第4講基本放大電路(二)

1、第4講 放大電路基礎(chǔ)（二）教學(xué)內(nèi)容：放大電路的分析方法教學(xué)內(nèi)容：放大電路的分析方法直流通路與交流通路直流通路與交流通路圖解法圖解法等效電路法等效電路法重點(diǎn)：重點(diǎn)：放大電路中放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻的計(jì)算；放大電路中放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻的計(jì)算； 難點(diǎn)：難點(diǎn)：放大電路中直流通路及交流通路的分析。放大電路中直流通路及交流通路的分析。 2.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法放大電路放大電路分析方法分析方法靜態(tài)分析靜態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析估算法估算法圖解法圖解法微變等效電路法微變等效電路法圖解法圖解法計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算機(jī)仿真分析放大電路就是在分析放大電路就是在理解放大電路的工作原理理解放大

2、電路的工作原理的基礎(chǔ)上求解的基礎(chǔ)上求解靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)IBQ , UBEQ , UCEQ, ICQ和和各項(xiàng)動(dòng)態(tài)參數(shù)各項(xiàng)動(dòng)態(tài)參數(shù)AU, Ri, Ro基本共射放大電路為例，針對(duì)電路中存在非線性器件基本共射放大電路為例，針對(duì)電路中存在非線性器件,而且直而且直流量與交流量同時(shí)作用的特點(diǎn)，提出分析方法。流量與交流量同時(shí)作用的特點(diǎn)，提出分析方法。2.3.1 2.3.1 直流通路與交流通路直流通路與交流通路 1.1.直流通路：直流通路：在直流電源作用下直流電流流經(jīng)的通路，用在直流電源作用下直流電流流經(jīng)的通路，用于于靜態(tài)分析靜態(tài)分析。對(duì)于直流通路：對(duì)于直流通路：電容視為開(kāi)路；電感視為短路；信號(hào)源視電容視為

3、開(kāi)路；電感視為短路；信號(hào)源視為短路，但保留其內(nèi)阻。為短路，但保留其內(nèi)阻。2. 2. 交流通路：交流通路：在輸入信號(hào)作用下交流電流流經(jīng)的通路，在輸入信號(hào)作用下交流電流流經(jīng)的通路，用于用于動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析。對(duì)于交流通路：對(duì)于交流通路：大容量電容（耦合電容、旁路電容等）視大容量電容（耦合電容、旁路電容等）視為短路；大容量電感視為開(kāi)路；直流電源視為短路。為短路；大容量電感視為開(kāi)路；直流電源視為短路。在放大電路中在放大電路中直流信號(hào)直流信號(hào)與與交流信號(hào)交流信號(hào)總是共存的，但是由于總是共存的，但是由于電電容容、電感電感等電抗元件的存在，等電抗元件的存在，直流信號(hào)流經(jīng)的通路直流信號(hào)流經(jīng)的通路與與交流信交流信

4、號(hào)流經(jīng)的通路號(hào)流經(jīng)的通路是是不完全相同不完全相同的。的。直流通路直流通路交流通路交流通路信號(hào)源視為短路信號(hào)源視為短路直流電源直流電源視為短路視為短路基本共射放大電路基本共射放大電路直接耦合共射放大電路直接耦合共射放大電路直流通路直流通路交流通路交流通路信號(hào)源視為信號(hào)源視為短路短路，但保但保留其內(nèi)阻留其內(nèi)阻直流電源直流電源視為短路視為短路阻容耦合共射放大電路阻容耦合共射放大電路直流通路直流通路交流通路交流通路信號(hào)源視為信號(hào)源視為短路短路，電容電容視為開(kāi)路視為開(kāi)路直流電源視直流電源視為短路，電為短路，電容視為短路容視為短路ic7n在分析放大電路時(shí)，應(yīng)遵循在分析放大電路時(shí)，應(yīng)遵循“先靜態(tài)，后動(dòng)態(tài)先靜

5、態(tài)，后動(dòng)態(tài)”的原則，求解靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)利用直流通路，求解動(dòng)的原則，求解靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)利用直流通路，求解動(dòng)態(tài)參數(shù)時(shí)應(yīng)利用交流通路。態(tài)參數(shù)時(shí)應(yīng)利用交流通路。靜態(tài)工作點(diǎn)合適，動(dòng)態(tài)分析才有意義。靜態(tài)工作點(diǎn)合適，動(dòng)態(tài)分析才有意義。對(duì)于簡(jiǎn)單電路，不一定非畫(huà)出直流通路不可對(duì)于簡(jiǎn)單電路，不一定非畫(huà)出直流通路不可82.3.2 2.3.2 圖解法圖解法 一一. . 靜態(tài)工作點(diǎn)的分析靜態(tài)工作點(diǎn)的分析已知三極管的輸入、輸出特性曲線以及各元件參數(shù)的情況已知三極管的輸入、輸出特性曲線以及各元件參數(shù)的情況下，利用作圖的方法對(duì)電路進(jìn)行分析即為下，利用作圖的方法對(duì)電路進(jìn)行分析即為圖解法圖解法?；竟采浞糯箅娐坊竟采浞糯箅娐穋CC

