放大电路基本原理和分析方法
当uCE=0时,
0
20 0
iC
VCC RC
12 mA 4mA 3
12 uCE / V
(2)与IB=40μA 的交点,即是静态工作点Q。
iC/mA
iB=80 A
4
60
2
Q
40
20
0
0
6
12 uCE / V
由图知:ICQ=2mA, UCEQ=6V
(3)画交流负载线
RL
RC
//
RL
ib
交流分量
IB直流分量
t
§ 2.3 单管共发射极放大电路
三极管放 大电路有 三种形式
共射放大电路 共基放大电路 共集放大电路
以共射放 大电路为 例讲解工 作原理
2.3.1 单管共射放大电路的组成
放大元件iC= iB,
工作在放大区,要
RC
保证发射结正偏, 集电结反偏。
iB iC
VT +
+ uI-
第2章
放大电路的基本 原理和分析方法
教学内容
§2.1 放大的概念 §2.2 放大电路的主要技术指标 §2.3 单管共发射极放大电路 §2.4 放大电路的基本分析方法 §2.5 工作点的稳定问题 §2.6 放大电路的三种基本组态 §2.7 场效应管放大电路 §2.8 多级放大电路
教学要求
一.重点掌握的内容:
放大电路是否有一个合适的静态工作点,以保证
波形基本不失真。
P102题2-1
2.3.2 单管共发射极放大电路的工作原理
iC
+VCC
t
Rb C1
RC iB
iC C2
ui
+ iB ui
+
uCE
t - uCE
+ uo
uo
t
t -
t-
对比图2.4.6
ib
iB
t
iC
ic
Q
t
ib t
ui uBE
假设uBE有一微小的变化
直静流态通是路放:大只电考路虑正直常流工信作号的的基分础电路和。前提条件; 交动流态通则路是:放只大考电虑路交工流作信的号直的接分目电路的。。
分析电路的步骤:先静态,后动态。
对直流信号(只有+VCC)
+VCC
Rb C1
+
RC
C2
T
+
开路
uI
开路
uO
RL
-
-
直流通路
Rb RC
+VCC
对交流信号(输入信号ui)
-
使发射结
正 提V偏 供C, 适C 并 当
的静态工 作点。
电路改进:采用单电源供电
RC
iB iC
可以省去
VT +
+ uI-
Rb
VCC
uO
VBB
-
顺 利 输 入 输 出 。
的 联 系 , 同 时 能 使 信 号
隔 离 输 入 输 出 与 电 路 直 +流
Rb C1
uI
-
隔直流 通交流
RC
C2
VT
+
1.放大、静态与动态、直流通路与交流通路、静态 工作点、负载线、放大倍数、输入电阻、输出电阻 的概念;
2.用近似计算法估算单管共射放大电路的静态工作 点;
3.用微变等效电路法分析计算单管共射电路、分压 式工作点稳定电路的电压放大倍数Au和Aus,输入电 阻Ri和输出电阻Ro.
二、一般掌握的内容
1.图解法确定单管共射放大电路的静态工作点,定 性分析波形失真,观察电路参数对静态工作点的影 响,估算最大不失真输出的动态范围;
VCC
uO 耦合电容
(隔直电- 容)
简化画法
+VCC
Rb RC C1
C2
+
+
VT
uO uI
-
-
判断放大电路有无放大作用的原则:
外加直流电源的极性是否能保证三极管的发 射结正向偏置,集电结反向偏置。
输入回路的接法应保证信号能输入,以实现
uI
iB; 输出回路是否将放大了的信号能
送出来,以实现 ic
uo.
