三种基本放大电路及静态工作点
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一、三种常见共射放大电路静态分析见下表所示上表是常见共射电路的静态工作点。
对于实际电路不一定完全跟表中电路相同。
求解时遵循以下几点可以求出。
1.思路:①画出该电路的直流通路图。
②从电源经过基极绕到地列出电压方程(有些电路需经过电工知识进行简化,像分压式可用戴维南定理对R b1、R b2部分等效)求出I BQ 。
③根据电流放大作用求出I CQ 。
④从电源经过集电极到发射极到地列电压方程求出U CEQ 。
2.静态工作点的稳定 (1)固定偏置电路没有稳定静态工作点作用,只能用在要求不高的电路中。
(2)分压式偏置电路 ①静态工作点稳定过程②工作点稳定对电路元件参数要求A .要稳定效果好:V BQ 要一定,就要求I 1≈I 2I BQ 。
这样才能保证V BQ ≈R b2R b1+R b2V G 。
一般情况下⎩⎪⎨⎪⎧I 1≈I 2=(5~10)I BQ 硅管I 1≈I 2=(10~20)I BQ 锗管B .稳定静态工作点效果:V EQ =I EQ R E 的上升使U BEQ 下降。
当R e 越大,U BEQ 下降越快,调整灵敏度越高,这样就有V EQU BEQ ,一般有⎩⎪⎨⎪⎧V BQ =(3~5)U BEQ 或(3~5)V 硅管V BQ =(5~10)U BEQ 或(1~3)V 锗管。
(3)集—基反馈式静态工作点稳定过程:V CQ =V G -(I CQ +I BQ )R c二、三种常见共射放大电路动态分析见下表所示几点说明:1.r be 是三极管的输入电阻,属动态电阻,即交流阻抗,但其大小跟晶体管的静态电流大小有关,一般的估算公式为r be =r ′bb +(1+β)26mV I E mA =r ′bb +26mVI BQ mA 单位为欧姆(Ω)。
(2)r′bb 为三极管基极的等效电阻,小功率一般约为300Ω,近似计算时,按给出值代入,不给出值时取300Ω代替。
2.输入电阻r i 和输出电阻r o 的物理意义。
一、单管共发射极放大电路仅有直流反馈-固定偏置基本的电路如下三、选择器件与多数计算:设置静态工作点并计算元件参数依据指标要求、静态工作点范围、经验值进行计算静态工作点Q 的计算:要求iR{26300i beCQmvR rIβ≈≈+}>1K有若取V BQ = 3V,得1.53BQ BEECQV VR KI-==Ω取标称值1.5KmA2.2mA300100026`CQ=-<βI由于CQBQ I I β=; ()5~10BQ I I =得,=20k Ω ; =60k Ω为使静态工作点调整方便,1B R 由20k固定电阻与100k 电位器相串联而成。
=2033根据V A 的理论计算公式, V A =40 得,1k Ω 由//L C LR R R •=2k Ω计算电容为: )()(13~108.22L S be C uF f R r π≥=+ 综合考虑标称值10Uf10C B C C uF ==取标称值100uF四、画出预设计总体电路图: 预设总体电路图:βCQ BQBQ B I V I V R )10~5(12==21B BQBQ CC B R V VV R -=)(26)1(300)(26)1(mA I mVmA I mV r r EQ EQ bbe ββ++=++=2.静态工作点的测试与调整:测量方法是不加输入信号,将放大器输入端(耦合电容CB负端)接地。
用万用表分别测量晶体管的B、E、C极对地的电压VBQ 、VEQ及VCQ。
一般VBQ =(3~7)V, VCEQ=正几伏。
如果出现VCQ VCC,说明晶体管工作在截止状态;如果出现VCEQ0.5V,说明晶体管已经饱和.调整方法是改变放大器上偏置电阻R B1的大小,即调节电位器的阻值,同时用万用表分别测量晶体管的各极的电位V BQ、V CQ、V EQ,并计算V CEQ及I CQ。
如果V CEQ为正几伏,说明晶体管工作在放大状态,但并不能说明放大器的静态工作点设置在合适的位置,所以还要进行动态波形观测。
