放大电路的动态分析.ppt
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1、下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页放大电路的动态分析 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页微变等效电路法微变等效电路法 微变等效电路:微变等效电路:微变等效电路:微变等效电路:把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一把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。即把非线性的晶体管线性化,等效为个线性电路。即把非线性的晶体管线性化,等效为一个线性元件。一个线性元件。
2、线性化的条件:线性化的条件:线性化的条件:线性化的条件:晶体管在小信号(微变量)情况下工作。因此,晶体管在小信号(微变量)情况下工作。因此,在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替。似代替。微变等效电路法:微变等效电路法:微变等效电路法:微变等效电路法:利用放大电路的微变等效电路分析利用放大电路的微变等效电路分析计算计算放大电路放大电路电压放大倍数电压放大倍数Au、输入电阻、输入电阻ri、输出电阻、输出电阻ro等。等。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。晶体管的微变等效电路
3、可从晶体管特性曲线求出。晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。当信号很小时,在静态工作点当信号很小时,在静态工作点当信号很小时,在静态工作点当信号很小时,在静态工作点附近的输入特性在小范围内可近附近的输入特性在小范围内可近附近的输入特性在小范围内可近附近的输入特性在小范围内可近似线性化。似线性化。似线性化。似线性化。1.1.晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路 U UBEBE I IB B对于小功率三极管:对于小功率三极管:对于小功率三极管:对于小功率三极管:r rbebe一般为几百欧到几千欧。一般为
4、几百欧到几千欧。一般为几百欧到几千欧。一般为几百欧到几千欧。微变等效电路法微变等效电路法(1)(1)输入回路输入回路输入回路输入回路Q Q输入特性输入特性输入特性输入特性晶体管的晶体管的晶体管的晶体管的输入电阻输入电阻输入电阻输入电阻 晶体管的输入回路晶体管的输入回路晶体管的输入回路晶体管的输入回路(B(B、E E之间之间之间之间)可用可用可用可用r rbebe等效代替,即由等效代替,即由等效代替,即由等效代替,即由r rbebe来确来确来确来确定定定定u ubebe和和和和 i ib b之间的关系。之间的关系。之间的关系。之间的关系。I IB BU UBEBEO下一页下一页总目录总目录 章目
5、录章目录返回返回上一页上一页(2)(2)输出回路输出回路输出回路输出回路r rcece愈大,恒流特性愈好愈大,恒流特性愈好愈大,恒流特性愈好愈大,恒流特性愈好因因因因r rcece阻值很高,一般忽阻值很高,一般忽阻值很高,一般忽阻值很高,一般忽略不计。略不计。略不计。略不计。晶体管的晶体管的晶体管的晶体管的输出电阻输出电阻输出电阻输出电阻输出特性输出特性输出特性输出特性I IC CU UCECEQ Q 输出特性在线性工作区是输出特性在线性工作区是输出特性在线性工作区是输出特性在线性工作区是一组近似等距的平行直线。一组近似等距的平行直线。一组近似等距的平行直线。一组近似等距的平行直线。晶体管的电
6、晶体管的电晶体管的电晶体管的电流放大系数流放大系数流放大系数流放大系数 晶体管的输出回路晶体管的输出回路晶体管的输出回路晶体管的输出回路(C(C、E E之之之之间间间间)可用一受控电流源可用一受控电流源可用一受控电流源可用一受控电流源 i ic c=i ib b等效代替,即由等效代替,即由等效代替,即由等效代替,即由 来确定来确定来确定来确定i ic c和和和和 i ib b之间的关系。之间的关系。之间的关系。之间的关系。一般在一般在一般在一般在2020200200之间,在手册中常用之间,在手册中常用之间,在手册中常用之间,在手册中常用h hfefe表示。表示。表示。表示。O下一页下一页总目录
