放大电路分析方法2微变等效-稳Q-三种电路.课件.ppt

1、(1-1)2.3.3微变等效电路法微变等效电路法(也叫也叫H参数等效模型参数等效模型) 晶体管在小信号晶体管在小信号( (微变量微变量) )情况下工作时，可以在静情况下工作时，可以在静态工作点附近的小范围内态工作点附近的小范围内用直线段近似地代替三极管的用直线段近似地代替三极管的特性曲线特性曲线，三极管就可以，三极管就可以等效为一个线性元件等效为一个线性元件。这样就。这样就可以将非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个可以将非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。线性电路。微变等效条件微变等效条件研究的对象仅仅是研究的对象仅仅是低频变化量低频变化量信号的信号的变化范围很小变化范围

2、很小uBEuCEiBcebiC一、晶体管一、晶体管H参数等效模型参数等效模型rbe：小信号作用下的小信号作用下的b-eb-e间动态电阻间动态电阻 一般用测试仪测出一般用测试仪测出 rbe可用公式估算可用公式估算)mA()mV(26)1 (EQbbbbebe/Irivr公式重要！公式重要！通常，可将通常，可将IEQ近似为近似为ICQ rbb/是基区体电阻，低频小功率管在是基区体电阻，低频小功率管在100300 间间 ，一般取一般取200 (1-3)怎样画微变等效电路怎样画微变等效电路1、画交流通路、画交流通路2、画、画H参数等效电路参数等效电路3、标出电压和电流量、标出电压和电流量动画片动画片u

3、电流源实质：是从电路分析的角度虚拟出来的，不是电流源实质：是从电路分析的角度虚拟出来的，不是三极管本身具有的能源，实质上代表三极管的电流控三极管本身具有的能源，实质上代表三极管的电流控制作用。制作用。当当ib=0，它就不存在了。，它就不存在了。因此它是受控电源因此它是受控电源(受输入电流控制，不是独立源）受输入电流控制，不是独立源）u电流源的流向：由电流源的流向：由ib(也就是也就是vbe）决定，不能随意假定。）决定，不能随意假定。当当ib、ic正向，它的流向正如图中的箭头所示，是由集正向，它的流向正如图中的箭头所示，是由集电极流向发射极，否则反之。电极流向发射极，否则反之。(1-4)二、共射

4、放大电路动态参数的分析二、共射放大电路动态参数的分析电路动态参数分析就是求解电路电路动态参数分析就是求解电路电压放大倍电压放大倍数、输入电阻数、输入电阻(信号源后部分信号源后部分)、输出电阻、输出电阻(负负载前部分载前部分)。(1-5)解题的方法是：解题的方法是：作出作出h参数的交流等效电路参数的交流等效电路 共射极放大电路共射极放大电路(单电源单电源阻容耦合阻容耦合)RbviRcRLiVbIcIOVbIR Rb b并联于交流通路，且输出带负载并联于交流通路，且输出带负载(1-6)根据根据RbviRcRLiVbIcIOVbIbebirIV bcII )/(LccORRIV 则电压增益为则电压增

5、益为beLcbebLcbbebLcciO)/()/()/(rRRrIRRIrIRRIVVAV （作为公式记忆）（作为公式记忆）1. 求电压放大倍数求电压放大倍数（电压增益）电压增益）电压电压“正负号正负号”由实际电流流由实际电流流向与端口参考电压坐标（通常向与端口参考电压坐标（通常设地为负设地为负“- -”）对比而得出的）对比而得出的。若输出无负载呢？若输出无负载呢？有无信号源内阻不影响结果有无信号源内阻不影响结果其它共射电路图其它共射电路图双电源直接耦合：双电源直接耦合：Rb串联于交流通路，且输出无负载串联于交流通路，且输出无负载若输出有负载呢？若输出有负载呢？有无信号源内阻不影响结果有无信

6、号源内阻不影响结果电路中晶体管=100，rbe=1.4k。(1)现已测得静态管压降UCEQ=6V，估算Rb；(2)若测得 和 的有效值分别为1mV和100mV，则负载电阻RL为多少？iUoU 解解:(1) mARUVIcCEQCCCQ2AIICQBQ20/kIUVRBQBEQCCb565，, (2) 由(/)100ocLuibeURRAUr 2.625LRk可得: 。 习题习题2.9 (1-9)2. 求输入电阻求输入电阻(是动态电阻，与是动态电阻，与Q点相关点相关)RbRcRLiVbIcIOVbIRiiIbebiii/rRIVR 对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路是负对于为放大电路提

