放大电路的微变等效电路分析法
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放大电路的微变等效电路分析法
（简化h参数等效电路法）
一．晶体管微变等效电路
（晶体管微变等效模型）
U
BE
UCEbcerbeIBICIBr
ce
(b)VUBEebIBICUCE(a)
c
1．从输入端看，be间等效为晶体管输入电阻bbebeiur
)()(26)1(003)1(mAImVI
U
rrEQEQTbbbe
bb
r
：晶体管基区电阻，一般取200
2．从输出端看，ce间等效为流控流源bcii cer
3．注意：
1）电流源bi方向由bi决定；
2）ber 、iR和bbr的区别。ber:晶体管输入电阻，iR:放大
器输入电阻；bbr:晶体管基区电阻。iR：晶体管输入端放大
器输入电阻
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3）等效电路对管外等效，管内不等效，ber、CCCS bi并
不存在，是等效模型；
4）放大器分析时，注意b、e、c与管外电路的对应关系。
（管外电路不变）。
5）等效关系：be间电阻ber；ce间电流源bi；bc间开
路。(标注bi和bi以及各自方向)_
4．画放大器微变参数等效电路的步骤：
1）画交流通路；
2）将放大器交流通路中的晶体管用微变等效模型代替，
管外电路不变。
注意：（1）bi、bcii及方向的标注；
（2）放大器iu、ou物理量及方向的标注。
（3） be间电阻ber；ce间电流源bi；bc间开路。
（4）计算ber（)()(26)1(003mAImVrEQbe）
2．放大器的动态分析（性能指标求法）
1）画放大器的交流通路；
2）画放大器的微变等效电路并求出ber（晶体管用简化
h参数等效模型代替，管外电路不变）。
3）求出放大器动态性能指标（按定义）。
（1）放大倍数
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i
o
u
u
u
A
（ou、iu按照bi流经的路径求、注意参考方向）；
s
o
us
u
u
A
（考虑信号源内阻时的电压放大倍数）
isiusiios
o
us
RRRAuuuuuuA
s
R
为信号源内阻
（2）输入电阻
iiii
RRiuR//
偏
/
i
R
：（从晶体管输入端看进去放大器的等效电阻；
/
i
R
要在微变等效电路中标注）。
步骤：首先求出/iR，然后再求iiiiRRiuR//偏
（3）输出电阻
LSR
uOOOiuR0
步骤：
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①先画输出电阻微变参数等效电路（
0Su
LR
）。
（按
O
R
定义画输出电阻微变参数等效电路）
②电流源bi的处理：
输入、输出回路作为两个独立回路时，电流源开路；
串联在输入、输出回路间时，电流源开路；
并联在输入、输出回路间时，电流源保留，此时
O
u
作为激励，求Oi进而求oooiuR ；（Ou、Oi按照bi流经的路
径求，分别用bi予以表示）。
注意：
（1）作放大器的微变等效电路，晶体管用简化h参数等
效模型代替时，一定注意各管脚与管外电路的联接关系，一
一对应好；
（2）电路复杂时，充分利用晶体管电流分配关系
bcbe
iiii)1(
（解决问题的关键）；
3．放大器分析（计算题步骤）
1）静态分析（估算求Q点）
（1）画直流通路
（2）按KCL、KVL列方程求Q点。
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2）动态分析（求性能指标）
（1）画交流通路；
（2）画微变参数等效电路并求ber；
（3）求性能指标。
4．典型放大器的总结
结构特点 静态分析 动态分析 应用
u
A
i
R
o
R
基本放大器
分压共射放大器
长尾式分压共射放大器
共集放大器
共基放大器
多级放大器
OCL功率放大器
OTL功率放大器
差分放大器
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放大电路基础知识
