三極管放大電路分析ppt課件

1、第二章第二章 BJTBJT放大電路根底放大電路根底2.1 放大電路的任務原理和圖解分析放大電路的任務原理和圖解分析2.1.1 共射放大電路的組成及其交、直流通路1 電電路路基基本本組組成成：1 1） 入入信信號號源源：uS，RS 2 2） 負負載載： RL 3 3） 射射極極基基本本放放大大器器： （1 1）輸輸入入回回路路： C C1 1：輸輸入入耦耦合合電電容容，隔隔直直 Rb1,Rb2基基極極偏偏置置電電阻阻 Re射射極極偏偏置置電電阻阻（直直流流負負反反饋饋） ( (穩(wěn)穩(wěn)定定工工作作點點) ) Ce射射極極旁旁路路電電容容1 電電路路基基本本組組成成： （2 2） 輸輸出出回回路路：

2、RC：集集電電極極偏偏置置電電阻阻，具具有有把把 集集電電極極電電流流 iC轉轉化化成成集集電電 極極電電壓壓 Ec輸輸出出。 C2：輸輸出出耦耦合合電電容容， （隔隔直直）使使 放放大大器器與與負負載載之之間間直直流流隔隔 離離，而而交交流流耦耦合合。 2.1.1 共射放大電路的組成及其交、直流通路一 共射放大電路的組成及其交、直流通路1 電電路路基基本本組組成成：4 4） 直直流流電電源源EC： 為為放放大大器器提提供供直直流流偏偏置置 提提供供能能量量，即即在在uS的的控控制制下下把把直直流流能能 量量通通過過T轉轉換換成成交交流流能能量量放放大大輸輸出出。 另另外外，電電路路中中含含有

3、有兩兩個個獨獨立立電電源源 直直流流電電源源EC 交交流流信信號號源源uS 在在兩兩電電源源共共同同作作用用下下，由由線線性性網(wǎng)網(wǎng)絡絡的的 選選加加原原理理電電路路中中各各支支路路上上的的電電壓壓和和電電流流應應 等等于于每每個個 獨獨立立電電源源單單獨獨作作用用于于網(wǎng)網(wǎng)絡絡時時產(chǎn)產(chǎn)生生 的的電電壓壓和和電電流流之之和和， 即即： iB=IB+ib iC=IC+ic uCE=UCE+uce A A：直直流流偏偏置置問問題題： 待待求求問問題題：Q（IB、IC、UCE） 分分析析方方法法： 估估算算法法 等等效效電電源源法法 直直流流通通道道 圖圖解解法法 B B：交交流流傳傳輸輸問問題題： 待

4、待求求問問題題：輸輸入入、輸輸出出電電阻阻：R i 、Ro 電電流流、電電壓壓、功功率率增增益益：A i、A u、A p 分分析析方方法法：圖圖解解法法 交交流流通通道道 等等效效電電路路法法 5放大器有兩類根本的問題：2 2 直流通道直流等效電路直流通道直流等效電路 ( (1 1) ) 直直流流通通道道畫畫法法: : 原原則則：放放大大電電路路中中所所有有電電容容開開路路， 電電感感短短路路， 變變壓壓器器初初級級和和次次級級之之間間開開路路， 所所剩剩電電路路即即為為直直流流通通道道 交交流流信信號號源源取取零零值值 原原因因： 當當0 時時 cj1 0Lj ( (2 2) ) 靜靜態(tài)態(tài)工

5、工作作點點 QQ 的的估估算算法法 估估算算步步驟驟：A：計計算算 UB：一一般般有有I1IB, I1(510)IB 而而： Si: UBE=0.6-0.7 （V） Ge:UBE=0.2-0.3 （V） 2b2b1bcBRRREU B： cBeBEBEEcIIRUUIII C C： eCCCeECCCCERRIERIRIEU 2 2 直流通道直流等效電路直流通道直流等效電路UBI BI 1I C+UCE-+UBE -I 2I EA A：利用戴文寧定律簡化基極偏置電路：利用戴文寧定律簡化基極偏置電路 其中其中：221bbbCBBRRREU Rb=Rb1/Rb2 B B：列列出出輸輸入入回回路路偏

