3.2 共射极放大电路共射极放大电路3.3 图解分析法图解分析法 放大的概念、放大的概念、基本放大电路组成、简单工作基本放大电路组成、简单工作原理、放大电路的静态和动态、直流通路和交流原理、放大电路的静态和动态、直流通路和交流通路通路1 1、静态工作情况分析:、静态工作情况分析:2 2、动态工作情况分析、动态工作情况分析估算法估算法图解分析法:图解分析法:确定静态工作点确定静态工作点Q Q直流通路直流通路交流通路:交流通路:直流负载线直流负载线交流负载线交流负载线是是Q Q点的运动轨迹点的运动轨迹1 优点优点2 缺点缺点((1)直观、全面地分析放大电路的动态工作情况;)直观、全面地分析放大电路的动态工作情况;((2)能帮我们合理地安排电路参数、选择合适的)能帮我们合理地安排电路参数、选择合适的Q点1)画图比较繁琐(当输入信号极微弱时,作图)画图比较繁琐(当输入信号极微弱时,作图则不太容易实现);则不太容易实现);((2)不能用来分析放大电路的某些质量指标(比)不能用来分析放大电路的某些质量指标(比如如Ri和和Ro););((3)对较复杂的电路用图解法很麻烦(比如负反)对较复杂的电路用图解法很麻烦(比如负反馈放大电路)。
馈放大电路)3.4 小信号模型分析法小信号模型分析法3.4.1 BJT的小信号建模的小信号建模3.4.2 共射极放大电路的小信号模型分析共射极放大电路的小信号模型分析 H参数的引出参数的引出 H参数小信号模型参数小信号模型 模型的简化模型的简化 H参数的确定参数的确定(意义、思路)(意义、思路) 利用直流通路求利用直流通路求Q点点 画小信号等效电路画小信号等效电路 求放大电路动态指标求放大电路动态指标建立小信号模型的意义建立小信号模型的思路 当放大电路的当放大电路的输入信号电压很小输入信号电压很小时,就可以把时,就可以把三极管三极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替小范围内的特性曲线近似地用直线来代替,,从而可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当从而可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处理作线性电路来处理 由于三极管是非线性器件,这样就使得放大电路由于三极管是非线性器件,这样就使得放大电路的分析非常困难建立小信号模型,就是将非线性器的分析非常困难建立小信号模型,就是将非线性器件件做线性化处理做线性化处理,从而简化放大电路的分析和设计。
从而简化放大电路的分析和设计3.4.1 BJT的小信号建模的小信号建模1. H参数的引出参数的引出在小信号情况下,对上两式取全微分得在小信号情况下,对上两式取全微分得用小信号交流分量表示用小信号交流分量表示vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce 对于对于BJTBJT双口网络,其输双口网络,其输入输出特性曲线如下:入输出特性曲线如下:iB=f(vBE) vCE=constiC=f(vCE) iB=const可以写成:可以写成:vBEvCEiBcebiCBJT双口网络双口网络 四个参数量纲各不相同,故称四个参数量纲各不相同,故称为混合参数为混合参数(H(H参数参数) )输出端交流短路输出端交流短路时的输入电阻时的输入电阻输出端交流短路时输出端交流短路时的正向电流传输比的正向电流传输比或电流放大系数或电流放大系数输入端交流开路时输入端交流开路时的反向电压传输比的反向电压传输比输入端交流开路输入端交流开路时的输出电导时的输出电导双双口口网网络络2. H参数小信号模型参数小信号模型BJT的的H参数模型参数模型hfeibicvceibvbehrevcehiehoevbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevcevBEvCEiBcebiCBJT双口网络双口网络H H参数都是小信号参数,即微变参数或交流参数。
参数都是小信号参数,即微变参数或交流参数 H H参数与静态工作点有关,在放大区基本不变参数与静态工作点有关,在放大区基本不变 H H参数都是微变参数,所以参数都是微变参数,所以只适合对交流信号的分析只适合对交流信号的分析3. 模型的简化模型的简化hfeibicvceibvbehrevcehiehoe即即 rbe= hie = hfe μr = hre rce= 1/hoe一般采用习惯符号一般采用习惯符号则则BJT的的H参数模型为参数模型为 ibicvceibvbeur vcerberce μr很很小,一般为小,一般为10-3 10-4 ,, rce很大,约为很大,约为100k 故一故一般可忽略它们的影响,得到般可忽略它们的影响,得到简化电路:简化电路: ib 是受控电流源是受控电流源 ,其,其方向与方向与ib的方向是关联的的方向是关联的 4. H参数的确定参数的确定 一般用测试仪测出;一般用测试仪测出; rbe 与与Q点有关,可用图点有关,可用图示仪测出示仪测出。
一般也用公式估算一般也用公式估算 rbe rbe= rb + (1+ ) re其中对于低频小功率管其中对于低频小功率管 rb≈200 则则 而而 (T=300K) 3.4.2 用用H参数小信号模型分析共参数小信号模型分析共 射极基本放大电路射极基本放大电路 共射极放大电路共射极放大电路1. 1. 利用直流通路求利用直流通路求Q Q点点一般硅管一般硅管VBE=0.7V,,锗管锗管VBE=0.2V,, 已知VCCIBICVBEVCE2. 2. 画出小信号等效电路画出小信号等效电路RbviRbRbviRc共射极放大电路共射极放大电路icvce+-交流通路交流通路RbviRcRLH参数小信号等效电路参数小信号等效电路3. 3. 求电压增益求电压增益根据根据RbviRcRL则电压增益为则电压增益为4. 4. 求输入电阻求输入电阻RbRcRLRi5. 5. 求输出电阻求输出电阻RbRcRLRoRo = Rc 所以所以 1. 电路如图所示试画出电路如图所示试画出其小信号等效模型电路。