Q点过高,信号进入饱和区
iC ib
放大电路产生 饱和失真
输入波形
底
部 失
uCE
真
增大Rb,降低Q点,
输出波形 可消除该失真。
uo
(2)估算最大输出幅度 iC/mA
交流负载线
A
0 C
iB=80 A
60
Q
40
CD=UCEQ-UCES DE≈ICQRL′
20 B0
直流负载线
D
E uCE / V
最大不失真输出幅度Uom将由CD和DE二者中较小的
IC
+
UCE
-
直流通路
UCE~IC满足什么关系? 1. 三极管的输出特性。
2. UCE=VCC–ICRC 。
iC
VCC RC
直流负载线 斜率为-1/RC
Q
ICQ
IBQ
UCEQ
uCE
VCC
(2)图解分析动态
+
ui
Rb
-
ic
+
+
-uce
RC RL uo
-
交流通路
ic 1
uce
RL
其中: RL RL // RC
为了得到尽量大的输出信号,要把Q设置在交流负载线 的中间部分。如果Q设置不合适,信号进入截止区或饱和区 ,就会造成非线性失真。
选择静态工作点 iC
可输出的 最大不失 真信号
交流负载线
ib
uCE
Q点过低,信号进入截止区
iC
放大电路产生 截止失真
输入波形 ib
uCE 顶部失真
减小Rb,提高Q点,可 消除该失真。 输出波形
iB=80 A
Vcc Rc
Q2 Q1
0
60
40
20 0
增大Vcc,直流负载 线将平行右移,Q 点移向右上方。
Vcc uCE / V
iC/mA
Vcc Rc
Q1 Q2 0
iB=80 A
60
40 20
0
增大Rc,直流负
载线与纵轴的交
点(Vcc/Rc)下
降,而IBQ不变, Q点移近饱和区。
Vcc uCE / V
33 k 33
1.5k
iC/mA
由
ic 1
uce
RLBiblioteka iB=80 A460
取iC=4mA,则 uce=4×1.5=6V,
Q
40 作辅助线。
20 0
过Q点做其平行线。
0
6
12 uCE / V
2.图解法的应用 (1)分析非线性失真
在放大电路中,输出信号应该成比例地放大输入信号(即 线性放大);如果两者不成比例,则输出信号不能反映输入 信号的情况,放大电路产生非线性失真。
U
2 3
...
U1
7、最大输出功率与效率
基波 最大输出功率
Pom
PV
直流电源消耗的功率
符号规定
IB 大写字母、大写下标,表示直流(静态)量。 ib 小写字母、小写下标,表示交流瞬时值。 Ib 大写字母、小写下标,表示交流有效值。
iB 小写字母、大写下标,表示全量(直流+交流)
iB
全量
思考题:用示波器观察NPN管共射单极放大器 输出电压,得到下图所示三种削波失真的波形, 试分别写出失真的类型。
+ IBQ UBEQ
-
ICQC2 T + ( ICQ,UCEQ )
UCEQ
-
(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作点。
IB
IC
IBQ
Q
ICQ
UBE UBEQ
Q
UCEQ
UCE
用估算法求静态工作点
Rb RC IB
+
UB-E
+VCC (1)根据直流通路估算IBQ
RL
例2.4.2:已知电路参数同2.4.1,三极管的输出特
性曲线如下图。
解:
(1) I BQ
VCC
U BEQ Rb
12 0.7 0.04 mA 40A
280
iC/mA
作直流负载线
iB=80 A
根据uCE=VCC–iCRC 。
4
60
当iC=0时,uCE=VCC=12V;
40
US ~
Ii
Ui
Au
Ri
U i Ii
3、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。
输出电阻越小,说明放大电路的带负载能力越强。
US ~
Au
ro
US' ~
如何确定电路的输出电阻Ro ? 方法一:计算。 步骤: 1. 所有的电源置零 (将独立源置零,保留受控源)。 2. 加压求流法。
Rb C1
+
短路
uI
+VCC
RC
置零 C2
交流通路
T 短路 RL
+ +
uO ui Rb
+ RC RL uo
-
--
-
2.4.2 静态工作点的近似估算
1、静态工作点
由于电源的