BJT放大电路三种基本组态的交流特性分析课件.ppt

1、3.3 BJT3.3 BJT三种基本组态放大电路的交流三种基本组态放大电路的交流特性的分析特性的分析 （重点）（重点）本节讨论衡量交流小信号放大器的基本技术指标本节讨论衡量交流小信号放大器的基本技术指标:电压放大倍数电压放大倍数A Av v（电压增益），源（电压增益），源电压放大倍数电压放大倍数Avs（源电压增益），交流（源电压增益），交流输入电阻输入电阻R Ri i，交流输出电阻，交流输出电阻R Ro o，功率增益等功率增益等A AP P；基本放大电路：共射，共基，共集。基本放大电路：共射，共基，共集。课程构思：课程构思：BJT放大放大电路分析电路分析物理模型物理模型及概念及概念典型放大典型

2、放大电路分析电路分析基本电路结构基本电路结构;技术指标的物理概念技术指标的物理概念;1.分析方法及步骤分析方法及步骤;2.直流分析直流分析;3.交流分析交流分析;4.典型电路分析典型电路分析;5.改进电路分析；改进电路分析；6.实际电路分析实际电路分析;例题及小结例题及小结作业及网络资源作业及网络资源 Ri信号信号源源负载负载放 大 电放 大 电路路Rovs+-RsRivo+.RoRLiiiovovi+-+-放大电路技术指标测试示图放大电路技术指标测试示图12一一.放大电路的主要技术指标放大电路的主要技术指标:根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求，根据放大电路输入信号的条件和对输出信号

3、的要求，放大器可分为四种类型放大器可分为四种类型-电压放大电压放大电流放大电流放大互阻放互阻放大大互导放大。互导放大。1.1.放大倍数放大倍数(增益增益)表示放大器的放大能力表示放大器的放大能力;（1）电压放大倍数）电压放大倍数(增益增益)定义为定义为:Av=vo/vi（重点）（重点）（2）电流放大倍数定义为）电流放大倍数定义为:A:Ai i=i=io o/i/ii i （3）互阻增益定义为）互阻增益定义为:Ar=vo/ii（4）互导增益定义为）互导增益定义为:Ag=io/vi四种放大倍数四种放大倍数:2、源电压放大倍数、源电压放大倍数（源电压增益）源电压增益）Avs Avs=vo/vs=（v

4、o/vi）（vi/vs）AvRi/(Rs+Ri)3.输入电阻输入电阻Ri从放大电路输入端看进去的从放大电路输入端看进去的 等效电阻等效电阻;输入电阻：输入电阻：Ri=vi/ii意义：意义：iR表征放大电路从信号源获取信号的能力。表征放大电路从信号源获取信号的能力。3.输入电阻输入电阻Ri从放大电路输入端看进去的从放大电路输入端看进去的 等效电阻等效电阻;输入电阻：输入电阻：Ri=vi/ii对于电压信号源对于电压信号源，Ri 越大越好。越大越好。（1）Ri越大，越大，vi就越大，从信号源索取的电压越大。就越大，从信号源索取的电压越大。（2）当信号源有内阻时，）当信号源有内阻时，Ri越大，越大，v

5、i就越接近就越接近vS。一般规律一般规律(总结总结):4.输出电阻输出电阻Ro从放大电路从放大电路输出端看进去的等效电阻。输出端看进去的等效电阻。AvvS输出端输出端Rovso输出端输出端0LstoRtvvRi意义：输出电阻是一个表征放大器带负载能力的参数。意义：输出电阻是一个表征放大器带负载能力的参数。对于电压放大器，对于电压放大器，oR即负载变化时放大器输出给负载的电压基本上保持不变；即负载变化时放大器输出给负载的电压基本上保持不变；越小，则放大器带负载的能力越强，越小，则放大器带负载的能力越强，而对于电流放大器，而对于电流放大器，越大，则带负载能力越强，越大，则带负载能力越强，oR即负载

