大學(xué)課件 模擬電子技術(shù) 基本放大電路(一二)

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1、 模 擬 電 子 技 術(shù)第 2章 基 本 放 大 電 路2.2 放 大 電 路 的 基 本 分 析 方 法2.3 放 大 電 路 靜 態(tài) 工 作 點 的 穩(wěn) 定2.4 共 集 放 大 電 路 和 共 基 放 大 電 路2.6 多 級 放 大 電 路2.5 場 效 應(yīng) 管 放 大 電 路2.1 概 述 模 擬 電 子 技 術(shù)2.1概 述2.1.1 放 大 的 概 念 本 章 是 學(xué) 習(xí) 后 面 各 章 的 基 礎(chǔ) , 因 此 是 學(xué) 習(xí) 的 重 點 之 一 。 在 電 子 電 路 中 , 放 大 的 對 象是 變 化 量 , 常 用 的 測 試 信 號 是 正 弦 波 。 放 大 的 本 質(zhì) 是

2、 在 輸 入 信 號 的 作 用 下 , 通 過 有 源 元件 ( 晶 體 管 或 場 效 應(yīng) 管 ) 對 直 流 電 源 的 能 量 進(jìn) 行 控 制 和 轉(zhuǎn) 換 , 使 負(fù) 載 從 電 源 中 獲 得 的 輸出 信 號 能 量 , 比 信 號 源 向 放 大 電 路 提 供 的 能 量 大 得 多 , 因 此 放 大 的 特 征 是 功 率 放 大 , 表現(xiàn) 為 輸 出 電 壓 大 于 輸 入 電 壓 , 輸 出 電 流 大 于 輸 入 電 流 , 或 者 二 者 兼 而 有 之 。 放 大 的 前 提是 不 失 真 , 換 言 之 , 如 果 電 路 輸 出 波 形 產(chǎn) 生 失 真 便 談

3、 不 上 放 大 。2.1 放 大 的 概 念 和 放 大 電 路 的 主 要 性 能 指標(biāo) 模 擬 電 子 技 術(shù)2.1.2 放 大 電 路 的 性 能 指 標(biāo)1.放 大 倍 數(shù) 直 接 衡 量 放 大 電 路 放 大 能 力 的 重 要 指 標(biāo) 。根 據(jù) 放 大 電 路 輸 入 信 號 的 條 件 和 對 輸 出 信 號 的 要 求 , 放 大 電 路可 分 為 四 種 類 型 , 所 以 有 四 種 放 大 倍 數(shù) 的 定 義 。I I IO 模 擬 電 子 技 術(shù)( 1) 電 壓 放 大 倍 數(shù) 定 義 為 : AU=UO/UI( 重 點 )( 2) 電 流 放 大 倍 數(shù) 定 義 為

4、 : AI=IO/II ( 3) 互 阻 增 益 定 義 為 : Ar=UO/II( 4) 互 導(dǎo) 增 益 定 義 為 : A g=IO/UI 模 擬 電 子 技 術(shù)2. 輸 入 電 阻 Ri從 放 大 電 路 輸 入 端 看 進(jìn) 去 的 等 效 電 阻 。 輸 入 電 阻 :Ri=ui / ii一 般 來 說 , R i越 大 越 好 。( 1) Ri越 大 , ii就 越 小 , 從 信 號 源 索 取 的 電 流 越 小 。( 2) 當(dāng) 信 號 源 有 內(nèi) 阻 時 , Ri越 大 , ui就 越 接 近 uS。iiui Ri輸 入 端uS RS信 號 源 Au 輸 出 端 模 擬 電 子

5、 技 術(shù)3. 輸 出 電 阻 Ro從 放 大 電 路 輸 出 端 看 進(jìn) 去 的 等 效 電 阻 。 輸 出 端R o 輸 出 端AuuS ou 模 擬 電 子 技 術(shù) 輸 出 電 阻 是 表 明 放 大 電 路 帶 負(fù) 載 的 能 力 , R o越 小 , 負(fù)載 電 阻 RL變 化 時 , 輸 出 電 壓 的 變 化 越 小 , 稱 為 放 大 電 路 的帶 負(fù) 載 能 力 越 強(qiáng) 。 輸 出 電 阻 的 定 義 : 0ooo UI U=R s RL 模 擬 電 子 技 術(shù)兩 個 放 大 電 路 相 連 接 的 示 意 圖 輸 入 電 阻 與 輸 出 電 阻 是 描 述 電 子 電 路 在

