基本放大电路静态分析ppt课件

+
~

Re
RL U O

(a)电路图
图 2.5.1 共集电极放大电路
莆田学院三电教研室－－模拟电路多媒体课件
第二章 基本放大电路
三、电流放大倍数
Ii b Ib
e Ie Io
Ii Ai
Ib Io Ii

Io

Ie Ib
Ie 所以
(1
RS
U S
Ic Rc
e+
Re Ie vo
-
AV

Vo Vi

( 1) IbRe Ib[rbe (1 )Re ]

( 1) Re rbe (1 )Re
Ri

Vi Ii
rbe
(1 )Re
Ro

Re
//
rbe
1
莆田学院三电教研室－－模拟电路多媒体课件

(1
1 )rbe2
e
显然，、rbe 均比一个管子 1、rbe1 提高了很多倍。
莆田学院三电教研室－－模拟电路多媒体课件
第二章 基本放大电路
3.构成复合管时注意事项
（1）. 前后两个三极管连接关系上，应保证前级输 出电流与后级输入电流实际方向一致。
（2）. 外加电压的极性应保证前后两个管子均为发 射结正偏，集电结反偏，使管子工作在放大区。
U o Ib (rbe Rs)
式中
Rs Rs // Rb RS
而 所以
Io Ie (1 )Ib
Ro

U o Io

rbe Rs
1
e Ie Io
rbe

i （ 2 ）用小写字母带小写下标表示交流分量。 b 规定： （3）用小写字母带大写下标表示直流分量与交流 分量的叠加。 iB I B ib
Ui （4）用大写字母加小写下标表示交流分量的有效值。
二、放大电路的静态分析方法
1．估算法确定静态工作点
I BQ
I CQ I BQ
U CC U BE U CC = Rb Rb
三、放大电路的动态分析方法
（一）图解分析法—不带负载 RL 时的图解分析
由于负载开路，交流负载线与直流负载线是同一条 步骤： （1）根据
u i 在输入特性曲线上画出 iB 波形 。
u i ＝0.02sinω t（V）
iB 波形和直流负载线画出 u BE 0.7 0.02 sin tV
设放大电路的输入信号 则：
第二节 放大电路的分析方法
模 拟 电 子 技 术 基 础
一、放大电路的几个重要概念 二、放大电路的静态分析方法 三、放大电路的动态分析方法
一、放大电路的几个重要概念
1．静态、直流通道、静态分析和静态工作点Q
静态（直流工作状态）：
ui 0 时电路所处的工作状态叫静态。
直流通道： 直流电流流经的途径 静态工作点Q： 静态时电路中的 I B I C U CE 的数值
（a）在输入特性曲线上分析 U im （b）在输出特性曲线上分析 0.02
150
三、放大电路的动态分析方法
（一）图解分析法—带负载 RL 时的图解分析 交流负载线是有交流输入信 • 带负载时，对输入回路无影响，对输出回路的静态也无影响， 只影响输出回路的动态。 号时，工作点Q的运动轨迹。
• 放大电路的交流等效负载： Rc // RL RL 对应的负载线称为交流负载线。

11.2 放大电路的静态分析
分析方法： 计算法 *图解分析法 分析对象：Q（Quiescent)点--静态工作点 (IB、IC和VCE) 分析路径：
直流通路
直流通路画法：C断开
VCC U BE VCC IB Rb RB
一、计算法
U CE VCC I C Rc
二、*图解法
U CE VCC I C Rc
三极管β、ICBO参数均为温 度的函数：
3、常用的静态工作点稳定电路 ——分压式偏置电路
两条件：
I RB1 I B VB VBE
(1)直流分析 UB= VCC Rb2/(Rb1 + Rb2) IC=IE = (UB － VBE)/R=UB/RE UBE =UB-UE =UB－IERE
稳定过程？
一、静态工作点的计算
二、动态分析计算 三、特点与应用：
一、直流分析
二、交流分析
1、电压放大倍数
Vo (1 ) R 'L Av r (1 )R ' Vi be L
2、输入电阻 Ri=Rb//[rbe +(1+ )R'L )] 3、输出电阻
共集电路特点与应用：
3、Ro = Ron
静动态分析举例
11.6 放大电路中的负反馈 (Feedback Amplifier)
• 反馈的概念 • 负反馈的基本类型
• 负反馈类型的判别
• 负反馈对放大电路性能的影响
•反馈的概念
反馈：将输出信号
取出一部分 或全部送回 到输入的过程
闭 环
Xo Xi
Xf X 'i
直流反馈
电流反馈 并联反馈
正反馈

