工學(xué)模擬電路第二章-動(dòng)態(tài)分析

晶體管電路分析的復(fù)雜性在于晶體管特性的非線性。當(dāng)放大電路的輸入信號(hào)電壓很小時(shí)，可以把晶體管在小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來(lái)代替。oiBuBEQuCEoiCQ用線性電路來(lái)描述非線性特性，建立線性模型。2·3·3等效電路（h參數(shù)小信號(hào)模型）法就可用線性電路的分析方法來(lái)分析晶體管電路一、晶體管共射

h參數(shù)等效模型共射放大電路在低頻小信號(hào)作用下，將晶體管看成一個(gè)線性雙口網(wǎng)絡(luò)，利用網(wǎng)絡(luò)的h參數(shù)來(lái)表示輸入、輸出端口的電壓與電流的相互關(guān)系，便可得出等效電路，稱為共射h參數(shù)等效模型。

雙口有源器件i1i2+u2-+u1-ibic+uce

-+ube

-bce研究的對(duì)象僅僅是變化量信號(hào)的變化范圍很小適用條件1、h參數(shù)等效模型的由來(lái)

雙口有源器件i1i2+u2-+u1-+ube

-+uce

-+-bceibic+uce

-+ube

-bce求全微分：2、h參數(shù)的物理意義①h11

iBuBEoQ

uBE

iB常數(shù)輸出端交流短路時(shí)的輸入電阻：rbe表示晶體管基極電壓對(duì)基極電流的控制關(guān)系。rbe一般在1kΩ左右。+ube

-+uce

-+-bce在Q點(diǎn)處切線斜率的倒數(shù)②h12

iBuBEoQ

uCE

uBE輸入端交流開(kāi)路時(shí)的反向電壓傳輸比

h12無(wú)量綱，一般在10-3以下。+ube

-+uce

-+-bce③

h21

uCEoiCQ

iB

iC常數(shù)輸出端交流短路時(shí)的正向電流傳輸比，即電流放大系數(shù)：β表示晶體管電流放大能力。β無(wú)量綱，一般在100左右。+ube

-+uce

-+-bce④h22

uCEoiCQ

uCE

iC常數(shù)輸入端交流開(kāi)路時(shí)的輸出電導(dǎo)h22一般在10-5

S以下。輸出電阻105Ω以上。+ube

-+uce

-+-bcercerbe

1kΩ左右β100左右無(wú)量綱10-3以下rce105Ω以上3、簡(jiǎn)化的h參數(shù)等效模型+ube

-+uce

-+-bce可忽略不計(jì)該支路電流可忽略不計(jì)bce+-+-(1)β值的獲得①用晶體管特性圖示儀②數(shù)字萬(wàn)用表4、

h

參數(shù)的獲得(2)rbe的近似表達(dá)式基區(qū)體電阻溫度電壓當(dāng)量,常溫下UT=26mV發(fā)射極靜態(tài)電流適用范圍：集電區(qū)基區(qū)發(fā)射區(qū)集電結(jié)發(fā)射結(jié)回顧：1、晶體管共射

h參數(shù)等效模型bce+-+-ibic+uce

-+ube

-bce

2、利用h參數(shù)等效模型可以求解放大電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)。

Au、Ri、Ro+ui-TRbRcVCCC1+uo-+C2+TRb+ui-Rc+uo-Rb+ui-Rc+uo-Rb+-Rc+-+ui-TRbRcVCCC1+uo-+C2+畫(huà)放大電路的h參數(shù)等效電路步驟：①畫(huà)出放大電路的交流通路TRb+ui-Rc+uo-②畫(huà)出晶體管的h參數(shù)等效模型③畫(huà)出放大電路的交流等效電路Rb+ui-Rc+uo-Rb+-Rc+-[例題]畫(huà)出圖示放大電路的h參數(shù)交流等效電路。設(shè)電路中各電容容抗均可忽略。(a)+ui-TR1VCCC1

