放大电路的分析方法.ppt

第四版童诗白,2.3放大电路的分析方法,2.3.1直流通路与交流通路,2.3.2图解法,2.3.3等效电路法,重点，必须掌握！,基本思想：非线性电路经适当近似后可按线性电路对待，利用叠加定理分析电路中的交、直流成分。,画交流通路的原则：1.固定不变的电压源都视为短路。2.固定不变的电流源都视为开路。3.大电容对交流信号短路。,画直流通路的原则：1.信号源都视为短路，但保留内阻。2.电容视为开路。3.电感线圈视为短路。,1.直流通路：Us=0，保留Rs；电容开路；电感相当于短路（线圈电阻近似为0）。2.交流通路：大容量电容相当于短路；直流电源相当于短路（内阻为0）。,通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共存，这使得电路的分析复杂化。为简化分析，将它们分开作用，引入直流通路和交流通路的概念。,2.3.1直流通路和交流通路,VBB越大，UBEQ取不同的值所引起的IBQ的误差越小。,一.基本共射放大电路的直流通路和交流通路,直流通路,交流通路,列晶体管输入、输出回路方程，将UBEQ作为已知条件，令ICQIBQ，可估算出静态工作点。,已知：VCC12V，Rb600k，Rc3k，100。Q？,直流通路,二.阻容耦合共射放大电路的直流通路和交流通路,交流通路,问题讨论一,画出图示电路的直流通路和交流通路。,将uS短路，即为直流通路。(自己画),问题讨论二,静态工作点Q与信号源内阻和负载有关吗？,电解电容的功劳！,为什么？,2.3.2图解法应用实测特性曲线一.静态分析：图解二元方程,输入回路负载线,Q,IBQ,UBEQ,Q,IBQ,ICQ,UCEQ,负载线,二.电压放大倍数的分析,斜率不变,三.失真分析,1.截止失真,截止失真是在输入回路首先产生失真！,ib,ui,Q点过低，引起iB、iC、uCE的波形失真,消除方法：增大VBB，即向上平移输入回路负载线。,减小Rb能消除截止失真吗？,uo=uce,iC、uCE(uo)波形失真,2.饱和失真Q点过高，引起iC、uCE的波形失真,饱和失真产生于晶体管的输出回路！,消除饱和失真的方法,消除方法：增大Rb，减小VBB，减小Rc，减小，增大VCC。,Rb或或VBB,Rc或VCC,最大不失真输出电压Uom：比较UCEQ与（VCCUCEQ），取其小者，除以。,NPN管uo波形顶部失真,NPN管uo波形底部失真,消除方法：增大VBB,消除方法：增大Rb，减小VBB，减小Rc，减小，增大VCC。,3.截止失真和饱和失真的比较,截止失真,饱和失真,四.用图解法分析电路参数对静态工作点的影响,（1）改变Rb，保持VCC，Rc，不变；,Rb增大，,Rb减小，,Q点下移；,Q点上移；,（2）改变VCC，保持Rb，Rc，不变；,升高VCC，直流负载线平行右移。,Q2,3.改变Rc，保持Rb，VCC，不变；,4.改变，保持Rb，Rc，VCC不变；,增大Rc，直流负载线斜率改变，则Q点向饱和区移近。,Q2,增大，ICQ增大，UCEQ减小，则Q点移近饱和区。,五.图解法的特点,形象直观；适应于Q点分析、失真分析、最大不失真输出电压的分析；能够用于大信号分析；不易准确求解；不能求解输入电阻、输出电阻、频带等参数。,六.直流负载线和交流负载线,Uom=?Q点在什么位置Uom最大？,交流负载线应过Q点，且斜率决定于（RcRL）,问题讨论三,1.在什么参数、如何变化时Q1Q2Q3Q4？2.从输出电压上看，哪个Q点下最易产生截止失真？哪个Q点下最易产生饱和失真？哪个Q点下Uom最大？,2.3.3等效电路法,晶体管在小信号(微变量)情况下工作时，可以在静态工作点附近的小范围内用直线段近似地代替三极管的特性曲线，三极管就可以等效为一个线性元件。这样就可以将非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。,微变等效条件,研究的对象仅仅是变化量,信号的变化范围很小,输入回路等效为恒压源,输出回路等效为电流控制的电流源,一.直流模型：适于Q点的分析,利用估算法求解静态工作点，实质上利用了直流模型。,二.