第四章 放大电路基础(2)小信号模型及三种基本电路2016 [兼容模式]
模电课件放大器基础PPT课件
VGSQ
RG2VDD RG1 RG2
I DQ RS
I DQ
COXW
2l
(VGSQ
VGS(th) )2
VDSQ VDD IDQ (RD RS )
VDD
RG1
ID
RD
G
T
S
RG2
RS
▪ 电路特点： 分压偏置电路不仅适用于三极管，同时适用
于各种类型的场效应管。
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（2）自偏置电路 ▪ Q点估算：
+
vi Ri
vS-
-
+
Ro
+ RL vo
-vot
-
Avt
vot vi
vo vi
vot vo
Av (1
Ro ) RL
RO越小，RL对Av影响越小。
源电压增益：
Avs
vo vs
vo vi
vi vs
Av
Ri Rs Ri
Ri越大，RS对Avs影响越小。
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➢电流放大器
电流增益： 短路电流增益：
谐振放大器 （放大高频载波信号）
▪ 按信号强弱分： 小信号放大器 （线性放大器） 大信号放大器 （非线性放大器）
▪ 按电路结构分： 直流放大器 （多用于集成电路） 交流放大器 （多用于分立元件电路）
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放大器组成框图
具有正向受控作用的半导体器件是 整个电路的核心
输
耦
入
合
信
电
号
路
耦
输
合
ii
RS
+ vS -
+
vi
Ri
或
iS
电路基础原理简介电路的小信号模型和放大器设计
电路基础原理简介电路的小信号模型和放大器设计电路基础原理简介、电路的小信号模型和放大器设计电路是电子技术的基础，也是现代社会中各种电子设备的基本组成部分。
了解电路的基础原理以及掌握电路的小信号模型和放大器设计是电子工程师的基本技能。
本文将简要介绍电路的基础原理，并重点讨论电路的小信号模型和放大器设计。
一、电路基础原理简介电路是由电子元件（例如电阻、电感、电容）和电子器件（例如二极管、晶体管）组成的。
在电路中，电流和电压是最基本的物理量。
欧姆定律指出电流与电压之间的关系为I=V/R，其中I为电流，V为电压，R为电阻。
通过欧姆定律，我们能够计算电路中的电流和电压。
二、电路的小信号模型电路的小信号模型是用于描述电路中小信号行为的模型。
在电路工程中，我们通常关注的是电路中微弱的变化，例如输入信号的微小变化引起的输出信号的微小变化。
因此，我们只需要考虑电路在直流工作点附近的小信号行为。
以晶体管为例，晶体管的小信号模型由三个参数描述：输入阻抗Zin、输出阻抗Zout和电流放大倍数β。
输入阻抗描述了输入信号与晶体管之间的阻抗匹配情况；输出阻抗描述了晶体管与负载之间的阻抗匹配情况；电流放大倍数描述了晶体管将输入信号放大多少倍。
三、放大器设计放大器是电子器件，用于将输入信号放大。
它在电子设备中广泛应用，例如音频放大器、射频放大器等。
放大器的设计是电路工程中的重要部分，它涉及到电路的稳定性、频率响应和失真等问题。
放大器设计的首要任务是选择适当的放大器类型。
常见的放大器类型包括共射放大器、共基放大器和共集放大器。
这些放大器类型各有特点，适用于不同的应用场景。
此外，放大器设计还需要考虑电路的稳定性。
电路的稳定性是指在不产生自激或者发散的情况下，电路能够保持所需的功能。
为了提高电路的稳定性，我们需要采取一系列措施，例如增加反馈电路、控制增益等。
最后，放大器设计还需要考虑电路的频率响应和失真。
频率响应描述了放大器在不同频率下的增益情况，失真则描述了输入信号经过放大器后可能引起的波形畸变。
放大电路的小信号模型分析法—共射极放大电路小信号模型
ib Rc RL vo -
2
Lec 04-3
H参数小信号等效电路
华中科技大学电信系 张林
4.3.2 小信号模型分析法
2. 用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路
（3）求放大电路动态指标
电压增益
b ib
根据
+ +
vi ib rbe ic β ib
vs
vi Rb
-
-
rbe e
ic c ib Rc
200
(1
)
26(mV) IE (mA)
vs -
50F ＋ T RL vo
4k －
200 (1 ) 26(mV)
IC (mA)
