1、4.2 基本共射极放大电路4.2.1 基本共射极放大电路的组成4.2.2 基本共射极放大电路的工作原理第7次课1 14.2.1 基本共射极放大电路的组成基本共射极放大电路基本共射极放大电路 给发射结加给发射结加正偏压正偏压Rb限流保证限流保证IB在一定值范在一定值范围内围内给集电结加给集电结加反偏压反偏压Rc限流保证限流保证IC在一定值范在一定值范围内围内Rc将集电极电将集电极电流转换为电压流转换为电压变化，再送到变化，再送到输出端输出端信号源信号源输出端输出端2 24.2.2 基本共射极放大电路的工作原理1.静态静态(直流工作状态直流工作状态)输入信号输入信号vi0直流通路直流通路 VCEQ
2、=VCCICQRc 静态工作点电位和电流计算：静态工作点电位和电流计算：电容开路电容开路3 34.2.2 基本共射极放大电路的工作原理2.动态动态BJT各极电流及电压都将在各极电流及电压都将在静态值的基础上随输入信号静态值的基础上随输入信号作相应的变化。作相应的变化。交流通路交流通路 只考虑动态时将直流电源和只考虑动态时将直流电源和隔直电容短路隔直电容短路 加载输入正弦信号加载输入正弦信号vs后后电路将处在动态工作中电路将处在动态工作中 交流工作状态交流工作状态4 4静态和动态静态和动态 静态静态 时，放大电路的工作状态，时，放大电路的工作状态，也称也称直流工作状态直流工作状态。放大电路建立正
3、确的静态，是保证动态工作放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的前提。分析放大电路必须要正确地区分静态和的前提。分析放大电路必须要正确地区分静态和动态，正确地区分直流通道和交流通道。动态，正确地区分直流通道和交流通道。动态动态 时，放大电路的工作状时，放大电路的工作状态，也称态，也称交流工作状态交流工作状态。5 54.3 放大电路的分析方法4.3.1 图解分析法4.3.2 小信号模型分析法1.静态工作点的图解分析2.动态工作情况的图解分析3.非线性失真的图解分析4.图解分析法的适用范围1.BJT的H参数及小信号模型2.用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路3.小信号模型分析法的适用范围非线性
4、器件的一非线性器件的一般分析方法。般分析方法。为了分析方便分段为了分析方便分段线性化，非线性器线性化，非线性器件的线性解决方法。件的线性解决方法。6 64.3.1 图解分析法1.静态工作点的图解分析 采用该方法分析静态工作点，必须已知三极管的输入输出特性曲线。共射极放大电路共射极放大电路输入端管外电路输入端管外电路输出端管外电路输出端管外电路管内电路管内电路线性电路与非线性器件分离线性电路与非线性器件分离用图解法求工作状态用图解法求工作状态7 74.3.1 图解分析法1.静态工作点的图解分析 采用该方法分析静态工作点，必须已知三极管的输入输出特性曲线。线性部分列出回路方程，与已知三极管的输入输
5、出特性曲线求交点（工作点）。8 84.3.1 图解分析法1.静态工作点的图解分析 列输入回路方程列输入回路方程 列输出回路方程（直流负载线）列输出回路方程（直流负载线）VCE=VCCiCRc 首先，画出直流通路直流通路直流通路 一个节点两个回路一个节点两个回路一个关系一个关系IE=IC+IB9 9 在输出特性曲线上，作出直流负载线在输出特性曲线上，作出直流负载线 VCE=VCCiCRc，与，与IBQ曲曲线的交点即为线的交点即为Q点，从而得到点，从而得到VCEQ 和和ICQ。在输入特性曲线上，作出直线在输入特性曲线上，作出直线 ，两线的交点，两线的交点即是即是Q点，得到点，得到IBQ。Q Q点即
6、是电路的工作点点即是电路的工作点1010为什么要求出工作点：为什么要求出工作点：保证动态工作时的工作区域处于不失真区。保证动态工作时的工作区域处于不失真区。1111 根据vs的波形，在BJT的输入特性曲线图上画出vBE、iB 的波形2.动态工作情况的图解分析加入信号源：加入信号源：输入回路方程：输入回路方程：曲线图上的动态曲线图上的动态工作情况：工作情况：1212动态工作情况的图解分析：工作在工作在BJTBJT发射结曲线上发射结曲线上回路方程的截距在变，直线上下移动回路方程的截距在变，直线上下移动1313 根据iB的变化范围在输出特性曲线图上画出iC和vCE 的波形2.动态工作情况的图解分析1
7、414动态工作情况的图解分析：工作在工作在BJTBJT发射结曲线上发射结曲线上工作在输出回路方程上工作在输出回路方程上回路方程的截距在变，直线上下移动回路方程的截距在变，直线上下移动回路方程电流电压在变回路方程电流电压在变1515动态工作情况的图解分析：工作在工作在BJTBJT发射结曲线上发射结曲线上工作在输出回路方程上工作在输出回路方程上回路方程的截距在变，直线上下移动回路方程的截距在变，直线上下移动回路方程电流电压在变回路方程电流电压在变1616动态工作情况的图解分析：工作在工作在BJTBJT发射结曲线上发射结曲线上工作在输出回路方程上工作在输出回路方程上回路方程的截距在变，直线上下移动回
