电子技术14-7.3.1-4放大电路的动态分析
放大电路的动态和频响分析
rbe1 = rbb ' + (1 + β )
26 I EQ1
= 300 + 51 ×
26 = 5 .4 k Ω 0.26
C Q J
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静态分析
VB 2
I EQ 2
Rb 2 20 = 5× = 5× = 3.125V R3 + Rb 2 12 + 20
3.125 − 0.7 = = 0.81mA Re 2
' RL 2 0.33 Av 2 = β = 50 × = 8.505 rbe 2 1.94
Av = Av1 ⋅ Av 2 = 0.265 × 8.505 = 2.254
Ri = [Rb + ( R1 // R 2 )] // rbe1 + (1 + β R L 2 ) ' = [100 + 6.54] //[5.36 + 51 × 0.038] = 106.54 // 7.299 ≈ 6.83 kΩ
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第三篇 模拟电路和系统
第一章 放大电路的动态和频响分析
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多级放大电路的性能指标
放大电路的理想指标 放大倍数足够大（上万） 输入电阻足够大 输出电阻足够小 通频带足够宽
一级放大只能取组态中的一种，而不同组态不能同时满足上 述条件，故需采用多级串接而成
ɺ Vb 'e rb 'e
ɺ" I b 才能影响集电极电流的大小。
β0 gm = rb 'e
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简化的混合π模型
进一步忽略rb′e、rce
电子信息工程大学四年所学课程
《电路分析》教学大纲编写：杨帆审核：赵红梅一、课程性质与任务本课程是电类专业的一门技术性很强的专业基础课。
通过本课程的学习，使学生掌握电路的基本理论知识，学会分析计算电路的基本方法和初步的实验技能。
为学习后续有关课程(如信号与系统、模拟电子线路及脉冲技术等课程)准备必要的电路基本知识，为今后从事电类各专业的学习和工作打下必备的基础。
二、教学基本要求1.牢固掌握电路理论的基本概念（如：电压、电流、功率、参考方向）基本定律（欧姆定律 KCL 、KVL)及电阻、电感电容、独立电源和受控源器件的基本特性。
2. 熟悉掌握线形电路的基本分析方法和网络定理，如：节点法、支路法、回路法、叠加原理、戴维南定理、和互易定理等，并能够灵活的运用它们来分析各种电路。
3. 重点掌握正弦稳态分析的基本概念（如：极大值、有效值、频率、相位等）及向量分析（如：向量图、复阻抗、复导纳等），熟练地运用向量法对正弦电路进行分析和计算（包括三相电路和具有互感耦合电路的计算）。
4.了解非正弦周期电路的谐波分析法。
5.熟练掌握动态电路的时域分析法。
对时域法，要求深刻理解时间常数、一阶的零输入响应、一阶零状态响应和阶跃响应等概念；对频域法，要求掌握拉氏变换分析电路的方法和步骤（如：运算阻抗、拉氏正变换、拉氏反变换）。
6.了解一般非线形电路的特点，熟悉非线形电路的计算方法（如：图解法、小信号分析法等）及非线形电路方程的编写。
7.掌握电路的拓扑矩阵，能熟练列写复杂电路方程的矩阵8.了解网络函数的性质，掌握极零点在复频率平面上的分布与网络时域的特点。
9.掌握二端口的方程和参数及二端口的等效电路。
10.学会正确使用常用的电工仪表和调节设备，掌握一些基本的电工及电子测试技术。
三、课程的主要内容及教学要求1电路模型和电路定律1.1电路和电路模型1.6电流及电压的参考方向1.5功率和能量1.4电阻元件1.5电压源和电流源1.6受控源1.7基尔霍夫定律教学基本要求：掌握，电压、电流及其参考方向；电功率和电能量；电阻、电压源和电流源等电路元件的特性及其电压电流关系；线性和非线性的概念；基尔霍夫定律。
电工电子技术基础知识点详解3-4-共射级放大电路的动态分析
uBE/V uBE/V
t UBE
