BJT放大电路三种基本组态的交流特性分析.ppt

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，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. 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 = (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:,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=200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,Ro = 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