放大電路分析方法2微變等效-穩(wěn)Q-三種電路

1、(1-1)2.3.3微變等效電路法微變等效電路法(也叫也叫H參數(shù)等效模型參數(shù)等效模型) 晶體管在小信號(hào)晶體管在小信號(hào)( (微變量微變量) )情況下工作時(shí)，可以在靜情況下工作時(shí)，可以在靜態(tài)工作點(diǎn)附近的小范圍內(nèi)態(tài)工作點(diǎn)附近的小范圍內(nèi)用直線段近似地代替三極管的用直線段近似地代替三極管的特性曲線特性曲線，三極管就可以，三極管就可以等效為一個(gè)線性元件等效為一個(gè)線性元件。這樣就。這樣就可以將非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個(gè)可以將非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個(gè)線性電路。線性電路。微變等效條件微變等效條件研究的對(duì)象僅僅是研究的對(duì)象僅僅是低頻變化量低頻變化量信號(hào)的信號(hào)的變化范圍很小變化范圍

2、很小uBEuCEiBcebiC一、晶體管一、晶體管H參數(shù)等效模型參數(shù)等效模型rbe：小信號(hào)作用下的小信號(hào)作用下的b-eb-e間動(dòng)態(tài)電阻間動(dòng)態(tài)電阻 一般用測(cè)試儀測(cè)出一般用測(cè)試儀測(cè)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，可將通常，可將IEQ近似為近似為ICQ rbb/是基區(qū)體電阻，低頻小功率管在是基區(qū)體電阻，低頻小功率管在100300 間間 ，一般取一般取200 (1-3)怎樣畫微變等效電路怎樣畫微變等效電路1、畫交流通路、畫交流通路2、畫、畫H參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路3、標(biāo)出電壓和電流量、標(biāo)出電壓和電流量動(dòng)畫片動(dòng)畫片u

3、電流源實(shí)質(zhì)：是從電路分析的角度虛擬出來的，不是電流源實(shí)質(zhì)：是從電路分析的角度虛擬出來的，不是三極管本身具有的能源，實(shí)質(zhì)上代表三極管的電流控三極管本身具有的能源，實(shí)質(zhì)上代表三極管的電流控制作用。制作用。當(dāng)當(dāng)ib=0，它就不存在了。，它就不存在了。因此它是受控電源因此它是受控電源(受輸入電流控制，不是獨(dú)立源）受輸入電流控制，不是獨(dú)立源）u電流源的流向：由電流源的流向：由ib(也就是也就是vbe）決定，不能隨意假定。）決定，不能隨意假定。當(dāng)當(dāng)ib、ic正向，它的流向正如圖中的箭頭所示，是由集正向，它的流向正如圖中的箭頭所示，是由集電極流向發(fā)射極，否則反之。電極流向發(fā)射極，否則反之。(1-4)二、共射

4、放大電路動(dòng)態(tài)參數(shù)的分析二、共射放大電路動(dòng)態(tài)參數(shù)的分析電路動(dòng)態(tài)參數(shù)分析就是求解電路電路動(dòng)態(tài)參數(shù)分析就是求解電路電壓放大倍電壓放大倍數(shù)、輸入電阻數(shù)、輸入電阻(信號(hào)源后部分信號(hào)源后部分)、輸出電阻、輸出電阻(負(fù)負(fù)載前部分載前部分)。(1-5)解題的方法是：解題的方法是：作出作出h參數(shù)的交流等效電路參數(shù)的交流等效電路 共射極放大電路共射極放大電路(單電源單電源阻容耦合阻容耦合)RbviRcRLiVbIcIOVbIR Rb b并聯(lián)于交流通路，且輸出帶負(fù)載并聯(lián)于交流通路，且輸出帶負(fù)載(1-6)根據(jù)根據(jù)RbviRcRLiVbIcIOVbIbebirIV bcII )/(LccORRIV 則電壓增益為則電壓增

