BJT放大电路三种基本组态的交流特性分析.ppt

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1、3.3 BJT三种基本组态放大电路的交流特性的分析（重点）本节讨论衡量交流小信号放大器的基本技术指标:电压放大倍数Av（电压增益），源电压放大倍数Avs（源电压增益），交流输入电阻Ri，交流输出电阻Ro，功率增益等AP；基本放大电路：共射，共基，共集。,课程构思：,BJT放大电路分析,物理模型及概念,典型放大电路分析,基本电路结构;,技术指标的物理概念;,1.分析方法及步骤;2.直流分析;3.交流分析;4.典型电路分析;5.改进电路分析；,6.实际电路分析;,例题及小结,作业及网络资源,放大电路技术指标测试示图,1,2,一.放大电路的主要技术指标:,根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求

2、，放大器可分为四种类型-电压放大电流放大互阻放大互导放大。,1.放大倍数(增益)表示放大器的放大能力;,（1）电压放大倍数(增益)定义为:Av=vo/vi（重点）,（2）电流放大倍数定义为:Ai=io/ii,（3）互阻增益定义为:Ar=vo/ii,（4）互导增益定义为:Ag=io/vi,四种放大倍数:,2、源电压放大倍数（源电压增益）Avs,Avs=vo/vs=（vo/vi）（vi/vs）AvRi/(Rs+Ri),3.输入电阻Ri从放大电路输入端看进去的 等效电阻;,意义：,表征放大电路从信号源获取信号的能力。,3.输入电阻Ri从放大电路输入端看进去的 等效电阻;,对于电压信号源，Ri 越大越

3、好。（1）Ri越大，vi就越大，从信号源索取的电压越大。（2）当信号源有内阻时，Ri越大，vi就越接近vS。,一般规律(总结):,4.输出电阻Ro从放大电路输出端看进去的等效电阻。,Av,vS,Ro,vso,意义：输出电阻是一个表征放大器带负载能力的参数。,对于电压放大器，,即负载变化时放大器输出给负载的电压基本上保持不变；,越小，则放大器带负载的能力越强，,而对于电流放大器，,越大，则带负载能力越强，,即负载变化时放大器输出给负载的电流基本上保持不变。,Av,vS,一般规律:,求解输出电阻Ro,放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是

4、输出电阻。即断开负载后，从放大电路输出端看出去的等效电阻，不包括负载电阻。,Av,vS,Ro,vso,如何确定电路的输出电阻Ro？,步骤：,1）.所有的电源置零(将独立电压源短路，独立电流源断路，保留受控源)。,2）.加压求流法。,方法一：外加电源法计算Ro=U/I。,方法二：开路电压和负载电压法。,1）.求开路电压。,2）.求接入负载后的输出电压。,步骤：,3.计算。,方法三：开路电压和短路电流法。,1.求开路电压Uoc。,2.求短路电流Isc。,步骤：,3.计算。Ro=Uoc/Isc,5.电流增益：负载开路（RL断开）电压增益（内电压增益）：6.功率增益：、的分贝数为；的分贝数为。,三极管

5、基本放大电路,共射放大器,共基放大器,共集放大器,3.共射(CE)放大器（重点）,重点内容,1).BJT放大电路的分析方法；,2).放大电路的分析步骤（通用）；,3).基极分压偏置共发电路性能分析（重点）；,重点掌握的分析方法:低频小信号等效模型分析法。,1).BJT放大电路的分析方法,放大电路分析,静态分析,动态分析,估算法,图解法,小信号（微变）等效模型分析法,图解法,计算机仿真,2).放大电路的分析步骤(通用),分析步骤：,分析直流电路，求出“Q”，计算 rbe。,画电路的交流通路。,在交流通路上把三极管画成 低频小信号模型，即 参数模型，得到交流等效电路。,分析计算放大电路的主要技术参

6、数。,3.(稳基流偏置)共发射极(CE)放大电路,一、电路的组成,图 基本共(发)射(极)放大电路,放大电路的直流通路（a）共射基本放大电路（b）直流通路,共射基本放大电路分析方法,分析直流电路，求出“Q”，计算 rbe。,静态工作点近似计算法,三极管的发射结导通时，B、E两端的导通压降UBE基本不变（硅管约为0.7V，锗管约为0.3V），因此有 ICQ=IBQ UCEQ=VCC ICQ Rc,图 共射基本放大电路,分析直流电路，求出“Q”，计算 rbe。,放大电路的交流通路（a）基本放大电路（b）交流通路,画电路的交流通路。,三极管的微变等效电路,c,b,e,在交流通路上把三极管画成 参数等

7、效模型。,三极管的简化微变等效电路（重点）,请注意如下问题：电流源为一受控源，而不是独立的电源。电流源的流向不能随意假定，而是由ib决定。该模型仅适用于交流小信号，不能用于静态分析和大信号。,放大电路的微变(交流)等效电路（小信号模型）,将交流通道中的三极管用微变(交流)等效电路代替:,交流等效电路:,对于小功率三极管(重点)P61 2.42更正：rbe=rbb+(1+)VT/IEQ=rbb+VT/IBQ(静态工作点)rbb,=200/300欧VT=26mV(常温下）,rbe的量级从几百欧到几千欧。,（通常）,共射交流等效电路,总结:共射基本放大电路基本技术参数:,图 共射基本放大电路,求：1

