二极管电路分析方法

I E = (1 + β ) I B
IC ≈ I E
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
2、计算静态工作点 、 1、画交流通路 、 2、由交流通路画出小 、 信号等效电路， 信号等效电路，并计 算小信号电路参数。 算小信号电路参数。 3、利用小信号等效电 、 路分析电路动态指标 （Ri、Ro、Av或Ai）。
VCEQ = VCC − ICQ (RC + Re )
可以认为与温度无关。 可以认为与温度无关。
2、动态性能分析 、 VCC i i Rb1
Rb1 vi
ib
ic
RC
RL vo Rc
CRb2 1
Re
C2
vi
Rb
rbe
βib
Re
RL v o RC
RL + Rs Rb2 Re vo v i vs i b rbe + i e Re = i b [rbe + (1 + β ) Re ] = ' v o = − β i b RC // R L = − β i b R L
VCEQ = VCC − ICQ RC = 12 − 1.5 × 4 = 6V
( 2 ) 求出 rbe
rbe = rbb' VT + (1 + β )re = 200 + (1 + 40) × I EQ
+ VBE
-
26 = 200 + × 10 3 = 890Ω 37.7
二、交流分析
画出交流通路和小信号等效电路（耦合电容短路， =0） 1. 画出交流通路和小信号等效电路（耦合电容短路，VCC=0）
' βRL
Av = −
rbe + (1 + β ) Re
问题：如果电路如下图所示，如何分析？ 问题：如果电路如下图所示，如何分析？
+VCC RB1 C1 T RL vi RB2 RE2 RE1 CE vo RC C2
多级放大器
为了实现高增益和其它某些特定的要求， 为了实现高增益和其它某些特定的要求，实际放大 vo 器一般都是由多级组成。 器一般都是由多级组成。 A =
4）稳定电流I 、最大、 （4）稳定电流 Z、最大、最小 稳定电流I 稳定电流 ZM、IZmin。 （5）耗散功率 ）
R
+
IO + IZ
D RL
IR
PZM = VZ I Z max
VI
VO
-
-
并联式稳压电路
简介
集电结 集电区： 集电区： 面积较大
NPN C
C N P N E
集电极
B
基极
基区：较薄， 基区：较薄， 掺杂浓度低 发射区： 发射区：掺 杂浓度较高
+ Rs vs
Rb RC RL
vo -
2. 利用小信号等效电路求 、Ro、Av。 利用小信号等效电路求Ri、 、 。
（1）输入电阻 ）
Ri = v i / i i = rbe // RB ≈ rbe = 890Ω
rbe
b
βib
c
（2）输出电阻 ）
vs = 0
ib = 0
Ri
（3）电压增益 ）
Av = vo / vi
二极管电路分析方法—例1
判断D 的状态，并求V 例1：判断 1、D2的状态，并求 O。已知 VD = 0.7V 假定D 解：①、假定 1、D2管断开
B1 B2
D1 D2
VAB1 = VA − VB1 = 15 − 0 = 15V VAB2 > VAB1 > VD
VAB2 = VA − VB2 = 15 − (−10) = 25V
Ro = RC = 4kΩ
e
（4）负载开路时电压增益 ）
' − β i b ( RC // R L ) − β R L = = = −90 i b rbe rbe
Ro
Av = vo / vi = − β ib Rc = − β Rc ≈ −180 ib rbe rbe
BJT的微变等效电路 的微变等效电路
RC
ICQ2
T2
VEQ
I EE
REE VEE
−VBE −VEE IEE = REE
I EQ1 = I EQ 2 I EQ1 + I EQ 2 = I EE
I EQ ≈ I CQ
I EE = 2
Baidu Nhomakorabea
VCE1 = VCE 2 = VCC − I CQ RC + 0.7
VO = VCQ1 − VCQ 2 = 0
+ vot1
_
Ri2
_
+ vot2
_
Ri3
_
+ vot3