7、总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页ibicicBCEib ib晶体三极管晶体三极管微变等效电路微变等效电路ube+-uce+-ube+-uce+-1.1.晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路rbeBEC 晶体管的晶体管的B、E之间之间可用可用rbe等效代替。等效代替。晶体管的晶体管的C、E之间可用一之间可用一受控电流源受控电流源ic=ib等效代替。等效代替。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2.2.放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路 将交流通路中的晶将交流通路中的晶将
8、交流通路中的晶将交流通路中的晶体管用晶体管微变等体管用晶体管微变等体管用晶体管微变等体管用晶体管微变等效电路代替即可得放效电路代替即可得放效电路代替即可得放效电路代替即可得放大电路的微变等效电大电路的微变等效电大电路的微变等效电大电路的微变等效电路。路。路。路。ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSii交流通路交流通路交流通路交流通路微变等效电路微变等效电路微变等效电路微变等效电路RBRCuiuORL+-RSeS+-ibicBCEii下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 分析时假设输入为分析时假设输入为分析时假设输入为分析时假设输入为正弦交流,
9、所以等效正弦交流,所以等效正弦交流,所以等效正弦交流,所以等效电路中的电压与电流电路中的电压与电流电路中的电压与电流电路中的电压与电流可用相量表示。可用相量表示。可用相量表示。可用相量表示。微变等效电路微变等效电路微变等效电路微变等效电路2.2.放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路 将交流通路中的晶将交流通路中的晶将交流通路中的晶将交流通路中的晶体管用晶体管微变等体管用晶体管微变等体管用晶体管微变等体管用晶体管微变等效电路代替即可得放效电路代替即可得放效电路代替即可得放效电路代替即可得放大电路的微变等效电大电路的微变等效电大电路的微变等效电大
10、电路的微变等效电路。路。路。路。ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSiirbeRBRCRLEBC+-+-+-RS下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3.3.电压放大倍数的计算电压放大倍数的计算电压放大倍数的计算电压放大倍数的计算当放大电路输出端开路当放大电路输出端开路当放大电路输出端开路当放大电路输出端开路(未接未接未接未接R RL L)时,时,时,时,因因因因rbe与与与与I IE E有关,故放大倍数与静有关,故放大倍数与静有关,故放大倍数与静有关,故放大倍数与静态态态态 I IE E有关。有关。有关。有关。负载电阻愈小,放大倍数愈小。负载
11、电阻愈小,放大倍数愈小。负载电阻愈小,放大倍数愈小。负载电阻愈小,放大倍数愈小。式中的负号表示输出电压的相位式中的负号表示输出电压的相位式中的负号表示输出电压的相位式中的负号表示输出电压的相位与输入相反。与输入相反。与输入相反。与输入相反。例例例例1 1 1 1:rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3.3.3.3.电压放大倍数的计算电压放大倍数的计算电压放大倍数的计算电压放大倍数的计算rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例例例例2 2:由例由例由例由例1 1 1 1、例、例、例、例2 2 2 2可知,当电路不同时,计算可知,
12、当电路不同时,计算可知,当电路不同时,计算可知,当电路不同时,计算电压放大电压放大电压放大电压放大倍数倍数倍数倍数 A Au u 的公式也不同。的公式也不同。的公式也不同。的公式也不同。要根据微变等效电路找出要根据微变等效电路找出要根据微变等效电路找出要根据微变等效电路找出 u ui i与与与与i ib b的关系、的关系、的关系、的关系、u uo o与与与与i ic c 的关系。的关系。的关系。的关系。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页4.4.4.4.放大电路输入电阻的计算放大电路输入电阻的计算放大电路输入电阻的计算放大电路输入电阻的计算放大电路对信号源放大电路对信号源
