低频电子线路
(第 2版)
电子工业出版社电机与电气控制第 2章 双极型三极管及其应用主要内容:
双极型三极管
共射放大电路的组成和工作原理
放大电路的分析方法
静态工作点稳定放大电路
基本放大电路的三种组态
放大电路的频率响应低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.1 双极型三极管
2.1.1 三极管的结构和分类半导体三极管又称双极型晶体管,简称三极管 。 三极管的种类很多:按照频率分,有高频管,低频管;按照功率来分,
有大,中,小功率管;按半导体材料分,有硅管,锗管等 。
但是从它的外形来看,三极管都有三个电极,几种常见的三极管的外形如图所示 。
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电机与电气控制
2.1 双极型三极管
2.1.1 三极管的结构和分类无论采用什么材料,从三极管的结构来看,一般可分为两种类型,NPN型和 PNP型。这两种晶体三极管的结构示意图如图
2.2所示,它有三个区:发射区、基区、集电区,各自引出一个电极分别称为发射极 E( e)、基极 B( b)、集电极 C( c)。
每个三极管内部都有两个 PN结:发射区和基区之间的 PN结,称为发射结;集电区和基区之间的 PN结,称为集电结。
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2.1 双极型三极管
2.1.2 三极管的电流分配与放大作用低频电子线路(第 2版)
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2.1 双极型三极管
2.1.2 三极管的电流分配与放大作用下面以 NPN管子的共射极接法为例,讨论管子内部载流子的运动和电流分布情况。
1.载流子的运动规律低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.1 双极型三极管
2.三极管内部电流分配关系及其电流放大系数
( 1)三极管的内部电流分配关系。
集电极电流 IC由两部分组成:发射区发射的电子被集电极收集后形成的 ICn,以及集电区和基区的少数载流子进行漂移运动而产生的反向饱和电流 ICBO。
( 2)三极管的电流放大系数。
一般希望发射区发射的电子绝大多数能够到达集电极,即要求 IC在总的 IE中占的比例尽可能大。
( 3)三极管的电流放大作用。
当三极管的基极电流 IB有一个微小的变化时,相应的集电极电流将发生较大的变化。
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2.1 双极型三极管
2.1.3 三极管的伏安特性和主要参数
1.三极管伏安特性三极管的特性曲线是指各电极间电压和各电极电流之间的关系曲线,其中主要有输入特性和输出特性两种曲线。下面以常用的 NPN管共发射极电路为例,来分析三极管的输入、输出特性曲线。
( 1)输入特性曲线。
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2.1 双极型三极管
( 2)输出特性曲线。输出特性曲线是指基极电流 IB一定时,集电极电流 IC与 UCE的关系曲线。
通常把输出特性曲线图分成 3个工作区来分析三极管的工作状态。
① 截止区。② 饱和区。 ③ 放大区。
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2.1 双极型三极管
2.三极管的主要参数
( 1)电流放大系数。三极管的电流放大系数是反映三极管电流放大能力强弱的参数。根据工作状态的不同直流和交流两种情况下分别用符号 和?表示。
① 共发射极直流电流放大系数(有时用 hFE表示)。
② 共发射极交流电流放大倍数?(? 有时用 hfe表示)。
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B
C
I
I
B
C
I
I
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2.1 双极型三极管
( 2)反向饱和电流。集电极 — 基极反向饱和电流 ICBO是指发射极开路,集电结在反向电压作用下形成的反向电流。
( 3)极限参数。表征三极管安全工作的参数叫做三极管极限参数,它是指三极管工作时不允许超过的极限工作条件。
① 集电极最大允许电流 ICM
② 集电极最大允许功耗 PCM
③ 集电极 — 发射极间反向击穿电压 UCEO
④ 三极管的安全工作区低频电子线路(第 2版)
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2.1 双极型三极管例 2-1 某三极管的输出特性曲线如图 2.9所示,求三极管的电流放大系数?、穿透电流 ICEO、反向击穿电压 UCEO、集电极最大电流 ICM及集电极最大功耗 PCM。
图 2.9 三极管的输出特性曲线低频电子线路(第 2版)
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2.1 双极型三极管解:本题的意图是根据输出特性曲线求三极管的参数,借助输出特性曲线更深刻地理解各参数的含义。
( 1)取?IB=60?A?40?A=20?A=0.02mA。
从图中可以看到对应的?IC=2.9mA?1.9mA=1mA,则三极管的电流放大系数为
( 2)由公式 IC=?IB+ICEO可知,当 IB=0,IC=ICEO,由图可知,
IB=0的那条输出特性曲线所对应的集电极电流为 10?A,所以
ICEO=10?A。
( 3) UCEO为基极开路(即 IB=0),集电极 c和发射极 e之间的击穿电压。从 IB=0的那条特性曲线可以看出,UCE> 50V时 IC迅速增大,所以 UCEO为 50V。
( 4)过 UCE=25V作垂线与 PCM的交点的纵坐标 IC=2mA,PCM=IC
UCE=2× 50=100mW。
( 5) ICM已从图中标出,其值为 5mA,所以 ICM=5mA。
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2.1 双极型三极管例 2-2 若测得放大电路中 3个三极管的 3个电极对地电位 U1、
U2,U3分别为下述数值,试判断它们是硅管还是锗管,是
NPN管还是 PNP管,并确定 e,b,c各极。
( 1) U1 = 2.5V,U2 = 6V,U3 = 1.8V;
( 2) U1 =?6V,U2 =?3V,U3 =?2.7V;
( 3) U1 =?1.7V,U2 =?2V,U3 = 0V。
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2.1 双极型三极管解:本题的解题思路是,首先根据两电极的电位差(硅管
0.7V,锗管 0.3V)找出发射结,从而确定集电极,并区分硅管还是锗管,其次根据发射极与集电极间的高低电位判别是
NPN管还是 PNP管,最后根据发射结两个电极电位高低区别发射极与基极。
( 1)由于 1,3脚间电位 U13=U1?U3=0.7V,故 1,3脚间为发射结,2脚则为 c极,该管为硅管,又 U2> U1> U3,故该管为 NPN
型,且 1脚为 b极,3脚为 e极。
( 2)由于 |U23|=0.3V,故 2,3脚间为发射结,1脚为 c极,该管为锗管。又 Ul< U2< U3,故该管为 PNP型,且 2脚为 b极,3脚 e
极。图 2.10 例 2-3的三极管
( 3)根据同样方法可以确定:该管是 NPN型锗管,2脚为 e极,l
脚为 b极,3脚为 c极。
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2.1 双极型三极管例 2-3 测得工作在放大状态的三极管的两个电极电流如图
2.10( a) 所示 。 求,( 1) 另一个电极电流,并在图中标出实际方向; ( 2) 标出 e,b,c极,判断该管是 NPN型还是 PNP
型管; ( 3) 估算其? 值 。
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2.1 双极型三极管解:
( 1)由于各电极满足基尔霍夫定律,即流进管内和流出管外的电流大小相等,而在图 2.10( a)中,①脚和②脚的电流均为流进管内,因此③脚电流的大小和方向如图( b)所示。
( 2)由于③脚电流最大,①脚电流最小。故③脚为 e极,①脚为 b极,则②脚为 c极。该管的发射极电流流出管外,故它是
NPN型管。 e,b,c极标在图( b)上。
( 3)由于 IB=0.1mA,IC=4mA,IE=4.1mA,故低频电子线路(第 2版)
C
B
4 40
0,1
I
I
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2.2 共射放大电路的组成和工作原理
2.2.1 放大电路原理及主要性能指标信号的放大过程,
从电子技术的观点来看,放大的本质是实现能量的控制,即用能量比较小的输入信号控制另一个能源,从而使输出端的负载得到能量较大的信号。负载上信号的变化规律是由输入信号决定的,而负载得到的较大能量是由另一个能源提供的。
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2.2 共射放大电路的组成和工作原理
1.放大倍数放大倍数(也称增益)是表示放大电路放大能力的一项重要指标,常用的有以下两种。
( 1)电压放大倍数 Au。
( 2)电流放大倍数 Ai。
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i
ou
U
UA?
