直流通路.ppt

直流通路与交流通路从C、B、E向外看，有直流负载电阻，Rc、Rb TRbRCVCCTRbRCvCb1Cb2VCCi+vo-viRL电容相当于开路，电感相当于短路TRbRC+_+_voviRL直流电源和耦合电容对交流相当于短路从C、B、E向外看，有等效的交流负载电阻，Rc/RL和偏置电阻Rb信号表示信号表示（对IC 、VBE 、VCE 等意义相同）：IB 表示直流量 Ib 表示交流有效值Ib 表示复数量 iB 表示交直流混合量 ib 表示交流小信号 IB 表示直流变化量 iB 表示iB的变化量用不同符号表示的物理量静态值：主字母大写，脚标大写，如 IC交流（瞬时值）：主字母小写，脚标小写，如vbe交流有效值：主字母大写，脚标小写，如Ic总瞬时值：主字母小写，脚标大写总瞬时值=直流分量交流分量 如：vBE=VBEvbe用不同符号表示的物理量总瞬时值与直流分量、交流分量之间的关系（图）VBEtttvbevBE基本共射电路放大原理+vivoCb1VCCCb2+_ _+_ _RbRC12V300K4K=40vi 变化 iB 变化 iC 变化 vCE 变化 vo 变化Cb1iC=iBvCE=VCC-iCRC4.2.2 放大电路的图解分析法直流通路与交流通路直流通路与交流通路静态分析静态分析近似估算法图解分析电路参数变化对Q点的影响动态分析动态分析截止失真饱和失真交流负载线最大不失真输出输出功率和功率三角形静态分析-近似估算法已知硅管导通时VBE0.7V，锗管VBE 0.2V =40Q:（40uA，1.6mA，5.6V）固定偏流电路固定偏流电路+vivoCb1VCCCb2+_ _+_ _RbRC12V300K4K=40RbRCvoviCb1Cb2VCC+Re0.5K330K4K15V=50例4.2.1：电路及参数如图，求Q点值RbRCVCC330K4K15V=50Re0.5KQ:（40uA，2mA，6V）例4.2.2：电路及参数如图，求Q点值固定偏压电路射极偏置电路Rb1RCvoviCb1Cb2VCC+Re0.5K68K4K15VRb212K=40直流通路Rb1RCVCCRe0.5K68K4K15VRb212K=40Rb1RCRe0.5K68K4KRb212K15VVCC15VVCCRb2.25V10.2KVBB 例4.2.2RCRe0.5K4K2.25VVBB15V10.2KRbVCC=40Q:（50uA，2mA，6V）问题1、基本放大电路有哪几种结构，分别叫什么放大电路？2、射极放大电路以的哪个电极做为输入端，哪个电极做为输出端，哪个电极作为输入、输出公共端。3、什么叫做放大电路的静态，什么叫做放大电路的动态，静态分析动态分析内容一样吗？4、为保证信号不失真，静态工作点应设置在特性曲线哪个部分，为什么放大电路要设置静态工作点？5、固定偏置电路中，偏流由哪些参数决定？6为什么在放大电路中要有隔直电容，它在电路中的作用是什么？静态分析-图解法I求VBE、IB的方法同二极管图解分析输入特性VBE=VBB-IBRb输出特性VCE=VCC-ICRCb、e回路回路c、e回路回路a.画直流通路b.把基极回路(b,e)和集电极回路(c,e)电路分为线性和非线性两部分IB=40uA、RC=4K、VCC=12VvCE(v)i C(mA)32124680101220uA40uA60uA80uAIB =100uA静态分析-图解法c.作非线性部分的伏安特性曲线MN直流直流负载线负载线d.作线性部分的伏安特性曲线-直流负载线VCE=12-4 IC (VCC=12V,RC=4K)用两点法做直线M(12V,0)，N(0,3mA)e.