共发射极放大电路

iC
工作点与波形失真 iB
M`
iB
ICm ICEO
IC ωt 0 0
Q
IB=0
IB
Q
UBE
N`UCE
u u
Q点过低引起的截止失真
CE CE
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第 10章 第二章 ic
M` IC
ic
Q IB
iB
Q
O
ωt
O
UCE
N`
uCE
O
uBE
UCES Uom
ui
uCE
Q点过高引起的饱和失真 上页 下页
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ui
－
+
UBE
－
+
UCE
－
u0
－
集电极 电阻
三极管： 电流放大
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输出 电容
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第 10章 第二章
各部件的作用
信 号 源 RB C1
+
RC
UBE
－
+UCC
+ +
C2
+
ui
－
+
+
UCE
－
RL
u0
－
负 载
三极管—核心元件，电流放大。 Ucc—提供直流能量，保证各级偏置。 RB — 基极电阻调节基极电流，一般较大， 几十到几百千欧姆。 Rc —集电极电阻将电流放大转化为电压放大，一般 几千欧姆到几十千欧姆。 上页 下页 返回
第 10章 第二章
直流通路和交流通路
RB C1
+
+UCC
RC UBE
－
+ +
C2
+
电容开路
ui
－
+
+
UCE
－
RL
u0
－
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
RB
RC
IC
+
+UCC
IB
UBE
－
直流通路
+
UCE
－
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第 10章 第二章 RB C1
+
+UCC
RC
UBE
－
C + 2
+
+
电容短路 直 流电源短路
ui
－
+
+
UCE
－
RL
u0
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UCE = U CEQ IC = ICQ
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第 10章 第二章
输入、输出回路静态图解分析
UCC RB
iB
iC
UC C — — RC
IBQ
Q
ICQ
Q
IB =IBQ
uBE
UBEQ UCC
0
uCE
UCEQ UCC
UBE = UBEQ IB = IBQ
UCE = UCEQ IC = ICQ
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－
ic
+
ii
ib
+
+
RC
RL
交流通路
ui
－
+
uce
－
u0
－
RB
ube
－
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第 10章 第二章
2 静态分析
RB
C1
+
当放大
器没有输入 信号（ui=0) 时，电路中 各处的电压 电流都是直 流恒定值， 称为直流工 作状态，简 称静态。
RC iC C
iB
+ +
+UCC
+
2
ui
－
+
UBE
－
+
UCE
be
U i Bb E
－
+
RC UCE
－
+ +
2
＋ RL RL
+
u0
uo
_
－
ii
ib
+
+
RC
RL
ui
－
+
uce
－
u0
－
RB
ube
－
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第 10章 第二章
1、电压放大倍数 • • Ic Ib
＋
＋
RL Uo
•
Ui _
•
RB
r
be
RC
Ib
•
_
（1）带负载时的电压放大倍数
– R // R ） （ I C L b U （RC//RL） Au = • o = = – • r rbe Ib be Ui • R C U o （2）不带负载时的电压放大倍数 Au = • = – r be Ui
•
•
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第 10章 第二章
2、放大电路的输入电阻
Ii
＋
•
Ib
RB
•
Ic
＋
•
Ui
_
•
r
be
RC
RL Uo
•
Ib
•
_
•
ri
U 放大电路的输入电阻定义为： ri = • i Ii 对基本放大电放大电路 ri = RB // rbe
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第 10章 第二章
3、放大电路的输出电阻
对负载而言,放大电路相 当于一个具有內阻的信号源， 信号源的內阻就是放大电路的 输出电阻。
CE
－
T + UBE IE _ + RE UE _
稳定静态工作点的物理过程：
IC UBE 温度升高 IE UE （= VB －UE） IB IC I1>>IB I1 =（5~10）IB ，VB=3~5V（硅管） VB>>UBE I1 =（10~20）IB ，VB=1~3V （锗管） 上页 下页 返回
V B － U B E — — —— I C ≈I E = — RE IC IB = —— β 上页 下页 返回
第 10章 第二章
