放大电路动态分析(课堂PPT)

Ri Ri Rs
Av
3
(3)输出电阻Ro 放大电路负载开路时从输出端看进去的等效电阻。
输出电阻Ro的大小，反映了放大电路带负载的能 力。Ro越小，则放大电路带负载能力越强，电路 输出越接近恒压源输出。
VO VOO IO RO
Vo
Voo
Ro =0 Ro小
开路输出电压Voo
Ro大
Io
放大电路负载特性
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2.2.3 放大电路的动态分析
动态分析是在放大电路的交流通路基础上，假定放 大器件工作在线性放大区内，利用其小信号模型建 立放大电路的等效电路，然后计算电路的电压放大 倍数、输入电阻、输出电阻等动态性能指标。
交流通路 ： 是指放大电路在输入信号作用下，与
信号电流和信号电压相关的通路，仅用于研究电路 的动态性能指标。
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输出电阻Ro的确定：
①分析电路时采用在输 出端反加等效信号源 的方法。
②在实验室采用测量的 方法。
Ro
Vo'
I
' o
Vs 0 RL
Vo
RL Ro RL
Voo
Ro
Voo V0
1RL
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(4)通频带
当放大电路的信号频率很低或很高时，由于电路中 存在的电抗元件以及晶体管的结电容和极间电容的 影响，放大电路的电压放大倍数在低频段或高频段 都要降低，只有在中频段范围内放大倍数为常数。
➢ 交流通路的画法
由于四个参数的量纲不同，故称混合参数（H参数）
模型。当忽略h12时，H参数等效模型与小信号模型
是相同的。
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二、场效应管的低频小信号模型
VDD/Rd iDS iD
iD' Q’
Q
iD f (vGS , vDS )
diD
iD vGS
dv vDS 常数 GS
iD vDS
dv vGS 常数
DS
gm
dvGS
r Δ vCE 0
be
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②h12是输入端交流开路时的电压反馈系数
h12
vBE vCE
iB 0
h12输出电压的变化对输入端电 压的变化的影响，可忽略不计。
③h21是输出端交流短路时的电流放大系数
h21
iC iB
vCE 0
④h22是输入端交流开路时的输出电导
h22
iC vCE
iB 0
1 rce
截止失真：由于进入截止区而产生的失真。 饱和失真：由于进入饱和区而产生的失真。
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➢ 符号表示
• 大写大下标：直流量，如IB、 IBQ、VCEQ。
• 小写小下标：交流量，如ib、 vce、vi、vo。
• 小写大下标：瞬时量，如iB、 vCE。
• 大写小下标：交流量的有效值、峰值或
峰峰值，如Ib、Vo、 Vom 、 Vopp。
无论对NPN型或PNP型都是如此。
⑤rbe可用公式估算 rbe rbb' (1
： )
VT I EQ
rbb′约为100~300Ω VT＝26mV
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➢ 由网络方程导出模型ΔvBE=h11ΔiB+h12ΔvCE
ΔiC=h21ΔiB+h22ΔvCE
①h11是输出端交流短路时的输入电阻
h11
Δ vBE Δ iB
源自文库
1 rds
dvDS
VDD
iDS
iD'
1
id gm vgs rds vds
g+
vgs
s-
+d
v gm vgs ds
-s
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输入回路：由于场效应管的栅极电流为零，输入回路栅极源 极之间可用开路来等效。
输出回路：受控电流源“gmΔvGS”和动态电阻rds并联。
gm：低频跨导，它表征了ΔvGS对ΔiD的控制能力。 rds：输出电阻（动态电阻），通常可忽略。 受控电流源方向：对6种类型FET都适用。
第2章 放大电路的动态分析
2.2.1 放大电路的主要性能指标
(1)增益 又称放大倍数，衡量放大电路放大电
信号能力。最常用的是电压增益：
Av
Vo Vi
开路电压增益：负载开路（即RL=∞）时的电
压增益。
Avo
Voo Vi
源电压增益： Avs
Vo Vs
1
分贝
增益常用分贝（dB)作为单位，1分贝＝1/10贝 尔，源于功率增益的对数：
例：vCE 8 3sin t V
瞬时量
VCEQ＝8 V vce 3sin t V vo
Vce Vo 3 / 2 V
直流量(静态分量) 交流量(动态分量) 交流分量的有效值
Vcem Vom 3 V
峰值
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2.2.2 半导体三极管和场效应管的低频小信号模 型
一、三极管的低频小信号模型
(1)输入回路b-e之间等效为一动态电阻rbe 。
Ap (dB) 10 lgPo Pi
当用于电压增益时 ：
Av (dB) 10 lg(Vo2 /Vi2 ) 20 lgVo Vi
“ 0dB” 相当于 Av＝1；
“20dB”相当于 Av＝10；
“40dB”相当于 Av＝100；
“-20dB”相当于Av＝0.1 ；
“-40dB”相当于Av＝0.01 ； … … 2
动态输出电阻rce并联组成。
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iC
iC'
iC''
iB
vCE rce
动态输出电阻rce一般很大，通常可以忽略。
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在应用三极管低频小信号模型时应注意：
①只适用于低频小信号下。
②讨论的是变化量或交流分量，不允许出现直流量或瞬时
量符号。
③微变参数，与Q点有关，不是固定常数。
④电流源“βΔiB” 方向和大小由ΔiB决定。
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(2) 输出回路，集电极电流的变化ΔiC可以看作ΔiB 和ΔvCE分别单独变化时引起的。
①当vCE＝VCEQ不变时，
iC' iB
②当iB＝IBQ＋ΔiB不变时,
rce
vCE iC''
1 tg
iC''
vCE rce
当ΔiB和ΔvCE同时作用时，
iC iC' iC'' iB
vCE rce
所以，输出回路c-e间的模型由受控电流源“βΔiB”和c-e间
通频带越宽，表明放大电路对不同频率信号的适应能力越强。
如对于扩音机电路，其通频带应大于音频范围(20Hz~20kHz)。
上限频率：fH
下限频率：fL 通频带：
BW
fH
fL
f
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H
(5)最大不失真输出幅度
最大不失真输出幅度是放大电路在输出波形不产 生非线性失真的条件下，所能提供的最大输出电 压(或输出电流)的峰值，用Vom (或Iom)表示。
(2)输入电阻Ri
输入电阻Ri是从放大电路输入端看进去的等效电阻， 定义为输入电压与输入电流之比。
Ri
Vi Ii
输入电阻反映了放大电路从信号源所汲取电压的能力。
Ri越大，则信号源内阻上的压降越小，放大电路所得 到的输入电压越接近信号源电压。
输入电阻影响源电压增益
Avs
Vo Vs
Vo Vi
Vi Vs