分压式偏置放大电路
- 格式:doc
- 大小:1.39 MB
- 文档页数:14
分压偏置放大电路一、概述分压偏置放大电路是一种常用的放大电路,它可以将输入信号放大并输出到负载上。
该电路的特点是具有高输入阻抗、低输出阻抗和较好的直流稳定性。
在实际应用中,分压偏置放大电路被广泛应用于音频放大、信号处理和控制系统等领域。
二、基本原理分压偏置放大电路的基本原理是利用一个分压网络来产生一个恒定的直流偏置电压,使得输入信号能够在工作点上进行线性放大。
其电路图如下所示:其中,R1和R2构成了一个分压网络,它们将电源电压VCC分成两部分,即VB和VE。
VB为基极的偏置电压,VE为发射极的偏置电压。
当输入信号vi进入基极时,它会被放大并输出到负载RL上。
三、工作原理1. 偏置点设置在设计分压偏置放大电路时,需要根据管子的参数来设置合适的偏置点。
一般情况下,可以通过以下公式来计算:IB = (VCC - VB) / (R1 + R2)IC = βIB其中,IB为基极电流,IC为集电极电流,β为晶体管的放大倍数。
2. 放大增益计算分压偏置放大电路的放大增益可以通过以下公式来计算:Av = -RL / (re + (1 + β) * (R1 || R2))其中,re为发射极内阻,||表示并联。
3. 直流稳定性在分压偏置放大电路中,由于存在一个恒定的偏置电压VB,因此可以有效地控制晶体管的工作点。
这样就可以保证输出信号的直流稳定性。
四、优缺点分析1. 优点(1)具有高输入阻抗和低输出阻抗;(2)具有较好的直流稳定性;(3)适用于低频信号处理和音频放大等领域。
2. 缺点(1)由于使用了分压网络来产生偏置电压,因此需要额外消耗一部分功率;(2)对温度和晶体管参数变化比较敏感,需要进行精确调整。
五、应用实例分压偏置放大电路广泛应用于音频放大、信号处理和控制系统等领域。
以下是一个典型的应用实例:在该电路中,分压偏置放大电路被用作前级放大器,它将输入信号进行放大并输出到后级功率放大器。
分压偏置放大电路1. 什么是分压偏置放大电路分压偏置放大电路是一种常用于放大弱信号的电路。
它通过使用电阻分压网络来实现对输入信号的偏置,从而将其放大到合适的幅度。
该电路通常由一个基极偏置电阻、一个发射极偏置电阻和一个负反馈电阻组成。
2. 分压偏置放大电路的原理分压偏置放大电路的原理是利用电阻分压的方法将输入信号偏置到合适的工作点,然后通过放大器对信号进行放大。
具体原理如下:•输入信号经过基极偏置电阻和发射极偏置电阻,形成分压电路,使得信号被偏置到合适的电平。
•偏置后的信号经过放大器的放大作用,放大器通常由晶体管构成。
•放大后的信号经过负反馈电阻,将一部分输出信号反馈回放大器的输入端,起到稳定放大倍数的作用。
负反馈电阻通常与输入电阻并联连接。
3. 分压偏置放大电路的设计步骤设计一个分压偏置放大电路需要经过以下几个步骤:步骤一:确定放大器类型首先需要确定放大器的类型,根据需求选择合适的放大器,一般常用的放大器有共射放大器和共基放大器。
步骤二:选择偏置电阻根据放大器类型选择合适的偏置电阻。
基极偏置电阻和发射极偏置电阻的选择通常需要根据放大器的工作点和输入信号的幅度来确定。
步骤三:确定负反馈电阻选择合适的负反馈电阻以稳定放大倍数。
负反馈电阻的大小将决定电路的增益,通常需要根据需求进行调整。
步骤四:计算放大倍数计算放大倍数,确定输出信号的幅度。
放大倍数可以通过电路中的分压比例和放大器的增益来计算。
步骤五:仿真与实验测试进行电路仿真和实验测试,验证设计的电路是否符合预期的要求。
可以通过示波器等仪器来观察输出信号的幅度和波形。
4. 分压偏置放大电路的优点和应用分压偏置放大电路具有以下优点:•简单,易于设计和实现。
•可以提供稳定的放大倍数。
分压偏置放大电路常应用于以下领域:•通信系统中的前端信号放大。
•仪器仪表中的信号放大。
•音频放大电路等。
5. 分压偏置放大电路的注意事项在设计和应用分压偏置放大电路时,需要注意以下事项:•选择合适的放大器类型和偏置电阻,以确保电路能够满足要求。
