放大电路的分析方法

1、4.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法4.3.1 图解分析法图解分析法4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法4.3.1 图解分析法图解分析法1. 静态（工作点）的图解分析静态（工作点）的图解分析 列输入回路方程，并画出对应直线列输入回路方程，并画出对应直线 首先，画出直流通路首先，画出直流通路bBCCBERiVv 采用该方法分析静态工作点，必须已知三极管的输入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。输出特性曲线。以基本共射放大电路为例以基本共射放大电路为例确定确定IBQ和和VBEQ 在输出特性曲线上，作出直流负载线在输出特性曲线上，作出直流负载线 VCE=VCC

2、iCRc，与，与IBQ曲曲线的交点即为线的交点即为Q点，从而得到点，从而得到VCEQ 和和ICQ。 列输出回路方程（直流负载线）列输出回路方程（直流负载线）VCE=VCCiCRc 根据根据vi的波形，在的波形，在BJT的输入特性曲线图上画出的输入特性曲线图上画出iB 波形波形2. 动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析tVsinsmiviBEQvVVbeBEQBEvv 根据根据iB的变化范围在输出特性曲线图上画出的变化范围在输出特性曲线图上画出iC和和vCE 的波形的波形2. 动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析cCCCCERiV vcCbBQBiIiIi)( Ci输出回路方程仍

3、满足输出回路方程仍满足故输出负载线不变。故输出负载线不变。输出电压与输输出电压与输入电压的相位入电压的相位关系？关系？2. 动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析 若放大电路输出端接负载呢？若放大电路输出端接负载呢？ceCECEvVvLCCLcLCcceRIiRiRRiv)()/(将上式代入将上式代入 cCCCCERiV vLCCCEceCECERIiVvVv)(直线斜率为直线斜率为LR1 称为交流负载线。称为交流负载线。 3. 静态工作点对波形失真的影响静态工作点对波形失真的影响（1）BJT的三个工作区域的三个工作区域3. 静态工作点对波形失真的影响静态工作点对波形失真的影响截止失真的

4、波形截止失真的波形 饱和失真的波形饱和失真的波形3. 静态工作点对波形失真的影响静态工作点对波形失真的影响4. 图解分析法的适用范围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幅度较大而工作频率不太高的情况优点：优点： 直观、形象。有助于建立和理解交、直流共存，静态和直观、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。工作情况。缺点：缺点： 不能分析工作频率较高时的电路工作状态

5、，也不能用来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。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 小信号模型分析法小信号模型分析法1. BJT的的H参数及小信号模型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意义建立小信号模型的思路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把三极管这个非线性器件所组成的电路当

6、作线性电路来处理。处理。 由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的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。线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数的引出参数的引出),(CEB1BEvvif 在小信号情况下，对上两式取全微分得在小信号情况下，对上两式取全微分得CECEBEBBBEBEdddBQCEQvvvvv IVii用小信号交流分量表示用小信号交流分量表示vbe= hieib+ hrevce

7、ic= hfeib+ hoevce 对于对于BJT双口网络，已知输入双口网络，已知输入输出特性曲线如下：输出特性曲线如下：iB=f(vBE) vCE=constiC=f(vCE) iB=const可以写成：可以写成：),(CEB2Cvifi CECECBBCCdddBQCEQvv IViiiiiBJT双口网络双口网络CEQBBEie Vih v输出端交流短路时的输入电阻；输出端交流短路时的输入电阻；输出端交流短路时的正向电流传输比或电输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数；流放大系数；输入端交流开路时的反向电压传输比；输入端交流开路时的反向电压传输比；输入端交流开路时的输出电导。输入端

8、交流开路时的输出电导。其中：其中：四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（H参数）。参数）。vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevceCEQBCfe Viih BQCEBEre Ihvv BQCECoe Iihv 1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数的引出参数的引出1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数小信号模型参数小信号模型根据根据可得小信号模型可得小信号模型BJT的的H参数模型参数模型vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevceBJT双口网络双口网络1. BJ