Ri Rb || rbe rbe 863
863
Ro Rc 4k
Av
vo vi
β ( Rc || RL ) rbe
115.87
9
Lec 04-3
华中科技大学电信系 张林
4.3.2 小信号模型分析法
2. 用H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Q点
IBQ
VCC
VBEQ Rb
ICQ β IBQ
VCEQ VCC ICQ Rc
Rb
Cb1 +
＋
vs
－
VCC
Rc
Cb2
+
＋
T RL vo
－
共射极放大电路
利用PN结的恒压降模型或理想模型确定VBEQ， 已知。
Rb
Cb1 +
VCC
Rc
Cb2
+
＋
T RL vo
－
共射极放大电路
VCEQ VCC Rc ICQ 12V - 2k 3.2mA 5.6V
第四章小信号模型分析法
iB
vBE
c
iC
b
vCE e
BJT双口网络
vBE f ( iB , vCE ) iC f ( iB , vCE )
4.4.1 BJT的小信号建模
1. H参数的引出
在小信号情况下， 对上两式取全微分得
dvBE dvBE
vBE iB
VCE
diB
vBE vCE
IB
dvCE
rbe
Ib
置0
Rs
RE
ro
用加压求流法求输出电阻。
4.6 共集电极电路和共基极电路
4.6.1
⑤输出电阻
共集电极电路
Rs
RB
rbe
Ib
Ib
I
R // R R` s s B
I Ib Ib Ie
RE
Ie
U
（加压求流法） U U U rbe R rbe R RE s s 1 rbe R s U ro R E // 1 1 1 I rbe R RE s
ib b
ui rbe
Rb
ib e
c
共射极放大电路
RC
uo
RL
放大电路 小信号等效电路的画法：
步骤：
1 首先从三极管三个极出发 ，画放大电路交流 通路。(电容、直流电源交流短接) 2 用三极管小信号模型替代三极管。
3 标出电量符号。(瞬时值、相量)
用小信号模型法分析共射极放大电路：
分析的一般步骤： 1 放大电路的静态分析，求Q(IB 、 IC （ IE ） 、 VCE )， 并求rbe 2 画放大电路的小信号等效电路 3 用线性电路分析法，求解放大电路的动态性能指标 电压放大倍数（电压增益）： Av = Vo / Vi 输入电阻 Ri 输出电阻 Ro
放大电路的基础(共10张PPT)
输 耦 放大电路的输出相当于负载的信号源，该信号源的内阻称为电路的输出电阻。
us — 信号源电压
入 us — 信号源电压
合
信 电 Ro 越小，uot 和 uo 越接近。
4 us = 20 mV，Rs = 600 ，比较不同 Ri 时的 ii 、ui。
号 路 将输入信号源与放大器输入端进行连接。
us — 信号源电压
RS +
+ ui
Ri
us –
–
1
R+o uot
RL
–
+ uo
–
2
计算：
Ro
u i
us RL
0
测量：
1
RS us =0
1
uo
uotRL Ro RL
Ro
(uot uo
1)RL
放大 电路
2i
+ u
–
2 Ro
uot — 负载开路时的输出电压；
uo — 带负载时的输出电压， Ro 越小，uot 和 uo 越接近。
uo — 输出电压
ii — 输入电流
io — 输出电流
1.2 放大电路的主要性能指标
1 ii
io 2
R + 放大 us — 信号源电压
S
+ u Au = uo/ui
i
u 电路 – 4 us = 20 mV，Rs = 600
Au = uo/ui
，比较不同 Rsi 时的 ii 、ui。
– 放大电路的输出相当于负载的信号源，该信号源的内阻称为电路的输出电阻。
1 Au = uo/ui
1、 放大倍数 ( f ) — 相频特性
RL 2
放大电路基础
3.3 放大电路的分析方法 3.3.1 放大电路的静态和动态
(1) 静态
当放大电路没有交流输入信号时，电路中各处的电 压和电流都是不变的直流，称为“直流工作状态”或 “静态”。 分析放大电路的“静态”，需要绘出电路的“直流 通路 ( 道 )” ，此时保留直流电源，去除交流输入信号 ( 交流电压源短路、交流电流源开路 ) ，耦合电容作开 路处理。
(2) 图解分析法
用图解法进行动态分析时需要进行的准备工作： 要有BJT管的输入和输出特性曲线； 对电路进行静态分析，在输出特性曲线
上确定静态工作点Q，并过Q点作出交流负 载线；
作出输入信号vi的波形图。
直线段 Q'Q" 是动态时工作点移动 的轨迹，称为动态工作范围
