放大電路的動(dòng)態(tài)分析放大電路的頻率特性課件

15.3放大電路的動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)：放大電路有信號(hào)輸入(ui

0)時(shí)交流工作狀態(tài)。分析方法：微變等效電路法，圖解法。動(dòng)態(tài)分析:對(duì)外加的交流信號(hào)及其響應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行分析,即只對(duì)電路的交流工作狀態(tài)(簡(jiǎn)稱動(dòng)態(tài))進(jìn)行分析,稱為動(dòng)態(tài)分析。分析對(duì)象：各極電壓和電流的交流分量。目的：找出Au、ri、ro與電路參數(shù)的關(guān)系，為設(shè)計(jì)打基礎(chǔ)。所用電路：放大電路的交流通路。15.3放大電路的動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)：放大電路有信號(hào)輸入(ui放大電路中各點(diǎn)的電壓或電流都是在靜態(tài)直流上附加了小的交流信號(hào)。電路中電容對(duì)交、直流的作用不同。如果電容容量足夠大，可以認(rèn)為它對(duì)交流不起作用，即對(duì)交流短路。而對(duì)直流可以看成開(kāi)路，這樣，交直流所走的通道是不同的。交流通路---只考慮交流信號(hào)的分電路。直流通路

---只考慮直流信號(hào)的分電路。不同的信號(hào)可以在不同的通路進(jìn)行分析。15.3放大電路的動(dòng)態(tài)分析放大電路中各點(diǎn)的電壓或電流都是在靜態(tài)直流上附加了小的交流信號(hào)RBRCuiuORLRSes++–+––對(duì)交流信號(hào)(有輸入信號(hào)ui時(shí)的交流分量)XC0，C可看作短路。忽略電源的內(nèi)阻，電源的端電壓恒定，直流電源對(duì)交流可看作短路。短路短路對(duì)地短路交流通路畫(huà)交流通路應(yīng)遵循兩條原則：①大容量的電容視為短路；②無(wú)內(nèi)阻的直流電源視為短路。+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiERBRCuiuORLRSes++–+––對(duì)交流信號(hào)(有輸入信15.3.1微變等效電路法

微變等效電路：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。即把非線性的晶體管線性化，等效為一個(gè)線性元件。線性化的條件：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似代替。微變等效電路法：利用放大電路的微變等效電路分析計(jì)算放大電路電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。15.3.1微變等效電路法微變等效電路：線性化的條微變等效電路分析法

微變等效電路分析法(又叫小信號(hào)等效電路分析法)是在輸入低頻小信號(hào)的前提下，用BJT的h參數(shù)模型代替交流通路中的三極管，得到放大電路的微變等效電路，然后利用線性電路的基本定理來(lái)計(jì)算放大電路的性能指標(biāo)(如電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻等)。三極管的微變等效模型

圖三極管及其微變等效模型微變等效電路分析法微變等效電路分析法(又叫小信號(hào)晶體管的微變等效電路可從晶體管特性曲線求出。

當(dāng)信號(hào)很小時(shí)，在靜態(tài)工作點(diǎn)附近的輸入特性在小范圍內(nèi)可近似線性化。1.晶體管的微變等效電路UBEIB對(duì)于小功率三極管：rbe一般為幾百歐到幾千歐。15.3.1微變等效電路法(1)輸入電路Q輸入特性晶體管的輸入電阻晶體管的輸入電路(B、E之間)可用rbe等效代替，即由rbe來(lái)確定ube和ib之間的關(guān)系。IBUBEO晶體管的微變等效電路可從晶體管特性曲線求出。當(dāng)信號(hào)(2)輸出電路rce愈大，恒流特性愈好因rce阻值很高，一般忽略不計(jì)。晶體管的輸出電阻輸出特性ICUCEQ輸出特性在線性工作區(qū)是一組近似等距的平行直線。晶體管的電流放大系數(shù)晶體管的輸出電路(C、E之間)可用一受控電流源ic=ib等效代替，即由來(lái)確定ic和ib之間的關(guān)系。一般在20～200之間，在手冊(cè)中常用hfe表示。O(2)輸出電路rce愈大，恒流特性愈好晶體管的輸出電阻輸出ibicicBCEibib晶體三極管微變等效電路ube+-uce+-ube+-uce+-1.晶體管的微變等效電路rbeBEC晶體管的B、E之間可用rbe等效代替。晶體管的C、E之間可用一受控電流源ic=ib等效代替。ibicicBCEibib晶體三極管微變等效電路ube+-2.放大電路的微變等效電路將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效電路。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSii交流通路微變等效電路RBRCuiuORL++--RSeS+-ibicBCEii2.放大電路的微變等效電路將交流通路中的晶ibic