i
o
i I
IA?
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2.2 共射放大电路的组成和工作原理
2.输入电阻 Ri
当输入信号电压加到放大电路的输入端时,在其输入端产生一个相应的电流,从输入端往里看进去有一个等效的电阻,这个等效电阻就是放大电路的输入电阻,定义为外加正弦输入电压有效值与相应的输入电流有效值之比,即低频电子线路(第 2版)
i
i
i I
UR?
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2.2 共射放大电路的组成和工作原理
3.输出电阻 Ro
输出电阻可以这样分析:在输入端加入一个固定的交流信号
Ui,先测出负载开路时的输出电压,再测出接上负载电阻 RL后的输出电压 Uo,由于输出电阻 Ro的影响,使输出电压下降。由图可得输出电阻为低频电子线路(第 2版)
L
o
o
o )1( RU
UR
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2.2 共射放大电路的组成和工作原理
5.最大输出幅度 UoM(或 IoM)
UoM表示在输出波形没有明显失真的情况下,放大电路能够提供给负载的最大输出电压(或最大输出电流)。
此外,还有通频带、非线性失真系数、信号噪声比等性能指标。对于这些指标的定义,后面用到时再介绍。
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2.2 共射放大电路的组成和工作原理
2.2.2 共射放大电路的构成和原理
1.放大电路的构成电路仅用一个双极型三极管作为放大器件,输入回路与输出回路的公共端是三极管的发射极,所以称为单管共射放大电路。
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2.2 共射放大电路的组成和工作原理
2.2.2 共射放大电路的构成和原理
2.放大电路中各元件的作用
( 1)三极管 VT。
( 2)集电极直流电源 UCC。
( 3)基极直流电源 UBB和基极偏置电阻 Rb。
( 4)集电极负载电阻 Rc。
( 5)耦合电容 C1和 C2。
( 6)负载电阻 RL。
值得指出的是,如图 2.13所示的放大电路只是一个原理性的电路,实际上该电路还可做一些适当的简化(如基极直流电源 UBB
可省掉),在 2.2.3节将详细介绍。
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2.2 共射放大电路的组成和工作原理
2.2.2 共射放大电路的构成和原理
3.共射放大电路的放大原理由图 2.13可见,当集电极电流 iC增加时,Rc上的电压降也增大,于是 uCE将降低,因为 UCC= uCE+iCRc,而 UCC是恒定不变的。所以 uCE的变化量?uCE与?iC在 Rc上产生的电压变化量数值相等而极性相反,即?uCE=iCRc。在本电路中,集电极电压
uCE即等于输出电压 uo,故?uo=?uCE。
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2.2 共射放大电路的组成和工作原理
2.2.3 放大电路的组成原则从以上分析可知,组成放大电路时必须遵循以下几个原则,
( 1)外加直流电源的极性必须使三极管的发射结正向偏置,
而集电结反向偏置,以保证三极管工作在放大区。此时若基极电流有一个微小的变化量?iB,将控制集电极电流产生一个较大的变化量?iC,二者之间的关系为?iC=iB。
( 2)输入回路的接法应该使输入电压的变化量?ui能够传送到三极管的基极回路,并使基极电流产生相应的变化量?iB。
( 3)输出回路的接法应使集电极电流的变化量?iC能够转化为集电极电压的变化量?uCE,并传送到放大电路的输出端。
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2.2 共射放大电路的组成和工作原理
2.2.3 放大电路的组成原则现在来观察图 2.14( a)(即图 2.13( a))所示的单管共射放大电路。它只是一个原理性电路,在这只有一个放大元件的简单电路中却用了两路直流电源 UCC和 UBB,既不方便也不经济。为此,可以根据上述组成放大电路的几项原则,对原来的电路进行简化。
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2.3 放大电路的分析方法
2.3.1 直流通路和交流通路
1.直流通路画直流通路时,电容对直流信号的阻抗是无穷大,相当于开路;电感对直流信号的阻抗为 0,相当于短路;其他元件保留,
即可得放大电路的直流通路。
2.交流通路画交流通路时,将电感和电流源看成开路,而将电容和电压源看成短路,其他元件保留,就可得到放大电路的交流通路。
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2.3 放大电路的分析方法
2.3.2 静态工作点与静态分析静态时,三极管的基极回路和集电极回路均存在着直流电流和直流电压,这些直流电流和电压在三极管的输入、输出特性上对应一个点,这就是静态工作点(通常用 Q来表示)。
Q点的位置对放大电路的性能影响很大,因此如何设置一个合适的工作点至关重要,同时求解静态工作点也是分析放大电路的基础和首要步骤 。
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2.3 放大电路的分析方法例 2-4 设图 2.15( b)的单管共射放大电路中,UCC =12V,
Rc = 3k?,Rb= 280k?,NPN型硅三极管的? =50,试估算静态工作点。
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2.3 放大电路的分析方法例 2-4 设图 2.15( b)的单管共射放大电路中,UCC =12V,
Rc = 3k?,Rb= 280k?,NPN型硅三极管的? =50,试估算静态工作点。
解:设三极管的 UBEQ=0.7V,则根据式( 2.13)、式( 2.14)、
式( 2.15)可得低频电子线路(第 2版)
C C B E Q
BQ
b
1 2 0,7 0,0 4 ( m A ) 4 0 ( )
280
UUI
R
C Q B Q ( 5 0 0,0 4 ) 2 ( m A )II
C E Q C C C Q c (1 2 2 3 ) 6 (V )U U I R
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2.3 放大电路的分析方法图解法求解静态工作点 Q的步骤。
( 1)画出放大电路的直流通路。
( 2)用近似估算法求出 IBQ。
( 3)画出输出回路的直流负载线。
( 4)图解法确定 Q点,ICQ和 UCEQ。
前两步按上面 2.3.2节的步骤进行,下面详细介绍画直流负载线和确定 Q点的步骤。
( 1)画直流负载线的步骤。
① 先根据直流通路写出输出回路电压、电流关系式 —— 即直流负载线的方程。
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2.3 放大电路的分析方法
② 根据该方程可以得到直线上的两个特殊点。
③ 连接以上两点即可画出外电路的伏安特性,
如图 2.16( c)所示。
( 2)确定 Q点并求出静态参数。
