模拟电子技术课件第2 微变等效电路法

输出电阻
(3)输出电阻的定义
放大电路的输出电 阻是从输出端看进 去的等效电阻，用 RO表示如下：
Ro RC
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第2章 半导体三极管及基本放大电路 第 2 章 基本放大电路
[例1] ：接有发射极电阻的单管放大电路如下图所示，试 计算电压放大倍数和输入、输出电阻。
U CE VCC I C Rc 9 5.5 2 2V
该电路不可能出现UCE＜0。实际上，UCE = UBE时，三 极管已进入饱和区。 I C ≠I B
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第2章 半导体三极管及基本放大电路 第 2 章 基本放大电路
可见，温度升高时对三极管参数的影响，最终都集中在工作点的集 电极电流的增大上。
i b be e e
其中
Ie (1 ) Ib
而
U O I C RL I b RL
UO RL Au Ui rbe (1 ) Re
引入发射极电阻 后， Au 降低了。
Ic
e
Ie
若满足(1 + ) Re >> rbe Ib b + RL Au rbe Re
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第2章 半导体三极管及基本放大电路 第 2 章 基本放大电路
（2）晶体管输出端的等效电路
在放大区，
在小信号条件下，β是常数。
△ic= βib ，即ic=受ib控制 ， 晶体管输出端可用一个受控电流源来等效代替。如上图所示。
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第2章 半导体三极管及基本放大电路 第 2 章 基本放大电路
+
uO
ui
¡¡
RL
-
-
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第2章 半导体三极管及基本放大电路 第 2 章 基本放大电路
2．静态工作点
UB Rb 2 VCC Rb1 Rb 2
C1
+ +
I1 Rb1 IB
+ V CC
ie T ie Rb 2 ¡¡ Rc
+
U B U BE U B IC I E Re Re
上式中，通常
rce
rbe
1 ，故可简化为
rbe 如果 Re = 0 ，但考虑 rce 的作用，则 Ro Rc // rce
显然，接入 Re 后，三极管集电极至公共端之间的等效电阻大大提高了。
Ro Rc // ( rce
rce
Re )
一般rce 比RC 大许多，故RO ≈ RC 。
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第2章 半导体三极管及基本放大电路 第 2 章 基本放大电路
代入 I U o I 式，放大电路输出电阻为 o c 将 IC Rc Uo rce Ro Rc // rce (1 ) Re rbe Io
解：由直流通路估算静态工作点Q处的电流与电压值。 +VCC Rb C1 + + Ui Rc C2 + +
VT Re
RL
UO

（b）直流通路
例1图
接有发射极电阻的放大电路
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第2章 半导体三极管及基本放大电路 第 2 章 基本放大电路
根据微变等效电路列方程 U I r I R
固定偏置电路结构简单，调试方便。
但当更换管子或环境温度变化引起三极管参数变化时， 电路的工作点（IC、UCE）将发生变化，使Q点发生移动， 很可能移到不合适的位置而使放大电路无法正常工作。
+ V CC
+
Rc C2 +
+ uO + VCC
Rb C1
+
Rc iC + T uBE
+
+ C2 iB uCE RL
i
引 入 Re 后，输入电阻 增大了。
Ic I
放大电路的输出电阻
将放大电路的输入 端短路，负载电阻 RL 开 路 ，一般 c 、e 之间的 内电阻 rce 比Re 大许多， 故
I b b b Ib
+
c
c c +
R U i Rb
b
rbe rbe
e
Ie
I b R I b Rc
c +
Au 与 三 极 管 的 参 数 、rbe 无关。
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U i Rb

I b R c
Re
RLU o

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（c）微变等效电路
第2章 半导体三极管及基本放大电路 第 2 章 基本放大电路
放大电路的输入电阻 Ui Ri rbe (1 ) Re // Rb I
CC
Rc C1
+ +
Rb +
+ uO
Rc iC + T uBE
+
C2 Rb IB T
C1
+
+ C2 iB uCE RL
+
uO
i
+
Rs +
VCC
ui
-
us
-
-
-
-
-
-
这种偏置电路称为固定偏置电路
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第2章 半导体三极管及基本放大电路 第 2 章 基本放大电路
第2章 半导体三极管及基本放大电路 第 2 章 基本放大电路
微变等效电路法就是在小信号条件下，在给定的工作范围内，将晶体管看 成一个线性元件。把晶体管放大电路等效成一个线性电路来进行分析、计算。
1.三极管的微变等效模型
（1）晶体管输入回路的等效电路
rbe为晶体管的交流输入电阻，
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所谓的稳定工作点，主要指稳定工作点的电流IC 。 一种能自动稳 定工作点的偏置电 路如右图所示，该 电路称为分压式偏 置电路或射极偏置 电路。分压式偏置 电路是目前应用最 广泛的一种偏置电 路。
I1 C1
+ +
+ V CC
ie Rb1 IB T ie Rb 2 ¡¡ Rc
+
UB I2
C2 UE Re Ce
+
uO
Rs + us
ui
-
-
-
-
-
-
-
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第2章 半导体三极管及基本放大电路 第 2 章 基本放大电路
本节主要讨论环境温度对工作点的影响以及稳定工作点的 偏置电路。
工作点不稳定的原因： ①电源电压的变化； ②电路参数的变化； ③管子的老化与更换等； ④三极管的参数（ICBO、UBE、β等）随温度变化（主要原 因）。
+
uO
ui
¡¡
RL
-
-
分压式偏置电路
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第2章 半导体三极管及基本放大电路 第 2 章 基本放大电路
2.5.2 工作点稳定电路
分压式偏置工作点稳定电路
+ V CC
ie Rb1 IB T ie Rb 2 ¡¡ Rc
+
I1 C1
+ +
UB I2
C2 UE Re Ce
R rbe 1.36K
' i
' Ri Rb // Ri' 15// 1.36 1.25K
（3）. 输出电阻Ro
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Ro RC 3K
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第2章 半导体三极管及基本放大电路 第 2 章 基本放大电路
●如考虑信号源内阻RS，则电压放大倍数的计算应为
UB I2
C2 UE Re Ce
+
uO
UCE VCC IC Rc I E Re VCC IC (Rc Re )
+ V CC
+
Rc C2 +
+ uO + VCC
Rb C1
+
Rc iC + T uBE
+
+ C2 iB uCE RL
+
uO
Rs + us
ui
-
-
-
-
-
-
-
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第2章 半导体三极管及基本放大电路 第 2 章 基本放大电路
解：（1）
（2）当β=100时，IB的计算同上，仍为55μA I C I B 100 55μ A 5.5mA
26m V rbe 300 (1 ) 1.36K IE
' RL RC // RL 3 // 3 1.5K
' I b RL ' RL 60 1.5 66 1.36 rbe
AV