C2RL++R3C3++uo-R2TR1+ui-R2RL+uo-R1+ui-R2RL+uo-(a)+ui-TRb1Rc-VCCC1

+uo-C2RLRb2Re++TReRb2+ui-RcRb1RL+uo-ReRb2+ui-Rc

Rb1RL+uo-交流通路畫(huà)出圖示放大電路的h參數(shù)交流等效電路。設(shè)電路中各電容容抗均可忽略。[例題]TRe1+uo-Rb3Rb1Rb2+ui-Re1+uo-Rb1Rb3Rb2+ui-Re1+uo-Rb1Rb3Rb2+ui-(b)+ui-TRb1VCCCb1

Cb2Rb2Re1++Rb3Re2Ce++uo-交流通路bec(c)+ui-TRb1VCCC1

C2Rc++ReRb2C2++uo-becTbecRe+ui-Rc+uo-becbecRe+ui-Rc+uo-交流通路二、共射放大電路動(dòng)態(tài)參數(shù)的分析對(duì)放大電路的分析有兩個(gè)方面：靜態(tài)分析：確定靜態(tài)工作點(diǎn)IBQ、ICQ、UCEQ工具:直流通路方法近似估算法圖解分析法特性曲線直流負(fù)載線動(dòng)態(tài)分析：討論放大電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)Au、Ri、Ro工具:交流通路方法圖解分析法等效電路法特性曲線交流負(fù)載線利用h參數(shù)等效模型求解放大電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)。1、電壓放大倍數(shù)Rb+-Rc+-根據(jù)定義而故①共發(fā)射極基本放大電路的電壓增益比較高；②輸出電壓與輸入電壓反相可見(jiàn)：等效電路法求動(dòng)態(tài)參數(shù)2、輸入電阻放大電路+-RsRLRi放大電路RLRi+-Rb+-Rc+-Ri

是放大電路的輸入電阻，rbe

是晶體管的輸入電阻，兩者在數(shù)值上接近，意義完全不同。共射放大電路的輸入電阻比較小。放大電路的輸入電阻與信號(hào)源內(nèi)阻無(wú)關(guān)。3、輸出電阻放大電路+-RsRL+-Ro放大電路Rs+-Ro+-Rb+-Rc+-Ro是放大電路的輸出電阻，

Rc

是晶體管的集電極電阻。兩者在數(shù)值上接近，意義完全不同。共射放大電路的輸出電阻比較大。放大電路的輸出電阻與負(fù)載無(wú)關(guān)。電路如圖所示，已知VCC=12V，Rb=510kΩ，Rc=3kΩ，晶

求出電路的Au，Ri，Ro和Aus。體管的rbb

=150Ω，β=80，導(dǎo)通時(shí)UBE=0.7V，RL=3kΩ，Rs=2kΩ?！鋄例題]+ui-TRbRcVCC+uo-

+C2RLRs+-usC1+

解：(1)求靜態(tài)值TRbRcVCCIBICIB=VCC

–UBE

Rb

=12–0.7510

103=22.2μAIC

βIB

=80

2.22

10–6=1.77mAIE=IC+IB

IC

=1.77mA(2)求rberbe

rbb′+(1+β)26mVIE(mA)=150+(1+80)261.77

1325Ω

1.3kΩUCE

=VCC-ICRC=12-1.77

10–3

103

3=6.69V[例題]+ui-TRbRcVCC+uo-

+C2RLRs+-usC1+

電路如圖所示，已知VCC=12V，Rb=510kΩ，Rc=3kΩ，晶

求出電路的Au，Ri，Ro和Aus。體管的rbb

=150Ω，β=80，導(dǎo)通時(shí)UBE=0.7V，RL=3kΩ，Rs=2kΩ?！?3)求Au.TRbRs+-us+ui-RcRL+uo-RbRs+-Us.+-RcRL+-bce[例題]+ui-TRbRcVCC+uo-

+C2RLRs+-usC1+

電路如圖所示，已知VCC=12V，Rb=510kΩ，Rc=3kΩ，晶

求出電路的Au，Ri，Ro和Aus。體管的rbb

=150Ω，β=80，導(dǎo)通時(shí)UBE=0.7V，RL=3kΩ，Rs=2kΩ?！?4)求RiRbRcRLRi

+-(5)求RoRbRsRcRo+-因?yàn)樗訹例題]+ui-TRbRcVCC+uo-

+C2RLRs+-usC1+

電路如圖所示，已知VCC=12V，Rb=510kΩ，Rc=3kΩ，晶

求出電路的Au，Ri，Ro和Aus。體管的rbb

=150Ω，β=80，導(dǎo)通時(shí)UBE=0.7V，RL=3kΩ，Rs=2kΩ?！?6)求Aus.放大電路Rs+-Us.RiRL+-+-[例題]TRbRc+VCC+uo-+uo

