放大電路的動(dòng)態(tài)分析

1、 15.3 放大電路的動(dòng)態(tài)分析放大電路的動(dòng)態(tài)分析15.3.1 微變等效電路法微變等效電路法 就是把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效就是把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個(gè)線性電路。為一個(gè)線性電路。 晶體管在小信號(hào)（微變量）情況下工作。因此，晶體管在小信號(hào)（微變量）情況下工作。因此，在靜態(tài)工作點(diǎn)附近小范圍內(nèi)的特性曲線可用直線近在靜態(tài)工作點(diǎn)附近小范圍內(nèi)的特性曲線可用直線近似代替。似代替。 利用放大電路的微變等效電路分析利用放大電路的微變等效電路分析計(jì)算計(jì)算放大電路放大電路電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)A Au u、輸入電阻、輸入電阻r ri i、輸出電阻、輸出電阻r ro o等。等。iBUB

2、E 當(dāng)輸入信號(hào)很小時(shí)，在靜態(tài)工作點(diǎn)當(dāng)輸入信號(hào)很小時(shí)，在靜態(tài)工作點(diǎn)Q附近的工作段可認(rèn)為是直線。附近的工作段可認(rèn)為是直線。對(duì)輸入的小交流信號(hào)而言，三極管對(duì)輸入的小交流信號(hào)而言，三極管相當(dāng)于電阻相當(dāng)于電阻rbe，表示輸入特性。，表示輸入特性。 UBE IBCECEUUiuiurbbeBBEbe1. 晶體管的微變等效電路晶體管的微變等效電路（1）輸入回路）輸入回路Q 對(duì)于低頻小功率晶體管的輸入電阻對(duì)于低頻小功率晶體管的輸入電阻估算為：估算為：)mA()mV(26)1 ()(200EbeIr 式中，式中， IE ：發(fā)射極電流的靜態(tài)值發(fā)射極電流的靜態(tài)值; ：晶：晶體管的放大倍數(shù)；體管的放大倍數(shù)； rbe：

3、輸入電阻，其值輸入電阻，其值一般為幾百歐到幾千歐一般為幾百歐到幾千歐(動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻)。rbe rce+-+-CBiCuCE)(bBcCCiIiIibBiICECEUbCUBCiiII 輸出端相當(dāng)于一個(gè)受輸出端相當(dāng)于一個(gè)受 ib控制的電流源控制的電流源。 輸出端還等效并聯(lián)一輸出端還等效并聯(lián)一個(gè)大電阻個(gè)大電阻rce。（2）輸出回路輸出回路在線性工作區(qū)是一族平行直線。在線性工作區(qū)是一族平行直線。ibiC受控電流源受控電流源iCuCE iC uCEBBICCEICCEceiuIUr在小信號(hào)的條件下，在小信號(hào)的條件下， rce也是一個(gè)常數(shù)。阻值很也是一個(gè)常數(shù)。阻值很高，約為幾十到幾百高，約為幾十到幾

4、百k。在后面微變等效電路中，在后面微變等效電路中，可忽略不計(jì)?？珊雎圆挥?jì)。輸出電阻輸出電阻rcerbe rce+-+-CBibicicBCEib ib晶體三極管晶體三極管微變等效電路微變等效電路ube+ +- -uce+ +- -ube+ +- -uce+ +- -rbeBEC 晶體管的晶體管的B、E之間之間可用可用rbe等效代替。等效代替。 晶體管的晶體管的C、E之間可用一之間可用一受控電流源受控電流源ic= ib等效代替。等效代替。(3) 晶體管的微變等效電路晶體管的微變等效電路2 . 放大電路的微變等效電路放大電路的微變等效電路rbe ibibrceiiicuiuoRBRCRL+-RBR

5、CuiuORL+ + +- - -RSeS+ +- -ibicBCEii3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)電壓放大倍數(shù)的計(jì)算算bebirIU LcoRIU beLrRAu LCL/ RRR io :UUAu 定定義義Lb RI rbebeCrRAu iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RS解解 已求得已求得 IC= 1.5mA IERL = RC RL = 2kk867. 01.5(mA)mV)(26)5 .371 (200ber5 .86867. 025 .37beLurRA 已知已知UCC=12V, RC=4k, RB=300k, =37.5， RL=

