模拟电子技术 CH4-2.ppt

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1、图解法的优点：图解法的优点：1、可直观地了解放大电路的工作情况。、可直观地了解放大电路的工作情况。*2、有助于理解电路参数对、有助于理解电路参数对Q点的影响，点的影响，Q点位置对点位置对v vo波形的影响。波形的影响。从而合理安排从而合理安排Q点，即选择合适的电路参数。点，即选择合适的电路参数。使使Q点位于交流负载线的中央，获得最大的不失真输出波形。点位于交流负载线的中央，获得最大的不失真输出波形。（由（由v viv vo的倒相放大作用、还可测出的倒相放大作用、还可测出AV）缺点：缺点：1、需作图，太繁琐；需作图，太繁琐；2、无法分析电路的其它性能指标、无法分析电路的其它性能指标;由于三极管是

2、非线性器件，这样就使得放大电路的分析非常困难。由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的分析非常困难。建立小信号模型，就是将非线性器件做线性化处理，从而简化放大电建立小信号模型，就是将非线性器件做线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。路的分析和设计。4.3.2小信号模型分析法小信号模型分析法建立小信号模型的条件建立小信号模型的条件当放大电路当放大电路Q点选在线性区点选在线性区输入电压信号很小时，输入电压信号很小时，v vBEi iBBJT小信号建模方法小信号建模方法（1）从特性方程出发）从特性方程出发（2）从物理模型出发）从物理模型出发就可以就可以把三极管小范围内的特性曲线近似地用直线来

3、代替把三极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替从而把三极管这个非线性器件线性化处理。从而把三极管这个非线性器件线性化处理。*vBEvCEiBcebiCBJT双口网络双口网络小信号模型的种类：小信号模型的种类：双口网络双口网络v viv voi iii io任何一个双口网络，其特性都可用任何一个双口网络，其特性都可用v vi、i ii、v vo、i io四个量表示，四个量表示，任选其中两个为自变量，另两个为函数，任选其中两个为自变量，另两个为函数，即可得到一组方程，（网络参数）。即可得到一组方程，（网络参数）。（1）Z参数（开路阻抗参数）：参数（开路阻抗参数）：i ii、i io自变量；自变量

4、；v vi、v vo函数。函数。（2）Y参数（短路导纳参数）：参数（短路导纳参数）：v vi、v vo自变量；自变量；i ii、i io函数函数。（3）H参数（混合参数）：参数（混合参数）：i ii、v vo自变量；自变量；v vi、i io函数。函数。参数中有参数中有阻抗、导阻抗、导纳、比例纳、比例系数等，系数等，故称之。故称之。混合参数的特点：混合参数的特点：1）物理意义明确；）物理意义明确；2）便于测量；）便于测量；3）低频时为常数）低频时为常数所以，在低频电路中应用广泛！所以，在低频电路中应用广泛！*1.BJT的的H参数小信号模型参数小信号模型（1）BJT的的H参数的引出参数的引出在小

5、信号情况下，对上两式在静态点处取全微分得在小信号情况下，对上两式在静态点处取全微分得用小信号交流分量表示用小信号交流分量表示vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce对于对于BJT双口网络，我们双口网络，我们已经知道输入输出特性曲线已经知道输入输出特性曲线如下：如下：iB=f(vBE)vCE=constiC=f(vCE)iB=const可以写成：可以写成：vBEvCEiBcebiCBJT双口网络双口网络*H参数的意义：参数的意义：输出端交流短路时的输入电阻，常用输出端交流短路时的输入电阻，常用rbe表示；表示；输出端交流短路时的正向电流传输比或电输出端交流短路时的正向电流传

6、输比或电流放大系数，常用流放大系数，常用表示；表示；输入端交流开路时的反向电压传输比，常输入端交流开路时的反向电压传输比，常用用re表示；表示；四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（H H参数）。参数）。输入端交流开路时的输出电导，常用输入端交流开路时的输出电导，常用表示表示；rce1vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce*H参数方程参数方程H参数的几何意义（补充）参数的几何意义（补充）入特曲线在入特曲线在Q点处切线斜点处切线斜率的倒数率的倒数在在Q点附近，两条单位间距点附近，两条单位间距的入特曲线间的横向距离。的入特曲线间的横向距

7、离。出特曲线在出特曲线在Q点处切线的斜率点处切线的斜率在在Q点附近，两条单位间距的出点附近，两条单位间距的出特曲线间的纵向距离。特曲线间的纵向距离。电流放大系数电流放大系数rce为出特曲线在为出特曲线在Q点处切线点处切线斜率的的倒数。斜率的的倒数。*（2）BJT的的H参数小信号模型：参数小信号模型：由输入电压方程由输入电压方程v vbe等于等于i ib在在rbe上的电压降上的电压降+v vce的反作用（受控电压源）的反作用（受控电压源）i iC=i ib+v vce由输出电流方程由输出电流方程i iC等于等于i ib引起的引起的电流电流（受控电流源）（受控电流源）+v vce在输出电阻上引起在

