【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 際情況是：當(dāng) Rb減小后，基極電位升高，導(dǎo)致發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)也正偏，此時(shí)三極管已經(jīng)進(jìn)入飽和狀態(tài)，公式 已不再適用了。 mAII BQCQ ???? ?mARUR UUIBCCBBEQCCBQ ?????VRIUU CCQCCC E Q 63212 ?????? ② 當(dāng) Rb =30kΩ時(shí)， mARUI BCCBQ ???mAII BQCQ ???? ?VRIVU CCQCCC E Q 4832022 ???????假設(shè)三極管仍工作于放大狀態(tài)，則可得： BQCQ II ?? 任務(wù) 2 三極管基本放大電路的認(rèn)識(shí) （ 3）圖解分析法 所謂圖解法，就是利用作圖的方法來(lái)確定 Q點(diǎn)的位置，以判斷 Q點(diǎn)的設(shè)置是否合理，從而確定三極管是否工作在放大區(qū)。 【 問(wèn)題的提出 】 公式法只是計(jì)算了 Q點(diǎn)的數(shù)值大小，并不能解釋 Q點(diǎn)的真正意義。 Q點(diǎn)之所以稱為一個(gè)“點(diǎn)”，那么如何確定它的位置呢？這就需要通過(guò)圖解法才能作出正確的解釋。 將直流通路變換成 輸出回路的形式，如圖 。 輸出回路方程式： uCE = UCC icRC 圖 共射放大電路的輸出回路等效 直流負(fù)載線 任務(wù) 2 三極管基本放大電路的認(rèn)識(shí) 直流負(fù)載線的畫(huà)法： 令 ic = 0，則 uCE =+ UCC ，即為該直線與橫軸的交點(diǎn)； 令 uCE =0，則 ic = UCC / RC ，即為該直線與縱軸的交點(diǎn)。 UCC / RC Q ICQ UCEQ 0 iC uCE IBQ 直流負(fù)載線 UCC 讀出 Q點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)值，就是靜態(tài)工作點(diǎn)中的 ICQ和 UCEQ值。 任務(wù) 2 三極管基本放大電路的認(rèn)識(shí) 【 例 】 已知共射放大電路參數(shù)與前 【 例 】 完全相同，試用圖解法確定放大電路的 Q點(diǎn)。 【 解 】 mARURUUIBCCBBEQCCBQ 12 ????? mAII BQCQ ???? ? 確定縱軸上的點(diǎn)為： UCC / RC =12 / 3 = 4mA ，確定橫軸上的點(diǎn)為： UCC =12V，連接這兩點(diǎn)即畫(huà)出直流負(fù)載線。因?yàn)?ICQ = 2 mA為縱軸的中點(diǎn)，從而可以確定 Q點(diǎn)正好處于直流負(fù)載線的中點(diǎn)位置，這樣就可以求出 Q點(diǎn)的橫坐標(biāo) UCEQ =6V（ UCC的一半），所以通過(guò)圖解法確定 Q點(diǎn)坐標(biāo)為（ 2， 6）。 結(jié)論： 此例的結(jié)論與前例完全一致，由圖解法可直觀地確定 Q點(diǎn)的位置。 任務(wù) 2 三極管基本放大電路的認(rèn)識(shí) （ 4） 放大器輸出失真現(xiàn)象 【 問(wèn)題的提出 】 利用圖解法可以確定 Q點(diǎn)的位置，而 Q點(diǎn)位置在哪最合理？Q點(diǎn)的作用又是什么呢 ? 所謂 失真 ，是指放大電路的輸出波形與輸入波形不成比例關(guān)系，產(chǎn)生失真主要的原因是放大電路的 Q點(diǎn)位置不當(dāng)引起的。由于 Q點(diǎn)設(shè)置過(guò)低，輸出電壓uO的波形將產(chǎn)生 截止（頂部）失真 現(xiàn)象；反之， uO的波形將產(chǎn)生飽和（底部）失真現(xiàn)象。 0 uCE Q uo t iB 直流負(fù)載線 iC iC 0 0 uCE t 0 uCE Q uo t iB iC iC 0 0 uCE t 頂部 失真 底部 失真 偏低 偏高 【 重要結(jié)論 】 Q點(diǎn)處于直流負(fù)載線的中點(diǎn)位置為最佳，這樣能盡可能地使輸出波形不失真放大，動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到最大。 