ii B ib
+
RS
+ ui
eS
RB
--
ic C
βib
rbe
RC
E
微变等效电路
Ii B Ib
Ic C
+
RS
βIb
+ U i RB rbe
RC
E S
--
E
+ RL uo
-
+ RL Uo
-
放大电路的动态分析
1.电压放大倍数的计算
U i = Ibrbe
Ii B Ib
+
Ic C
+
Uo = −IcRL′ = −β Ib RL′
放大电路的动态分析
线性化的条件： 晶体管在小信号（微变量）情况下工作。在静态工作点附近
小范围内的特性曲线可用直线近似代替。
微变等效电路： 把非线性元件晶体管线性化，所组成的放大电路等效为一个
由线性元件组成的电路。Байду номын сангаас
晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线中得到。
放大电路的动态分析
(1) 输入回路
当信号很小时，在静态工作点附近
IB
的输入特性在小范围内可近似线性化。
∆IB
a Q
b
晶体管的 输入电阻
rbe
=
∆U B E ∆IB
= UCE
ube ib
UCE
∆UBE 对于小功率三极管：
O
输入特性
UBE
rbe
≈
200(Ω) +
(1 +
β)
26(mV ) IE (mA )
第04讲(放大电路的动态分析)
������������ ԡ������������ + (1 + ������)������������
������������ = ������������ԡ ������������������ + (1 + ������)������������ ������������ ≈ ������������
内容小结
作业 15.3.4 15.3.5 15.3.6
作业提交人员：各班次学号21~
Rb
C1 +
+ Rs
+ ui
es _
_
UCC
Rc
C2
+
T
+
RL
uo
Re _
§15.3 放大电路的动态分析
例2：画出题图的微变等效电路，并进行动态分析。 交流通路：
������cሶ
������bሶ
+
+
Rs
������ሶs_+
������ሶi Rb
_
T
������eሶ Rc
Re
RL ������ሶo
_
=
∆������C ∆������B
ቤ
������CE
=
������������bc ቤ������CE
ΔIC ������c = ������������b 受控电流源
������ce
=
∆������CE ∆������C
UCE 晶体管输出电阻
一般阻值较大
§15.3 放大电路的动态分析 三、微变等效电路法 晶体管的微变 等效电路
Rc
RL
������ሶ o
������������bሶ
第4节 放大电路的动态分析
2、3 放大电路的动态分析一：图解法分析动态特性1.交流负载线的画法解：画微变等效电路.u o.i u解：交流负载线的特点：必须通过静态工作点交流负载线的斜率由R"L表示(R"L=Rc//R L) 交流负载线的画法（有两种）：（1）先作出直流负载线，找出Q点；作出一条斜率为R"L 的辅助线，然后过Q点作它的平行线即得。
（此法为点斜式）（2）先求出U C E坐标的截距（通过方程U"C C=U C E+I C R"L）连接Q点和U"C C点即为交流负载线。
（此法为两点式）例1：作出图（1）所示电路的交流负载线。
已知特性曲线如图（2）所示，Ucc=12V，Rc=3千欧，R L=3千欧，Rb=280千欧。
解：（1）作出直流负载线，求出点Q。
（2）求出点U"cc。
U"cc=Uce+IcR"L=6+1.5*2=9V （3）连接点Q和点U"cc即得交流负载线（图中黑线即为所求）二．放大电路的非线性失真作为对放大电路的要求，应使输出电压尽可能的大，但它受到三极管非线性的限制。
当信号过大或者工作点选择不合适，输出电压波形将产生失真。
由于是三极管非线性引起的失真，所以称为非线性失真。
1．由三极管特性曲线非线性引起的失真这主要表现在输入特性的起始弯曲部分，输出特性的间距不匀当输入又比较大时，就会使Ib、Uce和Ic的正负半周不对称，即产生非线性失真。
