22基本放大电路的分析ok解读.pptx

2.2 2.2 基本放大电路的分析方法基本放大电路的分析方法2.2.1 放大电路的静态分析2.2.2 放大电路的动态图解分析2.2.3 三极管的低频小信号模型2.2.4 共射组态基本放大电路微变等效 电路分析法2.2.5 共集组态基本放大电路2.2.6 共基组态基本放大电路 2.2.1 2.2.1 放大电路的静态分析放大电路的静态分析 静态分析有计算法和图解分析法两种。（1）静态工作状态的计算分析法（2）静态工作状态的图解分析法 静态工作状态的计算分析法静态工作状态的计算分析法 IB、IC和和VCE这些量代表的工作状态称为这些量代表的工作状态称为静态工作点静态工作点，用用Q表示。在测试基本放大电路时，往往测量三个电极对表示。在测试基本放大电路时，往往测量三个电极对地的电位地的电位VB、VE和和VC即可确定三极管的静态工作状态即可确定三极管的静态工作状态。根据直流通道可对放大电路的静态进行计算根据直流通道可对放大电路的静态进行计算静态工作状态的图解分析法静态工作状态的图解分析法图 03.08 放大电路静态工作状态的图解分析 放大电路的静态工作状态的图解分析如图03.08所示。2.由输出回路列出方程由输出回路列出方程 VCE=VCCICRc画出直流画出直流负载线。负载线。直流负载线的确定方法直流负载线的确定方法：1.在输入回路列方程式在输入回路列方程式VBE=VCCIBRb 确定确定IBQ3.在输出特性曲线上，作出输出负载线，两在输出特性曲线上，作出输出负载线，两 线的交点即是线的交点即是Q。4.得到得到Q点的参数点的参数IBQ、ICQ和和VCEQ。例题：试计算三极管的静态工作点。2.2.2 放大电路的动态图解分析 （1）交流负载线交流负载线 （2）交流工作状态的图解分析交流工作状态的图解分析 （3）最大不失真输出幅度最大不失真输出幅度 （4）非线性失真非线性失真 （5）输出功率和功率三角形输出功率和功率三角形（1）交流负载线）交流负载线 交流负载线确定方法：交流负载线确定方法：1.通过输出特性曲线上的通过输出特性曲线上的Q点做一条直线，其斜点做一条直线，其斜 率为率为-1/RL 。2.RL=RLRc，是交流负载电阻。是交流负载电阻。3.交流负载线是有交流交流负载线是有交流 输入信号时输入信号时Q点的运点的运 动轨迹。动轨迹。4.交流负载线与直流交流负载线与直流 负载线相交负载线相交Q点。点。（动画动画3-1）通过图解分析，可得如下结论：通过图解分析，可得如下结论：1.1.vi vBE iB iC vCE|-vo|2.2.vo与与vi相位相反；相位相反；3.3.可以测量出放大电路的电压放大倍数；可以测量出放大电路的电压放大倍数；4.4.可以确定最大不失真输出幅度可以确定最大不失真输出幅度。(2)交流工作状态的图解分析波形的失真饱和失真截止失真 由于放大电路的工作点达到了三极管由于放大电路的工作点达到了三极管的饱和区而引起的非线性失真。对于的饱和区而引起的非线性失真。对于NPN管，管，输出电压表现为底部失真。输出电压表现为底部失真。由于放大电路的工作点达到了三极管由于放大电路的工作点达到了三极管的截止区而引起的非线性失真。对于的截止区而引起的非线性失真。对于NPN管，管，输出电压表现为顶部失真。输出电压表现为顶部失真。(3)最大不失真输出幅度 注意：对于PNP管，由于是负电源供电，失真的表现形式，与NPN管正好相反。（动画3-2）(a)截止失真(b)饱和失真放大电路的最大不失真输出幅度 放大电路要想获得大的不失真输出幅度，放大电路要想获得大的不失真输出幅度，需要：需要：1.工作点工作点Q要设置在输出特性曲线放要设置在输出特性曲线放 大区的中间部位；大区的中间部位；2.