放大电路的等效电路分析方法
微变等效电路法分析放大电路
微变等效电路法分析放⼤电路微变等效电路法分析放⼤电路本⽂介绍的定义⼀、简化的h参数微变等效电路⼆、微变等效电路法应⽤本⽂介绍的定义微变等效电路法、h参数微变等效电路、单管共射放⼤电路的微变等效电路、Rbe近似估算、微变等效电路法应⽤。
⼀、简化的h参数微变等效电路微变等效电路法：在信号变化范围很⼩的情况下，三极管电压、电流之间的关系基本是线性的。
此时，可以将⼆极管的输⼊、输出特性曲线近似地视为直线。
⽤⼀个线性电路来等效⾮线性的三极管。
这样的电路称为三极管的微变等效电路。
微变等效电路法⽤于电路的动态分析。
如上图所⽰，对于输⼊特性曲线(a)，可⽤等效电阻表⽰Ube变化量和Ib变化量之间的关系。
对于上图输出特性曲线(b)，Q点附近特性曲线基本上是⽔平的，可以⽤⼀个⼤⼩为βIb的恒流源来代替三极管。
这个电流源是⼀个受控电流源，体现了基极电流ib对集电极电流ic的控制作⽤。
最终得到下图(b)的微变等效电路，称为简化的h参数(混合参数)微变等效电路，因为忽略了Uce对Ic的影响，忽略了Uce对输⼊特性的影响。
但是由于忽略这些影响带来的误差⼩，所以简化的h参数微变等效电路⾜以应对⼯程计算。
单管共射放⼤电路的微变等效电路：⾸先⽤上图b的等效电路代替三极管，然后画其他部分的交流通路。
Ui、Uo、Ib、Ic上⾯有个点，表⽰输⼊电压、输出电压、基极电流、集电极电流的正弦相量。
⼀些公式如下，Au是单管共射放⼤电路的电压放⼤倍数。
Rbe近似估算：Rbe由三部分组成，基区体电阻、基射之间的结电阻、发射区体电阻。
流过PN结的电流Ie与PN两端电压Ube之间的关系：Is是反向饱和电流；Ut温度电压当量，常温等于26mv；⼯作在放⼤区发射结正向偏置，Ube⼤于0.1 。
由于上式括号⾥⾯左边的数远⼤于1，可以简化：对Ube求导，得到Rbe的倒数，那么就可以得到Rbe的值，⽽且在静态⼯作点附近⼀个⽐较⼩的变化范围内，Ie约等于Ieq，那么Reb表⽰如下。
三极管放大电路及其等效电路分析法
共集放大电路采用NPN或PNP三极管，输入信号加在基极和发射极之间，通过调整集电极和发射极之间的电压来 控制输出信号的幅度和相位。其输入阻抗较高，输出阻抗较高，电压放大倍数小于1，适用于信号跟随和缓冲。
04
CATALOGUE
三极管放大电路的应用
在音频信号处理中的应用
音频信号放大
三极管放大电路常用于音频信号的放大 ，如音响设备、麦克风等。通过放大音 频信号，提高声音的响度和清晰度。
合理布线
优化电路板布线，减小信号干扰和寄生效应 。
电源滤波
采用电源滤波技术，减小电源噪声对电路的 影响。
三极管放大电路的调试与测试
静态工作点的调试
调整三极管基极和集电极的偏置电压 ，使放大器处于最佳工作状态。
动态性能测试
测试放大器的电压放大倍数、频率响 应和失真度等动态性能指标。
输入输出匹配调试
确保输入信号和输出信号之间的阻抗 匹配，减小信号损失。
VS
声音效果处理
在音频领域，三极管放大电路还可以用于 声音效果的添加和处理，如音调调整、混 响等。
在通信系统中的应用
信号放大
在通信系统中，三极管放大电路用于信号的 放大，确保信号传输的稳定性和可靠性。
调制解调
在无线通信中，三极管放大电路用于信号的 调制和解调，实现信号的发送和接收。
在自动控制系统中的应用
CATALOGUE
三极管放大电路的等效电路分析法
等效电路分析法的定义
等效电路分析法是一种将复杂电路简 化为简单等效电路的方法，通过等效 元件和等效参数来描述电路的性能。
在三极管放大电路中，等效电路分析 法可以将三极管内部结构及其工作原 理抽象化，以便于理解和分析。
放大电路分析方法2微变等效-稳Q-三种电路
(1-10)
(双电源直接耦合)
Ro Rc
无论单电源阻容耦合还是双电源直接耦合， 无论信号源有无内阻，都不会影响输出电阻结果。
4.当信号源有内阻时：
求
Ri为放大电路的 输入电阻 . UO ＝ . Ui . Ui . Us
(1-25)
2.4.3
温度补偿法稳定静态工作点
利用一个元件参数随温度的变化所引起的温漂来抵消另 一个元件参数随温度的变化所引起的温漂，从而达到稳 定工作点的目的，这就是温度补偿法的基本思想。
I / mA
15
Rb2
– 50 – 25
10 5
–0.01 0 0.2 –0.02 0.4
U/V
D
Rb1
静态工作点稳定电路（见P110）
