三極管放大電路分析方法

1、二極管電路分析方法二極管電路分析方法例例1例例1：判斷：判斷D1、D2的狀態(tài)，并求的狀態(tài)，并求VO。已知。已知RD210V+-15VD1+-OVAB1B2解：解：、假定、假定D1、D2管斷開(kāi)管斷開(kāi)VVVVBAAB1501511VVVVBAAB25)10(1522、由、由DABABVVV12得，得， D2管優(yōu)先導(dǎo)通優(yōu)先導(dǎo)通VVVDA3 . 910、假定假定D1管斷開(kāi)管斷開(kāi)DBAABVVVVV3 . 903 . 911得，得， D1管截止截止VVVAO3 . 9VVD7 . 0D1V1+-D2+-OvV2+-IvR二極管構(gòu)成的限幅電路二極管構(gòu)成的限幅電路例例52()ILDVVV 1IHDVVV當(dāng)當(dāng)

2、vIVIH ， D1導(dǎo)通，導(dǎo)通，D2截止，截止，voVIH當(dāng)當(dāng)VILvIVIH，D1、D2均截止，均截止，vovIOvOvIVIHVIHVILVILviIZIZmax VZ IZ曲線越陡，曲線越陡，電壓越穩(wěn)電壓越穩(wěn)定。定。-+VZ動(dòng)態(tài)電阻：動(dòng)態(tài)電阻：ZZIVZr rz越小，穩(wěn)壓越小，穩(wěn)壓性能越好。性能越好。Q-VZ0ZzzZIrVV 0一、穩(wěn)壓二極管一、穩(wěn)壓二極管 利用二極管反向擊穿特利用二極管反向擊穿特性實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。穩(wěn)壓二極管性實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。穩(wěn)壓二極管穩(wěn)穩(wěn)壓時(shí)工作在壓時(shí)工作在反向電擊穿反向電擊穿狀態(tài)。狀態(tài)。3.5 特殊二極管特殊二極管（4）穩(wěn)定電流）穩(wěn)定電流IZ、最大、最小最大、最小穩(wěn)定電流穩(wěn)定電

3、流IZM、IZmin。 （5）耗散功率）耗散功率maxZMZZPV I穩(wěn)壓二極管的參數(shù)穩(wěn)壓二極管的參數(shù):（1）穩(wěn)定電壓）穩(wěn)定電壓 VZ （2）電壓溫度系數(shù)）電壓溫度系數(shù)CTV（%/） 穩(wěn)壓值受溫度變化影響的的系數(shù)。穩(wěn)壓值受溫度變化影響的的系數(shù)。（3）動(dòng)態(tài)電阻）動(dòng)態(tài)電阻ZZVZIrRLD+-OV+-IVRIRIZIO并聯(lián)式穩(wěn)壓電路并聯(lián)式穩(wěn)壓電路BECNNP基極基極發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極基區(qū)：較薄，基區(qū)：較薄，摻雜濃度低摻雜濃度低集電區(qū)：集電區(qū)：面積較大面積較大發(fā)射區(qū)：摻發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高雜濃度較高發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電結(jié)簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介BCENPN放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJT的工作原理的工作原理 BJ

4、T內(nèi)部有兩個(gè)內(nèi)部有兩個(gè)PN結(jié)，在應(yīng)用中可結(jié)，在應(yīng)用中可能有三種工作狀態(tài)能有三種工作狀態(tài)：放大放大：發(fā)射結(jié)：發(fā)射結(jié)正偏正偏，集電結(jié)，集電結(jié)反偏反偏飽和飽和：兩個(gè)：兩個(gè)PN結(jié)均結(jié)均正偏正偏截止截止：兩個(gè)：兩個(gè)PN結(jié)均結(jié)均反偏反偏思考：試判斷三極管的工作狀態(tài)放大放大截止截止截止截止放大放大飽和飽和放大放大BJT的電流分配關(guān)系（的電流分配關(guān)系（1） 電流分配關(guān)系電流分配關(guān)系是指晶體三極管在放大狀態(tài)下是指晶體三極管在放大狀態(tài)下各級(jí)電流之間的關(guān)系式。各級(jí)電流之間的關(guān)系式。三種連接方式三種連接方式共共發(fā)射極發(fā)射極接法、共接法、共集電極集電極接法、共接法、共基極基極接法接法無(wú)論哪種連接方式，要使三極管能放大電

