共发射极放大电路的分析

第五章 基本放大电路
共发射极放大电路
三极管的小信号模型 输入回路
iB
UCE
iB
+
+ UCE
rbe
U BE IB
ube ib
IB
Q IB
u−BE
− 动态输入电阻
0
UBE uBE
b
ib +
ube
e−
rbe
低频小功率管输入电阻的估算公式
rbe
300
(1
)
26(mV) IE (mA )
第五章 基本放大电路
12 0.7 377
30A
+ us−
RL uo
−
IC IB 5030 1.5mA U CE VCC RC IC 12 61.5 3V
+VCC
RB RC IC
IB + +UBE−U−CIEE
第五章 基本放大电路
共发射极放大电路
3.电压放大倍数Au、Aus
画出小信号等效电路
Au
−
+VC
C
+ uo
−
直流量：字母大写，下标大写。IB，IC，UCE。 交流量：字母小写，下标小写。ib，ic，uce。 瞬时量：字母小写，下标大写。iB，iC，uCE。
第五章 基本放大电路
共发射极放大电路
静态分析
静态分析：确定放大电路中的静态值或静态工作点Q。 直流通路：直流电流通过的路径
1. 用估算法确定静态工作点Q
VCC RB
12 0.06mA 60A
200
IC IB 50 0.06 3mA ICmax
Q 位于饱和区
共发射极放大电路
+VCC
RB
RC
IC
IB
+
+ UBE−
UCE −
IE
第五章 基本放大电路
共发射极放大电路
2. 用图解法确定静态工作点Q
图解步骤：
用估算法求出基极电流IB。 根据IB在输出特性曲线中找到对应曲线。
第五章 基本放大电路
共发射极放大电路
例1
已知，=50，VCC =12V，
RC=6k。求：当RB =600k、 200k 时三极管的静态工作
点Q位于哪个区 ？
解：IC 最大饱和电流：
I Cmax
VCC RC
12 6
2mA
RB
C1 + + ui
−
RC +C2
+VC
C
+
RL uo
−
第五章 基本放大电路
分析思路：在小信号(微变量)情况下工作时，可在静态工 作点附近的小范围内用直线段近似地代替三极管的特性曲 线，三极管就可以等效为一个线性元件。这样就可以将非 线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。 然后用线性电路的分析方法来计算放大电路的性能指标。
三极管的小信号模型 放大电路的小信号模型 计算放大电路的性能指标
保证将信号输 送到负载
第五章 基本放大电路
静态：当输入信号ui=0时， 电路中各电压、电流均为直流， 称电路处于静态。管子在静态时 的电压、电流（IB、IC、UCE）称 为静态值（静态工作点Q ）。
动态 当输入信号ui=0时，电 路中各电压、电流便在其静态值 的基础上叠加一个交流信号，称 电路处于动态。
Au
UU io
( RC // rb e
RL
)
负号表示uo与ui反相
第五章 基本放大电路
共发射极放大电路
输入电阻ri
ri
U i Ii
rb e
R B // rb e
Ii
Ib b c
+
Ui RB rbe
−
e
Ic
Ib RC
+
RL Uo
−
输出电阻ro
ri
U i 0，Ib 0 时，
Ic Ib 0
动态分析
动态 当放大电路输入信号ui后，电路中各电压、电流便在其 静态值附近随信号变化。
动态分析 分析信号的传输情况及计算放大电路的性能指标， 如Au、ri、ro等。
图解分析法 小信号模型分析法
第五章 基本放大电路
1.图解分析法
iC
iC
IC
o to
o
t
UCE
共发射极放大电路
信号的传输情况
100
iB
C1 +
+ u−i RB2
RC +C2
+VC
C
+
RE
+RL
Ce
uo
−
+VC
RB1 RC IC C
IB +
B
U−CE
RB2 RE IE
第五章 基本放大电路
共发射极放大电路
动态分析
交流通路
c
b
+
u−i RB1 RB2
e RC
+
RL uo −
RB1
C1 +
+
ui
−
RB2
RC +C2
+VC
C
+
RE
+RL Ce
−
c b
e RC
RE
+
RL uo −
共发射极放大电路
RB1 RC
C1 + b c
+
u−i RB2
e
RE
+C2
RL
+VC
C
+
uo
−
小信号等效电路
+ ui RB1
−
ib b
rbe RB2
e
RE
c ic ib
RC
