电路基础与集成电子技术_双极型晶体管放大电路的动态分析

1、5章章 基本放大电路基本放大电路 2010.025.6 双极型晶体管放大电路的动态分析双极型晶体管放大电路的动态分析5.6.2 共集组态基本放大电路的动态分析共集组态基本放大电路的动态分析 5.6.1 共射组态基本放大电路的动态分析共射组态基本放大电路的动态分析5章章 基本放大电路基本放大电路 2010.02 动态分析的基本步骤：动态分析的基本步骤： 放大电路放大电路中频微变等效电路是在晶体管低频小信号模型中频微变等效电路是在晶体管低频小信号模型上，增加交流通路的相关元件而构成的。具体画法如下：上，增加交流通路的相关元件而构成的。具体画法如下： (1) 先将晶体管的先将晶体管的低频小信号模型画

2、出；低频小信号模型画出； (2) 再将放大电路晶体管以外的交流通路的元件再将放大电路晶体管以外的交流通路的元件画出；画出； (3) 在中频段，画的过程中将大容量的耦合电容、旁路电在中频段，画的过程中将大容量的耦合电容、旁路电容器短路，将直流电源交流短路容器短路，将直流电源交流短路； 现以能够稳定工作点的分压偏置共射放大电路为例进行现以能够稳定工作点的分压偏置共射放大电路为例进行讨论，电路见图讨论，电路见图5.6.1。 5.6.1 共射组态基本放大电路的动态分析共射组态基本放大电路的动态分析 1. 先进行静态分析，保证晶体管处于放大区先进行静态分析，保证晶体管处于放大区；5章章 基本放大电路基本

3、放大电路 2010.02 5.6.1.1 静态分析静态分析eC+ + +LReRcRb2Rb1R+ +CCV2C1CiUoUVT图图5.6.1 共射组态交流基本放大电路共射组态交流基本放大电路 进行直流计算的目的是进行直流计算的目的是检验放大电路是否是处于放检验放大电路是否是处于放大状态。大状态。 其次，在微变等效电路其次，在微变等效电路中有中有rbe，计算，计算rbe就必须知道就必须知道IEQ（ICQ），这也需要通过），这也需要通过直流计算来获得。直流计算来获得。 ebBECCBQ)(1RRUVIb2b1b2CCCCRRRVVb1b2bb1b2R RRRRICQ= IBQ UCEQ= VCC

4、 ICQRcIEQRe VCCICQ(Rc+Re) 5章章 基本放大电路基本放大电路 2010.02图图5.6.1(a) 分压偏置共射放大电路分压偏置共射放大电路ebUbeIb+_rbecIcUce+_ Ib+ + +LReRcRb2Rb1R+ +CCV2C1CCiUoUVTeb1RcRLRoU图图5.6.1 (b) 共射放大电路交流微变等效电路共射放大电路交流微变等效电路 将晶体管的低频将晶体管的低频模型画出。模型画出。 再将共射放大电再将共射放大电路交流通路的其他元路交流通路的其他元件一一画出。件一一画出。b2RiU 5.6.1.2 动态分析动态分析5章章 基本放大电路基本放大电路 201

5、0.021. 求放大电路中频电压放大倍数求放大电路中频电压放大倍数 在放大电路中频微变等效电路上，求解电压放大在放大电路中频微变等效电路上，求解电压放大倍数就是一个解电路的问题。倍数就是一个解电路的问题。ebUbeIb+_rbecIcUce+_ Ibb1Rb2RiUcRLRoU输出电压为输出电压为)/(LcboRRIU输入电压为输入电压为bebirIU电压放大倍数为电压放大倍数为beLbeLcbebLcbiou)/()/(rRrRRrIRRIUUA图图5.6.1 (b) 共射放大电路求电压放大倍数共射放大电路求电压放大倍数5章章 基本放大电路基本放大电路 2010.022. 求放大电路的输入电

6、阻求放大电路的输入电阻根据输入电阻的定义和微变等效电路有根据输入电阻的定义和微变等效电路有ebUbeIb+_rbecIcUce+_ Ibb1Rb2RiUcRLRoUiIbeb2b1iii/rRRIUR若满足若满足Rb1 Rb2 rbe，则，则Ri rbe。图图5.6.1 (b) 共射放大电路求输入电阻共射放大电路求输入电阻5章章 基本放大电路基本放大电路 2010.023. 求放大电路的输出电阻求放大电路的输出电阻0,oooSL=URIURsURsRLIobI00UecbiberRb1RcRb2bIoUoUcooo=RIUR 根据输出电阻的定义，需要将信号源换成源电压根据输出电阻的定义，需要将