第一节 半导体二极管
2．最大反向工作电压URM 最大反向工作电压URM是指二极管工作时两端所允许加的最
大反向电压。为保证二极管安全工作、不被击穿，通常URM 约为反向击穿电压UR的一半。 3．反向电流 反向电流是指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反 向电流越小，管子的单向导电性能越好。常温下，硅管的反 向电流一般只有几微安；锗管的反向电流较大，一般在几十 至几百微安之间。 4．最高工作频率
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第二节 半导体三极管
由图1-14所示的输出特性曲线可以看出如下三点特性。 曲线的起始部分较陡，且不同的IB曲线的上升部分几乎重合，
表明当UCE较小时，只要UCE略有增大， IC就迅速增加，但 IB几乎不受IC的影响。 当UCE较大（例如大于1 V）后，曲线比较平坦。 曲线是非线性的。由于三极管的输入、输出特性曲线都是非 线性的，所以它是非线性器件。 六、晶体管的主要参数 1．穿透电流 穿透电流ICEO是指基极开路时集一射极之间的电流。
在数字电路中，三极管作为开关元件，主要工作在截止状态 或饱和状态，并在截止状态和饱和状态之间经过短促的放大 状态进行快速转换和过渡。
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第二节 半导体三极管
(1)截止状态 当开关S接位置1时，三极管发射结电压 UBE<UT，相当于开关断开状态，等效电路如图1-11 (b) 所示。
是具有电流放大作用。三极管按其结构不同，分为NPN型和 PNP型两种。相应的结构示意图及电路符号如图1-8所示。 在制作三极管时，其内部的结构特点是： 发射区掺杂浓度高； 基区很薄，且掺杂浓度低； 集电结面积大于发射结面积。 以上特点是三极管实现放大作用的内部条件。 另外，三极管按其所用半导体材料不同，分为硅管和锗管； 按用途不同，分为放大管、开关管和功率管；按工作频率不 同，分为低频管和高频管；按耗散功率大小不同，分为小功
放大电路的动态分析
C1
RC
ui
+
+
+
T
C2
RL
−Hale Waihona Puke −+ uo
思考题： 思考题：
为什么会有截止失真与饱和失真？如何消除？ 为什么会有截止失真与饱和失真？如何消除？
图解法的特点 （1）便于观察。 ）便于观察。 （2）作图烦琐，Ui很小时难以作图。 ）作图烦琐， 很小时难以作图。 （3）放大电路一些性能指标无法由图解法求得。 ）放大电路一些性能指标无法由图解法求得。
+ +
T uCE
C2
+
RL
uo
−
uBE
+
−
−
−
基本共射极放大电路的波形分析动画演示
小结： 小结： 输入信号 输出信号
t 0 0 t
放大电路的动态范围
（忽略 UCES和ICBO）
a. 如果 CEQ=ICQRC=VCC/2 如果U
M
iB波形
输 0 出 0 波 形 t
N
iB1 iB2 iB3 uo1 uo2 uo3 Uopp=2UCEQ =2ICRC =VCC
直流负载线
ICQ 0
QO
P
交流负载线
b
N
uCE
UCEQ UCEQ+ICQ R'
L
◇与横轴的交点为UCEQ+ICQ R'L 与横轴的交点为 电路的工作点沿交流负载线移动。 ◇电路的工作点沿交流负载线移动。 ◇动态范围 (a) 比电路空载时小。 (b) 比电路空载时小。
+VCC
已知对硅管U 例:已知对硅管 BEQ=0.6V, β = 50 , Vcc=10V，RB=235kΩ, ， RL=1.5kΩ, 求Ｕopp。 。 RC=3kΩ,
11.3 放大电路的动态分析
1.静态分析
+VCC RB1 B RB2 IB RC IC + UCE IE
−
RB2 UB ≈ VCC RB1 + RB2
+ U BE − I 1 RE
U B − U BE U B IE = ≈ RE RE
直流通路
U CE = VCC − I C ( RC + RE )
IC ≈ IE IB ≈ IE / β
RB RS + + ui us
− −
RC
C2 +
C1 + RL
+ uo
−
