模擬電子技術(shù)_放大電路分析-小信號模型分析法

1、 共射極放大電路共射極放大電路4,3,9作業(yè)圖作業(yè)圖3. 小信號模型分析法的適用范圍小信號模型分析法的適用范圍(小結(jié)）小結(jié)） 放大電路的輸入信號幅度較小，放大電路的輸入信號幅度較小，BJTBJT工作在其工作在其V VI I特性特性曲線的線性范圍（即放大區(qū)）內(nèi)。曲線的線性范圍（即放大區(qū)）內(nèi)。H H參數(shù)的值是在靜態(tài)工作參數(shù)的值是在靜態(tài)工作點上求得的。所以，放大電路的動態(tài)性能與靜態(tài)工作點參數(shù)點上求得的。所以，放大電路的動態(tài)性能與靜態(tài)工作點參數(shù)值的大小及穩(wěn)定性密切相關(guān)。值的大小及穩(wěn)定性密切相關(guān)。優(yōu)點優(yōu)點： 分析放大電路的動態(tài)性能指標分析放大電路的動態(tài)性能指標(Av 、Ri和和Ro等等)非常方便，非常方

2、便，且適用于頻率較高時的分析。且適用于頻率較高時的分析。缺點缺點： 在在BJT與放大電路的小信號等效電路中，電壓、電流等與放大電路的小信號等效電路中，電壓、電流等電量及電量及BJT的的H參數(shù)均是針對變化量參數(shù)均是針對變化量(交流量交流量)而言的，不能用而言的，不能用來分析計算靜態(tài)工作點。來分析計算靜態(tài)工作點。4. 小信號模型分析法的分析步驟小信號模型分析法的分析步驟1 1、遵循遵循“先靜態(tài)后動態(tài)先靜態(tài)后動態(tài)”的原則，靜態(tài)分析時應(yīng)利用直流的原則，靜態(tài)分析時應(yīng)利用直流通路，動態(tài)分析時應(yīng)利用交流通路或交流等效電路。只有在通路，動態(tài)分析時應(yīng)利用交流通路或交流等效電路。只有在靜態(tài)工作點合適的情況下，動態(tài)

3、分析才有意義。靜態(tài)靜態(tài)工作點合適的情況下，動態(tài)分析才有意義。靜態(tài)IE的值的值用來求用來求rbe。2 2、畫出放大電路的交流等效電路，并求出畫出放大電路的交流等效電路，并求出rbe。3 3、根據(jù)要求求解動態(tài)參數(shù)根據(jù)要求求解動態(tài)參數(shù)Av，Ri，Ro。練習：畫出下圖所示電路的小信號模型。練習：畫出下圖所示電路的小信號模型。練習：畫出下圖所示電路的小信號模型。練習：畫出下圖所示電路的小信號模型。4.4 放大電路靜態(tài)工作點放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定問題的穩(wěn)定問題4.4.1 溫度對靜態(tài)工作點的影響溫度對靜態(tài)工作點的影響4.4.2 射極偏置電路射極偏置電路1. 基極分壓式射極偏置電路基極分壓式射極偏置電路2.

4、 含有雙電源的射極偏置電路含有雙電源的射極偏置電路3. 含有恒流源的射極偏置電路含有恒流源的射極偏置電路溫度升高使溫度升高使IC增加增加4.4.1 溫度對靜態(tài)工作點的影響溫度對靜態(tài)工作點的影響動畫演示動畫演示溫度對靜態(tài)工作點的影響溫度對靜態(tài)工作點的影響動畫演示靜態(tài)工作點動畫演示靜態(tài)工作點4.4.2 射極偏置電路射極偏置電路（1 1）穩(wěn)定工作點原理）穩(wěn)定工作點原理 目標：溫度變化時，使目標：溫度變化時，使IC維持恒定。維持恒定。 如果溫度變化時，如果溫度變化時，b點電點電位能基本不變位能基本不變，則可實現(xiàn)靜，則可實現(xiàn)靜態(tài)工作點的穩(wěn)定。態(tài)工作點的穩(wěn)定。T 穩(wěn)定原理：穩(wěn)定原理： IC IE VE 、