T
Rc Cb1
T
Cb2 VCC
Rc Cb2
Rb VBB
(a)
(b)
(c)
工作原理 放大电路的静态分析
静态 Ui=0时，放大电路的工作状态，也称直流工作状态。
静态分析 确定放大电路的静态值IBQ、ICQ、UCEQ,即静 态工作点Q。静态工作点的位置直接影响放 大电路的质量。
静态分析方法 1. 计算法 计算法 图解分析法
根据所用放大管的类型设置合适的静态工作点Q 。对 于晶体管应使发射结正偏，集电结反偏，以使晶体管工 作于线性放大区； 必须保证从输入到输出信号的正常流通途径。输入信 号能有效地作用于放大电路的输入回路；输出信号能有 效地加到负载上。 对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类尽可能 少、负载上无直流分量。
-
动态信号作用时：uI ib ic uRc uCE (uo ) 输入电压ui为零时，晶体管各极的电流、b-e间的电 压、管压降称为静态工作点Q，记作IBQ、 ICQ（IEQ）、 UBEQ、 UCEQ。
Back
Next
Home
由于(IB,UBE) 和( IC,UCE )分别对应于输入、输出 特性曲线上的一个点，所以称为静态工作点。
Back
Next
Home
两种实用放大电路：（1）直接耦合放大电路
－ ＋ UBEQ
有交流损失 有直流分量 将两个电源 问题： 合二为一 静态时，U BEQ U Rb1 1. 两种电源 2. 信号源与放大电路不“共地” 动态时，VCC和uI同时作用 于晶体管的输入回路。 共地，且要使信号 驮载在静态之上
大倍数为源增益us、Ais、Ars 和Ags。 A
4
（2）输入电阻： 从输入端看进去的等效电阻

2、启发、提出问题 （1）放大电路设置静态工作点的目的是为了避免产生非线 性失真，那么如何设置静态工作点才能避免非线性失真呢？ （2）放大器的主要功能是放大信号，那怎样计算放大器的 放大能力呢？
ppt课件
3
教学内容及过程 一. 用图解分析法确定静态工作点
请同学们根据视频中的实验实物图，画出共射极基本放大 电路的电路图
ppt课件
14
2. 动态工作情况的图解分析
1） 令交流R'通L=路R及L∥交R流c，负载线 由交交流流通负路得载纯电交阻流。负载线：
uo= -ic (Rc //RL)
又 uo= UCC - UCEQ ic= iC - ICQ
交流负载线是有 U交点CC 流的- U输 运CEQ入 动= 信 轨-(iC号 迹- I时。CQ工) R作L
首先画出直流通路直流通路教学内容及过程请同学们根据视频中的实验实物图画出共射极基本放大电路的电路图对于一个给定的放大电路来说该方程为一线性方程式可以在uce坐标系中画出这条直线即直流负载线斜率为1r图解分析放大器的静态工作点的步骤可归纳为
共射极基本放大电路分析
教学内容：共发射极基本放大电路中的“图解分析法” （分析静态工作点、电压放大倍数。）
iB/uA
iB/uA
60 40
20 IBQ
Q` Q Q``
t
vBE/V
vBE/V
(2)根据 iB 在输出特性曲线上求 iC和vCE
iC/mA 交流负载线
iC/mA
Q`
60uA
Q
40uA
ICQ
Q`` 20uA
t
vC E/V
vC E/V
VBEQ t
VC EQ t
设输入 vi = 0.02 sint (V) 的交流小信号