6、变化时放大器输出给负载的电流基本上保持不变。即负载变化时放大器输出给负载的电流基本上保持不变。AvvS输出端输出端一般规律一般规律:求解输出电阻求解输出电阻Ro 放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。阻。即断开负载后，从放大电路输出端看出去的等效电阻，不即断开负载后，从放大电路输出端看出去的等效电阻，不包括负载电阻。包括负载电阻。AvvS输出端输出端Rovso输出端输出端如何确定电路的输出电阻如何确定电路的输出电阻Ro？步

7、骤：步骤：1）.所有的电源置零所有的电源置零(将独立电压源短路，独立电流源断路，将独立电压源短路，独立电流源断路，保留受控源保留受控源)。2）.加压求流法。加压求流法。UI方法一：外加电源法方法一：外加电源法计算计算Ro=U/I。方法二：方法二：开路电压和负载电压法开路电压和负载电压法。Uo1）.求开路电压。求开路电压。RoUs2）.求接入负载后的输出电压。求接入负载后的输出电压。LoooRUUR)1(RoUsRLUo步骤：步骤：3.计算。计算。方法三：开路电压和短路电流法方法三：开路电压和短路电流法。Uo1.求开路电压求开路电压Uoc。RoUs2.求短路电流求短路电流Isc。步骤：步骤：3.

8、计算。计算。Ro=Uoc/Isc5.电流增益：电流增益：负载开路（负载开路（RL断开）电压增益（内电压增益）：断开）电压增益（内电压增益）：6.功率增益：功率增益：、的分贝数为的分贝数为 ；的分贝的分贝数为数为 。iiiiA000LViRvAv00LVVLRAARR0|PVIiPAAAPvAvsAiA0vA|lg20ApAPAlg10三极管三极管基本放基本放大电路大电路共射放大器共射放大器共基放大器共基放大器共集放大器共集放大器3.共射共射(CE)放大器放大器（重点）（重点）重点内容重点内容1).BJT放大电路的分析方法；放大电路的分析方法；2).放大电路的分析步骤（通用）；放大电路的分析步骤

9、（通用）；3).基极分压偏置共发电路性能分析（重点）；基极分压偏置共发电路性能分析（重点）；重点掌握的分析方法重点掌握的分析方法:低频小信号等效模型分析法低频小信号等效模型分析法。1).BJT放大电路的分析方法放大电路的分析方法放大放大电路电路分析分析静态分析静态分析动态分析动态分析估算法估算法图解法图解法小信号（微变）小信号（微变）等效模型分析法等效模型分析法图解法图解法计算机仿真计算机仿真2).放大电路的分析步骤放大电路的分析步骤(通用通用)分析步骤：分析步骤：分析直流电路，求出分析直流电路，求出“Q”，计算，计算 rbe。画电路的交流通路画电路的交流通路。在交流通路上把三极管画成在交流通

10、路上把三极管画成 低频小信号模低频小信号模型，即型，即 参数模型，得到交流等效电路。参数模型，得到交流等效电路。分析计算分析计算放大电路的主要技术参数放大电路的主要技术参数。T+-+-VCCRCvivo3.(稳基流偏置稳基流偏置)共发射极共发射极(CE)放大电路放大电路一、电路的组成一、电路的组成RcRbRLUCCiBiCiEC1C2uiVUCC:直流电源,向 RL提供能量,给V提供适当的偏置V:三极管,根据输入信号的变化规律,控制直流电源所给出的电流,使在 RL上获得较大的电压或功率Rc:集电极电阻,将集电极电流转换成集电极电压，并影响放大器的电压放大倍数Rb:基极偏置电阻,为三极管基极提供

11、合适的正向偏流C1、C2:耦合电容(电解电容),有效地构成交流信号的通路;避免信号源与放大器之间直流电位的互相影响uo 图图 基本共基本共(发发)射射(极极)放大电路放大电路iCTiB-TiC +iB-+C1 Rb Rc RLRbRc+VCCC2 uiuBE+VCC+-uCE+uoUBE-+UCE（a）（b）+放大电路的直流通路（a）共射基本放大电路 （b）直流通路共射基本放大电路共射基本放大电路分析方法分析方法 分析直流电路，求出分析直流电路，求出“Q”，计算，计算 rbe。静态工作点静态工作点近似计算法近似计算法 三极管的发射结导通时，三极管的发射结导通时，B、E两端的导通压降两端的导通压