教案:分压式偏置放大电路一、教学目标1. 了解分压式偏置放大电路的工作原理、性能指标及其应用。
2. 掌握分压式偏置放大电路的设计方法与计算步骤。
3. 能够进行分压式偏置放大电路的实验操作及测量。
二、教学内容1. 分压式偏置放大电路的概念及工作原理。
2. Q 点的设计及计算。
3. 电路参数的计算。
4. 实验操作及测量。
三、教学步骤1. 分压式偏置放大电路的概念及工作原理(1)引入介绍分压式偏置放大电路的应用场合和重要意义,调动学生的学习兴趣,为后续内容做好铺垫。
(2)工作原理详细讲解分压式偏置放大电路的工作原理:通过分压作用在基极和发射极之间,使得基极电位偏置,进而引出基极电流,实现对放大电路的偏置控制。
2. Q 点的设计及计算(1)电路模型讲解分压式偏置放大电路的等效电路模型,包括晶体管的三个极 (基极、发射极、集电极)以及电阻分压器。
(2)Q 点的定义介绍 Q 点的含义,包括定义、作用及其限制条件。
(3)Q 点计算讲解如何设计 Q 点及其计算公式,包括 UCE、UB、ICQ、β、R1、R2 等参数的计算方法。
3. 电路参数的计算(1)电流放大倍数 A讲解电流放大倍数 A 的概念及其计算方法。
(2)输入阻抗、输出阻抗讲解输入阻抗、输出阻抗的概念及其计算方法。
(3)电压增益讲解电压增益的概念及其计算方法。
4. 实验操作及测量让学生亲自进行电路的实验操作,包括电路的串连、电阻的焊接、电路的测试及测量。
并且要让学生熟悉实验操作的流程,掌握实验要求及实验步骤。
在实验测量中,要注意测量数据的准确性,确保实验数据的可靠性。
四、教学重点及难点1. 教学重点分压式偏置放大电路的工作原理及其应用。
Q 点的计算及设计方法。
电路参数的计算方法。
实验操作及测量。
2. 教学难点Q 点的设计及计算方法。
电路参数计算的方法。
五、教学资源1. 电学实验室、晶体管、电阻、万用表等。
六、教学方法1. 集体授课法:讲解分压式偏置放大电路相关原理及计算方法。
2分压式偏置放大电路2.1 分压式偏置放大电路的构成分压式偏置放大电路以下图。
V 是放大管; RB1、 RB2 是偏置电阻, RB1 、 RB2 构成分压式偏置电路,将电源电压 UCC 分压后加到晶体管的基极; RE 是射极电阻,仍是负反应电阻; CE 是旁路电容与晶体管的射极电阻 RE 并联, CE 的容量较大,拥有“隔直、导交”的作用,使此电路有直流负反应而无沟通负反应,即保证了静态工作点的稳固性,同时又保证了沟通信号的放大能力没有降低。
.图 a 图 b2.2 稳固静态工作点的原理分压式偏置放大电路的直流通路如图 a 所示。
当温度高升,IC 跟着高升,I E 也会高升,电流I E流经射极电阻 RE 产生的压降 UE 也高升。
又因为 UBE= UB- UE,假如基极电位U B 是恒定的,且与温度没关,则U BE 会随 UE 的高升而减小, IB 也随之自动减小,结果使集电极电流 IC 减小,进而实现 IC 基本恒定的目的。
假如用符号“”表示减小,用“”表示增大,则静态工作点稳固过程可表示为:T I C I EUBE U B U E且U B 恒定U BE IBI C U E要实现上述稳固过程,第一一定保证基极电位U B 恒定。
由图 b 可见,合理选择元件,使流过偏置电阻 RB1 的电流 I1 比晶体管的基极电流IB 大好多,则 UCC 被 RB1 、 RB2 分压得晶体管的基极电位UB :U BR B 2U CCRB1RB 2RE。
这类负反应在直流条件下起稳固静态分压式偏置放大电路中,采纳了电流负反应,反应元件为工作点的作用,但在沟通条件下影响其动向参数,为此在该处并联一个较大容量的电容CE,使 RE 在沟通通路中被短路,不起作用,进而免去了RE 对动向参数的影响。