[例10.1.2] 用 估算法计算图示电 路的静态工作点 。
解：静态工作点为：
20KΩ
2KΩ
12V
RB1 +
RC
B
+
C2
+UCC +
C1 +
ib
ic
T
RL CE
10KΩ －
+UCC
2
iB
UBE
－
+ +
RB
+
RC IB UBE
+
IC
+
+UCC
ui
－
+
+
UCE
－
RL
u0
－
UCE
－ －
[例3.1.1 ] 在图示放大电路中，已知UCC=12V，RC=3KΩ， RB=240 kΩ，β=40。试求放大电路的静态工作点。 12 UCC I ≈ —— = —— = 50μA 解：根据直流通路可得出： B RB 240 IC = βIB = 40 ×50 = 2mA UCE = UCC －RCIC = 12－3 ×2 = 6V
B B
UBE = UBEQ IB = IBQ
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第 10章 第二章
输出回路静态图解
IC
IB + UC C — — RC RC
i
直流负载线
C
RB
UCC
+ UBE － －
UCE
UCC
ICQ
Q
IB = IBQ
0
UCEQ
UCC
uCE
IC = f（UCE） IB =常量 UCE = UCC － RCIC
第 3 章 第 10 章 第二章
输入电路的动态图解
动态工作范围：Q1~Q2
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第 10章 第二章
输出回路的动态图解
RC iC C iB
+ +
RB
C1
+
+UCC
+
ic
ii ib
+ +
+
2
RC
RL
ui
－
+
UBE
－
+
UCE
－
RL
+ u0 u i
－
uce
－
u0
－
RB
ube
－
－
u =U +u
CE
动态分析方法：
微变等效电路分析
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第 10章 第二章
1.图解法：
uBE
Uim UBE ωt
输入电路的动态图解
RB
C1
+
RC iC C iB UBE
－
+UCC
+
+ +
2
ui
－
+
+
UCE
－
RL
u0
－
uBE = UBE + Uimsinωt
在输入特性曲线 上uBE和iB是如何 变化呢？ 上页 下页 返回
第 10章 第二章 i
IB
各种符号关系：
Ibm
B
ib
RB C1
+
RC UBE
－
+ +
C2 RL
+UCC
+
0
t
ui
－
+
+
UCE
－
u0
－
符号含义：
IB，IC，UBE，UCE 直流分量 ib，iC，ube，uce 交流分量
Ib，IC，Ube，Uce 交流分量有效值 iB，iC，uBE，uCE 总 量
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+
+UCC
+
RB
RC
IC
+
+UCC
IB
UBE
－
u 0 U BE ui RL U CC U － U C B E －— － —— IB = — － － RB RB IC = βIB UCE = UCC － RC IC
+
+
UCE
+
UCE
－
直流通路
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第 10章 第二章 RB
C1
+
RC iC C
第 10章 第二章
静态工作点的估算
RC
ib RE + ic
T
RB1
C2
+UCC + RL
RB1
VB IB
RC
+ UBE _ RE
+UCC
C1 +
+ ui
－
RB2
CE
RB2
－
IC + UCE _
IE
R B 2 —U VB = — — — RB1 + RB2 CC UCE ≈ UCC－（RC + RE）IC
=U
C2
0 0
CEQ
+u
u
O=
－（RC//RL）
ic
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第 10章 第二章
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第 10章 第二章
小结
当输入交流信号时，iB、ic、uCE都含有交、直流两个
分量，分别由输入信号ui和直流电源 UCC引起。
从波形图可以看出动态分量是在静态基础上叠加上去的, 所以各个量的瞬时值大小在变化，但极性不变。
三极管的微变等效电路只能用来分析放大电 路变化量之间的关系。 上页 下页 返回
第 10章 第二章 ib 放大电路的微变等效电路 RB 先画出放大电路 ＋ C1 的交流通路。 + u RB i + 将交流通路中的 三极管用其微变等 _ ui 效电路来代替。 － ic
+
ic
RC iC C
+UCC
r
iB
Q2
Q1
Q1为25˚C时
的静态工作点
Q2为65˚C时 的静态工作点
0
UCC
UCE
温度升高时，静态工作点将沿直流负载线上移。
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第 10章 第二章
RB1
C1 + + ui
－
2. 分压式偏置电路
RC ib RE + ic
T
C2
+UCC + RL
RB1 VB RB2
I1 IB
RC
+UCC IC
RB2
第 10章 第二章 思考 与 练习
C1
如图所示电路，能否放大交流信号？请说明理由。
+UCC
+ UCC RC
RC
C2
+
T
RL
+
C1