O
输出特性
间)可用一受控电流源 ic= ib UCE 等效代替，即由来确定ic和
ib之间的关系。
一般在20～200之间，在手册中常用hfe表示。
晶
IB
uce ic
IB
rce愈大，恒流特性愈好
因rce阻值很高，一般忽 略不计。
第35页/共118页
1. 晶体管的微变等效电路 晶体三极管
IB
UCC RB
2. 由直流通路估算UCE、IC
根据电流放大作用 IC IB ICEO β IB β IB
由KVL: UCC = IC RC+ UCE 所以 UCE = UCC – IC RC
第27页/共118页
例1：用估算法计算静态工作点。
已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k， =37.5。
放大电路的动态分析
动态：放大电路有信号输入（ui 0）时的工作状态 动。态分析:
计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等 。 分析对象：
各极电压和电流的交流分量。
分析方法：
微变等效电路法，图解法。
所用电路：
放大电路的交流通路。
目的：
找出Au、 ri、 ro与电路参数的关系，为设 计
打基础。
晶体管T--放大元件
, iC= iB。要保证
+ 集电结反偏,发射结
EC 正偏,使晶体管工作
– 在放大区 。 基极电源EB与基 极电阻RB--使发 射结
处于正偏，并提供
大小适当的基极电
流。
第7页/共118页
RS
+ es
–
信 号 源
基本放大电路的组成
基本放大电路各元件作用
集电极电源EC --电 路提供能量。并保

Uo 直 交流 流通 通路 路 UR biR2 b2
V CC
V CC
R cRc
VTVT R Re e
RL Uo
第5章 基本放大电路
2010.02
例5.b：试画出图中电路的直流通路和交流通路。
Rb1
C1 +
Ui
V CC
Rc
+ C2
VT
Rb1Rb1Rb1
C1 +
Rc RcRc V CC
+ C2
VTVTVT
VDD
R g1
Rd
VT + C2
C1 +
U i Rg2
R
RL
+
Uo
CS
VDD
R g1
Rd
VT + C2
C1 +
U i Rg2
R
RL
+
Uo
CS
(a) 采用增强型管
(b) 采用耗尽型管
图 场效应管放大电路的分压偏置
第5章 基本放大电路
2010.02
自给偏压共源组态场效应管放大电路如图所示，电路 中应只能用耗尽型MOSFET。
容量足够大。试计算静态工作点，并讨论晶体管的工作状态。
R b1
C1 +
.
Ui
V CC
Rc
+ C2
VT
RL
R e1
.
Uo
R e2 +
Ce
图5.3.6 例5.4电路图
解：
因只有一个上偏置电阻，无须 用戴文宁定理进行变换，可写出
I BQ
V 'CC UBE
R 'b (1 )Re

300
(1
)
26(mV) IE (mA )
第五章 基本放大电路
输出回路
IB
iC +
uCE
−
ic +c
βib
uce
−e
iC
IC IC
Q
共发射极放大电路
IB
UCE
uCE
ic ib 集电极和发射极之间可等效为
一个受ib控制的电流源。
第五章 基本放大电路
共发射极放大电路
ib +b ube
−
ic
c
+
e
三极管的小信号模型 放大电路的小信号模型 计算放大电路的性能指标
第五章 基本放大电路
共发射极放大电路
三极管的小信号模型 输入回路
iB
UCE
iB
+
+UCE
rbe
U BE IB
ube ib
IB
Q IB
u−BE
− 动态输入电阻
0
UBE uBE
b
ib +
ube
e−
rbe
低频小功率管输入电阻的估算公式
rbe
第五章 基本放大电路
共发射极放大电路
2. 用图解法确定静态工作点Q
图解步骤：
用估算法求出基极电流IB。 根据IB在输出特性曲线中找到对应曲线。
作直流负载线。
UCE=VCC – ICRC
M（VCC，0）
N（0，VCC） RC
MN称放大电路的直流负载
iC
N VCC
RC
IC
线，斜率为−1/RC。
0
确定静态工作点Q。
uce
−