RB RS + EC + ui us
− −
RC + RL uo
−
RB RS + ui us
− −
RC
C2 +
RB + uo
−
RC + RL uo
−
+
C1 + RL
RS + EC + ui us
− −
基本放大电路 ib
RS
交流通路 ic + uo −
RB1 C1
+
RC
C2
CC
+
RS + us RB2
−
RE
1)求 “Q” + 20 × 15 RL uo U ≈ 3 .7 ( V ) BQ = + 20 + 62 CE − 3 .7 − 0 .7 I CQ = I EQ = = 2 (mA ) 1 .5
I BQ ≈ 2 / 100 = 0.02 (mA) = 20 (μA)
rbe
微变等效电路画法-KC03121113-h01(共7张PPT)
微变等效 电路
6
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7
短路 画出放大器的微变等效电路
+VCC
Rc
置零
+ C2
T 短路
ui
交流通路
uo
Rb
Rc RL
4
共射极放大电路微变等效电路
微变等效电路：
微变等效 电路
rbe的计算：
rbe＝100 (1 β) 26mV 100 26mV
IEQ (mA )
I BQ (mA)
5
共射极放大电路动态分析
画出放大器的微变等效电路
共射极放大电路微变等效电路1Fra bibliotek知识结构页
微变等效 电路
微变等效电路
• 放大电路组成
• 放大电路交流通路
• 放大电路微变等效电路
*
2
共射极放大电路的组成
C1 +
+ C2
微变等效
电路
三极管工作在交直混合信号
3
共射极放大电路的交流通路
微变等效
电路
三极管工作在交直混合信号
C1R+ b 三画画共1三画 2画三2共画共共共画三2共画2画共画三画） ） ） ） ）极出出射极出出极射出射射射出极射出出射出极出画将将将将管 放 放 极 管 放放 管 极 放 极 极 极 放 管 极 放 放 极 放 管 放出交交交交工大大放工大 大工放大放放放大工放大大放大工大放流流流流作器器大作器 器作大器大大大器作大器器大器作器大通通通通在的的电在的 的在电的电电电的在电的的电的在的器路路路路交微微路交微 微交路微路路路微交路微微路微交微的转转转转直变变的直变 变直微变的微微变直微变变微变直变交换换换换混等等交混等 等混变等交变变等混变等等变等混等流成成成成合效效流合效 效合等效流等等效合等效效等效合效通 微 微 微 微信电电通信电电信效电通效效电信效电电效电信电路变变变变号路路路号路 路号电路路电电路号电路路电路号路等等等等路路路路路效效效效电电电电路路路路
第17讲放大电路动态分析
Q
晶体管的电 流放大系数
β
IC IB
U CE
ic ib
U
晶体管的输出回路(C、E之
CE
O
间)可用一受控电流源 ic= ib 输出特性 UCE 等效代替，即由来确定ic和
ib之间的关系。
一般在20～200之间，在手册中常用hfe表示。
晶体管的
输出电阻 rce
UCE IC
IB
uce ic
rce愈大，恒流特性愈好 因rce阻值很高，一般忽 IB 略不计。
大电路的微变等效电 路。
eS-
-
E
-
分析时假设输入为
微变等效电路
Ii B Ib
Ic C
正弦交流，所以等效 电路中的电压与电流
RS
可用相量表示。
E
+ S-
+ U i -
RB
βIb
rbe
RC
E
+ RL Uo
-
3.电压放大倍数的计算
定义 : Au
分三种情况：
U o U i
（1）. 当 Rs=0 , RL=∞时
微变等效电路法：利用放大电路的微变等效电路分 析计算放大电路电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出 电阻ro等。
1. 晶体管的微变等效电路
晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。
(1) 输入回路
当信号很小时，在静态工作点
附近的输入特性在小范围内可近
IB
似线性化。
Q IB
晶体管的 输入电阻
rbe
U B E IB
U i Ibrbe
Ii B Ib
Ic C
RS