分析時(shí)假設(shè)輸入為正弦交流，所以等效電路中的電壓與電流可用相量表示。微變等效電路2.放大電路的微變等效電路將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效電路。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSiirbeRBRCRLEBC+-+-+-RS分析時(shí)假設(shè)輸入為正弦交流，所以等效電路中的電壓與電流3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算當(dāng)放大電路輸出端開(kāi)路(未接RL)時(shí)，因rbe與IE有關(guān)，故放大倍數(shù)與靜態(tài)IE有關(guān)。負(fù)載電阻愈小，放大倍數(shù)愈小。式中的負(fù)號(hào)表示輸出電壓的相位與輸入相反。例1：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算當(dāng)放大電路輸出端開(kāi)路(未接RL)時(shí)，因3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例2：由例1、例2可知，當(dāng)電路不同時(shí)，計(jì)算電壓放大倍數(shù)Au的公式也不同。要根據(jù)微變等效電路找出ui與ib的關(guān)系、uo與ic

的關(guān)系。3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算rbeRBRCRLEBC+-+-+-R3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算例15.3.1：在下圖（即圖15.1.2）中，UCC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5，RL=4k。求電壓放大倍數(shù)。+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE[解]已求得IC=1.5mA≈IERL’=RC∥RL=2kΩ3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算例15.3.1：在下圖（即圖15.14.放大電路輸入電阻的計(jì)算放大電路對(duì)信號(hào)源(或?qū)η凹?jí)放大電路)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)負(fù)載，可用一個(gè)電阻來(lái)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。定義：輸入電阻是對(duì)交流信號(hào)而言的，是動(dòng)態(tài)電阻。+-信號(hào)源Au放大電路+-輸入電阻是表明放大電路從信號(hào)源吸取電流大小的參數(shù)。電路的輸入電阻愈大，從信號(hào)源取得的電流愈小，因此一般總是希望得到較大的輸入電阻。放大電路信號(hào)源+-+-4.放大電路輸入電阻的計(jì)算放大電路對(duì)信號(hào)源(或?qū)η凹?jí)放大電路rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS例1：rirbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例2：rirbeRBRCRLEBC+-+-+-RS例1：rirbeRB5.放大電路輸出電阻的計(jì)算放大電路對(duì)負(fù)載(或?qū)蠹?jí)放大電路)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)信號(hào)源，可以將它進(jìn)行戴維南等效，等效電源的內(nèi)阻即為放大電路的輸出電阻。+_RLro+_定義：輸出電阻是動(dòng)態(tài)電阻，與負(fù)載無(wú)關(guān)。輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載能力的參數(shù)。電路的輸出電阻愈小，負(fù)載變化時(shí)輸出電壓的變化愈小，因此一般總是希望得到較小的輸出電阻。RSRL+_Au放大電路+_5.放大電路輸出電阻的計(jì)算放大電路對(duì)負(fù)載(或?qū)蠹?jí)放大電rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS共射極放大電路特點(diǎn)：

1.放大倍數(shù)高;2.輸入電阻低;3.輸出電阻高.例3：求ro的步驟(加壓求流法)：1)斷開(kāi)負(fù)載RL3)外加電壓4)求外加2)令或rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS共射極放大電路特點(diǎn)：

用圖解法對(duì)放大電路進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，旨在用作圖的方法來(lái)分析各個(gè)電壓和電流交流分量之間的傳輸情況和相互關(guān)系，也可測(cè)出電壓放大倍數(shù)。1交流負(fù)載線式中：，稱為交流負(fù)載電阻。15.3.2動(dòng)態(tài)分析圖解法

