阻容 耦合 放大 电路
DESCRIPTION
第五章. 阻容 耦合 放大 电路. 一. 阻容耦合基本 共射极放大电路. 第五节. 二. 稳定工作点的放大电路. 第五节. +. V cc. +. V cc. +. R c. R b. +. R c. C 2. R b. I CQ. R s. +. C 1. c. +. +. I BQ. R c. R b. R L. U o. U i. b. R L. R s. +. +. U i. U CEQ. U s. +. +. U BEQ. U s. e. _. _. _. _. _. _. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
阻容耦合放大电路
阻容耦合基本共射极放大电路
稳定工作点的放大电路
第五章
耦合电容的作用可以概括为“隔离直流,传送交流”
Uo+
_
Rb
Vcc+
UCEQ
+
_
Rc
UBEQ e
cb
ICQ
IBQ
放大电路 直流通路 交流电路
第五节
Uo.
+
_
Rc RLUi
+
_
. Rb
Rs
Us
+
_
.
Us
+
_
Rs
+
_
Rb
Vcc+
RL
+
_
Rc
Ui.
.C1
C2
.+_
(一)静态工作点的计算
根据直流通路可以写出
b
BEQCC
BQ
R
UVI
BQCQ II
cCQCCCEQ RIVU
+
_
Rb
Vcc+
UCEQ
+
_
Rc
UBEQ e
cb
ICQ
IBQ
这种直流偏置电路,在 VCC 和 Rb 选定以后, IBQ 的值基本固定,因此称为固定直流偏置电路。
第五节
Uo.
+
_
rbe Ib
Rc
βRL
Ui
+
_
. Rb
Rs
Us
+
_
.
B
.
A
Ib
.Ic
.Ii
.Io
.
bRI
(二)性能指标的计算1. 电压放大倍数根据微变等效电路可得
bebi rIU
)//( Lcbo RRIU
be
L
beb
Lb
i
o
u
r
R
rI
RI
U
UA
式中 LcL //RRR EQ
bbbe
26)1(I
rr
负号表示输出信号电压 与输入信号电压 反相oU iU
第五节
2. 输入电阻和输出电阻( 1 )输入电阻 Ri
根据输入电阻的定义及微变等效电路可求出
beb
beb
be
i
b
i
i
bRb
i
i
i
rR
rR
rU
RU
U
II
U
I
UR
i
bebi //rRR
一般情况下都能满足 Rb>>rbe ,则
Uo.
+
_
rbe Ib
Rc
βRL
Ui
+
_
.
Ri
Rb
Rs
Us
+
_
.
B
.
A
Ib
.Ic
.Ii
.Io
.
bRI
第五节
( 2 )输出电阻 Ro令交流信号源 负载电阻开路则可从图示电路的输出回路直接观察得到
0s U )( L R
Uo.
+
_
rbe Ib
Rc
βRbRs
.
Ib
.Ic
.Io
.
Ro
第五节
3. 电流放大倍数
beb
i
bRbi
//rR
UIII
L
iu
L
o
o
R
UA
R
UI
L
i
u
i
beb
L
iu
i
o
i
//
R
RA
U
rR
R
UA
I
IA
式中
bebi //rRR
根据图示电路可列出
所以
Uo.
+
_
rbe Ib
Rc
βRL
Ui
+
_
.
Ri
Rb
Rs
Us
+
_
.
B
.
A
Ib
.Ic
.Ii
.Io
.
bRI
第五节
4.考虑信号源内阻时的电压放大倍数
在 Rb>>rbe 时有 be
L
bes
be
be
L
us
rR
R
rR
r
r
RA
s
Uo.
+
_
rbe Ib
Rc
βRL
Ui
+
_
.
Ri
Rb
Rs
Us
+
_
.
B
.