7、信号源换成源电压信号源信号源 ，并将，并将 短路，但保留内阻短路，但保留内阻 ；将负载电；将负载电阻阻 开路，同时在输出端加一个测试用信号源开路，同时在输出端加一个测试用信号源 。oUsULRsUsR图图5.6.1 (c) 共射放大电路求输出电阻共射放大电路求输出电阻5章章 基本放大电路基本放大电路 2010.02+ + +eRCCV2C1CVTb1Rb2RiUcRLRoUecbberRb1RcRLRb2bIiUoURebIcI例例5.6： 试计算图试计算图5.6.2放大电路的中频电压放大倍数、输入放大电路的中频电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。晶体管的电阻和输出电阻。晶体管的 =99、UBE

8、Q=0.7V、VCC=15V，Rb1=20k 、 Rb2=5.1k 、 Rc=3.3k 、 Re=2k 、 RL=10k ；电容器的容量足够大。电容器的容量足够大。解解: 先进行静态计算，求出晶体管静态工作点的参数先进行静态计算，求出晶体管静态工作点的参数值。然后画出放大电路的中频微变等效电路，即可进值。然后画出放大电路的中频微变等效电路，即可进行放大电路动态技术指标的计算。行放大电路动态技术指标的计算。图图5.6.2 例例5.6电路图及微变等效电路电路图及微变等效电路5章章 基本放大电路基本放大电路 2010.02静态计算：静态计算：工作点参数的计算：工作点参数的计算：k06. 41 . 5

9、201 . 520V05. 31 . 5201 . 515b2b1b2b1bb2b1b2CCCCRRRRRRRRVVV96. 83 . 514. 115)(mA14. 15 .1199ecCQCCCEQBQCQRRIVUIIA5 .11210006. 47 . 005. 3)(1ebBEQCCBQRRUVI+ + +eRCCV2C1CVTb1Rb2RiUcRLRoU5章章 基本放大电路基本放大电路 2010.02动态计算：动态计算：晶体管输入电阻晶体管输入电阻rbe的计算：的计算：)/(LcboRRIUebbebi)1 (RIrIU2580mA)(14. 1mV)(26100300)(1EQT

10、bbbeIUrrQ放大电路电压放大倍数的计算：放大电路电压放大倍数的计算：ecbberRb1RcRLRb2bIiUoURebIcIebeLcebbebLcbiou)1 ()/()1 ()/(RrRRRIrIRRIUUA 旁路电容的断开，使电压旁路电容的断开，使电压放大倍数下降，其物理意义将放大倍数下降，其物理意义将在后面解释。在后面解释。 电压放大倍数可近似等于电压放大倍数可近似等于是两电阻之比，因而电压放大是两电阻之比，因而电压放大倍数的稳定性提高。倍数的稳定性提高。eLcu)/(RRRA2 . 1210058. 2)10/3 . 3(995章章 基本放大电路基本放大电路 2010.02求输

11、入电阻求输入电阻求输出电阻求输出电阻)1 (/ebeb2b1iiiRrRRIURecbberRb1RcRLRb2bIiUoURebIcIiIRe归算到归算到基极回路基极回路k3 .3=coooRIURk98. 3)210058. 2/(1 . 5/205章章 基本放大电路基本放大电路 2010.02例例5.7：有一基本放大电路如图：有一基本放大电路如图5.6.2所示，已知所示，已知VCC=15V、Rc=3k 、Rb1=390k 、Re1 =100 、Re2 =1 k 、RL =10k ，UBE=0.7V， =99，耦合电容的容量足够大。试计算电路的中，耦合电容的容量足够大。试计算电路的中频电压

12、放大倍数、输入电阻和输出电阻。频电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。解：解： + + +LRcRe1Rb1RCCV2C1CiUoUVT+ +eCe2R图图5.6.2 例例5.7电路图电路图 静态计算，在例静态计算，在例5.4中已经完中已经完成，参数与例成，参数与例5.4相同。静态工作相同。静态工作点处的集电极电流为点处的集电极电流为mA83. 26 .2899BQCQII5章章 基本放大电路基本放大电路 2010.02 画微变等效电路，如图画微变等效电路，如图5.6.3所示，可得电压增益所示，可得电压增益e1beLu)1 ( RrRArbe+_+_becbIoUiUbIcILRcRb1Re1R图

13、图5.6.3 例例5.6的微变等效电路的微变等效电路 mA)(mV)(26)1 (E bbbeIrr7 .1218mA83. 2mV26100300Lubee1 (1)99 2.320.331.2 100 0.1RArR 输入电阻的计算如下输入电阻的计算如下b1e1bei/ )(1RRrR=1.2/10/390=10.89k 5章章 基本放大电路基本放大电路 2010.02输出电阻输出电阻 rbe+_+_becbIoUiUbIcILRcRb1Re1Roc3kRR5章章 基本放大电路基本放大电路 2010.02 共集组态放大电路如图共集组态放大电路如图5.6.7(a)所示。它的集电极交流所示。它

