模电第5讲2.3-1

Ro = Rc
2.3 放大电路的工作原理
阻容耦合共射放大电路的动态分析 阻容耦合共射放大电路的动态分析
' & & U o − I c ( Rc ∥ RL ) β RL & Au = =− & = &r Ui I b be rbe
& & & Uo Ui Uo Ri & & = Aus = & ⋅ & = ⋅ Au & U s U s U i Rs + Ri
图解法适用于： 图解法适用于： 幅度较大而工作频率不太高的情况。 幅度较大而工作频率不太高的情况。
2.3 放大电路的工作原理
§2.3.3 等效电路法
直流模型： 1. 直流模型：适于Q点的分析 (略） 2. 晶体管的 参数等效模型（交流等效模型） 晶体管的h参数等效模型（交流等效模型） 参数等效模型
Ri = Rb ∥ rbe ≈ rbe Ro = Rc
输入电 阻中不 应含有 Rs! 输出电 阻中不 应含有 RL!
2.3 放大电路的工作原理
小信号模型分析法的适用范围
放大电路的输入信号幅度较小， 放大电路的输入信号幅度较小，BJT工 输入信号幅度较小 工 放大区内 作在放大区 作在放大区内。 只能用于计算动态性能指标（ Au 、Ri和 只能用于计算动态性能指标（ Ro等） h参数的值是在静态工作点上求得的，与 参数的值是在静态工作点上求得的， 参数的值是在静态工作点上求得的 Q点密切相关。 点密切相关。 点密切相关
输入信号幅度过大同时引起饱和失真与截止失真。 输入信号幅度过大同时引起饱和失真与截止失真。
2.3 放大电路的工作原理
§2.3.2 图解法
4. Q点对波形失真的图解分析 点对波形失真的图解分析
几点说明
截止失真、饱和失真都是非线性失真。 截止失真、饱和失真都是非线性失真。 工作在放大区也会出现失真，但幅度小，常被忽略。 工作在放大区也会出现失真，但幅度小，常被忽略。 要使输入信号既能被放大，又使输出波形不失真， 要使输入信号既能被放大，又使输出波形不失真，必须 选择合适的Q点 选择合适的 点。 即使BJT工作在放大区， 即使BJT工作在放大区，当输入信号幅度过大时也会出 BJT工作在放大区 现失真。（主要讨论低频小信号） 现失真。（主要讨论低频小信号） 。（主要讨论低频小信号
例：
1. 在什么参数、如何变化时 1→ Q2 → Q3 → Q4？ 在什么参数、如何变化时Q 2. 从输出电压上看，哪个 点下最易产生截止失真？哪 从输出电压上看，哪个Q点下最易产生截止失真 点下最易产生截止失真？ 点下最易产生饱和失真？ 点下U 最大？ 个Q点下最易产生饱和失真？哪个 点下 om最大？ 点下最易产生饱和失真 哪个Q点下 3. 设计放大电路时，应根据什么选择 CC？ 设计放大电路时，应根据什么选择V
IBQ
ic UCEQ
ui
uo
交流负载线： uo = − ic RL ' 交流负载线：
RL = Rc // RL 斜率 − 1 / RL '
'
2.3 放大电路的工作原理
§2.3.2 图解法
2. 直流负载线与交流负载线
交流负载线有两种画法： 交流负载线有两种画法： ①点斜式：先作出直流负载线， 点斜式：先作出直流负载线， 找出Q点 作出斜率为-1/RL’的辅 找出 点；作出斜率为 的辅 助线， Q点作它的平行线即得 点作它的平行线即得。 助线，过Q点作它的平行线即得。 ICQ ②两点式：先找出Q点，另外一 两点式：先找出 点 点是与横轴的交点。 点是与横轴的交点。 横轴交点 [UCEQ + ICQ(RC//RL) , 0]
直流负载线 − 1 / Rc 交流负载线 − 1 /( Rc // RL )
Q IBQ
UCEQ A
B
（交流负载线才是动态时 工作点移动的轨迹） 工作点移动的轨迹）
ICQ(RC//RL)
2.3 放大电路的工作原理
§2.3.2 图解法
3. Q点对电压放大倍数的影响 uBE = VBB + ∆uI − iB Rb 点对电压放大倍数的影响
解决方法：改变 点 解决方法：改变Q点 Q点降低 增大 b，使IBQ、ICQ减小； 点降低—增大 减小； 点降低 增大R Q点右移 减小 ，其他条件不变； 点右移—减小 点右移 减小Rc，其他条件不变； 选用放大倍数小的BJT。 选用放大倍数小的 。
2.3 放大电路的工作原理
§2.3.2 图解法
4. Q点对波形失真的图解分析 点对波形失真的图解分析
§2.3.2 图解法 输出最大不失真幅值U 输出最大不失真幅值 om
2.3 放大电路的工作原理 Q1 Q Q2
Q1 Q Q2 Q Q2 Q1
2.3 放大电路的工作原理