+V CC +V CC
RL Au rbe
Rc // RL RL
Ri rbe // Rb1 // Rb2 Ro Rc
c
Rc RL
+
b
I b
I c
+
U i
Rb1
Rb2
rbe
I b
U o
若输出 无负载呢
(1-24)
e
I r (1 ) I R U i b be b E r (1 ) R 如无Ce，动态参数如何计算？ I b be E
微 变 等 效 电 路 空载和负载情况下，输入电阻、输出电阻均相等，它们分别为：
Ri Rb // rbe rbe 1.3k
空载时和负载情况下电压放大倍数 有所不同，根据公式它们分别为： 空载：Au
三种放大电路的微变等效电路
三种放大电路的微变等效电路一、引言放大电路是电子工程中最基本的电路之一，其作用是将输入信号放大到一定程度后输出。
在实际应用中，我们常常需要对不同类型的信号进行放大，因此需要设计不同类型的放大电路。
本文主要介绍三种常见的放大电路：共射极放大电路、共基极放大电路和共集极放大电路，并对它们进行微变等效电路的分析。
二、共射极放大电路1. 基本原理共射极放大电路（Common Emitter Amplifier）是最常见的一种放大电路，其基本原理如下图所示：其中，Vcc为直流供电电压，Rb为输入信号源阻抗，Rc为负载阻抗，Re为发射极稳压器阻抗。
2. 微变等效电路在微变等效电路中，我们将所有直流元件短接或开路，并用小信号模型替换晶体管。
如下图所示：其中，rπ为输入阻抗，gm为转移导纳（即传输系数），r0为输出阻抗。
3. 放大倍数计算根据微变等效电路可得到放大倍数的计算公式：Av = -gm(Rc||RL)其中，Rc为晶体管的负载电阻，RL为输出电路的负载电阻。
4. 特点和应用共射极放大电路具有以下特点：（1）输入阻抗较高，输出阻抗较低；（2）放大倍数较大，一般可达几十至上百倍；（3）适用于中频和高频信号放大。
三、共基极放大电路1. 基本原理共基极放大电路（Common Base Amplifier）是一种常见的低噪声、高频率的放大电路。
其基本原理如下图所示：其中，Vcc为直流供电电压，Rb为输入信号源阻抗，Rc为负载阻抗。
2. 微变等效电路在微变等效电路中，我们将所有直流元件短接或开路，并用小信号模型替换晶体管。
如下图所示：其中，rπ为输入阻抗，gm为转移导纳（即传输系数），r0为输出阻抗。
放大电路分析方法
i 1 u I 1 U
ce
R＇ ce
CQ
R＇ CEQ
L
L
这么在输出回路特征曲线中经过Q点和所作旳一 条斜率为－1/ (RC// RL)旳直线就为交流负载线。
18
交流负载线旳作法
过Q点作一条直线，与横 坐标交点为
（UCEQ+ICQRL’，0），
该直线即为交流负载线， 斜率为： 1
R L
iC
V CC R C
直流 负载线
UCE
VCC
16
b)、交流负载线
交流通路下负载旳VAR关系曲线。
ic
uce
uo
ui
RB
RC RL
ic 1
uce
RL
交流通路
其中： RL RL // RC
17
该直线具有两个特征：
①当μi=0时，BJT旳ic应为ICQ , uce应为UCEQ ，即该
直线肯定经过Q点；
②动态条件下ic对uce旳斜率为-1/RL’，满足关系式
显然方程(1)为一直线方程， 称为输入负载线；方程(2)为 指数曲线。
9
应用一样措施在输出回路能够写出回路方程为：
VCC- IC RC = UCE 在放大回路中可测量出iC/uCE座标系中在不同IB下旳 关系曲线, 上述直线方程与输出关系曲线在IB = IBQ时
旳交点值即为ICQ、UCEQ。
上述直线方程相应旳直 线即为输出负载线，也 称直流负载线。
混合参数。。 等效模型图如下：
以上所得电路就是把 BJT线性化后旳线性模 型。在分析计算时， 能够利用这个模型来 替代BJT，从而,能够 把BJT看成线性电路来 处理，使非线性复杂 电路旳计算得以处理。
放大电路的微变等效电路分析法
放大电路的微变等效电路分析法(总5页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--放大电路的微变等效电路分析法 （简化h 参数等效电路法）一．晶体管微变等效电路 （晶体管微变等效模型）CEI I(b )eI U CE(a )c1．从输入端看，be 间等效为晶体管输入电阻bbebe i u r =)()(26)1(003)1(mA I mV I U r r EQ EQ T bbbe ββ++=++'=bbr '：晶体管基区电阻，一般取Ω200 2．从输出端看，ce 间等效为流控流源b c i i β= ∞=ce r 3．注意：1）电流源b i β方向由b i 决定；2）be r 、i R 和bbr '的区别。