5、益為beLcbebLcbbebLcciO)/()/()/(rRRrIRRIrIRRIVVAV （作為公式記憶）（作為公式記憶）1. 求電壓放大倍數(shù)求電壓放大倍數(shù)（電壓增益）電壓增益）電壓電壓“正負(fù)號(hào)正負(fù)號(hào)”由實(shí)際電流流由實(shí)際電流流向與端口參考電壓坐標(biāo)（通常向與端口參考電壓坐標(biāo)（通常設(shè)地為負(fù)設(shè)地為負(fù)“- -”）對(duì)比而得出的）對(duì)比而得出的。若輸出無負(fù)載呢？若輸出無負(fù)載呢？有無信號(hào)源內(nèi)阻不影響結(jié)果有無信號(hào)源內(nèi)阻不影響結(jié)果其它共射電路圖其它共射電路圖雙電源直接耦合：雙電源直接耦合：Rb串聯(lián)于交流通路，且輸出無負(fù)載串聯(lián)于交流通路，且輸出無負(fù)載若輸出有負(fù)載呢？若輸出有負(fù)載呢？有無信號(hào)源內(nèi)阻不影響結(jié)果有無信

6、號(hào)源內(nèi)阻不影響結(jié)果電路中晶體管=100，rbe=1.4k。(1)現(xiàn)已測(cè)得靜態(tài)管壓降UCEQ=6V，估算Rb；(2)若測(cè)得 和 的有效值分別為1mV和100mV，則負(fù)載電阻RL為多少？iUoU 解解:(1) mARUVIcCEQCCCQ2AIICQBQ20/kIUVRBQBEQCCb565，, (2) 由(/)100ocLuibeURRAUr 2.625LRk可得: 。 習(xí)題習(xí)題2.9 (1-9)2. 求輸入電阻求輸入電阻(是動(dòng)態(tài)電阻，與是動(dòng)態(tài)電阻，與Q點(diǎn)相關(guān)點(diǎn)相關(guān))RbRcRLiVbIcIOVbIRiiIbebiii/rRIVR 對(duì)于為放大電路提供信號(hào)的信號(hào)源來說，放大電路是負(fù)對(duì)于為放大電路提

7、供信號(hào)的信號(hào)源來說，放大電路是負(fù)載，這個(gè)負(fù)載的大小可以用輸入電阻來表示。考慮到信號(hào)源載，這個(gè)負(fù)載的大小可以用輸入電阻來表示。考慮到信號(hào)源內(nèi)阻，輸入電阻越大越好，輸入電壓越接近信號(hào)源電壓。內(nèi)阻，輸入電阻越大越好，輸入電壓越接近信號(hào)源電壓。( (單電源阻容耦合單電源阻容耦合) )( (雙電源直接耦合雙電源直接耦合) )結(jié)果與輸出有無負(fù)載無關(guān)結(jié)果與輸出有無負(fù)載無關(guān)(1-10)3. 求輸出電阻求輸出電阻( (單電源阻容耦合單電源阻容耦合) )RbRcRLiVbIcIOVbIRo令令0i V0b I電流源消失0bI所以所以LS0oooRUIURccRRUUIURooooo當(dāng)輸出端接上當(dāng)輸出端接上負(fù)載時(shí)，

8、電路負(fù)載時(shí)，電路可看作一個(gè)只可看作一個(gè)只有內(nèi)阻的電壓有內(nèi)阻的電壓源，此內(nèi)阻就源，此內(nèi)阻就是輸出電阻。是輸出電阻。cRR o( (雙電源直接耦合雙電源直接耦合) )無論單電源阻容耦合還是雙電源直接耦合，無論單電源阻容耦合還是雙電源直接耦合，無論信號(hào)源有無內(nèi)阻，都不會(huì)影響輸出電阻結(jié)果。無論信號(hào)源有無內(nèi)阻，都不會(huì)影響輸出電阻結(jié)果。(1-12)4.當(dāng)信號(hào)源有內(nèi)阻時(shí)：當(dāng)信號(hào)源有內(nèi)阻時(shí)：Ri為放大電路的為放大電路的輸入電阻輸入電阻求求Ui.UO.Ui.Us.此結(jié)果適用于所有放大電路！此結(jié)果適用于所有放大電路！習(xí)題習(xí)題2.7(直接耦合情況直接耦合情況) 圖圖示晶體管=80，rbb/ =100。分別計(jì)算RL分

