.3.11)(3.3.14)基極臨界偏置電阻3.下限頻率及上限頻率射隨器下限頻率可參照基本共射放大器計(jì)算公式(3.1.23)進(jìn)行。上限頻率例3.3.2中計(jì)算Ap及ro都用了兩種方法，目的是以資對(duì)比，加深理解。寫(xiě)作業(yè)或者考試時(shí)任選一種即可。

例3.3.2

試用例3.3.1已知條件及計(jì)算結(jié)果，rs=100kΩ，rbb‘=200Ω，在考慮和忽略晶體管輸入電阻rbe兩種情況下計(jì)算射隨器輸入電阻ri、輸出電阻ro及源電壓放大倍數(shù)Au，并計(jì)算自身電壓放大倍數(shù)Auz、電流放大倍數(shù)Ai及功率放大倍數(shù)Ap。解倍倍倍倍(1)考慮晶體管輸入電阻rbe倍倍倍倍(2)忽略晶體管輸入電阻rbe60.3kΩ0.5%

0.373倍

0.5%

24.9倍

0.4%

9.29倍

1.0%0.448kΩ

0.7%精確值相對(duì)誤差

用β代β+1并忽略rbe，射隨器交流參數(shù)近似計(jì)算誤差一般可控制在在1%以?xún)?nèi)。此例射隨器輸出電阻與信號(hào)源內(nèi)阻的比值δrs=0.45/100=0.45%。就是說(shuō)，此例射隨器將信號(hào)源內(nèi)阻削減到只有原值的0.45%，效果非常好。4.射隨器特點(diǎn)及其應(yīng)用1)射隨器特點(diǎn)及功能射隨器電壓放大倍數(shù)雖然小于1，但電流放大倍數(shù)大于1，功率放大倍