3-4基本放大电路的分析方法ppt课件

1、 晶体管根本放大电路的分析包括静态分析和动态分析。晶体管根本放大电路的分析包括静态分析和动态分析。分析放大电路时，必需根据先静态、后动态的原那么。分析放大电路时，必需根据先静态、后动态的原那么。 放大电路的动态分析用放大电路的交流通路来分析。放大电路的动态分析用放大电路的交流通路来分析。详细的分析方法有图解法和微变等效电路法。详细的分析方法有图解法和微变等效电路法。 放大电路的静态分析用放大电路的直流通路来分析。放大电路的静态分析用放大电路的直流通路来分析。详细的分析方法有计算法和图解法。详细的分析方法有计算法和图解法。 3.5 根本放大电路的分析方法根本放大电路的分析方法 由于晶体管的特性曲

2、线是非线性的，不能用数学表由于晶体管的特性曲线是非线性的，不能用数学表达式来描画，只能用特性曲线来表示。在分析放大电路达式来描画，只能用特性曲线来表示。在分析放大电路时可采用图解的方法。时可采用图解的方法。 在放大电路的输入回路，可以用晶体管的输入特性在放大电路的输入回路，可以用晶体管的输入特性曲线和直流通路的输入回路方程式来描画。曲线和直流通路的输入回路方程式来描画。 在放大电路的输出回路，可以用晶体管的输出特性在放大电路的输出回路，可以用晶体管的输出特性曲线和直流通路的输出回路方程式来描画。曲线和直流通路的输出回路方程式来描画。1. 静态分析静态分析3.5.1 图解法图解法 对分压偏置共射

3、根本放大电路进展静态图解分析，对分压偏置共射根本放大电路进展静态图解分析，求解静态任务点。其求解过程如下：求解静态任务点。其求解过程如下：分压偏置共射放大电路分压偏置共射放大电路+ + +LReRcRb2Rb1R+ +CCV2C1CeCiUoUVTeRcRb2Rb1RCCVVT直流通路直流通路 先画出分压偏置共射放大电路的直流通路先画出分压偏置共射放大电路的直流通路 对基极偏置回路用戴维南定理进展变换，使基极偏对基极偏置回路用戴维南定理进展变换，使基极偏置电路只具有一个网眼，以方便列出输入回路方程。置电路只具有一个网眼，以方便列出输入回路方程。(1) 输入回路的图解输入回路的图解用戴维宁定理进

4、展等效变换用戴维宁定理进展等效变换用戴维南定理用戴维南定理进展变换进展变换/1BIm A /VBEUO变换后的等效直流通路变换后的等效直流通路CCb2CCb1b2VRVRR b2b1b2b1bRRRRRBbBEBeCC(1)I RUI RVBbBECCI RUVbbe(1)RRR晶体管的输入特性曲线：晶体管的输入特性曲线：QIBQVbCCRBE()If UB过过(0， )点，作斜率为点，作斜率为 的直线的直线称为输入直流负载线。称为输入直流负载线。CCbVRb1RBEUQR斜率斜率1b其与晶体管的输入特性曲线交于静态任其与晶体管的输入特性曲线交于静态任务点务点Q，对应坐标为，对应坐标为IBQ和

5、和UBEQ。列输入回路方程列输入回路方程/VCEUO/mACICCVQUCEQICQIBQ)(CECUfI晶体管的输出特性曲线为：晶体管的输出特性曲线为：过过M点点(VCC，0)和和N点点(0，VCC/(Rc+ Re)确定的直线确定的直线称为输出回路的直流负载线。称为输出回路的直流负载线。与与IBQ输出特性曲线交于输出特性曲线交于Q点，坐标为点，坐标为 ICQ和和 UCEQ。 (2) 输出回路的图解输出回路的图解ecCCRRVec1RR 斜率直流负载线直流负载线输出回路的图解分析输出回路的图解分析列输出回路方程列输出回路方程CcCEEeCCI RUI RVCceCECC()IRRUV化简得化简

6、得(3) 列输出回路方程式列输出回路方程式 UCE=VCC IC (Rc +Re)(4) 在输出特性曲线上确定两个特殊点在输出特性曲线上确定两个特殊点(VCC ，0)； (0，VCC / (Rc + Re) ) ，即可画出输出直流负载线，即可画出输出直流负载线。 直流负载线确实定方法：(1) 列输入回路方程式列输入回路方程式 VCC= IBRb + UBE(2) 在输入特性曲线上，作出输入直流负载线，两线的在输入特性曲线上，作出输入直流负载线，两线的 交点即是交点即是Q，由此可确定，由此可确定IBQ ，UBEQ 。(5) 得到得到Q点的参数点的参数IBQ、 UBEQ、ICQ和和UCEQ。 放大