be r :晶体管输入电阻，i R :放大器输入电阻；bb r ':晶体管基区电阻。
'i R ：晶体管输入端放大器输入电阻3）等效电路对管外等效，管内不等效，be r 、CCCS b i β并不存在，是等效模型；4）放大器分析时，注意b 、e 、c 与管外电路的对应关系。
（管外电路不变）。
5）等效关系：be 间电阻be r ；ce 间电流源b i β；bc 间开路。
(标注b i 和b i β以及各自方向)_ 4．画放大器微变参数等效电路的步骤： 1）画交流通路；2）将放大器交流通路中的晶体管用微变等效模型代替，管外电路不变。
注意：（1）b i 、b c i i β=及方向的标注； （2）放大器i u 、o u 物理量及方向的标注。
（3） be 间电阻be r ；ce 间电流源b i β；bc 间开路。
（4）计算be r （)()(26)1(003mA I mV r EQ be β++=）2．放大器的动态分析（性能指标求法）1）画放大器的交流通路；2）画放大器的微变等效电路并求出be r （晶体管用简化h 参数等效模型代替，管外电路不变）。
3.基本放大电路的两种分析方法
基本放大电路的两种分析方法1．图解法：主要功能：分析静态工作点，动态范围和波形失真。
分析步骤：①画出三极管的输出特性，根据电路参数求出I BQ ； ②作直流负载线，确定静态工作点；③通过静态工作点作交流负载线；④根据输入信号引起的i b 变化，由交流负载线确定i C 和u CE 的变化范围； ⑤检查是否有失真，确定输出波形。
2．微变等效电路法：主要功能：分析动态参数，计算放大倍数、输入和输出电阻。
分析步骤：①利用估算法或图解法求静态工作点；②根据放大电路的交流通路画出微变等效电路； ③根据三极管参数，利用公式()EQ bb be I 261r r 'β++=求出r be ；④按照线性电路的分析方法求A u 、R i 、R 0 。
对于共射极基本放大电路电压放大倍数A u 、输入电阻R i 、输出电阻R o 的计算公式分别为：A u = -βbe L C r R R // 考虑了信号源内阻R S 的电压放大倍为A uSA uS =Sbe L C R r R R +-//β R i =R b //r beR o = R C3．例题分析右图所示电路中，设三极管的β值为100，U BE ＝0.7V ，r bb ’=200Ω，C 1和C 2足够大，又知U CC ＝10V ，R b ＝490k Ω，R C =RL=3k Ω。
试求：（1）静态时I BQ 、I CQ 、U CEQ ；（2）计算r be ；（3）求电压放大倍数A u ；（4）求输入电阻R i 和输出电阻R o 。
解：（1）根据估算公式可求出静态工作点，其中： I BQ ＝mA 02.04907.010R U U b BEQ CC =-=- I CQ ＝βI BQ =100×0.02=2mAU CEQ =U CC －I CQ R C =10－2×3＝4V（2）根据公式可求出r be ，即：()()Ω=++=β++=k 5.12261001200I 261r r CQ 'bb be （3）根据已知公式可求放大倍数为：()1005.13333100r R //R A be L C u -=+⨯⨯-=β-= （4）电路的输入和输出电阻分别为：R i =R b //r be =1.5k ΩR o ＝R c ＝3k Ω主讲老师建议：✧阅读文字主教材3。
放大电路的三种基本分析方法
放大电路的三种基本分析方法i c =0,U CE =V CC =12vu CE =0,ic=123CC c V R k==4mA （3）连接两点，得直流负载线。
（4）列基极输入回路，计算I BQI BQ =CC BE b V U R -=120.7280k-≈0.04mA=40μA（5）找出直流负载线与i B = I BQ =40μA 的交点，即为Q 点，从图上查出I BQ =40μA 、I CQ =2mA 、U CEQ =6v 。
（与上例结果一致）2、电路参数对静态工作点的影响 （1） R b 对Q 点的影响R b 增大，I BQ 减小，Q 点沿直流负载线下移，易产生截至失真。