5、流，必?zé)o論哪種連接方式，要使三極管能放大電流，必須使須使發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。BCIIBCEIIIBEII)1 (注意注意: 1、只有三極管工作在放大模、只有三極管工作在放大模式，上述基本關(guān)系式才成立式，上述基本關(guān)系式才成立2、上述電流分配基本關(guān)系式與組、上述電流分配基本關(guān)系式與組態(tài)（連接方式）無(wú)關(guān)態(tài)（連接方式）無(wú)關(guān)3、在一定的電流范圍內(nèi)，、在一定的電流范圍內(nèi)， 與與 為常數(shù)，則為常數(shù)，則IC與與IE，IC與與IB之之間成線性控制關(guān)系。間成線性控制關(guān)系。BJT的電流分配關(guān)系（的電流分配關(guān)系（3）CEII放大電路的分析方法放大電路的分析方法放大放大電路電路分析分析3、利用

6、小信號(hào)等效電、利用小信號(hào)等效電路分析電路動(dòng)態(tài)指標(biāo)路分析電路動(dòng)態(tài)指標(biāo)（Ri、Ro、Av或或Ai）。）。1、畫(huà)直流通路、畫(huà)直流通路1、畫(huà)交流通路、畫(huà)交流通路2、由交流通路畫(huà)出小、由交流通路畫(huà)出小信號(hào)等效電路，并計(jì)信號(hào)等效電路，并計(jì)算小信號(hào)電路參數(shù)。算小信號(hào)電路參數(shù)。直流分析直流分析交流分析交流分析2、計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)、計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)用用BJT小信號(hào)模型分析基本放大電路小信號(hào)模型分析基本放大電路如何變化？如何變化？開(kāi)路，開(kāi)路，若若。試求該電路的試求該電路的，的的設(shè)圖所示電路中設(shè)圖所示電路中例例vLoivLCbCCBEQbbARRRAkRRkRVVVVr,4,300,12.7 . 0,200 40BJT

7、 4.3.2一、直流分析一、直流分析1、畫(huà)直流通路，計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)、畫(huà)直流通路，計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)VRIVVCCQCC645 . 112CEQ AkVRVVIBBEQCCQB 7 .37300)7 . 012( mAAIIQB5 . 17 .3740CQ 890107 .3726200 )401(200)1(3EQTebbbeIVrrr ber求求出出)2(二、交流分析二、交流分析1. 1. 畫(huà)出交流通路和小信號(hào)等效電路（耦合電容短路，畫(huà)出交流通路和小信號(hào)等效電路（耦合電容短路，V VCCCC=0=0）RCRLRbRsvs+-vo2. 利用小信號(hào)等效電路求利用小信號(hào)等效電路求Ri、Ro、Av。（1

8、）輸入電阻）輸入電阻 890 /beBbeiiirRrivR（2）輸出電阻）輸出電阻0sv0 bi kRRCo4（3）電壓增益）電壓增益iovvvA/90)/( beLbebLCbrRriRRi （4）負(fù)載開(kāi)路時(shí)電壓增益）負(fù)載開(kāi)路時(shí)電壓增益iovvvA/180becbebcbrRriRivbeibvceicrbe ibibbce等等效效cbeBJT的微變等效電路的微變等效電路26(1)bebbEQrrI例例4.4.1 如圖所示電路中如圖所示電路中VVkrBJTkRkRkRkRkRVVBEQceLCebbCC7 . 0,10080,2 . 6,3 . 3,2,20,56,1621 ，的的 Rb1

9、VCCRCC1C2Rb2ReRLvoRsvs+-)2( ,(1),F50R)3(;R,A2VII1,CECQBQCQ21重重復(fù)復(fù)求求解解的的電電容容兩兩端端并并聯(lián)聯(lián)若若在在及及）計(jì)計(jì)算算（；，和和，）估估算算靜靜態(tài)態(tài)電電流流（：短短路路。試試完完成成下下列列工工作作對(duì)對(duì)交交流流信信號(hào)號(hào)可可視視為為設(shè)設(shè)電電容容eeosovsivCvvARC I1I2IBQRb1+VCCRCTRb2ReICQVBQBQII 1(2) 靜態(tài)工作點(diǎn)的估算靜態(tài)工作點(diǎn)的估算212bbbCCBQRRRVV eBQeBEQBQEQCQRVRVVII )(CEQeCCQCCRRIVV 若若可以認(rèn)為與溫度無(wú)關(guān)?？梢哉J(rèn)為與溫度無(wú)關(guān)

