模擬電子第4講放大電路分析

教學(xué)內(nèi)容：3.1基本放大電路的組成3.2放大電路的靜態(tài)分析3.3放大電路的動態(tài)分析

3.4工作點穩(wěn)定的放大電路

第4講基本放大電路分析教學(xué)重點：

1.放大電路的組成原則

2.放大電路的靜態(tài)分析

3.放大電路的動態(tài)分析

4.

穩(wěn)定工作點的意義

第4講基本放大電路分析RB

RC

T+VCC簡單畫法省去一個直流電源3.1基本放大電路的組成共發(fā)射極接法放大電路第4講CEBEBUCCRCRBT1.基本放大電路的組成

保證

發(fā)射結(jié)正偏

集電結(jié)反偏+VCCRBRCC1C2Tuo耦合電容偏置電阻集電極負(fù)載電阻直流電源ui第4講1.基本放大電路的組成保證

發(fā)射結(jié)正偏

集電結(jié)反偏

直流電源

保證發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏并為信號放大提供能量

阻容耦合固定共射放大電路2.放大電路中各元件的作用C1TRLuoRSus信號源負(fù)載RCRB+VCCC2

基極電阻

配合Vcc使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點

IB和UBE

2.放大電路中各元件的作用C1TRLuoRSusRCRB+VCCC2+-+-IBUBE+-阻容耦合固定共射放大電路C1TRLuoRSusRCRB+VCCC2+-+-放大元件工作在放大區(qū)

iC

=

iB參考點2.放大電路中各元件的作用阻容耦合固定共射放大電路

集電極電阻將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷篊1TRLuoRSusRCRB+VCCC2+-+-2.放大電路中各元件的作用阻容耦合固定共射放大電路

C1

用來隔斷放大電路與信號源之間的直流通路；

C2用來隔斷放大電路與負(fù)載之間的直流通路；

隔直通交第4講耦合電容電解電容有極性為約10

F~50

FC1TRLuoRSusRCRB+VCCC2+-+-2.放大電路中各元件的作用3.2放大電路的靜態(tài)分析靜態(tài)分析的任務(wù)：

確定靜態(tài)值（直流值）UBE

IB

IC

和UCE。

要用放大電路的直流通路來分析。靜態(tài)—

放大電路沒有輸入信號時的工作狀態(tài)第4講C1TRLuoRSusRCRB+VCCC2+-+-us=0UBE值：硅管約為0.6V鍺管約為0.2V不必計算3.2.1等效電路法（估算法靜態(tài)分析）直流等效電路RCIC

UCEUBERBIB+VCC第4講

直流通路畫法（1）交流電壓源視為短路（2）電容視為開路ui

=0C1TRL+uo

-RCRB＋VCCC2UCE+-UBE+-IBCEBUBE(on)D+VCCRBRC

IBICVCC

=UCE

+

IC

RCIC

=

IB①由輸入回路方程得：②由放大區(qū)電流方程：③由輸出回路方程得：VCC=IB

RB+UBEUCE+-UBE+-IBCEBUBE(on)D+VCCRBRC

IBIC3.2.1等效電路法（估算法靜態(tài)分析）第4講直流等效電路3.2.2圖解法靜態(tài)分析例：在基本交流放大電路中，已知

VCC=12V,RC

=4k

，

RB

=280k，三極管的特性曲線如圖所示，試求靜態(tài)值解：（1）先估算

IB12-0.6280=~~40μA（2）將方程UCE

=VCC-IC

RC

所示直線畫在三極管輸出特性曲線的坐標(biāo)平面上

直線上的兩點:N點:

IC

=VCC/RC=3mA,UCE

=0M點:

IC=0,UCE

=VCC=12VIB=VCC–UBERB第4講（3）讀出靜態(tài)值:IC=1.5mA,UCE=6V,IB=40μA0IB

=0μA20μA40μA60μA80μA1231.5VCCRCN24681012VCCMQ直流負(fù)載線靜態(tài)工作點IC

/mAUCE

/V第4講3.2.2圖解法靜態(tài)分析1.Vcc和RC不變,RB增大為RB，IB減小為IB

3.2.3.靜態(tài)工作點與電路參數(shù)的關(guān)系0IB

=40μA6080123Q246810120MQIBVCCRCNIC

/mAUCE

/VVCC第4講0IB

=40μA2060801231.5246810120MQ

Q2.Vcc和RB不變,Rc增大為RcVCCRCNIC

/mAUCE

/VVCCN

VCCRC′第4講3.2.3.靜態(tài)工作點與電路參數(shù)的關(guān)系0206080123VCC246810120MQ3、Rc和RB不變,Vcc減小為Vcc′時IB′VCC′QM′IB