A
Ib
.Ic
.Ii
.Io
.
bRI
第五节
5. 最大输出电压幅值
根据直流通路 cCCECC RIUV 再根据微变等效电路得 Lcce RIU LcL // RRR
},min{ FRcemax UUU 而输出信号电压
故
ceo UU
},min{ LCQCESCEQomax RIUUU
UCEQM0uCE
Q
-1/RC
iC
ICQ
IBQ
R
UCES
UR UF
L
1R
F
其中
第五节
+
_
Rb
Vcc+
UCEQ
+
_
Rc
UBEQ e
cb
ICQ
IBQ
+
_
Rb
Vcc+
UCEQ
+
_
Rc
UBEQ e
cb
ICQ
IBQUo.
+
_
rbe Ib
Rc
βRL
Ui
+
_
. Rb
Rs
Us
+
_
..
Ib
.Ic
.Ii
.Io
.
bRI
T 为 PNP 锗管。 β=60 , UBE=-0.2V , UCES=-0.5V 。其他参数如图示。求 Au , Ri , Ro 及在不失真的情况下,信号源 Us 的最大幅值是多少?
。
。
Us
+
_
Rs
+
_
Rb
Vcc+
RL Uo
+
_
Rc
Ui.
.
C1
C2
T
400kΩ
( -12V )3kΩ
1kΩ3kΩ
30μF
30μF
.
第五节
解 : 画出直流通路
+
_
Rb
Vcc+
UCEQ
+
_
Rc
UBEQ e
c
b
ICQ
IBQ
BEQbBQCC URIV )V(2.0BEQ U
)mA(8.1BQCQ II
)V(6.6)( cCQCCCEQ RIVU
)mA(03.0b
BEQCC
BQ
R
UVI
)mA(83.1BQCQEQ III
)kΩ(17.126
)1(EQ
bbbe
Irr
第五节
画出电路的微变等效电路
9.76be
L
i
o
u
r
R
U
UA
)kΩ(17.1// beb
i
i
i rRI
UR
)kΩ(3co RR
5.41bes
L
is
i
u
i
o
us
rR
R
RR
RA
U
UA
)mV(65us
omax
smax A
UU
Uo.
+
_
rbe Ib
Rc
βRL
Ui
+
_
.
Ri
RbRs
Us
+
_
..
Ib
.Ic
.Ii
.Io
.
bRI
V7.2},min{ LCQSCEQCEomax RIUUU
第五节
Ro
(一)温度对静态工作点的影响
第五节
1. β 变化对 Q 点的影响温度升高时, β随之增大。
体现在输出特性曲线的间隔距离增大
设 IBQ=40μA ,静态工作点 Q将移动到 Q1 点, ICQ 增大, UCEQ 减小,工作点向饱和区移动。反之,温度下降, β减小, Q点将向截止区移动。
β变化对 Q 点的影响
0
iC(mA)
uCE
(V)
020
2040
40
iB=60μA
iB=60μA
VCC
c
CC
R
V
QQ1ICQ
ICQ1
β变大
ICBO 是少子形成的电流,随 T↑ 而增加。
CEOBC Iii CBOCEO )1( II ICEO也随 T↑ 而增加
输出特性曲线向上平移输出特性曲线向上平移
第三节
温度升高,工作点从 Q点移到 Q2 点, ICQ 增大, UCEQ
减小,工作点向饱和区移动。硅管的 ICBO 很小,这种影响可忽略。而锗管的 ICBO 大,是造成它的静态工作点随温度变化的主要原因。
0
iC(mA)
uCE(V)00
2020
4040
iB=60μA
iB=60μA
VCC
c
CC
R
V
QQ2ICQ
ICQ2
ICBO 变化对 Q点的影响
2. ICBO 变化对 Q点的影响
温度每升高 1℃, UBE 约减小 1.8mV~2.5mV 。
第三节
温度升高,晶体管的 UBE 减小,体现在输入特性曲线向左移动。
温度升高,图中工作点
从 Q点移到 Q3 点, IBQ 增