iC/mA
4 3 2 1 0
1 共射极放大电路的直流通路
固定偏流电路 和 VBB配合，在直 流静态时供给三极 管合适的基极电流
基极电流I B (常称作“偏流” ):
VBB VBE VBB 定值 IB ＝ Rb Rb
(2) 动态
当放大电路有交流输入信号时，电路中各处 的电压和电流处于变动状态，称为“交流工作 状态”或“动态”。
放大电路 的工作点 进入截止 区，引起 截止失真 ( 对 NPN 管 输出波形 出现削顶 现象)，其 原因是静 态工作点 选得过低
(2) 静态工作点的选取
如果输入信号的幅度较小，可 将静态工作点设低，以减少直 流电源功率损耗(此时iC低)。
设交流负载线分 别与饱和区、截 止区的分界线交 于 Q 1 、 Q 2 点，将 静态工作点选在 Q 1 、 Q 2 点的中间， 这样可以得到最 大不失真输出， 但这也需要输入 信号幅度较大， 以使iB电流达到一 定 幅 度
4.3.2 小信号模型分析法
rbe = rbb' VT + (1 + β )re = 200 + (1 + 40) × I EQ
+ VBE
-
26 = 200 + × 10 3 = 890Ω 37.7
二、交流分析
1. 画出交流通路和小信号等效电路（耦合电容短路，VCC=0） 画出交流通路和小信号等效电路（耦合电容短路， ）
c
（2）输出电阻 ）
vs = 0
ib = 0
Ri
Ro = RC = 4kΩ
e
Ro
（3）电压增益 ）
' − β i b ( RC // R L ) − β R L Av = vo / vi = = = −90 i b rbe rbe
例4.3.2 设图所示电路中 BJT的β = 40，rbb' = 200Ω ,V BEQ = 0.7V . VCC = 12V , Rb = 300kΩ , RC = R L = 4kΩ , 试求该电路的 Av , Ri , Ro 。 开路， 如何变化？ 若RL开路， Av 如何变化？
一、直流分析
VCC Rb RC + Rs
1 . BJT的H参数及小信号模型
作自变量， 以i B , v CE 作自变量， v BE , i C 作因变量
v BE = f 1 ( i B , v CE ) i C = f 2 ( i B , v CE )
iC
iB
+ +
电压、电流的微变关系： 电压、电流的微变关系：
dv BE ∂v BE = ∂i B
放大电路的分析方法
1、画直流通路 、
直流分析 放大 电路 分析 交流分析
三极管电路的小信号模型分析方法
（2）uDS 对输出电流 iD的控制作用
DS 间的电位差使沟道呈锥形， 靠近漏极端的沟道最窄。
（2）uDS 对输出电流 iD的控制作用
DS 间的电位差使沟道呈锥形， 靠近漏极端的沟道最窄。
当uGD = UGS(th) 时，漏极附近 反型层消失，称为预夹断。
（2）uDS 对输出电流 iD的控制作用
预夹断发生之前： uDS iD 预夹断发生之后：uDS iD 不变
因为预夹断发生之后： uAS为常数，且A、S间 的沟道电阻近似为常数
3. 伏安特性
(1) 输出特性
iD f (uDS ) uGS 常数
可变电阻区（非饱和区） uDS < uGS UGS(th)即未预夹断 压控电阻特性
负载电阻，C1、C2为隔直耦合电容，β=100，us=10sin
t（mV），试求 iB、uBE、iC、uCE 。 解：（1）画直流通路，估算Q点
UBEQ 0.7V
IBQ
VBB
U BEQ RB
12 0.7 mA 470
0.024mA
I CQ I BQ 100 0.024mA 2.4mA
3.6 3.6
V
0.8 5s int
V
例2.2.3 解续：
（5）求总量 uBE、iB、iC、uCE
uBE U BEQ ube (0.7 7.2 10 3 sint ) V
iB IBQ ib (24 5.5sint) μ A iC ICQ ic (2.4 0.55 sint) mA uCE UCEQ uce (5.5 0.85 sint ) V
（1) uGS 对输出电流iD 的控制作用 a. uGS = 0时 ，无导电沟道。 b. 给uGS 加正电压，当uGS UGS(th) 时，栅极表面层形成导电沟道
第四章三极管及放大电路基础
N
P
N
IE
I EN
e
I
EP
Re
VEE
b IB
IC c
VCC
Rc
+ +
载流子运动过程
(2) 复合（基区参杂浓度很低）
发射区的电子注入基区后，少数将与基区的空穴复合掉， 形成IBN。