9、別為空載及3k時(shí)的Q點(diǎn)及動(dòng)態(tài)參數(shù)。解：解：在空載和帶負(fù)載情況下，電路的靜態(tài)電流、rbe均相等，它們分別為： 22CCBEQBEQBQbsVUUIARR1.76CQBQIImA26(1)1.3bebbEQmVrrkI空載時(shí)和負(fù)載情況下靜態(tài)管壓降有所不同，它們分別為：6.2CEQCCCQcUVIRV(/)2.3LCEQCCCQcLLcRUVIRRVRR空載：負(fù)載：微微變變等等效效電電路路beLc)/(rRRAV 空載和負(fù)載情況下，輸入電阻、輸出電阻均相等，它們分別為：空載和負(fù)載情況下，輸入電阻、輸出電阻均相等，它們分別為：/1.3ibbebeRRrrk5ocRRk空載時(shí)和負(fù)載情況下電壓放大倍數(shù)有所

10、不同，根據(jù)公式它們分別為：308cubeRAr (/)115cLubeRRAr 空載：負(fù)載：(1-15) 利用等效電路法求電路參數(shù)的步驟利用等效電路法求電路參數(shù)的步驟1. 首先利用圖解法或近似估算法確定放大電路的靜態(tài)首先利用圖解法或近似估算法確定放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)工作點(diǎn) Q 。2. 求出靜態(tài)工作點(diǎn)處的微變等效電路參數(shù)求出靜態(tài)工作點(diǎn)處的微變等效電路參數(shù) 和和 rbe 。3. 畫出放大電路的微變等效電路?？上犬嫵鋈龢O管的畫出放大電路的微變等效電路?？上犬嫵鋈龢O管的等效電路，然后畫出放大電路其余部分的交流通路。等效電路，然后畫出放大電路其余部分的交流通路。4. 列出電路公式并求解。列出電路公式并求

11、解。 為保證放大電路穩(wěn)定工作，須有穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。靜態(tài)為保證放大電路穩(wěn)定工作，須有穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。靜態(tài)工作點(diǎn)由工作點(diǎn)由UBE、 、 ICBO 和和ICEO 決定，這些參數(shù)隨溫度變化。決定，這些參數(shù)隨溫度變化。2.4放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定2.4.1靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的必要性靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的必要性見第一章內(nèi)容CEOBCIII1. UBE改變。改變。UBE的溫度系數(shù)約為的溫度系數(shù)約為2 mV/ C，即溫度每升高，即溫度每升高 1 C，UBE 約下降約下降 2 mV（數(shù)值較?。〝?shù)值較?。?。2. 改變。改變。溫度每升高溫度每升高 1 C， 值約增加值約增加 0.5% 1 %，

12、溫溫度系數(shù)分散性較大。度系數(shù)分散性較大。3. ICBO 改變。改變。溫度每升高溫度每升高 10 C ，ICBO大致將增加一倍，說明大致將增加一倍，說明 ICBO 將隨溫度按指數(shù)規(guī)律上升。將隨溫度按指數(shù)規(guī)律上升。(1-17)溫度對(duì)溫度對(duì) 值及值及ICEO的影響的影響T 、ICEOICiCuCEQQ 總效果：總效果：溫度上升時(shí)，溫度上升時(shí)，輸出特性曲輸出特性曲線上移，造線上移，造成成Q點(diǎn)上移。點(diǎn)上移。CEOBCIII(1-18)因此溫度升高導(dǎo)致波形容易失真。因此溫度升高導(dǎo)致波形容易失真。iCuCEOiBQCCCRVVCCQ T = 20 C T = 50 C晶體管在不同環(huán)境晶體管在不同環(huán)境溫度下的