7、供信号的信号源来说，放大电路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。考虑到信号源载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。考虑到信号源内阻，输入电阻越大越好，输入电压越接近信号源电压。内阻，输入电阻越大越好，输入电压越接近信号源电压。( (单电源阻容耦合单电源阻容耦合) )( (双电源直接耦合双电源直接耦合) )结果与输出有无负载无关结果与输出有无负载无关(1-10)3. 求输出电阻求输出电阻( (单电源阻容耦合单电源阻容耦合) )RbRcRLiVbIcIOVbIRo令令0i V0b I电流源消失0bI所以所以LS0oooRUIURccRRUUIURooooo当输出端接上当输出端接上负载时，

8、电路负载时，电路可看作一个只可看作一个只有内阻的电压有内阻的电压源，此内阻就源，此内阻就是输出电阻。是输出电阻。cRR o( (双电源直接耦合双电源直接耦合) )无论单电源阻容耦合还是双电源直接耦合，无论单电源阻容耦合还是双电源直接耦合，无论信号源有无内阻，都不会影响输出电阻结果。无论信号源有无内阻，都不会影响输出电阻结果。(1-12)4.当信号源有内阻时：当信号源有内阻时：Ri为放大电路的为放大电路的输入电阻输入电阻求求Ui.UO.Ui.Us.此结果适用于所有放大电路！此结果适用于所有放大电路！习题习题2.7(直接耦合情况直接耦合情况) 图图示晶体管=80，rbb/ =100。分别计算RL分

9、别为空载及3k时的Q点及动态参数。解：解：在空载和带负载情况下，电路的静态电流、rbe均相等，它们分别为： 22CCBEQBEQBQbsVUUIARR1.76CQBQIImA26(1)1.3bebbEQmVrrkI空载时和负载情况下静态管压降有所不同，它们分别为：6.2CEQCCCQcUVIRV(/)2.3LCEQCCCQcLLcRUVIRRVRR空载：负载：微微变变等等效效电电路路beLc)/(rRRAV 空载和负载情况下，输入电阻、输出电阻均相等，它们分别为：空载和负载情况下，输入电阻、输出电阻均相等，它们分别为：/1.3ibbebeRRrrk5ocRRk空载时和负载情况下电压放大倍数有所

10、不同，根据公式它们分别为：308cubeRAr (/)115cLubeRRAr 空载：负载：(1-15) 利用等效电路法求电路参数的步骤利用等效电路法求电路参数的步骤1. 首先利用图解法或近似估算法确定放大电路的静态首先利用图解法或近似估算法确定放大电路的静态工作点工作点 Q 。2. 求出静态工作点处的微变等效电路参数求出静态工作点处的微变等效电路参数 和和 rbe 。3. 画出放大电路的微变等效电路。可先画出三极管的画出放大电路的微变等效电路。可先画出三极管的等效电路，然后画出放大电路其余部分的交流通路。等效电路，然后画出放大电路其余部分的交流通路。4. 列出电路公式并求解。列出电路公式并求

11、解。 为保证放大电路稳定工作，须有稳定静态工作点。静态为保证放大电路稳定工作，须有稳定静态工作点。静态工作点由工作点由UBE、 、 ICBO 和和ICEO 决定，这些参数随温度变化。决定，这些参数随温度变化。2.4放大电路静态工作点的稳定放大电路静态工作点的稳定2.4.1静态工作点稳定的必要性静态工作点稳定的必要性见第一章内容CEOBCIII1. UBE改变。改变。UBE的温度系数约为的温度系数约为2 mV/ C，即温度每升高，即温度每升高 1 C，UBE 约下降约下降 2 mV（数值较小）（数值较小） 。2. 改变。改变。温度每升高温度每升高 1 C， 值约增加值约增加 0.5% 1 %，