E
+ S-
2第三节 放大电路的基本分析方法
其最小值也只能为0，即IC的最大电流为：
I CM
此时，Q（120uA，6mA，0V）， 由于 I B I CM
16
所以BJT工作在饱和区。
第三节
放大电路的基本分析方法
2. 图解分析动态
动态分析(估算动态技术指标)讨论对象是交流成分。
Δ iC M ΔiC + ΔuCE Rc RL
Rb C1 + uI -
0
0 6 12 uCE/V
交流负载线：描述放大电路的动态工作情况。 画法：过静态工作点Q ， 作一条斜率为-1/（Rc//RL）的直线。
18
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第三节
放大电路的基本分析方法 交流负载线
放大电路动态工作情况
iB/μА
iC/mA
iB
60
IBQ 40
iC
Q
ΔiB
4
iB=80μА 60
Q 2
40 20
uCE O
VCC uCE 增大Rb ， IBQ减小 Q点靠近截止区。
Q点靠近饱和区。
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第三节
放大电路的基本分析方法
VCC2 Rc VCC1 Rc
iC
VCC2>VCC1
iC VCC Rc
β2> β1
Q2 Q1
Q2CE
VCC uCE β 增大时，
VCC升高时, Q点移向右上方,Uom增大，
I CQ I BQ
8
U CEQ VCC I CQ RC
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第三节
放大电路的基本分析方法
例1 ： 判断下图所示电路是否具有电压放大作用？ 图(a)由于C1隔直流的作用，无输入直流通路。
放大电路基本原理和分析方法
RL // RC)
交流负载线
iB=100μA
80
60
Q
40 20
0
0
直流负载线
VCC
UCE/V
Δui
ΔuBE
ΔiB
ΔiC
ΔiCRC
iC
ΔuCE
ΔuO
各点波形：
+ VCC
Cb 2
+
R b1 Cb 1
+
Rc
iB
+
+
ui
_
uEB
_
uCE
uo
_
_
uo比ui幅度放大且相位相反
(2) 交流放大工作情况 iB ib Q ui uBE
0
(mA)
iC/mA
iB=100μA 80
ic
60
40 20 0
ib
UCE/V
uce
假设在静态工作点的基 础上输入一微小的正弦信 号ui。
结论：
a) 放大电路中的信号是交直 流共存，可表示成：
ui
t uBE UBEQ
iB IBQ iC ICQ uCE UCEQ t uo t t
一般来说，Ri 越大越好。
五、输出电阻
ii
+
io
+
RS uS 信号源
放大电路 Ri
+
+
ui +
Ro uo
+
uo +
RL
Ri
Ro
负载
从放大电路的输出端看进去的等效电阻。
RO UO U S 0, RL IO
输出电阻表明放大电路带负载的能力。 Ro越小，放大电路带负载的能力越强，反 之则差。
3-4基本放大电路的分析方法
diC
iC iB
UCE
diB
iC uCE
IB
duCE
在低频正弦信号作用下，上式可写成复数形式：
Ube h11 Ib h12 Uce Ic h21 Ib h22 Uce
式中出现的四个系数，分别为： iB
h11
uBE iB
UCE
称为输入电阻rbe 量纲为Ω 。
信号在不失真的情况下所能达到的最大值，一般用Uommax 或Iommax表示。
ic
i C/mA
I CQ
I CQ 动
Q
I BQ
交流负载线 1
态
RL
范
围
O
tO
U CES
U CEQ
uCE /V
放大电路的最大不失真输出幅度
U o m m a x= m in U C E Q U C E S ,IC Q R L
IE Re
基极电流为： 对于硅管： 集电极电流为：
IB
V'CCUBE
R'b(1)Re
UBE 0.7V
IC IB
列输出回路方程：
IC R c U C EIE R eV C C
晶体管的管压降： U C EV C CIC (R cR e)
②估算法
当I1=(5~10)
IB时，可忽略IB，基极电位为：
R b1
C1 +
