BJT放大電路三種基本組態(tài)的交流特性分析.ppt

3.3 BJT三種基本組態(tài)放大電路的交流特性的分析 （重點(diǎn)） 本節(jié)討論衡量交流小信號放大器的基本技術(shù)指標(biāo): 電壓放大倍數(shù)Av（電壓增益），源電壓放大倍數(shù)Avs（源電壓增益），交流輸入電阻Ri，交流輸出電阻Ro，功率增益等AP； 基本放大電路：共射，共基，共集。,課程構(gòu)思：,BJT放大電路分析,物理模型及概念,典型放大電路分析,基本電路結(jié)構(gòu);,技術(shù)指標(biāo)的物理概念;,1.分析方法及步驟; 2.直流分析; 3.交流分析; 4.典型電路分析; 5.改進(jìn)電路分析；,6. 實(shí)際電路分析;,例題及小結(jié),作業(yè)及網(wǎng)絡(luò)資源,放大電路技術(shù)指標(biāo)測試示圖,1,2,一.放大電路的主要技術(shù)指標(biāo):,根據(jù)放大電路輸入信號的條件和對輸出信號的要求，放大器可分為四種類型-電壓放大電流放大互阻放大互導(dǎo)放大。,1.放大倍數(shù)(增益)表示放大器的放大能力;,（1）電壓放大倍數(shù)(增益)定義為: Av=vo/vi（重點(diǎn)）,（2）電流放大倍數(shù)定義為: Ai=io/ii,（3）互阻增益定義為: Ar=vo/ii,（4）互導(dǎo)增益定義為: Ag=io/vi,四種放大倍數(shù):,2、源電壓放大倍數(shù)（源電壓增益）Avs,Avs=vo/vs=（vo/vi）（vi/vs）AvRi /(Rs+Ri),3. 輸入電阻Ri從放大電路輸入端看進(jìn)去的 等效電阻;,意義：,表征放大電路從信號源獲取信號的能力。,3. 輸入電阻Ri從放大電路輸入端看進(jìn)去的 等效電阻;,對于電壓信號源， Ri 越大越好。 （1）Ri越大，vi就越大，從信號源索取的電壓越大。 （2）當(dāng)信號源有內(nèi)阻時(shí)， Ri越大， vi就越接近vS。,一般規(guī)律(總結(jié)):,4. 輸出電阻Ro從放大電路輸出端看進(jìn)去的等效電阻。,Av,vS,Ro,vso,意義：輸出電阻是一個(gè)表征放大器帶負(fù)載能力的參數(shù)。,對于電壓放大器，,即負(fù)載變化時(shí)放大器輸出給負(fù)載的電壓基本上保持不變；,越小，則放大器帶負(fù)載的能力越強(qiáng)，,而對于電流放大器，,越大，則帶負(fù)載能力越強(qiáng)，,即負(fù)載變化時(shí)放大器輸出給負(fù)載的電流基本上保持不變。,Av,vS,一般規(guī)律:,求解輸出電阻Ro,放大電路對其負(fù)載而言，相當(dāng)于信號源，我們可以將它等效為戴維南等效電路，這個(gè)戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。即斷開負(fù)載后，從放大電路輸出端看出去的等效電阻，不包括負(fù)載電阻。,Av,vS,Ro,vso,如何確定電路的輸出電阻Ro ？,步驟：,1）. 所有的電源置零 (將獨(dú)立電壓源短路，獨(dú)立電流源斷路，保留受控源)。,2）. 加壓求流法。,方法一：外加電源法計(jì)算Ro=U/I 。,方法二：開路電壓和負(fù)載電壓法。,1）. 求開路電壓。,2）. 求接入負(fù)載后的輸出電壓。,步驟：,3. 計(jì)算。,方法三：開路電壓和短路電流法。,1. 求開路電壓Uoc。,2. 求短路電流Isc 。,步驟：,3. 計(jì)算。 Ro=Uoc/ Isc,5.電流增益： 負(fù)載開路（RL斷開）電壓增益（內(nèi)電壓增益）： 6.功率增益： 、 、 、 的分貝數(shù)為 ； 的分貝數(shù)為 。,三極管基本放大電路,共射放大器,共基放大器,共集放大器,3. 共射(CE)放大器（重點(diǎn)）,重點(diǎn)內(nèi)容,1). BJT放大電路的分析方法；,2). 放大電路的分析步驟（通用）；,3). 基極分壓偏置共發(fā)電路性能分析（重點(diǎn)）；,重點(diǎn)掌握的分析方法: 低頻小信號等效模型分析法。