交流負(fù)載線反映動(dòng)態(tài)時(shí)電流iC和電壓uCE的變化關(guān)系，由于對(duì)交流信號(hào)短路，RL與RC并聯(lián)，故得經(jīng)整理可得：用圖解法對(duì)放大電路進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，旨在用作圖的方法來(lái)分析各15.3.2圖解法DC1.交流負(fù)載線交流負(fù)載線直流負(fù)載線交流負(fù)載線斜率′IC/mA4321O48121620B80mAA60mA40mA20mAUCE/VQ交流負(fù)載線的具體作法之一：通過(guò)輸出特性曲線上的Q點(diǎn)，做一條與橫軸夾角為α的直線AB，即為交流負(fù)載線。15.3.2圖解法DC1.交流負(fù)載線交流負(fù)載線直流負(fù)15.3.2圖解法QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuoRL=由uo和ui的幅值（或峰峰值）之比可得放大電路的電壓放大倍數(shù)。交流負(fù)載線2.圖解分析15.3.2圖解法QuCE/VttiB/AIBtiC/mA結(jié)論（1）交流信號(hào)的傳輸情況ui(即ube)ibiCu0（即uce）（2）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ui和輸出電壓u0相位相反（4）電壓放大倍數(shù)等于圖中輸出正弦電壓的幅值與輸入正弦電壓的幅值（峰峰值）之比。RL’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。結(jié)論（1）交流信號(hào)的傳輸情況ui(即ube)ibiCu03.非線性失真分析

非線性失真：信號(hào)(電壓或電流)波形被放大后幅度增大，而形狀應(yīng)保持原狀。如發(fā)生不對(duì)稱或局部變形現(xiàn)象都稱為波形失真。由于三極管非線性特性而引起的失真，稱為非線性失真。

非線性失真包括飽和失真和截止失真兩種。飽和失真：是由于放大電路的工作點(diǎn)到達(dá)了三極管的飽和區(qū)而引起的；截止失真：是由于放大電路的工作點(diǎn)到達(dá)了三極管的截止區(qū)而引起的。放大器要求輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間是線性關(guān)系，應(yīng)盡量避免失真現(xiàn)象出現(xiàn)。3.非線性失真分析非線性失真：信號(hào)(電壓3.非線性失真如果Q設(shè)置不合適，晶體管進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)工作，將造成非線性失真。若Q設(shè)置過(guò)高，

晶體管進(jìn)入飽和區(qū)工作，造成飽和失真。Q2uo適當(dāng)減小基極電流可消除失真。UCEQuCE/VttiC/mAICiC/mAuCE/VOOOQ13.非線性失真如果Q設(shè)置不合適，晶體管進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)15.3.2非線性失真若Q設(shè)置過(guò)低，晶體管進(jìn)入截止區(qū)工作，造成截止失真。適當(dāng)增加基極電流可消除失真。uiuotiB/AiB/AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC/mAuCE/VOOUCE如果Q設(shè)置合適，信號(hào)幅值過(guò)大也可產(chǎn)生失真，減小信號(hào)幅值可消除失真。15.3.2非線性失真若Q設(shè)置過(guò)低，晶體管進(jìn)入截止區(qū)課后作業(yè)P85：作業(yè)1－15.2.1（固定偏置放大電路的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)分析）課后作業(yè)P85：作業(yè)1－15.2.1（固定15.3放大電路的動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)：放大電路有信號(hào)輸入(ui

0)時(shí)交流工作狀態(tài)。分析方法：微變等效電路法，圖解法。動(dòng)態(tài)分析:對(duì)外加的交流信號(hào)及其響應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行分析,即只對(duì)電路的交流工作狀態(tài)(簡(jiǎn)稱動(dòng)態(tài))進(jìn)行分析,稱為動(dòng)態(tài)分析。分析對(duì)象：各極電壓和電流的交流分量。目的：找出Au、ri、ro與電路參數(shù)的關(guān)系，為設(shè)計(jì)打基礎(chǔ)。所用電路：放大電路的交流通路。15.3放大電路的動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)：放大電路有信號(hào)輸入(ui放大電路中各點(diǎn)的電壓或電流都是在靜態(tài)直流上附加了小的交流信號(hào)。電路中電容對(duì)交、直流的作用不同。如果電容容量足夠大，可以認(rèn)為它對(duì)交流不起作用，即對(duì)交流短路。而對(duì)直流可以看成開(kāi)路，這樣，交直流所走的通道是不同的。交流通路---只考慮交流信號(hào)的分電路。直流通路

