单管共射放大电路与分析方法

分析方法——工程近似分析法、图解法
动态分析
在静态分析的基础上，分析加上交流输入信号时的工作状态
依据电路——交流通路
分析目的——估算放大电路的性能指标
分析方法——图解法、微变等效电路法
1、直流通路与交流通路
直流通路
直流电流流过的路径。 画法
输入信号为0，但保留信号源内阻RS 保留直流电源VCC 电容开路
Q
iB
iB
O
uCE
假设在Q 点附近特性曲线基本上是水平的(iC与uCE无关)，
数量关系上，iC比iB大 倍；
从三极管输出端看，可以用 iB 恒流源代替三极管； 该恒流源为受控源；为iB 对iC的控制。
（1）三极管的微变等效电路
三极管的简化参数等效电路
b ib + ube

ic c
uCE/V uCE/V
图解法的应用1 ——分析非线性失真
Q 点过高，引起 iC、uCE的波形失真—饱和失真
NPN 管uo波形
图解法的应用2——分析参数对静态工作点的影响
改变Rb，保持VCC Rc 不变
iC
Q3 Q1
IB
Q2
O
Rb 增大， Q 点下移；
uCE
Rb 减小， Q 点上移；
改变VCC，保持Rb，Rc ， 不变
iC / mA
交流负载线
交流通路的输出回路
静态工作点
IB
Q
O
uCE /V
3、动态分析——图解法
输入回路工作情况 iB
iB / µA
60
40
Q
iB
0
uBE=UBE+ube
iB=IB+ib
20
t
0 0
0.7
0.68 0.72
uBE
ube
UBE
t
uBE/V
uBE/V
3、动态分析——图解法
输出回路工作情况
+
uce

e
b
ib
+
ube
rbe

ic
c
+
ib uce

e
在大多数情况下，简化的微变等效电路对于工程计算来说误差很小。
(2) 微变等效电路法的步骤
确定静态工作点Q 求静态工作点处三极管的微变参数rbe
画微变等效电路
画三极管的等效电路 其余部分的交流通路——从三极管的三个电极出发，按画交流通路的方法
若UCEQ≥0.7V，说明三极管处于放大状态，假设正确； 否则，根据实际情况用另外的模型分析。
2、静态分析——工程近似分析法
【例】图示单管共射放大电路中，VCC = 12 V， Rc= 3 k， Rb= 280 k，NPN 硅管的 = 50，试估算静态工作点。
解：设 UBEQ = 0.7 V
1、静态工作点过低，引起 iB、iC、uCE 的波形失真
iB / µA
iB / µA
—— 截止失真
ib IBQ
O
tO
O
t
Q
uBE/V
uBE/V ui
结论：iB 波形失真
图解法的应用1——分析非线性失真
iC / mA iC
NPN 管截止失真输出uo波形
ICQ
O
tO
O
Q UCEQ
t uo = uce
结论：iC 、uCE (uo )波形失真
第5次课 放大电路及其分析方法
主要内容
放大电路概述 放大电路的基本分析方法
目的与要求
掌握放大电路主要技术指标的含义及其计算方法 了解单管共射放大电路的工作原理 理解放大电路的组成原则 了解放大电路的图解分析法 掌握放大电路的工程近似分析法和微变等效电路法
重点：放大电路的微变等效分析
第1条是涉及放大电路的直流通路，第2、3条是放大电路的交流通路问题。
二、放大电路的分析方法
放大电路是交、直流共存
直流通路 交流通路
放大电路分析
静态分析
分析未加输入信号时的工作状态。 依据电路——直流通路
iB=IB+ib ; uBE=UBE+ube ……
分析目的——求静态工作点（IBQ、ICQ、UCEQ）
——外加直流电源使发射结正偏，集电结反偏，使三极管处于放大状态，则有：
Δ iC Δ iB
有信号的输入回路
——输入回路的接法应使输入电压△uI 能够传送到三极管的基极回路，使基极电流产生相 应的变化量△iB。
有信号的输出回路
——输出回路的接法应使变化量iC 能够转化为变化量uCE，并传送到放大电路的输出端。
rbe

300

(1
)
26(mV ) IEQ (mA )
其中 I EQ I CQ
(3) 微变等效电路法举例
步骤3：画放大电路的微变等效电路 三极管的微变等效电路 电路其余部分的交流通路
b ib
+
+
步骤
ui Rb
求静态工作点Q
求微变参数rbe

画放大电路的微变等效电路
Ui

Ri Rs Ri
.
Us
输出电阻
放大倍数
从放大电路的输出端看进去的等效电阻。
含义——描述放大电路的放大能力 描述放大电路带负载能力的技术指标。
定义式
测量或计算方法
电压放大倍数 电流放大倍数
A u

U o U i
A i

Io Ii
Ro

U o Io
1、直流通路与交流通路
交流通路
交流电流流过的路径。 画法
加信号源us VCC自身短路 大容量电容短路
2、静态分析——工程近似分析法
基本思路
——先假定三极管工作在放大模式，再由分析结果进行验证、确定和计算
步骤
画直流通路
UBEQ= VCC – IBQ Rb
列输入、输出回路的电压、电流方程
RC
3mA
(0.113mA, 4mA,0V )
ICQ UCEQ
2、静态分析——图解法
在三极管的输出特性曲线上用作图的方法求放大电路的静态工作点。
步骤
画直流通路
近似估算IBQ、找到相应的输出特性曲线
列输出回路方程，作直流负载线
uCE VCC iCRc
与横坐标的交点
与纵坐标的交点
U S 0 RL
Ro