7、电路的动态分析是在有输入信号作用下的求解过放大电路的动态分析是在有输入信号作用下的求解过程，先做出放大电路的交流通路。程，先做出放大电路的交流通路。 + + +LReRcRb2Rb1R+ +CCV2C1CeCiUoUVT交流通路交流通路根据交流通路，可得交流输出电压根据交流通路，可得交流输出电压放大电路集电极输出回路的交流负载电阻是放大电路集电极输出回路的交流负载电阻是RL = Rc/ RL 。2. 共射放大电路的动态图解分析共射放大电路的动态图解分析 (1) 交流负载线交流负载线ocecLuui R 放大电路的动态是建立在静态的根底上的，动态时任放大电路的动态是建立在静态的根底上的，动态时任

8、务点的运动轨迹一定经过静态任务点务点的运动轨迹一定经过静态任务点Q。 交流负载线描画交流负载线描画动态信号的运动轨迹。动态信号的运动轨迹。它在输出特性曲线上它在输出特性曲线上要比直流负载线陡，要比直流负载线陡，由于交流负载电阻小由于交流负载电阻小于直流负载电阻。于直流负载电阻。 交流负载线交流负载线/VCEUO/mACICCVQUCEQICQIBQecCCRRVLc/1RR斜率辅助线 过静态任务点过静态任务点Q做一条直线，斜率等于交流负载电阻做一条直线，斜率等于交流负载电阻的倒数，即为交流负载线。的倒数，即为交流负载线。交流负载线 交流负载线确定步骤：交流负载线确定步骤：(3) 交流负载线与直

9、交流负载线与直流负载线相交流负载线相交Q点。点。交流负载线交流负载线/VCEUO/mACICCVQUCEQICQIBQecCCRRVLc/1RR斜率辅辅助助线线(1) 作出放大电路的交流通路。作出放大电路的交流通路。 (2) 确定输出回路交流通路的交流负载电阻为：确定输出回路交流通路的交流负载电阻为： RL= RLRc (4) 交流负载线是有交交流负载线是有交流输入信号时动态任务流输入信号时动态任务点的运动轨迹。经过点的运动轨迹。经过Q点做一条直线，令其斜点做一条直线，令其斜为为-1/RL ，该直线即，该直线即为交流负载线。为交流负载线。交流负载线(2) 电压放大倍数分析电压放大倍数分析 用用

10、UBE表示直流量、表示直流量、 ube 表示交流量、表示交流量、 uBE表示交直表示交直流量的总合。流量的总合。 放大电路的交流任务形状可以经过图解的方法来表示。放大电路的交流任务形状可以经过图解的方法来表示。动态时，电路中的电流和电压将在静态直流量的根底上动态时，电路中的电流和电压将在静态直流量的根底上叠加交流量。可以采用交、直流分开的分析方法，即先叠加交流量。可以采用交、直流分开的分析方法，即先分析静态，再分析动态，然后再把它们叠加起来。分析静态，再分析动态，然后再把它们叠加起来。UBEubeuBEOOttbeuBEuOtBEU放大电路中直流、交流和交直流的表示放大电路中直流、交流和交直流

11、的表示OiBuBECEUV10iCuCE2112108642VmAB1IICQIBQuBEtOiBtQB2IB1IB2IUCEQOiCtC1IC2ICQIOtOuCEVLc/1RRIBQQUBEQIBQC1IC2I1 12 23 34 4放大电路的动态图解分析放大电路的动态图解分析动态图解分析的过程如下：动态图解分析的过程如下：1. 首先画出输入首先画出输入电压波形电压波形ube(t)2. 根据输入特性曲线和根据输入特性曲线和ube(t)画出画出ib波形波形3. 根据根据ib波形和交流波形和交流负载线画出负载线画出ic波形波形4. 根据交流负载线和根据交流负载线和ic波形画出波形画出uce波形

12、波形ubeibicuce交流负载线交流负载线经过图解分析，可得如下结论：经过图解分析，可得如下结论：(1) ui ube ib ic uce |-uo| (2) uo与与ui相位相反；相位相反；OiBuBECEUV10iCuCE2112108642VmAB1IICQIBQuBEtOiBtQB2IB1IB2IUCEQOiCtC1IC2ICQIOtOuCEViubebicuceLc/1RRIBQQUBEQIBQC1IC2I1 12 23 34 4丈量出丈量出ube的幅度的幅度丈量出丈量出uce的幅度的幅度三极管的电流三极管的电流放大作用放大作用 3. 可以丈量出放大电路的电压放大倍数；可以丈量出放

