工学模拟电路第二章-动态分析

晶体管电路分析的复杂性在于晶体管特性的非线性。当放大电路的输入信号电压很小时，可以把晶体管在小范围内的特性曲线近似地用直线来代替。oiBuBEQuCEoiCQ用线性电路来描述非线性特性，建立线性模型。2·3·3等效电路（h参数小信号模型）法就可用线性电路的分析方法来分析晶体管电路一、晶体管共射

h参数等效模型共射放大电路在低频小信号作用下，将晶体管看成一个线性双口网络，利用网络的h参数来表示输入、输出端口的电压与电流的相互关系，便可得出等效电路，称为共射h参数等效模型。

双口有源器件i1i2+u2-+u1-ibic+uce

-+ube

-bce研究的对象仅仅是变化量信号的变化范围很小适用条件1、h参数等效模型的由来

双口有源器件i1i2+u2-+u1-+ube

-+uce

-+-bceibic+uce

-+ube

-bce求全微分：2、h参数的物理意义①h11

iBuBEoQ

uBE

iB常数输出端交流短路时的输入电阻：rbe表示晶体管基极电压对基极电流的控制关系。rbe一般在1kΩ左右。+ube

-+uce

-+-bce在Q点处切线斜率的倒数②h12

iBuBEoQ

uCE

uBE输入端交流开路时的反向电压传输比

h12无量纲，一般在10-3以下。+ube

-+uce

-+-bce③

h21

uCEoiCQ

iB

iC常数输出端交流短路时的正向电流传输比，即电流放大系数：β表示晶体管电流放大能力。β无量纲，一般在100左右。+ube

-+uce

-+-bce④h22

uCEoiCQ

uCE

iC常数输入端交流开路时的输出电导h22一般在10-5

S以下。输出电阻105Ω以上。+ube

-+uce

-+-bcercerbe

1kΩ左右β100左右无量纲10-3以下rce105Ω以上3、简化的h参数等效模型+ube

-+uce

-+-bce可忽略不计该支路电流可忽略不计bce+-+-(1)β值的获得①用晶体管特性图示仪②数字万用表4、

h

参数的获得(2)rbe的近似表达式基区体电阻温度电压当量,常温下UT=26mV发射极静态电流适用范围：集电区基区发射区集电结发射结回顾：1、晶体管共射

h参数等效模型bce+-+-ibic+uce

-+ube

-bce

2、利用h参数等效模型可以求解放大电路的动态参数。

Au、Ri、Ro+ui-TRbRcVCCC1+uo-+C2+TRb+ui-Rc+uo-Rb+ui-Rc+uo-Rb+-Rc+-+ui-TRbRcVCCC1+uo-+C2+画放大电路的h参数等效电路步骤：①画出放大电路的交流通路TRb+ui-Rc+uo-②画出晶体管的h参数等效模型③画出放大电路的交流等效电路Rb+ui-Rc+uo-Rb+-Rc+-[例题]画出图示放大电路的h参数交流等效电路。设电路中各电容容抗均可忽略。(a)+ui-TR1VCCC1

C2RL++R3C3++uo-R2TR1+ui-R2RL+uo-R1+ui-R2RL+uo-(a)+ui-TRb1Rc-VCCC1

+uo-C2RLRb2Re++TReRb2+ui-RcRb1RL+uo-ReRb2+ui-Rc

Rb1RL+uo-交流通路画出图示放大电路的h参数交流等效电路。设电路中各电容容抗均可忽略。[例题]TRe1+uo-Rb3Rb1Rb2+ui-Re1+uo-Rb1Rb3Rb2+ui-Re1+uo-Rb1Rb3Rb2+ui-(b)+ui-TRb1VCCCb1

Cb2Rb2Re1++Rb3Re2Ce++uo-交流通路bec(c)+ui-TRb1VCCC1

C2Rc++ReRb2C2++uo-becTbecRe+ui-Rc+uo-becbecRe+ui-Rc+uo-交流通路二、共射放大电路动态参数的分析对放大电路的分析有两个方面：静态分析：确定静态工作点IBQ、ICQ、UCEQ工具:直流通路方法近似估算法图解分析法特性曲线直流负载线动态分析：讨论放大电路的动态参数Au、Ri、Ro工具:交流通路方法图解分析法等效电路法特性曲线交流负载线利用h参数等效模型求解放大电路的动态参数。1、电压放大倍数Rb+-Rc+-根据定义而故①共发射极基本放大电路的电压增益比较高；②输出电压与输入电压反相可见：等效电路法求动态参数2、输入电阻放大电路+-RsRLRi放大电路RLRi+-Rb+-Rc+-Ri