8、.静态工作点Q。,练习,2.电压增益Av、输入电阻Ri、输出电阻R0。,解：.,2.思路：交流等效电路,Av、Ri、R0,分析计算放大电路的主要技术参数:,=6.2K,分析计算放大电路的主要技术参数:,例 2=100，uS=10sin t(mV)，求叠加在“Q”点上的各交直流量。(rbb=200欧),12 V,12 V,510,470 k,2.7 k,3.6 k,解,令 ui=0，求静态电流 IBQ,求“Q”，计算 rbe,ICQ=IBQ=2.4 mA,UCEQ=12 2.4 2.7=5.5(V),uce,交流通路,ube,交流等效电路,分析各极交流量,分析各极交流量,分析各极总电量,uBE=

9、(0.7+0.0072sint)V,iB=(24+5.5sint)A,iC=(2.4+0.55sint)mA,uCE=(5.5 0.85sint)V,典型电路-基极分压射极偏置共射电路分析（重点）,典型电路-基极分压偏置共射极电路（重点）,一、电路组成,VCC(直流电源)：,1.使发射结正偏，集电结反偏;,2.向负载和各元件提供功率.,C1、C2(耦合电容)：隔直流、通交流;,RB1、RB2(基极偏置电阻)：提供合适基极的电流;,RC(集电极负载电阻)：将 iC vC 使电流放大 电压放大;,RE(发射极电阻)：稳定静态工作点“Q”;,CE(发射极旁路电容)：短路交流，消除RE对电压放大倍数的

10、影响。,二、.放大电路的分析步骤(通用),分析步骤：,分析直流电路，求出“Q”，计算 rbe。,画电路的交流通路。,在交流通路上把三极管画成 低频小信号模型，即 参数模型，得到交流等效电路。,分析计算放大电路的主要技术参数。,二.基极分压偏置共射电路性能分析（重点）,请同学画直流通路。,直流通路：只考虑直流信号的分电路。（复习）画直流通路时应将:电容开路（电容不通直流），电感短路（电感上直流电压为零）。,1)直流通路及静态工作点估算:,IB=IC/,VCE=VCC-ICRC-IERE,IC IE=VE/RE=（VB-VBE）/Re,VBE 0.7V(Si管),电容开路，画出直流通路。,VB,电

11、容短路，直流电压源短路，画出交流通路。,2）交流通道及交流等效电路(请同学画图),B,E,C,放大电路的交流小信号等效电路（模型）（复习）,将交流通道中的三极管用微变(交流)等效电路代替:,交流等效电路:,基极分压偏置共射电路性能分析思路（重点）,直流通路交流通路-交流等效电路,交流通路：,1.电压放大倍数:,Ro,输出电压与输入电压反相，即反相放大器。源电压放大倍数:,2.输入电阻:,3.输出电阻:,Ro=RC,3）基本性能指标分析:,交流等效电路：,Ri,问题：如果去掉CE，放大倍数怎样变化？（请同学画交流通路和交流等效电路）,当没有旁路电容 CE 时：,交流等效电路：,1.电压放大倍数:

12、,源电压放大倍数:,2.输入电阻:,3.输出电阻:,Ro=RC,交流通路：,Ri,Ri,Ro,阻抗反映法(一种非常有用的方法):方法:1)大电流支路的电阻折算到小电流支路时,阻值按比例变大;2)小电流支路的电阻折算到大电流支路时,阻值按比例变小;由电路分析可知，Ri=rbe+(1+)RE，见书P81。,Ri,问题：如果去掉CE，放大倍数怎样变化？,电路的应用,共射放大器（CE）,广泛应用于多级放大器提供增益的增益级中。,例 3=100，RS=1 k，RB1=62 k，RB2=20 k,RC=3 k，RE=1.5 k，RL=5.6 k，VCC=15 V。求：“Q”，Av，Ri，Ro。(rbb=2

13、00欧),直流分析,ICQ,IBQ,IEQ,I1,+VBEQ,要求：,I1(5 10)IBQ,估算法,+VCEQ,稳定“Q”的原理：,T,IC,UE,UBE,IB,IC,RE 10RB?,例 3=100，RS=1 k，RB1=62 k，RB2=20 k,RC=3 k，RE=1.5 k，RL=5.6 k，VCC=15 V。求：“Q”，Av，Avs，Ri，Ro。,1)求“Q”,解,RE 10RB?,交流通路,1.电压放大倍数,Ro,源电压放大倍数,2.输入电阻,3.输出电阻,Ro=RC,性能指标分析,小信号等效电路,Ri,输出电压与输入电压反相，即反相放大器。,2)求 Av，Ri，Ro，Avs,R

14、o=RC=3 k,小结：,直流通路交流通路-交流等效电路（BJT分析的一般思路）,分析直流电路，求出“Q”，计算 rbe。,画电路的交流通路。,在交流通路上把三极管画成 参数模型,得到交流等效电路。,分析计算放大电路的主要技术参数。,练习:(北京航空航天大学研究生入学试题)如图:三极管T的=100，rbb=100,VBEQ=0.7V；C1,C2,C3对交流信号可视为短路，RS=600。(1)计算静态工作点Q(IBQ,VCEQ,CQ)；(2)画出交流通路及交流小信号低频等效电路；(3)求输入电阻Ri；(4)求输出电阻Ro；(5)求电压增益Av=vi/v0和 Avs=vo/vs；,解：(1)电容对于直流信号相当于开路，因此根据该放大电路的直流通路可以列出方程：,VCC=CR3+BQ(R1+R2)+VBE将C=BQ代入，得：,CQ=BQ=3.1mA VCEQVCC-CQR3=10-3.12=3.8V(2)交流通路如图(a)所示，交流小信号低频等效电路如图(b)所示：,(3)由微变等效电路可知，输入电阻：rbe=rbb+VT/IBQ=100+26/0.031 Ri=R1/rbe,(a),(b),(3)由微变等效电路可知：,