模电放大电路2.4

Uopp=2UCEQ
uo3 上页 下页 返回
模拟电子技术基础
c. 如果UCEQ>ICQRC
M
iB波形
输 0 出 0 波 形 t uo3
N
iB1 iB2 iB3
Uopp=2ICRC
uo1 uo2
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模拟电子技术基础
基本共射极放大电路的波形分析动画演示
上页
下页
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模拟电子技术基础
结论 (1)

RB
rbe
e
ib

RL uo
RC

· U · o Au · Ui
· · U i I b rbe
由图可知
· · U o I b ( RC // RL ) 上页 下页 返回
模拟电子技术基础
ui
故

ib bT c
RB
rbe
e · U · o Au · Ui
ic
ib
RC
T
C2
RL


uo
设输入信号 ui=Uimsinw t V
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模拟电子技术基础
1．当RL=∞时 在输入回路
RB
C1
VCC
RC
uBE=UBE+ui
ui


iB
iC

T uCE
C2

RL
uo

uBE




uBE波形图
O
t
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模拟电子技术基础
(1) 信号的传递
a
a. iB的形成过程 iB的波形图
(5) 动态范围(忽略ICEO和UCES)
a. Qo点在负载线的中点
UCEQ=ICQRC =VCC/2
U opp 2 U CEQ 2 I CQ RC VCC
b. Qo点在负载线中点下方 UCEQ＞ICQRC
Uopp=2ICQRC
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模拟电子技术基础
c. Qo点在负载线中点上方 UCEQ＜ICQRC d. Uopp的一般表示式 Uopp=2×min[ UCEQ， ICQRC] (6) 非线性失真的特点 饱和失真 —— 输出电压波形的下半部被削平 截止失真 —— 输出电压波形的上半部被削平
模拟电子技术基础
(2) 如果静态工作点Q太低
iB
a
iB的波形图
已知Q a. 输 入 波 形
1
iB O
2
O
t
b
O
工作点的移动
t
uBE波形图
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模拟电子技术基础
b. 输出波形
M
已知 iB
已知Q
a
iB
1
O
b
N
iB
2
O
t
输出电压
O
工作点的移动
截止 失真
t
uCE波形图
上页 下页
iC波形图 返回
e
上页
下页
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模拟电子技术基础
晶体管线性等效电路的H参数描述
ib
ic
线 性
网 络
ube hieib hre uce
ic hfeib hoeuce
式中
+ ube –
uBE hre uCE
+ uce –
uBE hie iB
uBE U ce 0 i B
U CE 0
RB C1
,
VCC
C2
RC
UCEQ值；
(b) 放大电路的Au，Ri， Ro及Uopp。
ui



T


RL uo

[解] (a) 画出放大电路的直流通路
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模拟电子技术基础
VCC
ui


RB C1
RC
VCC
C2

T

RB
I BQ
RC

由图可知
RL uo
U BEQ

T
I CQ

RB rbe
e
u

Ro
故
U Ro I
U i 0 RL
RC
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模拟电子技术基础
[例] 在图示电路中，已知：VCC=12 V， RC=2 k，
RB=360 k；晶体管T为锗管，其 = =60 , C1=C2=10 mF，RL=2 k。试求： (a) 晶体管的IBQ，ICQ 及
ib
ii
ic
RC
其次画出放大电路 的微变等效电路
ui


RB rbe
e 上页
RL
uo

下页 返回
模拟电子技术基础
ii
ib
RB rbe
ui
图中

b c
ib
ic
RC

RL
uo
e

上页
下页
返回
模拟电子技术基础
ii
ib
RB rbe
ui

b c
ib
ic
RC

RL
uo
e

由微变等效电路得
uBE Ib 0 uCE
i B 0
i C hfe i B
iC U ce 0 i B
uCE 0
iC hoe uCE
上页
iC Ib 0 uCE
下页
i B 0
返回
模拟电子技术基础
由
ube hieib hre uce
ic hfeib hoeuce
·
Ri=RB//rberbe=1.1 k
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
ii
ib
RB rbe
ui

b c
ib
ic
RC

RL
uo
e

因为
2UCEQ=2×8.1 V =16.2 V
a. 如果UCEQ=ICQRC=VCC/2
M
iB波形
输 O 出 O 波 形 t
N
iB1
iB2 iB3 U =2U opp CEQ =2ICRC =VCC 下页 返回
uo1 uo2 uo3 上页
模拟电子技术基础
b. 如果UCEQ<ICQRC
iB波形
M
输 O 出 O 波 形 t uo1 uo2
N
iB1 iB2 iB3