大, ICQ 也将增大。 -0 0.6 0.7
iB(μA)
uBE
(V)
25℃
75℃
UBE 变化对 Q点的影响
QQ3
IBQ
I'BQ
3. UBE 变化对 Q点的影响
温度升高之后晶体管参数 β, ICBO, UBE的变化都使 ICQ增大,静态工作点向饱和区移动。如果温度降低,则将使 ICQ减小,静态工作点向截止区移动。另外,更换晶体管,相当于改变了特性曲线也会使静态工作点发生变化。
怎样稳定静态工作点
将放大器置于恒温装置中
在直流偏置电路中引入负反馈来稳定静态工作点
在偏置电路中采取温度补偿措施
第五节
(二)分压式电流负反馈偏置电路1. 工作原理这种电路在设计时,应适当选择电阻 Rb1 和 Rb2 的适当阻值范围,使之满足下面两个条件。 BQRb II BEQBQ UU
CC
b2b1
b2
BQ VRR
RU
可以近似看
作恒定不变
)()( eEQEQCQ RIIIT
BEQBQCQ UII
晶体管基极直流电位
UBQ 不变
Rb2
+Vcc
Re
Rb1
be
c
UBEQ
UBQ
ICQ
IEQ
IBQ
IRb
UCEQ
+
_+
_
第五节
e
BEQBQ
EQ
R
UUI
e
BQ
R
U
所以
也可以近似看作恒定不变
工作点稳定过程:
2. 射极偏置电路的分析计算如果电路参数满足稳定条件时可以近似估算。
CC
b2b1
b2
BQ VRR
RU
e
BQ
e
BEQBQ
EQ
R
U
R
UUI
1
EQ
BQ
II BQCQ II
)( ecCQCCeEQcCQCCCEQ RRIVRIRIVU
Rb2
+Vcc
Re
Rb1
be
c
UBEQ
UBQ
ICQ
IEQ
IBQ
IRb
UCEQ
+
_+
_
在不满足稳定条件或者要求较精确计算时,可以用戴维南定理化简。+
Rc
Vcc
Re
Rb
UB
IBQ
IEQ
be
cICQ
UCEQ
+
_
第五节
(三)稳定工作点的共射极放大电路
1. 电压放大倍数
LbLcbo )//( RIRRIU LcL //RRR
Re
_
+Ibβrbe
Ri
Rb1
+
_
RL
Ii
.Ib
.IC
.
Rb2
IRb1
. IRb2
.
Ui
. Ie
.Rc
UO
.
Ro
+
_
Rb1
Vcc+
RL
+
_
Rc
Ui.
.C1
C2
Rb2Re
+
_
Uo
Ce
无 Ce 时的微变等效电路
第五节
根据下图可以推导出
Uo.
+
_
rbe Ib
Rc
β RL
+
_
Ri
Rb2Ui
.Rb1
Ii
.Ib
.IC
.
Ro
这种带旁路电容的射极偏置共射极放大电路,既能稳定静态工作点,又有较大的放大倍数,在阻容耦合的放大电路中应用十分广泛。
有 Ce 时的微变等效电路
第五节
2. 输入电阻和输出电阻对于有旁路电容 Ce 的情况,从图中的微变等效电路
可得 beb2b1i //// rRRR beb2b1// rRR 在 时 berRi
用直接观察的方法可知输出电阻
Uo.
+
_
rbe Ib
Rc
β RL
+
_
Ri
Rb2Ui
.Rb1
Ii
.Ib
.IC
.
Ro
第五节
当无旁路电容 Ce 时,从图中的微变等效电路可得
ecbebb2Rb2b1Rb1i RIrIRIRIU
ebeb21b
bRb2Rb1i
i
i
)1(111
1
RrRRIII
U
I
UR
i
所
以
Re
_
+Ibβrbe
Ri
Rb1
+
_
RL
Ii
.Ib
.IC
.
Rb2
IRb1
. IRb2
.
Ui
. Ie
.Rc
UO
.
Ro
第五节
计算输出电阻
负载 RL 开路,信号源 短接,输出端外接信号源
晶体管输出电阻 rce≈∞
co RR
oU sU
U´ORe
_
+I'bβrbe
Rb1
I'b.
I'C.
Rb2Rc .
Ro
Rs
rce
R´o
I'o.
