西安交大模拟电子技术课件2.4

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1、上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础放大电路的动态分析是放大电路的动态分析是在静态分析的基础上，分析电在静态分析的基础上，分析电路中的信号的传输情况，考虑的只是电压和电流的交路中的信号的传输情况，考虑的只是电压和电流的交流分量（信号分量）。流分量（信号分量）。2.4 放大电路的动态分析放大电路的动态分析 常用的分析方法常用的分析方法图解法图解法微变等效电路法微变等效电路法上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.4.1 图解法在放大电路动态分析中的应用图解法在放大电路动态分析中的应用 设输入信号设输入信号ui=Uimsinw w t V上页上页下页下页返回

2、返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础1当当RL=时时在输入回路在输入回路uBE=UBE+uitOuBE波形图波形图上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础iB的波形图的波形图工作点的移动工作点的移动uBE波形图波形图(1)信号的传递信号的传递已知已知QabtOOtOa.iB的形成过程的形成过程上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础abtMNOOtiB1iB2b.输出波形输出波形已知已知Q已知已知 iB工作点的移动工作点的移动uCE波形图波形图iC波形图波形图输出电压输出电压uoO上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础已知输入信号已知输入信号小

3、结小结输出信号波形输出信号波形OtOt输出电压输出电压uo与输入电压与输入电压ui相位相反相位相反上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(2)如果静态工作点如果静态工作点Q太低太低工作点的移动工作点的移动uBE波形图波形图ab已知已知QiB1iB2iB的波形图的波形图a.输输入入波波形形OttOO上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础abiB1iB2已知已知Q已知已知 iB工作点的移动工作点的移动uCE波形图波形图iC波形图波形图输出电压输出电压b.输出波形输出波形截止截止失真失真tMNOOtO上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础OtOt

4、O工作点的移动工作点的移动uBE波形图波形图ab已知已知QiB1iB2iB的波形图的波形图a.输输入入波波形形(3)如果静态工作点如果静态工作点Q太高太高上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础abiB1iB2已知已知Q已知已知 iB工作点的移动工作点的移动uCE波形图波形图iC波波形图形图b.输出波形输出波形输出输出电压电压饱和饱和失真失真tMNOOtO上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础OtOtO工作点的移动工作点的移动uBE波形波形ab已知已知QiB1iB2iB的波形的波形a.输输入入波波形形(4)如果输入信号太大如果输入信号太大上页上页下页下页返回返

5、回模拟电子技术基础模拟电子技术基础abiB1iB2已知已知Q已知已知 iB工作点的移动工作点的移动uCE波形波形iC波形波形b.输出波形输出波形tMNOOtO上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础（忽略（忽略 UCES和和ICBO）(5)放大电路的动态范围放大电路的动态范围a.如果如果UCEQ=ICQRC=VCC/2iB波形波形iB1iB2iB3uo1uo2uo3输输出出波波形形=2ICRCUopp=2UCEQ=VCCOtOMN上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础b.如果如果UCEQICQRCiB波形波形iB1iB2iB3输输出出波波形形Uopp=2ICR

6、Cuo1uo2uo30t0MN上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础基本共射极放大电路的波形分析动画演示基本共射极放大电路的波形分析动画演示上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础结论结论(2)共射极放大电路的共射极放大电路的uo与与ui的相位相反。的相位相反。(3)ui的幅度过大或静态工作点不合适的幅度过大或静态工作点不合适，将使工作点，将使工作点 进入非线性区而产生非线性失真（饱和失真、截进入非线性区而产生非线性失真（饱和失真、截 止失真）。止失真）。(4)放大电路中的信号放大电路中的信号iB=IB+ibuBE=UBE+uiiC=IC+icuCE=UCE+

7、uce(1)上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(5)动态范围动态范围(忽略忽略ICEO和和UCES)a.Qo点在负载线的中点点在负载线的中点UCEQ=ICQRC=VCC/2Uopp=2ICQRCb.Qo点在负载线中点下方点在负载线中点下方 UCEQICQRC上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础c.Qo点在负载线中点上方点在负载线中点上方(6)非线性失真的特点非线性失真的特点Uopp=2min UCEQ，ICQRCUCEQICQRC饱和失真饱和失真 输出电压波形的下半部被削平输出电压波形的下半部被削平截止失真截止失真 输出电压波形的上半部被削平输出电压波

8、形的上半部被削平d.Uopp的一般表示式的一般表示式上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2当当RL时时(1)放大电路的交流通路放大电路的交流通路交流通路画法交流通路画法耦合电容短路耦合电容短路直流电压源短路直流电压源短路上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础交流通路交流通路上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础由放大电路的交流通路可知由放大电路的交流通路可知ic式中式中上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础由于由于故故(2)交流负载线交流负载线式中式中上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础在在uCE i

9、C的坐标系中也表示一条直线，该直线称的坐标系中也表示一条直线，该直线称为放大电路的为放大电路的交流负载线。交流负载线。式式M直流负载线直流负载线交流负载线交流负载线PiCuCEOQoNab上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础交流负载线及放大电路波形分析交流负载线及放大电路波形分析上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础交流负载线的特点交流负载线的特点b.经过静态工作点经过静态工作点QoM直流负载线直流负载线交流负载线交流负载线PiCuCEOQoNaba.斜率为斜率为c.与横轴的交点为与横轴的交点为上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础e.动