直流通路

U CEQ

上页
下页
返回
模拟电子技术基础
VCC
RB
I BQ
RC
U BEQ

T
I CQ

U CEQ

(b) 首先画出放大电路的交流通路
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
VCC
交流通路
ui


RB C1
RC
C2

RL
T


T
RB

RL uo

uo ui
RC

微变等效电路

ib

b c
_
rbe——晶体管的共射极 输入电阻
UT ——晶体管的发射结电阻 I EQ
——晶体管的基区体电阻， 一般取 rbb 300
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模拟电子技术基础
b
+
ib
rbe
+
ic c
ib
+
ube
hre——晶体管反向传输 电压比
1/hoe uce
e
_
_ hreuce _
hf e ——晶体管电流放大系数， hfe
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模拟电子技术基础
2．当RL≠∞时
VCC
RB
C1
RC
ui
(1) 放大电路的交流通路 交流通路画法



T
C2
RL


uo
耦合电容短路 直流电压源短路
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模拟电子技术基础
VCC
RB
C1
RC
ui



T
C2
RL


uo ui
交流通路
T
RB
RC
RL
uo
b. 经过静态工作点Qo
O
uCE
U CEQ
c. 与横轴的交点为
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模拟电子技术基础
iC
M
a
直流负载线
e. 动态范围
I CQ
Qo
交流负载线
P
b
N
(a) 比电路空载时小 (b)
O
uCE
U CEQ
) U opp 2 min( U CEQ U CES , I CQ RL (c) 当考虑UCES时，
已知Q
b
O O
t
O
工作点的移动
t
uBE波形图
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模拟电子技术基础
b. 输出波形
M a iB
1
已知Q
已知 iB
b
O
iB
N
2
O
t
输出电压uo
O
工作点的移动 uCE波形图
上页 下页 iC波形图 返回
t
模拟电子技术基础
小结
已知输入信号
O
t
输出信号波形
O
t
输出电压uo与输入电压ui相位相反
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b
+
可画出等效电路 ic c
hfeib
+
ib
hie
+
ube
1/hoe u ce e
_
_ hreuce _
晶体管的微变等效电路
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模拟电子技术基础
b
+
ib
rbe
+
ic c
图中
UT rbe hie rbb (1 ) I EQ
ib
+
ube
1/hoe uce
e
_
_ hreuce
hoe
I CQ 1 ——晶体管共射极输出电导，hoe rce UA
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模拟电子技术基础
b
+
ib
rbe
+
ic c
ib
+
简化的晶体管 微变等效电路 b ib
+
ube
1/hoe uce
e
_
ic c
+
_ hreuce
_
ube
_
rbe e
β ib
uce
_
hre、hoe一般比较小，可忽略不计。
(2) 晶体管可线性化的主要依据 a. ΔiB与 Δ uBE 之间具有线性关系 b. β值恒定
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模拟电子技术基础
晶体管共射极接法线性化原理
晶体管
NPN 型或 PNP 型
线性二端口网络 ic ib 等效 ic
线 性
网 络
ib
+ ube – c b
晶 体 管
+ uce –
+ ube –
+ uce –
(2) 共射极放大电路的uo与ui的相位相反。 (3) ui的幅度过大或静态工作点不合适 ，将使工作点 进入非线性区而产生非线性失真（饱和失真、截 止失真）。 (4) 放大电路中的信号
uBE=UBE+ui
i =I + ic
C C
i =I + ib
B B
u =U +uce
CE CE
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模拟电子技术基础
模拟电子技术基础
(3) 如果静态工作点Q太高
iB
1
a
已知Q
iB的波形图
O
a. 输 入 波 形
iB 2O
b
O
t
工作点的移动
t
uBE波形图
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模拟电子技术基础
b. 输出波形
M
iB
1
已知 iB
已知Q
a
iB
输出 电压
O
b
2
N
O
t
O
工作点的移动 uCE波形图 上页 下页
饱和 失真
iC波 形图
返回
M
a
直流负载线
I CQ
Qo
交流负载线
P
b
N
O
式
uCE
U CEQ
在uCE — iC的坐标系中也表示一条直线，该直线称 为放大电路的交流负载线。
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模拟电子技术基础
交流负载线及放大电路波形分析
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模拟电子技术基础
iC
交流负载线的特点
直流负载线
I CQ
M
a Qo
交流负载线
P
b
N
a. 斜率为

