電子電路基礎_第二章(2)_唐恬第一頁，共35頁。2.4放大電路的靜態(tài)工作點穩(wěn)定問題2.4.1靜態(tài)工作點穩(wěn)定的必要性除了關于失真的一些極限參數(shù)，電路動態(tài)指標也直接與Q點相關要求：Q點合適Q點穩(wěn)定影響Q點穩(wěn)定的因素電源電壓波動、元件參數(shù)變化、晶體管老化、環(huán)境溫度變化第二章雙極型晶體管及其放大電路第二頁，共35頁。2.4放大電路的靜態(tài)工作點穩(wěn)定問題2.4.2典型的靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路一、電路組成和Q點穩(wěn)定原理——分壓式電流負反饋Q點穩(wěn)定CE放大電路分壓式電路固定基極電位：如果I1>>IB，可近似認為：發(fā)射極接入電阻RE實現(xiàn)自動調節(jié)：反饋：將輸出量通過一定方式引入到

輸入回路引起輸入量自動變化電流負反饋：反饋結果使電流輸出量的變化減小直流負反饋：反饋出現(xiàn)在直流通路中第二章雙極型晶體管及其放大電路第三頁，共35頁。2.4放大電路的靜態(tài)工作點穩(wěn)定問題2.4.2典型的靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路二、靜態(tài)工作點的計算畫出直流通路圖將VCC、RB1、RB2部分用戴維南定理等效為電壓源再利用晶體管簡化直流模型畫出直流等效電路第二章雙極型晶體管及其放大電路教材中還提供一種近似算法，其核心在于假定IB很小，忽略RB.IB壓降，以VBB替代VBQ第四頁，共35頁。2.4放大電路的靜態(tài)工作點穩(wěn)定問題2.4.2典型的靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路三、交流指標的計算（1）畫出交流通路圖及交流等效電路第二章雙極型晶體管及其放大電路交流通路交流等效電路第五頁，共35頁。2.4放大電路的靜態(tài)工作點穩(wěn)定問題2.4.2典型的靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路三、交流指標的計算（2）參數(shù)計算第二章雙極型晶體管及其放大電路第六頁，共35頁。2.4放大電路的靜態(tài)工作點穩(wěn)定問題2.4.2典型的靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路四、關于該電路的幾點說明接入RE的目的是為了Q點穩(wěn)定，但其對交流指標產生了影響：積極：增大了輸入電阻消極：降低了電壓增益改善辦法：接入射極旁路電容，穩(wěn)定工作點同時不降低電壓增益第二章雙極型晶體管及其放大電路基本共射放大Q點穩(wěn)定共射放大第七頁，共35頁。2.4放大電路的靜態(tài)工作點穩(wěn)定問題2.4.2典型的靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路例題：電路如下圖所示，β=50，VBEQ=0.6V，rbb’=200。（1）分析電路的Q點；（2）求電路的直流通路圖/直流等效電路->Q點->交流通路圖/交流等效電路->交流指標書中對Q點采用了近似算法，此處采用精確算法第二章雙極型晶體管及其放大電路第八頁，共35頁。2.4放大電路的靜態(tài)工作點穩(wěn)定問題2.4.2典型的靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路例題：電路如下圖所示，β=50，VBEQ=0.6V，rbb’=200。（1）分析電路的Q點；（2）求電路的（1）直流通路/直流等效電路->Q點第二章雙極型晶體管及其放大電路RE1+RE2第九頁，共35頁。2.4放大電路的靜態(tài)工作點穩(wěn)定問題2.4.2典型的靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路例題：電路如下圖所示，β=50，VBEQ=0.6V，rbb’=200。（1）分析電路的Q點；（2）求電路的（2）交流通路/交流等效電路->交流指標第二章雙極型晶體管及其放大電路第十頁，共35頁。2.5晶體管單管放大電路的三種基本組態(tài)2.5.1共集放大電路共集放大電路的電路圖、直流通路、交流通路及交流等效電路重要結論：直流通路

（偏置電路）與組態(tài)

無關——Q點求法一

致；判斷電路的組態(tài)

