模拟电子技术_放大电路分析-小信号模型分析法

VB Q
Rb2 Rb1 Rb2
VCC
ICQ
IEQ
VBQ
VB EQ Re
VCEQ VCC ICQRc IEQ Re VCC ICQ(Rc Re )
IBQ
ICQ β
2.动态指标
交流通路
①电压增益 输入回路： vi ibrbe
输出回路： vo βib R'L
电压增益：
Av
vo vi
vi
e
vo
ib
AV
( Rc // RL ) rbe
Ri
vi ii
Rb // rbe
改进2
+VC C
Rb1
Rc
+ +
T +C2 +
vi
C1 vi Rb2
Re1
Re2
–
RL vo
+
Ce –
b ib
ic c
βib
e
vo
ie
1
Av
(Rc // RL ) rbe (1 )Re1
Ri Rb1 // Rb2 // rbe (1 )Re1
电压增益：
Av
vo vi
β ib (Rc // RL ) ib[rbe (1 β)Re ]
Baidu Nhomakorabea
β ( Rc // RL ) rbe (1 β)Re
（可作为公式用）
（2）放大电路指标分析 ③输入电阻
vi ib[rbe (1 β)Re ]
ii ib iRb
vi
vi vi
rbe (1 )Re Rb1 Rb2
ICQ β IBQ
VCEQ VCC ICQ Rc
射极偏置放大电路
VB Q
Rb2 Rb1 Rb2
VCC
ICQ
IEQ
VB
VB EQ Re
IBQ
ICQ
VCEQ VCC ICQ ( Rc Re )
动态：
ib
ic
vi
i
vo
电压增益： 输入电阻： 输出电阻：
AV
( Rc // RL ) rbe
4.5.1 共集电极放大电路
Av 1 。 Ri Rb //[rbe (1 β)RL ]
Ro
Re
//
Rs 1
rbe β
共集电极电路特点：
◆ 电压增益小于1但接近于1，vo与vi同相 ◆ 输入电阻大，对电压信号源衰减小 ◆ 输出电阻小，带负载能力强
动画演示
4.5.2 共基极放大电路
1.静态工作点 直流通路与射极偏置电路相同
2. 含有双电源的射极偏置电路
（1）阻容耦合
静态工作点
IBQ
Rb IBQ VBEQ ( Re1 Re2 )IEQ (VEE ) 0
ICQ IBQ
IEQ ICQ VCEQ VCC (VEE ) ICQ Rc IEQ ( Re1 Re2 )
2. 含有双电源的射极偏置电路 （2）直接耦合
且适用于频率较高时的分析。
缺点： 在BJT与放大电路的小信号等效电路中，电压、电流等
电量及BJT的H参数均是针对变化量(交流量)而言的，不能用 来分析计算静态工作点。
4. 小信号模型分析法的分析步骤
1、遵循“先静态后动态”的原则，静态分析时应利用直流 通路，动态分析时应利用交流通路或交流等效电路。只有在 静态工作点合适的情况下，动态分析才有意义。静态IE的值 用来求rbe。
4.6.2 共集—共集放大电路
1. 复合管的主要特性
PNP
两只NPN型BJT组成的复合管
rbe＝rbe1＋(1＋1)rbe2
4.6.2 共集—共集放大电路
1. 复合管的主要特性
NPN与PNP型BJT组成的复合管
PNP与NPN型BJT组成的复合管
rbe＝rbe1
4.6.2 共集—共集放大电路
2. 共集共集放大电路的Av、 Ri 、Ro
则输入电阻
Ri
vi ii
1
1
11
rbe (1 β )Re Rb1 Rb2
Rb1 || Rb2 || [rbe (1 β)Re ]
放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻
（2）放大电路指标分析 ④输出电阻
求输出电阻的等效电路
• 网络内独立源置零 • 负载开路 • 输出端口加测试电压
ib (rbe Rs) (ib ic )Re 0 vt (ic β ib )rce (ic ib )Re 0
该电路也称为射极输出器
1.静态分析
由 VCC IBQRb VBEQ IEQ Re IEQ (1 β )IBQ
得
IBQ