R'b
第五节
3. 最大输出电压幅值 Uomax
UF
图解法分 析 U
omax
ICQ
UCEQ
0 uCE
Q
-1/Rc+Re
iC
IBQ
R
UR
L
1R
VCC
Uo.
+
_
rbe Ib
Rc
β RL
+
_
Ri
Rb2Ui
.Rb1
Ii
.Ib
.IC
.
Ro
Rb2
+Vcc
Re
Rb1
be
c
UBEQ
UBQ
ICQ
IEQ
IBQ
IRb
UCEQ
+
_+
_
直流负载线根据直流通路列出方程得到
)( EcCCCCE RRIVU
交流负载线根据微变等效电路列出方程得到
Lcce RIU
在不发生失真的情况下
最大输出电压幅值
第五节
晶体管 T 的 UBE=0.7V , β=50 。求( 1 )静态工作点( 2 )电压放大倍数 Au ( 3 )最大输出电压幅值 ( 4 )不接电容 Ce 时的 Au
( 5 )若选用 β=50 的晶体管,重新估算( 1 )、( 2 )
+
_
Rb1
Vcc+
RL
Uo
+
_
Rc
Ui
..
C1
C2
ReRb2 Ce
( +12V )
2KΩ20KΩ 30μF
10KΩ2KΩ 100μF
4KΩ
30μF
第五节
..
)V(4b2b1
CCb2
BQ
RR
VRU
)mA(65.1e
BEBQ
EQ
R
UUI
)A(3.321
EQ
BQ μI
I
)V(5.5)( ecCQCCCEQ RRIVU
)mA(62.1BQCQ II
Rb1
Vcc+
Rc
ReRb2
( +12V )
2KΩ20KΩ
10KΩ2KΩ
( 1 )画出直流通路第五节
( 2)画出放大电路的微变等效电路
)kΩ(1.126
)1(EQ
bbbe
Irr
6.601.1
)4//2(50
be
L
u
r
RA
Uo.
+
_
rbe
Rc
β
RL
+
_
Rb2Ui
. Rb1
Ib.
IC
.
第五节
Ib
)V(5.415.5
CESCEQR
UUU
)V(16.2)4//2(62.1
LCQF
RIU
)V(16.2},min{ FRmaxo, RUU
65.0
R)1( ebe
L
u
r
RA
( 4)当不接 Ce 时
( 3 )求最大输出电压幅值
接 Ce 时
6.60u A
所以不接 Ce 时的 小得多
uA
第五节
Re
_
+Ibβrbe
Rb1
+
_
RL
Ib
.IC
.
Rb2Ui
. Ie
.Rc
UO
.
(5) 若换一个 β=100 的晶体管 )V(4
b2b1
CCb2
BQ
RR
VRU )mA(65.1
e
BEBQ
EQ
R
UUI
)mA(0163.01
EQ
BQ
II )mA(63.1BQCQ II
)V(46.5)( ecCQCCCEQ RRIVU
)kΩ(89.1
26)1(300
EQ
be
I
r 4.70be
L
u
r
RA
第五节
+
_
Rb1
Vcc+
RL
Uo
+
_
Rc
Ui
..
C1
C2
ReRb2 Ce
( +12V )
2KΩ20KΩ 30μF
10KΩ2KΩ 100μF
4KΩ
30μFUo.
+
_
rbe
Rc
β
RL
+
_
Rb2Ui
. Rb1
Ib.
IC
.
Ib
(四)用补偿法稳定静态工作点
Rb2
+Vcc
Re
Rb1
UDIEQ
IBQ
I
T
Rc
+
_D
工作原理BQII
b2b1
DCC
RR
VVI
eEQBEQb2DBQ RIURIUU
eEQb2 RIRI
e
b2
b2b1
DCC
e
b2
EQ
R
R
RR
UV
R
RII
e
b2
b2b1
CC
EQ
R
R
RR
VI
由于 忽略 IBQ 的分流作用
得到
所以
通常满足 VCC>>UD ,所以
第五节
若在不同温度能保持 UD=UBEQ ,则有
阻容耦合放大电路的三种接法
Uo
Us
+
_
Rb1 VCC+
RL
+
_
Rc
.