12、降UBE基基本不变（硅管约为本不变（硅管约为0.7V，锗管约为，锗管约为0.3V），因此有），因此有 ICQ=IBQ UCEQ=VCC ICQ Rc图图 共射基本放大电路共射基本放大电路 bR uicR-+VCC TIB+-uOC1+-C2+bR uicRVCCT+-uOC1+-C2+sR-+usLR iB+uBE-iC+-uCEbBECCBRUVIVCCRCRbIBICBQEQ2620026)1(200IIrbe 分析直流电路，求出分析直流电路，求出“Q”，计算，计算 rbe。放大电路的交流通路放大电路的交流通路（a）基本放大电路）基本放大电路 （b）交流通路）交流通路 画电路的交流通路画电

13、路的交流通路。ubeibuceicic三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路rbe ibibbce等等效效cbe 在交流通路上把三极管画成在交流通路上把三极管画成 参数等效模型。参数等效模型。三极管的三极管的简化简化微变等效电路（重点）微变等效电路（重点）等效等效ebcebcrbeic=ib请注意如下问题：请注意如下问题：电流源为一受控源，而不是独立的电源。电流源为一受控源，而不是独立的电源。电流源的流向不能随意假定，而是由电流源的流向不能随意假定，而是由i ib b决定。决定。该模型仅适用于交流小信号，不能用于静态分析和大信号。该模型仅适用于交流小信号，不能用于静态分析和大信号。放大电路的

14、微变放大电路的微变(交流交流)等效电路（小信号模型）等效电路（小信号模型）将交流通道中的三极管用微变将交流通道中的三极管用微变(交流交流)等效电路代替等效电路代替:交流通路交流通路RbRCRLuiuouirbe ibibiiicuoRbRCRL交流等效电路交流等效电路:对于小功率三极管对于小功率三极管(重点重点)P61 2.42更正更正：rbe=rbb+(1+)VT/IEQ=rbb+VT/IBQ(静态工作点静态工作点)rbb,=200/300欧欧VT=26mV(常温下）常温下）)()(26)1()(200mAImVrEberbe的量级从几百欧到几千欧。的量级从几百欧到几千欧。uirbe ibi

15、biiicuoRBRCRL（通常）（通常）共射交流等效电路共射交流等效电路总结总结:共射基本放大电路共射基本放大电路基本技术参数基本技术参数:bebiiirRivR/beirR coooRivRbeLiovrRvvAvirbe ibibiiicvoRBRCRL图图 共射基本放大电路共射基本放大电路 bR uicR-+VCC TIB+-uOC1+-C2+bR uicRVCCT+-uOC1+-C2+sR-+usLR iB+uBE-iC+-uCE求：求：1.静态工作点静态工作点Q。练习练习2.电压增益电压增益Av、输入电阻输入电阻Ri、输出电阻输出电阻R0。解解：.IcVCE2.思路：交流等效电路思

16、路：交流等效电路Av、Ri、R0uirbe ibibiiicuoRBRCRL)(83441262002620026)1(200uAmVImVImVrBEbebeLivrRvvA0123834.0)2.6/9.3(43uirbe ibibiiicuoRbRCRL 分析计算分析计算放大电路的主要技术参数放大电路的主要技术参数:)(834.0634.0/470/krRRbebiCRR 0=6.2Kuirbe ibibiiicuoRbRCRL 分析计算分析计算放大电路的主要技术参数放大电路的主要技术参数:例例 2 =100，uS =10sin t(mV)，求，求叠加在叠加在 “Q”点上的各交直流量。点

