第9讲_BJT放大电路的分析方法

模拟电子技术 4 3放大电路的分析方法 4 3 1图解分析法 4 3 2小信号模型分析法 1 静态工作点的图解分析 2 动态工作情况的图解分析 3 非线性失真的图解分析 4 图解分析法的适用范围 1 BJT的H参数及小信号模型 2 用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路 3 小信号模型分析法的适用范围 4 3 1图解分析法 1 静态工作点的图解分析 采用该方法分析静态工作点 必须已知三极管的输入输出特性曲线 共射极放大电路 4 3 1图解分析法 1 静态工作点的图解分析 列输入回路方程 列输出回路方程 直流负载线 vCE VCC iCRc 首先 画出直流通路 直流通路 在输出特性曲线上 作出直流负载线VCE VCC iCRc 与IBQ曲线的交点即为Q点 从而得到VCEQ和ICQ 在输入特性曲线上 作出直线 两线的交点即是Q点 得到IBQ 4 3 1图解分析法 根据vs的波形 在BJT的输入特性曲线图上画出vBE iB的波形 2 动态工作情况的图解分析 根据iB的变化范围在输出特性曲线图上画出iC和vCE的波形 2 动态工作情况的图解分析 反相 2 动态工作情况的图解分析 共射极放大电路中的电压 电流波形 3 静态工作点对波形失真的影响 要使信号既能被放大 又要不失真 则必须设置合适的静态工作点 Q点不能太低 否则截止失真ICQ Icm ICEO Q点不能太高 否则饱和失真VCEQ Vcem VCES 3 静态工作点对波形失真的影响 NPN 截止失真的波形 NPN管顶部削平 缩顶 饱和失真的波形 3 静态工作点对波形失真的影响 NPN NPN底部削平 3 静态工作点对波形失真的影响 PNP 截止失真的波形 思考 截止失真怎么办 饱和失真的波形 3 静态工作点对波形失真的影响 PNP 饱和失真发生在负半周 4 最大不失真输出电压 是指在不失真的情况下能够输出的最大电压 动态范围缩小 Q点设置过高 易发生饱和失真 Q点过低 易发生截止失真 当Q点在交流负载线的中点时 得到最大的动态范围 如果输入信号的幅度过大 即使Q点的大小设置合理 也会产生失真 这时截止失真和饱和失真会同时出现 如果VCC VCEQ VCEQ VCES 则首先出现饱和失真 否则首先出现截止失真 如果输入信号较小 为了降低功耗 在不产生截止失真和保证一定的电压增益的前提下 可把Q点选得低一些 交流负载线是动态时工作点移动的轨迹 一定经过Q点 无负载时 直流负载线和交流负载线重合 5 直流负载线和交流负载线 电路图和交直流负载线分别如右图所示 试求 1 电源电压VCC 静态电流IBQ ICQ和管压降VCEQ的值 2 电阻Rb Rc的值 3 输出电压最大不失真幅度 4 要使该电路能不失真地放大 基极正弦电流的最大幅值是多少 P1884 3 5 解 直流负载线与横坐标的交点 VCC 6 点的位置 IBQ 20 A ICQ 1mA VCEQ 3V 2 Rb VCC IBQ 300k Rc VCC VCEQ ICQ 3k 3 1 6V 4 基极正弦电流的最大幅值20 A 0 8V 4 6V P1884 3 6 P1884 3 7 6 图解分析法的适用范围 幅度较大而工作频率不太高的情况 优点 直观 形象 有助于建立和理解交 直流共存 静态和动态等重要概念 有助于理解正确选择电路参数 合理设置静态工作点的重要性 能全面地分析放大电路的静态 动态工作情况 缺点 不能分析工作频率较高时的电路工作状态 也不能用来分析放大电路的输入电阻 输出电阻等动态性能指标 4 3 2小信号模型分析法 1 BJT的H参数及小信号模型 建立小信号模型的意义 建立小信号模型的思路 当放大电路的输入信号电压很小时 就可以把三极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替 从而可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处理 由于三极管是非线性器件 这样就使得放大电路的分析非常困难 建立小信号模型 就是将非线性器件做线性化处理 从而简化放大电路的分析和设计 4 3 2小信号模型分析法 BJT双口网络 1 H参数小信号模型 低频交流小信号 rbb BJT的输入电阻 2 小信号模型分析法的分析步骤 1 遵循 先静态后动态 的原则 静态分析时应利用直流通路 动态分析时应利用交流通路或交流等效电路 只有在静态工作点合适的情况下 动态分析才有意义 静态IE的值用来求rbe 2 画出放大电路的交流等效电路 并求出rbe 3 根据要求求解动态参数Av Ri Ro 4 3 2小信号模型分析法 4 3 2小信号模型分析法 3 用小信号模型分析基本共射极放大电路 1 利用直流通路求Q点 共射极放大电路 一般硅管VBEQ 0 7V 锗管VBEQ 0 2V 已知 3 用小信号模型分析基本共射极放大电路 2 画小信号等效电路 H参数小信号等效电路 3 用小信号模型分析基本共射极放大电路 3 求放大电路动态指标 则电压增益为 可作为公式 电压增益 小信号等效电路 共射极放大电路的输出电压与输入电压相位相反 即输出电压滞后输入电压180 3 用小信号模型分析基本共射极放大电路 3 求放大电路动态指标 输入电阻 输出电阻 例4 3 2 如图所示电路中BJT的 40 rbb 200 VBEQ 0 7V 其他元件参数如图所示 试求该电路的Av Ri Ro 若RL开路 则Av如何变化 解 1 画出电路的小信号等效电路 2 求IEQ及rbe 3 求Av Ri Ro 4 当RL开路时 增益变大 4 小信号模型分析法的适用范围 放大电路的输入信号幅度较小 BJT工作在其V I特性曲线的线性范围 即放大区 内 H参数的值是在静态工作点上求得的 所以 放大电路的动态性能与静态工作点参数值的大小及稳定性密切相关 优点 分析放大电路的动态性能