模拟电子线路课件：第二章-2.ppt

1、1静态分析静态分析分析指标：分析指标：IBQ、ICQ、UCEQ分析方法：分析方法：图解法、估算法图解法、估算法 动态分析动态分析分析指标：分析指标：Au 、Ri 、Ro分析方法：分析方法：图解法、小信号等效电路法图解法、小信号等效电路法 2.5 共射放大电路的动态分析和设计共射放大电路的动态分析和设计22.5.1 交流图解分析交流图解分析RCUoUsVRsUiC1RB(UCC)C2RLUCCuCEiCiBRBUCCRCIBQICQUCEQRCuoUiRBRLiBiCUCE(a)直流通路(b)交流通路RCuoUiRBRLibicuce3iBIBQtiBIBQuBEuBEtiBmaxiBminQU

2、BEQ(a)输入回路的工作波形输入回路的工作波形RCUoUsVRsUiC1RB(UCC)C2RLUCCuCEiCiB4iBIBQuCE0NQMiCUCEQUCCICQUCCRC iB变化时，在输出特性曲线上瞬时工作点（变化时，在输出特性曲线上瞬时工作点（uCE和和iC）移动的轨迹称为）移动的轨迹称为交流负载线交流负载线。 RCUoUsVRsUiC1RB(UCC)C2RLUCCuCEiCiB5RCUoUiRBRLibicuce其中其中RL=RC/RL 2、斜率、斜率: 1LRk RL因此：因此：-交流负载方程交流负载方程 特点特点:1、交流负载线经过、交流负载线经过Q点。点。LcecRui CE

3、QCELCQCUuRIi 1RCUoUsVRsUiC1RB(UCC)C2RLUCCuCEiCiB6图图222放大器的交流图解分析放大器的交流图解分析(b)输出回路的输出回路的工作波形工作波形QiCiBmaxiBminiCICQtuCEtuCEUCCICQUCCRCQ1Q2IBQICQRLA交流负载线交流负载线 kRL1UCEQ交流负载线：交流负载线： CEQCELCQCUuRIi 17 tuBE0QuBEiB0iCuCE0Q tiBIBQiC tICQ tuCE0- -1/R LVCEQiBtuituBEUBEQiBtIBQiCtICQuCEtUCEQuo000000tRCUoUsVRsUiC

4、1RB(UCC)C2RLUCCuCEiCiB8tuituBEUBEQiBtIBQiCtICQuCEtUCEQuo000000tRCUoUsVRsUiC1RB(UCC)C2RLUCCuCEiCiB tuBE0QuBEiB0iCuCE0Q tiBIBQiC tICQ tuCE0- -1/R LVCEQib9tuituBEUBEQiBtIBQiCtICQuCEtUCEQuo000000t图图223共射极放大器的电压、电流波形共射极放大器的电压、电流波形叠加交流信号后，叠加交流信号后，晶体管各极电流方向、晶体管各极电流方向、极间电压极性与静态时极间电压极性与静态时相同。相同。放大器的输出与放大器的输出

5、与输入信号是反相（或称输入信号是反相（或称倒相）的。倒相）的。结论：结论：10直流量保证了交直流量保证了交流量的不失真。流量的不失真。tuituBEUBEQiBtIBQiCtICQuCEtUCEQuo000000t图图223共射极放大器的电压、电流波形共射极放大器的电压、电流波形RCUoUsVRsUiC1RB(UCC)C2RLUCCuCEiCiB112.5.2 放大电路的动态范围和非线性失真放大电路的动态范围和非线性失真Q交流负载线交流负载线iC0t0iCiBuCEuCE0t(a)截止失真截止失真Q点过低点过低动态工作点进入截止区，出现截止失真。对动态工作点进入截止区，出现截止失真。对NPN管

6、的管的共射极放大器，发生截止失真时，其输出电压出现共射极放大器，发生截止失真时，其输出电压出现“胖顶胖顶”的现的现象（顶部限幅），象（顶部限幅）， 12Q点过低点过低动态工作点进入截止区，出现截止失真动态工作点进入截止区，出现截止失真。对。对NPN管的共射极放大器，发生截止失真时，其管的共射极放大器，发生截止失真时，其输出电压的正半周出现失真，波形呈现输出电压的正半周出现失真，波形呈现“上胖下瘦上胖下瘦”的现象，也称的现象，也称“胖顶胖顶”的现象（顶部限幅），的现象（顶部限幅）， 结论结论13(b)饱和失真饱和失真Q交流负载线交流负载线iCiCiB0tuCEuCE0t0Q点过高点过高动态工作点