是放大电路的输入电阻，rbe

是晶体管的输入电阻，两者在数值上接近，意义完全不同。共射放大电路的输入电阻比较小。放大电路的输入电阻与信号源内阻无关。3、输出电阻放大电路+-RsRL+-Ro放大电路Rs+-Ro+-Rb+-Rc+-Ro是放大电路的输出电阻，

Rc

是晶体管的集电极电阻。两者在数值上接近，意义完全不同。共射放大电路的输出电阻比较大。放大电路的输出电阻与负载无关。电路如图所示，已知VCC=12V，Rb=510kΩ，Rc=3kΩ，晶

求出电路的Au，Ri，Ro和Aus。体管的rbb

=150Ω，β=80，导通时UBE=0.7V，RL=3kΩ，Rs=2kΩ。´[例题]+ui-TRbRcVCC+uo-

+C2RLRs+-usC1+

解：(1)求静态值TRbRcVCCIBICIB=VCC

–UBE

Rb

=12–0.7510

103=22.2μAIC

βIB

=80

2.22

10–6=1.77mAIE=IC+IB

IC

=1.77mA(2)求rberbe

rbb´+(1+β)26mVIE(mA)=150+(1+80)261.77

1325Ω

1.3kΩUCE

=VCC-ICRC=12-1.77

10–3

103

3=6.69V[例题]+ui-TRbRcVCC+uo-

+C2RLRs+-usC1+

电路如图所示，已知VCC=12V，Rb=510kΩ，Rc=3kΩ，晶

求出电路的Au，Ri，Ro和Aus。体管的rbb

=150Ω，β=80，导通时UBE=0.7V，RL=3kΩ，Rs=2kΩ。´(3)求Au.TRbRs+-us+ui-RcRL+uo-RbRs+-Us.+-RcRL+-bce[例题]+ui-TRbRcVCC+uo-

+C2RLRs+-usC1+

电路如图所示，已知VCC=12V，Rb=510kΩ，Rc=3kΩ，晶

求出电路的Au，Ri，Ro和Aus。体管的rbb

=150Ω，β=80，导通时UBE=0.7V，RL=3kΩ，Rs=2kΩ。´(4)求RiRbRcRLRi

+-(5)求RoRbRsRcRo+-因为所以[例题]+ui-TRbRcVCC+uo-

+C2RLRs+-usC1+

电路如图所示，已知VCC=12V，Rb=510kΩ，Rc=3kΩ，晶

求出电路的Au，Ri，Ro和Aus。体管的rbb

=150Ω，β=80，导通时UBE=0.7V，RL=3kΩ，Rs=2kΩ。´(6)求Aus.放大电路Rs+-Us.RiRL+-+-[例题]TRbRc+VCC+uo-+uo

-C1+

C1+

图所示放大电路中,(1)设RL=,要求|Au|100,VCC=12V,.IC=1mA,=20,rbb

=200,试确定Rb和Rc,并计算UCE´解：[例题]TRbRc+VCC+uo-+uo

-C1+

C1+

uitouoto图所示放大电路中,(2)若uo中交流成分出现图所示的失真中的哪个元件？如何调整？现象,问是截止失真还是饱和失真？为消除此失真，应调整电路解：iCuCEiBoQ饱和失真，调整基极电阻Rb，增大Rb。或调整集电极电阻Rc，

减小Rc。

2·4

放大电路静态工作点的稳定决定电路是否会产生失真影响动态参数静态工作点不稳定的因素电源电压的波动元件的老化温度的变化最为主要的基本共射放大电路TRbRc+VCC+uo-+ui

-C1+

C1+

当VCC和Rb确定之后，IB确定不变。2·4·1静态工作点稳定的必要性T=50

CT=20

CiCuCEOiBQVCC温度变化时，使IBQ与ICQ变化方向相反。温度升高时，β↑ICQ↑，曲线上移对策：

2·4·2典型的静态工作点稳定电路一、电路组成和Q点稳定原理+ui-T+uo-TB直流通路由直流通路：I2=I1+IBQ若满足

I1>>IBQ则I2

I1

基极电位VBQ

Rb1+Rb2Rb1•VCC几乎仅决定于电阻Rb1与Rb2对直流电源VCC的分压基本不受温度的影响。

ICQ

TB

VBQ

基本不随温度变化而变化T

ICQ

IEQ

VEQ

UBEQ

(=VBQ–VEQ)

IBQ

Re起着重要的作用。

它将输出端电流IC的变化转换成电压，影响输入回路b-e之间的电压，从而使IB向相反方向变化。反馈，负反馈、直流负反馈+ui-T+uo-

Q点稳定的原因：

Re直流负反馈

VBQ

基本不随温度变化而变化分压式负反馈Q点稳定电路。将输出量通过一定的方式引回输入回路影响输入量的措施称为反馈。直流通路中的反馈称为直流反馈。反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈，反之称为正反馈。二、静态工作点和动态参数的估算