放大电路静态工作点放大电路是电子电路中的一种重要类型,通过放大输入信号的幅度来产生输出信号。
放大电路通常包括一个静态工作点,在这个工作点上,电路的特定参数处于稳定状态,以确保电路的正常工作。
本文将介绍放大电路的静态工作点,包括其定义、影响因素、稳定性分析以及常见的静态工作点调节方法。
一、静态工作点的定义放大电路的静态工作点通常指的是输出特性曲线上的一个固定工作点,也称为直流工作点。
在这个工作点上,放大电路的输出处于稳定状态,以确保输入信号能够得到有效的放大。
静态工作点的确定需要考虑电路中的元件参数以及电源电压等因素,以确保电路在运行时处于合适的工作状态。
二、静态工作点的影响因素1. 电源电压:电源电压是决定静态工作点位置的重要因素,较高的电源电压可以使得电路的工作点偏离中心,而较低的电源电压则可能使得工作点进入饱和或者切断状态。
2. 元件参数:对于晶体管放大电路来说,晶体管的基极电压、发射极电流等参数会对静态工作点产生影响,必须通过设计和选型来确保其稳定。
3. 温度:温度的变化会导致电路中元件参数的变化,从而影响静态工作点的位置,因此需要考虑温度对放大电路的影响。
三、静态工作点的稳定性分析放大电路的静态工作点稳定性分析是确定电路稳定工作状态的关键。
通过稳定性分析可以了解电路静态工作点的可靠性,判断其在不同工作条件下的稳定性,从而对电路进行合理设计。
1. 直流负载线:直流负载线是指在输出特性曲线上的直流特性曲线,通过分析直流负载线可以了解电路的工作状态,以及在不同工作条件下工作点的变化情况。
2. 静态稳定区域:通过绘制静态稳定区域图,可以清晰地了解电路在不同工作条件下的稳定性,从而确定静态工作点的合适位置。
3. 偏置电路设计:偏置电路的设计对静态工作点的稳定性具有重要影响,通过合理设计偏置电路可以确保静态工作点的稳定。
四、常见的静态工作点调节方法1. 变压器调节法:通过变压器调节输入电源电压或输出电路供电的电压,以调整静态工作点的位置。
一、复习引入复习基本共射极放大电路的结构及各元件的名称和作用。
二、新授(一)基本共射极放大电路分析(1)基本共射极放大电路的静态工作点无输入信号(u i=0)时电路的状态称为静态,只有直流电源U cc加在电路上,三极管各极电流和各极之间的电压都是直流量,分别用I B、I C、U BE、U CE表示,它们对应着三极管输入输出特性曲线上的一个固定点,习惯上称它们为静态工作点,简称Q点。
I B、I C、U BE、U CE通常表示为I BQ、I CQ、U BEQ 和U CEQ。
(a)共射放大电路 (b)直流通路图1 共射基本放大电路及其直流通路静态值既然是直流,故可用交流放大电路的直流通路来分析计算。
在如图1(b)所示共射基本电路的直流通路中,由+U cc —R b—b极—e极—地可得:一般U CC>U BEE,则I BQ=(U CC-U BEQ)/R b≈U CC/R b当U CC和R b选定后,偏流I B即为固定值,所以共射极基本电路又称为固定偏流电路。
如果三极管工作在放大区,且忽略I CEO,则I CQ≈βI BQ由+U cc—R c b极—c极—e极—地可得U CEQ=U CC=I CQ R C如果按上式算得值小于0.3V,说明三极管已处于或接近饱和状态,I CQ将不再与I BQ成β倍关系。
此时I CQ称为集电极饱和电流I CS,集电极与发射极间电压称为饱和电压U CES。
U CES值很小,硅管取0.3V。
可由下式求得I CS =(U CC-U CES)/R C一般情况下,U cc>U CESI CS≈U CC/R C(2)微变等效电路分析法共射基本放大电路的微变等效电路,如图2所示。
从图中可以看出,输入电阻R i为R b与r be的并联值,所图2 R i基本共射电路的微变等效电路R i=R b//r be≈r be当us被短路时,i b=0,i c=0,从输出端看进去,只有电阻Rc,所以输出电阻为R0=R C从图2中输入回路可以看出U i=i b r be令RL′=RC//RL,其输出电压为U O=-i c(R C//R L)=-i c R L′=-βi b R L′因此,电压放大倍数为A u=u o/u i=-iβR L/r be式中,负号表示U0志u r相位相反。