7、进入饱和区，出现饱和失真动态工作点进入饱和区，出现饱和失真。对。对NPN管的共射极放大器，发生饱和失真时，其管的共射极放大器，发生饱和失真时，其输出电压出现输出电压出现“削底削底”现象（底部限幅）现象（底部限幅） 14Q点过高点过高动态工作点进入饱和区，出现饱和失真动态工作点进入饱和区，出现饱和失真。对。对NPN管的共射极放大器，发生饱和失真时，其管的共射极放大器，发生饱和失真时，其输出电压波形会在负半周出现削底，出现输出电压波形会在负半周出现削底，出现“上瘦下上瘦下胖胖”的现象，也称的现象，也称“削底削底”现象（底部限幅）现象（底部限幅） 结论结论对于对于PNPPNP型管组成的放大电路，当输

8、入正弦信号时，型管组成的放大电路，当输入正弦信号时，工作点偏低易出现饱和失真，输出波形是正半周失工作点偏低易出现饱和失真，输出波形是正半周失真；反之，工作点偏高，产生截止失真，输出波形真；反之，工作点偏高，产生截止失真，输出波形是负半周失真。是负半周失真。15非线性失真非线性失真:当输入某一频率的正弦信号时，当输入某一频率的正弦信号时，其输出波形中除基波其输出波形中除基波I1m成分之外，还包含有一定成分之外，还包含有一定数量的谐波数量的谐波In,n=2,3,，该失真为非线性失真。它，该失真为非线性失真。它是由于方法电路中的非线性器件引起。是由于方法电路中的非线性器件引起。16Q交流负载线交流负

9、载线iC0t0iCiBuCEuCE0t(a)截止失真截止失真LCQomRIU受截止失真限制，其最大不失真输出电压的幅度受截止失真限制，其最大不失真输出电压的幅度为为17图图224 Q点不合适产生的点不合适产生的非线性失真非线性失真(b)饱和失真饱和失真Q交流负载线交流负载线iCiCiB0tuCEuCE0t0CESCEQomUUU 因饱和失真的限制，最大不失真输出电压的幅度为因饱和失真的限制，最大不失真输出电压的幅度为18LCQomRIUCESCEQomUUU Uopp=2Uom 放大器输出动态范围：放大器输出动态范围：受截止失真限制，其最大不失真输出电压的幅度受截止失真限制，其最大不失真输出电

10、压的幅度为为因饱和失真的限制，最大不失真输出电压的幅度为因饱和失真的限制，最大不失真输出电压的幅度为其中较小的即为放大器最大不失真输出电压其中较小的即为放大器最大不失真输出电压的幅度，而输出动态范围的幅度，而输出动态范围Uopp则为该幅度的两倍，则为该幅度的两倍，即即19例例 2.5.1 2.5.1 放大电路如图放大电路如图2.3.42.3.4所示。设所示。设U UCCCC=12V=12V，R RC C=2 k=2 k，R RL L=，R RB B=280 k=280 k， =100=100，忽略晶，忽略晶体管的饱和压降。体管的饱和压降。（1 1）试确定该电路的）试确定该电路的U Uoppop

11、p= =？。？。（2 2）调节）调节R RB B，使，使I ICQCQ=2mA=2mA时，时，U Uoppopp= =？（3 3）调节）调节R RB B，使，使I ICQCQ=3mA=3mA时，时，U Uoppopp= =？20AmARUUIBonBECCBQ4004. 02807 . 012)(mAIIBQCQ410401006VRIUUCCQCCCEQ42412VRIRICCQLCQ824VUUCEQopp8422解解 （1 1）为确定该电路的）为确定该电路的U Uoppopp，先要计算工作点，先要计算工作点 而 比较比较U UCEQCEQ和和I ICQCQR RL L得到得到21VRIU

12、LCQopp8422VUUCEQopp12622(2)(2)如果调节如果调节R RB B，使，使I ICQCQ=2mA=2mA，可求得，可求得U UCEQCEQ=8V=8V，I ICQCQR RL L=4V=4V，则，则(3)(3)如果调节如果调节R RB B，使，使I ICQCQ=3mA=3mA，则，则U UCEQCEQ=6V=6V，I ICQCQR RL L=6V=6V，则，则22RCUoUsVRsUiC1RB(UCC)C2RLUCCuCEiCiBRBUCCRCIBQICQUCEQRCuoUiRBRLiBiCUCE(a)直流通路直流通路(b)交流通路交流通路RCuoUiRBRLibicuc

13、e2.5.3 晶体管的交流小信号模型晶体管的交流小信号模型23RBUCCRCIBQICQUCEQRCuoUiRBRLiBiCUCE(a)直流通路直流通路(b)交流通路交流通路RCuoUiRBRLibicuceeRB(b)UBE(on)bIBQIBQcICQUCCRCUCEQ晶体管直流大信号模型晶体管直流大信号模型晶体管交流小信号模型晶体管交流小信号模型24当输入小信号时，当输入小信号时，Q点处可用线性关系来点处可用线性关系来近似伏安特性。因此，可把晶体管看作线性近似伏安特性。因此，可把晶体管看作线性有源器件，并用相应的线性元件来等效，便有源器件，并用相应的线性元件来等效，便可得到可得到Q点处的