---只考慮直流信號(hào)的分電路。不同的信號(hào)可以在不同的通路進(jìn)行分析。15.3放大電路的動(dòng)態(tài)分析放大電路中各點(diǎn)的電壓或電流都是在靜態(tài)直流上附加了小的交流信號(hào)RBRCuiuORLRSes++–+––對(duì)交流信號(hào)(有輸入信號(hào)ui時(shí)的交流分量)XC0，C可看作短路。忽略電源的內(nèi)阻，電源的端電壓恒定，直流電源對(duì)交流可看作短路。短路短路對(duì)地短路交流通路畫(huà)交流通路應(yīng)遵循兩條原則：①大容量的電容視為短路；②無(wú)內(nèi)阻的直流電源視為短路。+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiERBRCuiuORLRSes++–+––對(duì)交流信號(hào)(有輸入信15.3.1微變等效電路法

微變等效電路：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。即把非線性的晶體管線性化，等效為一個(gè)線性元件。線性化的條件：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似代替。微變等效電路法：利用放大電路的微變等效電路分析計(jì)算放大電路電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。15.3.1微變等效電路法微變等效電路：線性化的條微變等效電路分析法

微變等效電路分析法(又叫小信號(hào)等效電路分析法)是在輸入低頻小信號(hào)的前提下，用BJT的h參數(shù)模型代替交流通路中的三極管，得到放大電路的微變等效電路，然后利用線性電路的基本定理來(lái)計(jì)算放大電路的性能指標(biāo)(如電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻等)。三極管的微變等效模型

圖三極管及其微變等效模型微變等效電路分析法微變等效電路分析法(又叫小信號(hào)晶體管的微變等效電路可從晶體管特性曲線求出。

當(dāng)信號(hào)很小時(shí)，在靜態(tài)工作點(diǎn)附近的輸入特性在小范圍內(nèi)可近似線性化。1.晶體管的微變等效電路UBEIB對(duì)于小功率三極管：rbe一般為幾百歐到幾千歐。15.3.1微變等效電路法(1)輸入電路Q輸入特性晶體管的輸入電阻晶體管的輸入電路(B、E之間)可用rbe等效代替，即由rbe來(lái)確定ube和ib之間的關(guān)系。IBUBEO晶體管的微變等效電路可從晶體管特性曲線求出。當(dāng)信號(hào)(2)輸出電路rce愈大，恒流特性愈好因rce阻值很高，一般忽略不計(jì)。晶體管的輸出電阻輸出特性ICUCEQ輸出特性在線性工作區(qū)是一組近似等距的平行直線。晶體管的電流放大系數(shù)晶體管的輸出電路(C、E之間)可用一受控電流源ic=ib等效代替，即由來(lái)確定ic和ib之間的關(guān)系。一般在20～200之間，在手冊(cè)中常用hfe表示。O(2)輸出電路rce愈大，恒流特性愈好晶體管的輸出電阻輸出ibicicBCEibib晶體三極管微變等效電路ube+-uce+-ube+-uce+-1.晶體管的微變等效電路rbeBEC晶體管的B、E之間可用rbe等效代替。晶體管的C、E之間可用一受控電流源ic=ib等效代替。ibicicBCEibib晶體三極管微變等效電路ube+-2.放大電路的微變等效電路將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效電路。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSii交流通路微變等效電路RBRCuiuORL++--RSeS+-ibicBCEii2.放大電路的微變等效電路將交流通路中的晶ibic

