求放大电路的输入电阻和输出电阻课件.ppt
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- 放大 电路 输入 电阻 输出 课件
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1、12NNPBECBECIBIEICBECIBIEIC34BE输入输出CB输入输入输出输出BEECC共基极共基极共发射极共发射极共集电极共集电极5EEBRBRC67BECNNPEBRBECIEIBEICEICBO8ICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOBCCBOBCBOCBECEIIIIIIII CEOBCBOBC)(1 IIIII BC CEO III ,有,有忽略忽略9 即管子各电极电压与电流的关系曲线,是管子即管子各电极电压与电流的关系曲线,是管子内部载流子运动的外部表现,反映了晶体管的性能,内部载流子运动的外部表现,反映了晶体管的性能,是分析放大电路的依据。是分析放大电
2、路的依据。重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线10共发射极电路共发射极电路输入回路输入回路输出回路输出回路ICEBmA AVUCEUBERBIBECV+11常数常数 CE)(BEBUUfIIB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1VO12IB=020 A40 A60 A80 A100 A常数常数 B)(CECIUfI36IC(mA )1234UCE(V)912O放大区放大区13O14工作状态(晶体管工作状态的判定)工作状态(晶体管工作状态的判定)放大放大 截止截止 饱和饱和1.根据根据PN结结 0 0 0偏置电压偏置电压 (正偏
3、正偏)(反偏反偏)(正偏正偏)0 0 0 (反偏反偏)(反偏反偏)(正偏正偏)2.根据根据 0 0 0 0 (1+0.10.3V15工作状态(晶体管工作状态的判定)工作状态(晶体管工作状态的判定)3.测量管压测量管压 放大放大 0.7V 截止截止 0 饱和饱和 0.7V 16 BCII_ BCII 1753704051BC.II 400400605132BC .II 18ICBO A+EC19=+=(1+)+AICEOIB=0+2021ICMU(BR)CEO安全工作区安全工作区ICUCEO2223ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE24ECRSesRB
4、EBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE25ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE26+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE27UBEIBICUCE无输入信号无输入信号(ui=0)时时:uo=0uBE=UBEuCE=UCE+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtO28ICUCEOIBUBEO结论:结论:QIBUBEQUCEIC29UBEIB无输入信号无输入信号(
5、ui=0)时时:uo=0uBE=UBEuCE=UCE?uCE=UCC iC RC uo 0uBE=UBE+uiuCE=UCE+uoIC+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO30+集电极电流集电极电流直流分量直流分量交流分量交流分量动态分析动态分析iCtOiCtICOiCticO静态分析静态分析31uitOuotO323334直流通路直流通路(IB、IC、UCE)对直流信号电容对直流信号电容 C 可看作开路(即将电容断开)可看作开路(即将电容断开)断开断开断开断开+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE+UC
6、CRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE35RBRCuiuORLRSes+XC 0,C 可看作可看作短路。忽略电源的短路。忽略电源的内阻,电源的端电内阻,电源的端电压恒定,直流电源压恒定,直流电源对交流可看作短路。对交流可看作短路。短路短路短路短路对地短路对地短路+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE36放大电路无信号输入(放大电路无信号输入(ui=0)时的工作状态。时的工作状态。估算法、图解法。估算法、图解法。各极电压电流的直流分量。各极电压电流的直流分量。放大电路的直流通路。放大电路的直流通路。(1)静态工作点静态工作点Q
7、:IB、IC、UCE 。静态分析:静态分析:确定放大电路的静态值。确定放大电路的静态值。37UBEIBICUCE无输入信号无输入信号(ui=0)时时:uo=0uBE=UBEuCE=UCE+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtO38IB,IC,UBE,UCE 直流分量直流分量ib,iC,ube,uce 交流分量交流分量iB,iC,uBE,uCE 总总 量量Ib,IC,Ube,Uce 交流分量有效值交流分量有效值0iBtIBibIbm符号含义:符号含义:RBRCUCEUBE+UCC+C1C2+ui+u0RL各种符号关系:各种符号关系:39
8、ICUCEOIBUBEO结论:结论:QIBUBEQUCEIC40UBEIB无输入信号无输入信号(ui=0)时时:uo=0uBE=UBEuCE=UCE?uCE=UCC iC RC uo 0uBE=UBE+uiuCE=UCE+uoIC+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO41+集电极电流集电极电流直流分量直流分量交流分量交流分量动态分析动态分析iCtOiCtICOiCticO静态分析静态分析42uitOuotO434445放大电路无信号输入(放大电路无信号输入(ui=0)时的工作状态。时的工作状态。估算法、图解法。