6、4k ，試求電壓放大倍數(shù)，試求電壓放大倍數(shù)。例題例題4. 放大電路輸入電阻的計(jì)算放大電路輸入電阻的計(jì)算 放大電路對(duì)信號(hào)源來(lái)說(shuō)，是一個(gè)負(fù)載，可放大電路對(duì)信號(hào)源來(lái)說(shuō)，是一個(gè)負(fù)載，可用一個(gè)電阻等效代替，這個(gè)電阻是信號(hào)源的負(fù)用一個(gè)電阻等效代替，這個(gè)電阻是信號(hào)源的負(fù)載電阻，也就是放大電路的輸入電阻載電阻，也就是放大電路的輸入電阻r ri i ，即，即iiIUri輸入電阻對(duì)交流而言是動(dòng)態(tài)電阻。輸入電阻對(duì)交流而言是動(dòng)態(tài)電阻。iiIUribeBrR /ber 電路的輸入電阻越大，從信號(hào)源取電路的輸入電阻越大，從信號(hào)源取得的電流越小，因此一般總是希望得到得的電流越小，因此一般總是希望得到較大的輸入電阻。較大的輸

7、入電阻。rbeRBRCRLiU iI bI cI oU BI 5. 放大電路輸出電阻的計(jì)算放大電路輸出電阻的計(jì)算 (1) 將信號(hào)源短路（將信號(hào)源短路（ Ui=0）和輸出端開(kāi)）和輸出端開(kāi)路從輸出端看進(jìn)去的電阻。路從輸出端看進(jìn)去的電阻。 (2)將信號(hào)源短路（將信號(hào)源短路（ Ui=0）保留受控源，）保留受控源，輸出端加電壓（輸出端加電壓（ U0）以產(chǎn)生電流）以產(chǎn)生電流 I0。r0 RC 000IUriUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSCoooRRUUIIUIUrCoocRoc求求ro的步驟：的步驟：1) 斷開(kāi)負(fù)載斷開(kāi)負(fù)載RLoU3) 外加電壓外

8、加電壓or外加外加oICRcoIII bcII 0 0 cb II所所以以2) 令令 或或0i U0S EoooIUr4)解解 放大電路對(duì)負(fù)載來(lái)說(shuō)，是一信號(hào)源，可用等效電放大電路對(duì)負(fù)載來(lái)說(shuō)，是一信號(hào)源，可用等效電動(dòng)勢(shì)動(dòng)勢(shì)E0和內(nèi)阻和內(nèi)阻r0表示。等效電源的內(nèi)阻即為輸出電阻。表示。等效電源的內(nèi)阻即為輸出電阻。000EU輸出端開(kāi)路時(shí)輸出端開(kāi)路時(shí)輸出端接輸出端接 上負(fù)載電阻時(shí)上負(fù)載電阻時(shí)由上列兩式可得出由上列兩式可得出LOL000) 1(RUUr本例中本例中)106() 134(30r2kLLLRrREU00o 已知已知U0O=4V, RL=6k, U0L=3V, 求放大電路的輸出求放大電路的輸出電

9、阻。放大電路同上圖。電阻。放大電路同上圖。例題例題 直流負(fù)載線反映靜態(tài)時(shí)電流直流負(fù)載線反映靜態(tài)時(shí)電流IC和和UCE的變化的變化關(guān)系關(guān)系, 由于由于C2的隔直作用的隔直作用, 不考慮負(fù)載電阻不考慮負(fù)載電阻RL。15.3.2 放大電路的動(dòng)態(tài)圖解法放大電路的動(dòng)態(tài)圖解法1.做出交流負(fù)載線做出交流負(fù)載線 交流負(fù)載線交流負(fù)載線反映動(dòng)態(tài)時(shí)電流反映動(dòng)態(tài)時(shí)電流 iC和和uCE的變化的變化關(guān)系視關(guān)系視C2為短路，為短路，RL 與與RC并聯(lián)并聯(lián) ，所以交流負(fù)載，所以交流負(fù)載線比直流負(fù)載線要陡些。為了得到盡量大的輸線比直流負(fù)載線要陡些。為了得到盡量大的輸出信號(hào)，要把出信號(hào)，要把Q設(shè)置在交流負(fù)載線的中間部分。設(shè)置在交流

