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2.2.1 共发射放大电路的各元件作用

2.2 　共发射极基本放大电路. 2.2.1 共发射放大电路的各元件作用. 2.2.2 共发射极放大电路的静态分析. 2.2.3 用图解法分析动态工作情况. 2.2.4 BJT 的三个工作区及放大电路的 非线性失真. 2.2.5 用小信号模型法分析动态工作情况. +V CC. R b. R c. C 2. B B’. C 1. A A’. +. + u o . + u i . R L. 2.2.1 共发射极放大电路各元件作用. V CC ( 直流电源 ) ：. • 使发射结正偏，集电结反偏

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2.2.1 共发射放大电路的各元件作用

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  1. 2.2　共发射极基本放大电路 2.2.1 共发射放大电路的各元件作用 2.2.2 共发射极放大电路的静态分析 2.2.3 用图解法分析动态工作情况 2.2.4 BJT 的三个工作区及放大电路的 非线性失真 2.2.5 用小信号模型法分析动态工作情况

  2. +VCC Rb Rc C2 B B’ C1 A A’ + + uo  + ui  RL 2.2.1 共发射极放大电路各元件作用 VCC(直流电源)： •使发射结正偏，集电结反偏 • 向负载和各元件提供功率 C1、C2(耦合电容)： • 隔直流、通交流 RB(基极偏置电阻)： • 提供合适的基极电流 信号 ui 从AA’输入 RC(集电极负载电阻)： • 将 IC UC， 使电流放大电压放大 信号 uo从BB’输出

  3. 各极电压、电流的波形

  4. +VCC iC iB IB IC Rc Rb + UCE  Q + UBE  O O uBE uCE 2.2.2 共发射极放大电路的静态分析 静态 — ui = 0，电路中只有直流电源作用。 静态工作点— 静态时，各极电流、电压反映在输入、 输出特性上的点，常用“Q”表示。 IB Q IB IC UBE UCE 直流通路 输入特性 输出特性

  5. 12 V 4 k 300 k +VCC IB IC Rc Rb + UCE  + UBE  一、用估算法确定静态工作点 取 UBE = 0.7 V (硅管) 0.2 V (锗管)  = 37.5 IC = IB = 37.5 0.04 mA =1.5 mA UCE =VCC –IC RC = 12 – 1.5mA 4 k = 6 V

  6. iC Q O iC uCE A B iB Rc VCC 二、用图解法确定静态工作点 直流负载线 斜率 –1/Rc VCC/RC ICQ IBQ UCEQ VCC (AB左) (AB 右)

  7. +VCC 4 k 12 V Rb Rc 300 k + C2 + uo  + ui  RL C1 4 k Q 1.5 6 例如： 3 IB = 40 A 12 uCE =VCC –iC RC =12– 4iC

  8. iC +VCC VCC/RC Rc Rb + C2 + uo  + ui  RL C1 uCE O VCC 三、电路参数对静态工作点的影响 uCE =VCC –iC RC 当 Rc不变时, R b IB ， “Q”下移； 当 R b不变时, R c UCE  ， “Q”左移。

  9. u t O 2.2.3 用图解法分析动态工作情况 动态— 电路中接入 ui后的工作状态。电路中有直流电源作用形成的直流分量，输入电压作用形成的交流分量。 交流通路—只考虑变化的电压和电流的电路。 电量的符号表示规则 A— 主要符号；A— 下标符号。 AA 大写表示电量与时间无关(直流、平均值、有效值) 小写表示电量随时间变化(瞬时值)。 A 大写表示直流量或总电量(总最大值，总瞬时值)； 小写表示交流分量。 A uBE = UBE+ ube 交流瞬时值 总瞬时值 直流量 交流有效值

  10. 画交流通路的原则： 1. 直流电源短路（因VCC内阻很小）。 2. 耦合电容短路（1/jC  0）。

  11. +VCC Rc Rb + iC/mA + uo  C2 iC + ui  iB iB/A O RL 50 C1 ic ib 5 50 4 40 3 Q 2 20 iB=10 A 1 O uBE/V O t UCE uCE/V O t uCE/V O t O t uce uBE/V ui= sin t (mV)， 图解分析各电压、电流值。 直流负载线 交流负载线 VCC/RC IC IB Q VCC 0.7 V ui Ucem

  12. 直流负载线（1/RC） iC/mA iB/A 交流负载线 （1/R’L） 5 4 3 ICQ IBQ Q 2 1 uBE/V O O O O UCEQ uCE/V 0.7 V O O ui Ucem iC iB ic ib Q t t uCE/V uce uBE/V t t 当 ui = 0 uBE = UBE iB = IB iC = IC uCE = UCE 当 ui = Uim sin t ib = Ibmsin t ic = Icmsin t uce = –Ucem sin t uo = uce iB =IB + Ibmsin t iC =IC + Icmsin t uCE =UCE –Ucem sint =UCE +Ucem sin(180° –t)

  13. ui O iB t +VCC O IC + ic t Rc Rb iC IB + ib + + UCE+uce  + uo  C2 uCE RL + UBE+ ui  + ui  O t C1 O t uo O t 基本共发射极 电路的波形： ib IB ic IC uce UCE uo

  14. +VCC 4 k 12 V Rb Rc 300 k + C2 + uo  + ui  RL C1 4 k 3V 在求得静态工作点的基础上：1. 画出交流负载线。2. 当负载开路，交流负载线如何变化。 交流负载线 交流负载电阻： [解] 当负载开路时，交、直流负载线重合