6、相互 連 接 時 所 產(chǎn) 生 的 影 響 而 引 入 的 參 數(shù) , 它 們 均會 直 接 或 間 接 地 影 響 放 大 電 路 的 放 大 能 力 。 模 擬 電 子 技 術(shù)4. 通 頻 帶 通 頻 帶 越 寬 , 表 明 放 大 電 路 對 不 同 頻 率 信 號 的 適 應(yīng) 能 力 越 強(qiáng) 當(dāng) 頻 率 趨 近 于 零 或 無 窮大 時 , 放 大 倍 數(shù) 的 數(shù) 值 趨 近 于 零 對 于 擴(kuò) 音 機(jī) , 其 通 頻 帶 應(yīng) 寬 于 音 頻 (20Hz20kHz)范圍 ,才 能 完 全 不 失 真 地 放 大 聲 音 信 號 在 實 用 電 路 中 有 時 也 希 望 頻 帶 盡 可

7、能 窄 , 比 如 選 頻 放 大 電 路 , 從 理 論 上 講 , 希 望 它 只對 單 一 頻 率 的 信 號 放 大 , 以 避 免 干 擾 和 噪 聲 的 影 響 fBW=fHfL 放 大 倍 數(shù) 隨 頻 率 變化 曲 線 幅 頻 特性 曲 線 f A Am0.707Am fL下 限 截 止 頻 率 fH上 限 截 止 頻 率 3dB帶 寬 模 擬 電 子 技 術(shù)5. 非 線 性 失 真 系 數(shù) 由 于 放 大 器 件 均 具 有 非 線 性 特 性 , 它 們 的 線 性 放 大 范圍 有 一 定 的 限 度 , 當(dāng) 輸 入 信 號 幅 度 超 過 一 定 值 后 , 輸 出電 壓

8、 將 會 產(chǎn) 生 非 線 性 失 真 。 輸 出 波 形 中 的 諧 波 成 分 總 量與 基 波 成 分 之 比 稱 為 非 線 性 失 真 系 數(shù) 。6. 最 大 不 失 真 輸 出 電 壓 未 產(chǎn) 生 截 止 失 真 和 飽 和 失 真 時 , 最 大 輸 出 信 號 的 正 弦有 效 值 ( 或 峰 值 ) 。7. 最 大 輸 出 功 率 和 效 率 衡 量 在 輸 出 波 形 基 本 不 失 真 情 況 下 負(fù) 載 能 夠 從 電 路 獲得 的 最 大 功 率 , 以 及 電 源 為 此 應(yīng) 提 供 的 功 率 。 此 時 , 輸出 電 壓 達(dá) 到 最 大 不 失 真 輸 出 電 壓

9、 。 在 放 大 電 路 中 , 輸 入信 號 的 功 率 通 常 很 小 , 但 經(jīng) 放 大 電 路 的 控 制 和 轉(zhuǎn) 換 后 , 負(fù) 載 從 直 流 電 源 獲 得 的 信 號 功 率 卻 較 大 。 直 流 電 源 能 量的 利 用 率 稱 為 效 率 。 模 擬 電 子 技 術(shù)2.2 放 大 電 路 的 基 本 分 析 方 法 2.2.1 共 射 基 本 放 大 電 路 的 組 成 原 理 2.2.2 圖 解 分 析 法 2.2.3 等 效 電 路 分 析 法 模 擬 電 子 技 術(shù)2.2.1 基 本 共 射 放 大 電 路 的 組 成 原 理一 、 放 大 原 理 三 極 管 工

10、作 在 放 大 區(qū) : 發(fā) 射 結(jié) 正 偏 集 電 結(jié) 反 偏 UCE( - IC Rc) IU UBE IB IC( b IB)電 壓 放 大 倍 數(shù) : oU Iou UUA 直 接 耦 合 共 射 放 大 電 路 +VT1 23 UCERbB IRcBB BE CCCI UV U+ CEIC+ UBEB+ IUI UO 模 擬 電 子 技 術(shù)IBQuiO t iB O tu CEO tuoO t iC O tICQUCEQceCECE cCC bBB beBEBE uUu iIi iIi uUu 符 號 說 明 : + +VT1 23 UCERb B IRcBB BE C CCI UV

11、U+ CEIC+ UBEB+ IUI UO對 于 基 本 共 射 放 大 電 路 , 只 有 設(shè) 置 合 適的 靜 態(tài) 工 作 點 , 使 交 流 信 號 馱 載 在 直 流分 量 之 上 , 以 保 證 晶 體 管 在 輸 入 信 號 的整 個 周 期 內(nèi) 始 終 工 作 在 放 大 狀 態(tài) , 輸 出電 壓 波 形 才 不 會 產(chǎn) 生 非 線 性 失 真 。 基 本共 射 放 大 電 路 的 電 壓 放 大 作 用 是 利 用 晶體 管 的 電 流 放 大 作 用 , 并 依 靠 集 電 極 電阻 R c將 電 流 的 變 化 轉(zhuǎn) 化 成 電 壓 的 變 化 來實 現(xiàn) 的 。 模 擬 電