10、負(fù)載線的中間部分。如果如果Q設(shè)置不合適，信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)，設(shè)置不合適，信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)，會(huì)造成非線性失真會(huì)造成非線性失真。（1）交流負(fù)載）交流負(fù)載RLRBRCRLuiuoicuceLcec1Rui其中：其中：CLL/RRR ICUCEUCCQIB交流負(fù)載線比直流負(fù)載線交流負(fù)載線比直流負(fù)載線要陡要陡, 斜率為斜率為:LR1 交流負(fù)載線交流負(fù)載線（2）交流負(fù)載線的作法）交流負(fù)載線的作法CCREQuCE/VttiB B/ AIBtiC C/mAICiB B/ AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC C/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuo2.2.圖解分析圖解分析15.3

11、.3 非線性失真非線性失真在放大電路中，輸出信號(hào)應(yīng)該成比例地放在放大電路中，輸出信號(hào)應(yīng)該成比例地放大輸入信號(hào)（即線性放大）；如果兩者不成大輸入信號(hào)（即線性放大）；如果兩者不成比例，則輸出信號(hào)不能反映輸入信號(hào)的情況，比例，則輸出信號(hào)不能反映輸入信號(hào)的情況，放大電路產(chǎn)生放大電路產(chǎn)生非線性失真非線性失真。為得到盡量大的輸出信號(hào)，要把為得到盡量大的輸出信號(hào)，要把Q Q點(diǎn)點(diǎn)設(shè)置設(shè)置在交流負(fù)載線中間部分。否則，信號(hào)進(jìn)入截在交流負(fù)載線中間部分。否則，信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)，則造成非線性失真。止區(qū)或飽和區(qū)，則造成非線性失真。下面將分析失真的原因。為簡(jiǎn)化分析，假設(shè)下面將分析失真的原因。為簡(jiǎn)化分析，假設(shè)負(fù)載為空載

12、負(fù)載為空載( (R RL L= = ) )。Q2uoUCEQuCE/VttiC C/mAICiC C/mAuCE/VOOOQ1uiuotiB B/ AiB B/ AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC C/mAuCE/VOOUCE結(jié)結(jié) 論論（1）交流信號(hào)的傳輸情況）交流信號(hào)的傳輸情況ui (即即ube)ibiCu0（即（即uce ）（2）電壓和電流都含有直流分量和交流分量）電壓和電流都含有直流分量和交流分量uBE = UBE+ ubeuCE = UCE+ uceiB = IBE+ ibiC = IC+ ic（3）輸入信號(hào)電壓）輸入信號(hào)電壓ui和輸出電壓和輸出電壓u0相位相反相

13、位相反（4）電壓放大倍數(shù)等于圖中輸出正弦電壓的幅值與輸）電壓放大倍數(shù)等于圖中輸出正弦電壓的幅值與輸入正弦電壓的幅值之比。入正弦電壓的幅值之比。RL的阻值愈小，交流負(fù)載線的阻值愈小，交流負(fù)載線愈陡，電壓放大倍數(shù)下降得也愈多。愈陡，電壓放大倍數(shù)下降得也愈多。 15.4 靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定 在在固定偏置固定偏置放大電路中，放大電路中，當(dāng)溫度升高時(shí)，當(dāng)溫度升高時(shí)，UBE 、 、 ICBO 。 上式表明，當(dāng)上式表明，當(dāng)UCC和和 RB一定時(shí)，一定時(shí)， IC與與 UBE、 以及以及 ICEO 有關(guān)有關(guān)，而這三個(gè)參數(shù)隨溫度而變化。，而這三個(gè)參數(shù)隨溫度而變化。CBOBBECCCEOBC)1( I