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2.3 放大电路的分析方法例 2-5 在如图
2.17( a)所示的单管共射放大电路中,
已知 Rb = 280k?,
Rc = 3k?,集电极直流电源 UCC=12V,
三极管的输出特性曲线如图 2.17( b)所示。试用图解法确定静态工作点。
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2.3 放大电路的分析方法
2.3.3 动态分析 —— 图解分析法图解法进行动态分析的任务:用作图的方法分析放大电路各电流、电压波形随输入信号的变化情况; Q点对非线性失真的影响;放大器的最大输出动态范围等。
在静态分析的基础上,下面详细说明根据放大电路的交流通路,用图解法来分析其动态工作情况的步骤。
( 1)画出放大电路的交流通路。
( 2)根据交流通路求出等效的交流负载电阻 。
( 3)画交流负载线。
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L c L//R R R
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2.3 放大电路的分析方法根据前面 2.3.1节介绍的方法,可画出交流通路,根据交流通路可求。下面主要说明画交流负载线的步骤。
① 首先说明的是交流负载线必通过 Q点。
② 交流负载线的斜率为 ( )。
③ 求出交流负载线与横坐标的交点 P,如图 2.19( b)所示。
④ 连接 Q,P即可得交流负载线。
⑤ 根据交流负载线画出各电压、电流波形,并可求出放大倍数。
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L'
1
R? L c L
//R R R
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2.3 放大电路的分析方法例 2-6 在图 2.17( a)的单管共射放大电路中,已知负载电阻
RL=3k?,试用图解法求电压放大倍数。三极管的输出特性曲线如图 2.19( b)所示。
解:首先求出,即则
= 6+1.5× 2 = 9(V)
所以 P点的坐标为( 9,0),连接 Q,P即可得交流负载线,如图
2.19( b)所示。
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L C L
33// 1,5 ( k )
33R R R
P C E Q C Q LU U I R
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2.3 放大电路的分析方法低频电子线路(第 2版)
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2.3 放大电路的分析方法低频电子线路(第 2版)
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2.3 放大电路的分析方法综上所述,可以将用图解法分析放大电路的步骤归纳如下。
( 1)由放大电路的直流通路画出输出回路的直流负载线。
( 2)根据式( 2.13)估算静态基极电流 IBQ。直流负载线与
iB=IBQ的一条输出特性曲线的交点即是静态工作点 Q,由图可得到 ICQ和 UCEQ值。
( 3)由放大电路的交流通路计算等效的交流负载电阻
R'L=Rc//RL。
( 4)求出 P点( UCEQ+ICQR'L,0)。
( 5)连接 Q,P即得交流负载线。
( 6)如欲求电压放大倍数,可在 Q点附近取一个?iB值,在输入特性上找到相应的?uBE值,再在输出特性的交流负载线上找到相应的?uCE值,?uCE与?uBE的比值即是放大电路的电压放大倍数。
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2.3 放大电路的分析方法图解分析法有以下几个方面的应用。
1.非线性失真分析
2.最大输出幅度估算低频电子线路(第 2版)
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2.3 放大电路的分析方法低频电子线路(第 2版)
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2.3 放大电路的分析方法例 2-7 试用图解法估算例 2-6电路的最大输出幅度。设三极管的输出特性曲线如图 2.19( b)所示。
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2.3 放大电路的分析方法例 2-7 试用图解法估算例 2-6电路的最大输出幅度。设三极管的输出特性曲线如图 2.19( b)所示。
解:由图 2.19( b)可见,该放大电路的静态工作点设置较低,
不在其交流负载线的中点。即工作点向上移动时动态范围较大,而向下移动时动态范围较小,较易进入截止区,故最大输出幅度由交流负载线上 Q点以下的线段长度决定。由图可见,最大输出幅度的有效值为低频电子线路(第 2版)
oM
96 2,1 ( V )
2
U
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2.3 放大电路的分析方法
3.电路参数对静态工作点的影响低频电子线路(第 2版)
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2.3 放大电路的分析方法
2.3.4 动态分析 —— 微变等效电路分析法如果研究的对象仅仅是变化量,而且信号的变化范围很小,就可以用微变等效电路来处理三极管的非线性问题。
用微变等效电路来代替三极管之后,具有非线性元件的放大电路就转化成为我们熟悉的线性电路了。
1.三极管的微变等效电路(简化的 h参数微变等效电路)
( 1)三极管输入部分的微变等效电路。
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2.3 放大电路的分析方法
( 2)三极管输出部分的微变等效电路。
( 3)三极管的微变等效电路。
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2.3 放大电路的分析方法
2.放大电路的微变等效电路下面以单管共射放大电路为例,来说明画放大电路微变等效电路的方法。
( 1)画出单管共射放大电路的交流通路。
( 2)用如图 2.26( b)所示的三极管等效电路代替如图 2.26( a)
所示的交流通路中的三极管,再画出交流通路的其余部分,
则单管共射放大电路的微变等效电路如图 2.26( c)所示。
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2.3 放大电路的分析方法
3.放大电路主要参数 的计算
( 1)电压放大倍数 。
( 2)输入电阻 Ri和输出电阻 Ro。
4.微变等效电路参数 rbe的近似估算从原则上说,rbe可以从输入特性求得,但三极管的输入特性曲线在一般手册中往往并不给出,而且也不大容易测准,所以需要找出一个简便的估算公式。
估算公式如下。
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uΑ?