.2.3 电路定量剖析1.静态剖析I E U E U B U BE R B2 U CC R E R E R B1 R B 2 R EI BQ I E ICQIBQ 1依据定理可得输出回路方程U CC I C R C U CE I E R EU CEQ U CC I C R C I E R E U CC I CQ(R C R E )2.4动向剖析由分压式偏置放大电路图 A 可得沟通通路如图 C 所示及微变等效电路如图 D 所示图 C 分压式偏置电路的沟通通路图 D 分压式偏置电路的沟通微变等效电路( 1)电压放大倍数K输入电压U sr i i r i i b r be 输出电压 U sc i c R'L i b R'LK Usc i b R'L R C / /R L Usr i b r be r be(2)输入电阻r sr r sr R b1 / / R b 2 / / r be( 3)输出电阻r sc r sc R C设计举例:要求设计一个工作点稳固的单管放大器,已知放大器输出端的负载电阻R L =6KΩ,晶体管的电流放大系数β =50 ,信号频次f= KH z, 电压放大倍数K≥100,放大器输出电压的有效值U SC≥ 2.5V 。
分压式偏置电路
分压式偏置电路是一种利用电阻分压技术,快速降低集电极电压的电路。
主要由发射极电阻和集电极电阻组成,由它们两个电阻器共同来分压,改变输入电压,使集电极接受到一个容易被放大的低电压。
凡是有放大作
用的电子器件,比如场效应管、集成电路等,都或多或少的使用到了分压
式偏置电路。
分压式偏置电路的构成很简单,它可以根据电路的要求快速、准确的降低集电极的电压和减少输入电压的变动,起到一定的稳定作用,
使之处于恒偏状态。
分压式偏置的共发射极放大电路1. 引言大家好,今天我们来聊聊分压式偏置的共发射极放大电路。
听起来好像有点高深,其实这就是个让信号变得更强的家伙。
要知道,生活中很多时候我们都希望能够把微弱的声音放大,就像在喧闹的市场里大喊一声,结果却是“啊”,没有人听见。
这时候,我们就需要这样的电路来帮忙。
2. 基本原理2.1 什么是共发射极放大电路?共发射极放大电路,顾名思义,就是有一个发射极的三极管放大电路。
简单来说,它就是利用三极管来放大输入信号的电压,让我们可以听得见更细微的声音。
说白了,想象一下你在一个人群中讲话,结果发现根本没有人听见,这时候就希望能有一个麦克风,把声音放大,让所有人都能听见。
2.2 分压偏置的意义分压式偏置是用两个电阻分压来为基极提供合适的偏置电压,确保三极管在放大区工作。
听起来是不是很复杂?但其实就是通过调节电压,让三极管能“精神焕发”地工作。
这样一来,输入信号一来,它就能欢快地放大,真是个聪明的小家伙。
3. 实际应用3.1 在日常生活中的作用想象一下,你在家里举办派对,结果你的音响系统音量太小,朋友们一个个都在那儿低声讨论。
这个时候,如果你有个分压式偏置的共发射极电路在身,嘿嘿,事情就简单了。
你可以把声音调到最大,瞬间气氛热烈得像个摇滚演唱会,大家都开始嗨起来,简直是“场面火爆”。
3.2 电子产品的基础而且,不止是在派对,很多电子设备,比如音响、收音机甚至电视,都是用这样的电路来放大声音和信号。
它们就像是隐形的英雄,默默地在你耳边帮忙,让你享受更好的视听体验。
无论是看电影还是听音乐,这样的电路都在为你保驾护航。
4. 结论总的来说,分压式偏置的共发射极放大电路,就像是生活中不可或缺的小帮手。
它把微弱的信号变得响亮,给我们的生活带来便利。
无论是科技的进步,还是生活的点滴,都离不开这样的基础电路。
下次当你享受音乐、看电影时,不妨想一想,这背后可能就有一个默默工作的共发射极电路在为你助力。
《分压式偏置放大电路》教案第一章:分压式偏置放大电路概述1.1 教学目标了解分压式偏置放大电路的定义和作用理解分压式偏置放大电路的基本组成和工作原理掌握分压式偏置放大电路的优点和应用领域1.2 教学内容分压式偏置放大电路的定义和作用分压式偏置放大电路的基本组成:输入级、输出级、偏置电路分压式偏置放大电路的工作原理:信号输入、放大、输出过程分压式偏置放大电路的优点:稳定性好、偏置电流可调、输出阻抗低分压式偏置放大电路的应用领域:模拟放大、滤波、信号处理等1.3 