N
P
N
IE
I
EN
IC
e
c
Re
VEE
b IB
VCC
Rc
+ +
载流子运动过程
(3) 收集（集电区面积大）
因为集电结反偏，收集扩散到集 集电区及基区的少数载流子形成
4. 放大作用
IE +iE e
c IC +iC
+
vI -
VEB+vEB
b IB +iB
+ vO RL
1k -
VEE
VCC
图 03.1.05 共基极放大电路
若 vI = 20mV 使 iE = -1 mA， 当 = 0.98 时， 则 iC = iE = -0.98 mA， vO = -iC• RL = 0.98 V，
3DKG23 250W 30A
注：*为 f
VRCBO V
20 40 45 40 300 25 400
VRCEO V 12 24
30 250 15 325
VREBO V
4
I C BO μA
≤6 ≤6 0.1 0.35 ≤2mA ≤0.1
fT MHz *≥ 8 *≥ 8 100
300 8
4.1 BJT
动态是放大的对象和预期的结果
4.3.2 小信号模型分析法
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
*
4.3.2小信号模型分析法 小信号模型分析法
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。 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， 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。
VCC 12V c 20µF + e + Cb2
V CC − V BE IB = Rb I C = β⋅ I B
V CE = V CC − I C R c
300K
Rb + b
Rc
4K
Cb1 Rs vs + -
vi
-
+ 20µF
vo
-
RL
一般硅管V 一般硅管 BE=0.7V，锗管 BE=0.2V，β 已知。 ，锗管V ， 已知。
∆vBE rbe = ∆iB
VCE
∆vBE µre = IB ∆vCE
入特曲线在Q点处切线斜 入特曲线在 点处切线斜 率的倒数
∆iC β= VCE ∆iB
点附近， 在Q点附近，两条单位间距 点附近 的入特曲线间的横向距离。 的入特曲线间的横向距离。 ∆iC 1 = IB rce ∆vCE 出特曲线在Q点处切线的斜率 出特曲线在 点处切线的斜率
点附近， 在Q点附近，两条单位间距的出 点附近 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 点处切线 * 为出特曲线在Q点处切线 斜率的的倒数。 斜率的的倒数。
4.7 共源放大电路的小信号模型分析法
模拟电子技术基础共源放大电路的小信号模型分析法共源放大电路的小信号模型分析法+–d sv gsv gsd–gi di FET小信号模型——线性电路+–dsv gsv gsd–0 g i di 小信号模型m gsg v m gs g v ——受控电流源，大小和方向均受控制gs v m gs g v 若g+ s-，则受控电流源方向d→s gs v m gs g v 若g-s+，则受控电流源方向s→dgs v共源放大电路的小信号模型分析法共源电路动态分析——画交流通路交流通路+–G i D DV dR 1g R 2g Rov iv LR G Sv –+–DSv Di –svsiR +–Di 1g R 2g R GSv dR LR ov iv svsiR交流通路小信号等效电路共源电路动态分析——画小信号等效电路通常小信号模型参数求解21GSQ DOm TNTN V I g V V+–Di 1g R 2g R GSv dR LR ov iv svsiRDi –gsv gsdm gsg v iv 1g R 2g R dR LR ov svsiR小信号等效电路共源电路动态分析——电压放大倍数ov iv A v ()o m gs d L v g v R R i gsv v ()m gs d L v gsg v R R A v–gsv gsdm gsg v iv 1g R 2g R dR LR ov svsiR ()v m d L A g R R 有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）共源放大电路的小信号模型分析法输入电阻和输出电阻放大电路不是孤立的为了表征放大器的级联性能svsiR 信号源LRov 负载放大电路iviR oR oi ii ovovi R ——输入端连接信号源——输出端连接负载oR 引入了电路的输入电阻R i 和输出电阻R o 的概念它们是放大电路重要动态性能指标。
