交大模電各章課件23放大電路分析方法

2.3

放大電路的分析方法基本分析方法等效電路法圖解分析靜態(tài)圖解法圖解分析動(dòng)態(tài)中頻等效電路直流模型電容相當(dāng)于開路電感相當(dāng)于短路Rb

RcT+VCC直流通路1.直流通路用于放大電路的靜態(tài)分析在直流通路中:返回RbRcT+-uiC1C2+VCC-+RL

uo阻容耦合放大電路下一頁動(dòng)畫1一、直流通路與交流通路RbRcT-+uiRL+-uo交流通路電容和理想電壓源相當(dāng)于短路電感和理想電流源相當(dāng)于開路,2.交流通路用于放大電路的動(dòng)態(tài)分析在交流通路中:動(dòng)畫2RbRcT+-uiC1C2+VCC-+RL

uo阻容耦合放大電路上一頁返回下一頁圖解法的過程圖解法即可分析靜態(tài),也可分析動(dòng)態(tài).過程一般是先靜態(tài)后動(dòng)態(tài).1.

圖解分析靜態(tài)任務(wù):用作圖法確定靜態(tài)工作點(diǎn),求出IBQ,ICQ和UCEQ.輸入特性不易準(zhǔn)確測(cè)得,一般用近似估算法求IBQ和UBEQ下面主要討論輸出回路的圖解法.二、圖解法上一頁返回下一頁+-uCE+-uCETRcVCCNiC

M

iCRbRcT+-uoRLC1C2+VCC+-ui上一頁返回下一頁+uCE+-

-uCETRcVCCiC

M

iCICQRcUCEQi

=IB

BQiC/mAVCCVCC

uCE/VO靜態(tài)工作點(diǎn)Q,如圖示：動(dòng)畫

動(dòng)畫QN直流負(fù)載線和靜態(tài)工作點(diǎn)的求法根據(jù)輸出回路方程uCE=VCC–iCRc

作直流負(fù)載線與橫坐標(biāo)交點(diǎn)為VCC,與縱坐標(biāo)交點(diǎn)為VCC/Rc，斜率為-1/RC

，是靜態(tài)工作點(diǎn)的移動(dòng)軌跡。直流負(fù)載線與特性曲線Ib=IBQ

的交點(diǎn)即為上一頁返回下一頁40200[例]

試用圖解法確定下圖所示電路的靜態(tài)工作點(diǎn)1226iB=80μА60QOCEu

/ViC/mA4解：首先估算IBQ+-UBE+IBICCEu

=

12-3

iCBQI

=CCV

-

UBEQ

=

40

μARbIBQ輸出回路方程IBQ

=

40

μAICQ=2mAUCEQ=6VRbRcT

UCE+-uiC1C2CC-+-

RL

uo280KΩ3KΩ3KΩ+V

12V上一頁返回下一頁2.

圖解分析動(dòng)態(tài)TΔuCE

ΔuCEΔ

iC

M

ΔiC+

+-

-N交流通路的輸出回路RCRLRbRcT+上一頁返回下一頁-uoRLC1C2動(dòng)態(tài)分析(估算動(dòng)態(tài)技術(shù)指標(biāo))討論對(duì)象是交流成分+VCC+-uiT++-

-ΔuCENΔ

iC

M

ΔiCΔuCE

RCRL交流負(fù)載線40026iB=80μА60QCi

/mAO12

uCE/V420直流負(fù)載線ΔuCE

=

-

ΔiC(RC

//

RL)交流負(fù)載線：描述放大電路的動(dòng)態(tài)工作情況畫法：過靜態(tài)工作點(diǎn)Q作一條斜率為-1/（RC//RL）的直線上一頁返回下一頁402002iB=80μА60QiC/mAO12

uCE/V4QIBQ402060iB/μАOiCOuBE/VtiBOt0.7Δ

uBEUBEtuBEtuCE6Δ

uCEUCEQ4.57.50.68Q

0.72Δ

iB放大電路動(dòng)態(tài)工作情況交流負(fù)載線直流負(fù)載線上一頁返回下一頁用圖解法求放大電路的放大倍數(shù)假設(shè)IBQ附近有一個(gè)變化量ΔiB，在輸入特性上找到相應(yīng)的Δ

uBE

，在輸出特性的交流負(fù)載線上找到相應(yīng)的Δ

iC和Δ

uCE。則電壓放大倍數(shù)：uA

=ΔuCEΔ

uBE電流放大倍數(shù)：Δ

iBΔ

iCiA

=上一頁返回下一頁402002iB=80μА60QiC/mAO12

uCE/V4QIBQ402060iB/μАOiCOuBE/VtiBOt0.7Δ

uBEUBEtuBEtuCE6Δ

uCEUCEQ4.57.50.68Q

0.72Δ

iB交流負(fù)載線直流負(fù)載線uA

=Δ

uCEΔ

uBE0.072-0.68=

4.5-7.5

=-75負(fù)號(hào)表示uCE與uBE反相位上一頁返回下一頁結(jié)論：ttttuBEuBEQOiBiBQOiCiCQOuCEuCEQO由右圖可知單管共射放大電路交直流并存有電壓放大作用有倒相作用uoui上一頁返回下一頁3.圖解法的步驟（一）畫輸出回路的直流負(fù)載線（二）估算IBQ，確定Q