13、大电路的电压放大倍数； 4. 可以确定最大不失真输出幅度。可以确定最大不失真输出幅度。oceuibeuuAuu(3) 输出波形失真分析输出波形失真分析饱和失真：饱和失真：截止失真：截止失真：0iCuCE2112108642VmAB1IIBQQB2IUCEQOiCtC1IC2ItOuCEVicuceC1IC2I交流负载线截止失真abcdeabcde*CQIICQ0uCE2112108642VICQQB2IUCEQOtC1IC2ICQItOuCEVicuceC1IC2I交流负载线饱和失真abddccbeea*IBQB1IiCiCmA 由晶体管特性曲线的非线性引起的输出信号失真，称为由晶体管特性曲线

14、的非线性引起的输出信号失真，称为非线性失真，主要有饱和失真和截止失真。非线性失真，主要有饱和失真和截止失真。 由于放大电路的任务点到达了晶体管由于放大电路的任务点到达了晶体管的饱和区而引起的非线性失真。对于的饱和区而引起的非线性失真。对于NPN管，管，输出电压表现为底部失真。输出电压表现为底部失真。 由于放大电路的任务点到达了晶体管由于放大电路的任务点到达了晶体管的截止区而引起的非线性失真。对于的截止区而引起的非线性失真。对于NPN管，管，输出电压表现为顶部失真。输出电压表现为顶部失真。放大器截止失真和饱和失真放大器截止失真和饱和失真(NPN晶体管晶体管)(a)饱和失真饱和失真(b)截止失真截

15、止失真(4) 放大电路的最大不失真输出幅度放大电路的最大不失真输出幅度ommaxCEQCESCQL=min,UUUIR 放大电路的最大不失真输出幅度是指放大电路的输出放大电路的最大不失真输出幅度是指放大电路的输出信号在不失真的情况下所能到达的最大值，普通用信号在不失真的情况下所能到达的最大值，普通用Uommax或或Iommax表示。表示。放大电路的最大不失真输出幅度放大电路的最大不失真输出幅度 (5) 输出功率和功率三角形omomomomo2122IUIUP 要想要想Po大，就要使功率三大，就要使功率三角形的面积大，即必需使角形的面积大，即必需使Uom 和和Iom 都要大。都要大。功率三角形功

16、率三角形放大电路向电阻性负载提供的输出功率放大电路向电阻性负载提供的输出功率: 在输出特性曲线上，正在输出特性曲线上，正好是三角形好是三角形 ABQABQ的面积，的面积，这一三角形称为功率三角这一三角形称为功率三角形。形。A AB B/VCEuO/mACiIBQCCVQ交流负载线ICQUCEQUCES3.5.2 微变等效电路法微变等效电路法 微变等效电路法：在小信号条件下，把非线性的晶体微变等效电路法：在小信号条件下，把非线性的晶体管用线性模型来替代，用线性电路的分析方法来计算根本管用线性模型来替代，用线性电路的分析方法来计算根本放大电路。放大电路。1. 晶体管低频小信号模型晶体管低频小信号模

17、型在低频小信号下，将晶体管看成在低频小信号下，将晶体管看成一个线性有源双端口网络。一个线性有源双端口网络。根据晶体管的输入和输出特性曲线，根据晶体管的输入和输出特性曲线，端口特性表示为：端口特性表示为：),(),(CEBCCEBBEuifiuifu在低频正弦信号作用下，上式可写成复数方式：在低频正弦信号作用下，上式可写成复数方式：be11b12cec21b22ceUhIhUIhIhU 在低频小信号作用下，在静态任务点Q对上式取全微分：),(),(CEBCCEBBEuifiuifuCEBCEBBEBEBEBCEBCECCCBCEBCEddddddUIUIuuuiuiuiiiiuiu式中出现的四个

18、系数，分别为：式中出现的四个系数，分别为：CEBBE11Uiuh称为输入电阻称为输入电阻rbe量纲为量纲为。BCEBE12Iuuh称为电压反响系数称为电压反响系数根据根据PN结的内部构造，并利用结的内部构造，并利用PN结的电流方程可以推导出结的电流方程可以推导出TbebbEQ(1)UrrIbbr是晶体管的基区体电阻，普通在是晶体管的基区体电阻，普通在200 300 之间之间 CEBC21Uiih称为电流放大称为电流放大系数，即系数，即BCEC22Iuih称为输出电导称为输出电导即即1 / rce，量纲为，量纲为Sh11、h12、h21和和h22称为晶体管的称为晶体管的H参数，其大小与参数，其大

19、小与Q有关。有关。 cbbeUbI12ceh U11h21 bh I221hcIceUcbbeUbIbercIbIceUh12很小，很小， rce很大，很大，h12和和h22可忽略，得到晶体管的简化可忽略，得到晶体管的简化H参数等效电路。参数等效电路。晶体管的晶体管的H参数等效电路如下图。参数等效电路如下图。晶体管低频小信号模型没有思索结电容的晶体管低频小信号模型没有思索结电容的影响。只适用于放大电路的低频和中频段，影响。只适用于放大电路的低频和中频段，不适用于高频放大电路。不适用于高频放大电路。2. 采用微变等效电路法对共射根本放大电路进展分析采用微变等效电路法对共射根本放大电路进展分析(1