6、偏置置方方程程： UBBIBRb+UBE+(IB+IC)Re ebBEBBBR1RUUI (ICIB) ，UBE : s i :0.6-0.7V Ge:0.2V C: Ic=IB 輸輸出出回回路路偏偏置置方方程程： UCE=Ec-IcRC-IEReEc-Ic(Rc+RE) (Ic=IEIE) (3) (3) 等效電源法：等效電源法：（ 1 1） 交交流流通通道道畫畫法法： 耦耦合合、旁旁路路電電 容容短短路路 直直流流電電源源對對地地短短 路路 扼扼流流電電感感開開路路輸輸入入回回路路利利用用戴戴文文寧寧原原理理可可以以簡簡化化： Rb=RsRb1Rb2 sbbsbbsuR/RRR/Ru212

7、1 3 3： 交流通道交流通道2.1.2 2.1.2 圖解法與動態(tài)任務分析圖解法與動態(tài)任務分析圖圖解解法法：利利用用晶晶體體管管的的特特性性曲曲線線和和外外電電路路特特性性經(jīng)經(jīng)作作圖圖 , ,分分析析放放大大器器工工作作狀狀態(tài)態(tài)：靜靜態(tài)態(tài)分分析析：特特性性曲曲線線 直直流流負負載載線線：輸輸入入回回路路直直流流負負載載線線 確確定定靜靜態(tài)態(tài)工工作作點點QQ 輸輸出出回回路路直直流流負負載載線線 動動態(tài)態(tài)分分析析：特特性性曲曲線線 交交流流負負載載線線：輸輸入入回回路路交交流流負負載載線線 輸輸入入信信號號和和輸輸出出信信號號的的關關系系 輸輸出出回回路路交交流流負負載載線線 1 1 作直流負載

8、線作直流負載線圖解圖解QQ點點（1 1） 輸輸入入回回路路直直流流負負載載線線 beBBEBBRR1IUU 可可得得回回路路直直流流負負載載線線： ebBEBBBR1RUUI 直直流流負負載載線線 BEBUfi 輸輸入入特特性性曲曲線線 輸輸入入回回路路的的靜靜態(tài)態(tài)工工作作點點 Q（UBE.IB）； 就就是是直直流流負負載載線線與與輸輸入入特特性性曲曲線線的的交交點點。 輸輸入入回回路路直直流流負負載載線線的的畫畫法法： 利利用用截截距距式式確確定定兩兩點點： B B 點點坐坐標標：( (0, , ebBBR1RU ) ) A A 點點坐坐標標： （UBB，0） BIBU BEAi BBEuI

9、CIEIBICICIEIEIEQIBIBIBIBi Cu CEICU CEGFIBQ (2) ) 輸輸出出回回路路直直流流負負載載線線： 由由 輸輸 出出 回回 路路 偏偏 置置 方方 程程 ： ECUCEICRC+IeRe =UCE+IC(RC+Re) 可得輸出回路直流負載線：可得輸出回路直流負載線： IC=(EC-UCE) /(RC+Re ) 直流負載線直流負載線 iC=f(IBQ ,uCE) 輸出特性曲線輸出特性曲線 輸輸出出直直流流負負載載線線的的畫畫法法： 利利用用截截距距式式確確定定兩兩點點： G 點：（0，EC（RCRe） ） F 點：（EC，0） 1 1 作直流負載線作直流負載