其小信号等效模型电路 解:解:例题例题例题例题 解:解:((1))2. 放大电路如图所示试求:(放大电路如图所示试求:(1))Q点;(点;(2))、、、、已知已知 = 50RSRbRLRCVCCIBICVBEVCERbviRbRbviRcRbviRcRLH参数小信号等效电路参数小信号等效电路RSRbRLRCRSicvce+-交流通路交流通路RS(2)RbviRbRbviRcRbviRcRLH参数小信号等效电路参数小信号等效电路RSRiRi’Ro作作 业业P143 - 3.4.2、 3.4. 3、 3.4.43.5 放大电路的工作点稳定问题放大电路的工作点稳定问题 温度变化对温度变化对ICBO的影响的影响 温度变化对输入特性曲线的影响温度变化对输入特性曲线的影响 温度变化对温度变化对 的影响的影响 稳定工作点原理稳定工作点原理 放大电路指标分析放大电路指标分析 固定偏流电路与射极偏置电路的比较固定偏流电路与射极偏置电路的比较3.5.1 温度对工作点的影响温度对工作点的影响3.5.2 射极偏置电路射极偏置电路3.5 放大电路的工作点稳定问题放大电路的工作点稳定问题1、、Q点不合适,点不合适, 的波形要失真;的波形要失真;一、为什么要给放大电路建立合适的静态工作点?一、为什么要给放大电路建立合适的静态工作点?Q点偏低点偏低Q点偏高点偏高2、、而而 所以,所以,AV与与IB有关。
有关3.5 放大电路的工作点稳定问题放大电路的工作点稳定问题二、固定偏流放大电路的优缺点二、固定偏流放大电路的优缺点三、影响三、影响Q点的因素有哪些?点的因素有哪些?优点:电路简单优点:电路简单; 电压放大倍数电压放大倍数Av较高较高; 调试方便调试方便(Rb IB).缺点:环境温度变化和更换管子时,缺点:环境温度变化和更换管子时,Q点会发生变化点会发生变化电源电压电源电压VCC、电路参数、管子老化、环境温度等、电路参数、管子老化、环境温度等 3.5.1 温度对工作点的影响温度对工作点的影响1. 温度变化对温度变化对ICBO的影响的影响2. 温度变化对输入特性曲线的影响温度变化对输入特性曲线的影响温度温度T 输出特性曲线上移输出特性曲线上移温度温度T 输入特性曲线左移输入特性曲线左移3. 温度变化对温度变化对 的影响的影响温度每升高温度每升高1 °C ,, 要增加要增加0.5% 1.0%温度温度T 输出特性曲线族间距增大输出特性曲线族间距增大总之:总之: ICBO ICEO T VBE IB IC 3.5.2 射极偏置电路射极偏置电路1. 稳定工作点原理稳定工作点原理目标:温度变化时,使目标:温度变化时,使I IC C维持恒定。
维持恒定 如果温度变化时,如果温度变化时,b b点电位能基点电位能基本不变本不变,则可实现静态工作点的稳,则可实现静态工作点的稳定T 稳定原理:稳定原理: IC IE IC VE 、、VB不变不变 VBE IB (反馈控制)(反馈控制)b点电位基本不变的条件:点电位基本不变的条件:I1 >>IB ,,此时,此时,不随温度变化而变化不随温度变化而变化VB >>VBE 且且Re可取可取 大些,反馈控制作用更强大些,反馈控制作用更强 一般取一般取 I1 =(5~10)IB ,, VB =3V~5V 2. 放大电路指标分析放大电路指标分析(1)(1)静态工作点静态工作点IBVBVccIEI1vivoRerbevivoReRo'RoRiRi'(2) (2) 动态分析动态分析ßIb2. 放大电路指标分析放大电路指标分析2. 放大电路指标分析放大电路指标分析电压电压增益增益输出回路:输出回路:输入回路:输入回路:vivoRerbeRo'RoRiRi'ßIbIb=Ibrbe+(1+ß)IbReRi =Rb1//Rb2//[rbe+(1+ß)Re] Ro= RcvivoRerbeRo'RoRiRi'ßIb输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻(1)(1)2. 放大电路指标分析放大电路指标分析= rbe+(1+ß)Re2. 放大电路指标分析放大电路指标分析输出电阻输出电阻(2)(2)输出电阻输出电阻求输出电阻的等效电路求输出电阻的等效电路•网络内独立源置零网络内独立源置零•负载开路负载开路•输出端口加测试电压输出端口加测试电压对回路对回路1和和2列列KVL方程方程不忽略不忽略r rcece的影响的影响其中其中则则当当时,时,一般一般(())3. 固定偏流电路与射极偏置电路的比较固定偏流电路与射极偏置电路的比较 共射极放大电路共射极放大电路静态:静态:3. 固定偏流电路与射极偏置电路的比较固定偏流电路与射极偏置电路的比较 固定偏流共射极放大电路固定偏流共射极放大电路电压增益:电压增益:RbviRcRL固定偏流共射极放大电路固定偏流共射极放大电路输入电阻:输入电阻:输出电阻:输出电阻:Ro = Rc # # 射极偏置电路做如何改进,既可以使其具有温度稳定性,射极偏置电路做如何改进,既可以使其具有温度稳定性,射极偏置电路做如何改进,既可以使其具有温度稳定性,射极偏置电路做如何改进,既可以使其具有温度稳定性,又可以使其具有与固定偏流电路相同的动态指标?又可以使其具有与固定偏流电路相同的动态指标?又可以使其具有与固定偏流电路相同的动态指标?又可以使其具有与固定偏流电路相同的动态指标?作作 业业P145 - 3.5.1P146 - 3.5.4、 3.5.5。