晶体管的h参数等效模型（交流等效模型）,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、输出回路各为一个端口。,在低频、小信号作用下的关系式,交流等效模型（按式子画模型）,电阻,无量纲,无量纲,电导,输出端交流短路时的输入电阻；,输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数；,输入端交流开路时的反向电压传输比；,输入端交流开路时的输出电导。,其中：,四个参数量纲各不相同，故称为混合参数。,H参数的物理意义,hybrid（H参数）,h参数的物理意义,b-e间的动态电阻,内反馈系数,电流放大系数,c-e间的电导,3.H参数小信号模型,根据,可得小信号模型,H参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。H参数与工作点有关，在放大区基本不变。H参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。,即rbe=hie=hfeuT=hrerce=1/hoe,一般采用习惯符号,则BJT的H参数模型为,h12很小，一般为10-310-4，rce很大，约为100k。故一般可忽略它们的影响，得到简化电路,ib是受控源，且为电流控制电流源(CCCS)。电流方向与ib的方向是关联的。,简化的h参数等效电路交流等效模型,查阅手册,基区体电阻,发射结电阻,发射区体电阻数值小可忽略,利用PN结的电流方程可求得,在输入特性曲线上，Q点越高，rbe越小！,对于低频小功率管rb(100300）,三.放大电路的动态分析,放大电路的交流等效电路,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,电路动态参数的分析就是求解电路电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。,解题的方法是：作出h参数的交流等效电路,图2.2.5共射极放大电路,（动画3-7）,根据,则电压增益为,（可作为公式）,1.求电压放大倍数（电压增益）,2.求输入电阻,3.求输出电阻,令,4.当信号源有内阻时：,Ri为放大电路的输入电阻,解（1）求Q点，作直流通路,（1）试求该电路的静态工作点；（2）画出简化的小信号等效电路；（3）求该电路的电压增益AV，输出电阻Ro、输入电阻Ri。,例如图，已知BJT的=100，UBE=-0.7V。,2.画出小信号等效电路,3.求电压增益,200+（1+100）26/4=865欧,4.求输入电阻,5.求输出电阻,Ro=Rc=2K,6.非线性失真判断,底部失真即截止失真基极电流太小，应减小基极电阻。,等效电路法的步骤(归纳),1.首先利用图解法或近似估算法确定放大电路的静态工作点Q。2.求出静态工作点处的微变等效电路参数和rbe。3.画出放大电路的微变等效电路。可先画出三极管的等效电路，然后画出放大电路其余部分的交流通路。4.列出电路方程并求解。,问题讨论四：基本共射放大电路的静态和动态分析,IBQ35A,UBEQ0.65V,为什么用图解法求解IBQ和UBEQ？,问题讨论五：阻容耦合共射放大电路的静态分析和动态分析,为什么可忽略？,小结,放大电路分析,静态分析,计算法,图解分析法,动态分析,图解分析法,等效电路法,静态分析,计算法,图解分析法,直流负载线的确定方法：1.由直流负载列出方程式VCE=VCCICRc2.在输出特性曲线X轴及Y轴上确定两个特殊点VCC和VCC/Rc,即可画出直流负载线。3.在输入回路列方程式VBE=VCCIBRb4.在输入特性曲线上，作出输入负载线，两线的交点即是Q。5.得到Q点的参数IBQ、ICQ和VCEQ。,动态分析,图解分析法,交流负载线确定方法：1.通过输出特性曲线上的Q点做一条直线，其斜率为1/RL。2.RL=RLRc，是交流负载电阻。3.交流负载线是有交流输入信号时，工作点Q的运动轨迹。4.交流负载线与直流负载线相交，通过Q点。,等效电路法,动态分析,直接耦合放大电路,动态分析,阻容耦合放大电路,动态分析,