1、第七讲第七讲 微变等效电路法微变等效电路法2.4.4微变等效电路法微变等效电路法 晶体管在小信号晶体管在小信号(微变量微变量)情况下工作时，可以在静情况下工作时，可以在静态工作点附近的小范围内态工作点附近的小范围内用直线段近似地代替三极管的用直线段近似地代替三极管的特性曲线特性曲线，三极管就可以，三极管就可以等效为一个线性元件等效为一个线性元件。这样就。这样就可以将非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个可以将非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。线性电路。微变等效条件微变等效条件研究的对象仅仅是研究的对象仅仅是变化量变化量信号的信号的变化范围很小变化范围很小一、简化的一、简化
2、的 h 参数微变等效电路参数微变等效电路(一一)三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路 iB uBE 晶体管的输入特性曲线晶体管的输入特性曲线 常数常数 CEBBEbeUiurrbe：晶体管的输入电阻。：晶体管的输入电阻。在小信号的条件下，在小信号的条件下，rbe是一常是一常数。晶体管的输入电路可用数。晶体管的输入电路可用 rbe 等效等效代替。代替。1.输入电路输入电路Q 点附近的工作段点附近的工作段近似地看成直线近似地看成直线 可认为可认为 uBE 与与 iB 成正比成正比QOiB uBE 图图 2.4.10(a)2.输出电路输出电路假设在假设在 Q 点附近特性曲线基本上是水平的点附近特
3、性曲线基本上是水平的(iC 与与 uCE无关无关)，数量关系上，数量关系上，iC 比比 iB 大大 倍；倍；iB iB从三极管输出端看，从三极管输出端看，可以用可以用 iB 恒流源代恒流源代替三极管；替三极管；该恒流源为受控源；该恒流源为受控源；为为 iB 对对 iC 的控制。的控制。uCE QiC O图图 2.4.10(b)3.三极管的简化参数等效电路三极管的简化参数等效电路注意：注意：这里忽略了这里忽略了 uCE 对对 iC与输出特性的影响，在与输出特性的影响，在大多数情况下，简化的微变等效电路对于工程计算来说大多数情况下，简化的微变等效电路对于工程计算来说误差很小。误差很小。图图 2.4
4、.11三极管的简化三极管的简化 h 参数等效电路参数等效电路cbe +uBE +uCE iC iBebcrbe iB+uBE +uCE iC iB4.电压放大倍数电压放大倍数 Au；输入电阻输入电阻 Ri、输出电阻、输出电阻 ROC1RcRb+VCCC2RL+VT+iUOUbebirIU 而而bLco IRIU io UUAubeLio rRUUAu 所所以以)/(LcLRRR Ri=rbe/Rb ，Ro=RcoUrbe ebcRcRLRbbIcIbI+iU图图 2.4.12单管共射放大电路的等效电路单管共射放大电路的等效电路iRiRoR(二二)rbe 的近似估算公式的近似估算公式rbb ：基
5、区体电阻。基区体电阻。re b ：基射之间结电阻。基射之间结电阻。欧姆，可忽略。欧姆，可忽略。只有几只有几：发射区体电阻，一般：发射区体电阻，一般 er EQEQbe26IIUrT EQbbEBEbe26)1(ddIriur低频、小功率管低频、小功率管 rbb 约为约为 300 。UT：温度电压当量。：温度电压当量。c beiBiCiEbb rbe rer e b 图图 2.4.13输入回路输入回路:当输入信号很小时，输入特性曲线当输入信号很小时，输入特性曲线在小范围内近似直线。在小范围内近似直线。iBuBE uBE iBbbeBBEbeiuiur 对输入的小交流信号对输入的小交流信号而言，三