10、線圖解圖解QQ點點QIEIC+UCE- ( (1 1) ) 輸輸入入回回路路的的動動態(tài)態(tài)特特性性方方程程與與交交流流負負載載線線 輸輸入入回回路路外外電電路路動動態(tài)態(tài)方方程程： ube=us-ibRb 總總 瞬瞬 態(tài)態(tài) 電電 流流 : : iB=IB+ib=IB+(us-ube)/Rb 而而 總總 瞬瞬 態(tài)態(tài) 電電 壓壓 ： uBE=UBE+ube 得得 ube=uBE - UBE代代 入入 上上 式式 所所 以以 交交 流流 負負 載載 線線 ： BEBEsbBBUuuR1Ii Bi BIBU BEABEuH2 2 作交流負載線作交流負載線交流動態(tài)分析交流動態(tài)分析Q 交交流流負負載載線線的的

11、畫畫法法： a : : 交交流流負負載載線線一一定定過過靜靜態(tài)態(tài)工工作作點點 Q （因因為為當當 us=0 時時，uBE=UBE , iB = IB) ) b : 利利用用截截距距式式：當當 us=0，令令 iB0， 得得 uBE=UBE+IBRb, 可可得得點點 HH（0，UBEIBRb） c : : 連連接接QQ、HH兩兩點點即即為為輸輸入入回回路路交交流流負負載載線線+ube -ib+ube -ibiC 輸輸 出出 回回 路路 動動 態(tài)態(tài) 方方 程程 ： ic=-uce/RL 總總 瞬瞬 態(tài)態(tài) 電電 流流： iC=IC+ic=IC- uce/RL 總總 瞬瞬 態(tài)態(tài) 電電 壓壓： uCE=

12、UBE+uce得得 uce=uCE -UCE 交交 流流 負負 載載 線線 所所 以以 iC=IC-(uCE-UCE)/RL ICU CEGFIBQD 交交 流流 負負 載載 線線 的的 畫畫 法法 ： a a：交流負載線一定過靜態(tài)工作點：交流負載線一定過靜態(tài)工作點： 即當即當，uCE=UCE iC=IC 得 Q (2) (2) 輸出回路的動態(tài)方程與交流負載線輸出回路的動態(tài)方程與交流負載線+uce- b b：利利用用截截距距式式： 令令 iC=0 得得：uCE=UCE+ICRL 可可得得 D 點點： （0，UCEICRL） c c: : 連連接接 Q、D 兩兩點點即即為為輸輸出出回回路路 交交

13、流流負負載載線線i CuCEQ二二 圖解法與動態(tài)任務分析：圖解法與動態(tài)任務分析： 3 3 動動態(tài)態(tài)工工作作狀狀況況分分析析 設加入小信號正弦電壓：設加入小信號正弦電壓： us=Usmsint 利利用用輸輸入入特特性性曲曲線線加加在在發(fā)發(fā)射射結結的的總總瞬瞬時時電電壓壓 ： BEu=UBE+Ubemsint 而而產(chǎn)產(chǎn)生生的的總總瞬瞬時時基基極極電電流流： iB =IB+ Ubmsint / (rbb+r) 經(jīng)經(jīng) B BJ JT T 放放大大后后的的集集極極總總電電流流 ： iC=IC+ic=IC+Ibmsint= IC+Icmsint B BJ JT T C CE E 極極電電壓壓為為: : t

14、sinRIURiIEuLCmCECRCCCEC BIBU BEAi BBEvQUBBDUCEFIBQUCCDICGi CuCEQ二二 圖解法與動態(tài)任務分析：圖解法與動態(tài)任務分析： 3 3 工工作作點點與與消消波波失失真真UCEQICIBQGDi CuCE1任務點在交流任務點在交流負載線的中點上負載線的中點上動態(tài)范圍最大動態(tài)范圍最大Q2任務點接近截任務點接近截止區(qū)止區(qū)容易產(chǎn)生截止失真容易產(chǎn)生截止失真Q3任務點接近飽和區(qū)任務點接近飽和區(qū)容易產(chǎn)生飽和失真容易產(chǎn)生飽和失真繼續(xù)22 三種根本組態(tài)放大電路的特性與分析 2.2.1 2.2.1 共射放大電路的特性與動態(tài)分析共射放大電路的特性與動態(tài)分析 三三種