5、VB不變不變 VBE IB IC （反饋控制）（反饋控制）1. 基極分壓式射極偏置電路基極分壓式射極偏置電路(a) 原理電路原理電路 (b) 直流通路直流通路動畫演示動畫演示b點電位基本不變的條件點電位基本不變的條件：I1 IBQ ，CCb2b1b2BQVRRRV 此時，此時，VBQ與溫度無關(guān)與溫度無關(guān)VBQ VBEQ一般取一般取 I1 =(510)IBQ ， VBQ =35V 1. 基極分壓式射極偏置電路基極分壓式射極偏置電路（1 1）穩(wěn)定工作點原理）穩(wěn)定工作點原理1. 基極分壓式射極偏置電路基極分壓式射極偏置電路（2 2）放大電路指標分析）放大電路指標分析靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點CCb2b1b

6、2BQVRRRV eBEQBQEQCQRVVII )(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVV IICQBQ 不再先求不再先求IBQBQCEQCQEQEQIVIIVV,BQ電壓增益電壓增益畫小信號等效電路畫小信號等效電路（2 2）放大電路指標分析）放大電路指標分析電壓增益電壓增益輸出回路：輸出回路：)/(LcboRRi v輸入回路：輸入回路：ebbebeebebi)1(RiriRiri v電壓增益：電壓增益：ebeLcebebLcbio)1()/()1()/(RrRRRriRRiA vvv確定模型參數(shù)確定模型參數(shù) 已知，求已知，求r rbebe)mA()mV(26)1(200EQ

7、beIr 增益增益（可作為公式用）（可作為公式用）（2 2）放大電路指標分析）放大電路指標分析輸入電阻輸入電阻則輸入電阻則輸入電阻放大電路的輸入電阻不包含信號源的內(nèi)阻放大電路的輸入電阻不包含信號源的內(nèi)阻（2 2）放大電路指標分析）放大電路指標分析)1(ebebiRri vb2ib1iei)1( RRRriiivvv bebibRb2b1eiii11)1(11RRRriR bev)1(|ebeb2b1RrRR 輸出電阻輸出電阻求輸出電阻的等效電路求輸出電阻的等效電路 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)獨立源置零網(wǎng)絡(luò)內(nèi)獨立源置零 負載開路負載開路 輸出端口加測試電壓輸出端口加測試電壓（2 2）放大電路指標分析）放大電路指標分

8、析輸出電阻輸出電阻oco/ RRR 0)()(ecbsbeb RiiRri0)()(ebccebct Riiriiv其中其中b2b1ss/RRRR 則則)1(esbeecectoRRrRriR v當當coRR 時，時，coRR 一般一般cceoRrR （） 固定偏流放大電路固定偏流放大電路靜態(tài)：靜態(tài)：bBEQCCBQRVVI BQCQII cCQCCCEQRIVV CCb2b1b2BQVRRRV eBEQBEQCQRVVII )(ecCQCCCEQRRIVV CQBQII (3) 固定偏流電路與射極偏置電路的比較固定偏流電路與射極偏置電路的比較射極偏置放大電路射極偏置放大電路電壓增益：電壓增益

9、：beLc)/(rRRAV ebeLc)1()/(RrRRAV 輸入電阻：輸入電阻：bebi/rRivRii ebeb2b1i)1(/RrRRR 輸出電阻：輸出電阻：Ro = Rc coRR 動態(tài)：動態(tài)：ibicivivoibicibibvivobcebeLc)/(rRRAV bebi/rRivRii + +VCC C2 + C1 Ce + Rc Re2 RL vo T Rb1 + Re1 Rb2 + vi e1beLc)1()/(RrRRAv e1beb2b1i)1(/RrRRR vivobceibicieib12. 含有雙電源的射極偏置電路含有雙電源的射極偏置電路（1 1）阻容耦合阻容耦合