10、。2、動(dòng)態(tài)性能分析、動(dòng)態(tài)性能分析Rb1RcRLvivoRb2RerbeRCRLReiibicibi Rbivov/LbLCboRiRRiv ebeLvRrRA)1( ebebeebebiRriRiriv)1( Rb1VCCRCC1C2Rb2ReRLvoRsvs+-RB1+VCCRCC1C2TRB2CERE1RLvivoRE2問(wèn)題：?jiǎn)栴}：如果電路如下圖所示，如何分析？如果電路如下圖所示，如何分析？多級(jí)放大器多級(jí)放大器為了實(shí)現(xiàn)高增益和其它某些特定的要求，實(shí)際放大為了實(shí)現(xiàn)高增益和其它某些特定的要求，實(shí)際放大器一般都是由多級(jí)組成。器一般都是由多級(jí)組成。21iovv3ooRR 32iovv1 iiRR

11、sovvvAsiiiiiiovvvvvvvv11223311123isivvvRRRAAA第六章 差動(dòng)放大電路的工作原理21iiidvvv3、任意輸入信號(hào)任意輸入信號(hào) 任意輸入信號(hào)可分解為一對(duì)差模信任意輸入信號(hào)可分解為一對(duì)差模信號(hào)與一對(duì)共模信號(hào)的組合，即：號(hào)與一對(duì)共模信號(hào)的組合，即：其中：其中：vic為共模信號(hào)，為共模信號(hào)，vid與與- vid 為一對(duì)差模信號(hào)，有：為一對(duì)差模信號(hào)，有：221iicvvv 差動(dòng)放大差動(dòng)放大電路只對(duì)其電路只對(duì)其中的中的差模信差模信號(hào)號(hào)進(jìn)行放大。進(jìn)行放大。結(jié)論 （1 1）無(wú)論差動(dòng)放大電路的輸入信號(hào)為何種類(lèi)型，無(wú)論差動(dòng)放大電路的輸入信號(hào)為何種類(lèi)型，電路電路只對(duì)其中的差

12、模信號(hào)進(jìn)行放大只對(duì)其中的差模信號(hào)進(jìn)行放大。 （2 2）與單管放大電路相比，差動(dòng)放大電路的特）與單管放大電路相比，差動(dòng)放大電路的特點(diǎn)是有效的放大差模信號(hào)、有效的抑制共模信號(hào)，點(diǎn)是有效的放大差模信號(hào)、有效的抑制共模信號(hào)，即即有效的抑制零漂有效的抑制零漂。當(dāng)兩個(gè)輸入信號(hào)滿足當(dāng)兩個(gè)輸入信號(hào)滿足 時(shí)，稱為任意輸入信號(hào)。時(shí)，稱為任意輸入信號(hào)。21iivv12idiicvvv22idiicvvv（1) 靜態(tài)分析靜態(tài)分析直流通路直流通路BEEEEEEEVVIR令令vi1 = vi2 = 0021BQBQVV120.7BEQBEQBEVVVV0.7EQBEVVV21EQEQIIEEEQEQIII212EECQE

13、QIIIEEI1CQI2CQI2、工作原理、工作原理7 . 021CCQCCCECERIVVV021CQCQOVVV射極耦合差分式放大電路分析（射極耦合差分式放大電路分析（2）VEQREE 對(duì)差模信號(hào)作用：對(duì)差模信號(hào)作用： vid1 vid2ib1 , ic1ib2 , ic2ic1 = - ic2iee = ie1+ ie2 = 0vee = 0REE對(duì)差模信號(hào)對(duì)差模信號(hào)不起不起作用作用，可視為短路，可視為短路RL 差模分析的處理：差模分析的處理：RL一分為二，各與一分為二，各與RC并聯(lián)并聯(lián)ib2ib1ic2ic1iee射極耦合差分式放大電路分析（射極耦合差分式放大電路分析（4）差模交流通路