BE
b e b b e b b b
B E Q
d 26(1 )
d
ur r r r
iI
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2.3 放大电路的分析方法
5.等效电路分析法的步骤根据以上讨论,可以归纳出利用等效电路法分析放大电路的步骤如下。
( 1)首先利用图解法或近似估算法确定放大电路的静态工作点
Q。
( 2)求出静态工作点处的微变等效电路参数? 和 rbe。
( 3)画出放大电路的微变等效电路。可先画出三极管的等效电路,然后画出放大电路交流通路的其余部分。
( 4)列出电路方程并求解放大电路的主要参数,Ri和 Ro。
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uΑ?
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2.3 放大电路的分析方法例 2-8 在如图 2.26( a)所示的放大电路中,已知 RL=3k?,试估算三极管的 rbe及放大电路的,Ri,Ro。如欲提高 ||,可采用何种措施?应调整电路中哪些参数?
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2.3 放大电路的分析方法解:例 2-5已解得此电路的 ICQ = 2mA,UCEQ = 6V。由图 2.17
( b)可得 Q点处的?=50。可认为 IEQ?ICQ=2mA,则由式
( 2.23)可得而则求出的值与例 2-6用图解法得到的结果基本一致。
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b e b b
EQ
2 6 2 6(1 ) ( 3 0 0 5 1 ) 9 6 3 ( )
2rr I
L c L
33// 1,5 ( k
33R R R
7896.0 5.150
be
L
u
r
R?Α?
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2.3 放大电路的分析方法由式( 2.21)和式( 2.22)可得:,
Ro = Rc =3k?
如欲提高,可调整 Q点使 IEQ增大,则 rbe减小,升高。例如,将 IEQ增大至 3mA,则此时有为了增大 IEQ,在 UCC,Rc等电路参数不变的情况下,应减小基极电阻 Rb,则 IBQ及 ICQ,IEQ将随之增大。
但要注意,当 IEQ增大时,Q点移向左上方,靠近饱和区,容易产生饱和失真。
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963// bebbei rRrR
uA? uA?
be
263 0 0 5 1 7 4 2 ( )
3r
u
5 0 1,5 101
0,7 4
Α
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2.4 静态工作点稳定放大电路
2.4.1 温度对静态工作点的影响三极管是一种对温度十分敏感的元件。温度变化对三极管参数的影响主要表现在以下 3个方面。
( 1)从输入特性看,当温度升高时,UBEQ值将减小,则 IBQ将增大。
( 2)温度升高时,三极管的? 值也将增加。
( 3)当温度升高时,三极管的反向饱和电流 ICBO将急剧增加。
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2.4 静态工作点稳定放大电路
2.4.2 稳定静态工作点放大电路
1.电路组成
T(℃)↑→ ICQ↑( IEQ) → UEQ↑→ UBEQ↓→ ICQ↓ → IBQ↓
2.静态与动态分析
( 1)画出直、交流通路。
( 2)由直流通路求静态工作点及其静态参数。
( 3)求微变等效参数 rbe。按式( 2.23)进行估算。
( 4)由交流通路求动态参数。
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2.5 基本放大电路的三种组态
2.5.1 共基放大电路低频电子线路(第 2版)
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2.5 基本放大电路的三种组态
2.5.1 共基放大电路
1.静态工作点
2.电流放大倍数
3.电压放大倍数
4.输入电阻
5.输出电阻低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.5 基本放大电路的三种组态例 2-10 在如图 2.29( b)所示的共基极放大电路中,已知
Rc=5.1k?,Re=2k?,Rb1=3k?,Rb2 =10k?,负载电阻
RL=5.1k?,UCC=12V,三极管的? =50。试估算静态工作点以及,,Ri和 Ro。
低频电子线路(第 2版)
iΑ? uΑ?
电机与电气控制
2.5 基本放大电路的三种组态解:由式( 2.32)、式( 2.33)、式( 2.34)可知低频电子线路(第 2版)
CQ
b1
E Q C C B E Q
e b 1 b 2
1 1 3 1 2 0,7 1,0 3 ( m A )
2 3 1 0
RI U U I
R R R
EQ
BQ
1,0 3 0,0 2 ( m ) 2 0 ( )
1 5 1
II
C E Q C C C Q c e( ) 1 2 1,0 3 ( 5,1 2 ) 4,7 (V )U U I R R
i
50 0.98
1 51
Α
L c L
5.1 5.1// 2.55 k
5.1 5.1R R R
b e b b
EQ
2 6 5 1 2 6(1 ) 3 0 0 1 5 8 7 1,6k
1,0 3rr I
电机与电气控制
2.5 基本放大电路的三种组态低频电子线路(第 2版)
7.796.1 55.250uΑ?