14、RUUIII 溫度升高時(shí)，溫度升高時(shí)， IC將增加，使將增加，使Q點(diǎn)沿負(fù)載線上移。點(diǎn)沿負(fù)載線上移。15.4.1 溫度變化對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響溫度變化對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響B(tài)BECCBRUUIiCuCEQQ 固定偏置電路的缺點(diǎn)與改進(jìn)固定偏置電路的缺點(diǎn)與改進(jìn)OTIC15.4.2 分壓式偏置放分壓式偏置放大電路大電路B2II 若若滿滿足足： 基極電位基本恒定，基極電位基本恒定，不隨溫度變化。不隨溫度變化。2B2BRIV 2B1BCC21RRUII CC2B1B2BBURRRV VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+RE射極直流射極直流負(fù)反饋電阻負(fù)反饋電阻CE

15、交流旁交流旁路電容路電容15.4.2 分壓式偏置放分壓式偏置放大電路大電路VBEBEBECRUVII BEBUV 若若滿滿足足：EBEBEBEC RVRUVII RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+I2= (5 10) IB，VB= (5 10) UBE， RB1、RB2的阻值一般為幾十千歐。的阻值一般為幾十千歐。VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+TUBEIBICVEICVB 固定固定CC2B1B2BURRRV

16、B EBRVRUVIIEBEBEC CBII EECCCCCERIRIUU VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+ 對(duì)交流：對(duì)交流：旁路電容旁路電容 CE 將將R 短路短路， R 不起不起作用作用， Au，ri，ro與固定偏置電路相同與固定偏置電路相同。如果去掉如果去掉CE ，Au，ri，ro ？旁路電容旁路電容RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+去掉去掉 CE 后的交流通路和微變等效電路：后的交流通路和微變等效電路：CoEbeBiRrRrRr)1 (/rbeRCRLoUREiUiIbIcIbIRBEbbebiRIrIU

17、)1 (LboRIUEbeLuRrRA)1 (RB1RCRLuiuoRB2RE2B1BB/RRR EbeL) 1(RrRAu beLrRAu EbeB2B1i)1 (R/R/Rrr CoRr beBir/Rr CoRr 在圖示放大電路中，已知在圖示放大電路中，已知UCC=12V, RC= 6k, RE1= 300， RE2= 2.7k， RB1= 60k， RB2= 20k RL= 6k ，晶體管，晶體管=50， UBE=0.6V, 試求試求: :(1) (1) 靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn) IB、IC 及及 UCE；(2) (2) 畫(huà)出微變等效電路；畫(huà)出微變等效電路；(3) (3) 輸入電阻輸入電阻

18、ri、ro及及 Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL+UCCuiuo+RE2V3V12206020CCB2B1B2B URRRVmA8 . 0 mA36 . 03EBEBEC RUVII A16 A500.8CB IIV8 . 4V38 . 068 . 012)(1E1EECCCCCE RRIRIUURB1RCRB2RE1+UCCRE2+UCEIEIBICVBk6Co Rrk86. 18 . 02651200I26) 1(200Ebe rk 15/2B1BB RRR其中其中 EbeBi) 1(/RrRr k03.8 EbeL) 1 (RrRAu 69. 8 iUiIbIcIoUbISEeIBRI 15.5 15.5 放大電路的頻率特放大電路的頻率特性性由于在放大電路中一般都有電容元件，如由于在放大電路中一般都有電容元件，如耦合電容、發(fā)射極電阻旁路電容以及晶體耦合電容、發(fā)射極電阻旁路電容以及晶體管的極間電容和聯(lián)線分布電容管的極間電容和聯(lián)線分布電容等。他們對(duì)等。他們對(duì)不同頻率的信號(hào)所呈現(xiàn)的容抗值是不相同不同頻率的信號(hào)所呈現(xiàn)的容抗值是不相同的。的。f|Au |