6、CCERiVubBBBBERiVuQ點(diǎn)應(yīng)在輸入特性點(diǎn)應(yīng)在輸入特性曲線上，又滿足曲線上，又滿足Q點(diǎn)應(yīng)在輸出特點(diǎn)應(yīng)在輸出特性曲線上，又滿性曲線上，又滿足足當(dāng)輸入信號(hào)當(dāng)輸入信號(hào)0IucCCCCERiVubBBBBERiVu輸入回路圖解分析輸入回路圖解分析iB與與uBE關(guān)系關(guān)系bBBBBEBBBEBRViuVui時(shí)，時(shí)，00CCCCCECCCECRViuVui時(shí)，時(shí)，00輸出回路圖解分析輸出回路圖解分析uCE與與iC關(guān)系關(guān)系輸入回路輸入回路負(fù)載線負(fù)載線QIBQUBEQIBQQICQUCEQ負(fù)載線負(fù)載線Q點(diǎn)即為靜態(tài)工作點(diǎn)點(diǎn)即為靜態(tài)工作點(diǎn)二、電壓放大倍數(shù)的分析二、電壓放大倍數(shù)的分析當(dāng)加入輸入信號(hào)當(dāng)加入輸入

7、信號(hào) ui時(shí)，時(shí)，輸入回路方程為：輸入回路方程為：biBBRuV, 0bBiBBBERiuVu該直線與橫軸交點(diǎn)該直線與橫軸交點(diǎn): 與縱軸交點(diǎn)：與縱軸交點(diǎn)：斜率斜率)0 ,(VBBIubR1符號(hào)為“”。反相，與給定uuAuuuuAuuiiuIOIOOCECBI)(當(dāng)輸入電壓為正弦波時(shí)，若當(dāng)輸入電壓為正弦波時(shí)，若Q點(diǎn)合適而且輸入信號(hào)幅值較小，點(diǎn)合適而且輸入信號(hào)幅值較小，晶體管晶體管b-e間動(dòng)態(tài)電壓為正弦，基極動(dòng)態(tài)電流為正弦，集電極間動(dòng)態(tài)電壓為正弦，基極動(dòng)態(tài)電流為正弦，集電極電流也為正弦，則輸出電壓也為反向正弦波，無(wú)失真。電流也為正弦，則輸出電壓也為反向正弦波，無(wú)失真。三、波形非線性失真分析三、波形

8、非線性失真分析若若Q 點(diǎn)過(guò)低：點(diǎn)過(guò)低：ib、ic 波形將產(chǎn)生底部失真，波形將產(chǎn)生底部失真，uo波形將產(chǎn)生頂部失真。這種波形將產(chǎn)生頂部失真。這種因?yàn)榫w管截止而產(chǎn)生的失真叫做因?yàn)榫w管截止而產(chǎn)生的失真叫做截止失真。截止失真。解決方法：加大解決方法：加大VBB，提高，提高Q。bBEQBBBQRUVI若若Q 點(diǎn)過(guò)高：點(diǎn)過(guò)高：ib、ic 波形將產(chǎn)生頂部失真，波形將產(chǎn)生頂部失真，uo波形將產(chǎn)生底部失真。這種波形將產(chǎn)生底部失真。這種因?yàn)榫w管飽和而產(chǎn)生的失真叫做因?yàn)榫w管飽和而產(chǎn)生的失真叫做飽和飽和失真。失真。解決方法：解決方法：1.加大加大Rb，降低，降低Q。 2.降低降低RC，使，使Q 右移右移 3.