6、极管而言，三极管be间相当间相当于电阻于电阻rbe。rbe是动态电阻，是动态电阻，与与Q的位置有关，是的位置有关，是Q切线切线斜率的倒数。斜率的倒数。1.当当 IEQ 一定时，一定时，愈大则愈大则 rbe 也愈大，选用也愈大，选用 值值较大的三极管其较大的三极管其 Au 并不能按比例地提高；并不能按比例地提高；EQbeL26)1(300beIrrRAu 因：因：2.当当 值一定时，值一定时，IEQ 愈大则愈大则 rbe 愈小，可以得到较愈小，可以得到较大的大的 Au，这种方法比较有效。，这种方法比较有效。(三三)等效电路法的步骤等效电路法的步骤(归纳归纳)1.首先利用图解法或近似估算法确定放大
7、电路首先利用图解法或近似估算法确定放大电路的静态工作点的静态工作点 Q。2.求出静态工作点处的微变等效电路参数求出静态工作点处的微变等效电路参数 和和 rbe。3.画出放大电路的微变等效电路。可先画出三画出放大电路的微变等效电路。可先画出三极管的等效电路，然后画出放大电路其余部分的交极管的等效电路，然后画出放大电路其余部分的交流通路。流通路。4.列出电路方程并求解。列出电路方程并求解。二、二、微变等效电路法的应用微变等效电路法的应用uA .1 计计算算电电压压放放大大倍倍数数例：接有发射极电阻的单管放大电路，计算电压放例：接有发射极电阻的单管放大电路，计算电压放大倍数和输入、输出电阻。大倍数和
8、输入、输出电阻。C1RcRb+VCCC2RL+VT+iUOURerbe bcRcRLRboUbIcIbI+ReeIe+iU图图 2.4.14接有发射极电阻的放大电路接有发射极电阻的放大电路rbe bcRcRLRboUbIcIbI+ReeIe+iU根据微变等效电路列方程根据微变等效电路列方程eebebiRIrIU be)1(II 其中其中LbLCO RIRIU 而而ebeLiO)1(RrRUUAu eLRRAu 引入发射极电阻引入发射极电阻后，后，降低了。降低了。uA若满足若满足(1+)Re rbe 与三极管的参数与三极管的参数 、rbe 无关无关。uA2.放大电路的输入电阻放大电路的输入电阻
9、bebeiii/)1(RRrIUR 引 入引 入 Re 后，输入电阻后，输入电阻增大了。增大了。3.放大电路的输出电阻放大电路的输出电阻coRR rbe ebcRcRLRboUbIcIbI+ReeIcIrbe bcRcRbbIbI ReeIe将放大电路的输入将放大电路的输入端短路，负载电阻端短路，负载电阻 RL 开开路路，忽略，忽略 c、e 之间的之间的内电阻内电阻 rce。RLiU图图 2.4.14(b)2.5工作点的稳定问题工作点的稳定问题2.5.1温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响 三极管是一种对温度十分敏感的元件。温度变化对管三极管是一种对温度十分敏感的元件。温度变化对管子参
10、数的影响主要表现有：子参数的影响主要表现有：1.UBE 改变。改变。UBE 的温度系数约为的温度系数约为 2 mV/C，即温度，即温度每升高每升高 1 C，UBE 约下降约下降 2 mV。2.改变。改变。温度每升高温度每升高 1 C，值约增加值约增加 0.5%1%，温度系数分散性较大。温度系数分散性较大。3.ICBO 改变。改变。温度每升高温度每升高 10 C，ICBQ 大致将增加一大致将增加一倍，说明倍，说明 ICBQ 将随温度按指数规律上升。将随温度按指数规律上升。温度升高将导致温度升高将导致 IC 增大，增大，Q 上移。波形容易失真。上移。波形容易失真。iCuCEOiBQCCCRVVCC