10、靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點0)()(EEEQe2e1BEQBQb VIRRVIRCQEQII )()(e2e1EQcCQEECCCEQRRIRIVVV BQCQII IBQ2. 含有雙電源的射極偏置電路含有雙電源的射極偏置電路（2 2）直接耦合直接耦合考慮RL對靜態(tài)工作點的影響3. 含有恒流源的射極偏置電路含有恒流源的射極偏置電路靜態(tài)工作點由恒流源提供靜態(tài)工作點由恒流源提供分析該電路的分析該電路的Q點及點及、 、 vAiRoR4.5 共集電極放大電路和共集電極放大電路和共基極放大電路共基極放大電路4.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路4.5.2 共基極放大電路共基極放大電路4.5.3 放大電路

11、三種組態(tài)的比較放大電路三種組態(tài)的比較4.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路1.1.靜態(tài)分析靜態(tài)分析共集電極電路結(jié)構(gòu)如圖示共集電極電路結(jié)構(gòu)如圖示該電路也稱為該電路也稱為射極輸出器射極輸出器ebBEQCCBQ)1(RRVVI eCQCCeEQCCCEQRIVRIVV BQCQII eEQBEQbBQCCRIVRIV BQEQ)1(II 由由得得直流通路直流通路 小信號等效電路小信號等效電路4.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路2.2.動態(tài)分析動態(tài)分析4.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路2.2.動態(tài)分析動態(tài)分析電壓增益電壓增益輸出回路：輸出回路：輸入回路：輸入回路：Lbbebi)

12、1(Riri v電壓增益：電壓增益：1)1()1()1()1(LbeLLbeLLbebLbio RrRRrRRriRiAvvv其中其中LeL/ RRR Lbo)1(Ri v一般一般beLrR ，則電壓增益接近于，則電壓增益接近于1 1，同相同相與與iovv電壓跟隨器電壓跟隨器1 vA即即。4.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路2.2.動態(tài)分析動態(tài)分析輸入電阻輸入電阻當當1 ，beLrR 時，時，Lbi/RRR 輸入電阻大輸入電阻大)1(| )1(LbLibiiiiiRrRRrRiR bebevvvv輸出電阻輸出電阻由電路列出方程由電路列出方程eetRiii )(sbebtRri vete

13、RiR v其中其中bss/ RRR 則則輸出電阻輸出電阻rRRiR 1/besettov當當 1beserRR，1 時，時， besorRR 輸出電阻小輸出電阻小4.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路2.2.動態(tài)分析動態(tài)分析rRRR 1/beseo共集電極電路特點：共集電極電路特點：同相同相與與iovv 電壓增益小于電壓增益小于1 1但接近于但接近于1 1， 輸入電阻大，對電壓信號源衰減小輸入電阻大，對電壓信號源衰減小 輸出電阻小，帶負載能力強輸出電阻小，帶負載能力強)1(/LbebiRrRR 1 vA。4.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路動畫演示動畫演示4.5.2 共基極放大電

14、路共基極放大電路1.1.靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點 直流通路與射極偏置電路相同直流通路與射極偏置電路相同CCb2b1b2BQVRRRV eBEQBQEQCQRVVII )( ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVV IICQBQ 2.2.動態(tài)指標動態(tài)指標電壓增益電壓增益輸出回路：輸出回路：輸入回路：輸入回路：電壓增益：電壓增益：LcL/ RRR 交流通路交流通路 小信號等效電路小信號等效電路 LboRi vbebiri vbeLiorRA vvv 輸入電阻輸入電阻 輸出電阻輸出電阻coRR 2.2.動態(tài)指標動態(tài)指標小信號等效電路小信號等效電路 beeeiiiiiRR)1(i eeRiR