-C1+

C1+

圖所示放大電路中,(1)設(shè)RL=,要求|Au|100,VCC=12V,.IC=1mA,=20,rbb

=200,試確定Rb和Rc,并計(jì)算UCE′解：[例題]TRbRc+VCC+uo-+uo

-C1+

C1+

uitouoto圖所示放大電路中,(2)若uo中交流成分出現(xiàn)圖所示的失真中的哪個(gè)元件？如何調(diào)整？現(xiàn)象,問(wèn)是截止失真還是飽和失真？為消除此失真，應(yīng)調(diào)整電路解：iCuCEiBoQ飽和失真，調(diào)整基極電阻Rb，增大Rb?；蛘{(diào)整集電極電阻Rc，

減小Rc。

2·4

放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定決定電路是否會(huì)產(chǎn)生失真影響動(dòng)態(tài)參數(shù)靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定的因素電源電壓的波動(dòng)元件的老化溫度的變化最為主要的基本共射放大電路TRbRc+VCC+uo-+ui

-C1+

C1+

當(dāng)VCC和Rb確定之后，IB確定不變。2·4·1靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的必要性T=50

CT=20

CiCuCEOiBQVCC溫度變化時(shí)，使IBQ與ICQ變化方向相反。溫度升高時(shí)，β↑ICQ↑，曲線上移對(duì)策：

2·4·2典型的靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路一、電路組成和Q點(diǎn)穩(wěn)定原理+ui-T+uo-TB直流通路由直流通路：I2=I1+IBQ若滿足

I1>>IBQ則I2

I1

基極電位VBQ

Rb1+Rb2Rb1?VCC幾乎僅決定于電阻Rb1與Rb2對(duì)直流電源VCC的分壓基本不受溫度的影響。

ICQ

TB

VBQ

基本不隨溫度變化而變化T

ICQ

IEQ

VEQ

UBEQ

(=VBQ–VEQ)

IBQ

Re起著重要的作用。

它將輸出端電流IC的變化轉(zhuǎn)換成電壓，影響輸入回路b-e之間的電壓，從而使IB向相反方向變化。反饋，負(fù)反饋、直流負(fù)反饋+ui-T+uo-

Q點(diǎn)穩(wěn)定的原因：

Re直流負(fù)反饋

VBQ

基本不隨溫度變化而變化分壓式負(fù)反饋Q點(diǎn)穩(wěn)定電路。將輸出量通過(guò)一定的方式引回輸入回路影響輸入量的措施稱為反饋。直流通路中的反饋稱為直流反饋。反饋的結(jié)果使輸出量的變化減小的稱為負(fù)反饋，反之稱為正反饋。二、靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)參數(shù)的估算

[例]圖所示電路中,已知VCC=12V,Rb1=5k,Rb2=15k,Re=2.3k,Rc=5.1k,RL=5.1k;晶體管

=100,rbe=1.5k,UBE=0.7V。(1)估算靜態(tài)工作點(diǎn)Q；+ui-T+uo-VBQ

Rb1+Rb2

Rb1

VCC

=5+155

12=3VIEQ=VBQ–UBEQ

Re

(3–0.7)V2.3k

=1mATB

ICQIBQ=ICQ

1mA100=10AUCEQ

VCC–(Rc+Re)ICQ

=4.6V(2)動(dòng)態(tài)分析(不接電容)ReRb1Rb2+-RcRL+-+ui-T+uo-(2)動(dòng)態(tài)分析

(不接電容)ReRb1Rb2+-RcRL+-(3)動(dòng)態(tài)分析+ui-T+uo-(接電容)Ce+T+ui-+uo-Rb1Rb2+-RcRL+-[比較]+ui-T+uo-+ui-T+uo-Ce+旁路電容