分析時(shí)假設(shè)輸入為正弦交流，所以等效電路中的電壓與電流可用相量表示。微變等效電路2.放大電路的微變等效電路將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效電路。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSiirbeRBRCRLEBC+-+-+-RS分析時(shí)假設(shè)輸入為正弦交流，所以等效電路中的電壓與電流3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算當(dāng)放大電路輸出端開(kāi)路(未接RL)時(shí)，因rbe與IE有關(guān)，故放大倍數(shù)與靜態(tài)IE有關(guān)。負(fù)載電阻愈小，放大倍數(shù)愈小。式中的負(fù)號(hào)表示輸出電壓的相位與輸入相反。例1：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算當(dāng)放大電路輸出端開(kāi)路(未接RL)時(shí)，因3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例2：由例1、例2可知，當(dāng)電路不同時(shí)，計(jì)算電壓放大倍數(shù)Au的公式也不同。要根據(jù)微變等效電路找出ui與ib的關(guān)系、uo與ic

的關(guān)系。3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算rbeRBRCRLEBC+-+-+-R3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算例15.3.1：在下圖（即圖15.1.2）中，UCC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5，RL=4k。求電壓放大倍數(shù)。+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE[解]已求得IC=1.5mA≈IERL’=RC∥RL=2kΩ3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算例15.3.1：在下圖（即圖15.14.放大電路輸入電阻的計(jì)算放大電路對(duì)信號(hào)源(或?qū)η凹?jí)放大電路)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)負(fù)載，可用一個(gè)電阻來(lái)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。定義：輸入電阻是對(duì)交流信號(hào)而言的，是動(dòng)態(tài)電阻。+-信號(hào)源Au放大電路+-輸入電阻是表明放大電路從信號(hào)源吸取電流大小的參數(shù)。電路的輸入電阻愈大，從信號(hào)源取得的電流愈小，因此一般總是希望得到較大的輸入電阻。放大電路信號(hào)源+-+-4.放大電路輸入電阻的計(jì)算放大電路對(duì)信號(hào)源(或?qū)η凹?jí)放大電路rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS例1：rirbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例2：rirbeRBRCRLEBC+-+-+-RS例1：rirbeRB5.放大電路輸出電阻的計(jì)算放大電路對(duì)負(fù)載(或?qū)蠹?jí)放大電路)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)信號(hào)源，可以將它進(jìn)行戴維南等效，等效電源的內(nèi)阻即為放大電路的輸出電阻。+_RLro+_定義：輸出電阻是動(dòng)態(tài)電阻，與負(fù)載無(wú)關(guān)。輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載能力的參數(shù)。電路的輸出電阻愈小，負(fù)載變化時(shí)輸出電壓的變化愈小，因此一般總是希望得到較小的輸出電阻。RSRL+_Au放大電路+_5.放大電路輸出電阻的計(jì)算放大電路對(duì)負(fù)載(或?qū)蠹?jí)放大電rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS共射極放大電路特點(diǎn)：

1.放大倍數(shù)高;2.輸入電阻低;3.輸出電阻高.例3：求ro的步驟(加壓求流法)：1)斷開(kāi)負(fù)載RL3)外加電壓4)求外加2)令或rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS共射極放大電路特點(diǎn)：

用圖解法對(duì)放大電路進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，旨在用作圖的方法來(lái)分析各個(gè)電壓和電流交流分量之間的傳輸情況和相互關(guān)系，也可測(cè)出電壓放大倍數(shù)。1交流負(fù)載線式中：，稱為交流負(fù)載電阻。15.3.2動(dòng)態(tài)分析圖解法

交流負(fù)載線反映動(dòng)態(tài)時(shí)電流iC和電壓uCE的變化關(guān)系，由于對(duì)交流信號(hào)短路，RL與RC并聯(lián)，故得經(jīng)整理可得：用圖解法對(duì)放大電路進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，旨在用作圖的方法來(lái)分析各15.3.2圖解法DC1.交流負(fù)載線交流負(fù)載線直流負(fù)載線交流負(fù)載線斜率′IC/mA4321O48121620B80mAA60mA40mA20mAUCE/VQ交流負(fù)載線的具體作法之一：通過(guò)輸出特性曲線上的Q點(diǎn)，做一條與橫軸夾角為α的直線AB，即為交流負(fù)載線。15.3.2圖解法DC1.交流負(fù)載線交流負(fù)載線直流負(fù)15.3.2圖解法QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuoRL=由uo和ui的幅值（或峰峰值）之比可得放大電路的電壓放大倍數(shù)。交流負(fù)載線2.圖解分析