VCC VBEQ Rb (1 β)Re
ICQ β IBQ
VCEQ VCC IEQ Re VCC ICQ Re
直流通路
4.5.1 共集电极放大电路
2.动态分析 ①小信号等效电路
4.5.3 放大电路三种组态的比较
4.5.3 放大电路三种组态的比较
3.三种组态的特点及用途
共射极放大电路： 电压和电流增益都大于1，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集电
极电阻有很大关系。适用于低频情况下，作多级放大电路的中间级。 共集电极放大电路：
只有电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。在三种组态中， 输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好。可用于输入级、输出级或缓冲 级。 共基极放大电路：
前一级的输出电压是后一级的 输入电压，后一级的输入电阻是前 一级的负载电阻RL。
4.6.1 共射—共基放大电路
共射－共基放大电路
4.6.1 共射—共基放大电路
电压增益
Av
vo vi
vo1 vi
•
vo vo1
Av1 • Av2
其中
Av1
β1 RL rbe1
β1rbe2 rbe1(1 β2 )
Av 2
共射极放大电路4,3,9作业图
3. 小信号模型分析法的适用范围(小结）
放大电路的输入信号幅度较小，BJT工作在其V－I特性曲 线的线性范围（即放大区）内。H参数的值是在静态工作点 上求得的。所以，放大电路的动态性能与静态工作点参数值 的大小及稳定性密切相关。
优点： 分析放大电路的动态性能指标(Av 、Ri和Ro等)非常方便，
βR'L rbe
小信号等效电路
RL Rc // RL
2.动态指标
② 输入电阻
ii iRe ie iRe (1 β )ib iRe vi / Re ib vi / rbe
Ri
vi / ii vi
Re
||
rbe 1 β
vi Re
(1
β)
vi rbe
③ 输出电阻
Ro Rc
小信号等效电路
1. 基极分压式射极偏置电路
（2）放大电路指标分析
①静态工作点
VB Q
Rb2 Rb1 Rb2
VCC
ICQ
IEQ
VBQ
VB EQ Re
VCEQ VCC ICQ Rc IEQ Re VCC ICQ ( Rc Re )
IBQ
ICQ β
VBQ VEQ , I EQ , ICQ VCEQ , I BQ
输入电阻大
4.5.1 共集电极放大电路
2.动态分析 ④输出电阻
由电路列出方程
it ie iRe
vt ib (rbe Rs)
vt iRe Re 其中 Rs Rs // Rb
则输出电阻
Ro
vt it
Re //
Rs rbe 1 β
当
Re
Rs rbe
1
，
1
时，
Ro
Rs rbe
输出电阻小
4.5.1 共集电极放大电路
2.动态分析 ②电压增益
输入回路：
vi ibrbe ib (1 β)RL
其中 RL Re // RL
输出回路： vo ib (1 β)RL
电压增益：
Av
vo vi
ib (1 β)RL ib[rbe (1 β)RL ]
(1 )RL rbe (1 )RL
则
Ro
vt ic
rce(1
rbe
β Re ) Rs Re
其中 Rs Rs // Rb1 // Rb2 输出电阻 Ro Rc // Ro
当 Ro Rc 时， Ro Rc （ 一般 Ro rce Rc ）
(3) 固定偏流电路与射极偏置电路的比较
固定偏流放大电路
静态：
IBQ
VCC
VB EQ Rb
2、画出放大电路的交流等效电路，并求出rbe。
3、根据要求求解动态参数Av，Ri，Ro。
练习：画出下图所示电路的小信号模型。
练习：画出下图所示电路的小信号模型。
4.4 放大电路静态工作点 的稳定问题
4.4.1 温度对静态工作点的影响
4.4.2 射极偏置电路
1. 基极分压式射极偏置电路 2. 含有双电源的射极偏置电路 3. 含有恒流源的射极偏置电路
考虑RL对静 态工作点的
影响