_
Ro = Ro 3
第六章 差动放大电路的工作原理
3、任意输入信号 、 当两个输入信号满足 vi1 ≠ vi2时，称为任意输入信号。 称为任意输入信号。 vid vi1 = vic + 任意输入信号可分解为一对差模信 2 差动放大 vid 号与一对共模信号的组合， 号与一对共模信号的组合，即： vi 2 = vic − 2 电路只对其 v id = v i1 − v i 2 中的差模信 中的差模信 其中： 为共模信号， 其中：vic为共模信号，vid与v i1 + v i 2 进行放大。 号进行放大。 vc = vid 为一对差模信号，有： 为一对差模信号， 2 结论 （1）无论差动放大电路的输入信号为何种类型， 无论差动放大电路的输入信号为何种类型， 电路只对其中的差模信号进行放大 只对其中的差模信号进行放大。 电路只对其中的差模信号进行放大。 （2）与单管放大电路相比，差动放大电路的特 与单管放大电路相比， 点是有效的放大差模信号、有效的抑制共模信号， 点是有效的放大差模信号、有效的抑制共模信号， 有效的抑制零漂。 即有效的抑制零漂。
半边差模特性: 差模特性 特性:
输入电阻 Rid 1 = rbe
ib
vid1
rbe
βib
RC RL/2
输出电阻 Rod 1 = RC
vod1
电压增益 Avd 1 = vod 1 / vid 1
RL β ( RC // ) 2 =− rbe
差模特性： 差模特性： 特性 差模输入电阻 Rid = 2 Rid 1 = 2rbe 差模输出电阻 单端输出 双端输出
用BJT小信号模型分析基本放大电路 小信号模型分析基本放大电路
r 例4.3.2 设图所示电路中 BJT的β = 40， bb ' = 200Ω, VBEQ = 0.7V . VCC = 12V , Rb = 300kΩ, RC = RL = 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？
射极耦合差分式放大电路分析（2） 射极耦合差分式放大电路分析（
VCC
2、工作原理 、 （1) 静态分析 令vi1 = vi2 = 0
直流通路
VBQ1 = VBQ 2 = 0 VBEQ1 = VBEQ 2 = VBE = 0.7V VEQ = −VBE = −0.7V
ICQ1
T1
RC RL + vo
BJT的电流分配关系（3） 的电流分配关系（
I E = IC + I B
I C = βI B
注意: 注意 1、只有三极管工作在放大模 、 式，上述基本关系式才成立 2、 2、上述电流分配基本关系式与组 连接方式） 态（连接方式）无关 3、在一定的电流范围内，α与β 、在一定的电流范围内， 为常数，则IC与IE，IC与IB之 为常数， 间成线性控制关系。 间成线性控制关系。
c
ic vce
ib
b
26 rbe = rbb ' + (1 + β ) I EQ
ib
vbe
e
b
rbe
β ib
c
e
例4.4.1 如图所示电路中
VCC = 16V , Rb1 = 56kΩ , Rb 2 = 20kΩ , Re = 2kΩ , RC = 3.3kΩ , R L = 6.2kΩ , BJT的β = 80，rce = 100kΩ ,V BEQ = 0.7V
思考：试判断三极管的工作状态
放大 截止 截止
放大
放大
饱和
BJT的电流分配关系（1） 的电流分配关系（
电流分配关系是指晶体三极管在放大状态下 电流分配关系是指晶体三极管在放大状态下 各级电流之间的关系式。 各级电流之间的关系式。
三种连接方式
共发射极接法、共集电极接法、共基极接法 发射极接法、 集电极接法、 基极接法 接法 接法 无论哪种连接方式，要使三极管能放大电流， 无论哪种连接方式，要使三极管能放大电流，必 须使发射结正偏 集电结反偏。 发射结正偏， 须使发射结正偏，集电结反偏。
VIL = − (V2 + VD )
R
+
vI
D1 + V1
D2
+
vO
VIH = V1 + VD
vO VIH VIL
O VIH
V2 +
-
-
-