13、輸出特性曲線溫度下的輸出特性曲線(1-19)小結(jié)：小結(jié)：TIC 固定偏置電路的固定偏置電路的Q點(diǎn)是不穩(wěn)定的。點(diǎn)是不穩(wěn)定的。 Q點(diǎn)不穩(wěn)定點(diǎn)不穩(wěn)定可能會(huì)導(dǎo)致靜態(tài)工作點(diǎn)靠近飽和區(qū)或截止區(qū)，從可能會(huì)導(dǎo)致靜態(tài)工作點(diǎn)靠近飽和區(qū)或截止區(qū)，從而導(dǎo)致失真。為此，需要改進(jìn)偏置電路，當(dāng)溫度而導(dǎo)致失真。為此，需要改進(jìn)偏置電路，當(dāng)溫度升高、升高、 IC增加時(shí)，能夠自動(dòng)減少增加時(shí)，能夠自動(dòng)減少IB，從而抑制，從而抑制Q點(diǎn)點(diǎn)的變化。保持的變化。保持Q點(diǎn)基本穩(wěn)定。點(diǎn)基本穩(wěn)定。常采用分壓式偏置電路（屬共射放大電路，常采用分壓式偏置電路（屬共射放大電路，有直流負(fù)反饋或溫度補(bǔ)償二種方式）來穩(wěn)定靜態(tài)有直流負(fù)反饋或溫度補(bǔ)償二種方式）來

14、穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。工作點(diǎn)。(1-20)2.4.2利用直流負(fù)反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)利用直流負(fù)反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)在溫度變化時(shí)，使得在溫度變化時(shí)，使得IBQ與與ICQ產(chǎn)生相反的變化產(chǎn)生相反的變化一、電路組成一、電路組成(分壓式偏置，屬共射放大電路分壓式偏置，屬共射放大電路)和和Q點(diǎn)穩(wěn)定原理點(diǎn)穩(wěn)定原理C1RcRb2+VCCC2RL+ +CeuoRb1Reui 阻容耦合的靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路阻容耦合的靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路b 直接耦合的靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路直接耦合的靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路aTR Rb1b1R Rb2b2R Re e目標(biāo)：溫度變化時(shí)目標(biāo)：溫度變化時(shí)IC維持恒定。維持恒定。本質(zhì)：本質(zhì)：分壓偏置使分壓偏置使b點(diǎn)

15、電位基本不變點(diǎn)電位基本不變，則溫度變化時(shí)可穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。，則溫度變化時(shí)可穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。(1-21)所以所以 UBQ 不隨溫度變化，不隨溫度變化，電流負(fù)反饋式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路電流負(fù)反饋式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路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直流通路直流通路靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的原理：電路本電路穩(wěn)壓的過程實(shí)際是靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的原理：電路本電路穩(wěn)壓的過程實(shí)際是由于加了由于加了RE(射極直流負(fù)反饋電阻射極直流負(fù)反饋電阻)形成了形成了負(fù)反

16、饋負(fù)反饋過程。過程。(1-22)二、穩(wěn)定電路靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算二、穩(wěn)定電路靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算由于由于 IR IBQ， 可得可得( (估算估算) )CCb2b1b1BQVRRRU eBEQBQeEQEQCQ RUURUII則)(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVU 靜態(tài)基極電流靜態(tài)基極電流 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方框中部分用戴維南定理（含獨(dú)立電源的方框中部分用戴維南定理（含獨(dú)立電源的線性電阻單口網(wǎng)絡(luò)，就端口特性而言可以線性電阻單口網(wǎng)