9、換換值較小的晶體管值較小的晶體管BQCQIIcCQCCCEQRIVU14最大不失真輸出電壓最大不失真輸出電壓Uom：比較比較UCEQ與（與（ VCC- -UCEQ），取其小者，除以），取其小者，除以 。為使為使Uom盡可能大，應(yīng)將盡可能大，應(yīng)將Q點(diǎn)設(shè)置在放大區(qū)內(nèi)負(fù)載線的中點(diǎn)，即橫點(diǎn)設(shè)置在放大區(qū)內(nèi)負(fù)載線的中點(diǎn)，即橫坐標(biāo)值為（坐標(biāo)值為（VCC+UCES)/2的位置。的位置。截止失真和飽和失真都是比較極端的情況，在輸入信號(hào)的整個(gè)周截止失真和飽和失真都是比較極端的情況，在輸入信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)，即使晶體管工作在放大區(qū)，也會(huì)因?yàn)檩斎胩匦院洼敵鎏匦云趦?nèi)，即使晶體管工作在放大區(qū)，也會(huì)因?yàn)檩斎胩匦院洼敵鎏匦缘姆?/p>

10、線性使輸出波形產(chǎn)生失真，只不過(guò)當(dāng)輸入信號(hào)幅值比較小時(shí)，的非線性使輸出波形產(chǎn)生失真，只不過(guò)當(dāng)輸入信號(hào)幅值比較小時(shí)，這種失真非常小，可忽略不計(jì)。這種失真非常小，可忽略不計(jì)。2四、直流負(fù)載線與交流負(fù)載線。四、直流負(fù)載線與交流負(fù)載線。ICQUCEQQIBQuCEiCuCERcVCCVCC斜率斜率1RC以阻容耦合共射放大電路為例以阻容耦合共射放大電路為例靜態(tài)時(shí)靜態(tài)時(shí)所確定的負(fù)載線稱為所確定的負(fù)載線稱為直流負(fù)載線直流負(fù)載線cCCCCERiVu放大電路外電路的伏安放大電路外電路的伏安特性曲線稱為特性曲線稱為負(fù)載線負(fù)載線動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài) 時(shí)時(shí)所確定的負(fù)載線稱為所確定的負(fù)載線稱為交流負(fù)載線。交流負(fù)載線。/LCLCCCE

11、RiRRiu(1)交流負(fù)載線必過(guò)交流負(fù)載線必過(guò)Q點(diǎn)點(diǎn)斜率斜率LCRR /1交流負(fù)載線與橫軸的交點(diǎn)交流負(fù)載線與橫軸的交點(diǎn)B：0),/(LCCQCEQRRIUBLCQRI空載時(shí)直流負(fù)載線與交流負(fù)載線重合空載時(shí)直流負(fù)載線與交流負(fù)載線重合Uom1Uom2最大不失真輸出電壓最大不失真輸出電壓21,minomomUU(2)斜率為斜率為-1/（RC/RL）16五、圖解法的適用范圍五、圖解法的適用范圍特點(diǎn)：特點(diǎn)：直觀、形象，但要求實(shí)測(cè)晶體管的輸入、輸出曲線，而且直觀、形象，但要求實(shí)測(cè)晶體管的輸入、輸出曲線，而且用圖解法進(jìn)行定量分析的誤差較大。用圖解法進(jìn)行定量分析的誤差較大。適用范圍：適用范圍：靜態(tài)工作點(diǎn)位置、

12、最大不失真輸出電壓和失真情況分析。靜態(tài)工作點(diǎn)位置、最大不失真輸出電壓和失真情況分析。注意：靜態(tài)工作點(diǎn)位置由直流負(fù)載線確定，估算放大倍數(shù)、注意：靜態(tài)工作點(diǎn)位置由直流負(fù)載線確定，估算放大倍數(shù)、最大不失真輸出電壓幅度和分析非線性失真情況必最大不失真輸出電壓幅度和分析非線性失真情況必須根據(jù)交流負(fù)載線來(lái)估算和分析。須根據(jù)交流負(fù)載線來(lái)估算和分析。2.3.32.3.3 等效電路法半導(dǎo)體器件的非線性特性使放大電路的分析復(fù)雜化。利用半導(dǎo)體器件的非線性特性使放大電路的分析復(fù)雜化。利用線性元件建立模型，來(lái)描述非線性器件的特性。線性元件建立模型，來(lái)描述非線性器件的特性。1. 直流模型及靜態(tài)工作點(diǎn)估算：直流模型及靜態(tài)工

13、作點(diǎn)估算：適于適于Q點(diǎn)的分析點(diǎn)的分析輸入：認(rèn)為輸入：認(rèn)為b-e間等效間等效為直流恒壓源為直流恒壓源輸出：輸出：ICQ=IBQ等效為電流控制電流源等效為電流控制電流源理想二極管理想二極管晶體管的直流模型是晶體管在靜態(tài)時(shí)工作在放大狀態(tài)的模型，晶體管的直流模型是晶體管在靜態(tài)時(shí)工作在放大狀態(tài)的模型，其使用條件是其使用條件是輸入回路等效為輸入回路等效為恒壓源恒壓源電流控制電電流控制電流源流源,BECEonBEUUUU且2. 2. 晶體管的晶體管的h h參數(shù)等效模型（交流等效模型）參數(shù)等效模型（交流等效模型）在交流通路中可將晶體管看成在交流通路中可將晶體管看成為一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，輸入回路為一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，輸