教学方法讲授法:讲解分压式偏置放大电路的基本概念和原理演示法:通过示例电路图和实际电路演示分压式偏置放大电路的工作过程互动法:引导学生提问和讨论,加深对分压式偏置放大电路的理解1.4 教学评价课堂问答:检查学生对分压式偏置放大电路的基本概念的理解习题练习:布置相关习题,让学生巩固所学内容第二章:分压式偏置放大电路的电路设计与分析2.1 教学目标学会设计分压式偏置放大电路掌握分析分压式偏置放大电路的方法了解分压式偏置放大电路的参数优化2.2 教学内容分压式偏置放大电路的设计步骤:确定输入级、输出级、偏置电路的参数分压式偏置放大电路的分析方法:直流分析、交流分析、瞬态分析分压式偏置放大电路的参数优化:电压增益、输入输出阻抗、带宽等2.3 教学方法讲授法:讲解分压式偏置放大电路的设计步骤和分析方法实践法:让学生动手设计、分析实际的分压式偏置放大电路互动法:引导学生提问和讨论,解决设计过程中遇到的问题2.4 教学评价设计报告:评估学生设计的分压式偏置放大电路的合理性和优化程度分析报告:检查学生对分压式偏置放大电路分析的理解和应用能力第三章:分压式偏置放大电路的应用实例3.1 教学目标了解分压式偏置放大电路在实际应用中的具体实例学会分析实际应用中分压式偏置放大电路的性能指标掌握分压式偏置放大电路在实际应用中的优化方法3.2 教学内容分压式偏置放大电路的实际应用实例:放大器、滤波器、振荡器等实际应用中分压式偏置放大电路的性能指标:频率响应、线性度、噪声等实际应用中分压式偏置放大电路的优化方法:电路调整、元件选择、屏蔽等3.3 教学方法讲授法:讲解分压式偏置放大电路在实际应用中的具体实例和性能指标实践法:让学生分析实际应用中的分压式偏置放大电路并进行优化互动法:引导学生提问和讨论,解决实际应用中遇到的问题3.4 教学评价应用实例分析报告:评估学生对分压式偏置放大电路在实际应用中的理解和优化能力性能指标评估:检查学生对实际应用中分压式偏置放大电路性能指标的分析能力第四章:分压式偏置放大电路的测试与调试4.1 教学目标学会使用测试仪器对分压式偏置放大电路进行测试掌握分压式偏置放大电路的调试方法了解测试与调试过程中可能遇到的问题及解决方法4.2 教学内容测试仪器及测试方法:示波器、信号发生器、万用表等分压式偏置放大电路的调试步骤:检查电路连接、调整偏置电流、测试放大倍数等测试与调试过程中可能遇到的问题及解决方法:示波器无信号、信号失真、输出电压不稳定等4.3 教学方法演示法:教师使用测试仪器对分压式偏置放大电路进行测试和调试,学生观摩实践法:学生分组进行测试和调试,教师巡回指导互动法:学生提问,教师解答,共同解决测试与调试过程中遇到的问题4.4 教学评价测试报告:评估学生对分压式偏置放大电路测试方法的掌握程度调试报告:检查学生对分压式偏置放大电路调试方法的运用能力第五章:分压式偏置放大电路的故障排查与维护5.1 教学目标学会分压式偏置放大电路的故障排查方法掌握分压式偏置放大电路的维护技巧了解故障排查与维护过程中可能遇到的问题及解决方法5.2 教学内容故障排查方法:观察法、测量法、替换法等分压式偏置放大电路的维护技巧:清洁、检查元件、调整偏置电流等故障排查与维护过程中可能遇到的问题及解决方法:元件老化、电路短路、电源不稳定等5.3 教学方法演示法:教师展示故障排查与维护的实际操作,学生观摩实践法:学生分组进行故障排查与维护,教师巡回指导互动法:学生提问,教师解答,共同解决故障排查与维护过程中遇到的问题5.4 教学评价故障排查报告:评估学生对分压式偏置放大电路故障排查方法的掌握程度维护报告:检查学生对分压式偏置放大电路维护技巧的运用能力第六章:分压式偏置放大电路的优化与改进6.1 教学目标学会对分压式偏置放大电路进行优化与改进掌握优化与改进的方法与步骤了解优化与改进过程中可能遇到的问题及解决方法6.2 教学内容优化与改进的目的:提高电路性能、降低成本、减小体积等优化与改进的方法:电路分析、参数调整、元件选择等优化与改进的步骤:确定目标、制定方案、实施改进、测试验证等6.3 教学方法讲授法:讲解分压式偏置放大电路优化与改进的目的、方法与步骤实践法:学生分组进行优化与改进,教师巡回指导互动法:学生提问,教师解答,共同解决优化与改进过程中遇到的问题6.4 