9、T的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数小信号模型参数小信号模型 H H参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。 H H参数与工作点有关，在放大区基本不变。参数与工作点有关，在放大区基本不变。 H H参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。 受控电流源受控电流源h hfefei ib b ，反，反映了映了BJTBJT的基极电流对集电的基极电流对集电极电流的控制作用。电流源极电流的控制作用。电流源的流向由的流向由ib的流向决定。的流向决定。 hrevce是一个受控电压是一个受控电压源。反映了源

10、。反映了BJT输出回路电输出回路电压对输入回路的影响。压对输入回路的影响。1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 模型的简化模型的简化 hre和和hoe都很小，常忽都很小，常忽略它们的影响。略它们的影响。 BJT在共射极连接时，其在共射极连接时，其H参数的数量级一般为参数的数量级一般为 S101010101052433oefereieehhhhh1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数的确定参数的确定 一般用测试仪测出；一般用测试仪测出；rbe 与与Q点有关，可用图示仪测出。点有关，可用图示仪测出。rbe= rbb + (1+ ) re其中对于低频小功率管其中对于

11、低频小功率管 rbb200 则则 )mA()mV(26)1(200EQbeIr )mA()mV(26)mA()mV(EQEQeIIVrT 而而 (T=300K) 一般也用公式估算一般也用公式估算 rbe （忽略（忽略 re ）4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法2. 用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路（1）利用直流通路求）利用直流通路求Q点点 共射极放大电路共射极放大电路bBEBBBRVVI 一般硅管一般硅管VBE=0.7V，锗管，锗管VBE=0.2V， 已知已知。BCII LCcCECCCE)(RIRVVV 2. 用用H参数小信号模型分析基

12、本共射极放大电路参数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）画小信号等效电路H参数小信号等效电路参数小信号等效电路2. 用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数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）求放大电路动态指标根据根据)(bebbirRi vbcii )/(LccoRRi v则电压增益为则电压增益为bebLcbebbLcbbebbLccio)/()()/()()/(rRRRrRiRRirRiRRiA vvv（可作为公式）（可作为公式）电压增益电压增益H参数小信号等效电路参数小信号等效电路2. 用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模

13、型分析基本共射极放大电路（3）求放大电路动态指标）求放大电路动态指标输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻令令0i v0b i0b iRo = Rc 所以所以bebbbebbbiiiirRirRiiiR )( vv LsR,0ttovviR3. 小信号模型分析法的适用范围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，放大电路的输入信号幅度较小，BJTBJT工作在其工作在其V-T特性曲特性曲线的线性范围（即放大区）内。线的线性范围（即放大区）内。H H参数的值是在静态工作点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上求得的。所以，放大电路的动态性能与静态工作点

14、参数值的大小及稳定性密切相关。的大小及稳定性密切相关。优点优点： 分析放大电路的动态性能指标分析放大电路的动态性能指标(Av 、Ri和和Ro等等)非常方便，非常方便，且适用于频率较高时的分析。且适用于频率较高时的分析。4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法缺点缺点： 在在BJT与放大电路的小信号等效电路中，电压、电流等与放大电路的小信号等效电路中，电压、电流等电量及电量及BJT的的H参数均是针对变化量参数均是针对变化量(交流量交流量)而言的，不能用而言的，不能用来分析计算静态工作点。来分析计算静态工作点。共射极放大电路共射极放大电路 放大电路如图所示。已知放大电路如图所示。已知BJT的的 =80， Rb=300k ， Rc=2k ， VCC= +12V，求：，求：（1）放大电路的）放大电路的Q点。此时点。此时BJT工作在哪个区域？工作在哪个区域？（2）当）当Rb=100k 时，放大电路的时，放大电路的Q点。此时点。此时BJT工工作在哪个区域？（忽略作在哪个区域？（忽略BJT的饱和压降）的饱和压降）解：解：（1）A40300k2V1bBECCBQ RVVI（2）当）当Rb=100k 时，时，3.2mAA4080BQCQ II5.6V3.2mA2kV12CQcCCCEQ IRVV静态工作点为静态工作点为Q（40 A，3.2m