除去信号的输入、输出端。
另一端就是共极三极管基本放大电路的三种组态组态一:共射电路组态二:共集电极电路共集电极组态基本放大电路如图所示。
(1)直流分析(2)交流分析放大倍数/输入电阻/输出电阻组态三:共基极放大电路共基组态放大电路如图交流、直流通路微变等效电路共基极组态基本放大电路的微变等效电路性能指标三种组态电路比较放大电路的三种基本组态2.6.1共集电极放大电路上图(a)是一个共集组态的单管放大电路,由上图(b)的等效电路可以看出,输入信号与输出信号的公共端是三极管的集电极,所以属于共集组态。
又由于输出信号从发射极引出,因此这种电路也称为射极输出器。
下面对共集电极放大电路进行静态和动态分析。
一、静态工作点根据上图(a)电路的基极回路可求得静态基极电流为二、电流放大倍数由上图(b)的等效电路可知三、电压放大倍数由上图(a)可得Re’=Re//RL由式(2.6.4)和(2.6.5)可知,共集电极放大电路的电流放大倍数大于1,但电压放大倍数恒小于1,而接近于1,且输出电压与输入电压同相,所以又称为射极跟随器。
四、输入电阻由图2.6.1(b)可得Ri=rbe+(1+β)Re’由上式可见,射极输出器的输入电阻等于rbe和(1+β)R、e相串连,因此输入电阻大大提高了。
由上式可见,发射极回路中的电阻R、e折合到基极回路,需乘(1+β)倍。
五、输出电阻在上图(b)中,当输出端外加电压U。
,而US=0时,如暂不考虑Re的作用,可得下图。
由图可得由上式可知,射极输出器的输出电阻等于基极回路的总电阻()除以(1+β),因此输出电阻很低,故带负载能力比较强。
由上式也可见,基极回路的电阻折合到发射极,需除以(1+β)。
2.6.2共基极放大电路上图(a)是共基极放大电路的原理性电路图。
由图可见,发射极电源VEE的极性保证三极管的发射结正向偏置,集电极电源VCC的极性保证集电结反向偏置,从而可以使三极管工作在放大区,因输入信号与输出信号的公共端是基极,因此属于共基组态。
除去信号的输入、输出端。
另一端就是共极三极管基本放大电路的三种组态组态一:共射电路组态二:共集电极电路共集电极组态基本放大电路如图所示(1)直流分析/『W B厂心訓【血斗⑴的』"叱亡―厶傀_ '忧_Wn流通路R产隔川4交流通路,(2)交流分析渤呼筲帥由淬迴園b2h放大倍数/输入电阻/输出电阻① 中Ifi 电压放人倍数 芜賽(1+处;碍"(1 + 0)化比较匸£和CU 组态放大电瞎的电压放大倍数公式.它们的分r 足"乘以输岀电极对地妁址漩这效负载屯 阻.分母都是三极管基极对地的交流输入电阻。
② 输入电阻尽"Ke 十(”®用L )]③ 输出电阳 将綸入信号 垣路,负载开 路异那 ,信 巧源短路,内阻 保留〃總=叫g 十码),R\ =尺〃鹉"甩 氏=[(1M )1* A 肛+心沪(底爪)共基组态放大电路如图生广冻*舟+玮广幷(1+”)P 先企) 死乩电苗电蹦组态三:共基极放大电路微变等效电路共基极组态基本放大电路的微变等效电路I「1仁矶o —1 +]&比tO■1—►b—性能指标① 电压放大倍数 弟=!&//&=十色型$he② 输入电限 R.=曲 jfe= 1 1L+0 % 1 协③ 输出电阻R 严氐交流、直流通路空流通路;三种组态电路比较■共射电路;电压和电流放大倍数均大,输入输岀电压相位相反,输岀输出电阻适中°常用于电压放大.・共集电路二电压放大倍数是小于且扌妾近于1的正数,具有电压跟随特点I输入电阳大’输岀电阻小.常作为电路的输入和输出级乜■共基电弟匕放大倍数同共射电路.输入电阻小,频率特性好.帘用作宽带庶大器口放大电路的三种基本组态2. 6. 1共集电极放大电路上图(a)是一个共集组态的单管放大电路,由上图(b)的等效电路可以看出,输入信号与输出信号的公共端是三极管的集电极,所以属于共集组态。