8、输出电阻上引起的电流的电流*rbei ibv vbere rev vceebi icv vcei ibcrceeb、e之间等效为一个输入电阻和一个受控电压源的串联。之间等效为一个输入电阻和一个受控电压源的串联。c、e之间等效为一个输出电阻和一个受控电流源的并联。之间等效为一个输出电阻和一个受控电流源的并联。ibicvceibvbeurevcerberce讨论：讨论：等效电流源等效电流源 i ib是受控电流源，表是受控电流源，表征征i ib对对i ic的的控制作用，若控制作用，若i ib=0，i ib不存在。不存在。其流向由其流向由i ib 决定，不能任意设定：决定，不能任意设定：若若i ib由

9、由be（流向流向e极），则极），则i ib 从从ce；反之，若反之，若i ib从从b极极流出，则流出，则i ib 从从ec；*等效电压源等效电压源是受控电压源，表征是受控电压源，表征v vce对对输入回路的输入回路的反作用，反作用，其极性与其极性与v vbe相反相反（绕回路一周），即抵消（绕回路一周），即抵消v vbe的的作用。作用。BJT小信号模型的对象是压、流的微小信号模型的对象是压、流的微变量（交流小信号），所以不能用此变量（交流小信号），所以不能用此定定Q或计算压、流的瞬时值（总值）或计算压、流的瞬时值（总值）此此BJT小信号模型小信号模型只适用于中低频情况只适用于中低频情况，不适用于

10、高频电路，因为没有考虑结电容的影响。不适用于高频电路，因为没有考虑结电容的影响。*H参数是在参数是在Q点处引出的，点处引出的，只反映了只反映了Q点点附近的工作情况。附近的工作情况。即：即：Q点不同，点不同，H参数不同！参数不同！ibicvceibvbeurevcerberce（3）小信号模型的简化）小信号模型的简化re=10-310-4，很小，可忽略（视为短路）。很小，可忽略（视为短路）。（v vCE对对v vBE的的影响很小，影响很小，v vCE1V后，入特曲线基后，入特曲线基本重合。）本重合。）或或rce=105很大很大（v vCE1V后，后，v vCE的的变化对变化对i ic的影响很小的

11、影响很小-输出特性曲线恒流特性）输出特性曲线恒流特性）看看H参数的数量级：参数的数量级：*ibicvceibvbeurevcerberceHe=rbere rce=10310210-310-410-5S1rce10-5S=1很小很小可视为开路可视为开路。（4 4）H H参数值（参数值（、r rbebe）确定：确定：RbRb1i iB1、i iC1Rb2i iB2、i iC2Q点值点值VCE 1=i iCi iBVCEi iC2i iC1i iB2i iB1=.实验法实验法.由输出特性曲线（由输出特性曲线（P187图题图题4.3.1).用万用表测量。用万用表测量。*H参数与参数与Q点有关点有关调

12、调Rb，电路工作于，电路工作于Q点。点。在在Q点附近微调点附近微调Rbr rbebe.实验法实验法:RbRb1v vB1、i iB1Rb2v vB2、i iB2Q点值点值VCE 1r rbebe=v vBEi iBVCEv vBE2v vBE1 i iB2i iB1=.由输入特性曲线由输入特性曲线*电路同上电路同上常温下常温下由由二极管的伏安特性可求：二极管的伏安特性可求：见见P77(3.4.4)可见，可见，r rbebe与与、IE有关有关IEr rbeber rbebe*.估算法（已知估算法（已知）（1+）r re e是是r re e折算到折算到b b极回路的等效电阻极回路的等效电阻BJT内

13、部交流内部交流电阻示意图电阻示意图rbe=rbb+(1+)（re+re)几几 rbe=rbb+(1+)re几十几十几百几百几百几百几千几千2.用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路(1)利用直流通路求利用直流通路求Q点点一般硅管一般硅管VBE=0.7V，锗管锗管VBE=0.2V，已知已知。+-vsRs-+viRcRb+Cb1Cb2+-voRL20 F20 F300K4KbecVCC12V*(2)画出小信号等效电路画出小信号等效电路H参数小信号等效电路参数小信号等效电路由于输入、输出信号常为正弦信号，也可用相量来表示各电压、电流量由于输入、输出信号常为正弦

14、信号，也可用相量来表示各电压、电流量+-vsRs-+viRcRb+Cb1Cb2+-voRL20 F20 F300K4KbecVCC12Vicvce+-交流通路交流通路Rsvs+-+vi*Rs+-vsvi+-Rcvo+-RLRb(3)求电压增益求电压增益根据根据则电压增益为则电压增益为（公式）（公式）得到放大电路小信号得到放大电路小信号模型后，可用线性方模型后，可用线性方法分析放大电路的各法分析放大电路的各性能指标了性能指标了*RbRs+-vsvi+-Rcvo+-RLAv=rbe RCrb e与与Q点有关点有关Av 与与Q点有关点有关Av=rbe (RCRL)rbe RL=若放大器输出端空载，则