(UU
o
o
1)RL
Uo RL Uo'
1
Uo '
RL Ro
1 Ro / RL
2、主要技术指标
最大输出幅度 非线性失真系数 通频带 最大输出功率与效率
3、单管共发射极放大电路
组成
晶体管VT
基极电源VBB
uI
基极偏流电阻Rb
iC / mA
iC / mA
4
交流负载线 80
60
IC
Q
iC 2
Q
IB = 4 0 µA
20
直流负载线
0
0
t0
4.5 6 7.5 9
12 uCE/V
uCE
0
uCE/V
t
UCEQ
3、动态分析——图解法
单管共射放大电路的电压电流波形 交、直流并存 电压放大作用 倒相作用
图解法的应用1——分析非线性失真
基本要求——不失真 放大对象——变化量，即输入信号的小变化→输出信号的大变化 核心元件
三极管 场效应管
2、主要技术指标
技术指标测试示意图
输入电阻Ri
从放大电路输入端看进去的等效电阻。
描述放大电路从信号源索取电流的大小

定义式
. Ri
Ii

Us Rs Ri

U i Ii
列电路方程并求解
ube rbe

ic c
+
+
ib uce Rc RL uo
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ


e
(3) 微变等效电路法举例
步骤4：列方程求性能指标
ii b ib
ic c
+
+
+
+
ui Rb ube rbe ib uce Rc RL uo



e
Ri
电压增益
而 U i Ibrbe
A u
I BQ
VCC
U BEQ Rb
(12 0.7 ) mA 280
40 A
ICQ IBQ = (50 0.04) mA = 2 mA
UCEQ = VCC – ICQ Rc = (12 - 2 3)V = 6 V
若 Rb=100k，试估算静态工作点。
IBQ VCC UBEQ 12 0.7 mA 0.113mA
iC
Q2 IB
Q1
O
uCE
升高VCC，直流负载线平行右移， 动态工作范围增大，但管子的动态功 耗也增大。
4、动态分析——微变等效电路法
三极管的微变等效电路 微变等效电路法
（1）三极管的微变等效电路
输入电路
晶体管的输入特性曲线 Q 点附近的工作段近似地看成直线
可认为 uBE 与 iB 成正比
一、放大电路概述
放大的概念 主要技术指标 单管共发射极放大电路 组成原则
1、放大的概念
放大—— 输入为小信号，有源元件控制电源使负载获得大信号，并保持线性关系。 放大本质
能量的控制 在放大电路中提供一个能源，由能量较小的输入信号控制这个能源，使
之输出较大的能量，然后推动负载。

U o U i
U o Ic RL Ib
Ro
( RL Rc // RL )
所以
A u

U o U i

RL
rbe
输入电阻
Ri

U i Ii
Ri = rbe // Rb
输出电阻
Ro = Rc
作业
4.2.1 4.2.3
放映结束 感谢各位的批评指导！
谢 谢！
让我们共同进步
母爱
母爱是伞，为你遮风挡雨。 母爱是衣，为你送去温暖。 母爱是灯，为你送去光明。 母爱是光，照亮你的心灵。 在寒冷的年代里，母爱是温暖。 在温暖的年代里，母爱是关怀。 在文明的年代里，母爱是道德。 在欢乐的年代里，母爱是幸福。
确定静态工作点Q
静态工作点在什么区域合理？iC
VCC /RC
负载线
iB=IBQ
ICQ
c
ICQ
b
IBQ e
UCEQ
Q
UCEQ
uCE
VCC
3、动态分析——图解法
交流通路
——交流通路的输出回路是RC和RL的并联。 作交流负载线
通过静态工作点
斜率

1 ，其中 RL
RL

RC
// RL
求静态工作点
UCEQ= VCC – ICQ RC
验证
ICQ = β IBQ
c b
IBQ e
ICQ UCEQ
求得静态工作点
其中，硅管 UBEQ = (0.6 ~ 0.8) V
锗管 UBEQ = (0.1 ~ 0.2) V
IB Q VCC
ICQ IBQ
U Rb
B
EQ
UCEQ = VCC – ICQ RC
把通向地的支路一一画出
列出电路方程并求解。
(3) 微变等效电路法举例
步骤1：求静态工作点Q
步骤
求静态工作点Q 求微变参数rbe 画放大电路的微变等效电路 列电路方程并求解
IB Q VCC
ICQ IBQ
UBEQ Rb
UCEQ = VCC – ICQ RC
步骤2：求微变参数rbe
Rb
100
ICQ IBQ (50 0.113)mA 5.65mA
UCEQ VCC Rc ICQ (12 5.653)V 4.95V
UCEQ不可能为负，其最小值也只能为0，三极管工作在饱 和区。
IBQ
ICM VCC VCES 12V 4mA
集电极电源VCC
集电极负载电阻RC
工作原理
uo
输入回路
输出回路
ΔuΙ ΔuBE ΔiB ΔiC ( ΔiB ) ΔuCE ( ΔiC RC ) ΔuO
电路结构缺点
双电源供电
ui、uo不共地
阻容耦合单管共射放大电路
4、组成放大电路的原则
合理的偏置
iB
Q
iB
rbe

uB E iB
UCE常 数
rbe ——晶体管的输入电阻
uBE
在小信号的条件下，rbe是一常数。晶体管 的输入电路可用rbe等效代替。
O
uBE
rbe

rbb

(1
)
26(mV ) I EQ
低频、小功率管rbb约为300 。
（1）三极管的微变等效电路
输出电路
iC