[比較]+ui-T+uo-+ui-T+uo-Ce+發(fā)射極電阻Re雖然降低了電壓放大倍數(shù)，卻提高了輸入電阻。+ui-T+uo-Ce+利用二極管的反向特性進(jìn)行溫度補(bǔ)償B結(jié)點(diǎn)B的電流方程IR為二極管的反向電流T

→IC

IR

→IB

→IC

2·4·3穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的措施—溫度補(bǔ)償IRIRbIBQ利用二極管的正向特性進(jìn)行溫度補(bǔ)償T

→IC

UD

→IC

→VE

→

VB

→

UBE

VEVB

2·5

晶體管單管放大電路的

三種基本接法2·5·1基本共集放大電路一、電路的組成

+ui-T+uo-+-T+uo-+-+ui-交流通路二、靜態(tài)分析

+ui-T+uo-+-TICIBIE三、動(dòng)態(tài)分析

+ui-T+uo-+-bec+–+–+–(1)uo

ui

，射極跟隨器。接近于1。(2)沒(méi)有電壓放大作用，但有電流放大作用

，iE>>iB。放大倍數(shù)

+ui-T+uo-+-折算到基極回路的等效電阻共集放大電路的輸入電阻比較高，可達(dá)到幾十到幾百千歐姆。+–bec+–輸入電阻

+ui-T+uo-+-折算到射極回路的等效電阻；共集放大電路的輸出電阻很低，通常只有幾十歐姆。+–bec輸出電阻

共集放大電路的特點(diǎn)：①電壓放大倍數(shù)接近但小于1，輸出與輸入同相位；②輸入電阻高；③輸出電阻低。在多級(jí)放大電路中：共射放大電路共射放大電路信號(hào)源負(fù)載共集放大電路①作輸入級(jí)共集放大電路②作輸出級(jí)共集放大電路③作中間隔離級(jí)一、電路的組成

T+–+ui-+uo-二、靜態(tài)分析

T2·5·2共基放大電路T+ui-T+uo-+–交流通道

三、動(dòng)態(tài)分析

T+–+ui-+uo-bececb+–+–+–電壓放大倍數(shù)較大，輸出電壓與輸入電壓同相位，沒(méi)有電流放大作用，電流跟隨器。放大倍數(shù)

共基放大電路的輸入電阻很小，只有幾歐姆～幾十歐姆。共基極電路的輸出電阻比較大。ecb+–+–輸入輸出電阻

共基極放大電路的最大優(yōu)點(diǎn)是頻帶寬，常用于無(wú)線電通訊方面。共射共集共基放大電壓放大電流放大電流放大電壓Au大Au1

Au大

反相同相同相Ri

中Ri

大Ri

小Ro大Ro小Ro大頻帶窄頻帶窄頻帶寬三種接法的比較2·7基本放大電路的派生電路在實(shí)際應(yīng)用中，為了進(jìn)一步改善放大電路的性能：將多只晶體管構(gòu)成復(fù)合管來(lái)代替放大電路中一只晶體管兩種接法組合的放大電路共射－共基,共集－共基復(fù)合管放大電路一、復(fù)合管的組成及其電流放大系數(shù)1、復(fù)合管的構(gòu)成方式把兩個(gè)晶體管組合在一起，完成一個(gè)晶體管的工作。T1T2同類型NPN—NPNPNP—PNP不同類型NPN—PNPPNP—NPN2·7·1復(fù)合管放大電路④T1、T2均工作在放大區(qū)，2、復(fù)合管的構(gòu)成原則①每一個(gè)復(fù)合管都可等效為一個(gè)

NPN或PNP管，類型與T1管相同;NPN型bce②T1的基極就是T的基極;③

T2的基極一定要接在T1的集電極或發(fā)射極上，⑤T1剩下的一個(gè)極與T2的集電極或發(fā)射

極聯(lián)接，構(gòu)成集電極或發(fā)射極，T2剩下的一個(gè)電極就是發(fā)射極或集電極。以實(shí)現(xiàn)電流的放大；ecb電流的流向必須順暢；合成電流應(yīng)該是相加的；NPN—NPNbcecebPNP—PNPbcecebNPN—PNPbececbPNP—NPNbececb3、復(fù)合管的電流放大系數(shù)和輸入電阻bec電流放大系數(shù)增大輸入電阻大大提高b1e1c