8、路方程的截距在变，直线上下移动回路方程电流电压在变回路方程电流电压在变1717要充分理解要充分理解BJT的特性曲线！的特性曲线！电路系统永远工作在交点上电路系统永远工作在交点上静态工作在静态工作在Q点，动态在线上滑动点，动态在线上滑动滑动是由于信号变化引起滑动是由于信号变化引起BJT曲线变化导致交点变化曲线变化导致交点变化18182.动态工作情况的图解分析 共射极放大电路中的电压、共射极放大电路中的电压、电流波形电流波形输入输入输出输出在正确选择了工作点在正确选择了工作点后，正弦波能够不失后，正弦波能够不失真的工作。真的工作。后面讨论不正确选择后面讨论不正确选择了工作点后，正弦波了工作点后，正
9、弦波会失真的情况。会失真的情况。19193.静态工作点对波形失真的影响截止失真的波形截止失真的波形 工作点偏低工作点偏低出现截止失真出现截止失真当动态信号只在静态工作点上方时，此静态工作点可以用。当动态信号只在静态工作点上方时，此静态工作点可以用。2020饱和失真的波形饱和失真的波形3.静态工作点对波形失真的影响静态工作点偏高静态工作点偏高当动态信号只在静态工作点下当动态信号只在静态工作点下方时，此静态工作点可以用。方时，此静态工作点可以用。静态工作点的选择的关键是要保证输出信号范围与放大静态工作点的选择的关键是要保证输出信号范围与放大区重合，如果超出则失真区重合，如果超出则失真2121从从B
10、JT特性曲线上获取的重要参数：特性曲线上获取的重要参数：VBE0.5V时，时，BJT截止截止VCE0.3V时，时，BJT饱和饱和VBE=0.5V时，时，BJT临界导通临界导通VBE=0.7V时，时，BJT放大放大VBE=0.8V时，时，BJT饱和饱和2222电路有非线性器件时的分析方法：电路有非线性器件时的分析方法：非线性器件用伏安特性曲线表示非线性器件用伏安特性曲线表示列出回路方程（列出回路方程（非线性器件用电非线性器件用电压或电流带入）压或电流带入）将将回路方程直线与非线性器件用伏安回路方程直线与非线性器件用伏安特性曲线做在一个图上特性曲线做在一个图上求出交点求出交点-该电路的工作点！该电
11、路的工作点！也是该电路的解也是该电路的解2323电路有非线性器件时的交变信号分析：电路有非线性器件时的交变信号分析：以正弦信号为例，观察信号在电路中产生的以正弦信号为例，观察信号在电路中产生的变化情况。变化情况。电路工作是以工作点为基点来工作的。电路工作是以工作点为基点来工作的。工作变化只能以工作点为基点沿曲线工作工作变化只能以工作点为基点沿曲线工作沿那条曲线工作视信号加载的位置。沿那条曲线工作视信号加载的位置。2424RL当射极放大器带负载时：当射极放大器带负载时：交流通路交流通路 RL交流电路：交流电路：2525 图图 11 11 放大电路的动态放大电路的动态 工作状态的图解分析工作状态的
12、图解分析 2.2.R R L L=R RL LR Rc c，是交流负载电阻。是交流负载电阻。交流交流负载线负载线3.3.交流负载线是有交流交流负载线是有交流 输入信号时输入信号时Q Q点的运点的运 动轨迹。动轨迹。4.4.交流负载线与直流交流负载线与直流 负载线相交负载线相交Q Q点。点。1.1.通过输出特性曲线上通过输出特性曲线上的的Q Q点做一条直线，其斜点做一条直线，其斜率为率为-1/-1/RRL L 。交流负载线确定方法：交流负载线确定方法：2626放大电路的最大不失真输出幅度放大电路的最大不失真输出幅度 放大电路要想获得大的不失真输出幅度，需要：放大电路要想获得大的不失真输出幅度，需
13、要：1.1.工作点工作点Q Q要设置在输出特性曲线放大区的中要设置在输出特性曲线放大区的中间部位；间部位；2.2.要有合适的交流负载线。要有合适的交流负载线。放大器的最大不失真输出放大器的最大不失真输出幅度幅度27274.图解分析法的适用范围幅度较大而工作频率不太高的情况幅度较大而工作频率不太高的情况优点：优点：直观、形象。有助于建立和理解交、直流共存，静态和直观、形象。有助于建立和理解交、直流共存，静态和动态等重要概念；有助于理解正确选择电路参数、合理设置动态等重要概念；有助于理解正确选择电路参数、合理设置静态工作点的重要性。能全面地分析放大电路的静态、动态静态工作点的重要性。能全面地分析放
14、大电路的静态、动态工作情况。工作情况。缺点：缺点：不能分析工作频率较高时的电路工作状态，也不能用来不能分析工作频率较高时的电路工作状态，也不能用来分析放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性能指标。分析放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性能指标。28284.3.2 小信号模型分析法1.BJT的H参数及小信号模型建立小信号模型的意义建立小信号模型的思路 当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，从而可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处理。由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的分析非常困难。建立小信号模型，就是将非线性器件做线性化处理，
