第9講BJT放大電路的分析方法

1、4.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法4.3.1 圖解分析法圖解分析法4.3.2 小信號(hào)模型分析法小信號(hào)模型分析法1. 靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析2. 動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析3. 非線性失真的圖解分析非線性失真的圖解分析4. 圖解分析法的適用范圍圖解分析法的適用范圍1. BJT的的H參數(shù)及小信號(hào)模型參數(shù)及小信號(hào)模型2. 用用H參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路3. 小信號(hào)模型分析法的適用范圍小信號(hào)模型分析法的適用范圍4.3.1 圖解分析法圖解分析法1. 靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析 采用該方法分析靜態(tài)工

2、作點(diǎn)，必須已知三極管的輸入采用該方法分析靜態(tài)工作點(diǎn)，必須已知三極管的輸入輸出特性曲線。輸出特性曲線。 共射極放大電路共射極放大電路4.3.1 圖解分析法圖解分析法1. 靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析 列輸入回路方程列輸入回路方程 列輸出回路方程（直流負(fù)載線）列輸出回路方程（直流負(fù)載線）vCE=VCCiCRc 首先，畫出直流通路首先，畫出直流通路直流通路直流通路 bBBBBERiV v 在輸出特性曲線上，作出直流負(fù)載線在輸出特性曲線上，作出直流負(fù)載線 VCE=VCCiCRc，與，與IBQ曲曲線的交點(diǎn)即為線的交點(diǎn)即為Q點(diǎn)，從而得到點(diǎn)，從而得到VCEQ 和和ICQ。 在輸入特性曲線上，作出

3、直線在輸入特性曲線上，作出直線 ，兩線的交點(diǎn)，兩線的交點(diǎn)即是即是Q點(diǎn)，得到點(diǎn)，得到IBQ。bBBBBERiV v4.3.1 圖解分析法圖解分析法 根據(jù)根據(jù)vs的波形，在的波形，在BJT的輸入特性曲線圖上畫出的輸入特性曲線圖上畫出vBE 、 iB 的的波形波形2. 動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析tsinsmsV vbBsBBBERiV vv 根據(jù)根據(jù)iB的變化范圍在輸出特性曲線圖上畫出的變化范圍在輸出特性曲線圖上畫出iC和和vCE 的波形的波形2. 動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析cCCCCERiV v反相2. 動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析 共射極放大電

4、路中的電壓、共射極放大電路中的電壓、電流波形電流波形3. 靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響 要使信號(hào)既能被放大，要使信號(hào)既能被放大，又要不失真，則必須設(shè)又要不失真，則必須設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。Q點(diǎn)不能太低，否則截止失真點(diǎn)不能太低，否則截止失真ICQ Icm ICEO Q點(diǎn)不能太高，否則飽和失真點(diǎn)不能太高，否則飽和失真 VCEQ Vcem VCES 3. 靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響（靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響（NPN）截止失真的波形截止失真的波形 NPN管頂部削平縮頂飽和失真的波形飽和失真的波形3. 靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響（靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響（

5、NPN）NPN底部削平3. 靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響（靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響（PNP）截止失真的波形截止失真的波形 思考：截止失真怎么思考：截止失真怎么辦辦?飽和失真的波形飽和失真的波形3. 靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響(PNP)飽和失真發(fā)生在負(fù)半周飽和失真發(fā)生在負(fù)半周tvo4. 最大不失真輸出電壓最大不失真輸出電壓是指在不失真的情況下能夠輸出的最大電壓。是指在不失真的情況下能夠輸出的最大電壓。CESCEQomVVV cCQCEQCComRIVVV Q點(diǎn)設(shè)置過高，易發(fā)生飽和失真，點(diǎn)設(shè)置過高，易發(fā)生飽和失真，Q點(diǎn)過點(diǎn)過低，易發(fā)生截止失真。當(dāng)?shù)?，易發(fā)生截止失真。當(dāng)Q點(diǎn)