教学评价优化与改进报告:评估学生对分压式偏置放大电路优化与改进方法的掌握程度性能测试报告:检查学生对优化与改进后电路性能的评估能力第七章:分压式偏置放大电路在工程实践中的应用7.1 教学目标了解分压式偏置放大电路在工程实践中的应用案例学会分析实际工程中分压式偏置放大电路的性能指标掌握分压式偏置放大电路在工程实践中的优化方法7.2 教学内容分压式偏置放大电路在工程实践中的应用案例:音频放大器、无线通信电路等实际工程中分压式偏置放大电路的性能指标:可靠性、稳定性、线性度等实际工程中分压式偏置放大电路的优化方法:电路调整、元件选择、散热设计等7.3 教学方法讲授法:讲解分压式偏置放大电路在工程实践中的应用案例和性能指标实践法:让学生分析实际工程中的分压式偏置放大电路并进行优化互动法:引导学生提问和讨论,解决实际工程中遇到的问题7.4 教学评价应用案例分析报告:评估学生对分压式偏置放大电路在工程实践中的应用理解和优化能力性能重点和难点解析本文主要介绍了分压式偏置放大电路的相关知识,包括其定义、作用、基本组成、工作原理、优点、应用领域、电路设计与分析方法、应用实例、测试与调试、故障排查与维护、优化与改进以及在工程实践中的应用。
教学设计教学过程环节教学内容及教师活动学生活动设计意图一、情境导入1、展示一电路教具,提问:同学们,你知道这是什么电路吗?(固定偏置放大)2、实验:让电路开始工作,观察波形,显示正常的放大波形后,再通过改变三极管的环境温度,让同学们观察波形变化。
提问:同学们你看到了什么?3、思考:为什么温度变化会造成放大波形失真?得出:放大电路中确定一合适静态工作点的重要性。
4、如何克服固定偏置放大电路中静态工作点不稳定的问题呢?引入新课。
观察电路,思考问题并回答;发现静态工作点最放大电路的重要性;积极、大胆的回答问题。
学习项目生活化,让学生明确“为什么学”及引导学生拥有一双善于发现的眼和一颗善于发现的心。
二、传授新课任务一:观察分压式偏置放大电路。
看一看:电路构成想一想:电路有什么组成?与固定偏置放大电路有什么不同?结论:1.增加基极的下偏置电阻2.增加射极电阻R e3.增加射极旁路电容C3下面让我们一起探究分压式偏置放大电路的静态工作点吧!任务二:分压式偏置放大电路静态工作点的分析同学们,你能设置分压式偏置放大电路的静态工作点吗?画一画:根据分压式偏置放大电路画出直流通路,并标出各支路上电流方向。
强调画直流通路时的注意点。
学生在观察中发现电路中构成并大胆发言。
并完成学习任务书相应的内容。
结合所学固定偏置放大电路的分析方法,尝试分析分压是偏置放大电路的静态工作点。
通过观察简单现象提升学生信心,加深对分压式偏置放大电路的记忆。
引导学生将所学知识进行应用,并养成三极管放大电路静态工作点分析的思维方法。
想一想:观察电路图结合直流通路中电流流向动画,尝试分析I BQ 、I CQ 、U CEQ 。
1、提示: R b1与R b2的连接关系是什么,I B 的特点?(既非并联,又非串联,I B 很小)。
得出:I R b1≈I R b2,则R b1与R b2可视为串联。
基极电位V B =b2b1GR R V +·R b2接下来分析:V EQ = V BQ -0.7(射极电位) I EQ =EEQ R V (射极电流)I CQ H I EQI BQ = I CQ /β(基极电流) V CEQ = V G -I CQ (R c +R e )(集-射电压)2、在课堂练习作业中,完成静态工作点的计算。
《分压式偏置放大电路》教案一、教学目标1. 让学生了解分压式偏置放大电路的原理和作用。
2. 使学生掌握分压式偏置放大电路的组成和特点。
3. 培养学生分析问题和解决问题的能力。
二、教学内容1. 分压式偏置放大电路的原理2. 分压式偏置放大电路的组成3. 分压式偏置放大电路的特点4. 分压式偏置放大电路的应用5. 分压式偏置放大电路的优缺点三、教学重点与难点1. 教学重点:分压式偏置放大电路的原理、组成和特点。