30k03.0
2
501
6.1
2
501
6.1
//
1
e
be
i R
r
R
oc 5,1 kRR
电机与电气控制
2.5 基本放大电路的三种组态
2.5.2 共集放大电路
1.静态工作点
2.电流放大倍数
3.电压放大倍数
4.输入电阻
5.输出电阻低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.5 基本放大电路的三种组态
2.5.3 三种基本放大电路的比较上述三种接法的主要特点和应用,可以大致归纳如下。
( 1)共射电路同时具有较大的电压放大倍数和电流放大倍数,
输入电阻和输出电阻值比较适中,所以,一般只要对输入电阻、输出电阻和频率响应没有特殊要求的地方,均可采用。
因此共射电路被广泛地用于低频电压放大电路的输入级、中间级和输出级。
( 2)共集电路的特点是电压跟随,这就是电压放大倍数小于 1
但接近于 1,而且输入电阻很高、输出电阻很低,由于具有这些特点,常被用于多级放大电路的输入级、输出级或作为隔离用的中间级。
( 3)共基电路的突出特点在于它具有很低的输入电阻,使晶体管结电容的影响不显著,因而频率响应得到很大改善,所以这种接法常常用于宽频带放大器中。另外,由于输出电阻高,
共基电路还可以作为恒流源。
低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.6 放大电路的频率响应
2.6.1 频率响应概述
1.幅频特性和相频特性
2.下限频率、上限频率和通频带
3.频率失真
2.6.2 三极管的频率特性
1.共射截止频率
2.特征频率
3.共基截止频率低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.6 放大电路的频率响应
2.6.3 单管共射放大电路的频率响应
1.频率响应的定性分析
2.放大电路的混合?型等效电路
3.上、下限截止频率低频电子线路(第 2版)
(第 2版)
电子工业出版社电机与电气控制第 2章 双极型三极管及其应用主要内容:
双极型三极管
共射放大电路的组成和工作原理
放大电路的分析方法
静态工作点稳定放大电路
基本放大电路的三种组态
放大电路的频率响应低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.1 双极型三极管
2.1.1 三极管的结构和分类半导体三极管又称双极型晶体管,简称三极管 。 三极管的种类很多:按照频率分,有高频管,低频管;按照功率来分,
有大,中,小功率管;按半导体材料分,有硅管,锗管等 。
但是从它的外形来看,三极管都有三个电极,几种常见的三极管的外形如图所示 。
低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.1 双极型三极管
2.1.1 三极管的结构和分类无论采用什么材料,从三极管的结构来看,一般可分为两种类型,NPN型和 PNP型。这两种晶体三极管的结构示意图如图
2.2所示,它有三个区:发射区、基区、集电区,各自引出一个电极分别称为发射极 E( e)、基极 B( b)、集电极 C( c)。
每个三极管内部都有两个 PN结:发射区和基区之间的 PN结,称为发射结;集电区和基区之间的 PN结,称为集电结。
低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.1 双极型三极管
2.1.2 三极管的电流分配与放大作用低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.1 双极型三极管
2.1.2 三极管的电流分配与放大作用下面以 NPN管子的共射极接法为例,讨论管子内部载流子的运动和电流分布情况。
1.载流子的运动规律低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.1 双极型三极管
2.三极管内部电流分配关系及其电流放大系数
( 1)三极管的内部电流分配关系。
集电极电流 IC由两部分组成:发射区发射的电子被集电极收集后形成的 ICn,以及集电区和基区的少数载流子进行漂移运动而产生的反向饱和电流 ICBO。
( 2)三极管的电流放大系数。
一般希望发射区发射的电子绝大多数能够到达集电极,即要求 IC在总的 IE中占的比例尽可能大。
( 3)三极管的电流放大作用。
当三极管的基极电流 IB有一个微小的变化时,相应的集电极电流将发生较大的变化。
低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.1 双极型三极管
2.1.3 三极管的伏安特性和主要参数
1.三极管伏安特性三极管的特性曲线是指各电极间电压和各电极电流之间的关系曲线,其中主要有输入特性和输出特性两种曲线。下面以常用的 NPN管共发射极电路为例,来分析三极管的输入、输出特性曲线。
( 1)输入特性曲线。
低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.1 双极型三极管
( 2)输出特性曲线。输出特性曲线是指基极电流 IB一定时,集电极电流 IC与 UCE的关系曲线。
通常把输出特性曲线图分成 3个工作区来分析三极管的工作状态。
① 截止区。② 饱和区。 ③ 放大区。
低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.1 双极型三极管
2.三极管的主要参数
( 1)电流放大系数。三极管的电流放大系数是反映三极管电流放大能力强弱的参数。根据工作状态的不同直流和交流两种情况下分别用符号 和?表示。
① 共发射极直流电流放大系数(有时用 hFE表示)。
② 共发射极交流电流放大倍数?(? 有时用 hfe表示)。
低频电子线路(第 2版)
B
C
I
I
B
C
I
I
电机与电气控制
2.1 双极型三极管
( 2)反向饱和电流。集电极 — 基极反向饱和电流 ICBO是指发射极开路,集电结在反向电压作用下形成的反向电流。
( 3)极限参数。表征三极管安全工作的参数叫做三极管极限参数,它是指三极管工作时不允许超过的极限工作条件。
① 集电极最大允许电流 ICM
② 集电极最大允许功耗 PCM
③ 集电极 — 发射极间反向击穿电压 UCEO
④ 三极管的安全工作区低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.1 双极型三极管例 2-1 某三极管的输出特性曲线如图 2.9所示,求三极管的电流放大系数?、穿透电流 ICEO、反向击穿电压 UCEO、集电极最大电流 ICM及集电极最大功耗 PCM。
图 2.9 三极管的输出特性曲线低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.1 双极型三极管解:本题的意图是根据输出特性曲线求三极管的参数,借助输出特性曲线更深刻地理解各参数的含义。
( 1)取?IB=60?A?40?A=20?A=0.02mA。
从图中可以看到对应的?IC=2.9mA?1.9mA=1mA,则三极管的电流放大系数为
( 2)由公式 IC=?IB+ICEO可知,当 IB=0,IC=ICEO,由图可知,
IB=0的那条输出特性曲线所对应的集电极电流为 10?A,所以
ICEO=10?A。
( 3) UCEO为基极开路(即 IB=0),集电极 c和发射极 e之间的击穿电压。从 IB=0的那条特性曲线可以看出,UCE> 50V时 IC迅速增大,所以 UCEO为 50V。
( 4)过 UCE=25V作垂线与 PCM的交点的纵坐标 IC=2mA,PCM=IC
UCE=2× 50=100mW。
( 5) ICM已从图中标出,其值为 5mA,所以 ICM=5mA。
低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.1 双极型三极管例 2-2 若测得放大电路中 3个三极管的 3个电极对地电位 U1、
U2,U3分别为下述数值,试判断它们是硅管还是锗管,是
NPN管还是 PNP管,并确定 e,b,c各极。
( 1) U1 = 2.5V,U2 = 6V,U3 = 1.8V;
( 2) U1 =?6V,U2 =?3V,U3 =?2.7V;
( 3) U1 =?1.7V,U2 =?2V,U3 = 0V。
低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.1 双极型三极管解:本题的解题思路是,首先根据两电极的电位差(硅管
0.7V,锗管 0.3V)找出发射结,从而确定集电极,并区分硅管还是锗管,其次根据发射极与集电极间的高低电位判别是
NPN管还是 PNP管,最后根据发射结两个电极电位高低区别发射极与基极。
( 1)由于 1,3脚间电位 U13=U1?U3=0.7V,故 1,3脚间为发射结,2脚则为 c极,该管为硅管,又 U2> U1> U3,故该管为 NPN
型,且 1脚为 b极,3脚为 e极。
( 2)由于 |U23|=0.3V,故 2,3脚间为发射结,1脚为 c极,该管为锗管。又 Ul< U2< U3,故该管为 PNP型,且 2脚为 b极,3脚 e
极。图 2.10 例 2-3的三极管
( 3)根据同样方法可以确定:该管是 NPN型锗管,2脚为 e极,l
脚为 b极,3脚为 c极。
低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.1 双极型三极管例 2-3 测得工作在放大状态的三极管的两个电极电流如图
2.10( a) 所示 。 求,( 1) 另一个电极电流,并在图中标出实际方向; ( 2) 标出 e,b,c极,判断该管是 NPN型还是 PNP
型管; ( 3) 估算其? 值 。
低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.1 双极型三极管解:
( 1)由于各电极满足基尔霍夫定律,即流进管内和流出管外的电流大小相等,而在图 2.10( a)中,①脚和②脚的电流均为流进管内,因此③脚电流的大小和方向如图( b)所示。
( 2)由于③脚电流最大,①脚电流最小。故③脚为 e极,①脚为 b极,则②脚为 c极。该管的发射极电流流出管外,故它是
NPN型管。 e,b,c极标在图( b)上。
( 3)由于 IB=0.1mA,IC=4mA,IE=4.1mA,故低频电子线路(第 2版)
C
B
4 40
0,1
I
I
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2.2 共射放大电路的组成和工作原理
2.2.1 放大电路原理及主要性能指标信号的放大过程,
从电子技术的观点来看,放大的本质是实现能量的控制,即用能量比较小的输入信号控制另一个能源,从而使输出端的负载得到能量较大的信号。负载上信号的变化规律是由输入信号决定的,而负载得到的较大能量是由另一个能源提供的。
低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.2 共射放大电路的组成和工作原理
1.放大倍数放大倍数(也称增益)是表示放大电路放大能力的一项重要指标,常用的有以下两种。
( 1)电压放大倍数 Au。
( 2)电流放大倍数 Ai。
低频电子线路(第 2版)
i
ou
U
UA?