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）共源放大电路的小信号模型分析法输入电阻和输出电阻什么是输入电阻？当信号源加到放大器输入端时，LRov 放大电路svsiR 信号源负载iviR oR oi ii ovoviR 放大器就相当于信号源的一个负载电阻。
第四章：场效应管及放大电路讲解
iD
vGS 0 VT
(1-34)
模拟电子
输出特性曲线 iD
vGS>0
0
v DS
(1-35)
耗尽型N沟道MOS管的特性曲线
模拟电子
耗尽型的MOS管VGS=0时就有导电沟道， 加反向电压才能夹断。
iD
转移特性曲线
vGS VT 0
(1-36)
模拟电子
输出特性曲线 iD
vGS>0
vGS=0
vGS<0
P NN
P沟道结型场效应管 D
G
S源极
S
(1-6)
模拟电子
（2）工作原理（以P沟道为例） VDS=0时
PN结反偏，
VGS越大则耗
D
尽区越宽，导 电沟道越窄。G
P
VDS
NN
VGS S
(1-7)
VGS越大耗尽区越 宽，沟道越窄， 电阻越大。
G
但 尽区当宽VG度S较有V小限DS时=，0，时模存耗拟电子 在导电沟道。DS间 D 相当于线性电阻。
Vgs
-
gmVgs
s
+
Rg2
R RL Vo -
(1-56)
中频电压增益
模拟电子
Vo gmVgs (R // RL )
Vgs Vi Vo
Vo gm (Vi Vo )( R // RL )
A Vm
Vo Vi
gm (R // RL ) 1 gm (R // RL )
Rg2 47k
Rg1 2M
Rd 30k
d
g
Rg3
s
10M
R
2k
小信号模型
小信号模型小信号模型是指在电子电路分析中使用的一种简化模型，用于分析电路中的微小变化或者交流信号的响应。
通过小信号模型，我们可以更好地了解电路的稳定性、频率响应以及信号传输特性。
在电子技术领域，小信号模型起着至关重要的作用，为工程师们设计和优化电路提供了有效的工具和方法。
小信号模型的基本概念小信号模型通过将非线性电路元件在工作点处的导纳或者电阻转换成等效的线性模型来描述电路的动态特性。
在小信号模型中，电路中的电容、电阻和电感等元件被简化为等效的小信号模型参数，这样可以更方便地进行分析和计算。
通常情况下，小信号模型可以通过微分方程或者迪拜电路等方法来建立。
通过对电路中各个元件的微分导纳、微分阻抗以及微分电容等参数进行计算，可以得到小信号模型的等效电路。
这样一来，我们就可以分析电路在频率响应、幅频特性和传输特性上的变化。
小信号模型在电路分析中的应用小信号模型在电子电路设计和分析中有着广泛的应用。
在放大器设计中，通过建立放大器的小信号模型，可以快速地分析放大器的增益、带宽、稳定性以及噪声等特性。
此外，小信号模型还可以在滤波器设计、功率放大器设计以及交流耦合等领域发挥作用。
在通信系统设计中，小信号模型常常用于分析调制解调器、射频前端、混频器等模块的频率响应和信号传输特性。
利用小信号模型，工程师们可以更好地优化电路的性能，提高系统的整体性能和稳定性。
结语小信号模型作为一种电子电路分析的重要方法，为工程师们提供了便利和实用的工具。
通过建立准确的小信号模型，我们可以更深入地了解电路的特性和性能，从而优化设计、提高效率。
希望通过本文的介绍，读者对小信号模型有了更清晰的认识，并在实际工程应用中能够灵活运用这一方法。
三种基本组态放大电路
3.2 三种基本组态放大电路掌握三极管三种组态放大电路的工作原理； 会对放大电路的主要性能指标进行分析；了解场效应管放大电路的工作原理。
一、共发射极放大电路（一）电路的组成直流电源V CC 通过R B1、R B2、R C 、R E 使三极管获得合适的偏置，为三极管的放大作用提供必要的条件， R B1、R B2称为基极偏置电阻，R E 称为发射极电阻，R C 称为集电极负载电阻，利用R C 的降压作用，将三极管 集电极电流的变化转换成集电极电压的变化，从而实现信号的电压放大。
与R E 并联的电容C E ，称为发射极 旁路电容，用以短路交流，使R E 对放大电路的电压放大倍数不产生影响，故要求它对信号频率的容抗越小 越好，因此，在低频放大电路中ＣＥ通常也采用电解电容器。