RL RC//RL
返回
(3)电压放大倍数的计算
•
•
Ui I b rbe
•
•
•
UoIcRL IbRL
式中 RL RC//RL 则放大电路的电压放大倍数
•
Au
U0
•
Ui
R' L rbe
输出端开路时(未接RL)
Au
RC rbe
结 论
❖ Au与β、rbe和并联电阻 有关；
❖负载电阻RL越小，放大倍数越小； ❖ 输入电压与输出电压相位相反。
返回
放大电路可分为静态和动态两种情况来分析。
动态：输入端加上输入信号时，放大电路的工作状态。
❖ 此时，电路中电流和电压值是直流和交流分量叠加。 ❖ iB、iC、iE、uBE和uCE，称为动态值（直流分量和交流 分量的叠加） ❖ 对放大电路的动态分析就是采用放大电路的交流通道， 确定电压放大倍数Au，输入电阻ri，输出电阻ro等。 ❖ 动态分析方法：微变等效电路法和图解法 直流通道——只考虑直流信号的分电路。 交流通道——只考虑交流信号的分电路。
步骤： ❖ 用估算法确定IB； ❖ 由输出特性曲线确定IC和UCE。
由 U CE U CC ICR C 得
IC=0时， UCEUCC
UCE=0时，I C
U CC RC
返回
(1)输入输出特性曲线
如下图所示，(IBQ,UBEQ) 和( ICQ,UCEQ )分别对 应于输入输出特性曲线上的一个点，称为静态工
0.0m 4 A40A
IC IB
3.750.04
1.5mA
U CE U CC ICR C
1 2 1.5 1 0 34 130
6V
返回

Q IBQ
UBEQ
输 入 回 路 负 载线 ICQ
负载线
Q IBQ
UCEQ
第31页/共79页
2. 电压放大倍数的分析
uBE VBB uI iBRb 斜率不变
iC
IB IBQ iB
uI
uCE
给定uI
iB
iC
uCE (uO )
Au
uO uI
uO与uI反相，Au符号为“－”。
第32页/共79页
§4.2 放大电路的组成原 则
一、基本共射放大电路的工作原理 二、如何组成放大电路
第12页/共79页
一、基本共射放大电路的工 作原理
1. 电路的组成及各元件的作用
VBB、Rb：使UBE＞ Uon，且有 合适的IB。 VCC：使UCE≥UBE，同时作为 负载的能源。
Rc：将ΔiC转换成ΔuCE(uO) 。
因发射区多子浓度高使大量电子从发 射区扩散到基区
扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极 电流IB，漂移运动形成集电极电流IC。
第3页/共79页
电流分配：
IE＝IB＋IC
IE－扩散运动形成的电流
IB－复合运动形成的电流 IC－漂移运动形成的电流
直流电流 放大系数
穿透电流
IC
IB
iC
iB
ICEO (1 )ICBO
为什么基极开路集电极回 路会有穿透电流？
交流电流放大系 数
集电结反向电流
第4页/共79页
三、晶体管的共射输入特性和输
1. 输入特性
出特性
iB f (uBE ) UCE
为什么像PN结的伏安特性？ 为什么UCE增大曲线右移？ 为什么UCE增大到一定值曲线 右移就不明显了？

+UCC
C2 对地短路 + iC + C1 iB + 短路 u T CE + + + uBE – RL u RS o – ui 短路 + – iE es – –
RS es
+
ui RB
+
RC
RL
– –
+ uO –
例2：计算图示电路的静态工作点。
+UCC RB IB RC + + TUCE UBE – – IC
Rb VBB
RL VCC
uo -
使发射结正偏，并提 供适当的IB。
集电极电阻RC，将 变化的电流转变为 变化的电压。
Cb1
+
Cb2 T
+
+
ui +
Rb VBB
Rc RL VCC
uo -
集电极电源，并保 证集电结反偏。
耦合电容： 大小为10F~50F
作用：隔直通交 隔 断输入、输出与放大电路的 直流通路，同时能使交流信 号顺利输入输出。
由KVL:
IC β I B
所以
UCC = IC RC+ UCE
UCE = UCC – IC RC
2.2基本放大电路的特性分析
例1：计算静态工作点。 已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k， =37.5。
+UCC RB IB RC IC
U 12 CC 解： IB mA 0.04 mA RB 300
2.2基本放大电路的特性分析
3.动态分析
动态：放大电路有信号输入（ui 0）时的工作状态。 动态分析: 计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电 阻ro等。 分析方法： 微变等效电路法（小信号分析法）。 所用电路： 交流通路。