12、子 技 術(shù)二 、 單 管 共 射 極 放 大 電 路 的 結(jié) 構(gòu) 及 各 元 件 的 作 用RbV BBRCC1 C2T +VCC RL阻 容 耦 合 共 射 放 大 電 路 參 考 點ui+_輸 入 uo+_輸 出放 大 元 件 iC=biB, 工作 在 放 大 區(qū) , 要 保證 集 電 結(jié) 反 偏 , 發(fā)射 結(jié) 正 偏 。 模 擬 電 子 技 術(shù)共 射 放 大 電 路 組 成使 發(fā) 射 結(jié) 正 偏 ,并 提 供 適 當(dāng) 的靜 態(tài) 工 作 點 IB和 UBE。 基 極 電 源 與基 極 電 阻 RLRbVBBRCC1 C2T+VCCui+_ uo+_ 模 擬 電 子 技 術(shù)集 電 極 電 源

13、 ,為 電 路 提 供 能量 。 并 保 證 集電 結(jié) 反 偏 。RLRbV BBRCC1 C2T+VCCui+_ uo+_集 電 極 電 阻 將電 流 的 變 化 轉(zhuǎn)化 為 電 壓 的 變化 。 模 擬 電 子 技 術(shù)耦 合 電 容 :電 解 電 容 , 有 極 性 ,大 小 為 10F50F 作 用 : 隔 直 通 交隔 離 輸 入 輸 出 與電 路 直 流 的 聯(lián) 系 ,同 時 能 使 信 號 順利 輸 入 輸 出 。+ RLRbV BBRCC1 C2T+VCCui+_ uo+_ 模 擬 電 子 技 術(shù)雙 電 源 供 電可 以 省 去 RLRbVBBRCC1 C2T+VCCui+_ uo

14、+_ 模 擬 電 子 技 術(shù)RB單 電 源 供 電 +VCCRCC1 C2T RL 模 擬 電 子 技 術(shù)2.2.2 圖 解 分 析 法三 、 動 態(tài) 工 作 情 況 分 析二 、 靜 態(tài) 工 作 情 況 分 析一 、 引 言 模 擬 電 子 技 術(shù)一 、 引 言基 本 思 想 非 線 性 電 路 經(jīng) 適 當(dāng) 近 似 后 可 按 線 性 電 路 對 待 , 利 用 疊 加 定 理 , 分 別 分 析電 路 中 的 交 、 直 流 成 分 。 分 析 放 大 電 路 就 是 在 理 解 放 大 電 路 工 作 原 理 的 基 礎(chǔ)上 求 解 靜 態(tài) 工 作 點 和 各 項 動 態(tài) 參 數(shù) 。 本

15、節(jié) 以 共 射 放 大 電 路 為 例 , 針 對 電 子 電路 中 存 在 著 非 線 性 器 件 ( 晶 體 管 或 場 效 應(yīng) 管 ) , 而 且 直 流 量 與 交 流 量 同 時 作用 的 特 點 , 提 出 分 析 方 法 。 一 般 情 況 下 , 在 放 大 電 路 中 , 直 流 量 ( 靜 態(tài) 電 流 與 電 壓 ) 和 交 流 信 號( 動 態(tài) 電 流 與 電 壓 ) 總 是 共 存 的 但 是 由 于 電 容 與 電 感 等 電 抗 元 件 的 存 在 ,直 流 量 所 流 經(jīng) 的 通 路 與 交 流 信 號 所 流 經(jīng) 的 通 路 是 不 完 全 相 同 的 因 此

16、, 為 了 研 究 問 題 方 便 起 見 , 常 把 直 流 電 源 對 電 路 的 作 用 和 輸 入 信 號 對 電 路 的 作 用 區(qū)分 開 來 , 分 成 直 流 通 路 和 交 流 通 路 分 析 放 大 電 路 的 基 本 思 想 和 方 法 模 擬 電 子 技 術(shù) 直 流 通 路 是 在 直 流 電 源 作 用 下 直 流 電 流 流 經(jīng) 的 通 路 ,也 就 是 靜 態(tài) 電 流 流 經(jīng) 的 通 路 , 用 于 研 究 靜 態(tài) 工 作 點 。 對 于 直 流 通 路 : 電 容 視 為 開 路 ; 電 感 線 圈 視 為 短 路( 即 忽 略 線 圈 電 阻 ) ; 信 號 源