2. 教学难点:分压式偏置放大电路的工作原理和设计方法。
四、教学方法1. 采用讲授法,讲解分压式偏置放大电路的相关知识。
2. 利用示例电路,分析分压式偏置放大电路的工作原理。
3. 开展小组讨论,探讨分压式偏置放大电路的优缺点及应用场景。
4. 利用仿真软件,验证分压式偏置放大电路的设计和性能。
五、教学准备1. 教材或教学资源:《电子电路基础》、《模拟电子技术》等。
2. 教学课件:分压式偏置放大电路的原理、组成和特点。
3. 示例电路:分压式偏置放大电路的实际应用。
4. 仿真软件:Multisim、Proteus等。
5. 实验器材:分压式偏置放大电路实验板、信号发生器、万用表等。
六、教学过程1. 引入新课:通过复习上一节课的内容,引入分压式偏置放大电路的概念。
2. 讲解原理:详细讲解分压式偏置放大电路的原理,包括电路的工作原理和信号传输过程。
3. 分析组成:介绍分压式偏置放大电路的组成部分,包括输入级、输出级和偏置电路等。
4. 讲解特点:分析分压式偏置放大电路的特点,如输入阻抗高、输出阻抗低、增益稳定等。
5. 应用实例:通过示例电路,展示分压式偏置放大电路在实际应用中的作用。
6. 小组讨论:让学生分组讨论分压式偏置放大电路的优缺点及适用场景。
7. 设计验证:利用仿真软件,让学生设计和验证分压式偏置放大电路的性能。
七、教学反思在课后,教师应反思本节课的教学效果,包括学生的学习情况、教学方法的适用性等,以便改进今后的教学。
2 分压式偏置放大电路2.1 分压式偏置放大电路的组成分压式偏置放大电路如图所示。
V 是放大管;R B1、R B2是偏置电阻,R B1、R B2组成分压式偏置电路,将电源电压U CC 分压后加到晶体管的基极;R E 是射极电阻,还是负反馈电阻;C E 是旁路电容与晶体管的射极电阻R E 并联,C E 的容量较大,具有“隔直、导交”的作用,使此电路有直流负反馈而无交流负反馈,即保证了静态工作点的稳定性,同时又保证了交流信号的放大能力没有降低。
. 图a 图b 2.2 稳定静态工作点的原理分压式偏置放大电路的直流通路如图a 所示。
当温度升高,I C 随着升高,I E 也会升高,电流I E 流经射极电阻R E 产生的压降U E 也升高。
又因为U BE=U B-U E ,如果基极电位U B 是恒定的,且与温度无关,则U BE 会随U E 的升高而减小,I B 也随之自动减小,结果使集电极电流I C 减小,从而实现I C 基本恒定的目的。
如果用符号“ ”表示减小,用“ ”表示增大,则静态工作点稳定过程可表示为:要实现上述稳定过程,首先必须保证基极电位U B 恒定。
由图b 可见,合理选择元件,使流过偏置 电阻R B1的电流I 1比晶体管的基极电流I B 大很多,则U CC 被R B1、R B2分压得晶体管的基极电位U B :分压式偏置放大电路中,采用了电流负反馈,反馈元件为R E 。
这种负反馈在直流条件下起稳定静态工作点的作用,但在交流条件下影响其动态参数,为此在该处并联一个较大容量的电容C E ,使R E 在交流通路中被短路,不起作用,从而免除了R E 对动态参数的影响。
.2.3 电路定量分析1.静态分析根据定理可得输出回路方程↓↓→↓−−−−−−→−↑↑→↑→↑→-=C B BE U U U U EE C I I U U I I T B E B BE 恒定且CCB B B B U R R R U 212+=EE CE C C CC R I U R I U ++=↑↓2.4动态分析由分压式偏置放大电路图A 可得交流通路如图C 所示及微变等效电路如图D 所示图C 分压式偏置电路的交流通路 图D 分压式偏置电路的交流微变等效电路 (1)电压放大倍数K输入电压sr i i b beU ir i r == 输出电压''sc c L b LU i R i R β=-=-⋅//'sc b L C Lsr b be beR i r U i R R K U r ββ-⋅⋅===-⋅(2)输入电阻sr r12////sr b b ber R R r =(3)输出电阻sc r sc Cr R =设计举例:要求设计一个工作点稳定的单管放大器,已知放大器输出端的负载电阻6fz R K =Ω,晶体管的电流放大系数β=50,信号频率f=1KH z,电压放大倍数K ≥100,放大器输出电压的有效值U SC ≥ 2.5V 。