任務(wù) 2 三極管基本放大電路的認(rèn)識(shí) 2）動(dòng)態(tài)分析 —— 微變等效電路法 （ 1）三極管的微變等效模型 在微變等效中，三極管的基極和發(fā)射極之間可以用一個(gè) 輸入電阻 來(lái)等效，用 rbe來(lái)表示，它表示了三極管的輸入特性。 )()(26)1(30026)1(mAmVIIriurEQEQbbBBEbe ?? ????????? ? 三極管的輸出回路可等效為一個(gè) 受控的電流源 ，即△ iC =β△ iB。 綜上所述，可以畫(huà)出三極管的微變等效電路如圖 。 圖 三極管的微變等效電路模型 任務(wù) 2 三極管基本放大電路的認(rèn)識(shí) （ 2）放大電路交流通路的畫(huà)法 畫(huà)交流通路時(shí)，將耦合電容看成短路，電源看成 對(duì)地 短接（為什么？），其它元件不變。 圖 共射放大器的交流通路 (a)基于原電路的交流通路； (b) 轉(zhuǎn)化后的交流通路 共射放大器的交流通路如圖 。 【 想一想 】 為什么可以轉(zhuǎn)換成圖 （ b）的形式？圖 （ b）這種常用的交流通路形式好在哪里？ 任務(wù) 2 三極管基本放大電路的認(rèn)識(shí) （ 3）放大電路微變等效電路法的分析步驟 對(duì)放大電路的分析應(yīng)遵循“先靜態(tài)，后動(dòng)態(tài)”的原則。在交流通路的基礎(chǔ)上，將三極管用其微變等效電路模型代替，即可得到放大電路的 微變等效電路 。 交流通路 微變等效電路 ① 電壓放大倍數(shù) Au ：放大器的輸出電壓 UO與輸入電壓 Ui的比值 ，即 iou UUA ? 式中的 負(fù)號(hào) 表示輸出電壓和輸入電壓的 相位相反 ， 。 LCL RRR //??beLbeLCbebLCCu rRr RRrI RRIA ??????? ?? )//()//( 任務(wù) 2 三極管基本放大電路的認(rèn)識(shí) ② 輸入電阻 ri：從放大電路輸入端看進(jìn)去存在的電阻，即 ③ 輸出電阻 ro：從輸出端向放大電路看進(jìn)去的動(dòng)態(tài)電阻，因?yàn)殡娏髟吹膬?nèi)阻 rce幾乎是無(wú)窮大，所以可以得到 結(jié)論： 當(dāng)放大電路做為一個(gè)電壓放大器來(lái)使用時(shí)，其輸入電阻越大越好，輸出電阻越小越好。 【 例 】 放大電路如圖 。其中三極管為 3DG8，其 β值為 44，基極偏置電阻 RB=510kΩ，集電極電阻 RC=，負(fù)載 RL =，電源電壓為 20V。求： ① 估算靜態(tài)工作點(diǎn)，并確定其位置是否合理； ② 電壓放大倍數(shù) Au、輸入電阻 ri和輸出電阻 ro。 【 解 】 ① mARURUUIBCCBBEQCCBQ ?????bebeBi ii rrRIUr ??? // CceCo RrRr ?? // 任務(wù) 2 三極管基本放大電路的認(rèn)識(shí) 用圖解法可確定 Q點(diǎn)位置?？梢?jiàn)，該例 Q點(diǎn)位置略偏高，但仍處于放大區(qū)，基本正常。 mAII BQCQ ???? ?VRIUU CCQCCC E Q ??????② ?????????? kmAmVIr EQbe 5 )441(3 0 0)( )(26)1(3 0 0 ? ????????beLu rRA ???? krr bei ??? kRr Co 任務(wù) 2 三極管基本放大電路的認(rèn)識(shí) 分壓偏置式放大電路的分析 【 問(wèn)題的提出 】 有很多外部環(huán)境因素將影響到 Q點(diǎn)的穩(wěn)定，應(yīng)如何對(duì)電路進(jìn)行改進(jìn)使 Q點(diǎn)穩(wěn)定呢？ 影響 Q點(diǎn)穩(wěn)定的因素有很多方面，如環(huán)境溫度的變化、電源電壓的波動(dòng)、元器件的老化等，其中 溫度對(duì)三極管的影響最為顯著 。 在如圖 ，溫度變化將影響其 Q點(diǎn)的穩(wěn)定。例如溫度升高時(shí)， β增大、 UBE減小， IB將增大、 IC隨之增大， Q點(diǎn)上移，影響放大電路的性能。如果在溫度變化時(shí)，能設(shè)法使 IC維持恒定，就可以解決 Q點(diǎn)穩(wěn)定的問(wèn)題了。 【 想一想 】 固定偏置式共射極放大器的主要缺點(diǎn)是什么？應(yīng)如何改進(jìn)呢？ 