,1). BJT放大電路的分析方法,放大電路分析,靜態(tài)分析,動(dòng)態(tài)分析,估算法,圖解法,小信號（微變）等效模型分析法,圖解法,計(jì)算機(jī)仿真,2). 放大電路的分析步驟(通用),分析步驟：, 分析直流電路，求出“Q”，計(jì)算 rbe。, 畫電路的交流通路 。, 在交流通路上把三極管畫成 低頻小信號模型，即 參數(shù)模型，得到交流等效電路。, 分析計(jì)算放大電路的主要技術(shù)參數(shù)。,3. (穩(wěn)基流偏置)共發(fā)射極(CE)放大電路,一、 電路的組成,圖 基本共(發(fā))射(極)放大電路,放大電路的直流通路 （a）共射基本放大電路 （b）直流通路,共射基本放大電路分析方法, 分析直流電路，求出“Q”，計(jì)算 rbe。,靜態(tài)工作點(diǎn)近似計(jì)算法,三極管的發(fā)射結(jié)導(dǎo)通時(shí)，B、E兩端的導(dǎo)通壓降UBE基本不變（硅管約為0.7V，鍺管約為0.3V），因此有 ICQ =IBQ UCEQ = VCC ICQ Rc,圖 共射基本放大電路, 分析直流電路，求出“Q”，計(jì)算 rbe。,放大電路的交流通路 （a）基本放大電路 （b）交流通路, 畫電路的交流通路 。,三極管的微變等效電路,c,b,e, 在交流通路上把三極管畫成 參數(shù)等效模型。,三極管的簡化微變等效電路（重點(diǎn)）,請注意如下問題： 電流源為一受控源，而不是獨(dú)立的電源。 電流源的流向不能隨意假定，而是由ib決定。 該模型僅適用于交流小信號，不能用于靜態(tài)分析和大信號。,放大電路的微變(交流)等效電路（小信號模型）,將交流通道中的三極管用微變(交流)等效電路代替:,交流等效電路:,對于小功率三極管(重點(diǎn)) P61 2.42更正：rbe=rbb+(1+ ) VT/IEQ =rbb+VT/IBQ (靜態(tài)工作點(diǎn)) rbb,=200/300歐 VT=26mV(常溫下）,rbe的量級從幾百歐到幾千歐。,（通常）,共射交流等效電路,總結(jié): 共射基本放大電路基本技術(shù)參數(shù):,圖 共射基本放大電路,求：1. 靜態(tài)工作點(diǎn)Q。,練習(xí),2.電壓增益Av、 輸入電阻Ri、 輸出電阻R0 。,解： .,2. 思路：交流等效電路,Av、Ri 、R0,分析計(jì)算放大電路的主要技術(shù)參數(shù):,=6.2K,分析計(jì)算放大電路的主要技術(shù)參數(shù):,例 2 = 100，uS = 10sin t (mV)，求疊加在 “Q” 點(diǎn)上的各交直流量。 (rbb=200歐),12 V,12 V,510,470 k,2.7 k,3.6 k,解,令 ui = 0，求靜態(tài)電流 IBQ, 求“Q”，計(jì)算 rbe,ICQ = IBQ = 2.4 mA,UCEQ = 12 2.4 2.7 = 5.5 (V),uce, 交流通路,ube, 交流等效電路, 分析各極交流量, 分析各極交流量, 分析各極總電量,uBE = (0.7 + 0.0072sint )V,iB = (24 + 5.5sint) A,iC = ( 2.4 + 0.55sint ) mA,uCE = ( 5.5 0.85sint ) V,典型電路-基極分壓射極偏置共射電路分析（重點(diǎn)）,典型電路-基極分壓偏置共射極電路（重點(diǎn)）,一、電路組成,VCC(直流電源)：,1. 使發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏;,2. 向負(fù)載和各元件提供功率.,C1、C2(耦合電容)：隔直流、通交流;,RB1 、RB2(基極偏置電阻)：提供合適基極的電流;,RC(集電極負(fù)載電阻)：將 iC vC 使電流放大 電壓放大;,RE(發(fā)射極電阻)：穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)“Q ”;,CE(發(fā)射極旁路電容)：短路交流，消除RE對電壓放大倍數(shù)的影響。,二、.