15、/iv bebri/iv beieiiiii)1(/rRiRvvvvrR 1|bee4.5.3 放大電路三種組態(tài)的比較放大電路三種組態(tài)的比較3.3.三種組態(tài)的特點及用途三種組態(tài)的特點及用途共射極放大電路：共射極放大電路： 電壓和電流增益都大于電壓和電流增益都大于1 1，輸入電阻在三種組態(tài)中居中，輸出電阻與集，輸入電阻在三種組態(tài)中居中，輸出電阻與集電極電阻有很大關(guān)系。適用于低頻情況下，作多級放大電路的中間級。電極電阻有很大關(guān)系。適用于低頻情況下，作多級放大電路的中間級。共集電極放大電路：共集電極放大電路： 只有電流放大作用，沒有電壓放大，有電壓跟隨作用。在三種組態(tài)中，只有電流放大作用，沒有電壓放

16、大，有電壓跟隨作用。在三種組態(tài)中，輸入電阻最高，輸出電阻最小，頻率特性好?？捎糜谳斎爰?、輸出級或緩沖輸入電阻最高，輸出電阻最小，頻率特性好?？捎糜谳斎爰墶⑤敵黾壔蚓彌_級。級。共基極放大電路：共基極放大電路： 只有電壓放大作用，沒有電流放大，有電流跟隨作用，輸入電阻小，輸只有電壓放大作用，沒有電流放大，有電流跟隨作用，輸入電阻小，輸出電阻與集電極電阻有關(guān)。高頻特性較好，常用于高頻或?qū)掝l帶低輸入阻抗出電阻與集電極電阻有關(guān)。高頻特性較好，常用于高頻或?qū)掝l帶低輸入阻抗的場合，模擬集成電路中亦兼有電位移動的功能。的場合，模擬集成電路中亦兼有電位移動的功能。 4.5.3 放大電路三種組態(tài)的比較放大電路三種

17、組態(tài)的比較4.6 組合放大電路組合放大電路4.6.1 共射共射共基放大電路共基放大電路4.6.2 共集共集共集放大電路共集放大電路 組合電路分析基本原則：組合電路分析基本原則：組合組合放大電路總的電壓增益等于組成它放大電路總的電壓增益等于組成它的各級單管放大電路電壓增益的乘的各級單管放大電路電壓增益的乘積。積。 前一級的輸出電壓是后一級的前一級的輸出電壓是后一級的輸入電壓，后一級的輸入電阻是前輸入電壓，后一級的輸入電阻是前一級的負載電阻一級的負載電阻RL。4.6.1 共射共射共基放大電路共基放大電路共射共基放大電路共射共基放大電路4.6.1 共射共射共基放大電路共基放大電路21o1oio1io

18、vvvvvvvvvAAA )1(2be1be21be1L11rrrRA vbe2Lc22be2L222)|(rRRrRA v其中其中 be2Lc22be12be21)|()1 (rRRrrA v所以所以 12 因為因為be1Lc21)|(rRRA v因此因此 組合放大電路總的電壓增益等于組合放大電路總的電壓增益等于組成它的各級單管放大電路電壓增益組成它的各級單管放大電路電壓增益的乘積。的乘積。 前一級的輸出電壓是后一級的輸前一級的輸出電壓是后一級的輸入電壓，后一級的輸入電阻是前一級入電壓，后一級的輸入電阻是前一級的負載電阻的負載電阻RL。電壓增益電壓增益2be2L1rR 4.6.1 共射共射共基放大電路共基放大電路輸入電阻輸入電阻RiiiivRb|rbe1Rb1|Rb2|rbe1 輸出電阻輸出電阻Ro Rc2 T T1 1、T T2 2構(gòu)成復合管，可等效為一個構(gòu)成復合管，可等效為一個NPNNPN管管(a) (a) 原理圖原理圖 (b)(b)交流通路交流通路4.6.2 共集共集共集放大電路共集放大電路4.6.2 共集共集共集放大電路共集放大電路1. 復合管的主要特性復合管的主要特性兩只兩只NPN型型BJT組成的復合管組成的復合管 rberb