17、 視 為 短 路 , 但 應(yīng) 保 留 其 內(nèi)阻 。 交 流 通 路 是 輸 入 信 號 作 用 下 交 流 信 號 流 經(jīng) 的 通 路 ,用 于 研 究 動 態(tài) 參 數(shù) 。 對 于 交 流 通 路 : 容 量 大 的 電 容 ( 如 耦 合 電 容 ) 視 為短 路 ; 無 內(nèi) 阻 的 直 流 電 壓 源 視 為 短 路 。 直 流 通 路 (ui = 0)分 析 靜 態(tài) , 研 究 靜 態(tài) 工 作 點 。 交 流 通 路 (u i 0)分 析 動 態(tài) , 只 考 慮 變 化 的 電 壓 和 電流 , 研 究 動 態(tài) 參 數(shù) 。 模 擬 電 子 技 術(shù) 放 大 電 路 沒 有 輸 入 信 號

18、(ui = 0)時 的 工 作 狀 態(tài)稱 為 靜 態(tài) 。 靜 態(tài) 分 析 的 任 務(wù) 是 根 據(jù) 電 路 參 數(shù) 和 三 極 管 的 特性 確 定 靜 態(tài) 值 ( 直 流 值 ) UBE、 IB、 IC 和 UCE。 可 用放 大 電 路 的 直 流 通 路 來 分 析 。二 、 靜 態(tài) 工 作 情 況 分 析 模 擬 電 子 技 術(shù)開 路RB +VCCRCC1 C2 R L畫 出 放 大 電 路 的 直 流 通 路1.靜 態(tài) 工 作 點 的 估 算 電 容 開 路開 路阻 容 耦 合 共 射 放 大 電 路 靜 態(tài) 圖 解 分 析令 ui=0 模 擬 電 子 技 術(shù)RB +VCCRC直 流

19、通 路 (DC path)用 估 算 法 分 析 放 大 電 路 的 靜 態(tài) 工 作 點( I B、 UBE、 IC、 UCE) RB +VCCRCC1 C2 RLB BECCB RUVI BC II b CCCCCE RIVU Q點 模 擬 電 子 技 術(shù)例 : 用 估 算 法 計 算 靜 態(tài) 工 作 點 。已 知 : VCC=12V, Rc=4K,Rb=300K, b=37.5。解 : AkRUVI b BECCB 38300 7.012 mAII BC 425.1038.05.37 b VRIVU cCCCCE 3.64425.112 請 注 意 電 路 中 IB和 IC的 數(shù) 量 級取

20、 UBE 0.7V 模 擬 電 子 技 術(shù)u i=0時由 于 電源 的 存在 IB0 IC0ICIE=IB+ICRB +VCCRCC1 C2T RLIB無 信 號 輸 入 時1.靜 態(tài) 工 作 點 ui=0時 電 路 的 工 作 狀 態(tài)2. 用 圖 解 法 確 定 靜 態(tài) 工 作 點 模 擬 電 子 技 術(shù)IC ( IC, UCE )(IB, UBE) RB +VCCRCC1 C2T RLIB靜 態(tài) 工 作 點 U CE+_UBE+ _ 模 擬 電 子 技 術(shù)(IB,UBE) 和 ( IC,UCE )分 別 對 應(yīng) 于 輸 入 輸 出 特 性 曲線 上 的 一 個 點 稱 為 靜 態(tài) 工 作

21、點 ,即 Q點 。iB uBEQIB U BE QUCEIC iC uCEIB 模 擬 電 子 技 術(shù)QU CEIC iC uCEIB 直 流 負(fù) 載 線 RB +VCCRCC1 C2T RLui+_ uo+_uCE=VCCiCRCCCCRV V CC 由 估 算 法 求 出 IB, IB對應(yīng) 的 輸 出 特 性 與 直 流負(fù) 載 線 的 交 點 就 是 工作 點 Q. 模 擬 電 子 技 術(shù)3. 電 路 參 數(shù) 對 靜 態(tài) 工 作 點 的 影 響1. 改 變 RB, 其 他 參 數(shù) 不 變uBEiB uCEiC V CCVBBVBBRB Q Q R B iB Q點 趨 近 截 止 區(qū)R B