12、温温度系数分散性较大。度系数分散性较大。3. ICBO 改变。改变。温度每升高温度每升高 10 C ，ICBO大致将增加一倍，说明大致将增加一倍，说明 ICBO 将随温度按指数规律上升。将随温度按指数规律上升。(1-17)温度对温度对 值及值及ICEO的影响的影响T 、ICEOICiCuCEQQ 总效果：总效果：温度上升时，温度上升时，输出特性曲输出特性曲线上移，造线上移，造成成Q点上移。点上移。CEOBCIII(1-18)因此温度升高导致波形容易失真。因此温度升高导致波形容易失真。iCuCEOiBQCCCRVVCCQ T = 20 C T = 50 C晶体管在不同环境晶体管在不同环境温度下的

13、输出特性曲线温度下的输出特性曲线(1-19)小结：小结：TIC 固定偏置电路的固定偏置电路的Q点是不稳定的。点是不稳定的。 Q点不稳定点不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，从可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，从而导致失真。为此，需要改进偏置电路，当温度而导致失真。为此，需要改进偏置电路，当温度升高、升高、 IC增加时，能够自动减少增加时，能够自动减少IB，从而抑制，从而抑制Q点点的变化。保持的变化。保持Q点基本稳定。点基本稳定。常采用分压式偏置电路（属共射放大电路，常采用分压式偏置电路（属共射放大电路，有直流负反馈或温度补偿二种方式）来稳定静态有直流负反馈或温度补偿二种方式）来

14、稳定静态工作点。工作点。(1-20)2.4.2利用直流负反馈稳定静态工作点利用直流负反馈稳定静态工作点在温度变化时，使得在温度变化时，使得IBQ与与ICQ产生相反的变化产生相反的变化一、电路组成一、电路组成(分压式偏置，属共射放大电路分压式偏置，属共射放大电路)和和Q点稳定原理点稳定原理C1RcRb2+VCCC2RL+ +CeuoRb1Reui 阻容耦合的静态工作点稳定电路阻容耦合的静态工作点稳定电路b 直接耦合的静态工作点稳定电路直接耦合的静态工作点稳定电路aTR Rb1b1R Rb2b2R Re e目标：温度变化时目标：温度变化时IC维持恒定。维持恒定。本质：本质：分压偏置使分压偏置使b点

15、电位基本不变点电位基本不变，则温度变化时可稳定静态工作点。，则温度变化时可稳定静态工作点。(1-21)所以所以 UBQ 不随温度变化，不随温度变化，电流负反馈式工作点稳定电路电流负反馈式工作点稳定电路T ICQ IEQ UEQ UBEQ ( (= UBQ UEQ) ) IBQ ICQ 由于由于 I1 IBQ， 可得可得( (估算估算) )b1BQCCb1b2RUVRRI2I1IBRB2+VCCRCTRB1RE直流通路直流通路静态工作点稳定的原理：电路本电路稳压的过程实际是静态工作点稳定的原理：电路本电路稳压的过程实际是由于加了由于加了RE(射极直流负反馈电阻射极直流负反馈电阻)形成了形成了负反

16、馈负反馈过程。过程。(1-22)二、稳定电路静态工作点的计算二、稳定电路静态工作点的计算由于由于 IR IBQ， 可得可得( (估算估算) )CCb2b1b1BQVRRRU eBEQBQeEQEQCQ RUURUII则)(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVU 静态基极电流静态基极电流 CQBQII R Rb2b2R Rb1b1IBQIRIEQICQ算法一（估算）：算法一（估算）：(1-23)I2I1IBRB2+VCCRCTRB1RE直流通路直流通路+VCC方框中部分用戴维南定理（含独立电源的方框中部分用戴维南定理（含独立电源的线性电阻单口网络，就端口特性而言可以线性电阻单口网

17、络，就端口特性而言可以等效为一个电压源和电阻串联的单口网络等效为一个电压源和电阻串联的单口网络；电压源的电压等于单口网络在负载开路；电压源的电压等于单口网络在负载开路时的电压，电阻是单口网络内全部独立电时的电压，电阻是单口网络内全部独立电源为零值时的等效电阻）等效为：源为零值时的等效电阻）等效为：RbUBB21/BBbRRR CCBBBBBVRRRU211EbBEBBBQRRUUI)(1进而可求出进而可求出ICQ 、UCEQ算法二（精算）：算法二（精算）：p106页页图图2.4.3(1-24)C1RcRb2+VCCC2RL+ +CeuoRb1ReiBiCiEiRuiRcRb2+VCCRL+ u