固定偏置式放大器電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但它的靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定，會(huì)引起輸出電壓波形的失真，因而在實(shí)際中很少使用。三極管各個(gè)參數(shù)的變化最終都導(dǎo)致集電極電流的變化，所以如果能把集電極電流穩(wěn)定住，則放大器的 Q點(diǎn)也就穩(wěn)定了。 任務(wù) 2 三極管基本放大電路的認(rèn)識(shí) 分壓偏置式放大器的電路結(jié)構(gòu)如圖 。 RB1和 RB2是上偏置電阻和下偏置電阻， RE是發(fā)射極電阻， CE是發(fā)射極交流旁路電容。 RB1和 RB2對(duì)電源電壓分壓，使基極得到合適的電位。 圖 分壓偏置式放大器 BQIII ?? 21一般 IBQ很小，可以認(rèn)為 I1 ≈I2（ RB1和 RB2近似串聯(lián)），則基極的電位為 分壓公式 221 BBB CCB RRRUU?? 任務(wù) 2 三極管基本放大電路的認(rèn)識(shí) （ 1）分壓偏置式放大器穩(wěn)定 Q點(diǎn)的原理 假設(shè)溫度上升，導(dǎo)致三極管的集電極電流上升，則發(fā)射極電流也上升 。這個(gè)過(guò)程可以用下面的流程圖來(lái)表示： ???????????????? CQBQEBBEEEEEQCQO IIUUURIUIICT )()()( 這個(gè)過(guò)程表明，分壓偏置式放大電路的特點(diǎn)就是利用分壓器（ RB1和 RB2）獲得固定基極電壓 UB，再通過(guò)電阻 RE對(duì)電流 ICQ(IEQ)的取樣作用，將 ICQ的變化轉(zhuǎn)換成 UE的變化，經(jīng) 負(fù)反饋 自動(dòng)調(diào)節(jié) UBE從而達(dá)到穩(wěn)定 Q點(diǎn)的目的。 I1越大于 IBQ， UB就越大于 UBE，則電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的效果就越好，但 UB也不能過(guò)大，否則使電路的動(dòng)態(tài)輸出范圍減小。所以為了兼顧其他指標(biāo)，工程應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)一般可選?。? I1=（ 5～ 10） IBQ UB=（ 3～ 5） V （硅管） I1=（ 10～ 20） IBQ UB=（ 1～ 3） V （鍺管） 任務(wù) 2 三極管基本放大電路的認(rèn)識(shí) （ 2）分壓偏置式放大器的分析 根據(jù) 分壓偏置式放大器的直流通路，可以求出它的靜態(tài)工作點(diǎn)。 221 BBB CCB RRRUU??BEQBE UUU ??EEEQCQ RUII ??)( ECCQCCC E Q RRIUU ??? 根據(jù)它的交流通路，再畫(huà)出微變等效電路可以求出它的動(dòng)態(tài)量：電壓放大倍數(shù) Au、輸入電阻 ri和輸出電阻 ro。 beLCbeLu r RRrRA //?? ?????beBBbeBi rRRrRr ////// 21??Co Rr ? 交流通路 微變等效電路 任務(wù) 2 三極管基本放大電路的認(rèn)識(shí) 【 例 】 在圖 ，已知 RB1=， RB2 = kΩ， RC=2 kΩ， RE=1 kΩ， RL =2 kΩ， UCC =12V，設(shè) 20℃ 時(shí)，三極管的 β=30。 ① 試估算靜態(tài)工作點(diǎn)及電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻。 ② 假設(shè)溫度上升到 50℃ 時(shí)，三極管的 β=60，其它參數(shù)不變，靜態(tài)工作點(diǎn)有無(wú)變化？ 【 解 】 ① 20℃ 時(shí)，三極管的 β=30，則 VRRR UU BBBCCB 3221??? mARUIIEEEQCQ ??? 任務(wù) 2 三極管基本放大電路的認(rèn)識(shí) 為了求 Au，需先估算 rbe，即 VRRIUU ECCQCCC E Q )( ???? AmAII CQBQ ?? ???????? 650)( )(26)1(300 mAmVIrEQbe????????beLCbeLu r RRrRA ?????? 4 8 3////// 21 beBBbeBi rRRrRr