14、的集电极交流接地，输入信号接基极，输出信号从发射极引出，所以，接地，输入信号接基极，输出信号从发射极引出，所以，共集组态放大电路也称为共集组态放大电路也称为射极输出器射极输出器。图图5.6.7(a) 共集组态放大电路共集组态放大电路 共集组态放大电路的共集组态放大电路的偏置电阻往往只采用一个偏置电阻往往只采用一个上偏置电阻，其原因是增上偏置电阻，其原因是增大输入电阻。大输入电阻。+ +LReRb1RCCVC1CiUVT+ +eoU5.6.2 共集组态基本放大电路的动态分析共集组态基本放大电路的动态分析 5.6.2.1 静态分析静态分析5章章 基本放大电路基本放大电路 2010.02 静态工作点

15、的计算原则与共射组态放大电路一样，先静态工作点的计算原则与共射组态放大电路一样，先画出直流通路。画出直流通路。+ +LReRb1RCCVC1CiUVT+ +eoUeRb1RCCVVTebBEQCCeb1BEQCCBQ)1 ()1 (RRUVRRUVIBQCQIIeCQCCeEQCCCEQRIVRIVU基极电流：基极电流：集电极极电流：集电极极电流：管压降：管压降：图图5.6.7(b) 共集组态放大电路的直流通路共集组态放大电路的直流通路5章章 基本放大电路基本放大电路 2010.02 共集组态放大电路的中频微变等效电路如图共集组态放大电路的中频微变等效电路如图5.6.8所示。所示。 1. 中频

16、电压放大倍数的求解中频电压放大倍数的求解+ +LReRb1RCCVC1CiUVT+ +eoU图图5.6.8 微变等效电路微变等效电路ecbiUoUberbIcIRb1RLReiRiRbI 5.6.2.2 动态分析动态分析图图5.6.7(a) 共集组态放大电路共集组态放大电路5章章 基本放大电路基本放大电路 2010.02ecbiUoUberbIcIRb 1RLReiRiRbIbeobeirUrU)/)(LecboRRIIUiUiUIbIboUberber)/()1 (LebRRI)/()1 (LebRRI1)1 ()1 (LbeLiouRrRUUA 式中式中R L=Re/ RL，式，式(5.6

17、.7)中，由于中，由于 rbe , 所以，电压增益近似等于所以，电压增益近似等于1。 L)1R（由此可解出电压放大倍数表达式由此可解出电压放大倍数表达式根据微变等效电路可列如下方程根据微变等效电路可列如下方程(5.6.7)5章章 基本放大电路基本放大电路 2010.022. 交流输入电阻的求解交流输入电阻的求解RbbiIIIib1bRbiiii/RRIIUIURecbiUoUberbIcIRb 1RLReiRiRbI I基极电流：基极电流：输入电阻：输入电阻：根据电阻归算的原理根据电阻归算的原理LeLLbei/,)(1RRRRrRiR Ri是从放大电路输入端看进去是从放大电路输入端看进去的输入

18、电阻，的输入电阻， 是从基极看进去的输入电阻，所以是从基极看进去的输入电阻，所以 ib1i/RRR所以，输入电阻所以，输入电阻)(1/Lbeb1ib1iRrRRRR5章章 基本放大电路基本放大电路 2010.02 共集组态放大电路的输入电阻比共射组态基本放大电共集组态放大电路的输入电阻比共射组态基本放大电路要大，为了减少偏置电阻并联对总输入电阻下降的影响，路要大，为了减少偏置电阻并联对总输入电阻下降的影响，所以共集组态放大电路经常只使用一个上偏置电阻，这个所以共集组态放大电路经常只使用一个上偏置电阻，这个上偏置电阻一般可以用到几百千欧以上。上偏置电阻一般可以用到几百千欧以上。5章章 基本放大电路基本放大电路 2010.023. 交流输出电阻的求解交流输出电阻的求解beobbReo)1 (IRUIIII 根据输出电阻的定义，需要将信号源换成源电压根据输出电阻的定义，需要将信号源换成源电压信号源信号源 ，并将，并将 短路，但保留内阻短路，但保留内阻 ；将负载电；将负载电阻阻 开路，同时在输出端加一个测试用信号源开路，同时在输出端加一个测试用信号源 。oUsULRsUsR求oI求求oI基极电流：基极电流：b1sssbeob/,RRRRrUIecbberRb1RLbIsUsRoUReoIReIbIcIiU图图5.6.9 求输出电阻