17、上的各交直流量。(rbb=200欧欧)+uo+iBiCRBVCCVBBRCRLC1C2uS+RS+uCE+uBE 12 V12 V510470 k 2.7 k 3.6 k 解解 令令 ui=0，求静态电流，求静态电流 IBQ 求求“Q”，计算，计算 rbeA)(244707.012BQIEQbe 26)1(200Ir ICQ=IBQ=2.4 mAUCEQ=12 2.4 2.7=5.5(V)(283.1024.026200 KIcVCEuce 交流通路交流通路+uo+iBiCRBVCCVBBRCRLC1C2uS+RS+uCE+uBE ube 交流交流等效电路等效电路+uo+RBRLRSrbe E

18、ibic ibBCusRC+ube 分析各极交流量分析各极交流量be BSbe BSbe/)/(rRRrRuu )A(sin5.5be be b trui)mA(sin55.0 b ctii oceuu(V)sin85.0)/(LCctRRi)mV(sin2.7t 分析各极交流量分析各极交流量be BSbe BSbe/)/(rRRrRuu )A(sin5.5be be b trui)mA(sin55.0 b ctii oceuu(V)sin85.0)/(LCctRRi 分析各极总电量分析各极总电量uBE=(0.7+0.0072sin t)ViB=(24+5.5sin t)AiC=(2.4+0.

19、55sin t)mAuCE=(5.5 0.85sin t)V)mV(sin2.7t +VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+vi+vs+vo iBiC+vCE +vBE 典型电路典型电路-基极分压射极偏置基极分压射极偏置共射电路分析共射电路分析（重点）（重点）典型电路典型电路-基极分压偏置基极分压偏置共射极电路（重点）共射极电路（重点）一、电路组成一、电路组成VCC(直流电源直流电源)：1.使发射结正偏，集电结反偏使发射结正偏，集电结反偏;2.向负载和各元件提供功率向负载和各元件提供功率.C1、C2(耦合电容耦合电容)：隔直流、通交流隔直流、通交流;RB1、RB2(基极偏置电阻基

20、极偏置电阻)：提供合适基极的电流提供合适基极的电流;RC(集电极负载电阻集电极负载电阻)：将将 iC vC 使电流放大使电流放大 电压放大电压放大;RE(发射极电阻发射极电阻)：稳定静态工作点稳定静态工作点“Q”;CE(发射极旁路电容发射极旁路电容)：短路交流，消除短路交流，消除RE对电压放大倍数的影响。对电压放大倍数的影响。+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+vi+vs+vo iBiC+vCE +vBE 二、二、.放大电路的分析步骤放大电路的分析步骤(通用通用)分析步骤：分析步骤：分析直流电路，求出分析直流电路，求出“Q”，计算，计算 rbe。画电路的交流通路画电路的交流通

21、路。在交流通路上把三极管画成在交流通路上把三极管画成 低频小信号模低频小信号模型，即型，即 参数模型，得到交流等效电路。参数模型，得到交流等效电路。分析计算分析计算放大电路的主要技术参数放大电路的主要技术参数。T+-+-VCCRCvivo 二二.基极分压偏置基极分压偏置共射电路性能分析（重点）共射电路性能分析（重点）请同学画直流通路。请同学画直流通路。+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+vi+vs+vo iBiC+vCE +vBE 直流通路：直流通路：只考虑直流信号的分电路。只考虑直流信号的分电路。（复习）（复习）画直流通路时应将画直流通路时应将:电容开路（电容不通直流），电

22、容开路（电容不通直流），电感短路（电感上直流电压为零）电感短路（电感上直流电压为零）。+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+vi+vs+vo iBiC+vCE +vBE 1)直流通路及静态工作点估算直流通路及静态工作点估算:CCB2B1B2BVRRRVIB=IC/VCE=VCC-ICRC-IEREIC IE=VE/RE =（VB-VBE）/Re VBE 0.7V(Si管管)+VCCRB1RCRB2REICIEIBVCE电容开路，画出直流通路。电容开路，画出直流通路。VBRb1+VCCRCC1C2Rb2CERERLvivo电容短路，直流电压源短路，电容短路，直流电压源短路，画出交