  15. iC/ mA 4 3 2 1 50 µA 40 µA 30 µA 20 µA 10 µA IB = 0 uCE/V O 2 4 6 8 2.2.4 BJT 的三个工作区域及放大电路的非线性失真 一、BJT 的三个工作区域 2. 放大区： 条件：发射结正偏 集电结反偏 特点：水平、等间隔 饱 和 区 放大区 uCEuBE 3. 饱和区： uCB = uCEuBE 0 条件：两个结正偏 特点：IC IB ICEO 截止区 • 截止区：IB  0 • IC = ICEO  0 • 条件：两个结反偏 临界饱和时： uCE= uBE 深度饱和时： 0.3 V (硅管) 0.1 V (锗管) UCE(SAT)=

  16. 例 2.2.3 判断如图电路UI = 1V、3V、5V时，BJT的工作状态。 UI=1V：VBB = 0.4V, UBE <0.5V，BJT 截止 UI = 3V：VBB = 1.2V， VBB RBB [解]利用戴维宁定理： IC=IB= 50  0.04mA =2mA UCE = VCC –ICRc = 6V BJT 处于放大状态

  17. 例 2.2.3 判断如图电路UI = 1V、3V、5V时，BJT的工作状态。 UI=1V：BJT 截止 UI = 3V： BJT 处于放大状态 UI = 5V：VBB = 2V， VBB RBB [解]利用戴维宁定理： IC=IB= 5mA BJT 处于饱和状态

  18. iC iC iB iB ic ib Q Q uCE t O O O O t uBE/V uCE O O t uBE/V uce ui t 二、放大电路的非线性失真 　　因工作点不合适或者信号太大使放大电路的工作范围超出了晶体管特性曲线上的线性范围，从而引起非线性失真。 1. “Q”过低引起截止失真 交流负载线 NPN 管： 顶部失真为截止失真。 PNP 管： 底部失真为截止失真。 不发生截止失真的条件：IB > Ibm 。

  19. 集电极临界 饱和电流 iC iC Q VCC uCE t O O uCE O t 2. “Q”过高引起饱和失真 NPN 管： 底部失真为饱和失真。 ICS PNP 管： 　　顶部失真为饱和失真。 IBS — 基极临界饱和电流。 不接负载时，交、直流负载线重合，VCC= VCC 不发生饱和失真的条件： IB + I bm  IBS

  20. +VCC Rc C2 + Rb iC + uo  C1 iB + T +  RL ui 饱和失真的本质： 负载开路时： 受 Rc 的限制，iB 增大，iC 不可能超过 VCC/RC 。 接负载时： 受 RL 的限制，iB 增大，iC 不可能超过 VCC/RL 。 (RL= Rc // RL)

  21. 三、最大输出幅值的估算 Ucut = IC R’L Usat = UCE UCE(sat) 估算取UCE(sat)=1V 最大不失真输出电压幅值Uomax ： 当“Q”靠近截止区时，Uomax = Ucut 当“Q”靠近饱和区时，Uomax = Usat

  22. 例 2.2.4 BJT硅管， = 40，各电容足够大，求“Q”、 Uomax。 [解] (1) 求 “Q” 直流负载线方程： uCE = VCC –iC(Rc + Rd ) = 12– 4iC IC = 1.6 mA UCE = 5.6 V

  23. R’L=Rc//RL= 3//6 = 2(k) (2) 求 Uomax 交流负载线在水平轴的截距为： UCE +ICR’L= 5.6 + 3.2= 8.8 V Uomax = 3.2V

  24. 2.2.5 用小信号模型法(微变等效)分析动态 微变等效的依据： 1.非线性电路经适当近似后可按线性电路对待。 2. 利用叠加定理，分别分析电路中交、直流成分。 3. 动态是输入信号电压在直流静态工作点的基础上，各极电流、电压的变化。

  25. 一、BJT 的小信号简化模型 1. 输入回路的模型 动态电阻：

  26. c b’ b e r bb’ — 基区体电阻 r b’e — 发射结电阻 r bb’ r’e — 集电区体电阻 r b’e r’ e r bb’通常为几百欧（取 300 ） BJT内部电阻示意图 re = r b’e + r’e r b’e 注意！ r be  UBE / IB，因为 r be是动态电阻，而式右是静态参数，不能混淆。

  27. ib ic ic C C B ib + uce – + uce  + ube  B  ic rbe + ube – E E 2. 输出回路的模型 BJT 小信号模型

  28. ib ic ic C C B ib + uce – + uce  + ube  B  ic rbe + ube – E E 2. 输出回路的模型 注意！小信号模型： （1）未考虑BJT结电容的影响，故只适用于低频信号。 （2）当信号较大，但非线性失真不严重时或计算精度要求不高时，仍可使用。 （3）只能用于放大电路的动态分析，不能用于计算静态工作点。 （4）适于NPN和PNP管，不必改电压、电流参考方向。 BJT 小信号模型

  29. + – U Ri 越大，Ui 与 Us 越接近。 3. 放大电路的输入、输出电阻 输出电阻： （1）实验法： Ro越小带载能力越强 输入电阻： （2）加压法求流法：

  30. +VCC Ic Ib Ii Rb Rc C2 + Uo  c b B B’ C1 + – A A’ Rb rbe RL + + uo   Ic RC + ui  e RL Ui + – 二、用小信号模型分析共射放大电路 1. 画简化小信号模型电路 2. 求电压放大倍数 3. 求输入电阻 4. 求输出电阻 输入输出相位相反 Ro= RC R’L= Rc // RL

  31. Ic Ib Ii c b + Uo  Rs + – rbe Us RL Rb Ui  Ic RC e 5. 源电压放大倍数

  32. +VCC Rb Rc 300 k C2 3.9 k + C1 + uo  + RL RS 0.6 k + us  3.9 k 例 2.2.2 BJT硅管，VCC= 12V， = 40，求：Au、Ri、Ro。 =–78 Ro = RC =3.9k [解] rbe = 300+26 mV / IB = 1 k

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