2022-2023学年高二物理竞赛课件：共发射极放大电路的静态分析

共发射极放大电路的静态分析 共发射极放大电路的静态分析 静态：放大电路无信号输入（ui = 0）时的工作状态。 分析方法：估算法、图解法。 分析对象：各极电压、电流的直流分量。 所用电路：放大电路的直流通路。 设置Q点的目的： (1) 使放大电路的放大信号不失真； (2) 使放大电路工作在较佳的工作状态，静态是动态的基础。 ——静态工作点Q：IB、IC、UCE 。 静态分析：确定放大电路的静态值。 第四章 信号放大与运算电路 求解静态值 1. 直流通路估算 IB 根据电流放大作用 2. 由直流通路估算UCE、IC 当UBE<< VCC时， +VCC RB RC T + + – UBE UCE – IC IB 由KVL: VCC = IB RB+ UBE 由KVL: VCC = IC RC+ UCE UCE = VCC – IC RC 第四章 信号放大与运算电路 例：用估算法计算静态工作点。 已知：VCC=12V，RC=4k，RB=300k， =37.5。 解： 注意：电路中IB 和 IC 的数量级不同 +VCC RB RC T + + – UBE UCE – IC IB 第四章 信号放大与运算电路 动态：放大电路有信号输入（ui 0）时的工作状态。 分析方法： 微变等效电路法，图解法。 所用电路： 放大电路的交流通路。 动态分析: 计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro。 分析对象： 各极电压和电流的交流分量。 目的： 分析Au、ri、ro与电路参数的关系，为设计打基础。 第四章 信号放大与运算电路 微变等效电路法 ib ic ic B C E ib ib 晶体三极管 微变等效电路 ube + - uce + - ube + - uce + - rbe B E C 晶体管的B、E之间可用rbe等效代替。 晶体管的C、E之间可用一受控电流源ic=ib等效代替。 1. 晶体管的微变等效电路 第四章 信号放大与运算电路 晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。 当信号很小时，在静态工作点附近的输入特性在小范围内可近似线性化。 1. 晶体管的微变等效电路 UBE IB 对于小功率三极管： rbe一般为几百欧到几千欧。 微变等效电路法 (1) 输入回路 Q 输入特性 晶体管的 输入电阻 IB UBE O 第四章 信号放大与运算电路 (2) 输出回路 输出特性 IC UCE Q 输出特性在线性工作区是一组近似等距的平行直线。 晶体管的电流放大系数 晶体管的输出回路(C、E之间)可用一受控电流源 ic= ib等效代替，即由来确定ic和 ib之间的关系。 一般在20～200之间，在手册中常用hfe表示。 O 第四章 信号放大与运算电路 实现放大的条件 (1) 晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集 电结反偏。 (2) 正确设置静态工作点，使晶体管工作在放大区。 (3) 输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。 (4) 输出回路将变化的集电极电流转化成变化的 集电极电压，经电容耦合只输出交流信号。 第四章 信号放大与运算电路 因电容具有隔直通交的作用。即对直流可以看成开路；在放大电路中可以认为它对交流分量不起作用，即对交流短路。 直流通路：仅有直流电流流经的通路， 用来计算静态工作点。 交流通路：有交流信号（变化量）作用时的通路， 用来计算电压放大倍数、输入电阻、 输出电阻等动态参数。 第四章 信号放大与运算电路 例：画出下图放大电路的直流通路 直流通路 直流通路用来计算静态工作点Q ( IB 、 IC 、 UCE ) 对直流信号电容 C 可看作开路（即将电容断开） 断开 断开 +VCC RB RC T + + – UBE UCE – IC IB IE +VCC RS us RB RC C1 C2 T + + + – RL ui + – uo + – + + – uBE uCE – iC iB iE 第四章 信号放大与运算电路 RB RC ui uO RL RS us + + – + – – 对交流信号(有输入信号ui时的交流分量) C 可视为短路。直流电源对交流作用为零。 短路 短路 对地短路 交流通路 计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。 +VCC RS us RB RC C1 C2 T + + + – RL ui + – uo + – + + – uBE uCE – iC iB iE 第四章 信号放大与运算电路 $