點(diǎn)，得到ICQ和UCEQ（三）畫交流負(fù)載線（四）求電壓放大倍數(shù)上一頁返回下一頁Q點(diǎn)過低iC/mAOuCECi

/mAtQtOUCEQICQOuCE截止失真uCE波形出現(xiàn)頂部失真1.分析非線性失真

動(dòng)畫交流負(fù)載線iB三、圖解法的應(yīng)用上一頁返回下一頁iC/mAOuCEQICQtOiC/mAuCEtOUCEQ飽和失真交流負(fù)載線uCE波形出現(xiàn)底部失真iBQ點(diǎn)過高動(dòng)畫3上一頁返回下一頁OuCEiC/mA2.用圖解法估算最大輸出幅度QiB=0μАDEABQ點(diǎn)應(yīng)盡量設(shè)在交流負(fù)載線上線段AB的中點(diǎn)若CD=DE，則CUom

=

CD

2

=

DE

2否則2,

DE

2Uom

=

min{CD交流負(fù)載線直流負(fù)載線上一頁返回下一頁適用條件：微小交流工作信號(hào)，三極管工作在線性區(qū)解決問題：處理三極管的非線性問題等效：從線性電路的三個(gè)引出端看進(jìn)去，其電壓、電流的變化關(guān)系和原來的三極管一樣。四、等效電路法上一頁返回下一頁1、晶體管的直流模型及靜態(tài)工作點(diǎn)的估算法-+bce+-uBEQuCEQIBIC--UBEQUCEQUonIBQICQβIBQb++

ce晶體管直流模型上一頁返回下一頁估算圖示電路靜態(tài)工作點(diǎn)UCEQ

=VCC

-

ICQ

RcbBQRVCC

BEQI

=

-UICQ

?

bIBQIB

Rb

+

UBEQ

=

VCCCQ

cCEQI

R

+

U

=

VCCRbRcT+-uiRLC1C2+VCC+-uo解：上一頁返回下一頁2、晶體管共射h參數(shù)等效模型OiCuCEQIBQICQUCEQiBuBEOIBQUBEQUCEQQuBE

=

f

(iB

,

uCE

)iC

=

f

(iB

,

uCE

)全微分U12e

ce11e

bI

+

hU

BE

=

hUI22e

ceB

21e

b=

h

I

+

hUCEB?uBEBICE?u?uBEh12e

=B

UCEh?i=

?iC21eIBh?uCE=

?iC22e其中h11e

=?i上一頁返回下一頁共射h參數(shù)等效模型+-ce+-uBEuCEb

iBiCuCE+--h11euBEiCh21eiBiBecb+1/h22e12eh

uCEh11e

：小信號(hào)作用下b-e間的動(dòng)態(tài)電阻h12e

：內(nèi)反饋系數(shù)h21e

：晶體管在Q點(diǎn)處的電流放大系數(shù)h22e

：c-e間的動(dòng)態(tài)電阻上一頁返回下一頁若RL與rce可比，則分析電路時(shí)應(yīng)考慮rce-+bec+-uBEiBiC-+-rbeuCE

uBEiCβ

iBuCEiBec+b3、簡(jiǎn)化的h參數(shù)微變等效模型上一頁返回下一頁4.

rbe的近似估算公式rbe

≈rbb?+

(1+β

)

26

IEQ其中:rbb?是三極管的基區(qū)體電阻,若無特別說明,可認(rèn)為rbb?約為300Ω,26為常溫下溫度的電壓當(dāng)量單位為mV上一頁返回下一頁RbRcT+-uoRLC1C2+VCC-+ui+-+-ruiiCbeβibuoibecbRcRLRb單管共射放大電路的等效電路先畫出三極管的等效電路，再依次畫出放大電路的交流通路五、共射放大電路動(dòng)態(tài)參數(shù)的分析上一頁返回下一頁電壓放大倍數(shù)：uoAu=

ui=-

β

ib

Rc//RLbi

rbe=-

β

Rc//

RLrbe輸入電阻：=R

//rb

be輸出電阻：Rou

=

0iRL

=

∞iR

=uiiiuoio=Ro

=

Rc+-beβ

ibiC

cb

ibr

RcRb+-uiuRL

oeioii+-uo+-rbeuiβibeiC

cb

ibRcRbio上一頁返回下一頁等效電路法的步驟確定放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q求出Q點(diǎn)處的β和rbe畫出放大電路的微變等效電路列出電路方程并求解上一頁返回下一頁[例]圖示放大電路中,β

=501.

試估算放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn),求電壓放大倍數(shù),求輸入電阻和輸出電阻RbRcC1C2+VCCT+-uoRL+-uiRe接有發(fā)射極電阻的單管共射放大電路12V3KΩ3KΩ240Ω上一頁返回下一頁解:直流通路如圖所示IBQRb

+

UBEQ

+

IEQ

Re

=VCCBQI

=VCC-

UBEQRb+(1+

β

)

Re=

0.04mAICQ=

β

IBQ

=50×

0.04=

2

mA

≈IEQUCEQ

=VCC

-

ICQ

Rc

-

IEQRe=

12-2×

(3+

0.82)=

4.36

VIBQICQ+-UBEQ+VCCRbRcTIEQRe直流通路下一頁上一頁返回be

bb?r

≈r

+(1+

β

)

26IEQ=300+(1+50)262=

963

ΩβRL′Au=

-rbe

+(1+

β)

Re=

-1.75Ri=[rbe

+(1+

β)

Re]//Rb=

36.3KΩRc

≈

Rc

=

3KΩ射極電阻R

使電壓e放大倍數(shù)降低iC++--rbeβ