直线MN与IB=40uA曲线的交点(5.6V,1.6mA)就是静态工作点QRbRCVCCIBVBBVCE+_+_VBEICQ(5.6V,1.6mA)讨论：电路参数变化对Q点的影响MNQRb改变：Q点沿MN向下移动QRRbVCCC12V300K4K=40固定偏流电路固定偏流电路电路参数变化对Q点的影响MNQRc改变：QRRbVCCc12V300K4K=40固定偏流电路固定偏流电路电路参数变化对Q点的影响MNQVCC改变：QRbRCVCCIBVBBVCE+_+_VBEIC动态分析图解法放大器加入交流信号后，将同时存在直流和交流 两种物理量。交流是依存直流而存在的。此时各值均为交直流共存（为总瞬时值）。vBE=VBEvbeVBEtttvbevBE动态分析图解法vivi=0.02sint(V)040iB(uA)6020vBE(V)voiC(mA)3212468010 1220uA40uA60uA80uA100uAvCE(V)+vivoCb1VCCCb2+_ _+_ _RbRC=40IB=40uA，vi=0.02sint(V)ib=20sint(uA)iB=20uA60uA iC=iB=0.82.4(mA)vCE=8.8V 2.4V vo=vce=-3.2sin t动态分析截止失真vivCE246801012iC (mA)321020uA40uA60uA80uA100uAQvo040uAiB (uA)vBE截止失真：由于放大电路的工作点达到了三极管的截止区而引起的非线性失真。对于NPN管，输出电压表现为顶部失真。动态分析饱和失真080uAi B(uA)0vBEvi32vCEiC (mA)124680101220uA40uA60uA80uA100uAQvo饱和失真：由于放大电路的工作点达到了三极管的饱和区而引起的非线性失真。对于NPN管，输出电压表现为底部失真。注意：对于PNP管，由于是负电源供电，失真的表现形式，与NPN管正好相反。TRbRC+_+_voviRL交流负载RL=RC/RL问题：无负载时的等效负载电阻？TRbRCCb1Cb2VCC+vo-viRL直流负载线与交流负载线c.有负载时交流负载 线确定方法：通过输出特性曲线 上的Q点做一条直 线，其斜率为-1/RL RL=RLRc 是交流负载电阻b.交流负载线和直流 负载线相交与Q点。a.交流负载线是有交流输入信号时 Q点的运动轨迹。直流负载线方程：VCE=VCC-ICRC无负载时的交流负载线与直流负载线相同。最大不失真输出放大电路要想获得大的不失真输出幅度，需要：1.工作点Q要设置在输出特性曲线放大区的中间部位；2.要有合适的交流负载线。Q位于交流负载线中间时，VomICQRL 要想PO大，就要使功率三角形的面积大，即必须使Vom 和Iom 都要大。放大电路向电阻性负载提供的输出功率：在输出特性曲线上，正好是三角形ABQ的面积，这一三角形称为功率三角形。输出功率和功率三角形作业4.2.14.2.24.3.4 4.3.54.2.3 放大电路的小信号模型分析法图解法的适用范围：信号频率低、幅度较大的情况。如果电路中输入信号很小，可把三极管特性曲线在小范围内用直线代替，从而把放大电路当作线性电路处理微变等效电路。1.1.三极管可以用一个模型来代替。三极管可以用一个模型来代替。2.2.对于低频模型可以不考虑结电容的影响。对于低频模型可以不考虑结电容的影响。3.3.小信号意味着三极管在线性条件下工作，微变也小信号意味着三极管在线性条件下工作，微变也 具有线性同样的含义。具有线性同样的含义。n 将晶体管等效为二端口网络二端口网络，取其网络参数网络参数。n H参数是电路网络参数的一种，称为混合参数。1222h参数等效电路I1I2+双端口网络+V2V1如果I1和V2是独立源：三极管共射h参数等效电路共射接法等效的双端口网络：输入表达式：vBE=f1 (iB,vCE )输出表达式：iC=f2(iB,vCE )cbe+_+-iCiBvCEvBE参数的物理含义ebcbrerberbbrbcrcVCEQ时iB 对vBE的影响，是三极管在Q点附近b与e之间的动态电阻，用rbe表示。