15、从而简化放大电路的分析和设计。29291.BJT的H参数及小信号模型 H参数的引出在小信号情况下，对上两式取全微分得用小信号交流分量表示vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce 对于BJT双口网络，已知输入输出特性曲线如下：iB=f(vBE)vCE=constiC=f(vCE)iB=const可以写成：BJT双口网络3030输出端交流短路时的输入电阻；输出端交流短路时的输入电阻；输出端交流短路时的正向电流传输比或电输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数；流放大系数；输入端交流开路时的反向电压传输比；输入端交流开路时的反向电压传输比；输入端交流开路时的输出电导。输入
16、端交流开路时的输出电导。其中：其中：四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（H参数）。参数）。vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce1.BJT的H参数及小信号模型 H参数的引出31311.BJT的H参数及小信号模型 H参数小信号模型根据可得小信号模型BJT的的H参数模型参数模型vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevceBJT双口网络32321.BJT的H参数及小信号模型 H参数小信号模型 H H参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。H H参数与工作点有关，在放大区基本不
17、变。参数与工作点有关，在放大区基本不变。H H参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。受控受控电流源电流源h hfefei ib b ，反，反映了映了BJTBJT的基极电流对集电的基极电流对集电极电流的控制作用。电流源极电流的控制作用。电流源的流向由的流向由ib的流向决定。的流向决定。hrevce是一个受控电压源。是一个受控电压源。反映了反映了BJT输出回路电压对输出回路电压对输入回路的影响。输入回路的影响。33331.BJT的H参数及小信号模型 模型的简化 hre和和hoe都很小，常忽都很小，常忽略它们的影响。略它们的影响。BJT在共射极连
18、接时，其在共射极连接时，其H参数的数量级一般为参数的数量级一般为34341.BJT的H参数及小信号模型 H参数的确定 一般用测试仪测出；一般用测试仪测出；rbe 与与Q点有关，可用图示仪测出。点有关，可用图示仪测出。rbe=rbb+(1+)re其中对于低频小功率管其中对于低频小功率管 rbb200 则则 而而 (T=300K)一般也用公式估算一般也用公式估算 rbe（忽略（忽略 re）35354.3.2 小信号模型分析法2.用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路（1）利用直流通路求Q点 共射极放大电路共射极放大电路一般硅管一般硅管VBE=0.7V，锗管锗管VBE=0.2V，已知已知。3636
19、2.用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路（2）画小信号等效电路H H参数小信号等效电路参数小信号等效电路rbe37372.用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路（2）画小信号等效电路rbei ib b38382.用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路（3）求放大电路动态指标根据则电压增益为（可作为公式）电压增益H参数小信号等效电路参数小信号等效电路39392.用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路（3）求放大电路动态指标输入电阻输出电阻令令Ro=Rc 所以所以40403.小信号模型分析法的适用范围4.3.2 小信号模型分析法放大电路的输入信号为低频小信号（放大电路的输入信号为低频小信