14、入回路、輸出回路各為一個(gè)端口。、輸出回路各為一個(gè)端口。)()(CEBCCEBBEuifiuifu，低頻小信號(hào)模型低頻小信號(hào)模型h h參數(shù)等效模型的由來(lái)參數(shù)等效模型的由來(lái)輸入特性輸入特性 輸出特性輸出特性ce22b21cce12b11be UhIhIUhIhU在低頻、小信號(hào)作用下的關(guān)系式在低頻、小信號(hào)作用下的關(guān)系式CECECBBCCCECEBEBBBEBEddddddBCEBCEuuiiiiiuuuiiuuIUIU交流等效模型（按式子畫(huà)模型）交流等效模型（按式子畫(huà)模型）電阻電阻無(wú)量綱無(wú)量綱無(wú)量綱無(wú)量綱電導(dǎo)電導(dǎo)很小與2212hh簡(jiǎn)化的簡(jiǎn)化的h h參數(shù)等效電路交流等效模型參數(shù)等效電路交流等效模型EQ

15、Tbbebbbbbebe)1 ( IUrrrIUr查閱手冊(cè)查閱手冊(cè)基區(qū)體電阻基區(qū)體電阻發(fā)射結(jié)電阻發(fā)射結(jié)電阻發(fā)射區(qū)體電阻發(fā)射區(qū)體電阻數(shù)值小可忽略數(shù)值小可忽略利用利用PN結(jié)的電流方程可求得結(jié)的電流方程可求得由由IEQ算出算出在在輸入特性曲線上，輸入特性曲線上，Q點(diǎn)越高，點(diǎn)越高，rbe越小！越?。VUT263 3. . 放大電路的動(dòng)態(tài)分析放大電路的動(dòng)態(tài)分析利用利用h h參數(shù)等效模型計(jì)算放大電路的電壓放大倍數(shù)、輸入?yún)?shù)等效模型計(jì)算放大電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻電阻、輸出電阻放大電路的放大電路的交流等效電路交流等效電路1 1）電壓放大倍數(shù)：）電壓放大倍數(shù)：)()(bebbbebiirRIr

16、RIUccoRIUbebcio rRRUUAubebiiirRIURcoRR 2 2）輸入電阻：）輸入電阻：3 3）輸出電阻：）輸出電阻：R Rbebe與與Q Q點(diǎn)緊密相關(guān)，故動(dòng)態(tài)參數(shù)與點(diǎn)緊密相關(guān)，故動(dòng)態(tài)參數(shù)與Q Q點(diǎn)緊密相關(guān)；對(duì)放大電路點(diǎn)緊密相關(guān)；對(duì)放大電路應(yīng)遵循應(yīng)遵循“先靜態(tài)，后動(dòng)態(tài)先靜態(tài)，后動(dòng)態(tài)”的原則，只有的原則，只有Q Q點(diǎn)合適，動(dòng)態(tài)分點(diǎn)合適，動(dòng)態(tài)分析才有意義析才有意義 例：已知例：已知VCC=12V，Rb=510k，RC=3k，晶體管的，晶體管的rbb=150，=80，UBEQ=0.7V;RL=3k;耦合電容對(duì)交流信號(hào)耦合電容對(duì)交流信號(hào)可視為短路?？梢暈槎搪?。（1）求出電路的）求出電路的（2）若所加信號(hào)源內(nèi)阻）若所加信號(hào)源內(nèi)阻Rs為為2k，求出，求出oiuRRA、SOusUUA/mARUVIbBEQCCBQ0222. 05107 . 012mAmAIIBQCQ77. 10222. 080VRIVUcCQCCCEQ69. 6377. 112BEQCEQUU晶體管工作在放大區(qū)晶體管工作在放大區(qū)132577. 12680150CQTbbbeIUrr輸入電阻輸入電阻中不應(yīng)含中不應(yīng)含有有Rs!輸出電阻輸出電阻中不應(yīng)含中不應(yīng)含有有RL!)/()/(LCbLCcoRRIRRIUbebirIUbeLbebLcio )(rRrIRRIUUAcubebebirrRIURiiCRRouuA