=40μAVCCRCNN′VCC′RCIC

/mAUCE

/V第4講3.2.3.靜態(tài)工作點與電路參數(shù)的關(guān)系3.3放大電路的動態(tài)分析動態(tài)——放大電路有輸入信號時的工作狀態(tài)。動態(tài)分析是在靜態(tài)值確定后,分析信號的傳輸情況。分析目標(biāo)：波形失真情況、求最大不失真輸出電壓Uom。1.輸出端開路（空載）例：已知VCC

=12V,

RC

=

4k

,RB

=280k

C1

=C2=50F

ui

=Uim

sint=0.02sint(v)3.3.1圖解法＋VCCRBRCC1C2uBEuCE

iBiCuiUC1UC2uo++第4講＋－＋－＋－＋－tUBE

/V00.6=0.6tuBE/V

00.620.58ubeUBE

uBE

=

UBE+ui=UBEUim

sint+=0.6+0.02sint(V)ubeuBE的波形:+tui

/V00.02–0.02(ube/V)

Ubem直流分量交流分量交直流總量根據(jù)輸入回路的KVL方程：第4講3.3.1圖解法－動態(tài)分析0iBμAuBE/VQ1QQ260402000604020IB0.580.60.62UBEttμAiBiBibib==IB

iBiB

-在輸入特性上作圖ubeuBE/V第4講3.3.1圖解法－動態(tài)分析iC

=

iBGoon0IB=40μA2060803Q1.5612N0Mt0Q12.250.752.251.50.75ICicUCEUcemuce

(uo)39uCE

/Vt在輸出特性上作圖輸出端開路時交、直流負(fù)載線重合Q2iC

/mAiC

/mA第4講3.3.1圖解法－動態(tài)分析=電壓放大倍數(shù)Au

=UomUimUoUi第4講總結(jié)：信號放大過程→△UBE→△IB→△IC（b△IB）→△UCE（-△IC×Rc）→

IBQui0t

iB0tuCE0t

uo0t

iC0tICQUCEQuo+-C1RLRSusRCRB+VCCC2+-uBE+-UBEQuBEui+-uCE+-第4講C1TRLuoRSusRCRB+VCCC2+-+-uBE+-注意

物理量的書寫格式3.3.1圖解法－動態(tài)分析VCC

對交流可視為短路C1,

C2

對交流可視為短路2.輸出端接負(fù)載畫出交流通路交流通路T++C1RCRB＋VCCC2usuoRSRL第4講3.3.1圖解法－動態(tài)分析iiibicRBuo＋－RSus＋－ui＋－ube＋－＋－＋－RCRLuce＋－_

icuce=1RL=–icuce(RC//RL)=

–icRLiC與uCE仍為直線關(guān)系,且該直線通過靜態(tài)工作點,將其稱為交流負(fù)載線。第4講2.輸出端接負(fù)載3.3.1圖解法－動態(tài)分析因為RL′<RL

故交流負(fù)載線變陡。iiibicRBuo＋－RSus＋－ui＋－ube＋－RCRLuce＋－0IB=40μA2060803Q1.5612N0Mt00Q22.250.752.251.50.75ICicUCE39交流負(fù)載線Q1uce

(uo)接負(fù)載后Uom減小,Au下降uCE

/VtQ1Q2空載輸出電壓

iC

/mA第4講2.輸出端接負(fù)載

iC

/mA020

A40

A123IB=0Qt00uce

(uo)(1)靜態(tài)工作點偏高引起飽和失真ic正半周變平Q2Q1uCE

/V

IB=60A

3.用圖解法分析非線性失真uo波形tuce負(fù)半周變平飽和失真iC

/mA第4講0Q5ibube0tt0iB/μA(a)工作點偏低引起

ib失真iB/μAuBE/V(2)工作點偏低引起截止失真t1t2t1t2ube負(fù)半周t1

~

t2期間

uBE小于死區(qū)電壓iB

=0設(shè)靜態(tài)值IB=5μAQ2Q1第4講3.用圖解法分析非線性失真0IB=5μA206031.5612t00Q

2.250.752.251.50.75icuce

(uo)394000.250.25負(fù)半周變平uCE/Vtuo波形Q1Q2

iC

/mA第4講(2)工作點偏低引起截止失真正半周變平(b)工作點偏低引起

ic

uce失真求最大不失真輸出電壓Uom第4講uOM-uOM+交流負(fù)載線直流負(fù)載線很重要哦！4.放大電路的組成原則(1)為了不失真的放大交變電壓信號,必須給放大電路設(shè)置合適的靜態(tài)工作點。(2)在輸入回路加入ui