9、估算法、图解法。各极电压电流的直流分量。各极电压电流的直流分量。放大电路的直流通路。放大电路的直流通路。(1)静态工作点静态工作点Q:IB、IC、UCE 。静态分析:静态分析:确定放大电路的静态值。确定放大电路的静态值。46直流通路直流通路(IB、IC、UCE)对直流信号电容对直流信号电容 C 可看作开路(即将电容断开)可看作开路(即将电容断开)断开断开断开断开+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE2.3.1472.3.1+UCCRBRCT+UBEUCEICIBUCC=UBE+I B RBI B=UCC-UBE/
10、RB UCC/RB 若若UCC UBE I C=I B +I CEO I B UCE=UCC-I C RC 48已知:已知:UCC=12V,RC=4k,RB=300k,=37.5。解:解:mAmABCCB04030012.RUImAmABC51040537.II VV CCCCCE645112 .RIUU+UCCRBRCT+UBEUCEICIB 49EECCCCCERIRIUU EBBECCB)1(RRUUI BC II EEBEBBCCRIURIU EBBEBB)1(RIURI 由由KVL可得:可得:由由KVL可得:可得:IE+UCCRBRCT+UBEUCEICIB502.3.2静态图解法静
11、态图解法UBE=UCC-RBIBIB=IBQ下页输入回路静态图解:输入回路静态图解:iB=(uBE)UBE=UBEQ线性部分非线性部分 线性部分UCCUCCRBUBEQIBQiBuBE返回RBRCICIBUCEUBE+UCCUCCUCCUCEIC+IBUBE+RBRCQB051UCE=UCC RCICIB=IBQICQUCEQQUCCUCCRCiCuCE0IC=f(UCE)IB=常量常量输出回路静态图解输出回路静态图解IC=ICQUCE=UCEQ直流负载线返回UCCUCCUCEIC+IBUBE+RBRC52iCuCEIB=IBQICQUCEQQ UCCUCCRC0输入、输出回路静态图解分析输入
12、、输出回路静态图解分析UBE=UBEQIB=IBQUCE=UCEQIC=ICQUCCUCCRBIBQiBuBEQUBEQ返回53 图图(a)a)中,没有设置静中,没有设置静态偏置,不能放大。态偏置,不能放大。图图(b)b)中,有静态偏置中,有静态偏置,但但ui被被EB 短路,不能引起短路,不能引起i iB B的变的变化,所以不能放大。化,所以不能放大。UCCRCC1C2TRLuoui(a)+_+_RBUCCRCC1C2TRLuouiEB(b)_+如图所示电路,能否放大交流信号?请说明理由如图所示电路,能否放大交流信号?请说明理由。思考思考与与练习练习+返回54图图(c)c)中,有静态中,有静态
13、偏置偏置,有变化的有变化的iB和和ic,但因没有但因没有RC,不能把集电极电不能把集电极电流的变化转化为电流的变化转化为电压的变化送到输出压的变化送到输出端端,所以不能放大所以不能放大交流电压信号。交流电压信号。UCCC2TRLuouiRB(c)C1+_+_+返回55 放大电路的动态分析放大电路的动态分析56 把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。即把非线性的晶体管线性化,等效为个线性电路。即把非线性的晶体管线性化,等效为一个线性元件。一个线性元件。晶体管在小信号(微变量)情况下工作。因此,晶体管在小信号(微变量)情况下工作。因此,在静
14、态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替。似代替。利用放大电路的微变等效电路分析利用放大电路的微变等效电路分析计算计算放大电路放大电路电压放大倍数电压放大倍数Au、输入电阻输入电阻ri、输出电阻输出电阻ro等。等。57)mA()mV(26)1()(200EbeIr CEBBEbeUIUr CEbbeUiu O58若是小信号微变量,可用电压和电流的交流若是小信号微变量,可用电压和电流的交流量来代替。即量来代替。即 UBE=ube IB =i b b UCE=uce IC=ic 59CEBCUII CEbcUii BCCEceIIUr BcceIi
15、u O60ibicicBCEib ib晶体三极管晶体三极管微变等效电路微变等效电路ube+-uce+-ube+-uce+-rbeBEC 晶体管的晶体管的B、E之间之间可用可用rbe等效代替。等效代替。晶体管的晶体管的C、E之间可用一之间可用一受控电流源受控电流源ic=ib等效代替。等效代替。61RBRCuiuORLRSes+XC 0,C 可看作可看作短路。忽略电源的短路。忽略电源的内阻,电源的端电内阻,电源的端电压恒定,直流电源压恒定,直流电源对交流可看作短路。对交流可看作短路。短路短路短路短路对地短路对地短路+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE62ib
16、iceSrbe ibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSiiRBRCuiuORL+-RSeS+-ibicBCEii63ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSiiiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+-+-+-RS641 1、电压放大倍数电压放大倍数(1)带负载时的电压放大倍数带负载时的电压放大倍数=(RC/RL)Ib rbe Ib=(RC/RL)rbe(2)不)不带负载时的电压放大倍数带负载时的电压放大倍数Au=UiUoAu=UiUo=RCrbe返回Ui_rbe IbIbIcRCRBUo_RL652 2、放大电路的输入电阻放大电路的输入电阻ri