R b 减小，I BQ 增大，Q 点沿直流负载线上移，易产生饱和失真。
非线性失真分为截止失真和饱和失真两种。
① 饱和失真当放大电路的静态工作点Q 选取比较高时，I BQ 较大，U CEQ 较小，输入信号的正半周进入饱和区而造成的失真称为饱和失真。
图2.10所示为放大电路的饱和失真。
u i 正半周进入饱和区造成i c 失真，从而使u o 失真。
图2.10饱和失真消除饱和失真的方法是：增大R b ，即减小I BQ ，使Q 点下移至中心位置。
板书饱和失真与截至失真i c/m AM u CE/v I BQ1IBQI BQ2图2.9 R b 对Q 点的影响aQ 1R b1>R bQ 2R b2<R bN② 截至失真当放大电路的静态工作点Q 选取比较低时，I BQ 较小，输入信号的负半周进入截止区而造成的失真称为截止失真。
图2.11所示为放大电路的截止失真。
图2.11截至失真消除截至失真的方法是：减小R b ，即增大I BQ ，使Q 点上移至中心位置。
（2）Rc 对Q 点的影响R c 的变化，仅改变直流负载线的斜率。
R c ↓，Q 点↑，i B = I BQ 曲线右移；R c ↑，Q 点↓，i B = I BQ曲线左移。
三极管及放大电路—放大电路的微变等效电路分析法(电子技术课件)
二、放大电路动态指标的估算
1.性能指标估算
共射放大电路微变等效电路
（1）电压放大倍数的估算
•
•
AU
UO
.•
Ui
•
•
Ui Ib rbe
•
•
Uo Ib R'（L R'L RC // RL )
•
•
故共射放大电路的电压放大倍数为：
•
AU
UO
.•
Ui
I b R'L
•
Ibr be
R'L
rbe
•
•
如果不考虑 U i 和 U o各自的相位关系，则上式也可以写成：
AU
UO
.
Ui
I b R'L
Ibr be
R'L
rbe
式中“-”表示输入信号与输出信号相位相反。
空载时电压倍数：
Au
RC rbe
Au Au 说明：放大电路带上负载后放大倍数将降低。
（2）输入电阻ri
（3）输出电阻ro
ro Rc
2.输入电阻ri
放大电路的输入端可以用一个等效交流电阻ri来表示,它定义为:
ri
ui ii
＋
rs
us －
＋ ii
ui －
放大电路
ro
ri
＋
uo′ －
＋ io
RL
uo
－
ri
ro
放大器接到信号源上以后，就相当于信号源的负载电阻，ri 越大表示放
大器从信号源索取的电流越小，信号利用率越高。
3.输出电阻ro
一是放大倍尽可能大； 二是输出信号尽可能不失真。 主要技术指标有：放大倍数、输入电阻、输出电阻。
晶体三极管放大电路交流分析-等效电路法
uo
us
80/131
ii us
ic ib
ib b
+
hie ube
-
e
ic
ii
ib
uohfeibuo Nhomakorabeaus
ui
hie
ri' ri
ic
+
hfeib
-
c
+
uce
-
e
（1） 输入阻抗计算
ri=hie
ri'=Rb//hie
81/131
（2） 输出阻抗计算 步骤：
ib
+
ic
Rs
ui
Rb hie
us
-
ri
ri
hfeib
Rc
+ RL uo
-
ro ro
①将输入信号源电压us短路，即 us =0 ②将负载开路即RL′ =∞,并令输出端电压为uo; ③在uo激励下，产生电流io, 输出阻抗ro ′ = uo/ io,
输出阻抗为：
ro
uo io
ro'=Rc
ib
+
ic hfeib io
Rs
Rb hie
Rc
uo
-
ro ro
82/131
（3） 电流增益AI
AI
ic ib
=
hfe
+ Rs
ui
uus s
-
ri
（4） 电压增益AU
AU
uo ui
=
-icRL'
ibhie
hfe RL' hie
ib ic
共射极放大器的交流等效电路分析法
解 由于RE=RE1+RE2=1kΩ，所以Q点不变。对于交流通路，现在射极通过RE1接地。交流等效电路为：
1
*
1
*
可见，RE1的接入，使得Au减小了约10倍。但是，由于输入电阻增大，因而Aus与Au的差异明显减小了。
*
2.6 共集电极放大器
＋
－
－
＋
U
o
U
i
U
s
R
s
R
B2
C
1
R
E
＋
－
－
R
s
U
s
R
B1
I
b
R
o
R
B2
r
be
βI
b
b
c
I
c
I
e
R
E
R
L
I