导通， 截止， 当vI<VIL，D2 导通，D1截止，vo＝VIL 导通， 截止， 当vI>VIH ， D1导通，D2截止，vo＝VIH 当VIL<vI<VIH，D1、D2均截止，vo＝vI 均截止，
VCC Rb1 C1 RC C2
设电容 C 1 , C 2 对交流信号可视为 短路。 短路。试完成下列工作 ： 1 （）估算静态电流 I CQ， I BQ，和 VECQ； vo （2 计算 A v , R i , Avs = ） 及R o ; vs 重复求解 (1), ( 2 )
Rs vs
Rb2
Re
v∑
vs
vo vi 3 vi 2 vi1 = ⋅ ⋅ ⋅ vi 3 vi 2 vi1 vs
vo1 = vi 2
+ + Ro1
vi1
_
vo 2 = vi 3
+ Ro2 Ro3
vo2
Ri1 = Av 3 ⋅ Av 2 ⋅ Av1 ⋅ Rs + Ri1
Rs + vs
_
Ri = Ri1
RL vo
Ri1
vo1
B E
发射结
发射极
放大状态下BJT的工作原理 的工作原理 放大状态下
BJT内部有两个 结，在应用中可 内部有两个PN结 内部有两个 能有三种工作状态： 能有三种工作状态： 放大：发射结正偏，集电结反偏 放大：发射结正偏，集电结反偏 正偏 饱和：两个 结均 结均正偏 饱和：两个PN结均正偏 截止：两个 结均 结均反偏 截止：两个PN结均反偏
一、直流分析
VCC Rb RC + Rs
+ Vs
-
+ vo
-
+ vBE
-
T vCE
-
RL
1、画直流通路，计算静态工作点 、画直流通路 流通路，
I BQ = VCC −VBEQ RB (12 − 0.7)V = = 37.7µA 300kΩ
VCC Rb RC
ICQ = βI BQ = 40× 37.7µA = 1.5mA
( 3 )若在 R e 两端并联 50 µF 的电容 C e ,
RL + vo -
(2) 静态工作点的估算 +VCC Rb1
VBQ
VBQ = VCC
I1
RC
ICQ
若 T
I 1 >> I BQ
Re
Rb2 Rb1 +Rb2
IBQ Rb2 I2
ICQ ≈ I EQ =
VBQ − VBEQ
≈
VBQ Re
Re
②、由
A
+ 10V + R + 15V
得， D2管优先导通 优先导通
VO
-
VA = −10 + VD = −9.3V
-
③、假定D1管断开 VAB1 = VA − VB1 = −9.3 − 0 = −9.3V < VD 假定 管断开 得， D1管截止 截止
VO = VA = −9.3V
二极管构成的限幅电路—例 二极管构成的限幅电路 例5
射极耦合差分式放大电路分析（4） 射极耦合差分式放大电路分析（
VCC
RL 差模分析的处理： 差模分析的处理：
RL一分为二，各与RC并联 一分为二，各与
+ vid1
ic1 ib1
T1
RC RL + vo
RC
ic2 ib2
+
T2
vid2
REE 对差模信号作用： 对差模信号作用： vid1 vid2 ib1 , ic1 ib2 , ic2
iee
REE VEE
ic1 = - ic2 iee = ie1+ ie2 = 0 vee = 0
REE对差模信号不起 对差模信号不起 作用， 作用，可视为短路
射极耦合差分式放大电路分析（5） 射极耦合差分式放大电路分析（
差模交流通路： 差模交流通路：
RL 2
RL 2
RL 2
RL 2
射极耦合差分式放大电路分析（6） 射极耦合差分式放大电路分析（
∆VZ
∆ IZ
IZ IZmax
V Z = V z 0 + rz I Z
稳压二极管的参数: 稳压二极管的参数 （1）稳定电压 VZ ） （2）电压温度系数 TV（%/℃） ）电压温度系数C ℃ 稳压值受温度变化影响的的系数。 稳压值受温度变化影响的的系数。 （3）动态电阻 ）
rZ =
∆VZ ∆I Z
vI VIL
3.5 特殊二极管
一、稳压二极管
利用二极管反向击穿特 曲线越陡， 性实现稳压。 性实现稳压。稳压二极管稳 曲线越陡， 压时工作在反向电击穿状态。 反向电击穿状态 压时工作在反向电击穿状态。 电压越稳
+ -
i
定。 VZ
动态电阻： 动态电阻：
-VZ0
v
Q
rZ =
∆V Z ∆I Z
rz越小，稳压 越小， 性能越好。 性能越好。