(1) 电路结构采用工作点稳定的典型电路。
(2) 由于设计要求满足一定的输出幅度,所以采用图解法来设计是比较方便的。
具体如下:按设计要求,输出的电压峰值 1.4 2.5 3.5scm sc U V V =≥⨯=考虑留有一定的余量,按4scm U V =设计。
因此,输入电压的峰值.scm srm U U K=按设计要求.K =100设计,所以.scm srm U U K==40.0440100VV mV == 如果集电极静态电流选在(1--2)mA ,晶体管的输入电阻be r 近似按1k Ω估计,则基极电流的峰值 40401srm bm be U mVI A r k μ=≈=Ω已知β=50,所以集电极的峰值电流50402cm bm I I A mA βμ=≈⨯=根据设计指标明确提出了4scm U V =和2cm I mA =的要求以后,就可以在晶体管的输出特性曲线上(如果手头没有特性曲线,也可以直接在ce c U I -的坐标系上)画出2scm U 和2cm I 所规定的一个矩形,见图E考虑到晶体管有1V 左右的饱和压降,对硅管ceo I 可以忽略不计,所以矩形的垂直边'JJ 选在1ce U V =的地方,矩形的下底边JH 选在0c I =的横轴上。
显然,通过矩形的两个顶点H 和'J 所画的对角线'HJ 就应该是满足输出幅度和放大倍数要求的一条交流负载线。
而通过交流负载线斜率的计算,就可以确定放大器输出端的总负载电阻'fz R ,即''21tan 2cm scm fzI JJ HJ U R α===所以'422scm fzcm U VRk I mA===Ω 已知'//fz fz c R R R =,而且6fz R k =Ω,所以'111fz fz cR R R == 或'111111263c fz fz R R R k k k =-=-=ΩΩΩ也就是说,为满足输出幅度和放大倍数的要求,应选3c R k =Ω。
(3)根据工作点稳定的条件(3-19),即(510)(35)b be U U V ≥-=- (硅管) 所以选 4.7b U V =。
因为根据静态工作点最好选在交流负载线的中点的道理,在图E 上已经确定了静态工作点Q ,即5ce U V=,2c I mA=。
所以电阻eR 也可以确定下来了。
0.7422e b e e c U U V R k I I mA-=≈==Ω既然,ce U ,c I ,c R ,e R 都已确定下来,就具备了选择电源电压c E 的充分条件,c E 既要满足输出幅度、工作点稳定等几方面的要求,又不宜选得太大,以免对电源设备和晶体管的耐压提出过高而又不必要的要求。
由于()c ce c c e E U I R R ≈++所以52(32)15c E V mA k k V =+⨯Ω+Ω=考虑到设计过程中,对输出幅度和放大倍数等方面都已留有余量,所以c E 就选15V 。
(4)又根据工作点稳定的另一个条件(3-18),1(510)b I I ≥-已知24050cb I mAI A μβ=== 所以选I 1=0.4mA 。
据此就可以确定基极的偏置电阻1b R 和2b R 。
根据图F ,近似认为11 4.7120.4b b U V R k I mA≈==Ω 同理,2115 4.7260.4c b b E U V VR k I mA--≈==Ω 实选112b R k =Ω,224b R k =Ω。
(5)晶体管集电极的耗散功率可按静态值来估算5210c ce c P U I V mA mW ==⨯=所以选高频小功率硅管9013[300,(1530)cM ceo P mW BU V =≥-],或均可。
36[100,(1530)]cM ceo DG P mW BU =≥-(6)耦合电容1C 和2C 一般选几十微法,射极旁路电容e C 一般选100微法左右。