+ RL uo
−
第五章 基本放大电路
共发射极放大电路
计算性能指标
电压放大倍数Au 由输入回路： U i rbe Ib R E Ie
Au
( RC // rbe
RL )
+
RL Uo
−
第五章 基本放大电路
4. 电路改进措施 静态工作点
直流通路如图
VB
RB 2 RB1 RB2
VCC
IC
IE
VB
UBE RE
IB
IC
U CE VCC RE IE RC IC
V C C （ R E R C） I C
共发射极放大电路
RB1
当RB =600k时
IB
VCC U BE RB
VCC RB
12 0.02mA 20A
600
IC IB 50 0.02 1mA ICmax
Q 位于放大区
共发射极放大电路
+VCC
RB
RC
IC
IB
+
+ UBE−
UCE −
IE
第五章 基本放大电路
当RB =200k时
IB
VCC U BE RB
RB
C1 +
+ u−i
RC +C2
+VC
C
+
RL uo
−
C开路
RB RC
+VC
C直 流 通 路
第五章 基本放大电路
由直流通路 输入回路
IB
VCC U BE RB
VCC RB
IC IB
输出回路
U CE VCC RC IC
共发射极放大电路
+VCC
RB
RC
IC
IB
+
+ UBE−
UCE −
IE
rbe Ib R E (1 ) Ib
+
Ui RB1
−
Ib b
rbe RB2
e
RE
c Ic
Ib
RC
rbe (1 ) R E Ib
由输出回路： U o Ic ( R C // R L ) Ib ( R C //R L )
Au
U o U i
( RC // RL ) rbe (1 )RE
e
RC RL uo
−
（微变等效电路）
第五章 基本放大电路
共发射极放大电路
计算放大电路的性能指标
电压放大倍数Au 由输入回路：
U i rb e Ib 由输出回路：
+
Ui RB
−
Ib b c
rbe
e
Ic
Ib RC
+
RL Uo
−
U o Ic ( R C // R L ) Ib ( R C // R L )
共发射极放大电路
RB RC +C2
C1 + iB + ui
+ uCE − RL
−
+VC
C
+ uo
−
第五章 基本放大电路
共发射极放大电路
放大电路中各点的电压或 电流都是在静态直流上附加了 小的交流信号。
直流分析——静态分析 交流分析——动态分析
符号问题
RB RC +C2
C1 + iB + ui
+ uCE − RL
uo
−
小信号等效电路
ib b c ic
+ ui RB1 RB2 rbe
ib
RC
−
e
+
RL uo
−
第五章 基本放大电路
放大电路的性能指标
电压放大倍数Au 由输入回路：
U i rbe Ib
共发射极放大电路
+
U i RB1
−
Ib b c Ic
RB2 rbe
IRb C
e
+
RL Uo
−
由输出回路： U o Ic ( R C // R L ) Ib ( R C // R L )
例2 电路如图所示。
已知 三极管的UBE=0.7V，
RB RC
β=50，RB=377kΩ， RC=6kΩ， RL=3kΩ， RS=100Ω， VCC=12V。
Rs C1 +
us−
试计算：
+VC
C
C2 +
RL uo
−
1.试标出电容C1、C2极性；2.求电路的静态工作点Q ； 3.电压放大倍数Au、Aus ； 4.输入电阻ri、输出电阻ro。
U o U i
Ib RC // rbe Ib
RL
Ib b c Ic
Rs
Us−+
+
UiRB
−
Ib
rbe
RC
e
+
RL Uo
−
RC // RL
rbe
rbe 300 （1
）26
IE
300 （1 50）26 1.5
1200
IB
IC
U CE VCC RE IE RC IC
V C C （ R E R C） I C
共发射极放大电路
RB1
C1 +
+ u−i RB2
RC +C2
+VC
C
+
RL uo
RE
−
+VCห้องสมุดไป่ตู้
RB1 RC IC C
IB +
B
U−CE
RB2 RE IE
第五章 基本放大电路
3. 动态分析
交流通路
+ ui RB1 RB2
受控电流源相当于开路，
ro R C
Ib b c Ic
RB rbe
IbRC
ro
e
第五章 基本放大电路
共发射极放大电路
射极（分压）偏置电路
++VVCCC
