第6講放大電路的分析方法

1、2.3 2.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法一、放大電路的直流通路和交流通路一、放大電路的直流通路和交流通路二、圖解法二、圖解法三、等效電路法三、等效電路法一、放大電路的直流通路和交流通路一、放大電路的直流通路和交流通路1. 直流通路：直流通路： Us=0，保留，保留Rs；電容開路；電容開路； 電感相當(dāng)于短路（線圈電阻近似為電感相當(dāng)于短路（線圈電阻近似為0）。）。2. 交流通路：大容量電容相當(dāng)于短路；交流通路：大容量電容相當(dāng)于短路； 直流電源相當(dāng)于短路（內(nèi)阻為直流電源相當(dāng)于短路（內(nèi)阻為0）。）。 通常，放大電路中直流電源的作用和交流信號(hào)的通常，放大電路中直流電源的作用和交流信號(hào)的作用共

2、存，這使得電路的分析復(fù)雜化。為簡(jiǎn)化分析，作用共存，這使得電路的分析復(fù)雜化。為簡(jiǎn)化分析，將它們分開作用，引入直流通路和交流通路的概念。將它們分開作用，引入直流通路和交流通路的概念。分析分析放大電路放大電路靜態(tài)分析：靜態(tài)分析：計(jì)算計(jì)算Q Q。用直流通路用直流通路動(dòng)態(tài)分析：動(dòng)態(tài)分析：A Au u、R Ri i、R Ro o 波形失真。波形失真。用交流通路用交流通路cCQCCCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVI VBB越大，越大，UBEQ取不同的取不同的值所引起的值所引起的IBQ的誤差越小。的誤差越小?；竟采浞糯箅娐返闹绷魍泛徒涣魍坊竟采浞糯箅娐返闹绷魍泛徒涣魍?列晶體管輸

3、入、輸出回路方程，將列晶體管輸入、輸出回路方程，將UBEQ作為已知條件，作為已知條件，令令I(lǐng)CQIBQ，可估算出靜態(tài)工作點(diǎn)。，可估算出靜態(tài)工作點(diǎn)。cCQCCCEQBQCQbBEQCCBQ RIVUIIRUVI當(dāng)當(dāng)VCCUBEQ時(shí)，時(shí)，bCCBQRVI已知：已知：VCC12V， Rb600k， Rc3k ， 100。 Q？直流通路直流通路阻容耦合單管共射放大電路的直流通路和交流通路阻容耦合單管共射放大電路的直流通路和交流通路IBQ=20uA，ICQ=2mA, UCEQ=6VUBEQ：硅管硅管0.7V,鍺管鍺管0.2V例例1 1、畫出圖示電路的直流通路和交流通路。、畫出圖示電路的直流通路和交流通路

4、。將將u uS S短路即為直流通路。短路即為直流通路。交流通路交流通路交流通路交流通路直流通路直流通路二、圖解法二、圖解法應(yīng)實(shí)測(cè)特性曲線應(yīng)實(shí)測(cè)特性曲線1. 靜態(tài)分析：圖解二元方程靜態(tài)分析：圖解二元方程bBBBBERiVucCCCCERiVu輸入回路輸入回路負(fù)載線負(fù)載線QIBQUBEQQIBQICQUCEQ負(fù)載線負(fù)載線例例2、已知、已知單管共射放大電路及特性曲線單管共射放大電路及特性曲線,Rb = 280 k ，Rc = 3 k ，VCC = 12 V，試用圖解法確定，試用圖解法確定Q點(diǎn)。點(diǎn)。解：解：首先估算首先估算 IBQA 40mA)2807 . 012(bBEQCCBQ RUVI做直流負(fù)載

5、線，確定做直流負(fù)載線，確定 Q 點(diǎn)點(diǎn)根據(jù)根據(jù)讀讀 Q 點(diǎn)：點(diǎn)：2. 電壓放大倍數(shù)的分析電壓放大倍數(shù)的分析符號(hào)為“”。反相，與給定uuAuuuuAuuiiuIOIOOCECBI)(bBIBBBERiuVuIuBBQBiIICiCEu斜率不變斜率不變3. 失真分析失真分析 截止失真截止失真消除方法：增大消除方法：增大VBB，即向上平移輸入回路負(fù)載線。，即向上平移輸入回路負(fù)載線。t 截止失真是在輸入回路首先產(chǎn)生失真！截止失真是在輸入回路首先產(chǎn)生失真！QiB底部失真底部失真 iC底部失真底部失真uO頂部失真頂部失真Q減小減小Rb能消除截止失真嗎？能消除截止失真嗎？決定決定UOM飽和失真產(chǎn)生于晶體管的輸

