共4份電子技術(shù)課件

15.3

放大電路的動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)：放大電路有信號(hào)輸入(ui

0)時(shí)的工作狀態(tài)。分析方法：

微變等效電路法，圖解法。所用電路：

放大電路的交流通路。動(dòng)態(tài)分析:

計(jì)算電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。分析對(duì)象：

各極電壓和電流的交流分量。目的：找出Au、ri、ro與電路參數(shù)的關(guān)系，為設(shè)計(jì)打基礎(chǔ)。15.3.1微變等效電路法

微變等效電路：把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。即把非線性的晶體管線性化，等效為一個(gè)線性元件。線性化的條件：晶體管在小信號(hào)（微變量）情況下工作。因此，在靜態(tài)工作點(diǎn)附近小范圍內(nèi)的特性曲線可用直線近似代替。微變等效電路法：利用放大電路的微變等效電路分析計(jì)算放大電路電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。

晶體管的微變等效電路可從晶體管特性曲線求出。

當(dāng)信號(hào)很小時(shí)，在靜態(tài)工作點(diǎn)附近的輸入特性在小范圍內(nèi)可近似線性化。1.晶體管的微變等效電路UBEIB對(duì)于小功率晶體管：rbe一般為幾百歐到幾千歐。15.3.1微變等效電路法(1)輸入回路Q輸入特性晶體管的輸入電阻

晶體管的輸入回路(B、E之間)可用rbe等效代替,即由rbe來(lái)確定ube和ib之間的關(guān)系。(2)輸出回路rce愈大，恒流特性愈好因rce阻值很高，一般忽略不計(jì)。晶體管的輸出電阻輸出特性

輸出特性在線性工作區(qū)是一組近似等距的平行直線。晶體管的電流放大系數(shù)

晶體管的輸出回路(C、E之間)可用一受控電流源ic=ib等效代替，即由來(lái)確定ic和ib之間的關(guān)系。一般在20～200之間，在手冊(cè)中常用hfe表示。ibicicBCEibib晶體晶體管微變等效電路ube+-uce+-ube+-uce+-1.晶體管的微變等效電路rbeBEC

晶體管的B、E之間可用rbe等效代替。

晶體管的C、E之間可用一受控電流源ic=ib等效代替。2.

放大電路的微變等效電路

將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效電路。交流通路微變等效電路

分析時(shí)假設(shè)輸入為正弦交流，所以等效電路中的電壓與電流可用相量表示。微變等效電路2.

放大電路的微變等效電路

將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效電路。3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算輸出端開(kāi)路時(shí)

因rbe與IE有關(guān),故放大倍數(shù)與靜態(tài)IE有關(guān)。負(fù)載電阻愈小，放大倍數(shù)愈小。

式中的負(fù)號(hào)表示輸出電壓的相位與輸入相反。例1：3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算例2：

由例1、例2可知，當(dāng)電路不同時(shí)，計(jì)算電壓放大倍數(shù)Au

的公式也不同。要根據(jù)微變等效電路找出ui與ib的關(guān)系、uo與ic

的關(guān)系。4.放大電路輸入電阻的計(jì)算放大電路對(duì)信號(hào)源(或?qū)η凹?jí)放大電路)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)負(fù)載，可用一個(gè)電阻來(lái)等效代替。這個(gè)電阻是信號(hào)源的負(fù)載電阻,也就是放大電路的輸入電阻。定義：

輸入電阻是對(duì)交流信號(hào)而言的,是動(dòng)態(tài)電阻。

輸入電阻是表明放大電路從信號(hào)源吸取電流大小的參數(shù)。電路的輸入電阻愈大，從信號(hào)源取得的電流愈小，因此一般總是希望得到較大的輸入電阻。例1：riri5.

放大電路輸出電阻的計(jì)算放大電路對(duì)負(fù)載(或?qū)蠹?jí)放大電路)來(lái)說(shuō),是一個(gè)信號(hào)源，可以將它進(jìn)行戴維寧等效，等效電源的內(nèi)阻即為放大電路的輸出電阻。+_RLro+_定義：

輸出電阻是動(dòng)態(tài)電阻，與負(fù)載無(wú)關(guān)。

輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載能力的參數(shù)。電路的輸出電阻愈小，負(fù)載變化時(shí)輸出電壓的變化愈小，因此一般總是希望得到較小的輸出電阻。RSRL+_Au放大電路+_共發(fā)射極極放大電路特點(diǎn)：

1.放大倍數(shù)高；2.輸入電阻低；3.輸出電阻高。例3：求ro的步驟：(1)

斷開(kāi)負(fù)載RL(3)外加電壓(4)求外加(2)令或例4：求ro的步驟：(1)