15、種基基本本組組態(tài)態(tài)： 共共射射： C CE E 共共集集： C CC C 共共基基： C CB B 1 1 大大信信號號特特性性（靜靜態(tài)態(tài)傳傳輸輸特特性性）輸輸出出回回路路直直流流負負載載線線：u0=uCE=EC- iCRC （1） 當當 ui=uBE=0 幾十 mV, iC=0, u0=EC時時 B BJ JT T 截截 至至 (2) 當當 ui=uBE=幾十 mU幾百幾百mU, TiSTBESCUuexpIUuexpIi TiSCC0UuexpIREu (3) 當當 ui0.60.7V 之之后后繼繼續(xù)續(xù)增增大大， B BJ JT T 由由放放大大區(qū)區(qū)進進入入飽飽合合區(qū)區(qū)，進進入入飽飽合合區(qū)

16、區(qū)后后 u0=uCE(sat)=0.20.3V, 05uOECUCEUBEuCEsatuiu1015Q Q2.2.1 2.2.1 共射放大電路的特性與動態(tài)分析共射放大電路的特性與動態(tài)分析（4）在工作點）在工作點 Q 的附近電壓增益為：的附近電壓增益為： CmTCCTBESTCQiouRgURIUuexpIURuuA iC+uo-RsusRbRC RL+u1-rbe u1gm rcerbb2 2 交流小信號微變動態(tài)分析：交流小信號微變動態(tài)分析： ( (1 1) ) 交交流流等等效效電電路路( (2 2) ) 微微變變等等效效電電路路（混混合合型型等等效效電電路路） 利利用用簡簡化化 B BJ J

17、T T 混混合合型型等等效效模模型型（不不計計 Cbe、Cbc、 rbc ） 可可得得放放大大電電路路的的微微變變等等效效電電路路（混混合合型型等等效效電電路路）rbe u1gm+u1-rbbrceRsusRbRC RL+u1-rbe u1gm rcerbbhiehfeib1/ hieRbRsRCRLus注意注意：ebbbierrh , bfe1mihug , ceoerh1 而 30050rIUrUIg,gIUrbbCAceTCmmCTeb 2 2 交流小信號微變動態(tài)分析：交流小信號微變動態(tài)分析： ( (3 3) ) h參參數(shù)數(shù)等等效效電電路路利利用用簡簡化化h h參參數(shù)數(shù)等等效效模模型型。

18、 （忽忽略略hre0）可可得得放放大大電電路路的的h h參參數(shù)數(shù)等等效效電電路路。hiehfeib1/ hierbe+u1-rbbu1gmrcehiehfeib1/ hieRbRsRCRLus3 3 共射放大器的動態(tài)交流參數(shù)共射放大器的動態(tài)交流參數(shù)RiRiRo iuoiCibiii ( (1 1) ) 輸輸入入電電阻阻：Ri 定定 義義 ： ibebbbbiebiiebiiiiR/Rrr/Rh/Rih/RiiuR 其其 中中 ： ieebbbihrrR ( (2 2) ) 輸輸出出電電阻阻 R0: 定義定義: : C0ceCce000uR000R/Rr/Rr/RuuiuRSL 其中其中: :c

19、erR0 ouRoRsusRihiehfeib1/ hieRbRsRCRLusRiRiRooiCibiiiRo3 3 共射放大器的動態(tài)交流參數(shù)共射放大器的動態(tài)交流參數(shù) ( (3 3) ) 電電壓壓增增益益定義定義: :i0vuuA 源源 電電 壓壓 增增 益益 : : iosiS0usuuuuuuA 其其 中中 : : ieLceebbbbLccebfeiovh)R/r()rr(i)R/R/r(ihuuA 而而其其中中：uiSiuSiSiiARRRAuRRRuS 而而 rbb+rbe = rbe=hie +ui_ ou iubfeihRsRsRiRiushiehfeib1/ hieRbRsRC