+UCC
RB
C1
RC
C2
开路
开路
RL
26
2、交流通路
输入信号作用下交流信号流经的通路
画法：
容量大的电容（如耦合电容）视为短路；
无内阻的直流电源（如+VCC）视为短路。
注意！
动态分析用交流 通路
27
交流通路：
C1
+UCC RB RC
C2
ui
RL
uo
ic ib ui RB RC RL uo
28
三、放大电路的静态分析
iB1
iB2
ui
uBE uo
uCE
43
直流负载线和交流负载线
B
' I CQ RL
空载时，交、直流负载线重合。
44
•图解法的作用：分析非线形失真
iC
ic 合适的工作点在负 载线的中间。正常工 作时不会产生失真。
ICQ iB
Q
0 UCEQ uo
IBQ
uCE
t
45
基本共射放大电路的截止失真 iB iC
US ~
Au
RL
ro
U ~ s
RL UO
20
输出电阻大一些好还是小一些好？
ro
U ~ s
RL UO
输出电阻越小，在负载变化时，引起输 出电压的变化越小，即输出电压越稳定 所以，输出电阻越小，带负载能力越强！
21
4.通频带 |Au| Aum 0.7Aum
衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。
fL 下限截 止频率
Rb
C1
+VCC Rc iC
C2
+

iB
Ec/Rb
B
- 1/Rb
Q
放大电路的输入和输出直流负载线
确定静态工作点 I
UBE Ec uBE
（1）由输入特性曲线和输入直流负载线求IBQ、UBEQ
EC
UBE=EC- IBRb → 直流负载线
IB IC UCE
作出直流负载线，直流负载线和输入 特性曲线的交点即是静态工作点Q，由 Q可确定IB、UBE
1.估算法 （1） 首先画出直流通路
EC
（2）求静态值 求解顺序是先求IB→IC→UCE
Si管：UBE=0.6V~0.7V
IB UBE IC UCE
Ge管:UBE=0.2V~0.3V
IB
E C U BE Rb

E C 0 .7 Rb
IC β IB
UCE=EC-ICRC
2. 图解法
三极管的输入和输出特性曲线
EC Ii Uo Ui Ib
Ic Uo
Ui
2. 放大电路的工作过程
当有交流信号ui加到放大器的输入端时，晶体管各点
的电压和电流将在静态值基础上叠加一交流分量，
此时电路中的信号即有直流，又有交流。
各点波形
iC
+EC
RC RB C1 iB
ui
t iB ui t
iC C2
t
uC u C uo
t
uo t
US ~
Ui
Au
ri
Ui Ii
(2-3)
三、输出电阻ro
放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们 可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南 等效电路的内阻就是输出电阻。
US ~
Au
ro
US' ~

实用中，一般都采用单电源供电，而且把 发射极的公共端作为“地”点，并按习惯 画法把集电极电源以电位形式标在图中。
C2 + iC + iB + + T uCE uBE – RL u o – – iE
单电源供电时常用的画法
符号规定
• UA 大写字母、大写下标，表示直流量；
• ua 小写字母、小写下标，表示交流分量； • uA 小写字母、大写下标，表示全量；
在放大电路中，交直流信号是共存的。 直流信号是基础。它为三极管提供正确的偏置， 保证三极管工作在放大状态，并同时为三极管提供 合适的直流工作点，以保证放大电路不失真的放大 交流信号。
交流信号是被放大的量。为方便分析，我们总是 分别讨论两种信号的工作状态。
2. 直流通路和交流通路
因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中如 果电容的容量足够大，可以认为它对交流分量不起 作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路。这 样，交直流所走的通路是不同的。 直流通路：无信号时电流（直流电流）的通路， 用来计算静态工作点。 交流通路：有信号时交流分量（变化量）的通路， 用来计算电压放大倍数、输入电阻、 输出电阻等动态参数。
第15章 基本放大电路
15.1 15.2 15.3 15.4 15.5 15.6 15.7 15.8 15.9 基本放大电路的组成 放大电路的静态分析 放大电路的动态分析 静态工作点的稳定 放大电路中的频率特性 射极输出器 差分放大电路 互补对称功率放大电路 场效应管及其放大电路
第15章 基本放大电路
本章要求： 1. 理解单管交流放大电路的放大作用和共发射极、 共集电极放大电路的性能特点。 2. 掌握静态工作点的估算方法和放大电路的微变等 效电路分析法。 3. 了解放大电路输入、输出电阻和多级放大的概念， 了解放大电路的频率特性、互补功率放大电路的 工作原理。 4. 了解差动放大电路的工作原理和性能特点。 5. 了解场效应管的电流放大作用、主要参数的意义。