10、态范围动态范围(a)比电路空载时小比电路空载时小M直流负载线直流负载线交流负载线交流负载线PiCuCEOQoNab(c)当考虑当考虑UCES时，时，(b)上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(2)作图繁琐作图繁琐图解法的特点图解法的特点(1)便于观察便于观察(4)放大电路的一些性能指标无法用图解法求得放大电路的一些性能指标无法用图解法求得(3)当信号太当信号太很小时无法作图很小时无法作图上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.4.2 微变等效电路法在放大电路动态分析中的应用微变等效电路法在放大电路动态分析中的应用 1晶体管的晶体管的H参数微变等效电路参数

11、微变等效电路 (1)晶体管线性化的条件晶体管线性化的条件晶体管在小信号下工作晶体管在小信号下工作a.iB与与 uBE 之间具有线性关系之间具有线性关系b.值恒定值恒定(2)晶体管可线性化的主要依据晶体管可线性化的主要依据上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础晶体管共射极接法线性化原理晶体管共射极接法线性化原理晶体管晶体管ucebecNPNPNP或或型型型型晶晶 管管体体+icubeib+线性二端口网络线性二端口网络线线 性性网网 络络uce+ubeicib等效等效上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础晶体管线性等效电路的晶体管线性等效电路的H参数描述参数描述

12、式中式中线线 性性网网 络络uce+ubeicib上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路可画出等效电路可画出等效电路由由+_bec+_hfeib+_hieubeibhreuce1/hoeicuce上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础rbe晶体管的共射极晶体管的共射极 输入电阻输入电阻图中图中+_bec+_ ib+_rbeubeibhreuce1/hoeicuce晶体管的发射结电阻晶体管的发射结电阻晶体管的基区体电阻，晶体管的基区体电阻，一般取一般取上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础hre晶体管反

13、向传输晶体管反向传输 电压比电压比+_bec+_ ib+_rbeubeibhreuce1/hoeicuce晶体管电流放大系数，晶体管电流放大系数，晶体管共射极输出电导，晶体管共射极输出电导，上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础hre、hoe一般比较小，可忽略不计。一般比较小，可忽略不计。简化的晶体管简化的晶体管微变等效电路微变等效电路ube+_becib+_rbeibicuce+_bec+_ ib+_rbeubeibhreuce1/hoeicuce上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2微变等效电路法在放大电路动态分析中的应用微变等效电路法在放大电路动态分

14、析中的应用 (1)画出放大电路的交流通路画出放大电路的交流通路上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础交流通路交流通路上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(2)画出放大电路的画出放大电路的微变等效电微变等效电路路b ce将晶体管将晶体管微变等效微变等效放大电路的微放大电路的微变等效电路变等效电路上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(3)放大电路的主要性能指标的计算放大电路的主要性能指标的计算a.电压放大倍数电压放大倍数由图可知由图可知b ce上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础式中式中uo与与ui相位相反相位相反b c

15、e故故上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础b.输入电阻输入电阻Ri由图可知由图可知Rib ce上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础通常通常，故，故Rib ce上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础c.输出电阻输出电阻Ro由定义由定义画出求输出电画出求输出电阻的等效电路阻的等效电路bceiiRob ce上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础求输出电阻求输出电阻的等效电路的等效电路由图可知由图可知故故bceiiRo当当时时上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(a)晶体管的晶体管的IBQ，ICQ 及及 U

16、CEQ值值；(b)放大电路的放大电路的Au，Ri，Ro及及Uopp。解解 (a)画出放大电路的直流通路画出放大电路的直流通路 例例 在图示电路中，已知在图示电路中，已知：VCC=12 V，RC=2 kW W，RB=360 kW W；晶体管晶体管T为锗管，其为锗管，其 ,=60,C1=C2=10 m mF，RL=2 kW W。试求试求：上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础由图可知由图可知直流通路直流通路上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(b)首先画出放大电路的交流通路首先画出放大电路的交流通路上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础其次画

17、出放大电路其次画出放大电路的微变等效电路的微变等效电路微变等效电路微变等效电路bce交流通路交流通路上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础图中图中bce上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础由微变等效电路得由微变等效电路得 bceRi=RB/rbe rbe=1.1 kW W上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2UCEQ=28.1 V=16.2 Vbce因为因为故故上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础思思 考考 题题3.能否增大能否增大RC来提高共射极放大电路的电压放大来提高共射极放大电路的电压放大 倍数？设倍数？设IB不变不变,当当RC过大时对放大电路的性能过大时对放大电路的性能 有何影响？有何影响？1.共射极放大电路的电压放大倍数共射极放大电路的电压放大倍数Au是不是与是不是与 成正比？成正比？2.为什么说当为什么说当 一定时通过增大一定时通过增大IE来提高共射极来提高共射极放放 大电路的电压放大倍数是有限制的？试从大电路的电压放大倍数是有限制的？试从IC和和 rbe两方面来说明。两方面来说明。