如图（1）所示2.工作点不合适引起的失真（1）工作点Q点设置偏高会产生饱和失真若工作点Q点设置偏高，虽然基极动态电流ib为不失真的正弦波，但是由于在输入信号正半周，靠近峰值的某段时间内晶体管进入了饱和区，导致集电极动态电流iC产生顶部失真，集电由于输出电压v o与R c上电压的变化相位相反，极电阻Rc上的电压波形必然随之产生同样的失真。
从而导致v由于晶体管进入饱和区工作而产生的失真现象称为饱和失o波形产生底部失真，此种真。
放大电路的动态分析说课稿
放大电路的动态分析
一、教材分析
1、地位与作用：放大电路的动态分析选自电子工业出版社白淑珍
主编的《电子技术基础》一书中基本的放大电路一章。
四川省高考大纲明确规定该知识是必考考点。
所以经常作为填空、选择、计算出现在各年高考试卷中。
所以学生在学习的过程中必须引起足够的认识。
2、目标
(1)知识目标：掌握基本放大电路的交流通路画法。
掌握基本放大电路的交流参数计算方法。
利用万用表册量三极管各级上电流，电压大小，并得出相应结论。
（2）能力目标：通过该章节的学习，能让通过理论知识解决生活实际问题。
（3）情感目标：培养积极学生的动手习惯。
3、重点、难点
重点：掌握基本放大电路的交流通路画法。
掌握基本放大电路的交流参数计算方法
难点：利用万用表册量三极管各级上电流，电压大小，并得出相应结论。
二、教法学法分析
对象：中职技校学生
地点：子电工实训室
教具准备：MF500万用表、固定偏置放大电路课时：两节课
教法：讲授与演示相结合
学法:分小组讨论，动手实验
三、教学过程
1、复习
国定偏执放大电路的电路组成
三极管工作的三个状态
2、新课
交流通路
输入电阻
输出电阻
电压放大倍数
3、课堂小结
4、布置作业
四、板书设计。
放大电路动态分析(课堂PPT)
Ri Ri Rs
Av
3
(3)输出电阻Ro 放大电路负载开路时从输出端看进去的等效电阻。
输出电阻Ro的大小，反映了放大电路带负载的能 力。Ro越小，则放大电路带负载能力越强，电路 输出越接近恒压源输出。
VO VOO IO RO
Vo
Voo
Ro =0 Ro小
开路输出电压Voo
Ro大
Io
放大电路负载特性
动态输出电阻rce并联组成。
10
iC
iC'
iC''
iB
vCE rce
动态输出电阻rce一般很大，通常可以忽略。
11
在应用三极管低频小信号模型时应注意：
①只适用于低频小信号下。
②讨论的是变化量或交流分量，不允许出现直流量或瞬时
量符号。
③微变参数，与Q点有关，不是固定常数。
④电流源“βΔiB” 方向和大小由ΔiB决定。
r Δ vCE 0
be
13
②h12是输入端交流开路时的电压反馈系数
h12
vBE vCE
iB 0
h12输出电压的变化对输入端电 压的变化的影响，可忽略不计。
③h21是输出端交流短路时的电流放大系数
h21
iC iB
vCE 0
④h22是输入端交流开路时的输出电导
h22
iC vCE
iB 0
1 rce
截止失真：由于进入截止区而产生的失真。 饱和失真：由于进入饱和区而产生的失真。
7
➢ 符号表示
• 大写大下标：直流量，如IB、 IBQ、VCEQ。
• 小写小下标：交流量，如ib、 vce、vi、vo。
• 小写大下标：瞬时量，如iB、 vCE。
课题四 基本共射极放大电路的动态分析(2学时)
RS
+ ES
RC
RL U o
-
-
-
（3）电压放大倍数的计算 Ib Ii Uo B 定义 : Au + Ui来自IcC +
U i I b rbe
RS
U o I c RL
+ ES
Ui
βIb
E
RB rbe
RC RL U o
RL Au rbe
+
ui
RB
RC
RL
– –
小信号工 作
+ uO –
线性化
(1) 晶体管的微变等效电路 ic 1) 输入回路 iB C
Q1 输入特性
ib B + ui B rbe
IB
Q Q2 UBE
E
O
uBE
ui
晶体管 的输入电阻
O
UBE t
U BE rbe I B
U CE
E
26(mV ) rbe rbb (1 β ) I E (mA )
O O
iC/mA
Q
uCE/V uCE/V UCE t uo
讨论:如何消除截止失真?