要有合适的交流负载线要有合适的交流负载线。图 03.14 放大器的最大不失真输出幅度（动画3-4）（4）非线性失真 放大器要求输出信号与输入信号之间是线性放大器要求输出信号与输入信号之间是线性关系，不能产生失真。关系，不能产生失真。由于三极管存在非线性，使输出信号产生了由于三极管存在非线性，使输出信号产生了非线性失真非线性失真。非线性失真系数的定义：非线性失真系数的定义：在某一正弦信号输在某一正弦信号输入下，输出波形因非线性而产生失真，其谐波分入下，输出波形因非线性而产生失真，其谐波分量的总有效值与基波分量之比，用量的总有效值与基波分量之比，用THD表示，表示，即即(5)输出功率和功率三角形 要想要想PO大，就要使功率三角形的面积大，大，就要使功率三角形的面积大，即必须使即必须使Vom 和和Iom 都要大。都要大。图 03.15 功率三角形放大电路向电阻性负载提供的放大电路向电阻性负载提供的输出功率输出功率 在输出特性曲线上，在输出特性曲线上，正好是三角形正好是三角形 ABQ的面积，的面积，这一三角形称为这一三角形称为功率三角功率三角形形。2.2.3 三极管的低频小信号模型三极管的低频小信号模型（）模型的建立（）模型的建立（）主要参数（）主要参数（）（）h h参数参数（）（）h h参数微变等效电路简化模型参数微变等效电路简化模型 (1)(1)模型的建立模型的建立 1.1.三极管可以用一个模型来代替。三极管可以用一个模型来代替。2.2.对于低频模型可以不考虑结电容的影响。对于低频模型可以不考虑结电容的影响。3.3.小信号意味着三极管在线性条件下工作，微变也小信号意味着三极管在线性条件下工作，微变也 具有线性同样的含义。具有线性同样的含义。三极管的低频小信号模型如图三极管的低频小信号模型如图03.1603.16所示。所示。图 03.16 双极型三极管h参数模型（2)2)模型中的主要参数模型中的主要参数 r rbebe三极管的交流输入电阻三极管的交流输入电阻 根据二极管的方程式根据二极管的方程式对于三极管的发射结对于三极管的发射结求发射结的动态电导，求发射结的动态电导，b b 相当基区内一个点，相当基区内一个点，b b是基极。是基极。reVT/iE reQVT/IEQ=26(mV)/IEQ(mA)rbeQ=rbb+rbe 300+(1+)26/IEQ i iB B输出电流源输出电流源 表示三极管的电流放大作用。表示三极管的电流放大作用。反映了三极管具有电流控制电流源反映了三极管具有电流控制电流源CCCS的特性的特性。rbe re归算到基极回路的电阻。rbb 相当于相当于基区的体电阻基区的体电阻,对于小功率三极管对于小功率三极管rbb 300，。，。3)(3)h h参数参数CE0BCECB0CEBCCCE0BCEBEB0CEBBEBEvviiiiivvviivvivivDDD+DDD=DDDD+DDD=D=DDDD，称为，称为输入电阻输入电阻，即，即 rbe。，称为，称为电压反馈系数电压反馈系数。，称为，称为电流放大系数电流放大系数，即，即。，称为，称为输出电导输出电导，即，即1/rce。三极管的模型也可以用网络方程导出三极管的模型也可以用网络方程导出。三极管的输入和输出特性曲线如下：三极管的输入和输出特性曲线如下：图03.17 h11和h12的意义h h参数的物理含义参数的物理含义 图 03.18 h21和h22的意义(4)(4)h h参数微变等效电路简化模型参数微变等效电路简化模型 简化的三极管简化的三极管h h参数模型，如图参数模型，如图03.1903.19所示。所示。图中作了两处忽略：图中作了两处忽略：1 1、h h1212反映三极管内部的电压反映三极管内部的电压反馈，因数量很小，一般可以忽反馈，因数量很小，一般可以忽略。