§2.3.2 图解法
最大不失真输出电压U 比较(U 最大不失真输出电压 om ：比较 CEQ-UCES)与 与 ），取其小者 取其小者， （ VCC－ UCEQ ），取其小者，除以 。
斜率不变
I B = I BQ + ∆iB
∆ iC
∆uI
∆uCE
∆uO ∆uCE A = 给定∆uI u→ ∆uBE → ∆iB → ∆iC → ∆uCE ( ∆uO ) → Au = ∆uI ∆uI 反相， 符号为“ ∆uO与∆uI 反相， Au 符号为“－”。
2.3 放大电路的工作原理
§2.3.2 图解法
低频小信号模型 • 在交流通路中可将晶体管看成为一个二端 口网络，输入回路、 口网络，输入回路、输出回路各为一个端 口。
u uBE = f (iB， CE ) u iC = f (iB， CE )
(1) BJT输入端口的交流电路模型 输入端口的交流电路模型 在小信号（微变）条件下，交流分量 与交流分量i 在小信号（微变）条件下，交流分量ube与交流分量 b之比等于 射之间的交流电阻r 因此， 基-射之间的交流电阻 be = ube/ib。因此，BJT输入端口的小信号 射之间的交流电阻 输入端口的小信号 交流模型就是小信号交流电阻r 交流模型就是小信号交流电阻 be
第二章 基本放大电路
§2.3 放大电路的分析方法
§2.3.1 直流通路和交流通路 §2.3.2 图解法 §2.3.3 等效电路法
2.3 放大电路的工作原理
§2.3.2 图解法
采用该方法分析静态工作点， 采用该方法分析静态工作点，必须已知三极 管的输入输出特性曲线。 管的输入输出特性曲线。
共射极放大电路
其中， 其中，IEQ ≈ ICQ为静态直流电流 rbe =
u be ib rbb ′ + ib (1 + β ) re = ib ib = rbb′ +(1+β)re +
故有 rbe = rbb′ +(1+β ) +
26 I EQ
对于小功率BJT， rb b ′ ≈ 200 Ω ， 对于小功率
2.3 放大电路的工作原理
2.3 放大电路的工作原理
图解法与小信号模型分析法的比较
h参数模型 参数模型 在一定范围内近似线性 化。 计算动态性能指标。适 计算动态性能指标。 用于较高频率的情况。 用于较高频率的情况。
图解法 反映BJT 真实、全面。 反映 真实、全面。 特性情况 计算Q点； 计算 点 分析最大不失真输出幅值； 分析最大不失真输出幅值； 分析波形失真 适用于频率较低、 适用于频率较低、输入信号 比较大的情况。 比较大的情况。
解决方法： 解决方法：使Q点升高 点升高
2.3 放大电路的工作原理
4. Q点对波形失真的图解分析 点对波形失真的图解分析
Rc↓或VCC↑ 或
Q ''' Q ''
β↓
Rb↑或 或 VBB ↓
饱和失真： 饱和失真：
基极电流不失真； 基极电流不失真； 集电极电流出现平 顶失真； 顶失真； 输出波形出现平底 输出波形出现平底 失真。 失真。
2
Q点的选择： 点的选择： 点的选择 为降低功耗， 点应低些 点应低些。 为降低功耗，Q点应低些。 为获得最大不失真输出， 为获得最大不失真输出，Q 点应选在交流负载线的中央。 点应选在交流负载线的中央。 由交流负载线定出最大不 失真输出电压的幅值。 失真输出电压的幅值。
2.3 放大电路的工作原理
4. 放大电路的动态分析
放大电路的交流等效电路
2.3 放大电路的工作原理
& & & U i = I i ( Rb + rbe ) = I b ( Rb + rbe )
& & U o = − I c Rc
& Uo β Rc & = Au =− & Ui Rb + rbe
Ui Ri = = Rb + rbe Ii
2.3 放大电路的工作原理
§2.3.2 图解法 图解分析法的适用范围
优点： 优点： 直观、形象，有助于建立和理解交、直流共存， 直观、形象，有助于建立和理解交、直流共存，静 态和动态等重要概念； 态和动态等重要概念； 有助于理解正确选择电路参数、 有助于理解正确选择电路参数、合理设置静态工作 点的重要性。 点的重要性。 能全面地分析放大电路的静态、动态工作情况。 能全面地分析放大电路的静态、动态工作情况。 缺点： 缺点： 不能分析工作频率较高时的电路工作状态； 不能分析工作频率较高时的电路工作状态； 不能用来分析放大电路的输入电阻、 不能用来分析放大电路的输入电阻、输出电阻等动 态性能指标。 态性能指标。 定量分析时误差较大。 定量分析时误差较大。
iB = f ( uBE ) U
CE
= 常数
iC = f ( uCE ) I