22、iB Q點 趨 近 飽 和 區(qū)2. 改 變 RC , 其 他 參 數(shù) 不 變 Q點 趨 近 飽 和 區(qū)iCuBEiB uCEVCCUCEQQ QICQVCCRC RC 模 擬 電 子 技 術(shù)iB uBEQ iC uCEu iib ibic1. 交 流 放 大 原 理 ( 設(shè) 輸 出 空 載 )假 設(shè) 在 靜 態(tài) 工 作 點 的 基 礎(chǔ) 上 , 輸 入 一 微 小 的 正 弦 信 號 ui三 、 動 態(tài) 工 作 情 況 分 析 模 擬 電 子 技 術(shù)iC uCEic uCE也 沿 著 負(fù) 載線 變 化u CE UCE與 Ui反 相 !uCE怎 么 變 化 模 擬 電 子 技 術(shù)各 點 波 形 u

23、 o比 ui幅 值 放 大 且 相 位 相 反Rb +VCCRCC1 C2ui iB iCuCE uo ceCECE cCC bBB beBEBE uUu iIi iIi uUu 模 擬 電 子 技 術(shù)短 路 短 路 置 零2.放 大 電 路 的 交 流 通 路 ( AC path)1/C0 將 直 流 電 壓 源 短 路 , 將 電 容 短 路 。交 流 通 路 是 輸 入 信 號 作 用 下 交 流 信 號 流 經(jīng) 的 通 路 , 用 于 研 究 動 態(tài) 參數(shù) 。 對 于 交 流 通 路 : 容 量 大 的 電 容 視 為 短 路 , 無 內(nèi) 阻 的 直 流 電 壓 源 視 為短 路 。

24、RB +VCCRCC1 C2T R Lui+_ uo+_ 模 擬 電 子 技 術(shù)RB RC RLui uo交 流 通 路 (AC path) 模 擬 電 子 技 術(shù)RB +VCCRCC1 C2 RL3.交 流 負(fù) 載 線 對 于 放 大 電 路 與 負(fù) 載 直 接 耦 合 的 情 況 , 直 流 負(fù) 載 線 與 交 流 負(fù) 載 線 是 同 一 條 直 線 ; 而 對于 阻 容 耦 合 放 大 電 路 情 況 , 只 有 在 空 載 情 況 下 , 兩 條 直 線 才 合 二 而 一 。 阻 容 耦 合 放 大 電 路 的 交 流 通 路 可 以 看 出 , 當(dāng) 電 路 帶 上 負(fù) 載 電 阻

25、時 , 輸 出 電 壓 是 集 電 極 動 態(tài)電 流 在 集 電 極 電 阻 和 負(fù) 載 電 阻 并 聯(lián) 總 電 阻 上 所 產(chǎn) 生 的 電 壓 , 即 當(dāng) 集 電 極 電 流 確 定 后 , 輸 出 電 壓的 大 小 將 取 決 于 ( Rc/RL) , 而 不 僅 僅 是 Rc 。 動 態(tài) 信 號 遵 循 的 負(fù) 載 線 稱 為 交 流 負(fù) 載 線 。 模 擬 電 子 技 術(shù)交 流 負(fù) 載 線 RB RC RLui uoicuce其 中 : LcL RRR / LcLccce RiRRiu )/( 模 擬 電 子 技 術(shù)交 流 量 ic和 uce有 如 下 關(guān) 系 :這 就 是 說 , 交

26、 流 負(fù) 載 線 的 斜 率 為 : LR1交 流 負(fù) 載 線 的 作 法 : 斜 率 為 -1/RL 。 ( RL= RL Rc ) 經(jīng) 過 Q點 。 LcLccce RiRRiu )/( ceLc uRi 1或 者 模 擬 電 子 技 術(shù)交 流 負(fù) 載 線 斜 率 為 -1/RL ( RL= RL Rc ) 經(jīng) 過 Q點 注 意 :( 1) 交 流 負(fù) 載 線 是 有 交 流 輸 入 信 號 時 工 作 點 的 運 動 軌 跡 。 ( 2) 對 于 阻 容 耦 合 放 大 電 路 , 只 有 空 載 時 , 交 流 負(fù) 載 線 與 直 流 負(fù) 載 線 重 合 。 畫 交 流 負(fù) 載 線 :

27、iC u CEVCCcCCRV Q IB 直 流 負(fù) 載 線UCEQICQ UCES放 大 電 路 的 最 大 不 失 真 輸 出 電 壓 Uom是 取 “ UCEQ UCES”和 “ ICQRL ”這 兩 段距 離 中 較 小 的 數(shù) 值 且 除 以 , 則 得 到 最 大 不 失 真 輸 出 電 壓 Uom( 有 效 值 ) 。 2 ),(min LCQCESCEQom RIUUU u 模 擬 電 子 技 術(shù)4. 放 大 電 路 的 非 線 性 失 真 問 題 因 工 作 點 不 合 適 或 者 信 號 太 大 使 放 大 電 路 的 工 作 范 圍 超 出 了 晶 體 管 特性 曲 線