14、交流小信号模型。点处的交流小信号模型。物理型电路模型（如：混合物理型电路模型（如：混合型电路模型）型电路模型）网络参数模型（如：网络参数模型（如：H参数电路模型）参数电路模型） 它们是等价的，相互之间可以进行转换。它们是等价的，相互之间可以进行转换。 25 一、共射混合一、共射混合型电路模型型电路模型1忽略寄生效应分析忽略寄生效应分析 RCUoUiRBRLibicuceube首先分析输入端的等效电路：首先分析输入端的等效电路： iBIBQtiBIBQuBEuBEtiBmaxiBminQUBEQ(a)uberbebeib26 eebebbeberiuiur)1(1 1TBEUuSEeIiEQeE

15、QTEBEeImVrIUQiur26 室室温温下下uberbebeibiBIBQtiBIBQuBEuBEtiBmaxiBminQUBEQ(a)ieicibubeuce27再分析输出再分析输出等效电路等效电路 ： gmubeucercerbcuberbebce(b)CQAQCCEcceceIUiuiurbebebbecmruiuigeerr11ceccebcebcriuiuribuCE/V5101501234饱和区截止区IB40A30A20A10A0AiBICBO放大区iC/mAuCEuBE281、rbe:反映反映ube对对ib的控制作用的控制作用gmubeucercerbcuberbebce(

16、b)2、gm:反映反映ube对对ic的控制作用的控制作用 3、rce:反映反映uce对对ic的控制作用的控制作用 4、rbc:反映反映uce对对ib的控制作用的控制作用 掌握以下关系式：掌握以下关系式：eberr)1 (EQTeIUr TCQbemUIrgCQAceIUr292考虑寄生效应分析考虑寄生效应分析 gmubeucercerbcuberbebce(b)ebcbrbbrcccereerberbc其中其中rbe=(1+)re，rbe=rbb+rbe，rbc=rce (b)低频时的电路模型低频时的电路模型ecreerberbbrcccbrbcgmUbe30gmubeubeucercebce

17、rbbCb cbrbcCb e(a)高频时的电路模型高频时的电路模型rbe考虑到考虑到PN结的电容特性结的电容特性,在高频时不能按开路处理在高频时不能按开路处理,得到得到:31ceoebfeccerebiebeuhihiuhihu ceoebfeccerebiebeUhIhIUhIhU 二、低频二、低频H参数电路模型参数电路模型成立条件：低频、小信号（成立条件：低频、小信号（6mV左右）交流信号。左右）交流信号。线性双端线性双端口网络口网络ubeuceibicRCUoUiRBRLibicuceube取取ib和和uce为自变量，则有：为自变量，则有：),(),(21cebccebbeuifiui

18、fu 改成改成有效值有效值32ceoebfeccerebiebeUhIhIUhIhUUbeUcebcehiehoe1hfeIbIcIbhreUce图图228 共发射极晶体管共发射极晶体管H参数电路模型参数电路模型330 ceUbbeieIUh输出交流短路时的输入电阻输出交流短路时的输入电阻ceoebfeccerebiebeUhIhIUhIhU0 bIcebereUUh输入交流开路时的反向电压传输系数输入交流开路时的反向电压传输系数0 ceUbcfeIIh-输出交流短路时的电流放大系数输出交流短路时的电流放大系数0 ceUbcfeIIh-输出交流短路时的电流放大系数输出交流短路时的电流放大系数3

19、4图图228 共发射极晶体管共发射极晶体管H参数电路模型参数电路模型UbeUcebcehiehoe1hfeIbIcIbhreUcegmub eubeucercebce(b)rbbrbebrbcib ib图图228 共发射极晶体管混合共发射极晶体管混合型模型型模型01 receoefebeiehrhhrh 得到得到:1K左右左右2020010-510-310-435UbeUce(rce)bcehie(rbe)hoe1hfeIbIcIb(Ib)图图232 实用的低频实用的低频H参数电路模型参数电路模型36例例2.5.2：设某双极性晶体管的：设某双极性晶体管的UCEQ=5V，ICQ=0.2mA，=1

20、00，UA=100V，rbb=100 。试求混合。试求混合型电路和型电路和H参数模型的参数参数模型的参数解：先求解：先求型电路参数：型电路参数： kmAmVIUIUrrCQTEQTebe132 . 026100100100)(1)(1 msUIrgTEQem77262 . 01 kmAIUrCQAce5002 . 010037解：再求解：再求H电路参数：电路参数： kkrrrhebbbbeie1 .1313100100 fehsrhceoe61021 例例2.5.2：设某双极性晶体管的：设某双极性晶体管的UCEQ=5V，ICQ=0.2mA，=100，UA=100V，rbb=100 。试求混合。试求混合型电路和型电路和H参数模型的参数参数模型的参数