11、Q T=20 C T=50 C图图 2.5.1温度对温度对 Q 点和输出点和输出波形的影响波形的影响2.5.2静态工作点稳定电路静态工作点稳定电路一、电路组成一、电路组成分压式偏置电路分压式偏置电路C1RcRb2+VCCC2RL+CeuoRb1ReiBiCiEiRuiuEuB图图 2.5.2分压式工作点稳定电路分压式工作点稳定电路由于由于 UBQ 不随温度变化，不随温度变化，电流负反馈式工作点稳定电路电流负反馈式工作点稳定电路T ICQ IEQ UEQ UBEQ(=UBQ UEQ)IBQ ICQ 2.5.2静态工作点稳定电路静态工作点稳定电路一、电路组成一、电路组成分压式偏置电路分压式偏置电路
12、C1RcRb2+VCCC2RL+CeuoRb1ReiBiCiEiRuiuEuB图图 2.5.2分压式工作点稳定电路分压式工作点稳定电路由于由于 UBQ 不随温度变化，不随温度变化，电流负反馈式工作点稳定电路电流负反馈式工作点稳定电路T ICQ IEQ UEQ UBEQ(=UBQ UEQ)IBQ ICQ 2.5.2静态工作点稳定电路静态工作点稳定电路一、电路组成一、电路组成分压式偏置电路分压式偏置电路C1RcRb2+VCCC2RL+CeuoRb1ReiBiCiEiRuiuEuB图图 2.5.2分压式工作点稳定电路分压式工作点稳定电路由于由于 UBQ 不随温度变化，不随温度变化，电流负反馈式工作点
13、稳定电路电流负反馈式工作点稳定电路T ICQ IEQ UEQ UBEQ(=UBQ UEQ)IBQ ICQ 2.5.2静态工作点稳定电路静态工作点稳定电路一、电路组成一、电路组成分压式偏置电路分压式偏置电路C1RcRb2+VCCC2RL+CeuoRb1ReiBiCiEiRuiuEuB图图 2.5.2分压式工作点稳定电路分压式工作点稳定电路由于由于 UBQ 不随温度变化，不随温度变化，电流负反馈式工作点稳定电路电流负反馈式工作点稳定电路T ICQ IEQ UEQ UBEQ(=UBQ UEQ)IBQ ICQ 2.6放大电路的三种基本组态放大电路的三种基本组态三种基本接法三种基本接法共射组态共射组态共
14、集组态共集组态共基组态共基组态2.6.1共集电极放大电路共集电极放大电路C1Rb+VCCC2RL+Re+RS+sUoUiUoUsU+_ _+rbeSR eR iIbIeIoIbeccIbI(b)等效电路等效电路为射极输出器为射极输出器图图 2.6.1共集电极放大电路共集电极放大电路(a)电路图电路图一、静态工作点一、静态工作点C1Rb+VCCC2RL+Re+RS+SUOU由基极回路求得静态基极电流由基极回路求得静态基极电流ebBEQCCBQ)1(RRUVI BQCQII 则则eCQCCeEQCCCEQRIVRIVU (a)电路图电路图图图 2.6.1共集电极放大电路共集电极放大电路二、电流放大
15、倍数二、电流放大倍数biII eoII )1(beioi IIIIA所以所以三、电压放大倍数三、电压放大倍数ebeeo)1(RIRIU ebbebeebebi)1(RIrIRIrIU ebeeio)1()1(RrRUUAu Lee/RRR 结论：电压放大倍数恒小于结论：电压放大倍数恒小于 1，而接近，而接近 1，且输出电，且输出电压与输入电压同相，又称压与输入电压同相，又称射极跟随器。射极跟随器。iUOUSU+_+rbeSR eR iIbIeIoIbeccIbI(b)等效电路等效电路四、输入电阻四、输入电阻eebebiRIrIU ebeiii)1(RrIUR iUOUSU+_+rbeSR eR