.Cb
C2
ReRb2
C1
Ui
+
_
Rs.
共射极电路
共基极电路
共集电极电路
Uo
Us
+
_
Rb1 VCC+
RL
+
_
Rc
..
C1
C2
ReRb2
CeUi
+
_
Rs
.
Us
+
_
Rb1 VCC+
RLUo+
_
Rc
. .
C1C2
ReRb2
Cc
Ui
+
_
Rs
.
直流通路相同,静态工作点一致
第五节
Us
50+
_
Rb1 15V+
RL
Uo
+
_
Rc
..
C1
C2
ReRb2
CeUi
+
_
Rs
40k 3k
60k 2k
1k
Us
50 +
_
Rb1 15V+
RL
Uo
+
_
Rc
.
.Cb
C2
ReRb2
C1
Ui
+
_
Rs40k 3k
60k 2k
1k.
Us
50+
_
Rb1 15V+
RLUo+
_
Rc
. .
C1C2
ReRb2
Cc
Ui
+
_
Rs
40k 3k
60k 2k
1k
共射极电路
共基极电路
共集电极电路
图中是阻容耦合电路的三种接法,分别求出它们的静态工作点和 Au , Ri , Ro 以及最大输出电压 Uomax 。
.
第五节
V66040
4015BQ
U V7.0BEQ U
)mA(76.13
7.06EQ
I
)mA(74.1CQ I )A(4.17BQ I
)V(3.6)32(74.115CEQ U
)kΩ(79.176.1
26101300be r
直流通路相同,静态工作点一致第五节
Rb1 15V+Rc
ReRb240k 3k
60k 2k
.
+
_
rbe Rc
RL
Ui
+
_
.
Ri
Rb
Rs
Us
+
_
.
Ro
bI
bI
iR
Uo
37)//(
be
Lc
u
r
RRA
)kΩ(79.1bei rR
)kΩ(66.179.1//24i R
)kΩ(2co RR
)V(3.513.6CESCEQ UU
)V(16.1
667.074.1)//( LcCQ
RRI
)V(16.1maxo, U
)kΩ(2440//60// b2b1b RRR
共射极电路 第五节
Us
50+
_
Rb1 15V+
RL
Uo
+
_
Rc
..
C1
C2
ReRb2
CeUi
+
_
Rs
40k 3k
60k 2k
1k.
37)//(
be
Lc
u r
RRA
)Ω(7.171
be
i
r
R
)Ω(7.17// iei RRR
)kΩ(2co RR
)V(3.513.6CESCEQ UU
)V(16.1)//( LcCQ RRI
)V(16.1maxo, U
共基极电路
Us
50 +
_
Rb1 15V+
RL
Uo
+
_
Rc
.
.Cb
C2
ReRb2
C1
Ui
+
_
Rs40k 3k
60k 2k
1k.
第五节
RL Uo
+
_
+
_
+
_
RCrbe
RoRi
iU.
Rs
bI
.
Us
bI
iR
Re
997.0)1//3(10179.1
)1//3(101u
A
)kΩ(5.77
)//)(1( Lebei
RRrR
)kΩ(3.185.77//24i R
)Ω(18018.0//3
1
)//(//
sbbe
eo
RRr
RR
)V(3.175.074.1)//( LeCQ RRI
)V(3.1maxo, U
共集电极电路
Us
50+
_
Rb1 15V+
RLUo+
_
Rc
. .
C1C2
ReRb2
Cc
Ui
+
_
Rs
40k 3k
60k 2k
1k
第五节
Rs
Re
_
+
rbe
Ro
Rb+
_
RL
iR iR
sU oUiU
+
_
bIbI
)V(3.513.6CESCEQ UU
.
阻容耦合放大电路的特点
电路的静态工作点与信号源和负载无关,并且工作较稳定。
适用于分立元件电路,不能应用于集成电路。
第五节