rbe的组成：rbe=rbb+rbere 很小，忽略rbb：基区体电阻 约200rbe发射结正偏电阻参数的物理含义IBQ附近vCE 对vBE的影响,vCE 1V后，h12105三极管共射简化h参数等效电路忽略h12和h22影响的简化参数等效电路cbe基本放大电路总结静态分析（直流通路）近似估算法图解法参数对工作点的影响动态分析（交流通路）图解法最大动态范围饱和失真截止失真小信号模型法rbe+vivoCb1VCCCb2+_ _+_ _RbRC12V300K4K=404.2.3 基本共射电路分析计算放大电路分析步骤：u画直流通路，计算静态工作点Qu计算 rbeu画交流通路u画微变等效电路(小信号等效电路)u计算电压放大倍数Avu计算输入电阻Riu计算输出电阻Ro注意：注意：只有在只有在Q点正常的情况下，动态分析才有意义。点正常的情况下，动态分析才有意义。Ri中不应含有中不应含有Rs，Ro中不应含有中不应含有RL。计算电压放大倍数Avvovivovibce2.计算输入电阻 RiRi3.计算输出电阻 Ro方法一：RoRo方法二：把输入信号源短路（Vs=0）但保留信号源内阻，在输出端加信号Vo，求此时的 Io如图，如果Vs0，则 Ib=0，所以 Ib=0 例4.2.3：求Av，R i，Ro电路及参数如图，rbb=100，求Av，Ri，Ro解：静态工作点（40uA，2mA，6V)vivo交流分析：RbRCvoviCb1Cb2VCC+Re0.5K330K4K15V=50例4.23=330K/26.263K=24.3KRiRo例4.2.4：解：静态分析：画直流通路求静态工作点vivoQ:（50uA，2mA，6V）电路及参数如图，=40，rbb=100，(1)计算静态工作点(2)求Av，Ri，Ro例4.2.4：RiRo=RC=4KRo动态分析：画交流通路和微变等效电路，求Av，Ri，Ro作业4.3.94.3.114.4.44.4.54.3 基本放大电路的三种组态组态一：共射电路Ri=Rb/rbe Ro=Rcvovivovibce直接耦合基本共射极放大电路电流，电压均放大！功率放大器电流，电压均放大！功率放大器vivo组态二：共集电极电路直流通路IB=(VBBVBE)/Rb+(1+)ReIC=IBVCE=VCCIERe=VCCICReRb=Rb1/Rb2共集电极电路分析Ri=Rb1/Rb2/rbe+(1+)RL)RL=RL/Re共集电极电路令Vs=0，Rs保留，RL开路，加直接耦合共集电极电路只放大电流，不放大电压！电压跟随器只放大电流，不放大电压！电压跟随器vivo组态三：共基极放大电路微变等效电路 IeRo RC直接耦合共基极放大电路只放大电压，不放大电流！电流跟随器只放大电压，不放大电流！电流跟随器vivo三种组态电路比较均是 针对 信号（交流）而言输入回路（接信号源，加入信号）输出回路（接负载，取出信号）信号流向：CE:b 进 c 出 CC:b 进 e 出 CB:e 进 c 出公共端（地）（介于输入、输出之间）C E 共射，（E）接地 CC 共集，（C）接地 C B 共基，（B）接地三种组态电路比较共射电路：同时放大电压和电流（功率放大），输入输出电压相位相反，输出电阻适中。常用于电压放大常用于电压放大(中间级中间级)。共集电路：只放大电流，电压放大倍数是小于且接近于1的正数，具有电压跟随特点，输入电阻大，输出电阻小。常常作为电路的输入和输出级，缓冲级作为电路的输入和输出级，缓冲级。共基电路：只放大电压不放大电流，具有电流跟随特点。电压放大倍数同共射电路，但输入输出同相。输入电阻小，频率特性好。常用作宽带放大器常用作宽带放大器。输入级输出级中间级输入信号输出信号作业4.5.34.5.44.5.5基本放大电路总结基本放基本放大电路大电路三极管电阻电容电源等CE CC CBAv Ri Ro静态动态直流通路估算图解VCE=VCC-ICRC交流通路图解小信号模型vce=-icRCvCE=VCC-iCRC