18、iuoRb1Re beLrRAu LcL/ RRR cob2b1bei/RRRRrR 三、动态参数的估算三、动态参数的估算旁路电容旁路电容Ce的作用：交流通路中，的作用：交流通路中， Ce将将Re短路，短路，Re对交流对交流不起作用，放大倍数不受影响。不起作用，放大倍数不受影响。若输出若输出无负载呢无负载呢rbe ebcRcRLoUbIcIbI + + Rb2Rb1iU(1-25)如无如无Ce，动态参数如何计算？，动态参数如何计算？ 无旁路电容时的交流电无旁路电容时的交流电路路 R)1 (EbeLrRAuLcL/ RRR cob2b1EibeRRRRRrR/)(1EbebEbbebiRrIRI

19、rIU)()(11LboRIU可见去掉可见去掉Ce后，放大倍数减小后，放大倍数减小，输出电阻不变，但输入电，输出电阻不变，但输入电阻增大了。阻增大了。折算电阻ER)(1若输出无负载呢？若输出无负载呢？(1-26)2.4.3温度补偿法稳定静态工作点温度补偿法稳定静态工作点 a利用二极管的反向特性进行温度补偿利用二极管的反向特性进行温度补偿（二极管反向电流的改变导致（二极管反向电流的改变导致IB的改变）的改变）D 静态工作点稳定电路（见静态工作点稳定电路（见P110） b利用二极管的正向特性进行温度补偿利用二极管的正向特性进行温度补偿（二极管正向（二极管正向UD的改变导致的改变导致UB的改变）的改

20、变） 50I / mAU / V0.20.4 25510150.010.020Rb1Rb2利用一个元件参数随温度的变化所引起的温漂来抵消另利用一个元件参数随温度的变化所引起的温漂来抵消另一个元件参数随温度的变化所引起的温漂，从而达到稳一个元件参数随温度的变化所引起的温漂，从而达到稳定工作点的目的，这就是温度补偿法的基本思想。定工作点的目的，这就是温度补偿法的基本思想。2.5晶体管单管放大电路的三种基本接法晶体管单管放大电路的三种基本接法三种基本接法三种基本接法共射共射共集共集共基共基2.5.1基本共集放大电路基本共集放大电路(射极输出器射极输出器)C1Rb+VCCC2RL+Re+RS+sUoU

21、基本基本共集放大电路共集放大电路一、电路的组成一、电路的组成信号从基极输入，信号从基极输入，从发射极输出从发射极输出单电源阻容耦合：单电源阻容耦合：R Rb b并联于交流通路，且并联于交流通路，且输出有负载。输出有负载。判断：交流通道中哪一极接地判断：交流通道中哪一极接地二、静态工作点二、静态工作点C1Rb+VCCC2RL+Re+RS+SUOU由基极回路求得静态基极电流由基极回路求得静态基极电流ebBEQCCBQ)1(RRUVI BQCQII 则则eCQCCeEQCCCEQRIVRIVU 共集电极放大电路共集电极放大电路IBIERB+VCCRE直流通道直流通道折算折算二、动态分析二、动态分析R

22、B+VCCC1C2RERLuiuoRBRERLuiuo交流通道交流通道RBRERLuiuo交流通道交流通道rbeiUbIRERLRBoUcIbIiI微变等效电路微变等效电路电压放大倍数电压放大倍数ebeeo)1(RIRIU ebbebeebebiRIrIRIrIU)(1ebeeio)1 ()1 (RrRUUAuLee/ RRR rbeiUbIRERLRBoUcIbIiIiUOUSU +_+rbeSReR iIbIeIbeccIbI bR若输出无负载呢？若输出无负载呢？有无信号源内阻有无信号源内阻不影响结果不影响结果1.,)(ebeRr1所以所以，1uA但是，输出电流但是，输出电流Ie增加了。增加了。2. 输入输出同相，输出电压跟随输入电压输入输出同相，输出电压跟随输入电压（近似相等），故称（近似相等），故称射极跟随器射极跟随器。结论：结论：ebeeio)1 ()1 (RrRUUAu作业作业自测题：四自测题：四(2)(3)习题：习题：2.5以上题目要给出理由说明或过程以上题目要给出理由说明或过程习题：习题：2.11