i
o
i I
IA?
电机与电气控制
2.2 共射放大电路的组成和工作原理
2.输入电阻 Ri
当输入信号电压加到放大电路的输入端时,在其输入端产生一个相应的电流,从输入端往里看进去有一个等效的电阻,这个等效电阻就是放大电路的输入电阻,定义为外加正弦输入电压有效值与相应的输入电流有效值之比,即低频电子线路(第 2版)
i
i
i I
UR?
电机与电气控制
2.2 共射放大电路的组成和工作原理
3.输出电阻 Ro
输出电阻可以这样分析:在输入端加入一个固定的交流信号
Ui,先测出负载开路时的输出电压,再测出接上负载电阻 RL后的输出电压 Uo,由于输出电阻 Ro的影响,使输出电压下降。由图可得输出电阻为低频电子线路(第 2版)
L
o
o
o )1( RU
UR
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2.2 共射放大电路的组成和工作原理
5.最大输出幅度 UoM(或 IoM)
UoM表示在输出波形没有明显失真的情况下,放大电路能够提供给负载的最大输出电压(或最大输出电流)。
此外,还有通频带、非线性失真系数、信号噪声比等性能指标。对于这些指标的定义,后面用到时再介绍。
低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.2 共射放大电路的组成和工作原理
2.2.2 共射放大电路的构成和原理
1.放大电路的构成电路仅用一个双极型三极管作为放大器件,输入回路与输出回路的公共端是三极管的发射极,所以称为单管共射放大电路。
低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.2 共射放大电路的组成和工作原理
2.2.2 共射放大电路的构成和原理
2.放大电路中各元件的作用
( 1)三极管 VT。
( 2)集电极直流电源 UCC。
( 3)基极直流电源 UBB和基极偏置电阻 Rb。
( 4)集电极负载电阻 Rc。
( 5)耦合电容 C1和 C2。
( 6)负载电阻 RL。
值得指出的是,如图 2.13所示的放大电路只是一个原理性的电路,实际上该电路还可做一些适当的简化(如基极直流电源 UBB
可省掉),在 2.2.3节将详细介绍。
低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.2 共射放大电路的组成和工作原理
2.2.2 共射放大电路的构成和原理
3.共射放大电路的放大原理由图 2.13可见,当集电极电流 iC增加时,Rc上的电压降也增大,于是 uCE将降低,因为 UCC= uCE+iCRc,而 UCC是恒定不变的。所以 uCE的变化量?uCE与?iC在 Rc上产生的电压变化量数值相等而极性相反,即?uCE=iCRc。在本电路中,集电极电压
uCE即等于输出电压 uo,故?uo=?uCE。
低频电子线路(第 2版)
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2.2 共射放大电路的组成和工作原理
2.2.3 放大电路的组成原则从以上分析可知,组成放大电路时必须遵循以下几个原则,
( 1)外加直流电源的极性必须使三极管的发射结正向偏置,
而集电结反向偏置,以保证三极管工作在放大区。此时若基极电流有一个微小的变化量?iB,将控制集电极电流产生一个较大的变化量?iC,二者之间的关系为?iC=iB。
( 2)输入回路的接法应该使输入电压的变化量?ui能够传送到三极管的基极回路,并使基极电流产生相应的变化量?iB。
( 3)输出回路的接法应使集电极电流的变化量?iC能够转化为集电极电压的变化量?uCE,并传送到放大电路的输出端。
低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.2 共射放大电路的组成和工作原理
2.2.3 放大电路的组成原则现在来观察图 2.14( a)(即图 2.13( a))所示的单管共射放大电路。它只是一个原理性电路,在这只有一个放大元件的简单电路中却用了两路直流电源 UCC和 UBB,既不方便也不经济。为此,可以根据上述组成放大电路的几项原则,对原来的电路进行简化。
低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.3 放大电路的分析方法
2.3.1 直流通路和交流通路
1.直流通路画直流通路时,电容对直流信号的阻抗是无穷大,相当于开路;电感对直流信号的阻抗为 0,相当于短路;其他元件保留,
即可得放大电路的直流通路。
2.交流通路画交流通路时,将电感和电流源看成开路,而将电容和电压源看成短路,其他元件保留,就可得到放大电路的交流通路。
低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.3 放大电路的分析方法
2.3.2 静态工作点与静态分析静态时,三极管的基极回路和集电极回路均存在着直流电流和直流电压,这些直流电流和电压在三极管的输入、输出特性上对应一个点,这就是静态工作点(通常用 Q来表示)。
Q点的位置对放大电路的性能影响很大,因此如何设置一个合适的工作点至关重要,同时求解静态工作点也是分析放大电路的基础和首要步骤 。
低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.3 放大电路的分析方法例 2-4 设图 2.15( b)的单管共射放大电路中,UCC =12V,
Rc = 3k?,Rb= 280k?,NPN型硅三极管的? =50,试估算静态工作点。
低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.3 放大电路的分析方法例 2-4 设图 2.15( b)的单管共射放大电路中,UCC =12V,
Rc = 3k?,Rb= 280k?,NPN型硅三极管的? =50,试估算静态工作点。
解:设三极管的 UBEQ=0.7V,则根据式( 2.13)、式( 2.14)、
式( 2.15)可得低频电子线路(第 2版)
C C B E Q
BQ
b
1 2 0,7 0,0 4 ( m A ) 4 0 ( )
280
UUI
R
C Q B Q ( 5 0 0,0 4 ) 2 ( m A )II
C E Q C C C Q c (1 2 2 3 ) 6 (V )U U I R
电机与电气控制
2.3 放大电路的分析方法图解法求解静态工作点 Q的步骤。
( 1)画出放大电路的直流通路。
( 2)用近似估算法求出 IBQ。
( 3)画出输出回路的直流负载线。
( 4)图解法确定 Q点,ICQ和 UCEQ。
前两步按上面 2.3.2节的步骤进行,下面详细介绍画直流负载线和确定 Q点的步骤。
( 1)画直流负载线的步骤。