以交流信號方向進行

判斷第二章雙極型晶體管及其放大電路共集放大電路交流等效電路共集放大電路共集直流通路共集交流通路共射放大電路交流等效電路第十一頁，共35頁。2.5晶體管單管放大電路的三種基本組態(tài)2.5.1共集放大電路一、共集放大電路的動態(tài)指標電壓增益：結論：同相電壓放大電壓增益趨于1，又稱射極跟隨器仍然具有功率放大作用（存在電流放大）第二章雙極型晶體管及其放大電路共集放大電路交流等效電路共集放大電路第十二頁，共35頁。2.5晶體管單管放大電路的三種基本組態(tài)2.5.1共集放大電路一、共集放大電路的動態(tài)指標輸入電阻：結論：射極回路電阻能夠以（1+β）倍折合到

輸入回路，輸入電阻較大第二章雙極型晶體管及其放大電路共集放大電路交流等效電路共集放大電路第十三頁，共35頁。2.5晶體管單管放大電路的三種基本組態(tài)2.5.1共集放大電路一、共集放大電路的動態(tài)指標輸出電阻：結論：基極回路電阻能夠以1/（1+β）折合到

輸出回路，輸出電阻很小第二章雙極型晶體管及其放大電路共集放大電路交流等效電路求輸出電阻的等效電路第十四頁，共35頁。2.5晶體管單管放大電路的三種基本組態(tài)2.5.1共集放大電路二、共集放大電路的特點及主要應用作多級放大電路的輸入級作級聯(lián)電路的緩沖(隔離)級作多級放大電路的輸出級例2.5.1，略，觀察實際電路計算結果，對共集放大電路動態(tài)指標增加感性認識：電壓增益：0.97輸入電阻：17.64k?輸出電阻：16.6?第二章雙極型晶體管及其放大電路第十五頁，共35頁。2.5晶體管單管放大電路的三種基本組態(tài)2.5.2共基放大電路共基放大電路的電路圖、直流通路、交流通路及交流等效電路同樣地：直流通路

（偏置電路）與組態(tài)

無關——Q點求法一

致第二章雙極型晶體管及其放大電路共基放大電路交流等效電路共基放大電路共基直流通路共基交流通路第十六頁，共35頁。2.5晶體管單管放大電路的三種基本組態(tài)2.5.2共基放大電路一、共基放大電路的動態(tài)指標電壓增益：輸入電阻：輸出電阻：結論：同相放大；輸入電阻小，輸出電阻與

共射放大電路一樣第二章雙極型晶體管及其放大電路共基放大電路交流等效電路共基交流通路第十七頁，共35頁。2.5晶體管單管放大電路的三種基本組態(tài)2.5.1共集放大電路二、共基放大電路的特點及主要應用其電壓放大數(shù)值與共射放大電路一致，但為同相放大不具備電流放大作用輸入電阻比共射放大電路小，輸出電阻與共射放大電路一樣頻帶寬，適合寬頻放大電路例2.5.2，略，觀察實際電路計算結果，對共基放大電路動態(tài)指標增加感性認識：電壓增益：79.7輸入電阻：30?輸出電阻：5.1k?三種組態(tài)放大電路分析的小總結：1、Q點求法都一樣2、一定要能夠準確畫出交流等效電路3、依據交流等效電路，計算電壓增益：Vo/Vi4、依據交流等效電路，計算輸入、輸出電阻：V/I第二章雙極型晶體管及其放大電路第十八頁，共35頁。2.5晶體管單管放大電路的三種基本組態(tài)2.5.3晶體管單管放大電路三種組態(tài)的比較暨復習要點第二章雙極型晶體管及其放大電路類別共射（CE）共集（CC）共基（CB）Q點等效電路電壓增益反相，RE在折合（1+β）倍后造成影響同相，可用分壓的方式記憶，R’L在折合（1+β）倍后再行計算同相，類CE放大，RE不再造成影響電流增益大，聯(lián)想ib->ic大，聯(lián)想ib->ie接近1，聯(lián)想ie->ic輸入電阻RE在折合（1+β）倍后造成影響R’L在折合（1+β）倍后造成影響因切換輸出端，類比CE或CC，改為rbe縮小(1+β)后造成影響輸出電阻將輸入回路折合回來用途功率增益最大，應用廣泛射隨：輸入級，輸出級，緩沖級高頻/寬頻電路免責聲明：本節(jié)列出公式為書中典型電路結論，具體情況仍需具體分析，例如CE放大中RE是否被旁路第十九頁，共35頁。2.6電流源電路及其應用電流源電路的引入從CE放大電路的RC進行分析從電壓增益角度看，需要RC盡可能大：集成電路不宜制作大電阻Q點可能不合適改進的辦法之一是采用電流源電路對電流源電路的需求能夠輸出符合要求的恒定電流I0輸出電阻Ro盡可能大（交流電阻）溫度穩(wěn)定性好受電源電壓變化等因素的影響小利用晶體管放大區(qū)恒流輸出的特點，用一個工作在放大區(qū)

