电路基础与集成电子技术-5.6双极型晶体管放大电路的动态分析.ppt

5.6 双极型晶体管放大电路的动态分析 5.6.2 共集组态基本放大电路的动态分析 5.6.1 共射组态基本放大电路的动态分析 动态分析的基本步骤： 放大电路中频微变等效电路是在晶体管低频小信号模型 上，增加交流通路的相关元件而构成的。具体画法如下： (1) 先将晶体管的低频小信号模型画出； (2) 再将放大电路晶体管以外的交流通路的元件画出； (3) 在中频段，画的过程中将大容量的耦合电容、旁路电 容器短路，将直流电源交流短路； 现以能够稳定工作点的分压偏置共射放大电路为例进行 讨论，电路见图5.6.1。 5.6.1 共射组态基本放大电路的动态分析 1. 先进行静态分析，保证晶体管处于放大区； 5.6.1.1 静态分析 图5.6.1 共射组态交流基本放大电路 进行直流计算的目的是 检验放大电路是否是处于放 大状态。 其次，在微变等效电路 中有rbe，计算rbe就必须知道 IEQ（ICQ），这也需要通过 直流计算来获得。 ICQ= IBQ UCEQ= VCC ICQRcIEQRe VCCICQ(Rc+Re) 图5.6.1(a) 分压偏置共射放大电路 图5.6.1 (b) 共射放大电路交流微变等效电路 将晶体管的低频 模型画出。 再将共射放大电 路交流通路的其他元 件一一画出。 5.6.1.2 动态分析 1. 求放大电路中频电压放大倍数 在放大电路中频微变等效电路上，求解电压放大 倍数就是一个解电路的问题。 输出电压为 输入电压为 电压放大倍数为 图5.6.1 (b) 共射放大电路求电压放大倍数 2. 求放大电路的输入电阻 根据输入电阻的定义和微变等效电路有 若满足Rb1 Rb2 rbe，则Ri rbe。 图5.6.1 (b) 共射放大电路求输入电阻 3. 求放大电路的输出电阻 根据输出电阻的定义，需要将信号源换成源电压 信号源 ，并将 短路，但保留内阻 ；将负载电 阻 开路，同时在输出端加一个测试用信号源 。 图5.6.1 (c) 共射放大电路求输出电阻 例5.6： 试计算图5.6.2放大电路的中频电压放大倍数、输入 电阻和输出电阻。晶体管的=99、UBEQ=0.7V、VCC=15V， Rb1=20k、 Rb2=5.1k、 Rc=3.3k、 Re=2k、 RL=10k ；电容器的容量足够大。 解: 先进行静态计算，求出晶体管静态工作点的参数 值。然后画出放大电路的中频微变等效电路，即可进 行放大电路动态技术指标的计算。 图5.6.2 例5.6电路图及微变等效电路 静态计算： 工作点参数的计算： 动态计算： 晶体管输入电阻rbe的计算： 放大电路电压放大倍数的计算： 旁路电容的断开，使电压 放大倍数下降，其物理意义将 在后面解释。 电压放大倍数可近似等于 是两电阻之比，因而电压放大 倍数的稳定性提高。 求输入电阻 求输出电阻 Re归算到 基极回路 例5.7：有一基本放大电路如图5.6.2所示，已知VCC=15V、 Rc=3k、Rb1=390k、Re1 =100、Re2 =1 k、RL =10k， UBE=0.7V，=99，耦合电容的容量足够大。试计算电路的中频 电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。 解： 图5.6.2 例5.7电路图 静态计算，在例5.4中已经完 成，参数与例5.4相同。静态工作 点处的集电极电流为 画微变等效电路，如图5.6.3所示，可得电压增益 图5.6.3 例5.6的微变等效电路 输入电阻的计算如下 =1.2/10/390=10.89k 输出电阻 共集组态放大电路如图5.6.7(a)所示。它的集电极交流 接地，输入信号接基极，输出信号从发射极引出，所以， 共集组态放大电路也称为射极输出器。 图5.6.7(a) 共集组态放大电路 共集组态放大电路的 偏置电阻往往只采用一个 上偏置电阻，其原因是增 大输入电阻。 5.6.2 共集组态基本放大电路的动态分析 5.6.2.1 静态分析 静态工作点的计算原则与共射组态放大电路一样，先 画出直流通路。 基极电流： 集电极极电流： 管压降： 图5.6.7(b) 共集组态放大电路的直流通路 共集组态放大电路的中频微变等效电路如图5.6.8所示 。 1. 中频电压放大倍数的求解 图5.6.8 微变等效电路 e cb i U o U be r b I c I Rb1 RL Re i R i R b I 5.6.2.2 动态分析 图5.6.7(a) 共集组态放大电路 e cb i U o U be r b I c I Rb 1 RLRe i R i R b I 式中RL=Re/ RL，式(5.6.7)中，由于 rbe , 所以，电压增益近似等于1。 由此可解出电压放大倍数表达式 根据微变等效电路可列如下方程 (5.6.7) 2. 交流输入电阻的求解 e cb i U o U be r b I c I Rb 1 RLRe i R i R b I 基极电流： 输入电阻： 根据电阻归算的原理 Ri是从放大电路输入端看进去 的输入电阻， 是从基极看进去的输入电阻，所以 所以，输入电阻 共集组态放大电路的输入电阻比共射组态基本放大电 路要大，为了减少偏置电阻并联对总输入电阻下降的影响 ，所以共集组态放大电路经常只使用一个上偏置电阻，这 个上偏置电阻一般可以用到几百千欧以上。 3. 交流输出电阻的求解 根据输出电阻的定义，需要将信号源换成源电压 信号源 ，并将 短路，但保留内阻 ；将负载电 阻 开路，同时在输出端加一个测试用信号源 。 求求 基极电流： 图5.6.9 求输出电阻 于是 所以，输出电阻相当两个电阻的并联，一个是Re， 另一个是基极回路的等效电阻归算到发射极回路的电阻 图5.6.9 求输出电阻 4. 共集组态放大电路的特点 由以上分析可知，共集组态放大电路的基本特点： . 共集放大电路只能放大电流，电压放大倍数小于 且接近等于1