① 先根据直流通路写出输出回路电压、电流关系式 —— 即直流负载线的方程。
低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.3 放大电路的分析方法
② 根据该方程可以得到直线上的两个特殊点。
③ 连接以上两点即可画出外电路的伏安特性,
如图 2.16( c)所示。
( 2)确定 Q点并求出静态参数。
低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.3 放大电路的分析方法例 2-5 在如图
2.17( a)所示的单管共射放大电路中,
已知 Rb = 280k?,
Rc = 3k?,集电极直流电源 UCC=12V,
三极管的输出特性曲线如图 2.17( b)所示。试用图解法确定静态工作点。
低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.3 放大电路的分析方法
2.3.3 动态分析 —— 图解分析法图解法进行动态分析的任务:用作图的方法分析放大电路各电流、电压波形随输入信号的变化情况; Q点对非线性失真的影响;放大器的最大输出动态范围等。
在静态分析的基础上,下面详细说明根据放大电路的交流通路,用图解法来分析其动态工作情况的步骤。
( 1)画出放大电路的交流通路。
( 2)根据交流通路求出等效的交流负载电阻 。
( 3)画交流负载线。
低频电子线路(第 2版)
L c L//R R R
电机与电气控制
2.3 放大电路的分析方法根据前面 2.3.1节介绍的方法,可画出交流通路,根据交流通路可求。下面主要说明画交流负载线的步骤。
① 首先说明的是交流负载线必通过 Q点。
② 交流负载线的斜率为 ( )。
③ 求出交流负载线与横坐标的交点 P,如图 2.19( b)所示。
④ 连接 Q,P即可得交流负载线。
⑤ 根据交流负载线画出各电压、电流波形,并可求出放大倍数。
低频电子线路(第 2版)
L'
1
R? L c L
//R R R
电机与电气控制
2.3 放大电路的分析方法例 2-6 在图 2.17( a)的单管共射放大电路中,已知负载电阻
RL=3k?,试用图解法求电压放大倍数。三极管的输出特性曲线如图 2.19( b)所示。
解:首先求出,即则
= 6+1.5× 2 = 9(V)
所以 P点的坐标为( 9,0),连接 Q,P即可得交流负载线,如图
2.19( b)所示。
低频电子线路(第 2版)
L C L
33// 1,5 ( k )
33R R R
P C E Q C Q LU U I R
电机与电气控制
2.3 放大电路的分析方法低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.3 放大电路的分析方法低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.3 放大电路的分析方法综上所述,可以将用图解法分析放大电路的步骤归纳如下。
( 1)由放大电路的直流通路画出输出回路的直流负载线。
( 2)根据式( 2.13)估算静态基极电流 IBQ。直流负载线与
iB=IBQ的一条输出特性曲线的交点即是静态工作点 Q,由图可得到 ICQ和 UCEQ值。
( 3)由放大电路的交流通路计算等效的交流负载电阻
R'L=Rc//RL。
( 4)求出 P点( UCEQ+ICQR'L,0)。
( 5)连接 Q,P即得交流负载线。
( 6)如欲求电压放大倍数,可在 Q点附近取一个?iB值,在输入特性上找到相应的?uBE值,再在输出特性的交流负载线上找到相应的?uCE值,?uCE与?uBE的比值即是放大电路的电压放大倍数。
低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.3 放大电路的分析方法图解分析法有以下几个方面的应用。
1.非线性失真分析
2.最大输出幅度估算低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.3 放大电路的分析方法低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.3 放大电路的分析方法例 2-7 试用图解法估算例 2-6电路的最大输出幅度。设三极管的输出特性曲线如图 2.19( b)所示。
低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.3 放大电路的分析方法例 2-7 试用图解法估算例 2-6电路的最大输出幅度。设三极管的输出特性曲线如图 2.19( b)所示。
解:由图 2.19( b)可见,该放大电路的静态工作点设置较低,
不在其交流负载线的中点。即工作点向上移动时动态范围较大,而向下移动时动态范围较小,较易进入截止区,故最大输出幅度由交流负载线上 Q点以下的线段长度决定。由图可见,最大输出幅度的有效值为低频电子线路(第 2版)
oM
96 2,1 ( V )
2
U
电机与电气控制
2.3 放大电路的分析方法
3.电路参数对静态工作点的影响低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.3 放大电路的分析方法
2.3.4 动态分析 —— 微变等效电路分析法如果研究的对象仅仅是变化量,而且信号的变化范围很小,就可以用微变等效电路来处理三极管的非线性问题。
用微变等效电路来代替三极管之后,具有非线性元件的放大电路就转化成为我们熟悉的线性电路了。
1.三极管的微变等效电路(简化的 h参数微变等效电路)
( 1)三极管输入部分的微变等效电路。
低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.3 放大电路的分析方法
( 2)三极管输出部分的微变等效电路。
( 3)三极管的微变等效电路。
低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.3 放大电路的分析方法
2.放大电路的微变等效电路下面以单管共射放大电路为例,来说明画放大电路微变等效电路的方法。
( 1)画出单管共射放大电路的交流通路。
( 2)用如图 2.26( b)所示的三极管等效电路代替如图 2.26( a)
所示的交流通路中的三极管,再画出交流通路的其余部分,
则单管共射放大电路的微变等效电路如图 2.26( c)所示。
低频电子线路(第 2版)
电机与电气控制
2.3 放大电路的分析方法
3.放大电路主要参数 的计算
( 1)电压放大倍数 。
( 2)输入电阻 Ri和输出电阻 Ro。
4.微变等效电路参数 rbe的近似估算从原则上说,rbe可以从输入特性求得,但三极管的输入特性曲线在一般手册中往往并不给出,而且也不大容易测准,所以需要找出一个简便的估算公式。
估算公式如下。
低频电子线路(第 2版)
uΑ?