如果Q设置合适，信号幅值过大也可产生失真， 减小信号幅值可消除失真。
思考题
求图示放大电路的动态性能指标。
（1）基本共射极放大电路的动态分析
（2）放大电路的非线性失真
RC Au β rbe
I b RL
-
-
-
RL RC // RL
当放大电路输出端开路(未接RL)时，
负载电阻愈小，放大倍数愈小。
（4）放大电路输入电阻的计算
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c 效电路的使用 + hie 条件：交流小 信号。且只能 Ube 1/hoe U 用来计算与交 hfe Ib ce hreUce 流分量有关的 _ _ 性能指标，不 e 能用来计算静 e h I （⒈）“fe b ”电流源的性质： 态工作点及总 瞬时电压或电 受控电流源 流值。
+
４
式中，rbb’ 300Ω。在常 管输出电阻 rce为基区半导体的体电阻，近似取为 对 的分流作用很小，即可将 r 支路看成开 I b ce 温下 U 可取为 26mV 。 I 为发射极的静态电流。 T EQ 路。 忽略了hre和hce Ib Ic 影响的两个h参数 b c + + 的微变等效电路如 图(b)所示。从实 Ube rbe βIb rce Uce 用出发，在满足简 化条件时，经常采 _ 用两个参数的简化 _ e e 等效电路。
C uBE hre i 常数 • 求信号增量的关系：当晶体 • 在小信号条件下，各增量 U h I h U uCE 式中 be ie b re ce 管有输入信号时，各极间电 间满足线性关系。因此， iC 电流方程 可用有限的信号增量来代 压、电流应是在静态值上叠 h fe i:输入 u 常数 替无穷小增量，用增量比 h U 加由信号引起的增量。求函 iB I h I r:反向 c fe b oe ce 来代替偏导数。于是有 数在静态工作点处的全微分 f:正向 iC hoe 根据这两式画出晶体管 o:输出 i 常数 uCE 的h参数微变等效电路
·
Q
·· Q
Q UCE
IBQ
•Dຫໍສະໝຸດ uCE7.3.3 晶体管的h参数微变等效电路
Ic c
b + Ube _
Ib
+ Uce _
+ Ube _ e
b Ib
Ic c
e
+ Uce _
e
e
晶体管交流等效电路框图
将晶体管当作一个线性双口网络。 小信号输入时求出的等效电路称为晶体管微变等效电路。
1
晶体管的h参数微变等效电路
CE
B
式 中 duBE 量用交流正弦复数量代换。 e 、 diB 、 diC 、 du 2 B CE CE 均表示无穷小的增量 。 晶体管的 h参数微变等效电路 电压方程
_ •电路中输入为正弦信号，增
3
b
关于微变等效电路的几个问题
Ib Ic
（⒊） 微变等
（⒉）“ hreU ce ”电压源的性质： 受控电压源
u h i h u i h i h u
uBE hreUce he uBE = f i常数 ie _ u1 ( B，uCE) i B f (i ， u i = )
CE
B
Ib • 晶体管的微变等效电路有多 Ic 种形式。 BE ie B re CE b+ + c • 晶体管极间电压、电流之间 hie 的关系体现为它的输入特性 C fe B oe CE h I fe b Ube和输出特性。可以写成： 1/hoe Uce
第7章 放大电路基础
• 7.1 放大电路的组成及工作原理 • 7.2 放大电路的静态分析法
7.2.1 图解法确定静态工作点 7.2.2 解析法确定静态工作点 7.2.3 电路参数对静态工作点的影响
• 7.3 放大电路的动态分析法
7.3.1 7.3.2 7.3.3 7.3.4 图解法分析动态特性 放大电路的非线性失真 晶体管微变等效电路 3种基本放大电路的分析
• 从输入回路可列出方 VBB+ui = iBRb+uBE 程： VBB ui Rb
_
图解法求uBE及iB波形