（二）直流分析断开放大电路中的所有电容，即得到直流通路，如下图所示，此电路又称为分压偏置式工作点 稳定直 电流通路。
电路工作要求：I 1≥ (5 ~ 10)I BQ ，U BQ ≥ (5 ~ 10)U BE Q求静态工作点Q：方法1.估算稳定Q点的原理：方法2.利用戴维宁定理求IBQ（三）性能指标分析将放大电路中的C1、C2、CE短路，电源VCC短路，得到交流通路，然后将三极管用H参数小信号电路模型代入，便得到放大电路小信号电路模型如下图所示。
E1.电压放大倍数2.输入电阻二、共集电极放大电路(射极输出器、射极跟随器) （二）性能指标分析1.电压放大倍数2.输入电阻R 'L = R E // R L3.输出电阻共集电极电路特点 共集电极电路用途 1.U o 与U i 同相，具有电压跟随作用 1.高阻抗输入级 2.无电压放大作用 A u <1 2. 低阻抗输出级 3.输入电阻高；输出电阻低 3.中间隔离级例题2.电路如图所示，已知三极管的β=120，R B = 300 k Ω，r 'bb = 200 Ω，U BEQ = 0.7 V R E = R L = R s = 1 k Ω，V CC = 12V 。
放大电路基础--可编辑全文
只能在不失真的前提下求得。
2.2 放大电路的分析
2）放大电路的输入电阻 放大电路对信号源(或对前级放大电路)来说是一个负载，可用一 个电阻等效代替。这个电阻是信号源的负载电阻,也就是放大电路的输 入电阻，如图2.2.6所示。
输入电阻ri的计算式为 输入电阻是对交流信号而言的，是动态电阻。
2.2 放大电路的分析
低频小功率晶体管的输入电阻常用下式估算。
式中，IE是发射极电流的静态值。rbe通常为几百欧到几千 欧，在手册中常用hie表示。
2）输出回路的微变等效电路 晶体管的输出特性曲线族见图2.2.3（b）。在放大区，它 是一组近似与横轴平行、等距的直线。当uCE为常数时，令ΔiC 和ΔiB比值为β，即
β为晶体管的交流放大系数。在小信号输入情况下，β是一 常数，由它确定控制的关系，即ic=βib。因此，晶体管的输出 电路可以用一个电流控制电流源来代替，见图2.2.4。β值通常 为20～200，在手册中常用hfe表示。
（2）直接耦合。这就是前后级间直接耦合，因此各级的静 态工作点彼此独立计算；改变匝数比，可进行最佳阻抗匹配， 得到最大输出功率；常用在功率放大场合或需要电压隔离的场 合，如功率放大器、晶闸管触发电路等。
（3）变压器耦合。用变压器构成级间耦合电路的称为变压 器耦合。由于变压器体积与质量较大，成本较高，所以变压器 耦合在放大电路中的应用较少。
2.1 放大电路的组成和工作原理
(3)集电极电阻Rc。 集电极电阻Rc的主要作用是将集电极电流的变化转化为电压 变化，以实现电压放大。Rc值一般为几千欧到几十千欧。 (4)基极偏置电阻Rb。 Rb有两个作用：一是在电源UCC一定时，基极电流IB的大小取决 于基极电阻Rb，即调节Rb的大小可提供合适的直流工作状态； 二是防止交流信号被电源UCC短路，而加不到晶体管的发射结上。 Rb的值通常为几百欧到几千欧。 (5)耦合电容C1、C2。 C1、C2也称为隔直电容，具有隔离直流、传递交流的作用。
三种基本放大电路及静态工作点PPT课件
.
23
静态工作点稳定的放大器
分
压
式 偏
RB1
置 电 路
C1
+ECI1 RC IC C2 NhomakorabeaB B C
I2
E
RL
ui RB2
RE IE CE
RE射极直流 负反馈电阻
CE 交流旁路 电容
.
I2=（5~10）IB
I1= I2 + IB I2
I1
I2
EC BR1 RB2
UBI2RB2
RB2 RB1 RB2
了负反馈过程
T
IC
IC
IE UE
UBE
IB .
由输入特性曲线
25
直流通道及静态工作点估算
RB1 RB2
RC IB
RE
+EC IC UCE IE
UB
RB2 RB1 RB2
EC
IC IE =UE/RE = （UB- UBE）/ RE
IB=IC/
UCE = EC - ICRC - IERE
电容开路,画出直流通道 UBE 0.7V
答： 截止状态
共射极放大电路
故障原因可能有：
• Rb支路可能开路，IB=0， IC=0， VCE= VCC - IC Rc= VCC 。
• C1可能短路， VBE=0， IB=0， IC=0， VCE= VCC - IC Rc= VCC 。
end
.
19
2.4 放大电路的工作点稳定问题
2.4.1 温度对工作点的影响
•
RC
RL
Uo
.