BE
b e b b e b b b
B E Q
d 26(1 )
d
ur r r r
iI
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2.3 放大电路的分析方法
5.等效电路分析法的步骤根据以上讨论,可以归纳出利用等效电路法分析放大电路的步骤如下。
( 1)首先利用图解法或近似估算法确定放大电路的静态工作点
Q。
( 2)求出静态工作点处的微变等效电路参数? 和 rbe。
( 3)画出放大电路的微变等效电路。可先画出三极管的等效电路,然后画出放大电路交流通路的其余部分。
( 4)列出电路方程并求解放大电路的主要参数,Ri和 Ro。
低频电子线路(第 2版)
uΑ?
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2.3 放大电路的分析方法例 2-8 在如图 2.26( a)所示的放大电路中,已知 RL=3k?,试估算三极管的 rbe及放大电路的,Ri,Ro。如欲提高 ||,可采用何种措施?应调整电路中哪些参数?
低频电子线路(第 2版)
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2.3 放大电路的分析方法解:例 2-5已解得此电路的 ICQ = 2mA,UCEQ = 6V。由图 2.17
( b)可得 Q点处的?=50。可认为 IEQ?ICQ=2mA,则由式
( 2.23)可得而则求出的值与例 2-6用图解法得到的结果基本一致。
低频电子线路(第 2版)
b e b b
EQ
2 6 2 6(1 ) ( 3 0 0 5 1 ) 9 6 3 ( )
2rr I
L c L
33// 1,5 ( k
33R R R
7896.0 5.150
be
L
u
r
R?Α?
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2.3 放大电路的分析方法由式( 2.21)和式( 2.22)可得:,
Ro = Rc =3k?
如欲提高,可调整 Q点使 IEQ增大,则 rbe减小,升高。例如,将 IEQ增大至 3mA,则此时有为了增大 IEQ,在 UCC,Rc等电路参数不变的情况下,应减小基极电阻 Rb,则 IBQ及 ICQ,IEQ将随之增大。
但要注意,当 IEQ增大时,Q点移向左上方,靠近饱和区,容易产生饱和失真。
低频电子线路(第 2版)
963// bebbei rRrR
uA? uA?
be
263 0 0 5 1 7 4 2 ( )
3r
u
5 0 1,5 101
0,7 4
Α
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2.4 静态工作点稳定放大电路
2.4.1 温度对静态工作点的影响三极管是一种对温度十分敏感的元件。温度变化对三极管参数的影响主要表现在以下 3个方面。
( 1)从输入特性看,当温度升高时,UBEQ值将减小,则 IBQ将增大。
( 2)温度升高时,三极管的? 值也将增加。
( 3)当温度升高时,三极管的反向饱和电流 ICBO将急剧增加。
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2.4 静态工作点稳定放大电路
2.4.2 稳定静态工作点放大电路
1.电路组成
T(℃)↑→ ICQ↑( IEQ) → UEQ↑→ UBEQ↓→ ICQ↓ → IBQ↓
2.静态与动态分析
( 1)画出直、交流通路。
( 2)由直流通路求静态工作点及其静态参数。
( 3)求微变等效参数 rbe。按式( 2.23)进行估算。
( 4)由交流通路求动态参数。
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2.5 基本放大电路的三种组态
2.5.1 共基放大电路低频电子线路(第 2版)
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2.5 基本放大电路的三种组态
2.5.1 共基放大电路
1.静态工作点
2.电流放大倍数
3.电压放大倍数
4.输入电阻
5.输出电阻低频电子线路(第 2版)
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2.5 基本放大电路的三种组态例 2-10 在如图 2.29( b)所示的共基极放大电路中,已知
Rc=5.1k?,Re=2k?,Rb1=3k?,Rb2 =10k?,负载电阻
RL=5.1k?,UCC=12V,三极管的? =50。试估算静态工作点以及,,Ri和 Ro。
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iΑ? uΑ?
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2.5 基本放大电路的三种组态解:由式( 2.32)、式( 2.33)、式( 2.34)可知低频电子线路(第 2版)
CQ
b1
E Q C C B E Q
e b 1 b 2
1 1 3 1 2 0,7 1,0 3 ( m A )
2 3 1 0
RI U U I
R R R
EQ
BQ
1,0 3 0,0 2 ( m ) 2 0 ( )
1 5 1
II
C E Q C C C Q c e( ) 1 2 1,0 3 ( 5,1 2 ) 4,7 (V )U U I R R
i
50 0.98
1 51
Α
L c L
5.1 5.1// 2.55 k
5.1 5.1R R R
b e b b
EQ
2 6 5 1 2 6(1 ) 3 0 0 1 5 8 7 1,6k
1,0 3rr I
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2.5 基本放大电路的三种组态低频电子线路(第 2版)
7.796.1 55.250uΑ?
30k03.0
2
501
6.1
2
501
6.1
//
1
e
be
i R
r
R
oc 5,1 kRR
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2.5 基本放大电路的三种组态
2.5.2 共集放大电路
1.静态工作点
2.电流放大倍数
3.电压放大倍数
4.输入电阻
5.输出电阻低频电子线路(第 2版)
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2.5 基本放大电路的三种组态
2.5.3 三种基本放大电路的比较上述三种接法的主要特点和应用,可以大致归纳如下。
( 1)共射电路同时具有较大的电压放大倍数和电流放大倍数,
输入电阻和输出电阻值比较适中,所以,一般只要对输入电阻、输出电阻和频率响应没有特殊要求的地方,均可采用。
因此共射电路被广泛地用于低频电压放大电路的输入级、中间级和输出级。
( 2)共集电路的特点是电压跟随,这就是电压放大倍数小于 1
但接近于 1,而且输入电阻很高、输出电阻很低,由于具有这些特点,常被用于多级放大电路的输入级、输出级或作为隔离用的中间级。
( 3)共基电路的突出特点在于它具有很低的输入电阻,使晶体管结电容的影响不显著,因而频率响应得到很大改善,所以这种接法常常用于宽频带放大器中。另外,由于输出电阻高,
共基电路还可以作为恒流源。
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2.6 放大电路的频率响应
2.6.1 频率响应概述
1.幅频特性和相频特性
2.下限频率、上限频率和通频带
3.频率失真
2.6.2 三极管的频率特性
1.共射截止频率
2.特征频率
3.共基截止频率低频电子线路(第 2版)
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2.6 放大电路的频率响应
2.6.3 单管共射放大电路的频率响应
1.频率响应的定性分析
2.放大电路的混合?型等效电路
3.上、下限截止频率低频电子线路(第 2版)