RL uo

· I b ( RC // RL ) · I b rbe RL rbe
uo与ui相位相反
式中
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模拟电子技术基础
ui
Ri

ib bT c
RB
rbe
e
ic
ib
RC

RL uo

Hale Waihona Puke Baidu
b. 输入电阻Ri
由图可知
Ui Ri Ii
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模拟电子技术基础
模拟电子技术基础
2.4
放大电路的动态分析
放大电路的动态分析是在静态分析的基础上，分析电 路中的信号的传输情况，考虑的只是电压和电流的交 流分量（信号分量）。 图解法 常用的分析方法 微变等效电路法
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模拟电子技术基础
2.4.1
图解法在放大电路动态分析中的应用
VCC
RB
C1
RC
ui



t
模拟电子技术基础
(4) 如果输入信号太大
iB
a
iB的波形
已知Q
1
O
a. 输 入 波 形
iB O
2
b
O
t
工作点的移动
t
uBE波形
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模拟电子技术基础
b. 输出波形
M iB
1
已知 iB
已知Q
a
O
N
b
iB
2
O
t
O
工作点的移动 iC波形 t uCE波形 上页 下页 返回
模拟电子技术基础
(5) 放大电路的动态范围 （忽略 UCES和ICBO）
ui
Ri

ib bT c
RB
rbe
e
ic
ib
RC

RL uo

Ui Ui 1 Ri RB // rbe Ui Ui 1 1 Ii RB rbe RB rbe
通常
，故
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模拟电子技术基础
c. 输出电阻Ro 由定义
U Ro I
Ui 0 RL
ui


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模拟电子技术基础
ic

ui
T
RB


uce RC RL uo


由放大电路的交流通路可知
式中
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模拟电子技术基础
(2) 交流负载线 由于
RB
C1
VCC
RC
故
ui


iB
iC

T uCE
C2

RL
uo

uBE




式中
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模拟电子技术基础
iC
上页
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模拟电子技术基础
2．微变等效电路法在放大电路动态分析中的应用
VCC
RB
C1
RC
ui



T
C2
RL


uo
(1) 画出放大电路的交流通路
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模拟电子技术基础
VCC
RB
C1
RC
ui



T
C2
RL

T
RB

uo
交流通路
ui

RC
RL u o

上页

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模拟电子技术基础
ui
T
RB

RC
RL u o


将晶体管 微变等效
(2) 画出放大电路的微变等效电路
ui

ib bT c
RB
rbe
e
ic
ib
RC

RL uo

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放大电路的微 变等效电路
下页
返回
模拟电子技术基础
(3) 放大电路的主要性能指标的计算 ib bT i c c
ui
a. 电压放大倍数

ib bT c
RB rbe
e
ic
ib
RC

RL uo

Tc
ic
ib RC
e
ii
ib

画出求输出电 阻的等效电路
b
i
ui 0

RB rbe
u

Ro
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模拟电子技术基础
由图可知 当 ui 0 时 ii
求输出电阻 的等效电路
ib

ui 0
b
Tc
ic
ib RC
i
ib 0
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模拟电子技术基础
图解法的特点 (1) 便于观察 (2) 作图繁琐
(3) 当信号太很小时无法作图 (4) 放大电路的一些性能指标无法用图解法求得
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模拟电子技术基础
2.4.2
微变等效电路法在放大电路动态分析中的应用
1．晶体管的H参数微变等效电路 (1) 晶体管线性化的条件 晶体管在小信号下工作