模电课件4放大电路的基本分析方法

1、第四节 放大电路的基本分析方法直流通路与交流通路静态工作点的近似估算图解法微变等效电路法下页总目录电容相当于开路电感相当于短路一、直流通路与交流通路RbRcVT+VCC直流通路1. 直流通路用于放大电路的静态分析。在直流通路中:RbRcVT+-uIRLC1C2+VCC+-uO下页上页首页大电容和理想电压源相当于短路电感和理想电流源相当于开路2. 交流通路用于放大电路的动态分析。在交流通路中:下页上页RbRcVT+-uIRLC1C2+VCC+-uORbRcVT+-uIRL+-uO交流通路首页二、 静态工作点的近似估算静态工作点: 外加输入信号为零时,三极管的IBQ , ICQ , UBEQ ,

2、UCEQ 在输入输出特性曲线上对应一个点 Q点。 UBEQ可近似认为：硅管 UBEQ = ( 0.6 0.8 ) V锗管 UBEQ = ( 0.1 0.3 ) V静态分析(估算静态工作点)讨论对象是直流成分。下页上页首页IBQ Rb + UBEQ = VCC+-UBEQ+-UCEQIBIC由图中的直流通路,估算方法:ICQ Rc + UCEQ = VCC可求得单管放大电路的静态工作点的值为:下页上页直流通路VT+VCCRbRc首页例2.4.1 设单管共射放大电路中,VCC=12V, Rc= 3 k , Rb= 280 k, = 50,试估算静态工作点。解: 设UBEQ = 0.7V, 则RbR

3、cVT+-uIRLC1C2+VCC+-uO下页上页首页三、图解法（一）图解法的过程图解法既可分析静态,也可分析动态。过程一般是先静态后动态。1. 图解分析静态任务:用作图法确定静态工作点,求出IBQ, ICQ和UCEQ。由于输入特性不易准确测得,一般用近似估算法求IBQ和UBEQ 。下面主要讨论输出回路的图解法。下页上页首页+-uCE+-uCEVTRcVCCMNiCiC下页上页RbRcVT+-uIRLC1C2+VCC+-uO输出回路的等效电路首页iB=IBQVCCICQRcVCCUCEQiC/mAuCE/VO根据输出回路方程uCE = VCC iCRc 作直流负载线，与横坐标交点为VCC ,

4、与纵坐标交点为VCC/Rc ，直流负载线与特性曲线 iB=IBQ 的交点即Q点, 如图示。Q直流负载线和静态工作点的求法斜率为-1/Rc ，是静态工作点的移动轨迹。下页上页+-uCE+-uCEVTRcVCCMNiCiC首页RbRcVT+-uIRLC1C2+VCC+-uO280k3k3k12ViB=806040200例2.4.2 试用图解法确定下图所示电路的静态工作点。1226QiC/mA0uCE/V4解：首先估算IBQ+-UBE+-UCEIBiC= 40AuCE = 12-3 iCIBQ =VCC - UBEQRbIBQ输出回路方程IBQ = 40 A ICQ=2mA UCEQ=6V下页上页首

5、页2. 图解分析动态动态分析(估算动态技术指标)讨论对象是交流成分。下页上页RbRcVT+-uIRLC1C2+VCC+-uOVT+-uCE+-uCEMNiC iC 交流通路的输出回路RcRL首页交流负载线iB=80A60402001226QiC/mA0uCE/V4直流负载线画法：过静态工作点Q ， 作一条斜率为-1/（Rc/RL）的直线。uCE = - ic(RC / RL)交流负载线：描述放大电路的动态工作情况。下页上页VT+-uCE+-uCEMNiC iC 交流通路的输出回路RcRL首页QIBQ402060iB/uBE/V0iCOtiBOt0.7uBEUBEQOtuBEOtuCEUCEQu

6、CE0.720.68iB放大电路动态工作情况下页上页交流负载线iB=8060402001226QiC/mA0uCE/V4直流负载线首页用图解法求放大电路的放大倍数假设IBQ附近有一个变化量iB ，在输入特性上找到相应的uBE ，在输出特性的交流负载线上找到相应的iC和uCE。则电压放大倍数： uBEAu =uCE电流放大倍数： iB iCAi =下页上页首页Au=uBEuCE=4.5-7.50.72-0.68= - 75负号表示uCE与uBE反相位下页上页7.54.5QIBQ402060iB/uBE/V0iCOtiBOt0.7uBEUBEQOtuBEOtuCEUCEQuCE0.720.68iB

7、交流负载线iB=8060402001226QiC/mA0uCE/V4直流负载线首页结论： uBEQ uCEQ iBQiB Ot Ot uBE Ot uCE OtiC iCQ由右图可知：单管共射放大电路中，1.交、直流并存2.有电压放大作用3.有倒相作用uoui下页上页首页3. 图解法的步骤（一）画输出回路的直流负载线（二）估算 IBQ，确定Q 点，得到 ICQ和 UCEQ （三）画交流负载线（四）求电压放大倍数下页上页首页Q点过低 iCOuCE iCtO（二）图解法的应用1. 分析非线性失真QuCEtOUCEQICQ截止失真uCE波形出现 顶部失真。交流负载线iB下页上页首页饱和失真交流负载线