14、：差模交流通路：射極耦合差分式放大電路分析（射極耦合差分式放大電路分析（5）半邊半邊差模差模特性特性: :輸入電阻輸入電阻1idbeRr輸出電阻輸出電阻1odCRR電壓增益電壓增益111/idodvdvvA(/)2LCbeRRr 差模差模特性：特性：差模輸入電阻差模輸入電阻122ididbeRRr差模輸出電阻差模輸出電阻122ododCRRR單端輸出單端輸出雙端輸出雙端輸出12ododCRRRvod1RL/2RC ibvid1rbeib射極耦合差分式放大電路分析（射極耦合差分式放大電路分析（6）差模電差模電壓增益壓增益單端輸出單端輸出雙端輸出雙端輸出1111(/ /)22ododCLvdidi

15、dbevvRRAvvr 2222(/ /)22ododCLvdididbevvRRAvvr11(/)2LCododvdididbeRRvvAvvr 總結(jié)：總結(jié)：1、單端輸出增益為共射增、單端輸出增益為共射增益的一半，雙端輸出增益為益的一半，雙端輸出增益為共射增益。共射增益。2、單端輸出時(shí)，、單端輸出時(shí)，T1管反相管反相端，端，T2管同相端。管同相端。射極耦合差分式放大電路分析（射極耦合差分式放大電路分析（7）集成運(yùn)算放大器組成集成運(yùn)算放大器組成輸入級(jí)：輸入級(jí)：多采用各種改進(jìn)型的差動(dòng)放大電路，以抑制溫漂。多采用各種改進(jìn)型的差動(dòng)放大電路，以抑制溫漂。中間級(jí)：中間級(jí)：多采用一級(jí)或兩級(jí)有源負(fù)載的共射放

16、大電路，以提多采用一級(jí)或兩級(jí)有源負(fù)載的共射放大電路，以提供高電壓放大倍數(shù)。供高電壓放大倍數(shù)。輸出級(jí)：輸出級(jí)：多采用功率放大電路，以輸出一定的功率。多采用功率放大電路，以輸出一定的功率。偏置電路：偏置電路：多采用鏡像恒流源電路。多采用鏡像恒流源電路。電路有電平位電路有電平位移功能移功能輸出級(jí)經(jīng)常輸出級(jí)經(jīng)常加有過(guò)載保加有過(guò)載保護(hù)電路護(hù)電路兩級(jí)之間插兩級(jí)之間插入隔離級(jí)入隔離級(jí)集成運(yùn)放中集成運(yùn)放中常采取的改常采取的改進(jìn)電路性能進(jìn)電路性能措施措施理想運(yùn)放的條件理想運(yùn)放的條件 voA ir0or0 vooNPAvvv虛短路虛短路NPvv 放大倍數(shù)與負(fù)載無(wú)關(guān)。分析多放大倍數(shù)與負(fù)載無(wú)關(guān)。分析多個(gè)運(yùn)放級(jí)聯(lián)組合的

17、線性電路時(shí)個(gè)運(yùn)放級(jí)聯(lián)組合的線性電路時(shí)可以分別對(duì)每個(gè)運(yùn)放進(jìn)行?？梢苑謩e對(duì)每個(gè)運(yùn)放進(jìn)行。0 NPii虛斷路虛斷路運(yùn)放工作在線性區(qū)的特點(diǎn)運(yùn)放工作在線性區(qū)的特點(diǎn)第二章第二章 集成運(yùn)放理想化條件集成運(yùn)放理想化條件CMRKBW0失調(diào)和溫漂失調(diào)和溫漂例例2.4.1 求圖所示電路的輸出電壓求圖所示電路的輸出電壓vo2的表達(dá)式，并說(shuō)明該電的表達(dá)式，并說(shuō)明該電路的特點(diǎn)。路的特點(diǎn)。-R21+A1vi1vo1R1R2-R22+A2vo2R22vi2vNR2222222222 22)1( ioovRRRRRvv 產(chǎn)產(chǎn)生生的的輸輸出出電電壓壓由由11212221222211- iooovRRRRvRRvv 產(chǎn)生的輸出電壓