20、号（VVBEQBEQ)BJTBJT工作在其工作在其V-TV-T特性曲线的线性范围（即放大区）内特性曲线的线性范围（即放大区）内H H参数的值是在静态工作点上求得的参数的值是在静态工作点上求得的放大电路的动态性能与静态工作点参数值的放大电路的动态性能与静态工作点参数值的大小及稳定性密切相关。大小及稳定性密切相关。低频是指低频是指BJTBJT的结电容在工作频率范围内的结电容在工作频率范围内对电路的工作基本无影响对电路的工作基本无影响41413.小信号模型分析法的适用范围优点优点：分析放大电路的动态性能指标分析放大电路的动态性能指标(Av、Ri和和Ro等等)非常方便。非常方便。4.3.2 小信号模型
21、分析法缺点缺点：在在BJT与放大电路的小信号等效电路中，电压、电流等与放大电路的小信号等效电路中，电压、电流等电量及电量及BJT的的H参数均是针对变化量参数均是针对变化量(交流量交流量)而言的。而言的。且适用于频率较高时的分析且适用于频率较高时的分析不能用来分析计算静态工作点不能用来分析计算静态工作点4242 放大电路如图所示。已知BJT的=80，Rb=300k，Rc=2k，VCC=+12V，求：（1）放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？（2）当Rb=100k时，放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？（忽略BJT的饱和压降）例题例题固定偏流电路固定偏流电路求静态工作点：求静态工作点：
22、4343共射极放大电路共射极放大电路 放大电路如图所示。已知BJT的=80，Rb=300k，Rc=2k，VCC=+12V，求：（1）放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？（2）当Rb=100k时，放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？（忽略BJT的饱和压降）解：（1）静态工作点为Q（40A，3.2mA，5.6V）。例题例题40A3.2mA5.6V12V6mA固定偏固定偏流电路流电路4444共射极放大电路共射极放大电路 放大电路如图所示。已知BJT的=80，Rb=300k，Rc=2k，VCC=+12V，求：（2）当Rb=100k时，放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？（忽略BJT的
23、饱和压降）解：（2）当Rb=100k时，其最小值也只能为0，即IC的最大电流为：，所以Q点在饱和区。VCE不可能为负值，此时，Q（120uA，6mA，0V），例题例题120uA6mA0V只能在正向只能在正向工作！工作！4545共射极放大电路共射极放大电路 放大电路如图所示。已知BJT的=80，Rb=300k，Rc=2k，VCC=+12V，求：（3）试求该电路的Av、Ri、Ro。若RL开路Av如何变化？解：（3）例题例题RL开路时：开路放大倍数大于或等于负载时放大倍数4646共射极放大电路共射极放大电路 放大电路如图所示。已知BJT的=40，Rb=300k，Rc=4k，VCC=+12V，求：（1
24、）放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？（2）当Rb=100k时，放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？（忽略BJT的饱和压降）解：（1）静态工作点为Q（40A，1.6mA，5.6V），BJT工作在放大区。例题（变数据）例题（变数据）40A1.6mA5.6V3mA4747共射极放大电路共射极放大电路 放大电路如图所示。已知BJT的=40，Rb=300k，Rc=4k，VCC=+12V，求：（1）放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？（2）当Rb=100k时，放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？（忽略BJT的饱和压降）解：（2）当Rb=100k时，其最小值也只能为0，即IC的最大
25、电流为：，所以BJT工作在饱和区。VCE不可能为负值，此时，Q（120uA，3mA，0V），例题（变数据）例题（变数据）RC变成变成4K时，电流变化区域减小时，电流变化区域减小4848放大电路解题要点：-非常重要1.求静态工作点-两个回路方程加上关系：IC=IB ，求工作点，判断设置正确性，求rbe。2.从电路图中画出小信号模型分析电路（直流电源和小信号模型分析电路（直流电源和隔直电容短路）隔直电容短路）3.求放大器三要素（放大倍数，输入输出电阻）-放大倍数-加载信号源-写出输出电压关于ib的式子和输入电压关于ib的式子，两式相除约去ib，获得放大倍数。输入电阻：输入端加电压算电流，电压电流相除得出输入电阻输出电阻：负载电阻开路信号源去掉，输出端加电压算电流，电压电流相除得出输入电阻。4949