20、RLusRiRiRoCibiRo3 3 共射放大器的動態(tài)交流參數(shù)共射放大器的動態(tài)交流參數(shù) ( (4 4) ) 電電流流增增益益： 定定義義：ioiiiA isisisois0isARRRiiiiiiA ( (5 5) ) 功功率率增增益益： 6 定定義義 Ap=Po/Pi=( uo io )/( ui ii ) 另外工程上增益常用另外工程上增益常用 dB 表示表示： Ap(db)=10lgAp Au(db)=20lgAu Ai(db)=20lgAi iioiRsRsus放大器微變等效分析的步驟如下：放大器微變等效分析的步驟如下：4 4) ) 利利 用用 線線 性性 電電 路路 計計 算算 ：

21、Ri , Ro , A u , A i等等 ( (1 1) ) 根根據(jù)據(jù)直直流流通通道道計計算算靜靜態(tài)態(tài)工工作作點點 Q（IC，UCE） 2) 2) 根據(jù)交流通道，用簡化的低頻小信號混合根據(jù)交流通道，用簡化的低頻小信號混合（或（或 h 參數(shù)）參數(shù)） 等效模型代替等效模型代替 BJTBJT，畫出放大器微變等效電路。，畫出放大器微變等效電路。3 3) ) 由由 靜靜 態(tài)態(tài) 工工 作作 點點 計計 算算模模 型型 參參 數(shù)數(shù) ： gm=Ic /UT , rbe=/gm , rce=UA/IC ，rbb=50200 例：右圖所示放大電路例：右圖所示放大電路 1 1 靜態(tài)任務點靜態(tài)任務點 VB=(Rb2

22、Vcc)/(Rb1+Rb2) Ic(VB-VB E)/(Re1+Re2) VCE=Vcc-Ic(Rc+Re1+Re2) ( (2 2) ) 微微變變等等效效電電路路例：右圖所示放大電路例：右圖所示放大電路 ( (2 2) ) h h 微微變變等等效效電電路路 Ri=Rb/Ri=Rb/(hie+(1+)Re1) Ro=Rc / Ro而而Ro=vo / ic =(ic-hfeib)rce+ic(Re1 /(Rs+hie)/ ic而而 ib=(ic(Re1/(Rs+hie) / (Rs+hie) =-Re1ic / (Rs+hie+ Re1)其其 中中 Rs=Rs/Rb1eiesiesce1eceo

23、RhRhRrRrR )( ce1eies1ecerRhRRr (一一般般rce(Rs+hie)RoibRoRoRiRiibic(1+)ib+uo_ic例：右圖所示放大電路例：右圖所示放大電路 visiisoivs1eielb1eieblciovARRRvvvvAR1hRiR1hiRivvA )()( Riibic(1+)ib ov iv繼續(xù)usRsRbReRLECC1C2+ui-UBE+uo-2.2.2 2.2.2 共集電極電路射隨器共集電極電路射隨器 1 1 電電路路結結構構（1） 發(fā)發(fā)射射極極接接負負載載，又又稱稱射射極極輸輸出出器器（2） 輸輸入入信信號號與與輸輸出出信信號號同同相相，大

24、大小小 基基本本相相等等，又又稱稱射射極極跟跟隨隨器器（3） 輸輸入入阻阻抗抗大大，輸輸出出阻阻抗抗小小，具具有有 隔隔離離阻阻抗抗變變換換的的作作用用（4） 在在I IC C電電路路中中常常用用有有源源負負載載射射極極跟跟隨隨器器RbReECUBEusRsRbReRLECC1C2+ui-UBE+uo-2. 2. 射隨器微變等效分析：射隨器微變等效分析： ( (1 1) ) 交交流流通通道道：(2)直流通道直流通道IBUB IEUB=EC-IBRb= UBE+1+hfeIBReIB= EC- UBE/ Rb +1+hfeReIC= hfeIBUCE =EC-IERe+UCE-usRsRbReR