6、出回路！飽和失真產(chǎn)生于晶體管的輸出回路！QiC頂部失真頂部失真 （iB不失真）不失真）uO底部失真底部失真 飽和失真飽和失真決定決定UOM消除飽和失真的方法消除飽和失真的方法 消除方法：增大消除方法：增大Rb，減小，減小VBB，減小，減小Rc，減小，減小，增大，增大VCC。 Q QRb或或或或VBB Rc或或VCC這可不是這可不是好辦法！好辦法！用圖解法估算最大輸出幅度用圖解法估算最大輸出幅度OiB = 0QuCE/ViC / mAACBDE交流負(fù)載線交流負(fù)載線22omDECDU Q 盡量設(shè)在線段盡量設(shè)在線段 AB 的中點(diǎn)。則的中點(diǎn)。則 AQ = QB，CD = DE最大不失真輸出電壓最大不失

7、真輸出電壓Uom ：比較：比較(UCEQUCES)與（與（ VCC UCEQ ），取其小者，），取其小者，除以除以 。VCCUCEQ21. Rb對(duì)對(duì)Q點(diǎn)的影響點(diǎn)的影響2. RC 對(duì)對(duì)Q點(diǎn)的影響點(diǎn)的影響 3. VCC對(duì)對(duì)Q點(diǎn)的影響點(diǎn)的影響NOQMIBQiCuCENOQMIBQiCuCENOQMIBQiCuCERbRbRCRCVCCVCC電路參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響電路參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響Q 點(diǎn)下移；點(diǎn)下移；Q 點(diǎn)上移；點(diǎn)上移；Q 點(diǎn)左移；點(diǎn)左移； Q 點(diǎn)右移；點(diǎn)右移； Q 點(diǎn)平行上移；點(diǎn)平行上移；Q 點(diǎn)平行下移點(diǎn)平行下移+VCC實(shí)際調(diào)試中實(shí)際調(diào)試中, 主要通過(guò)主要通過(guò)改變改變Rb來(lái)調(diào)整來(lái)調(diào)整Q點(diǎn)

8、。點(diǎn)。U UBEQBEQ+V+VCCCCU UCEQCEQR R L LR RC CR R b bu uo ou ui i阻容耦合放大電路阻容耦合放大電路R R L LR RC CR R b bU Ui iU Uo o直流通路直流通路交流通路交流通路直流負(fù)載線直流負(fù)載線：CRiVuC CC CC CC CE E 交流負(fù)載線：交流負(fù)載線：u ucece= =i ic cR RL L斜率斜率= =1/R1/RC CR RL L=R=RC C/R/RL L 斜率斜率= =1/R1/RL Luceic4、直流負(fù)載線和交流負(fù)載線、直流負(fù)載線和交流負(fù)載線Uom=?Q點(diǎn)在什么位置點(diǎn)在什么位置Uom最大？最大

9、？交流負(fù)載線應(yīng)過(guò)交流負(fù)載線應(yīng)過(guò)Q點(diǎn)，且點(diǎn)，且斜率決定于（斜率決定于（RcRL）BRILCQU Uomom=I=ICQCQRRL L當(dāng)當(dāng)I ICQCQR RL L=U=UCEQCEQU UCESCES時(shí)，時(shí)，UomUom最大最大5、圖解法的特點(diǎn)、圖解法的特點(diǎn) 形象直觀；形象直觀； 適應(yīng)于適應(yīng)于Q點(diǎn)分析、失真分析、最大不失真輸出點(diǎn)分析、失真分析、最大不失真輸出電壓的分析；電壓的分析； 能夠用于大信號(hào)分析；能夠用于大信號(hào)分析； 不易準(zhǔn)確求解；不易準(zhǔn)確求解； 不能求解輸入電阻、輸出電阻、頻帶等參數(shù)。不能求解輸入電阻、輸出電阻、頻帶等參數(shù)。直接耦合放大電路：交直流負(fù)載線重合。直接耦合放大電路：交直流負(fù)載