o
R
i
′
I
i
e
*
图2.6.1 共集电极放大器及交流等效电路
(b)交流等效电路
U
i
R
i
＋
＋
－
－
R
s
U
s
R
B1
I
b
R
o
R
B2
r
be
βI
b
b
c
I
c
I
e
R
E
R
L
I
o
R
i
′
I
i
e
3.输入电阻Ri
*
Ri’显著增大，所以共集电极电路的具有高输入电阻的特性
R
L
R
o
↓
－
＋
U
2.3放大电路的等效电路分析法
uBE uBE duBE i U CE diB u I B duCE B CE iC di iC C U CE diB I B duCE iB uCE
电阻
无量纲
vbe hieib hre vce ic h feib hoe vce
当RB rbe时，
ri rbe
放大电路对负载(或对后级放大电路)来说，是一个信 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。 RS
E S_
+
Au 放大 电路
ro
RL
_
U o
+
E o _
+
RL
U _ o
+
定义：
U 输出电阻：ro o Io
2.3.1 晶体管的h参数及其小信号等效电路
1. 晶体管h参数小信号等效电路的导出
ic ib
+
T
+
+
ib
+
ic 二端口 网络 u ce +
+
u be +
u ce +
u be + -
+
+
+
uCE ) u BE f (iB， uCE ) iC f (iB，
uCE ) u BE f (iB， uCE ) iC f (iB，
输出电阻是表明放大电路带负载能力的参数。
共射放大电路如图所示。设：VCC＝12V，Rb=300kΩ,Rc=3kΩ, RL=3kΩ,BJT的b =60。 +VCC Rc 1、试求电路的静态工作点Q。 Rb Cb2 2、估算电路的电压放大倍数Au、 Cb1 + + 输入电阻Ri和输出电阻Ro。 T + RL uo 3. 若输出电压的波形出现如 下失 u i 真 ，是截止还是饱和 失真？应调 + 节哪个元件？如何调节？
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作业：P180 5，6
希望： 输出电阻 ro尽量小
内容回顾
作交流等效电路图的方法、步骤
三极管输入电阻
rbe
300
(1
)
26 mv I EQmA
（动态）
放大器输入电阻 ri Rb rbe（越大越好）
放大器输出电阻 ro Rc （越小越好）
电压放大倍数的计算
Au
RL
rbe
(RL RL Rc )
Rb
Rc
C2
U CC
C1
ui
RL
uo
用等效电ห้องสมุดไป่ตู้分析放大器的步骤
1）作交流等效电路图 2）计算电压放大倍数
3）计算放大器输入电阻 4）计算放大器输出电阻
A U
UoRL Urbie
(RL Rc RL )
r i
RUbI iirbe
ro R（c rce ）
学生练习
1. 单管放大电路如图所示，已知β=30，基区电阻rb=300Ω， 输入电压 Ui 10mV 。
510kΩ
ui
20V 6.2kΩ
u 3kΩ
o
①估算晶体管输入电阻rbe ②估算这个放大器的输入电阻ri
③估算这个放大器的输出电阻ro
④估算放大器的输出电压UO
分析结论
输入电阻的作用：ri
放大器对信号源
U
的影响
s
希望： 输入电阻 ri尽量大
RO IO RL • IO U L 输出电阻的作用：
放大器的等效电路分析方法
吴中中等专业学校 作者：曹建芳
共发射极放大电路
Rb
Rc
βIb
c
ui
Ib b
e
Ucc
RL
uo
U o AuUi
放大作用 反相作用
三极管输入等效电阻
iB
ΔiB
O
ΔuBE
uBE
rbe３0u0BE iB
(1
)
26 mv I EQmA
(工程估算）
三极管输出等效电流源
Ic
放大区
O
Ib=60mA Ib=40mA Ib=20mA
Uce
Ic Ib (恒流源） （rce ）
三极管的等效电路
Ic
Ib
Uce
Ube
Ib
r Ube
be
Ib
Uce
放大器的交流等效电路图
b
Ii
ui
Rb
rbe
e
c
I b Rc
Io
RL uo
e
例1. 如图，已知U cc=12V, Rb=500kΩ，Rc=2 kΩ，三极管 β=100，求三极管的输入电阻，并画出交流等效电路图。 计算该放大电路的输入电阻，输出电阻，RL=3KΩ时的 电压放大倍数。