應(yīng)能引起uBE

的變化,從而引起iB和ic

的變化。

(3)輸出回路的接法應(yīng)使ic

盡可能多地流到RL

中去,或者說應(yīng)將△ic

轉(zhuǎn)化為△uCE送到輸出端。第4講課堂討論題：下面各電路能否放大交流電壓信號？沒有設(shè)置靜態(tài)偏置，不能放大。有靜態(tài)偏置,但ui被EB短路，不能引起iB的變化，故不能放大。第4講(a)+VCCRCC1C2TRLuo＋－ui＋－RB+VCCRCC1C2TRLEB(b)ui＋－uo＋－放大電路有靜態(tài)偏置,有變化的iB和ic,但因沒有RC，不能把集電極電流的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化送到輸出端,所以不能放大交流電壓信號。第4講課堂討論題：下面各電路能否放大交流電壓信號？＋VCCC2TRLRB(c)C1ui＋－uo＋－RC

基本放大電路的微變等效電路Ib?RCRLRB第4講3.3.2微變等效電路法1.作微變等效電路由交流通路Uo?+_Ii?Ui?+_TuiuoRCiiibicuceubeRLRSusRB+_+_+_+_Us?RS+_Erbe

BCIb?

Ic?2.求電壓放大倍數(shù)（1）電壓放大倍數(shù)Au?=

rbe

（RC//RL）=Uo?Ui?

Ib?–

Ib?=–

（RC//RL）rbe第4講Uo?+_Ui?+_Us?+_Ib?RCRLRBIi?RSErbe

BCIb?

Ic?

基本放大電路的微變等效電路Uo?+_3.求放大電路的輸入電阻放大電路的輸入電阻定義為：Ri=RB

//

rbe

求得：=Ii?RiUi?第4講Ii?Ui?+_RSUs?+_RiIb?RCRLRBErbe

BCIb?

Ic?（2）求源電壓放大倍數(shù)Aus=?Uo?Us?第4講RiUo?+_Ui?+_Us?+_Ib?RCRLRBIi?RSErbe

BCIb?

Ic?

基本放大電路的微變等效電路2.求電壓放大倍數(shù)4.放大電路的輸出電阻Ro可用外加電壓法求RoIb?=0第4講Uo?+_放大電路RSUs?=0RLRCRBIi?RSErbe

BCIb?

Us?+_Us?=0Ib?

=0Uo?+_Io?Io?RoRo=Uo?Io?,RS保留,RL開路Us?=0=RCRo=Uo?Io?求得：3.4工作點穩(wěn)定的放大電路3.4.1溫度對靜態(tài)工作點的影響溫度升高引起

ICEO

和

增加

UBERBVCC

–IB

=固定不變，在基本交流放大電路中，而

IC

=

IB+ICEO，所以溫度升高時將引起IC

增加工作點上移，靠近飽和區(qū)。UCE

/VUCE

/VICEO40μAQQIB=02040μAIB=02060608012332125Co60

CoICEOIC/

mAIC/

mA第4講直流通路BRCIC

UCERB1IB＋VCCIEI1I2RB2RE＋VCCRCC1C2TRLRB2RE+CE++RB1uoRSus第4講條件：對于設(shè)計好的電路均能滿足

I1>>IB

,I2

>>IB

可以認(rèn)為

I1≈

I2

+－+－1.穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原理3.4.2分壓式偏置電路UBE

=VB

–

VEIB

溫度升高

IC

IE

VE

UBE

IC

RB1VB

=VCCRB2RB2+1.穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原理Q點穩(wěn)定過程：直流通路BRCIC

UCERB1IB＋VCCIEI1I2RB2RE3.4.2分壓式偏置電路第4講2.分壓式偏置電路分析例：在分壓式偏置電路中，已知：VCC

=12V，RB1=30K,

RB2=10K,

RC=4K,RE=2.2K,RL=4K,CE=100μF，C1=C2=20μF,

=50。

要求：（1）計算靜態(tài)值IB

、IC

和UCE；

（2）計算Au和

rori?

UCEBRCICRB1IB+VCCIERB2RE第4講解：（1）用估算法求靜態(tài)值VB

=VCCRB1RB2RB2+=121030+10=3VIC≈

IE=VB–UBE