16、 iIbIeIoIbeccIbI 输入电阻较大。输入电阻较大。Ri五、输出电阻五、输出电阻OU+_rbeSR bIeIoIbeccIbI bsssbebo/)(RRRRrIU 式中式中 1)1(sbeooobeoRrIURIII所以所以而而 输出电阻低，故带载能力比较强。输出电阻低，故带载能力比较强。Ro图图 2.6.2求射极输出器求射极输出器 Ro 的等效电路的等效电路2.6.2共基极放大电路共基极放大电路图图 2.6.3共基极放大电路共基极放大电路(a)原理电路原理电路VEE 保证发射结正偏；保证发射结正偏；VCC 保证集电结反偏；三极管保证集电结反偏；三极管工作在放大区。工作在放大区。(
17、b)实际电路实际电路实际电路采用一个电实际电路采用一个电源源 VCC，用，用 Rb1、Rb2 分分压提供基极正偏电压。压提供基极正偏电压。C1C2+_+_OUiUReVEEVCCRcRLVTC1C2OUVCCRb2Rb1+_ReCbRLiURc一、静态工作点一、静态工作点(IBQ,ICQ,UCEQ)图图 2.6.3(b)实际电路实际电路C1C2OUVCCRb2Rb1+_ReCbRLiURcCQBEQCCb2b1b1eeBEQBQEQ)(1IUVRRRRRUUI 1EQBQII)(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVU 二、电流放大倍数二、电流放大倍数微变等效电路微变等效电路由图
18、可得：由图可得：coei,IIII 所以所以 ecioIIIIAi由于由于 小于小于 1 而近似等于而近似等于 1，所以共基极放电电路，所以共基极放电电路没有电流放大作用。没有电流放大作用。+_+_OUiURerbeLR iIeICIOIbIbI bec图图 2.6.4共基极放大电路的等效电路共基极放大电路的等效电路三、电压放大倍数三、电压放大倍数+_+_OUiURerbeLR iIeICIOIbIbI bec图图 2.6.4由微变等效电路可得由微变等效电路可得beLioLbobebi rRUUARIUrIUu 所以所以共基极放大电路没有电流放大作用，但是共基极放大电路没有电流放大作用，但是具
19、有电压放具有电压放大作用大作用。电压放大倍数与共射电路相等，但没有负号，说。电压放大倍数与共射电路相等，但没有负号，说明该电路明该电路输入、输出信号同相位。输入、输出信号同相位。四、输入电阻四、输入电阻暂不考虑电阻暂不考虑电阻 Re 的作用的作用 1)1(bebbebiiirIrIIUR五、输出电阻五、输出电阻暂不考虑电阻暂不考虑电阻 Re 的作用的作用 Ro rcb.已知共射输出电阻已知共射输出电阻 rce，而，而 rcb 比比 rce大大 得多，可认为得多，可认为rcb (1+)rce如果考虑集电极负载电阻，则共基极放大电路的输如果考虑集电极负载电阻，则共基极放大电路的输出电阻为出电阻为R
20、o=Rc/rcb Rc2.6.3三种基本组态的比较三种基本组态的比较大大(数值同共射数值同共射电路，但同相电路，但同相)小小(小于、近于小于、近于 1)大大(十几十几 一几百一几百)小小 大大(几十几十 一百以上一百以上)大大(几十几十 一百以上一百以上)电电路路组态组态性能性能共共 射射 组组 态态共共 集集 组组 态态共共 基基 组组 态态C1C2OUVCCRb2Rb1+_ReCbRLiUC1Rb+VCCC2RL+Re+iUOUC1Rb+VCCC2RL+iUOURciAuA)1(beLrR ebee)1()1(RrR beLrR 2.6.3三种基本组态的比较三种基本组态的比较 频率频率响应响应大大(几百千欧几百千欧 几兆欧几兆欧)大大(几欧几欧 几十欧几十欧)中中(几十千欧几十千欧几百千欧几百千欧)rce小小(几欧几欧 几十欧几十欧)小小(几十千欧以上几十千欧以上)中中(几百欧几百欧几千欧几千欧)rbe组态组态性能性能共共 射射 组组 态态共共 集集 组组 态态共共 基基 组组 态态iRoR 1sbeRrce)1(r 1berebe)1(Rr 差差较好较好好好