13、放大电路对信号源放大电路对信号源(或对前级放大电路或对前级放大电路或对前级放大电路或对前级放大电路)来说,是来说,是来说,是来说,是一个负载,可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信一个负载,可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信一个负载,可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信一个负载,可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信号源的负载电阻号源的负载电阻号源的负载电阻号源的负载电阻,也就是放大电路的输入电阻。也就是放大电路的输入电阻。也就是放大电路的输入电阻。也就是放大电路的输入电阻。定义:定义:定义:定义:输入电阻是对输入电阻是对输入电阻是对输入电阻是对交流信号而言的,交流信号而言的,交流信号而言的,交
14、流信号而言的,是动态电阻。是动态电阻。是动态电阻。是动态电阻。+-信号源信号源信号源信号源A Au u放大电路放大电路放大电路放大电路+-输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数。小的参数。小的参数。小的参数。电路的输入电阻愈大,从信号源取得的电路的输入电阻愈大,从信号源取得的电路的输入电阻愈大,从信号源取得的电路的输入电阻愈大,从信号源取得的电流愈小,因此一般总是希望得到较大的输入电阻。电流愈小,因此一般总是希望得到较大的输入电阻。电流愈小,因此一般总是希望得到较大
15、的输入电阻。电流愈小,因此一般总是希望得到较大的输入电阻。放大放大放大放大电路电路电路电路信号源信号源信号源信号源+-+-下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE 例例例例2 2:rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS例例例例1 1:riri下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 5.5.放大电路输出电阻的计算放大电路输出电阻的计算放大电路输出电阻的计算放大电路输出电阻的计算放大电路放大电路放大电路放大电路对负载对负载对负载对负载(或对后级放大电路或对后级放大电路或对后级放大电路或对后级放大电路)来说来说来说来
16、说,是,是,是,是一个信号源,可以将它进行戴维宁等效,等效电一个信号源,可以将它进行戴维宁等效,等效电一个信号源,可以将它进行戴维宁等效,等效电一个信号源,可以将它进行戴维宁等效,等效电源的内阻即为放大电路的输出电阻。源的内阻即为放大电路的输出电阻。源的内阻即为放大电路的输出电阻。源的内阻即为放大电路的输出电阻。+_ _R RL Lr ro o+_ _定义:定义:定义:定义:输出电阻是输出电阻是输出电阻是输出电阻是动态电阻,与动态电阻,与动态电阻,与动态电阻,与负载无关。负载无关。负载无关。负载无关。输出电阻是表明放大电路带负载能力的参数。输出电阻是表明放大电路带负载能力的参数。输出电阻是表明
17、放大电路带负载能力的参数。输出电阻是表明放大电路带负载能力的参数。电路电路电路电路的输出电阻愈小,负载变化时输出电压的变化愈小,的输出电阻愈小,负载变化时输出电压的变化愈小,的输出电阻愈小,负载变化时输出电压的变化愈小,的输出电阻愈小,负载变化时输出电压的变化愈小,因此一般总是希望得到较小的输出电阻。因此一般总是希望得到较小的输出电阻。因此一般总是希望得到较小的输出电阻。因此一般总是希望得到较小的输出电阻。R RS SR RL L+_ _A Au u放大放大放大放大电路电路电路电路+_ _下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS共射极放
18、大电路特点:共射极放大电路特点:共射极放大电路特点:共射极放大电路特点:1.1.放大倍数高放大倍数高放大倍数高放大倍数高;2.2.输入电阻低输入电阻低输入电阻低输入电阻低;3.3.输出电阻高输出电阻高输出电阻高输出电阻高.例例3:求求ro的步骤:的步骤:1)断开负载断开负载RL3)外加电压外加电压4)求求外加外加2)令令 或或下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE外加外加例例例例4 4:求求求求r ro o的步骤:的步骤:的步骤:的步骤:1)断开负载断开负载RL3)外加电压外加电压4)求求2)令令 或或下一页下一页总目录总目录 章目录
19、章目录返回返回上一页上一页动态分析图解法动态分析图解法QuCE/VttiB B/AIBtiC C/mAICiB B/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC C/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuoR RL L=由由由由u uo o和和和和u ui i的峰值(或峰峰值)之比可得放大电路的的峰值(或峰峰值)之比可得放大电路的的峰值(或峰峰值)之比可得放大电路的的峰值(或峰峰值)之比可得放大电路的电压放大倍数。电压放大倍数。电压放大倍数。电压放大倍数。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页非线性失真非线性失真 如果如果如果如果Q Q设置不合适,晶体管进入截止区或