10、線重合。阻容耦合放大電路：阻容耦合放大電路：當(dāng)當(dāng)R RL L=時(shí)（空載）時(shí)（空載），交直流負(fù)載線重合。，交直流負(fù)載線重合。例例3 31. 在什么參數(shù)、如何變化時(shí)在什么參數(shù)、如何變化時(shí)Q1 Q2 Q3 Q4？2. 從輸出電壓上看，哪個(gè)從輸出電壓上看，哪個(gè)Q點(diǎn)下最易產(chǎn)生截止失真？哪點(diǎn)下最易產(chǎn)生截止失真？哪個(gè)個(gè)Q點(diǎn)下最易產(chǎn)生飽和失真？哪個(gè)點(diǎn)下最易產(chǎn)生飽和失真？哪個(gè)Q點(diǎn)下點(diǎn)下Uom最大？最大？3. 設(shè)計(jì)放大電路時(shí)，應(yīng)根據(jù)什么選擇設(shè)計(jì)放大電路時(shí)，應(yīng)根據(jù)什么選擇VCC？例例4 42. 空載和帶載兩種情況下空載和帶載兩種情況下Uom分別為多少？分別為多少？在圖示電路中，有無(wú)可能在空載時(shí)輸出電壓失真，而在圖示

11、電路中，有無(wú)可能在空載時(shí)輸出電壓失真，而帶上負(fù)載后這種失真消除？帶上負(fù)載后這種失真消除？3. 增大電壓放大能力的方法？增大電壓放大能力的方法？ 已知已知ICQ2mA，UCES0.7V。 1. 在空載情況下，當(dāng)輸在空載情況下，當(dāng)輸入信號(hào)增大時(shí)，電路首先出入信號(hào)增大時(shí)，電路首先出現(xiàn)飽和失真還是截止失真？現(xiàn)飽和失真還是截止失真？若帶負(fù)載的情況下呢？若帶負(fù)載的情況下呢？三、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。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。利用線性元件建立模型，來(lái)描述非線性器件的特性。cCQCEQBQCQbBEQBBBQ

12、 RIVUIIRUVICC輸入回路等效為輸入回路等效為恒壓源恒壓源輸出回路等效為電流控制的電流源輸出回路等效為電流控制的電流源1. 1. 直流模型：適于直流模型：適于Q Q點(diǎn)的分析點(diǎn)的分析理想二極管理想二極管利用估算法求解靜態(tài)工作點(diǎn)，實(shí)質(zhì)上利用了直流模型。利用估算法求解靜態(tài)工作點(diǎn)，實(shí)質(zhì)上利用了直流模型。2. 2. 晶體管的晶體管的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，在低頻、小信

13、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CECECBBCCCECEBEBBBEBEddddddBCEBCEuuiiiiiuuuiiuuIUIUce22b21cce12b11be UhIhIUhIhU交流等效模型（按式子畫模型）交流等效模型（按式子畫模型）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)UbeI bIcUceh12Uceh11h21Ib1/h22h參數(shù)的物理意義參數(shù)的物理意義beBBE11CEriuhUBCEBE12IuuhCEBC21UiihceCEC221Bruihib-e間的間的動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻內(nèi)反饋內(nèi)反饋系數(shù)系數(shù)電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)c-e間的電導(dǎo)間的電導(dǎo) 在輸入回路，內(nèi)反

14、饋系數(shù)在輸入回路，內(nèi)反饋系數(shù)h12很小，即內(nèi)反饋很弱，近似分析中可忽略不計(jì)，很小，即內(nèi)反饋很弱，近似分析中可忽略不計(jì)，故晶體管的輸入回路可近似等效為只有一個(gè)動(dòng)態(tài)電阻故晶體管的輸入回路可近似等效為只有一個(gè)動(dòng)態(tài)電阻rbe(h11)；在輸出回路，；在輸出回路，h22很小，即很小，即rce很大，說(shuō)明在近似分析中該支路的電流可忽略，故晶體管的輸很大，說(shuō)明在近似分析中該支路的電流可忽略，故晶體管的輸出回路可近似等效為只有一個(gè)受控電流源出回路可近似等效為只有一個(gè)受控電流源Ic ，Ic = Ib 。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CQTbbEQTbbebbbbbebe IUr