25、LECC1C2+ui-UBE+uo-usRsRbReRLhfeibhierceusRsReRLRbhiehfeibrcehiehfeib rceusRsRbReRL2. 2. 射隨器微變等效分析：射隨器微變等效分析： ( (3 3) ) 微微變變等等效效電電路路：hfeibhierceusRsReRLRb2. 2. 射隨器微變等效分析：射隨器微變等效分析： （4 4） 交交流流參參數(shù)數(shù)： )()/)()/()(.LfeieceeLfeiebceeLbfebiebiiRh1hrRRh1hirRRih1ihivR 其其中中:RL=RL/Re(或 ro2 ) /rce 輸輸 入入 電電 阻阻 ： R

26、i=Rb /RiRiRiib(1+hfe)ib+ui-hfeibhierceusRsReRLRb2. 2. 射隨器微變等效分析：射隨器微變等效分析： ii: 輸輸出出電電阻阻：輸輸入入端端短短路路（或或信信號號源源短短路路） Ro= Re/Ro ; Rs=Rs/ Rb bfesieoceooo0oihRhuruuiuR fesiecehesieoceooh1Rh/r)h1(Rhuruu R osieobRhvi Ro+uo-ioioibRsceoruhfeibhfeibhierceusRsReRLRb2. 2. 射隨器微變等效分析：射隨器微變等效分析： iii: 電電壓壓增增益益： 1Rh1h

27、Rh1Rh1hiRh1ivvALfeieLfeLfeiebLfebiov )()()()( 一一般般1Av ieib+uo-+ui-Rb1Rb2ReRcECusRsRb1ReRLRb2RcECC1C2Ce2.2.3 2.2.3 共基極共基極CBCB放大電路放大電路 1 1 電電路路結結構構：C1，C2：為為輸輸入入和和輸輸出出耦耦合合電電容容Cb： 基基極極旁旁路路電電容容 電電路路特特點點：發(fā)發(fā)射射極極輸輸入入，集集電電極極輸輸出出 ( (2 2) ) 工工作作點點估估算算 ceCCCCEeBEBCCEcc2b1b2bBIRRVVRVVIIIVRRRV 2 2 靜靜態(tài)態(tài)工工作作點點 ( (1

28、 1) ) 直直流流通通道道：UBIE+UCE+UBE hiehfeibrceRcRLReRsushiehfeibrceRsusReRcRLusRsRb1ReRLRb2RcECC1C2Ce3 3 交流參數(shù)分析交流參數(shù)分析 ( (1 1) ) 交交流流通通道道： ( (2 2) ) 微微變變等等效效電電路路：hiehfeibrceRcRLReRsus3 3 交流參數(shù)分析：交流參數(shù)分析： ( (3 3) ) 輸輸入入阻阻抗抗: : /ieiRRR 如如果果忽忽略略 rce， 則則： 1hihii .hiuRiebfebbieeii （EB 間間輸輸入入阻阻抗抗小?。?RiRiieib+ui-RsR

29、ehiercehfeibhiehfeibrceRcRLReRsus3 3 交流參數(shù)分析：交流參數(shù)分析： ( (4 4) ) 輸輸出出阻阻抗抗： /oc0RRR 注注意意在在計計算算 R0時時要要考考慮慮 rce ，否否則則 R0=RoR oR oiib iesceiessfeiesceieSSfe0ieSSieieSbiescebfe000h/Rr )hRRh1(i)h/R( iirhRRh1RihRRh)h/Rii)h/R( irihiuiuR 而而Rs+uo-hiehfeibrceRcRLReRsus3 3 交流參數(shù)分析：交流參數(shù)分析：ieib( (5 5) ) 電電壓壓增增益益： ieLfei0uhRhuuA )R/RR(LcL C CB B 電電路路、電電壓壓增增益益大大，輸輸出出 電電壓壓與與輸輸入入電電壓壓同同相相位位。 ( (6 6) ) 電電流流增增益益：1RRRRRRiiiiiiiiALCCieec0eciei0i icioii+uo-+ui- 2.3 BJT2.3 BJT組合放大電路組合放大電路R1RcR3ReRsusRLECCBC1C2CeR2R