20、饱和区工设置不合适,晶体管进入截止区或饱和区工设置不合适,晶体管进入截止区或饱和区工设置不合适,晶体管进入截止区或饱和区工作,将造成作,将造成作,将造成作,将造成非线性失真非线性失真非线性失真非线性失真。若若若若Q Q设置过高设置过高设置过高设置过高:动画动画 晶体管进入饱晶体管进入饱晶体管进入饱晶体管进入饱和区工作,造成和区工作,造成和区工作,造成和区工作,造成饱和失真。饱和失真。饱和失真。饱和失真。Q2uo 适当减小基极适当减小基极适当减小基极适当减小基极电流可消除失真。电流可消除失真。电流可消除失真。电流可消除失真。UCEQuCE/VttiC C/mAICiC C/mAuCE/VOOOQ
21、1下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页非线性失真非线性失真若若若若Q Q设置过低设置过低设置过低设置过低:动画动画 晶体管进入晶体管进入晶体管进入晶体管进入截止区工作,截止区工作,截止区工作,截止区工作,造成截止失真。造成截止失真。造成截止失真。造成截止失真。适当增加基适当增加基适当增加基适当增加基极电流可消除极电流可消除极电流可消除极电流可消除失真。失真。失真。失真。uiuotiB B/AiB B/AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC C/mAuCE/VOOUCE 如果如果如果如果Q Q设置合适,设置合适,设置合适,设置合适,信号幅值过大信号幅值过大
22、信号幅值过大信号幅值过大也可产生失真,也可产生失真,也可产生失真,也可产生失真,减小信号幅值减小信号幅值减小信号幅值减小信号幅值可消除失真。可消除失真。可消除失真。可消除失真。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页静态工作点的稳定静态工作点的稳定 合理设置静态工作点是保证放大电路正常工作的合理设置静态工作点是保证放大电路正常工作的合理设置静态工作点是保证放大电路正常工作的合理设置静态工作点是保证放大电路正常工作的先决条件。但是放大电路的静态工作点常因外界条先决条件。但是放大电路的静态工作点常因外界条先决条件。但是放大电路的静态工作点常因外界条先决条件。但是放大电路的静态工作
23、点常因外界条件的变化而发生变动。件的变化而发生变动。件的变化而发生变动。件的变化而发生变动。前述的固定偏置放大电路,简单、容易调整,但前述的固定偏置放大电路,简单、容易调整,但前述的固定偏置放大电路,简单、容易调整,但前述的固定偏置放大电路,简单、容易调整,但在温度变化、三极管老化、电源电压波动等外部因在温度变化、三极管老化、电源电压波动等外部因在温度变化、三极管老化、电源电压波动等外部因在温度变化、三极管老化、电源电压波动等外部因素的影响下,将引起静态工作点的变动,严重时将素的影响下,将引起静态工作点的变动,严重时将素的影响下,将引起静态工作点的变动,严重时将素的影响下,将引起静态工作点的变
24、动,严重时将使放大电路不能正常工作,其中影响最大的是温度使放大电路不能正常工作,其中影响最大的是温度使放大电路不能正常工作,其中影响最大的是温度使放大电路不能正常工作,其中影响最大的是温度的变化。的变化。的变化。的变化。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页温度变化对静态工作点的影响温度变化对静态工作点的影响温度变化对静态工作点的影响温度变化对静态工作点的影响 在固定偏置放大电路中,在固定偏置放大电路中,当温度升高时,当温度升高时,UBE、ICBO 。上式表明,当上式表明,当UCC和和 RB一定时,一定时,IC与与 UBE、以及以及 ICEO 有关有关,而这三个参数随温度而
25、变化。,而这三个参数随温度而变化。温度升高时,温度升高时,IC将增加,使将增加,使Q点沿负载线上移。点沿负载线上移。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页iCuCEQ温度升高时,输温度升高时,输温度升高时,输温度升高时,输出特性曲线上移出特性曲线上移出特性曲线上移出特性曲线上移Q 固定偏置电路的工作点固定偏置电路的工作点Q点是不稳定的,为此需要改进偏置电路。当温度升点是不稳定的,为此需要改进偏置电路。当温度升高使高使 IC 增加时,能够自动减少增加时,能够自动减少IB,从而抑制,从而抑制Q点的变点的变化,保持化,保持Q点基本稳定。点基本稳定。结论:结论:结论:结论:当温度升
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