8、 iCOuCEQICQtO iCuCEtOUCEQuCE波形出现底部失真。iBQ点过高下页上页首页OuCE iC2. 用图解法估算最大输出幅度QiB=0CDEABQ点应尽量设在交流负载线上线段AB的中点。若CD = DE，则否则交流负载线直流负载线下页上页首页OuCEiCOuCEiC3. 分析电路参数对静态工作点的影响Q1Q2VCCRcVCCRb1Rc1VCCRc2增大Rc ，Q点靠近饱和区。增大Rb ，Q点靠近截止区。下页上页首页OuCEiCuCEOiCQ1Q2VCCRcVCC2 1Q1Q2VCC2RcVCC2VCC2VCC1VCC1RcVCC1VCC升高时,Q点移向右上方,Uom增大，三极

9、管静态功耗也增大。 增大时，特性曲线上移，Q点移近饱和区。下页上页首页四、微变等效电路法适用条件：微小交流工作信号， 三极管工作在线性区。解决问题：处理三极管的非线性问题。等效：从线性电路的三个引出端看进去，其电压、电流的变化关系和原来的三极管一样。下页上页首页iBuBEOOiCuCE（一）简化的h参数微变等效电路1. 三极管的等效电路QiciBiBQuBE以共射接法三极管为例三极管特性曲线的局部线性化rbe= uBEiBiC = iB输入端可等效为一个电阻。输出端可等效为一个受控电流源。下页上页首页由以上分析可得三极管的微变等效电路三极管的简化h参数等效电路+-+-rbeuBEiC iBuC

10、EiBecb此电路忽略了三极管输出回路等效电阻 rce 。+-bce+-uBEuCE iBiC 下页上页首页用简化的微变等效电路计算单管共射放大电路的电压放大倍数和输入、输出电阻。+-+-rbe uIicibuOibecbRcRLRb单管共射放大电路的等效电路先画出三极管的等效电路，再依次画出放大电路的交流通路下页上页RbRcVT+-uIRLC1C2+VCC+-uO首页电压放大倍数：Au=uo ui= - ib Rc/ RLib rbe=rbe- Rc/ RL输入电阻：= Rb/ rbe输出电阻：Roui = 0 RL = Ri=uiii uoio =Ro = Rc+- uOio 下页上页+-

11、+-rbe uIic ibuOibecbRcRLRb首页 uI+-rbeic ibibecbRcRb2. rbe的近似估算公式rbe rbb+ (1+ )26(mV)IEQ其中: rbb是三极管的基区体电阻,若无特别说明,可认为rbb约为300,26为常温下温度的电压当量,单位为mV。下页上页首页=rbe- Rc/ RLAurbe rbb+ (1+ )26(mV)IEQ分析以下两式Au与不成比例。若 值一定,可适当提高IEQ得到较大的Au 。可看出:可减小Rb或增大VCC ，但要注意三极管的非线性及安全工作区。下页上页RbRcVT+-uIRLC1C2+VCC+-uO首页3. 等效电路法的步骤确

12、定放大电路的静态工作点Q。(4) 列出电路方程并求解。(3) 画出放大电路的微变等效电路。(2) 求出Q点处的和rbe 。下页上页首页RbRcVT+-uIRLC1C2+VCC+-uO例2.4.3 单管共射放大电路中,VCC=12V, Rc= 3 k , Rb= 280 k, = 50,1.试用微变等效电路估算Au、Ro、Ri；2.如欲提高放大倍数，可采取何种措施，应调整电路中的哪些参数？（二）微变等效电路法的应用分析下图所示接有射极电阻的单管放大电路+-rbe uIiC ib uOibecbRcRLRbRe下页上页接有发射极电阻的单管共射放大电路RbRcVT+-uIRLC1C2+VCC+-uO

13、Re首页uI = ib rbe + (1+ ) ib Re uI RL uOAu= - rbe +(1+ ) Re若 (1+ ) Re rbe ，则Au - RL(1+ ) ReuO = - ib RL其中RL= Rc / RL下页上页首页+-rbe uIic ib uOibecbRcRLRbRe Ri=rbe +(1+ ) Re/ RbRo RcuI+-uI = ib rbe + (1+ ) ib ReiI = ib Ri = rbe +(1+ ) ReRi Ri Ri = Ri / Rb下页上页首页+-rbe uIic ib uOibecbRcRLRbRe例2.4.4 图示放大电路中, =

14、 501. 试估算放大电路的静态工作点；2. 求电压放大倍数；3. 求输入电阻和输出电阻。下页上页接有发射极电阻的单管共射放大电路RbRcVT+-uIRLC1C2+VCC+-uORe8203k3k首页240k(12v)解:直流通路如图所示IBQRb + UBEQ + IEQ Re = VCCIBQ =VCC- UBEQRb+(1+ ) Re= 0.04 mAICQ = IBQ = 50 0.04 mA = 2 mA IEQUCEQ =VCC - ICQ Rc - IEQ Re = 12-2 ( 3 + 0.82 ) V = 4.36 V下页上页IBQICQIEQ+-UBEQ+VCCRbRcVTRe直流通路首页rbe rbb+(1+ )26(mV)IEQ = 300 + (1+ 50) 262 = 963 RLAu= - rbe +(1+ ) Re= - 1.75 Ri=rbe +(1+ ) Re/ Rb = 36.3kRo Rc = 3k射极电阻Re使电压放大倍数降低下页上页首页+-rbe uIiC ib uOibecbRcRLRbRe小结:图解法优点: 1. 既能分析静态, 也能分析动态