17、=RB/rbe 对基本放大电对基本放大电放大电路放大电路放大电路的输入电阻定义为:放大电路的输入电阻定义为:=IiriUi返回riUi_rbe IbIbIcRCRBUo_RLIi663 3、放大电路的输出电阻、放大电路的输出电阻 对负载而言对负载而言,放大电路相放大电路相当于一个具有內阻的信号源,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信号源的內阻就是放大电路的输出电阻。输出电阻。RS放大电路放大电路IUS=0Uro=RCI可用外加电压法可用外加电压法 求求rororoU+返回rbe IbIbIcRCRBUo_RLUS_IiRS67iiIUri beB/rR 时,时,当当beBrR
18、 bRiBIIU EebebiRIrIU Ebbeb)1(RIrI Ebeib)1(RrUI EbeBi)1(/RrRr beirr rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSiUiIbIcIoUbISEeIREiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+-+-+-RSririBRIBRI68oUoEoooIUr 输出电阻:输出电阻:oUSE69iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+-+-+-RSCoooRIUr 例例3:求求ro的步骤:的步骤:1)断开负载断开负载RLoU3)外加电压外加电压oI4)求求or外加外加oICRcoIII bcII CoRCRUI 0 0
19、cb II所以所以2)令令 或或0i U0S E70rbeRBRLEBC+-+-+-RSiUbIcIoUbISEeIREiIERbbo IIII EoSBbeoSBbeoRUR/RrUR/RrU ESbeo1/11RRRrr 外加外加oIor1)断开负载断开负载RLoU3)外加电压外加电压oI4)求求2)令令 或或0i U0S EERI71QuCE/VttiB B/AIBtiC C/mAICiB B/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC C/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuo72ibicicBCEib ib晶体三极管晶体三极管微变等效电路微变等效电路ube+-uce+-u
20、be+-uce+-rbeBEC 晶体管的晶体管的B、E之间之间可用可用rbe等效代替。等效代替。晶体管的晶体管的C、E之间可用一之间可用一受控电流源受控电流源ic=ib等效代替。等效代替。73RBRCuiuORL+-RSeS+-ibicBCEiiiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+-+-+-RS74bebirIU LcoRIU beLrRAu LCL/RRR io :UUAu 定义定义Lb RI rbebeCrRAu iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+-+-+-RS75 LcoRIU LCL/RRR io :UUAu 定义定义Lb RI rbeRBRCRL
21、EBC+-+-+-RSiUiIbIcIoUbISEeIREEebebiRIrIU Ebbeb)1(RIrI EbeL)1(RrRAu 76SESRiIiUirSESRiIiUiii IUr 输入电阻输入电阻r ri i较小较小 1 1)I Ii i大,信号源的功率大,增加其负担。大,信号源的功率大,增加其负担。的后果的后果 2 2)U Ui i减小,减小,r ri i 上分压小,上分压小,UoUo减小。减小。3 3)r ri i 为前级的负载为前级的负载 r ri i较小,较小,A u。77iiIUri beB/rR 时,时,当当beBrR bRiBIIU EebebiRIrIU Ebbeb)
22、1(RIrI Ebeib)1(RrUI EbeBi)1(/RrRr beirr rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSiUiIbIcIoUbISEeIREiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+-+-+-RSririBRIBRI78oUoEoooIUr 输出电阻:输出电阻:oUSE79iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+-+-+-RSCoooRIUr 例例3:求求ro的步骤:的步骤:1)断开负载断开负载RLoU3)外加电压外加电压oI4)求求or外加外加oICRcoIII bcII CoRCRUI 0 0 cb II所以所以2)令令 或或0i U0S E80r
23、beRBRLEBC+-+-+-RSiUbIcIoUbISEeIREiIERbbo IIII EoSBbeoSBbeoRUR/RrUR/RrU ESbeo1/11RRRrr 外加外加oIor1)断开负载断开负载RLoU3)外加电压外加电压oI4)求求2)令令 或或0i U0S EERI81小结小结1.关于关于 A u beLrRAu 1)RC或或 RL增大,增大,A u也增大。也增大。2)rbe)mA()mV(26)1()(200EbeIr (1)IE 一定时,一定时,大,大,rbe大,但不是成线性比例大,但不是成线性比例 增加。增加。(2)一定时,一定时,IE稍增加,稍增加,rb rbe,A
24、u。(比比 效果好,效果好,IE 受限制。受限制。823)uo与与ui 反相反相4)考虑电源内阻()考虑电源内阻(R S)A u=U/ES=UO/Ui U/ES=-2.关于关于ri rO(r ri i较大好,较大好,rO较小好)较小好)r ri i较小较小 1 1)I Ii i大,信号源的功率大,增加其负担。大,信号源的功率大,增加其负担。的后果的后果 2 2)U Ui i减小,减小,r ri i 上分压小,上分压小,UoUo减小。减小。3 3)r ri i 为前级的负载为前级的负载 r ri i较小,较小,A u。rO作为后级的输入(相当于电源内阻)分压大,作为后级的输入(相当于电源内阻)分
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