17、絡(luò)，就端口特性而言可以等效為一個(gè)電壓源和電阻串聯(lián)的單口網(wǎng)絡(luò)等效為一個(gè)電壓源和電阻串聯(lián)的單口網(wǎng)絡(luò)；電壓源的電壓等于單口網(wǎng)絡(luò)在負(fù)載開路；電壓源的電壓等于單口網(wǎng)絡(luò)在負(fù)載開路時(shí)的電壓，電阻是單口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)全部獨(dú)立電時(shí)的電壓，電阻是單口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)全部獨(dú)立電源為零值時(shí)的等效電阻）等效為：源為零值時(shí)的等效電阻）等效為：RbUBB21/BBbRRR CCBBBBBVRRRU211EbBEBBBQRRUUI)(1進(jìn)而可求出進(jìn)而可求出ICQ 、UCEQ算法二（精算）：算法二（精算）：p106頁頁圖圖2.4.3(1-24)C1RcRb2+VCCC2RL+ +CeuoRb1ReiBiCiEiRuiRcRb2+VCCRL+ u

18、iuoRb1Re beLrRAu LcL/ RRR cob2b1bei/RRRRrR 三、動(dòng)態(tài)參數(shù)的估算三、動(dòng)態(tài)參數(shù)的估算旁路電容旁路電容Ce的作用：交流通路中，的作用：交流通路中， Ce將將Re短路，短路，Re對(duì)交流對(duì)交流不起作用，放大倍數(shù)不受影響。不起作用，放大倍數(shù)不受影響。若輸出若輸出無負(fù)載呢?zé)o負(fù)載呢rbe ebcRcRLoUbIcIbI + + Rb2Rb1iU(1-25)如無如無Ce，動(dòng)態(tài)參數(shù)如何計(jì)算？，動(dòng)態(tài)參數(shù)如何計(jì)算？ 無旁路電容時(shí)的交流電無旁路電容時(shí)的交流電路路 R)1 (EbeLrRAuLcL/ RRR cob2b1EibeRRRRRrR/)(1EbebEbbebiRrIRI

19、rIU)()(11LboRIU可見去掉可見去掉Ce后，放大倍數(shù)減小后，放大倍數(shù)減小，輸出電阻不變，但輸入電，輸出電阻不變，但輸入電阻增大了。阻增大了。折算電阻ER)(1若輸出無負(fù)載呢？若輸出無負(fù)載呢？(1-26)2.4.3溫度補(bǔ)償法穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)溫度補(bǔ)償法穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn) a利用二極管的反向特性進(jìn)行溫度補(bǔ)償利用二極管的反向特性進(jìn)行溫度補(bǔ)償（二極管反向電流的改變導(dǎo)致（二極管反向電流的改變導(dǎo)致IB的改變）的改變）D 靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路（見靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路（見P110） b利用二極管的正向特性進(jìn)行溫度補(bǔ)償利用二極管的正向特性進(jìn)行溫度補(bǔ)償（二極管正向（二極管正向UD的改變導(dǎo)致的改變導(dǎo)致UB的改變）的改

20、變） 50I / mAU / V0.20.4 25510150.010.020Rb1Rb2利用一個(gè)元件參數(shù)隨溫度的變化所引起的溫漂來抵消另利用一個(gè)元件參數(shù)隨溫度的變化所引起的溫漂來抵消另一個(gè)元件參數(shù)隨溫度的變化所引起的溫漂，從而達(dá)到穩(wěn)一個(gè)元件參數(shù)隨溫度的變化所引起的溫漂，從而達(dá)到穩(wěn)定工作點(diǎn)的目的，這就是溫度補(bǔ)償法的基本思想。定工作點(diǎn)的目的，這就是溫度補(bǔ)償法的基本思想。2.5晶體管單管放大電路的三種基本接法晶體管單管放大電路的三種基本接法三種基本接法三種基本接法共射共射共集共集共基共基2.5.1基本共集放大電路基本共集放大電路(射極輸出器射極輸出器)C1Rb+VCCC2RL+Re+RS+sUoU基本基本共集放大電路共集放大電路一、電路的組成一、電路的組成信號(hào)從基極輸入，信號(hào)從基極輸入，從發(fā)射極輸出從發(fā)射極輸出單電源阻容耦合：?jiǎn)坞娫醋枞蓠詈希篟 Rb b并聯(lián)于交流通路