的晶體管就可作為電流源，稱為單管電流源rce很大，但作為電流源

內阻看，還需要提高，

使用適當輔助電路可以

使電路恒流特性更為理想第二章雙極型晶體管及其放大電路靜態(tài)電阻：動態(tài)電阻：后續(xù)電流源電路學習要點：輸出電流I0、輸出電阻Ro第二十頁，共35頁。2.6電流源電路及其應用2.6.1常見的電流源電路一、鏡像電流源1、基本型鏡像電流源T1為參考支路,工作在臨界飽和狀態(tài),提供參考電流IRT2為鏡像支路,工作在放大狀態(tài),輸出穩(wěn)定直流電流I0T1、T2兩管參數(shù)相同，發(fā)射極電位一致，實現(xiàn)IR與I0的鏡像輸出直流電阻小，動態(tài)電阻大第二章雙極型晶體管及其放大電路基本鏡像電流源直流等效電阻:

基本鏡像電流源的伏安特性交流電阻:第二十一頁，共35頁。2.6電流源電路及其應用2.6.1常見的電流源電路一、鏡像電流源1、基本型鏡像電流源——計算I0和Ro但顯然Ro=rce2，下面計算I0由于T1、T2的射極、基極電位一致：則依據T1電路連接方式有：結論：如果考慮基區(qū)寬度調制效應，上述推導在哪一部分有問題？T1對T2具有一定的溫度補償作用：第二章雙極型晶體管及其放大電路第二十二頁，共35頁。2.6電流源電路及其應用2.6.1常見的電流源電路一、鏡像電流源1、基本型鏡像電流源——缺點I0做不到很小：在IC中不宜制作高阻值電阻I0受電源電壓VCC影響大輸出電阻Ro不夠大，恒流特性不理想.鏡像精度不高，I0與IR的鏡像精度由β決定I0的溫度穩(wěn)定性不是很好，雖然T1對T2有一定

溫度補償作用，但晶體管VBE及β均對溫度敏感2、兩種改進型鏡像電流源第二章雙極型晶體管及其放大電路（1）帶有緩沖管的鏡像電流源（2）帶有射極電阻的鏡像電流源第二十三頁，共35頁。2.6電流源電路及其應用2.6.1常見的電流源電路一、鏡像電流源2、兩種改進型鏡像電流源（1）帶有緩沖管的鏡像電流源關鍵點在于通過緩沖管，降低了 T1集電極的分流學習目標仍是計算I0和Ro，同時觀察其改進點可見鏡像精度得到改善，但是Ro仍然不高注意T3的工作電流第二章雙極型晶體管及其放大電路基本鏡像電流源公式：改進鏡像電流源公式：為避免T3因工作電流過小引起β減少，會接入電阻RE第二十四頁，共35頁。2.6電流源電路及其應用2.6.1常見的電流源電路一、鏡像電流源2、兩種改進型鏡像電流源（2）帶有射極電阻的鏡像電流源關鍵點在于引入相同的RE1、RE2不改變I0的公式，