6、在交流負(fù)載點(diǎn)在交流負(fù)載線的中點(diǎn)時(shí)，得到最大的動(dòng)態(tài)范圍。線的中點(diǎn)時(shí)，得到最大的動(dòng)態(tài)范圍。如果輸入信號(hào)的幅度過大，即使如果輸入信號(hào)的幅度過大，即使Q點(diǎn)的點(diǎn)的大小設(shè)置合理，也會(huì)產(chǎn)生失真，這時(shí)截大小設(shè)置合理，也會(huì)產(chǎn)生失真，這時(shí)截止失真和飽和失真會(huì)同時(shí)出現(xiàn)。止失真和飽和失真會(huì)同時(shí)出現(xiàn)。如果如果VCC-VCEQVCEQ-VCES ，則首先出現(xiàn)，則首先出現(xiàn)飽和失真，否則首先出現(xiàn)截止失真。飽和失真，否則首先出現(xiàn)截止失真。如果輸入信號(hào)較小，為了降低功耗，在不如果輸入信號(hào)較小，為了降低功耗，在不產(chǎn)生截止失真和保證一定的電壓增益的前產(chǎn)生截止失真和保證一定的電壓增益的前提下，可把提下，可把Q點(diǎn)選得低一些。點(diǎn)選得低一些

7、。 交流負(fù)載線是動(dòng)態(tài)時(shí)工交流負(fù)載線是動(dòng)態(tài)時(shí)工作點(diǎn)移動(dòng)的軌跡，作點(diǎn)移動(dòng)的軌跡，一定經(jīng)一定經(jīng)過過Q點(diǎn)。無負(fù)載時(shí)，直流負(fù)點(diǎn)。無負(fù)載時(shí)，直流負(fù)載線和交流負(fù)載線重合。載線和交流負(fù)載線重合。5. 直流負(fù)載線和交流負(fù)載線直流負(fù)載線和交流負(fù)載線電路圖和交直流負(fù)載線分別如右圖所示，試求電路圖和交直流負(fù)載線分別如右圖所示，試求：(1)電源電壓電源電壓VCC，靜態(tài)電流，靜態(tài)電流IBQ、ICQ和管壓降和管壓降VCEQ的值；的值；(2)電阻電阻Rb、Rc的值；的值；(3)輸出電壓最大不失真幅度；輸出電壓最大不失真幅度；(4)要使該電路能不失真地放大，基極正弦電流要使該電路能不失真地放大，基極正弦電流的最大幅值是多少？的

8、最大幅值是多少？P1884.3.5解解:(1)直流負(fù)載線與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)：直流負(fù)載線與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)：VCC=6.點(diǎn)的位置：點(diǎn)的位置：IBQ20A,A,ICQ=1mA,VCEQ=3V.(2) Rb=VCC/ IBQ=300k, ,Rc=(VCC -VCEQ )/ICQ=3k. .(3)1.6V(4) 基極正弦電流的最大幅值基極正弦電流的最大幅值20A.A.0.8V4.6VP1884.3.6P1884.3.76. 圖解分析法的適用范圍圖解分析法的適用范圍幅度較大而工作頻率不太高的情況。幅度較大而工作頻率不太高的情況。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 直觀、形象。有助于建立和理解交、直流共存，靜態(tài)和直觀、形象。有助于建立

9、和理解交、直流共存，靜態(tài)和動(dòng)態(tài)等重要概念；有助于理解正確選擇電路參數(shù)、合理設(shè)置動(dòng)態(tài)等重要概念；有助于理解正確選擇電路參數(shù)、合理設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的重要性。能全面地分析放大電路的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)靜態(tài)工作點(diǎn)的重要性。能全面地分析放大電路的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)工作情況。工作情況。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 不能分析工作頻率較高時(shí)的電路工作狀態(tài)，也不能用來不能分析工作頻率較高時(shí)的電路工作狀態(tài)，也不能用來分析放大電路的輸入電阻、輸出電阻等動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。分析放大電路的輸入電阻、輸出電阻等動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。4.3.2 小信號(hào)模型分析法小信號(hào)模型分析法1. BJT的的H參數(shù)及小信號(hào)模型參數(shù)及小信號(hào)模型建立小信號(hào)模型的意義建立小信號(hào)模型的意義建立小