23、流通路。画出交流通路。2）交流通道及交流等效电路）交流通道及交流等效电路(请同学画图请同学画图)BEC放大电路的交流小信号等效电路（放大电路的交流小信号等效电路（模型）模型）（复习）（复习）将交流通道中的三极管用微变将交流通道中的三极管用微变(交流交流)等效电路代替等效电路代替:交流通路交流通路RBRCRLvivovirbe ibibiiicvoRBRCRL交流等效电路交流等效电路:基极分压偏置基极分压偏置共射电路性能分析思路共射电路性能分析思路（重点）（重点）RCRB1vs+-RL+-voRB2RS+-vi 直流通路直流通路交流通路交流通路-交流等效电路交流等效电路RCRB1RB2+vi+v

24、o RLibiciirbe ib交流通路：交流通路：1.电压放大倍数电压放大倍数:iovvAvbeLbebLb rRriRi iiiivR Ro输出电压与输入电压反相，即反相放大器。输出电压与输入电压反相，即反相放大器。源电压放大倍数源电压放大倍数:vvAvvvvvvvvAsisiiosos2.输入电阻输入电阻:beB2B1/rRR 3.输出电阻输出电阻:Ro=RC3）基本性能指标分析）基本性能指标分析:交流等效电路：交流等效电路：isiRRARvRCRB1RB2+vi+vo RLibiciiRCRB1RB2+vi+vo RLibiciirbe ibRi问题：问题：如果去掉如果去掉CE，放大倍

25、数怎样变化？放大倍数怎样变化？（请同学画交流通（请同学画交流通路和交流等效电路）路和交流等效电路）I1I2IBRB1+VccRCC1C2RB2CERERLviv o当没有旁路电容当没有旁路电容 CE 时：时：交流等效电路：交流等效电路：1.电压放大倍数电压放大倍数:iovvAv)1(EbebLbRriRi EbeL)1(RrR 源电压放大倍数源电压放大倍数:vvARRRvvvvvvAisisiiosos2.输入电阻输入电阻:)1(/EbeB2B1iRrRRR 3.输出电阻输出电阻:Ro=RC交流通路：交流通路：RCRB1RB2+vi+vo RLibiciiRERCRB1RB2+vi+vo RL

26、ibiciirbe ibRERiRiRo 阻抗反映法阻抗反映法(一种非常有用的方法一种非常有用的方法):):方法方法:1):1)大电流支路的电阻折算到小电流支路时大电流支路的电阻折算到小电流支路时,阻值按比例变大阻值按比例变大;2)2)小电流支路的电阻折算到大电流支路时小电流支路的电阻折算到大电流支路时,阻值按比例变小阻值按比例变小;由电路分析可知，由电路分析可知，R Ri i=r=rbebe+(1+(1+)R)RE E，见书，见书P81P81。RCRB1RB2+ui+uo RLibiciirbe ibRERiCE的作用：交流通路中，的作用：交流通路中，CE将将RE短路，短路，RE对交对交流不

27、起作用，放大倍数不受影响。流不起作用，放大倍数不受影响。去掉去掉CE，放大倍数明显下降。放大倍数明显下降。I1I2IBRB1+VccRCC1C2RB2CERERLviv o问题：问题：如果去掉如果去掉CE，放大倍数怎样变化？放大倍数怎样变化？电路的应用电路的应用 共射放大器（共射放大器（CECE）广泛应用于多级放大器提供增益的增益级中。广泛应用于多级放大器提供增益的增益级中。I1I2IBRB1+VccRCC1C2RB2CERERLviv o例例 3 =100，RS=1 k，RB1=62 k，RB2=20 k,RC=3 k，RE=1.5 k，RL=5.6 k，VCC=15 V。求：求：“Q”，A

28、v，Ri，Ro。(rbb=200欧欧)+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+vs+vo 直流分析直流分析+VCCRCRERB1RB2ICQIBQIEQI1+VBEQ 要求：要求：I1 (5 10)IBQ估算法估算法CCB2B1B2BQVRRRVEBEQBQEQRVVIEQCQII /EQBQII+VCEQ)(ECCQCCCEQRRIVV 稳定稳定“Q”的原理：的原理：T IC UE UBE IB IC RE 10RB?例例 3 =100，RS=1 k，RB1=62 k，RB2=20 k,RC=3 k，RE=1.5 k，RL=5.6 k，VCC=15 V。求：求：“Q”，Av，A