1. 电路结构
VB
RB
RB 1
2
RB 2
VC C
采用分压式电路 RBR1 B1 RCRC+C2IC C
固定基极电位
+ ui
−
C1 + iB IB
B
三极管的小信号模型
第五章 基本放大电路
共发射极放大电路
放大电路的小信号模型
+VCC
a. 画交流通路 VCC 对地短路 C 短路
c b
+
RB
RC c
+C2
C1 + b
+
+
u−i
e RL uo
−
+ ui RB
−
e RC
RL uo −
+
ib b
c ic ib
+
b. 画出小信号等效电路
ui RB
−
rbe
输出回路
IB
iC +
uCE
−
ic +c
βib
uce
−e
iC
IC IC
Q
共发射极放大电路
IB
UCE
uCE
ic ib
集电极和发射极之间可等效为
一个受ib控制的电流源。
第五章 基本放大电路
共发射极放大电路
ib +b ube
−
ic
c
+
e
uce
−
ib b
rbe
e
ic c
βib e
rbe
300
(1
)
26(mV) IE (mA )
iB
80
Q
Q
IB=40
20
0
IB
uuCCEEo
to o
UBE
t
uBE
uBE
ui
第五章 基本放大电路
iC
iC
o
t
o
o
饱和失真
（底部失真）
t
共发射极放大电路
Q点与波形失真
100uA
iB
80uA
Q 40uA
20uA
0uA
uuCCEE o
t
截止失真 （顶部失真）
第五章 基本放大电路
共发射极放大电路
2. 小信号模型分析法
IRb C
e
Ib b c Ic
RB1 RB2 rbe
IRb C
e
+
RL Uo
−
ro
第五章 基本放大电路
共发射极放大电路
输入电阻和输出电阻？
ri
U i Ii
Ii I1 I2 Ib
Ii + I1 Ui RB1
−
Ib b c Ic
I2
RB2
rbe e
RE
Ib
Ie RC
Ui Ui
Ui
RB1 RB2 rbe (1 ) RE
第五章 基本放大电路
共发射极放大电路
解：
1. 标出电容C1、C2极性
+VCC
+VCC
RB RC
C2
Rs C1
+
+
RB RC
C2
+
+
Rs C1
+
+
us
−
RL uo
−
+
RL
uo
−
第五章 基本放大电路
共发射极放大电路
2.求静态工作点Q 根据直流通路，有
RB RC Rs C1+
+C2
+VC
C
+
IB
VCC U BE RB
第五章 基本放大电路
共发射极放大电路
共发射极放大电路
共射极放大电路的组成
提供基极电流
保证ui加到发射 结，且VCC不影 响us
C1R+B
+ uu+i i
−−
CR1B+ VBB
起放大作用
保证T处于放大
状态，并提供
+C+2 VC 电路能量
RC +C2 RC
C
++
RL uo
VCC RL uo−
−
将iC转换为uo
RBR2 B2 RERE
iiCUE−+RCIELE
+ uo
−
自动调节过程：
T↑ →IC↑ →IE↑ → URE↑ →UBE ↓ → IB↓
IC↓
该电路又称工作点稳定电路。
RE电阻实现 自动调节
第五章 基本放大电路
2. 静态分析
直流通路如图
VB
RB 2 RB1 RB2
VCC
IC
IE
VB
UBE RE
作直流负载线。
UCE=VCC – ICRC
M（VCC，0）
N（0，VCC） RC
MN称放大电路的直流负载
VCC
iC
N
RC
IC
线，斜率为−1/RC。
0
确定静态工作点Q。
+VC
I RB RC
C C
IB +
+UBE−U−CIEE
Q UCE
100
80
40
20uA
M0
VCC uCE
第五章 基本放大电路
共发射极放大电路
Au
U o U i
( RC // RL ) rbe
第五章 基本放大电路
共发射极放大电路
输入电阻ri
ri
U i Ii
R B 1 // R B 2 // rbe
输出电阻ro U i 0，Ib 0 时， Ic Ib 0
ro RC
Ii
+
Ui RB1
−
ri
Ib b c Ic
RB2 rbe
ri
U i Ii
R B1 // R B 2 // rbe (1 ) R E
+
RL Uo
−
第五章 基本放大电路
共发射极放大电路
输出电阻
Ib b c Ic
U i 0，Ib 0 时，
Ic Ib 0
ro RC
RB1
rbe RB2
e
Ib
RC
RE Ie
ro
第五章 基本放大电路
共发射极放大电路