28
微变等效电路及电压放大倍数、输入电阻、 输出电阻的计算
第四章 放大电路基础(2)小信号模型及三种基本电路2016 [兼容模式]
![第四章 放大电路基础(2)小信号模型及三种基本电路2016 [兼容模式]](https://img.taocdn.com/s3/m/a50233d9a1c7aa00b52acb91.png)
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小信号模型分析法
（3）电路的输出电阻Ro：
由定义：
Ro
=
vT IT
RL =∞,
Vs =0
Ro
=
VT IT
≈ Rc
R0′ = rce
b ib
+
Rs
rbe
vi Rb
Vs=0 -
信号源短路， 保留内阻
+
Vs
-
-
-
e
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小信号模型分析法
b ib
+
Rs
rbe
vi Rb
+
Vs -
-
e
ic c βib
Rc
+ RL v0
-
2、求解动态参数AV、Ri、Ro：
（1）电压放大倍数Av：
负号表示vo与vi反相
vi = ib rbe
+
T
+
+
vi Rb2 I2 Re
RL IE
vo -
-
+
静态
VB
≈
Rb2 Rb1 + Rb2
VCC
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放大电路的工作点稳定问题
2、稳定Q的工作原理：
Rb1
Cb1
+
+
vi Rb2
-
+
模电课件 第四章 放大电路基础(2)小信号模型及三种基本电路2013
ICQ ≈ I EQ =
VB − VBE ≈ 1.65mA R e1 + R e2
VCEQ ≈ VCC – ICQ（RC +Re1+Re2）=7.8V
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IBQ=ICQ/β=28uA
18
2013-3-4
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¤¤
4
小信号模型分析法 Q点附近，小信号
3、H参数的确定：
∂v BE hie＝ ∂iB
= rbe
vCE
hre =
∂v BE ∂vCE
= µr
iB
hfe＝
∂iC ∂iB
=β
vCE
26 mV r 所以： be＝200 Ω + (1 + β ) I ( mA ) E
其中：rbb’=200Ω
由发射极静态 电流来计算
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ÿÿ
6
小信号模型分析法
4、简化H参数等效电路：
I BQ ≈ 40 µA VCC = I CQ RC + VCEQ + I EQ Re ≈ VCEQ + I CQ ( RC + Re ) I CQ = 2mA VCEQ = 6V
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I CQ = βI BQ
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小信号模型分析法
（2）求Q附近参数rbe：rbe = 200Ω + (1 + β ) （3）画小信号等效电路：
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Rb1
Cb1
+
+
vi Rb2
-
+
Rc T
Re
+VCC Cb2
直流通路：
Rb1
VB
+
RL vo
Rb2
-
+VCC Rc
T Re
VB
≈
Rb2 Rb1 + Rb2
VCC
I CQ
≈ IEQ
= VB − VBE Re
≈
VB Re
IBQ=ICQ/β
VCEQ ≈ VCC – ICQ（RC +Re）
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小信号模型分析法
（3）电路的输出电阻Ro：
由定义：
Ro
=
vT IT
RL =∞,
Vs =0
Ro
=
VT IT
≈ Rc
R0′ = rce
b ib
+
Rs
rbe
vi Rb
Vs=0 -
信号源短路， 保留内阻
IC iB 50ºC 25ºC
T
（相同VBE下 ）IB
IC
实验表明： VBE具有负的温度系数-2.2mV/0C
vBE
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放大电路的工作点稳定问题
3、温度升高，β↑：
iC
T
β
IC
温度上升时，输出特性曲 线上移，造成Q点上移。 实验表明，温度每上升 10C，β增大0.5～1%
小信号模型分析法
3、小信号模型法求解步骤：
u用公式法或图解法估算Q，确定IEQ。 u估算rbe。 u画电路的交流通路（可省） 小信号等效电路。
u用线性分析的方法，列方程求解AV、Ri、Ro动态参数。 u若要分析失真情况或求最大不失真输出电压用图解法。
总结：两种分析法的比较及应用
小信号模型分析法
关于H参数等效电路的几点说明： （1）等效电路中电流源βib和电压源μrvce都是受控电
源，不能独立存在。 （2）等效电源的方向不能随意假定：电流源的方向取决
ib，若ib从b流向e，则βib一定从c流向e。 （3）等效电路中描述的电压与电流均是交流小信号，不
（1）求Q： 由直流通路
VCC = I BQ Rb + VBE + (1 + β )I BQ Re
IBQ ≈ 40µA ICQ = 2mA VCEQ = 6V
VCC = ICQ RC + VCEQ + I EQ Re ≈ VCEQ + ICQ (RC + Re ) ICQ = βI BQ
2016/3/7
=
r′
bb
+ (1 +
β
)
r
e
+
其中：rbb’=200Ω