Vo


Vi
I b rbe
（2）. 输入电阻Ri
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第2章 半导体三极管及基本放大电路 第 2 章 基本放大电路
练习
1.根据直流通路求静态参数
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第2章 半导体三极管及基本放大电路 第 2 章 基本放大电路
2.根据微变等效电路求动态参数 （1）. 电压放大倍数
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第2章 半导体三极管及基本放大电路 第 2 章 基本放大电路
(2)输入电阻
对于共发射极低频电压放 大倍数，rbe约为1KΩ左右。 通常RB》 rbe，所以Ri≈ rbe。 Ri越大，放大电路从信号源取得的信号也越大。
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第2章 半导体三极管及基本放大电路 第 2 章 基本放大电路
可见，当RS》ri时，电压放大倍数将下降很多。
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第2章 半导体三极管及基本放大电路 第 2 章 基本放大电路
2.5 工作点稳定电路
设计和调试放大电路时，为获得较好的性能，必须首先设 置一个合适的Q点。 VCC U BE IB 共射基本放大电路中， Rb 当VCC和Rb确定后，基极偏流IB是“固定”的，其偏置电路 实际上是由一个偏置电阻Rb构成的。 +V
简化后的三极管等效电路
三极管简化的H参数等效电路图
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第2章 半导体三极管及基本放大电路 第 2 章 基本放大电路
2.共射极基本放大电路的微变等效电路
图a
1.交流参数的计算 (1)电压放大倍数
R'L = Rc // RL
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第2章 半导体三极管及基本放大电路 第 2 章 基本放大电路
2.5.1 温度对工作点的影响
1．温度对三极管参数的影响
（1）温度对ICBO的影响 温度每升高10℃，ICBO将增大一倍。 在高温场合多选用硅管。 I CEO (1 ) I CBO ，随着温度的高，ICEO也急剧增大。 （2）温度对UBE的影响 温度每高1℃， U BE 减小2.2mV。 （3）温度对β的影响 温度每升高1℃，β增加0.5%~1%。
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第2章 半导体三极管及基本放大电路 第 2 章 基本放大电路
[ 例 2] 在 图 所 示 的 固 定 偏 流 电 路 中 ， 若 VCC=9V ， Rb=150kΩ,Rc=2kΩ. 三 极 管 3DG4 的 UBE=0.7V ， UCES=0.3V ， β=50。 （1）试确定静态工作点； （2）若更换管子，使β变为100，其他参数不变，确定此 时的静态工作点。
Re Re
c
RLU o RL

Ro Rc
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Ie
e
例2图 (c)
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第2章 半导体三极管及基本放大电路 第 2 章 基本放大电路
讨论
引入 Re 后对输出电阻的影响。
UO UO Ue IO I C 其中 I C Ib RC rce e U 因为 U i 0， I b Ic Ib rbe IO b c UO Ue Ue I b IC + rce rce rce rbe rbe e ~_ U o U 1 Rc Rb O ( )U e rce rce rbe I e Re UO 1 ( ) I C Re rce rce rbe 例2图 （d） UO 求例2图电路输出电阻的等效电路 rce rce (1 ) Re Re Re // rbe 式中 rbe
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第2章 半导体三极管及基本放大电路 第 2 章 基本放大电路
说明：在工业上批量生产电子产品时，由于三极管参数
的分散性，同一型号三极管的参数（如β）将有较大的不同，
因此它的影响和温度变化造成的影响很相似。 为了减少调试时间，降低生产成本，希望电路对三极管 参数具有较好的适应性，即当管子参数变化时，其静态电流 IC基本不变。固定偏流电路不能满足上述的要求。