iB(μA)
==〉
1 VBB ui iB uBE Rb Rb
取两点（VBB+ui，0）和 （0，（ VBB+ui ）/Rb） Q1 Q
iB(μA)
（ VBB+Uim ）/Rb） -1/Rb IBQ+Ibm （ VBB-Uim ）/Rb） IBQ IBQ IBQ-Ibm 0 π 2π 0 0
图解法求uCE和iC
iC(mA) ICQ+Icm iC(mA) Q’ Q Q’’ π ωt 0 2π 0 π 2π UCEQ
VCC = iCRc + uCE iC = f (uCE)| iB = 常数
IBQ+Ibm IBQ
iB(mA)
ICQ ICQ-Icm
0
IBQ-Ibm
0
uCE(V)
uCE(V) Ucem
h U 晶体管的 h 、 h 很小，一般有 << U • rbe的近似计算： re oe re ce be hre参数的三个hr 参数的等效电路如图所示。用 •省略 在实际应用中， be常用近似公式来计算。即 rbe表示 hie，用β表示hfe，用rce表示1/hoe。
简化h参数微变等效电路
作业 7-2，7-9，7-10，7-11
工作点与消波失真
iC
截止失真 (Cutoff G （1）工作点在交流 饱和失真 Distortion) 。： 负载线的中点上 动态范围最大 IC 条件：静态工作点设置偏 •条件：静态工作点设置 （2）工作点靠近截 高，输入信号 ui的幅值相 偏低，输入信号 ui的幅值 止区 对比较大。 相对比较大。 容易产生截止失真 结果： iCi、 uCE 的波形出 •结果： iC 、 uCE 的波 B、 （ 3）工作点靠近饱和区 形出现“削顶”失真，见 现“削底”失真这种失 P144 图 7-11。这种失真称 真称为饱和失真（ 容易产生饱和失真 为截止失真 Saturation Distortion）， • 消除截止失真的方法： 见 P144图7-11（b）。 提高 Q 点位置（如减小 Rb 消除饱和失真的方法：降 的阻值）；减小 ui 的幅值。 低Q点位置（如Rb↑或Rc↓）； 减小ui的幅值。
π
ωt 2π
ωt
7.3.2. 放大电路的非线性失真
• 波形失真：信号经放大电路放大以后，输出 波形与输入波形不完全一致。 • 非线性失真 (Nonlinear Distortion) ：由于晶 体管特性曲线非线性引起的波形失真。 • 非线性失真主要与静态工作点的位置和输入 信号的幅值大小有关。 • 两种主要的非线性失真：截止失真和饱和失 真。
7.3 放大电路的动态分析
7.3.1 图解法分析动态特性
RC + Rb T
ui
_
==〉
• 输 入 交 流 信 号 ui≠0 ， 此时电路中各处为直 VCC 流与交流的叠加。 ⑴ 利用输入特性画出 + iB和uBE波形 uo • 设输入信号 ui=Uimsinωt(mV)
VBB
1 iB uBE Rb
VBB-Uim VBB VBB+Uim
Q2 UBEQ uBE(V) Uim ωt 0
uBE(V)
Ubem Uim π 2π ωt ui(V)
ωt
π
2π
⑵ 利用输出特性画出iC和uCE波形
• 当ui≠0时，有VCC = iCRc + uCE，其中iC与uCE既有直流 分量又有交流分量。 • 它反映了瞬时电量之间的关系，故称为动态负载线或 交流负载线(Dynamic Load Lines)。 • 由输入特性曲线已得到iB的波形，且有 VCC = iCRc + uCE 取两点（VCC，0）和（0， VCC/Rc） iC = f (uCE)| iB = 常数 多条曲线。
（ｂ） 两个h参数的等效电路 三个 h参数的等效电路
UT 26(mV ) rbe rbb' (1 ) 在实际应用中，晶体管集 - 射极间接负载 R) rbe 300 (R 1’ ( ) L= c//RL 。那 I EQ (mA ) I EQ rce>10R’L，则可以认为晶体 么R’L与rce并联。如果满足条件