斷開(kāi)負(fù)載RL(3)外加電壓(4)求(2)令或外加15.3.2圖解法1.交流負(fù)載線

交流負(fù)載線反映動(dòng)態(tài)時(shí)電流iC和電壓uCE的變化關(guān)系。交流負(fù)載線斜率D交流負(fù)載線

直流負(fù)載線′C2.圖解分析由uO和ui的峰值(或峰峰值)之比可得放大電路的電壓放大倍數(shù)。3.非線性失真

如果Q設(shè)置不合適，晶體管進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)工作，將造成非線性失真。若Q設(shè)置過(guò)高,晶體管進(jìn)入飽和區(qū)工作,造成飽和失真。解決辦法：適當(dāng)減小基極電流可消除失真。3.非線性失真若Q設(shè)置過(guò)低,晶體管進(jìn)入截止區(qū)工作,造成截止失真。解決辦法：適當(dāng)增加基極電流可消除失真。

使放大電路的工作范圍超出晶體管特性曲線上的線性范圍所引起的失真，稱為非線性失真。

如果Q設(shè)置合適，信號(hào)幅值過(guò)大也可產(chǎn)生失真,減小信號(hào)幅值可消除失真。15.4

靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定

合理設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)是保證放大電路正常工作的先決條件。但是放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)常因外界條件的變化而發(fā)生變動(dòng)。

前述的固定偏置放大電路，簡(jiǎn)單、容易調(diào)整，但在溫度變化、晶體管老化、電源電壓波動(dòng)等外部因素的影響下，將引起靜態(tài)工作點(diǎn)的變動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)將使放大電路不能正常工作，其中影響最大的是溫度的變化。15.4.1溫度變化對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響

在固定偏置放大電路中，當(dāng)溫度升高時(shí)，UBE、、ICBO

。

上式表明，當(dāng)UCC和

RB一定時(shí)，IC與UBE、以及ICEO有關(guān)，而這三個(gè)參數(shù)隨溫度而變化。溫度升高時(shí)，

IC將增加，使Q點(diǎn)沿負(fù)載線上移。溫度升高時(shí)，輸出特性曲線上移固定偏置電路的工作點(diǎn)

Q點(diǎn)是不穩(wěn)定的，為此需要改進(jìn)偏置電路。當(dāng)溫度升高使IC

增加時(shí),能夠自動(dòng)減少

IB,從而抑制Q點(diǎn)的變化，保持Q點(diǎn)基本穩(wěn)定。結(jié)論：

當(dāng)溫度升高時(shí)，

IC將增加，使Q點(diǎn)沿負(fù)載線上移,容易使晶體管T進(jìn)入飽和區(qū)造成飽和失真，甚至引起過(guò)熱燒壞晶體管。15.4.2分壓式偏置電路1.穩(wěn)定Q點(diǎn)的原理

基極電位VB與晶體管的參數(shù)無(wú)關(guān)，不受溫度的影響。15.4.2分壓式偏置電路1.穩(wěn)定Q點(diǎn)的原理集電極電流基本恒定，不隨溫度變化。從Q點(diǎn)穩(wěn)定的角度來(lái)

看似乎I2、VB越大越好。但I(xiàn)2越大，RB1、RB2必須取得較小，將增加損耗，降低輸入電阻。而VB過(guò)高必使VE也增高，在UCC一定時(shí)，勢(shì)必使UCE減小，從而減小放大電路輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍。在估算時(shí)一般選?。篒2=(5~10)IB，VB=(5~10)UBERB1、RB2的阻值一般為幾十千歐參數(shù)的選擇Q點(diǎn)穩(wěn)定的過(guò)程VEVBTUBEIBICVEICVB固定

RE：溫度補(bǔ)償電阻

對(duì)直流：RE越大,穩(wěn)定Q點(diǎn)效果越好；

對(duì)交流：RE越大,交流損失越大,為避免交流損失加旁路電容CE。2.靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算估算法:VB3.動(dòng)態(tài)分析對(duì)交流：旁路電容CE

將RE

短路，RE不起作用,

Au，ri，ro與固定偏置電路相同。旁路電容如果去掉CE，Au，ri，ro

?

去掉CE后的微變等效電路短路對(duì)地短路如果去掉CE，Au，ri，ro

?無(wú)旁路電容CE有旁路電容CEAu減小分壓式偏置電路ri提高ro不變

例1：在分壓式偏置電路中,已知：VCC

=2V，RB1=30k,RB2

=10k,RC

=4k,

RE

=2.2k,RL

=4k,CE

=100μF,C1

=C2

=20μF,晶體管的

=50。試求：

(1)計(jì)算靜態(tài)值IB

、

IC

和UCE

;(2)計(jì)算Au、ri和ro

。

解：(1)可用估算法求靜態(tài)值VB

=VCCRB1RB2RB2+=121030+10=3V=VB–UBERE=3–0.62.2=1.09mAIB==IC1.0950=21.8μAUCE=VCC–IC(

RC+RE)=12–1.09(4+2.2)=5.24VIC≈IE(2)由微變等效電路求Au、ri

、

ro。Au=–

RC//RLrbe=–504//41.52k=–65.8ri

=RB1

//RB2

//rbe

=30//10//1.42=1.12

k

ro

=RC=

4

k

rbe

=300+(1+)26IE=300+51261.09=1.52k__rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS例2:

在圖示放大電路中，已知UCC=12V,RC=6k,RE1=300,RE2=2.7k