15、IUrrrIUr)1 (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算出算出在輸入特性曲線上，在輸入特性曲線上，Q點(diǎn)越高，點(diǎn)越高，rbe越小！越小！1、 h參數(shù)都是小信號(hào)參數(shù)，即微變參數(shù)或交流參數(shù)。參數(shù)都是小信號(hào)參數(shù)，即微變參數(shù)或交流參數(shù)。2、h參數(shù)與參數(shù)與Q點(diǎn)有關(guān)，在放大區(qū)基本不變。點(diǎn)有關(guān)，在放大區(qū)基本不變。3、 沒(méi)有考慮結(jié)電容的作用。沒(méi)有考慮結(jié)電容的作用。 因此適用條件：因此適用條件：低頻小信號(hào)低頻小信號(hào)4、 h參數(shù)都是微變參數(shù)，所以參數(shù)都是微變參數(shù)，所以只適合對(duì)交流信號(hào)只

16、適合對(duì)交流信號(hào)的分析。的分析。（只對(duì)交流等效對(duì)直流不等效（只對(duì)交流等效對(duì)直流不等效)5、 受控電流源受控電流源Ib的大小和方向受的大小和方向受Ib控制?？刂啤＞w管晶體管h參數(shù)等效模型注意問(wèn)題參數(shù)等效模型注意問(wèn)題：VCCRCR bVBBuoui畫放大電路的交流等效電路畫放大電路的交流等效電路外電路：用交流通路外電路：用交流通路T: 用三極管等效電路代替用三極管等效電路代替UiI bUorbeIbR cR b3. 放大電路的動(dòng)態(tài)分析放大電路的動(dòng)態(tài)分析)()(bebbbebiirRIrRIUccoRIUbebcio rRRUUAubebiiirRIURcoRR 放大電路的放大電路的交流等效電路交流

17、等效電路阻容耦合共射放大電路的動(dòng)態(tài)分析阻容耦合共射放大電路的動(dòng)態(tài)分析beLbebLcio )(rRrIRRIUUAcubebebirrRRuuARRRUUUUUUAisiiosisoscoRR 放大電路的放大電路的交流等效電路交流等效電路輸入電輸入電阻中不阻中不應(yīng)含有應(yīng)含有Rs!輸出電輸出電阻中不阻中不應(yīng)含有應(yīng)含有RL!VCCRCR bVBBuoui例例5、已知、已知VBB=1V，Rb=24k，VCC=12V，Rc=5.1k，晶體管的晶體管的=100，rbb=100 ，導(dǎo)通時(shí)，導(dǎo)通時(shí)UBEQ=0.7V。、靜態(tài)工作點(diǎn)、靜態(tài)工作點(diǎn)Q Q、求、求Au、Aus、Ri、Ro解：解：、 靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作

18、點(diǎn)Q 12.512.5A AR RU UV VI Ib bBEQBEQBBBBBQBQICQ IBQ=1.25mAUCEQ = VCC ICQ RC5.63V、求、求Au、Aus、Ri、Ro2.2k2.2kI IU Ur rI IU U) )(1(1r rr rCQCQT TbbbbEQEQT Tbbbbbebe-19.5-19.5r rR RR RU UU UA Abebeb bC Ci iO Ou u2 26 6. .2 2k kr rR RI IU UR Rb be eb bi ii ii i5 5. .1 1k kR RI IU UR Rc cU UO OO Oo o0 0S SUiI bUorbeIbR cR b例例6、圖示電路，三極管的、圖示電路，三極管的=80，rbe=1K UBE=0.7V+VCCR LRC3 k3 k+12Vuoui R b600 kR S1 kU S、計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)、計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)Q、求、求Au、Aus、Ri、Ro解：解：、 靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)Q 7.2V7.2VR RI IV VU U1.6mA1.6mAI II I2020A AR R