18、產(chǎn)生的輸出電壓由由112111iovRRv 解解：)2( 12222 222iiooovvRRvvv 電路的輸入電阻為無(wú)窮大。電路的輸入電阻為無(wú)窮大。當(dāng)R1=R21時(shí)i1iFtvi0Rvii1dtdvCioFdtvRCvio1tvo0輸入方波，輸出是三角波。輸入方波，輸出是三角波。vi-+RR2Cvo1、積分電路、積分電路應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例2.4.4 積分電路積分電路vi-+RR2Cvo的波形。的波形。出電壓出電壓為零，試畫(huà)出輸為零，試畫(huà)出輸所示，電容的初始電壓所示，電容的初始電壓波形如圖波形如圖輸入電壓輸入電壓電路中電源電壓電路中電源電壓oIvvnFCkRVVVV,5,10,15,15 )()

19、()(4011ttRCvtvtvstIoo tRCvdtvRCvIio-1 解：解：第七章第七章判斷反饋類(lèi)型：判斷反饋類(lèi)型： 正、負(fù)反饋正、負(fù)反饋 串、并聯(lián)反饋串、并聯(lián)反饋 電壓、電流反饋電壓、電流反饋負(fù)反饋對(duì)放大電路主要參數(shù)的影響：負(fù)反饋對(duì)放大電路主要參數(shù)的影響： 增益、輸入電阻、輸出電阻增益、輸入電阻、輸出電阻例例7.5.1 試寫(xiě)出在深度負(fù)反饋條件下該電路的閉環(huán)電壓增益試寫(xiě)出在深度負(fù)反饋條件下該電路的閉環(huán)電壓增益表達(dá)式。表達(dá)式。 電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋從發(fā)射極斷開(kāi)ofbbfvRRRv 2222fbooffssibRRvvAAvvRvvvv增益增益ifR0ofR理想的電理想的電壓放大器

20、壓放大器假設(shè)假設(shè) v vi i 為正弦波且幅為正弦波且幅度足夠大，度足夠大，T T1 1、T T2 2導(dǎo)通時(shí)均導(dǎo)通時(shí)均能飽和，此時(shí)輸出達(dá)到最大能飽和，此時(shí)輸出達(dá)到最大值。值。VomiL-VCCRLviT1T2vo+VCC若忽略晶體管的飽和若忽略晶體管的飽和壓降壓降，則負(fù)載（則負(fù)載（R RL L) )上的電上的電壓和電流的最大幅值分別壓和電流的最大幅值分別為：為：LCComCComRVIVV第八章、乙類(lèi)功放功率第八章、乙類(lèi)功放功率性能分析性能分析vi-VCCT1T2vo+VCCRLiL交越失真交越失真死區(qū)電壓死區(qū)電壓vivovov otttt交越失真：交越失真：輸入信號(hào)輸入信號(hào) vi在過(guò)零在過(guò)零

21、前后，輸出信號(hào)出現(xiàn)的失真便前后，輸出信號(hào)出現(xiàn)的失真便為交越失真。為交越失真。乙乙類(lèi)功放存在的問(wèn)題類(lèi)功放存在的問(wèn)題(交越失真交越失真)功放如圖所示。已知功放如圖所示。已知VCC=26V，RL=8，T1,T2的飽和壓降的飽和壓降|VCES|=2V，D1、D2導(dǎo)通壓降為導(dǎo)通壓降為0.7V, T1，T2的的|VBE|=0.7V。甲乙類(lèi)功放甲乙類(lèi)功放 例題例題試求靜態(tài)時(shí)試求靜態(tài)時(shí)VA，VB1，VB2的值的值若測(cè)得負(fù)載若測(cè)得負(fù)載RL上的電壓有效值上的電壓有效值為為15V，求，求PO，PT，PV及及。求該電路不失真的最大輸出功求該電路不失真的最大輸出功率率POmax和和。求管耗最大時(shí)的輸出功率和效求管耗最大時(shí)的輸出功率和效率。率。R1D1D2R2VCC-VCCvOviiLRLT1T2AB1B2靜態(tài)時(shí)靜態(tài)時(shí)vi=0， VA=0，VB1 =0.7V， VB2 =-0.7V解：解：R1D1D2R2VCC-VCCVOviiLRLT1T2 由由VO =15V，得，得28.164%49.3oVP