但是提高了輸出電阻，改善了溫度穩(wěn)定性學習目標仍是計算I0和Ro，同時觀察其改進點可見鏡像精度不變，但是Ro大為提高，由于RE引入

電流負反饋，溫度穩(wěn)定性得到提高第二章雙極型晶體管及其放大電路基本鏡像電流源公式：改進鏡像電流源公式：綜上，可見各種改進型電流源主要設計目標：1、提高鏡像精度2、增大輸出電阻3、提高溫度穩(wěn)定性第二十五頁，共35頁。2.6電流源電路及其應用2.6.1常見的電流源電路二、比例電流源與帶有射極電阻的鏡像電流源電路相同，

區(qū)別僅在于RE1≠RE2公式與帶有射極電阻的鏡像電流源基本

相同，區(qū)別如下：第二章雙極型晶體管及其放大電路帶有射極電阻的鏡像電流源：比例電流源：如何簡單推導該公式？？第二十六頁，共35頁。2.6電流源電路及其應用2.6.1常見的電流源電路三、威爾遜電流源在T1、T2構成的基本鏡像電流源基礎上，增加

放大管T3，三管β值相同鏡像電流：輸出電阻：可見鏡像精度高，輸出電阻大，由于T2對T3的負反饋作用，改善了溫度穩(wěn)定性缺點是I0仍受VCC影響，且I0做不到很小第二章雙極型晶體管及其放大電路第二十七頁，共35頁。2.6電流源電路及其應用2.6.1常見的電流源電路威爾遜電流源的優(yōu)缺點：可見鏡像精度高，輸出電阻大，由于T2對T3的負反饋作用，改善了溫度穩(wěn)定性缺點是I0仍受VCC影響，且I0做不到很小如果目標是做小的I0，微電流源可以做到，并且可以保持以上后兩個優(yōu)點，同時還能使I0受VCC影響小四、微電流源在基本鏡像電流源基礎上，只在T2射極加入RE，

用不大的RE就可以獲得微電流I0（例如微安級）第二章雙極型晶體管及其放大電路第二十八頁，共35頁。2.6電流源電路及其應用2.6.1常見的電流源電路五、多路電流源相當于參考同一參考電流的多路比例電流源 (IC1可視為約等于IR)注意路數(shù)增加后，為提高比例精度，可加入

緩沖管（類似改進的鏡像電流源）第二章雙極型晶體管及其放大電路多路電流源電路

改進型多路電流源電路

第二十九頁，共35頁。2.6電流源電路及其應用2.6.1常見的電流源電路——相互比較第二章雙極型晶體管及其放大電路類別基本鏡像電流源改進型鏡像電流源（緩沖管）改進型鏡像電流源（射極電阻）比例電流源威爾遜電流源微電流源多路電流源電路形式右上圖T1的B、C極接緩沖管（射隨），減少IR分流，提高鏡像精度T1、T2的射極接相同的電阻，提高輸出電阻，用負反饋增加溫度穩(wěn)定性同改進型鏡像電流源（射極電阻大小不同）T1的B、C極連接改到T2，T2上增加放大管T3只在基本鏡像電流源T2上增加射極電阻比例電流源的多路擴展I0（IR的公式略）與基本鏡像電流源一樣（射極電阻不影響I0公式）參考比例電流源鏡像精度一般（取決于β）高與基本鏡像電流源一樣與基本鏡像電流源一樣高/與比例電流源一樣或差些(注意緩沖管改善鏡像精度)Ro一般：rce2一般：rce2高高（同射極電阻改進型鏡像電流源）高高（同射極電阻改進型鏡像電流源）高（同射極電阻改進型鏡像電流源）其他五種缺點改了鏡像精度改了輸出電阻和溫度穩(wěn)定性同射極電阻改進型鏡像電流源改了鏡像精度、輸出電阻和溫度特性各種好，針對微電流輸出類比例電流源友情提醒：表格僅供復習使用，合理的理解方式是記住電路形式，理解各類改進的原因和實質，進而得出結論第三十頁，共35頁。2.6電流源電路及其應用2.6.1常見的電流源電路例題：如圖電路（集成運放F007偏置電路的一部分），VCC=VEE=15V，所有晶體管|VBE|=0.7V，NPN晶體管β>>2，PNP