[例]图所示电路中,已知VCC=12V,Rb1=5k,Rb2=15k,Re=2.3k,Rc=5.1k,RL=5.1k;晶体管

=100,rbe=1.5k,UBE=0.7V。(1)估算静态工作点Q；+ui-T+uo-VBQ

Rb1+Rb2

Rb1

VCC

=5+155

12=3VIEQ=VBQ–UBEQ

Re

(3–0.7)V2.3k

=1mATB

ICQIBQ=ICQ

1mA100=10AUCEQ

VCC–(Rc+Re)ICQ

=4.6V(2)动态分析(不接电容)ReRb1Rb2+-RcRL+-+ui-T+uo-(2)动态分析

(不接电容)ReRb1Rb2+-RcRL+-(3)动态分析+ui-T+uo-(接电容)Ce+T+ui-+uo-Rb1Rb2+-RcRL+-[比较]+ui-T+uo-+ui-T+uo-Ce+旁路电容

[比较]+ui-T+uo-+ui-T+uo-Ce+发射极电阻Re虽然降低了电压放大倍数，却提高了输入电阻。+ui-T+uo-Ce+利用二极管的反向特性进行温度补偿B结点B的电流方程IR为二极管的反向电流T

→IC

IR

→IB

→IC

2·4·3稳定静态工作点的措施—温度补偿IRIRbIBQ利用二极管的正向特性进行温度补偿T

→IC

UD

→IC

→VE

→

VB

→

UBE

VEVB

2·5

晶体管单管放大电路的

三种基本接法2·5·1基本共集放大电路一、电路的组成

+ui-T+uo-+-T+uo-+-+ui-交流通路二、静态分析

+ui-T+uo-+-TICIBIE三、动态分析

+ui-T+uo-+-bec+–+–+–(1)uo

ui

，射极跟随器。接近于1。(2)没有电压放大作用，但有电流放大作用

，iE>>iB。放大倍数

+ui-T+uo-+-折算到基极回路的等效电阻共集放大电路的输入电阻比较高，可达到几十到几百千欧姆。+–bec+–输入电阻

+ui-T+uo-+-折算到射极回路的等效电阻；共集放大电路的输出电阻很低，通常只有几十欧姆。+–bec输出电阻

共集放大电路的特点：①电压放大倍数接近但小于1，输出与输入同相位；②输入电阻高；③输出电阻低。在多级放大电路中：共射放大电路共射放大电路信号源负载共集放大电路①作输入级共集放大电路②作输出级共集放大电路③作中间隔离级一、电路的组成

T+–+ui-+uo-二、静态分析

T2·5·2共基放大电路T+ui-T+uo-+–交流通道

三、动态分析

T+–+ui-+uo-bececb+–+–+–电压放大倍数较大，输出电压与输入电压同相位，没有电流放大作用，电流跟随器。放大倍数

共基放大电路的输入电阻很小，只有几欧姆～几十欧姆。共基极电路的输出电阻比较大。ecb+–+–输入输出电阻

共基极放大电路的最大优点是频带宽，常用于无线电通讯方面。共射共集共基放大电压放大电流放大电流放大电压Au大Au1

Au大

反相同相同相Ri

中Ri

大Ri

小Ro大Ro小Ro大频带窄频带窄频带宽三种接法的比较2·7基本放大电路的派生电路在实际应用中，为了进一步改善放大电路的性能：将多只晶体管构成复合管来代替放大电路中一只晶体管两种接法组合的放大电路共射－共基,共集－共基复合管放大电路一、复合管的组成及其电流放大系数1、复合管的构成方式把两个晶体管组合在一起，完成一个晶体管的工作。T1T2同类型NPN—NPNPNP—PNP不同类型NPN—PNPPNP—NPN2·7·1复合管放大电路④T1、T2均工作在放大区，2、复合管的构成原则①每一个复合管都可等效为一个

NPN或PNP管，类型与T1管相同;NPN型bce②T1的基极就是T的基极;③

T2的基极一定要接在T1的集电极或发射极上，⑤T1剩下的一个极与T2的集电极或发射

极联接，构成集电极或发射极，T2剩下的一个电极就是发射极或集电极。以实现电流的放大；ecb电流的流向必须顺畅；合成电流应该是相加的；NPN—NPNbcecebPNP—PNPbcecebNPN—PNPbececbPNP—NPNbececb3、复合管的电流放大系数和输入电阻bec电流放大系数增大输入电阻大大提高b1e1c