28、上 的 線 性 范 圍 , 從 而 引 起 非 線 性 失 真 。1) “Q”過 低 引 起 截 止 失 真 NPN 管 : 頂 部 失 真 為 截 止 失 真 。 ( 針 對 輸 出 電 壓 而 言 )PNP 管 : 底 部 失 真 為 截 止 失 真 。O Qib OttO uBE/ViB uBE/ViB ui uCEiCic t OOiC Ot uCEQuce交 流 負(fù) 載 線因 晶 體 管 截 止 而 產(chǎn) 生 的 失 真 稱 為 截 止 失 真 。 模 擬 電 子 技 術(shù)2) “Q”過 高 引 起 飽 和 失 真ICS 集 電 極 臨 界飽 和 電 流 NPN 管 : 底 部 失 真

29、為 飽 和 失 真 。PNP 管 : 頂 部 失 真 為 飽 和 失 真 。uCEiCt OO iC O t uCEQ 因 晶 體 管 飽 和 而 產(chǎn) 生 的 失 真 稱 為 飽 和 失 真 。 模 擬 電 子 技 術(shù)示 例 : 在 基 本 共 射 放 大 電 路 中 , 由 于 電 路 參 數(shù) 的 改 變 使 靜 態(tài) 工 作 點產(chǎn) 生 如 圖 所 示 的 變 化 。 試 問 :( 1) 當(dāng) 靜 態(tài) 工 作 點 從 Q1移 到 Q2、 從 Q2移 到 Q3、 從 Q3移 到 Q4時 , 分別 是 因 為 電 路 的 哪 個 參 數(shù) 變 化 造 成 的 ? 這 些 參 數(shù) 是 如 何 變 化 的

30、 ?( 2) 當(dāng) 電 路 的 靜 態(tài) 工 作 點 分 別 為 Q1至 Q4時 , 哪 種 情 況 下 最 易 產(chǎn) 生截 止 失 真 ? 哪 種 情 況 下 最 易 產(chǎn) 生 飽 和 失 真 ? 哪 種 情 況 下 最 大 不 失 真輸 出 電 壓 Uom最 大 ? 其 值 約 為 多 少 ?( 3) 電 路 的 靜 態(tài) 工 作 點 為 Q4時 , 集 電 極 電 源 VCC的 值 為 多 少 伏 ? 集電 極 電 阻 Rc為 多 少 千 歐 ? 模 擬 電 子 技 術(shù)解 :( 1) Q點 從 Q1移 到 Q2的 原 因 是 Rc減 小 。Q點 從 Q2移 到 Q3的 原 因 是 Rb減 小 或

31、VBB增 大 。Q點 從 Q3移 到 Q4的 原 因 是 VCC增 大 。( 2) 從 Q點 在 晶 體 管 的 輸 出 特 性 坐 標(biāo) 平 面 中 的 位 置 可 知 , Q2最 靠近 截 止 區(qū) , 因 而 最 易 出 現(xiàn) 截 止 失 真 ; Q3最 靠 近 飽 和 區(qū) , 因 而電 路 最 易 出 現(xiàn) 飽 和 失 真 ; Q 4距 飽 和 區(qū) 和 截 止 區(qū) 最 遠(yuǎn) , 所 以 在Q4下 電 路 的 最 大 不 失 真 電 壓 Uom最 大 。 2 )(),(min CEQCCCESCEQom UVUUU VUUU CESCEQom 75.327.062 ( 3) VCC=12V, Rc

32、=VCC/IC=3k 模 擬 電 子 技 術(shù)2.2.3 等 效 電 路 分 析 法H參 數(shù) 小 信 號 模 型H參 數(shù) 的 引 出引 言放 大 電 路 的 分 析 舉 例 模 擬 電 子 技 術(shù)一 、 建 立 小 信 號 模 型 的 意 義 由 于 三 極 管 是 非 線 性 器 件 , 這 樣 就 使 得 放 大 電 路 的分 析 非 常 困 難 。 建 立 小 信 號 模 型 , 就 是 在 一 定 的 條 件 下( 工 作 點 附 近 ) 將 非 線 性 器 件 作 線 性 化 處 理 , 從 而 簡 化 放大 電 路 的 分 析 和 設(shè) 計 。 由 于 研 究 對 象 的 多 樣 性