3. 射极输出器1. 射极输出器的特点及电路的引出一个放大器常常不仅希望输入级有较高的输入电阻,而且还希望输出级具有较低的输出电阻。
以便减轻对前一级的影响和负担以及提高推动负载的能力。
前面介绍的具有负反馈的共射电路,虽然提高了输入电阻,但其输出电阻大体上仍同没有反馈的共射电路一样,大约等于集电极电阻R C ,因此为了进一步减小输出电阻,共射电路还需要改进。
如果把集电极的电路(即共发射极电路)改接成发射极输出的电路,如图a 所示,图a这样输出电压不就直接反馈到输入端来了?这样的电路输出电阻是不是也能够减小呢?回答是肯定的。
在图a (b )中。
由于, ① 所以当负载波动时,电压负反馈的过程如下:说明负载波动所造成的输出电压的变化在发射极输出的电路中也大大减小了,换句话讲,发射极输出电路的输出电阻可以大大减小。
在图a(b)中,输出电压取自晶体管的发射极,所以取名为射极输出器。
根据电路图不难看出,射极输出器由于发射极接有电阻,它的输入电阻也可以有大幅度的提高。
而根据输入回路的情况,即①式所表达的输出电压与输入电压的关系。
可见射极输出器的输出电压总是略小于其输入电压,换句话讲,它的电压放大倍数总是略小于1。
输入电阻很高、输出电阻很小以及电压放大倍数略小于1,这就是射极输出器的一个概貌。
2 静态工作点放大器的静态基极电流仍然是由基极偏流电阻提供的。
不过,现在基极对地的电压不再是很小,不能忽略不计,因此原先用来计算基极静态工作电流的公式已经不再适用。
一般情况下,总有,所以②这一个公式再一次说明,由于基极回路的电流I B比发射极回路的电流I e要小(β+1)倍,因此如果要把发射极电阻R e完全折合到基极回路上去,即认为流过它的电流也是I B,那么折合过来的电阻应当比R e大(β+1)倍。
换句话说,基极回路的总电阻由两个电阻串联组成,一个是偏流电阻,另一个是折合到基极回路这一边来的发射极电阻,即(β+1)R e,所以电源E c除以基极回路的总电阻,就可以求出基极的静态工作电流。
在图b的射极输出器中图bE c=20V,R b=200K,R e=3.9K,设β=60,如果忽略U be,代入公式②,即得:基极静态电流发射极电流发射极电压管压降为了计算射极输出器的输入电阻,图b(b)画出了它的交流等效电路。
图c由于集电极直接接电源,所以对交流信号来说,集电极相当于接地。
换句话说,从交流等效电路来看,放大器的输入回路和输出回路均以晶体管的集电极为其公共点,因此射极输出器又叫做“共集电极放大电路”。
暂不考虑负载电阻和基极偏流电阻的影响,所以在图上都画成了虚线。
根据图c (b )可以写出输入回路的关系。
在不考虑R b 的情况下,输入电流,因此这时放大器的输入电阻这个式子的意思是很明显的,在暂不考虑R b 的情况下,从射极输出器的输入端AB 两点看进去的输入电阻应该是R be 和(β+1)R e 这两个电阻的串联。
所以是(β+1)R e 而不是R e ,就是因此基极电流比发射极电流小β倍,因此如果要将完全折合到基极回路来,就必须增大倍(β+1)。
以图b 为例 :Ec=20V ,Rb=200K ,Re=3.9K ,β=60,Ie=2.8mA上式说明在暂不考虑基极偏流电阻的情况下,射极输出器的输入电阻近似等于发射极电阻的β倍。
所以射极输出器的输入电阻一般都可以达到几十千欧到几百千欧,比起集电极输出电路(即共发射极电路)的输入电阻提高几十倍到几百倍。
如果像图b 那样,射极输出器带有负载fz R ,则输出端的等效负载为'//fz e fz R R R =,因此式应改写为 ''fzfz rR β≈如果再把基极的偏流电阻考虑在内,则射极输出器实际的输入电阻 ''////sr b sr b fz r R r R R β=≈对于大多数情况来说,认为总是(β+1)≈β,,这时射极输出器的输出电阻近似为仍以图a 为例,设信号源内阻R x=600Ω,又已知R be ≈0.9K, β=60, R b =200K ,R e=3.9K ,则可见,射极输出器确实可以获得很低的输出电阻。