29、vs，Ri，Ro。1)求求“Q”)V(7.362201520BQV)mA(25.17.07.3EQCQ IIA)(20mA)(02.0100/2BQ I)V(6)5.13(215CEQV+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+us+uo 解解 RE 10RB?交流通路交流通路1.电压放大倍数电压放大倍数iouuAvbeLbebLb rRriRi iiiiuR Ro源电压放大倍数源电压放大倍数vvAuuuuuuuuAsisiiosos2.输入电阻输入电阻beB2B1/rRR 3.输出电阻输出电阻Ro=RC性能指标分析性能指标分析小信号等效电路小信号等效电路isiRRARvRCRB1

30、RB2+ui+uo RLibiciiRCRB1RB2+ui+uo RLibiciirbe ibRi+us+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+uo 输出电压与输入电压反相，即反相放大器。输出电压与输入电压反相，即反相放大器。+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+us+uo 2)求求 Av，Ri，Ro，Avs 5.1 02.0/26200 /26200BQbe Ir1305.13/5.6 100 beLrRAv)k(36.15.1/62/20/beB2B1i rRRR7536.11)130(36.1vSiisisARRRAuuAvvRo=RC=3 k 小结：小结：

31、直流通路直流通路交流通路交流通路-交流等效电路（交流等效电路（BJTBJT分析分析的一般思路）的一般思路）分析直流电路，求出分析直流电路，求出“Q”，计算，计算 rbe。画电路的交流通路画电路的交流通路。在交流通路上把三极管画成在交流通路上把三极管画成 参数模型参数模型,得得到交流等效电路。到交流等效电路。分析计算分析计算放大电路的主要技术参数放大电路的主要技术参数。练习练习:(:(北京航空航天大学研北京航空航天大学研究生入学试题究生入学试题)如图如图:三极管三极管T T的的 =100=100，r rbbbb=100=100,V,VBEQBEQ=0.7V=0.7V；C C1 1,C,C2 2,

32、C,C3 3对交流信号可视为短路，对交流信号可视为短路，R RS S=600=600。(1)(1)计算静态工作点计算静态工作点Q(IQ(IBQ,BQ,V VCEQCEQ,CQCQ)；(2)(2)画出交流通路及交流小信号低画出交流通路及交流小信号低频等效电路；频等效电路；(3)(3)求输入电阻求输入电阻R Ri i；(4)(4)求输出电阻求输出电阻R Ro o；(5)(5)求电压增益求电压增益A Av v=v=vi i/v/v0 0和和 A Avsvs=v=vo o/v/vs s；R120KR280KR32KRL3KTC3VCC10VRsVsC1C2Uo 解：解：(1)(1)电容对于直流信号相当

33、于开路，因此根据该放大电路电容对于直流信号相当于开路，因此根据该放大电路的直流通路可以列出方程：的直流通路可以列出方程：V VCCCC=C CR R3 3+BQBQ(R(R1 1+R+R2 2)+)+V VBEBE将将 C C=BQBQ代入，得：代入，得：ARRRVVBEQCCBQ31802021007.010213R120KR280KR32KRL3KTC3VCC10VRsVsC1C2Uo CQ=BQ=3.1mA VCEQVCC-CQR3=10-3.1 2=3.8V (2)交流通路如图交流通路如图(a)所示，交流小信号低频等效电路如图所示，交流小信号低频等效电路如图(b)所示：所示：RSR1R2R3RLVsoVViiV1RsVSRLR3R2RVobibbir(a)(b)R120KR280KR32KRL3KTC3VCC10VRsVsC1C2Uo(3)由微变等效电路可知，输入电阻：由微变等效电路可知，输入电阻：rbe=rbb+VT/IBQ=100+26/0.031 Ri=R1/rbe 940RSR1R2R3RLVsoVViiV1RsVSRLR3R2RVobibbir(a)(b)(3)(3)由微变等效电路可知：由微变等效电路可知：iV1RsVSRLR3R2RVobibbir