所以： rbe＝200 Ω + (1 + β ) 26mV
I E (mA )
由发射极静态 电流来计算
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小信号模型分析法
4、简化H参数等效电路：
含直流，不能用等效电路求Q点。 （4）等效电路中的H参数是Q点附近的参数。
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小信号模型分析法Q点附近，小信号
3、H参数的确定：
hie＝
∂vBE ∂iB
vCE
= rbe
hre =
∂vBE ∂vCE
=
I
S
(e
VB′E
/V
T
− 1)
IC
1 = dIE re d VB′E
= I S (e VB′E /VT ) = I E
VT
VT
b IB rbb
+
b
re
=
VT IE
=
26mV IE
（常温下）
基区体电阻 （手册中查）
rbe
re IE
e
rbe＝ ube ib
=
ib
r
bb
+ (1 + ib
β )ib re
（1）μr＜10-3，忽略。 （2）rce＞105，忽略。
在分析放大电路交流小信号 时，可用此简化等效电路直 接取代交流通路中的三极管
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NPN、PNP管等效电路一样
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小信号模型分析法
二、用H参数小信号模型分析基本共射放大电路：
Q´ Q
总之，三极管是一个对温度十分敏感的器件，若：
VBE
T
β
IC
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ICEO
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Q饱和区
VCE
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放大电路的工作点稳定问题
固定偏置电路的Q点是不稳定的。 Q点不稳定可能会导致静态工作点靠近 饱和区或截止区，从而导致失真。
T
+
VE RL vo
Re
-
静态
VB
≈
R b2 R b1 + R b2
V CC
VB稳定
T
IC
IC
IE
VE
VBE
IB 由输入特性曲线
利用Re的直流负反馈作用来稳定Q
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放大电路的工作点稳定问题
3、Q点的估算：
§4.3 放大电路的分析方法 ——小信号模型分析法
思路：在Q点附近，三极管特性曲线可近似看为线性的，把非线性问题转为
线性问题求解。条件：输入为交流小信号（微变信号）
一、H参数等效电路：
1、H参数的导出：
式中各量均是全量，包 含直流和交流两部分
vBE = VBE + vbe
iB = I B + ib
iC = IC + ic
图解法：形象直观；适应于Q点分析、失真分析、最大不失真输出电压 的分析；能够用于大、小信号分析；不易准确求解；不能求解 输入电阻、输出电阻、频带等等参数。作图麻烦，分析简单电路。
小信号模型：适用于任何复杂的电路；但只能用于分析小信号；可方便的求 解动态参数放大倍数、输入电阻、输出电阻等；不能求静点。
vo = − β ib RL′
Av
=
vo vi
= −β
RL′ rbe
RL′ = RC // RL
特点：负载电阻越小，放大倍数越小。
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小信号模型分析法
b ib
ic c
+
Rs
vi
+
rbe
Rb
βib
Rc
为此，需要改进偏置电路，来弥补管子的温度特性，当温度升高、 IC增加 时，能够自动减少IB，从而抑制Q点的变化。保持Q点基本稳定。
常用基极分压式偏置电路来稳定静态工作点。
二、基极分压式射极偏置电路：（分压式工作点稳定电路）
1、组成：
Rb1 I1Rc
VB
Cb1
IB
+VCC ICCb2
一般： I1＞＞IB,VB＞＞VBE Si管I1=（5～10）IB，VB=（3～5）V Ge管I1=（10～20）IB，VB=（1～3）V
2、H参数等效电路：ic＝hfeib + hoevce
写成
vbe＝rbeib + µrvce
ic＝β ib + vce / rce
受控电流源
ic
ib T
+
+
v beBiblioteka v ce--
受控电压源
非线性电路
电压、电流的变化完全一样
等效的线性电路
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iC iB T
+
+
v BE
v CE
-
-
vCE = VCE + vce
vBE＝f1(iB , vCE ) 输入回路关系 iC＝f2 (iB , vCE ) 输出回路关系
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小信号模型分析法
考虑微变关系，对两式取全微分： vBE＝f1(iB , vCE ) iC＝f2 (iB , vCE )
实际分析电路时，根据情况，把两方法结合起来用。
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§4.4 放大电路的工作点稳定问题
一、温度变化对Q点的影响：
1、温度升高使反向饱和电流ICBO、ICEO增大：
T
ICEO
2、温度升高，相同IB下，VBE下降：
+
T
+
+
vi Rb2 I2 Re
RL IE
vo -
-
+
静态
VB
≈
Rb2 Rb1 + Rb2
VCC
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