20、) 静态分析静态分析对分压偏置共射根本放大电路进展静态分析，先画出直对分压偏置共射根本放大电路进展静态分析，先画出直流通路。流通路。分压偏置共射放大电路分压偏置共射放大电路+ + +LReRcRb2Rb1R+ +CCV2C1CeCiUoUVTeRcRb2Rb1RCCVVT直流通路直流通路 用戴维南定理进展变换：用戴维南定理进展变换：计算求解法计算求解法CCb2CCb1b2VRVRR b2b1b2b1bRRRRRBbBEEeCCI RUI RVEB(1)IICCBEBbe(1)VUIRRBE0.7VUCBIICcCEEeCCI RUI RVCECCCce()UVIRR列输入回路方程：列输入回路方

21、程： 晶体管的管压降：晶体管的管压降： 基极电流为：基极电流为： 集电极电流为：集电极电流为： 列输出回路方程：列输出回路方程： 对于硅管：对于硅管：估算法估算法当当I1=(510) IB时，可忽略时，可忽略IB，基极电位为：，基极电位为： CCb2Bb1b2VRURRBEBEUUUEBBEEeeUUUIRRBE0.7VU对于硅管：对于硅管：CEIIEB1IICcCEEeCCI RUI RV列输出回路方程：列输出回路方程： CECCCce()UVIRR+ + +LReRcRb2Rb1R+ +CCV2C1CCiUoUVTe分压偏置射放大电路交流微变等效电路分压偏置射放大电路交流微变等效电路(2)

22、 动态分析动态分析对分压偏置共射根本放大电路进展动态分析，先画出交流对分压偏置共射根本放大电路进展动态分析，先画出交流通路。通路。将耦合电容和旁路电容短路将耦合电容和旁路电容短路将直流电源交流短路。将直流电源交流短路。将晶体管用低频将晶体管用低频小信号模型替代小信号模型替代得到微变等效电路。得到微变等效电路。 电压放大倍数电压放大倍数obcL(/ /)UIRR 由输入回路：由输入回路：bebirIU电压放大倍数为：电压放大倍数为：beLbeLcbebLcbiou)/()/(rRrRRrIRRIUUA根据放大电路的微根据放大电路的微变等效电路，可求变等效电路，可求出其电压放大倍数出其电压放大倍数

23、由输出回路：由输出回路：式中：式中：beE26mV3001(mA)rILCL/RRR 输入电阻输入电阻beb2b1iii/rRRIUR输入电阻是从放大电路的输入端看进去的等效电阻，其输入电阻是从放大电路的输入端看进去的等效电阻，其表达式为：表达式为： 输出电阻输出电阻sURsRLIobI00oU共射放大电路求输出电阻共射放大电路求输出电阻输出电阻是从放大电路的输出端看进去的信号源等效内输出电阻是从放大电路的输出端看进去的信号源等效内阻，其表达式为：阻，其表达式为：SLoo0oURURIcR【例【例3.5.1】 电路如图电路如图3.5.1所示，设所示，设VCC15V，Rb1=60k、Rb2=20

24、k 、Rc=3k 、Re=2k 、Rs=600 ，电容，电容C1、C2和和Ce都足够大，都足够大，60，UBE=0.7V，RL=3 k 。试计算：。试计算：(1) 电路的静态任务点；电路的静态任务点；(2) 电路的中频电压放大倍数电路的中频电压放大倍数 、输入电阻、输入电阻Ri和输出电阻和输出电阻Ro；(3) 假设信号源具有假设信号源具有Rs600的内阻，求源电压放大倍数的内阻，求源电压放大倍数 。uAusA例例3.5.1 电路图电路图 【解】【解】(1) 求解静态任务点求解静态任务点CCb2CCb1b23.75VVRVRRb1b2bb1b215kR RRRRCCBEQBQbe22A(1)VUIRRCQBQ1.32mAII对直流通路进展戴维南对直流通路进展戴维南变换。变换。列输入回路方程，得列输入回路方程，得列输出回路方程，得列输出回路方程，得 CEQCCCQce()8.4VUVIRR画出电路的微变等效电路画出电路的微变等效电路 bbEQ26 mV26mV(1)300611502mA1.32mArI（）（）ocCLLuib bebe(/)60UIRRRAUI rr rbe=Ri= Rb1/ Rb2/ rbe =1.36 k Ro=Rc =3 kOiusuSsi41.6URAAURR (2) 求解中频电压放大倍求解中频电压放大倍数数 、输入电阻、输入电阻Ri和输和