放大電路的分析步驟(通用),分析步驟：, 分析直流電路，求出“Q”，計(jì)算 rbe。, 畫電路的交流通路 。, 在交流通路上把三極管畫成 低頻小信號模型，即 參數(shù)模型，得到交流等效電路。, 分析計(jì)算放大電路的主要技術(shù)參數(shù)。,二. 基極分壓偏置共射電路性能分析（重點(diǎn)）,請同學(xué)畫直流通路。,直流通路：只考慮直流信號的分電路。（復(fù)習(xí)） 畫直流通路時(shí)應(yīng)將: 電容開路（電容不通直流），電感短路（電感上直流電壓為零）。,1)直流通路及靜態(tài)工作點(diǎn)估算:,IB=IC/,VCE = VCC - ICRC - IERE,IC IE =VE/RE = （VB- VBE）/ Re,VBE 0.7V (Si管),電容開路，畫出直流通路。,VB,電容短路，直流電壓源短路，畫出交流通路。,2）交流通道及交流等效電路(請同學(xué)畫圖),B,E,C,放大電路的交流小信號等效電路（ 模型） （復(fù)習(xí)）,將交流通道中的三極管用微變(交流)等效電路代替:,交流等效電路:,基極分壓偏置共射電路性能分析思路（重點(diǎn)）,直流通路交流通路-交流等效電路,交流通路：,1. 電壓放大倍數(shù):,Ro,輸出電壓與輸入電壓反相，即反相放大器。 源電壓放大倍數(shù):,2. 輸入電阻:,3. 輸出電阻:,Ro= RC,3）基本性能指標(biāo)分析:,交流等效電路：,Ri,問題：如果去掉CE，放大倍數(shù)怎樣變化？（請同學(xué)畫交流通路和交流等效電路）,當(dāng)沒有旁路電容 CE 時(shí)：,交流等效電路：,1. 電壓放大倍數(shù):,源電壓放大倍數(shù):,2. 輸入電阻:,3. 輸出電阻:,Ro = RC,交流通路：,Ri,Ri,Ro,阻抗反映法(一種非常有用的方法): 方法:1)大電流支路的電阻折算到小電流支路時(shí),阻值按比例變大; 2)小電流支路的電阻折算到大電流支路時(shí),阻值按比例變小; 由電路分析可知，Ri=rbe+(1+ )RE，見書P81。,Ri,問題：如果去掉CE，放大倍數(shù)怎樣變化？,電路的應(yīng)用,共射放大器（CE）,廣泛應(yīng)用于多級放大器提供增益的增益級中。,例 3 = 100，RS= 1 k，RB1= 62 k，RB2= 20 k, RC= 3 k，RE = 1.5 k，RL= 5.6 k，VCC = 15 V。 求：“Q”，Av，Ri，Ro。 (rbb=200歐),直流分析,ICQ,IBQ,IEQ,I1,+ VBEQ ,要求：,I1 (5 10)IBQ,估算法,+ VCEQ ,穩(wěn)定“Q”的原理：,T,IC,UE,UBE ,IB,IC ,RE 10RB?,例 3 = 100，RS= 1 k，RB1= 62 k，RB2= 20 k, RC= 3 k，RE = 1.5 k，RL= 5.6 k，VCC = 15 V。 求：“Q”，Av， Avs， Ri，Ro。,1)求“Q”,解,RE 10RB?,交流通路,1. 電壓放大倍數(shù),Ro,源電壓放大倍數(shù),2. 輸入電阻,3. 輸出電阻,Ro= RC,性能指標(biāo)分析,小信號等效電路,Ri,輸出電壓與輸入電壓反相，即反相放大器。,2)求 Av，Ri，Ro ， Avs,Ro = RC = 3 k,小結(jié)：,直流通路交流通路-交流等效電路（BJT分析的一般思路）, 分析直流電路，求出“Q”，計(jì)算 rbe。, 畫電路的交流通路 。, 在交流通路上把三極管畫成 參數(shù)模型,得到交流等效電路。, 分析計(jì)算放大電路的主要技術(shù)參數(shù)。,練習(xí): (北京航空航天大學(xué)研究生入學(xué)試題)如圖: 三極管T的 =100 ，rbb=100,VBEQ=0.7V；C1 ,C2 ,C3對交流信號可視為短路，RS=600。 (1)計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)Q(IBQ,VCEQ,CQ)； (2)畫出交流通路及交流小信號低頻等效電路； (3)求輸入電阻Ri； (4)求輸出電阻Ro； (5)求電壓增益Av=vi/v0和 Avs=vo