U i R b 2
V CC
Rc
R b1
+ C2
VT
RL Re +
Uo 直流通路 R b 2
Ce
V CC
Rc
VT Re
分压偏置共射放大电路
放大电路分析方法、图解法分析放大电路
放⼤电路分析⽅法、图解法分析放⼤电路放⼤电路分析⽅法、图解法分析放⼤电路⼀、本⽂介绍的定义⼆、放⼤电路分析⽅法三、图解法⼀、本⽂介绍的定义放⼤电路分析、图解法、微变等效电路法、静态分析、动态分析、直流通路、交流通路、单管共射放⼤电路的直流和交流通路、静态⼯作点、图解法分析静态、直流负载线、交流负载线、电压放⼤倍数公式、交直流并存状态、电压放⼤作⽤、倒相作⽤、⾮线性失真、截⽌失真、饱和失真、最⼤输出幅度、电路参数对静态⼯作点的影响、⼆、放⼤电路分析⽅法放⼤电路分析：放⼤电路主要器件如双极型三极管、场效应管，特性曲线是⾮线性的，对放⼤电路定量分析，需要处理⾮线性问题，常⽤⽅法，图解法和微变等效电路法。
图解法：在放⼤管特性曲线上⽤作图的⽅法对放⼤电路求解。
微变等效电路法：将⾮线性问题转化成线性问题，也就是，在较⼩变化范围内，近似认为特性曲线是线性的，导出放⼤器件等效电路和微变等效参数，利⽤线性电路适⽤的定律定理对放⼤电路求解。
静态分析：讨论对象是直流成分，分析未加输⼊信号时，电路中各处的直流电压、直流电流。
动态分析：讨论对象是交流成分，加上交流输⼊信号，估算动态技术指标，电压放⼤倍数、输⼊电阻、输出电阻、通频带、最⼤输出功率。
直流通路：电容所在路视为开路；电感所在路视为短路。
交流通路：电容容抗为1/(wC)，电容值⾜够⼤，电容所在路视为短路；电感感抗为wL；理想直流电压源Vcc视为短路(因为电压恒定不变)；理想电流源，视为开路(因为电流变化量为0) 。
单管共射放⼤电路的直流和交流通路：如下图，直流通路，将隔直电容开路；交流通路，将隔直电容短路，直流电源Vcc短路。
静态⼯作点：三极管基极回路和集电极回路存在着直流电流和直流电压，这些电流电压在三极管输⼊输出特性曲线上对应⼀个点，称为静态⼯作点，静态⼯作点的基极电流Ibq、基极与发射极之间的电压Ubeq、集电极电流Icq、集电极与发射极电压Uceq。
三、图解法图解法分析静态：⽤作图的⽅法分析放⼤电路静态⼯作点。
第7讲 微变等效电路法和工作点稳定电路
模拟电子技术
哈尔滨工程大学
第四节 工作点稳定电路的分析方法
一、静态工作点稳定的必要性
I2
B
I BQ
I1
模拟电子技术
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3、放大电路的直流通路和交流通路 (1)直流通路 直流通路 电容断开
模拟电子技术
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直流电源 对地短接 交流通路 电容短路
(2)交流通路
模拟电子技术
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4、公式法求静态工作点 入手点是U BQ ，在已知 I1 I BQ
U BQ Rb1 VCC Rb1 Rb 2
模拟电子技术
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二、典型的静态工作点稳定电路
1、固定分压式工作点稳定电路的形式
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Rb1 Rb2为固定 分压偏置电阻
Re为射极电阻 Ce为旁路 电容，在 交流通路 中可视为 短路
模拟电子技术
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2、Q点稳定原理 电路中，B点的电流方程为 I 2 I1 I BQ 为了稳定Q点，通常情况下，参数的选取应满足 I1 I BQ 因此， I 2 I，因而 B点电位 1 Rb1 U BQ VCC Rb1 Rb 2 公式表明基极电位
U BQ U BEQ Re
发射极电流 I EQ
由于 I CQ I EQ ，管压降
U CEQ VCC I CQ ( RC Re )
基极电流
I BQ
I EQ 1
静态工作点不但