3. 含有恒流源的射极偏置电路
静态工作点由恒流源提供 分析该电路的Q点及 Av 、Ri 、Ro
4.5 共集电极放大电路和 共基极放大电路
4.5.1 共集电极放大电路 4.5.2 共基极放大电路 4.5.3 放大电路三种组态的比较
4.5.1 共集电极放大电路
共集电极电路结构如图示
Ri
vi ii
Rb
// rbe
Ro = Rc
AV
rbe
(Rc // RL )
(1 )Re
Ri Rb1 // Rb2 // rbe (1 )Re
Ro Rc
# 射极偏置电路做如何改进，既可以使其具有温度稳定性， 又可以使其具有与固定偏流电路相同的动态指标？
改进1
ib b
ic c
βib
4.4.1 温度对静态工作点的影响
动画演示静态工作点
温度升高使IC增加 动画演示温度对静态工作点的影响
4.4.2 射极偏置电路
1. 基极分压式射极偏置电路
（1）稳定工作点原理
目标：温度变化时，使 IC维持恒定。
如果温度变化时，b点电 位能基本不变，则可实现静
态工作点的稳定。
稳定原理：
(a) 原理电路
只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电阻小，输 出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好，常用于高频或宽频带低输入阻抗 的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能。
4.6 组合放大电路
4.6.1 共射—共基放大电路 4.6.2 共集—共集放大电路
组合电路分析基本原则：组合 放大电路总的电压增益等于组成它 的各级单管放大电路电压增益的乘 积。
不再先求IBQ
（2）放大电路指标分析 ②电压增益
<A>画小信号等效电路
（2）放大电路指标分析 ②电压增益
<B>确定模型参数
已知，求rbe
rbe
200
(1
)
26(mV) I E Q ( mA )
<C>增益
输出回路： vo β ib (Rc // RL )
输入回路： vi ibrbe ie Re ibrbe ib (1 β)Re
(b) 直流通路
T IC IE VE、VB不变 VBE IB
IC
（反馈控制）
动画演示
1. 基极分压式射极偏置电路
（1）稳定工作点原理
b点电位基本不变的条件：
I1 >>IBQ ，VBQ >>VBEQ
此时，VBQ
Rb2 Rb1 Rb2
VCC
VBQ与温度无关
一般取 I1 =(5~10)IBQ ， VBQ =3~5V
β RL rbe β RL
1
一般 RL rbe ，则电压增益接近于1， 即 Av 1 。vo与vi同相
电压跟随器
4.5.1 共集电极放大电路
2.动态分析 ③输入电阻
Ri
vi ii
vi
vi vi
Rb rbe (1 β)R'L
Rb || [rbe (1 β)R'L ]
当 1 ， RL rbe 时， Ri Rb // RL
Av
vo vi
1 βR'L rbe 1 β R'L
式中
≈12 rbe＝rbe1＋(1＋1)rbe2
RL＝Re||RL
Ri＝Rb||[rbe＋(1＋)RL]
Ro
Re
||
Rs
|| Rb 1
rbe
作业
P190 4.4.3，4.4.4，4.4.5
前一级的输出电压是后一级的输
入电压，后一级的输入电阻是前一级
的负载电阻RL。
4.6.1 共射—共基放大电路
输入电阻
vi Ri＝
i ＝Rb||rbe1＝Rb1||Rb2||rbe1
i
输出电阻
Ro Rc2
4.6.2 共集—共集放大电路
(a) 原理图
(b)交流通路
T1、T2构成复合管，可等效为一个NPN管
β2 R'L2 rbe2
β2 ( Rc2 || RL ) rbe2
所以 因为 因此
Av
β1rbe2 (1 β2 )rbe1
•
β2(Rc2 || rbe2
RL )
β2 1
Av
β1( Rc2 || rbe1
RL )
RL
rbe2 1 β2
组合放大电路总的电压增益等于
组成它的各级单管放大电路电压增益
的乘积。