15、若放大器输出端空载，则可见，放大电路可见，放大电路加负载后，减小了电压增益加负载后，减小了电压增益vO与与vi 反相，共射放大器反相，共射放大器反相放大器反相放大器*4.求输入电阻求输入电阻Ri：对于信号源来说，放大器相当于一个负载，其大小即为对于信号源来说，放大器相当于一个负载，其大小即为放大器的输入电阻；放大器的输入电阻；rber rbebe：几百几百几千几千R Rb b：几：几百千百千*RbRs+-vsvi+-Rcvo+-RLRiii5.求输出电阻求输出电阻Ro=Rc所以所以而对于负载而言，放大器相当于一个具有内阻的信号而对于负载而言，放大器相当于一个具有内阻的信号源，其内阻的大小即为放

16、大器的输出电阻。源，其内阻的大小即为放大器的输出电阻。令令vS=0*RbRs+-vsvi+-Rcvo+-RLRo讨论：讨论：.Ri：当信号源有内阻当信号源有内阻RS时，实际加至放大器输入端的输时，实际加至放大器输入端的输入电压为：入电压为：（有衰减）（有衰减）Ri越越大，信号源内阻上的衰减越小。大，信号源内阻上的衰减越小。Ri 是衡量放大器对输入信号是衡量放大器对输入信号衰减程度的重要指标！衰减程度的重要指标！.Ro：接入负载接入负载RL 后，电压增益后，电压增益，Ro 越小，越小，Av 与与Avo 越接近，越接近，即即Av受负载影响越小。受负载影响越小。Ro 是衡量放大器带是衡量放大器带负载

17、能力的重要指标！负载能力的重要指标！*源源电压增益电压增益vovS=vovivivS=*其中，其中，RbRs+-vsvi+-Rcvo+-RL1.电路如图所示。电路如图所示。试画出试画出其小信号等效模型电路。其小信号等效模型电路。解：解：例题例题*解：解：（1）（2）例题例题放大电路如图所示。试求：（放大电路如图所示。试求：（1）Q点；（点；（2）、。已知已知=50。*例题例题在下图所示电路中，设某一参数变化时其余参数不变，在表中填入在下图所示电路中，设某一参数变化时其余参数不变，在表中填入增大增大减小或减小或基本不变。基本不变。参数参数变化变化IBQVCEQRiRoRb增大增大Rc增大增大RL

18、增大增大*例例题题在在NPN型型管管共共射射电电路路中中，在在信信号号源源电电压压为为正正弦弦波波时时，测测得得输输出出波波形形如如图图（a）、（）、（b）、（）、（c）所示，试说明电路分别产生了什么失真，如何消除。所示，试说明电路分别产生了什么失真，如何消除。解解：（：（a）饱和失真。饱和失真。可以可以增大增大Rb，减小减小Rc，减小，减小（b）截止失真。可以截止失真。可以减小减小Rb。（c）同时出现饱和失真和截止失真。可以同时出现饱和失真和截止失真。可以增大增大VCC。若若由由PNP型型管管组组成成的的共共射射电电路路中中，输输出出电电压压波波形形如如图图（a）、（b）、（c）所示，则分别

19、产生了什么失真？所示，则分别产生了什么失真？解解：（：（a）截止失真；（截止失真；（b）饱和失真；（饱和失真；（c）同时出现饱和失真和截止失真。同时出现饱和失真和截止失真。*在在下下图图所所示示电电路路中中，已已知知晶晶体体管管的的 80，rbe1k，20mV；静静态态时时UBEQ0.7V，UCEQ4V，IBQ20A。判判断断下下列列结结论论是是否否正正确确，凡凡对对的的在在括括号号内内打打“”，否则打，否则打“”。20mV60mV*例题例题在在下下图图所所示示电电路路中中，设设静静态态时时ICQ2mA，晶晶体体管管饱饱和和管管压压降降UCES0.6V。试试问问：当负载电阻当负载电阻RL和和R

20、L3k时电路的最大不失真输出电压各为多少伏？时电路的最大不失真输出电压各为多少伏？解解：由于：由于ICQ2mA，所以所以UCEQVCCICQRc6V。空空载载时时，输输入入信信号号增增大大到到一一定定幅幅值值，电电路路首首先先出出现现饱和失真。故饱和失真。故时时，当输入信号增大到一定幅值，当输入信号增大到一定幅值，电路首先出现截止失真。故电路首先出现截止失真。故*3V例题例题已知下图所示电路中晶体管的已知下图所示电路中晶体管的 100，rbe=1k。（1）现已测得静态管压降现已测得静态管压降UCEQ6V，估算估算Rb约为多少千欧；约为多少千欧；（2）若测得）若测得和和的有效值分别为的有效值分别为1mV和和100mV，则负载电阻则负载电阻RL为多少千欧？为多少千欧？解：（解：（1）求解）求解Rb（2）求解）求解RL：*1.BJT小信号模型是在什么条件下建立的？受控源小信号模型是在什么条件下建立的？受控源是何种类型的？是何种类型的？2.若用万用表的若用万用表的“欧姆欧姆”档测量档测量b、e两极之间的电两极之间的电阻，是否为阻，是否为rbe?