略。2 2、h h2222具有电导的量纲，与电具有电导的量纲，与电流源并联时，分流极小，可作开流源并联时，分流极小，可作开路处理。路处理。图 03.19 三极管简化h参数模型2.2.4 共射组态基本放大电路共射组态基本放大电路 微变等效电路分析法微变等效电路分析法(1)(1)共射组态基本放大电路共射组态基本放大电路(2)(2)直流计算直流计算(3)(3)交流计算交流计算(1)(1)共射组态基本放大电路共射组态基本放大电路共发射极交流基本放大电路如图共发射极交流基本放大电路如图03.20（a）所示。）所示。(a)共射基本放大电路 (b)h参数微变等效电路 图 03.20 共射组态交流基本放大电路及其微变等效电路 Rb1和和Rb2系偏置电系偏置电阻。阻。C1是耦合电容，将是耦合电容，将输入信号输入信号vi耦合到三极耦合到三极管的基极。管的基极。Rc是集电极负载电是集电极负载电阻。阻。Re是发射极电阻，是发射极电阻，Ce是是Re的旁路电容。的旁路电容。C2是耦合电容，将是耦合电容，将集电极的信号耦合到负集电极的信号耦合到负载电阻载电阻RL上。上。Rb1、Rb2、Rc和和Re处处于直流通道中。于直流通道中。Rc、RL相并联，相并联，处于输出回路处于输出回路的交流通道之中。的交流通道之中。（动画3-5）静点(2)(2)直流计算直流计算利用戴维宁定理进行变换：利用戴维宁定理进行变换：(a)直流通路 (b)用戴维宁定理进行变换 IB=(V CCVBE)/Rb+(1+)Re V CC=VCC Rb2/(Rb1+Rb2)Rb=Rb1Rb2 IC=IB VC=VCC ICRc VCE=VCC ICRcIERe=VCC IC(Rc+Re)因此静态因此静态计算如下：计算如下：(3)(3)交流计算交流计算微变等效电路，有：微变等效电路，有：输入电阻 =rbe/Rb1/Rb2rbe =rbb+(1+)26 mV/IE =300+(1+)26 mV/IE (03.17)电压放大倍数 =RL/rbe (03.16)（动画3-7）求输出电阻：求输出电阻：应将图应将图03.20(b)微变等效电路的输入端短路，将微变等效电路的输入端短路，将负载负载开路。在输开路。在输出端加一个出端加一个等效的输出等效的输出电压电压Vo。于是于是输出电阻RoRo=rceRCRC (a)共集组态放大电路 (b)直流通道 图03.22 共集组态基本放大电路 (1)(1)直流分析直流分析 根据直流通道图有：IB=(VCCVBE)/Rb+(1+)Re IC=IB VCE=VCCIERe=VCCICRe2.2.5 共集组态基本放大电路(2)(2)交流分析交流分析 将图03.22（a）的CC放大电路的中频微变等效电路画出，如图03.23所示。中频电压放大倍数中频电压放大倍数 (03.19)比较CE和CC组态放大电路的电压放大倍数公式，它们的分子都是乘以输出电极对地的交流等效负载电阻，分母都是三极管基极对地的交流输入电阻。输入电阻输入电阻 Ri=Rb1/Rb2/rbe+(1+)RL)(03.20)RL=RL/Re图03.23 CC组态微变等效电路输出电阻输出电阻 输出电阻可从图3.24求出。图03.24 求Ro的微变等效电路（动画3-6）将输入信号短路，负载开路，由所加的等效输出信号 可以求出输出电流(1)直流分析 与共射组态相同。图 03.25共基组态放大电路图 03.26 共基放大电路的直流通道2.2.6 共基组态基本放大电路(2)交流分析 共基极组态基本放大电路的微变等效电路如图03.27所示。图03.27 CB组态微变等效电路电压放大倍数 =RL/rbe输入电阻 输出电阻 Ro RC