33、和 復(fù) 雜 性 , 往 往 把 對 象 的 某些 特 征 提 取 出 來 , 用 已 知 的 、 相 對 明 了 的 單 元 組 合 來 說 明 ,并 作 為 進(jìn) 一 步 研 究 的 基 礎(chǔ) , 這 種 研 究 方 法 稱 為 建 模 。引 言 模 擬 電 子 技 術(shù) 當(dāng) 放 大 電 路 的 輸 入 信 號 電 壓 很 小 時 , 就 可 以 把 三極 管 小 范 圍 內(nèi) 的 特 性 曲 線 近 似 地 用 直 線 來 代 替 , 從 而可 以 把 三 極 管 這 個 非 線 性 器 件 所 組 成 的 電 路 當(dāng) 作 線 性電 路 來 處 理 。二 、 建 立 小 信 號 模 型 的 思 路

34、 模 擬 電 子 技 術(shù)1. H參 數(shù) 的 引 出在 小 信 號 情 況 下 , 對 上 兩 式 取 全 微 分 得 CECEBEBBBEBE BCE duuudiiudu IU 對 于 BJT雙 口 網(wǎng) 絡(luò) ,我 們 已 經(jīng) 知 道 輸 入輸 出 特 性 曲 線 如 下 :uBE=f(iB, uCE)iC=g(iB , uCE) CECECBBC BCE duuidiiid IUCi 模 擬 電 子 技 術(shù)用 小 信 號 交 流 分 量 表 示 CECEBEBBBEBE BCE duuudiiudu IU CECECBBC BCE duuidiiid IUCi 模 擬 電 子 技 術(shù) CEB

35、BE11 Uiuh 輸 出 端 交 流 短 路 時 的 輸 入 電 阻 ( b-e間的 動 態(tài) 電 阻 rbe) ;輸 出 端 交 流 短 路 時 的 正 向 電 流 傳 輸 比 或 電 流 放大 系 數(shù) b ;輸 入 端 電 流 恒 定 ( 交 流 開 路 ) 的 反 向 電 壓 傳 輸 比輸 入 端 電 流 恒 定 ( 交 流 開 路 ) 時 的 輸 出 電 導(dǎo)( 即 c-e間 動 態(tài) 電 阻 rce的 倒 數(shù) ) 。其 中 :四 個 參 數(shù) 量 綱 各 不 相 同 , 故 稱 為 混 合 參 數(shù) ( H參 數(shù) ) 。CEBC21 Uiih BCEBE12 Iuuh BCEC22 Iuih

36、 模 擬 電 子 技 術(shù)2. H參 數(shù) 低 頻 小 信 號 模 型根 據(jù)可 得 小 信 號 模 型 uBE uCEiB ceb iCBJT雙 口 網(wǎng) 絡(luò) H參 數(shù) 都 是 小 信 號 參 數(shù) , 即 微 變 參 數(shù) 或 交 流 參 數(shù) 。H參 數(shù) 與 工 作 點 有 關(guān) , 在 放 大 區(qū) 基 本 不 變 。 模 擬 電 子 技 術(shù)(1) 模 型 的 簡 化即 rbe= h11 b = h21 uT = h12 rce= 1/h22一 般 采 用 習(xí) 慣 符 號 簡 化 的 h參 數(shù) 模 型 為 h11表 示 小 信 號 作 用 下 b-e間 的 動 態(tài) 電 阻 , 常 記 作 rbe。 h1

37、2描 述 了 晶 體 管 輸 出 回 路 電 壓 對 輸 入 回 路 電 壓 的 影 響 ,值 很 小 , 多 小 于 10-2。 h21表 示 晶 體 管 在 Q點 附 近 的 電 流 放 大 系 數(shù) b。 rce很 大 , 約 為 100k以 上 。 h22它 表 示 輸 出 特 性 曲 線 上翹 的 程 度 。 b ib 是 受 控 源 , 且 為 電 流控 制 電 流 源 (CCCS)。 ic電 流 方 向 與 ib的 方 向 是 關(guān)聯(lián) 的 。 模 擬 電 子 技 術(shù)(2) H參 數(shù) 的 確 定 b 一 般 用 測 試 儀 測 出 ; rbe 與 Q點 有 關(guān) , 可 用 圖示 儀 測

38、 出 。一 般 也 用 公 式 估 算 rbe rbe= rbb + (1+ b ) re對 于 低 頻 小 功 率 管 r bb多 在 幾 十 歐 到 幾 百 歐 , 可 通 過查 閱 手 冊 得 到 。則 )mA( )mV(26)1( EQbe Ir rbb b )mA( )mV(26)mA( )mV( EQEQTe IIUr 而 (常 溫 下 , T=300K) 模 擬 電 子 技 術(shù)3. 共 射 放 大 電 路 動 態(tài) 參 數(shù) 的 分 析RB +VCCRCC1 C2 R Lui uo 模 擬 電 子 技 術(shù)RB RC RLui uo畫 交 流 通 路 模 擬 電 子 技 術(shù) LCL R