C2
T
+
+
RL
u
_
i
u
o
_
(a)
图(a)中，没有设置静 态偏置，不能放大。
_
u
EB
RB
u
o
i
_
(b)
图(b)中，有静态偏置,但ui 被EB 短路，不能引起iB的变 化，所以不能放大。
仅分析动态信号：从相位上看，ui 、 ib、 ic 同相 , ui与 uo 反相, 且输出电压uo的幅度比输入电压ui大得多。从 瞬时极 性看，如设晶体管的发射极电位为零，则b与c电 位一正一 负或一高一低，两者总是相反。
必须选择合适的静态工作点，否则放大器将不能正常工作。
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第 10章 第二章
第 10章 第二章
3 动态分析
RB
C1
+
RC iC C
iB
+ +
+UCC
2
当放大
+
ui
－
+
UBE
－
+
UCE
－
RL
u0
－
动态分析任务：在静态值确定后，当接入
变化的输入信号时，分析电路中各种变化量的变 动情况和相互关系。 图 解法
器有输入信 号（ui＝ 0) 时，电路中 各处的电压 电流都处于 变动工作状 态，简称 动态。
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第 10章 第二章
+ UCC
RB +
+
T C2 RL
+
+
C1
u
u
_
o
i
_
(c)
图(c)中，有静态 偏置,有变化的iB和 ic, 但因没有RC ，不能把集电极电 流的变化转化为电 压的变化送到输出 端,所以不能放大 交流电压信号。
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第 10章 第二章
i
i
b
b
ib
e
＋ c
c
－
RL
u0
－
静态分析内容：在直流电源作用下，确定三
极管基极电流、集电极电流和集电极与基极之间的 电压值（IB 、IC 、UCE）。 估算法
静态分析方法：
图解法
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第 10章 第二章
静态估算法：（求解 IB、IC 、UCE）
UCC = RB IB + UBE RB RC iC C 2 + I U = U + R CC i CE C C C1 + B
第 10章 第二章
耦合电容的作用
信 号 源 RB C1
+
RC
UBE
－
+UCC
+ +
C2
+
ui
－
+
+
UCE
－
RL
u0
－
负 载
C1 用来隔断放大电路与信号源之间的直流通路。 C2 用来隔断放大电路与负载之间的直流通路。 C1、 C2 同时又起到耦合交流的作用，其电容值应 足够大，以保证在一定的频率范围内，耦合电容上的 交流压降达到可以忽略不计，即对交流信号可视为短路 上页 下页 返回
第 10章 第二章
共发射极放大电路
1 2 3 4 电路组成 静态分析 动态分析 静态工作点的稳定
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第 10章 第二章
1 电路组成
组成 原则 1.合理的直流偏置电路：发射结正偏,集电结 反偏。2.能使交流信号有效的输入、输出。
+UCC
+
基极 电阻 输入 电容
RB C1
+
RC
+ +
C2
直流 电源
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第 10章 第二章
静态图解法 输入回路静态图解：
RB RC
IB
UBE
+
IC
+
+UCC
IB RB UCC
IC + UCE + UBE － －
UCC RB RC
iB
IBQ
QB
UCE
－ －
UCC
0
uBE
UBEQ UCC
线性部分 非线性部分 线性部分
UBE =UCC - R I iB = ƒ（uBE）
2.微变等效电路分析法：
＋
－
u
u
ce
be
－
b
三极管的微变等效电路
＋
ic r
be
c ＋
u
be
i
b
ib
r
ce
u
_
ce
_
e
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第 10章 第二章 由于rce阻值比输出端的负载大很多,通常可 视为开路,从而得到简化的微变等效电路 b c ic ＋ ＋
u
be
r
be
i
b
ib
uce
_
_
e
三极管简化的微变等效电路
ui
－
RB2
10KΩ
RE
2KΩ
10 R B2 VB = ———— UCC= —— ×12 = 4V RB1 +RB2 20+10 VB －UBE = ———— 4 － 0.7 = 1.65mA IC ≈ IE = ———— RE 2 UCE ≈ UCC －（RC+RE）IC = 12－（2+2）1.65 = 5.4V 1.65 I C IB = — = —— = 0.044mA β 37. 5 上页 下页 返回
•
RS
US =0
放 大 电 路
＋
I
•
+
U
－
•
Ii
RS
•
Ib
RB
•
I
• c
ro
可用外加电压法 求ro
US
•
＋
r
be
RC
_
Ib
•
RL Uo
•
ro
上页
_ • ro = U • I R
下页 返回
=
C
第 10章 第二章
4 静态工作点的稳定
IC
UC C — — RC
1. 静态工作点的漂移
IB = 80μA IB = 80μA IB = 60μA IB = 60μA IB = 40μA IB = 40μA IB = 20μA IB = 20μA