39、RR /負(fù) 載 電 阻 越 小 , 放 大 倍 數(shù) 的 數(shù) 值 越 小 。 畫 微 變 等 效 電 路1)電 壓 放 大 倍 數(shù) 的 計 算 iou UUA beb LbrI RI b beLrR b“ -” 表 示 Uo和 Ui反 相 。 模 擬 電 子 技 術(shù) beBi rRIUR ii / 電 路 的 輸 入 電 阻 越 大 , 從 信 號 源 索 取 的 電流 越 小 , 因 此 一 般 總 是 希 望 得 到 較 大 的 的 輸 入電 阻 。2)輸 入 電 阻 的 計 算根 據(jù) 輸 入 電 阻 的 定 義 : 模 擬 電 子 技 術(shù)當(dāng) 信 號 源 有 內(nèi) 阻 時 : siiosous

40、 UUUUUUA 源 電 壓 放 大 倍 數(shù) :sis ii URR RU uis ius ARR RA 模 擬 電 子 技 術(shù) co RR 3)輸 出 電 阻 的 計 算0OOo U=R sIU RL根 據(jù) 定 義 oUoIrbeRB RCiI bI cI bIb0 0 模 擬 電 子 技 術(shù)4.放 大 電 路 的 分 析步 驟 : 靜 態(tài) 分 析 , 求 解 “ Q”, 并 估 算 rbe。 畫 電 路 的 交 流 通 路 。 畫 微 變 等 效 電 路 ( 即 在 交 流 通 路 上 把 三 極管 畫 成 H 參 數(shù) 模 型 ) 。 求 解 各 動 態(tài) 性 能 指 標(biāo) ( 電 壓 放 大

41、 倍 數(shù) 、 輸入 電 阻 和 輸 出 電 阻 等 ) 。 模 擬 電 子 技 術(shù)解 : ( 1) 求 Q點 (ui=0) ARUVI b BEBBB 5.12 mAII BC 25.1b VRIVU cCCCCE 63.5( 2) 畫 出 微 變 等 效 電 路 例 一 : 在 基 本 共 射 放 大 電 路 中 , 已 知 VBB=1V, Rb=24k ,VCC=12V, Rc=5.1k ; 晶 體 管 的 rbb =100 , =100,導(dǎo) 通 時 的 UBEQ=0.7V。 求 解( 1) 靜 態(tài) 工 作 點 Q;( 2) 、 Ri和 Ro。 微 變 等 效 電 路 kIUrIUrIUr

42、r BTbbCTbbETbbbe 2.2)1( bb 5.19 beb ciou rR RUUA b krRR bebi 2.26 kRR co 1.5u A 模 擬 電 子 技 術(shù)例 二 : 分 析 放 大 電 路 , 已 知 晶 體 管 的 =100, rbe=1k ,Ui=20mV; 靜 態(tài) 時 UBEQ=0.7V, UCEQ=4V, IBQ=20 A。求 電 壓 放 大 倍 數(shù) 、 輸 入 電 阻 Ri 、 輸 出 電 阻 Ro和 Us值 。解 : 畫 出 微 變 等 效 電 路 250)/( be Lciou r RRUUA b krRR bebi 1/ kRR co 5 mVUR

43、RRU ii iss 60 uA 模 擬 電 子 技 術(shù)例 三 : 分 析 放 大 電 路 , 晶 體 管 的 =80, rbb=100 。 分 別 計 算RL=和 RL=3k時 的 Q點 、 、 Ri、 Ro和 。解 : ( 1) RL= 時 ( 空 載 )ARURUVI sBEb BECCB 22 mAII BC 76.1b VRIVU cCCCCE 2.6畫 出 微 變 等 效 電 路 308 beciou rRUUA b krRR bebi 3.1/ kRR co 5 kIUrr CTbbbe 3.1b93 uis ius ARR RA Q點 uA usAuA 模 擬 電 子 技 術(shù)( 2) RL=3k時 ( 帶 負(fù) 載 ) ARURUVI sBEb BECCB 22 mAII BC 76.1b畫 出 微 變 等 效 電 路 115)/( be Lciou r RRUUA b krRR bebi 3.1/ kRR co 5 kIUrr CTbbbe 3.1b 35 uis ius ARR RA VRRIVRR RRIVU LcCCCLc LcCCCCE 3.2)/( Q點

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