10、信號(hào)模型的思路建立小信號(hào)模型的思路 當(dāng)放大電路的輸入信號(hào)電壓很小時(shí)，就可以把三極當(dāng)放大電路的輸入信號(hào)電壓很小時(shí)，就可以把三極管小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來代替，從而可以管小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來代替，從而可以把三極管這個(gè)非線性器件所組成的電路當(dāng)作線性電路來把三極管這個(gè)非線性器件所組成的電路當(dāng)作線性電路來處理。處理。 由于三極管是非線性器件，這樣就使得放大電路的由于三極管是非線性器件，這樣就使得放大電路的分析非常困難。建立小信號(hào)模型，就是將非線性器件做分析非常困難。建立小信號(hào)模型，就是將非線性器件做線性化處理，從而簡化放大電路的分析和設(shè)計(jì)。線性化處理，從而簡化放大電路的分析和設(shè)計(jì)。4

11、.3.2 小信號(hào)模型分析法小信號(hào)模型分析法BJT雙口網(wǎng)絡(luò)雙口網(wǎng)絡(luò))mA()mV(26)1(200EQbeIr 1. H參數(shù)小信號(hào)模型參數(shù)小信號(hào)模型rbbBJTBJT的輸入的輸入電阻電阻2. 小信號(hào)模型分析法的分析步驟小信號(hào)模型分析法的分析步驟（1 1）遵循遵循“先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)”的原則，靜態(tài)分析時(shí)應(yīng)利用直的原則，靜態(tài)分析時(shí)應(yīng)利用直流通路，動(dòng)態(tài)分析時(shí)應(yīng)利用交流通路或交流等效電路。只有流通路，動(dòng)態(tài)分析時(shí)應(yīng)利用交流通路或交流等效電路。只有在靜態(tài)工作點(diǎn)合適的情況下，動(dòng)態(tài)分析才有意義。靜態(tài)在靜態(tài)工作點(diǎn)合適的情況下，動(dòng)態(tài)分析才有意義。靜態(tài)IE的的值用來求值用來求rbe。（2 2）畫出放大電路的交流

12、等效電路，并求出畫出放大電路的交流等效電路，并求出rbe。（3 3）根據(jù)要求求解動(dòng)態(tài)參數(shù)根據(jù)要求求解動(dòng)態(tài)參數(shù)Av，Ri，Ro。4.3.2 小信號(hào)模型分析法小信號(hào)模型分析法4.3.2 小信號(hào)模型分析法小信號(hào)模型分析法3. 用小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路用小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路（1）利用直流通路求）利用直流通路求Q點(diǎn)點(diǎn) 共射極放大電路共射極放大電路bBEQBBBQRVVI 一般硅管一般硅管VBEQ=0.7V，鍺管，鍺管VBEQ=0.2V， 已知已知。BQCQII LCQcCEQCCCEQRIRVVV)( 3. 用小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路用小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路（2）

13、畫小信號(hào)等效電路）畫小信號(hào)等效電路H參數(shù)小信號(hào)等效電路參數(shù)小信號(hào)等效電路3. 用小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路用小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路（3）求放大電路動(dòng)態(tài)指標(biāo)）求放大電路動(dòng)態(tài)指標(biāo))(bebbirRi vbcii )/(LccoRRi v則電壓增益為則電壓增益為)()/()()/()()/(bebLcbebbLcbbebbLcciorRRRrRiRRirRiRRiA vvv（可作為公式）（可作為公式）電壓增益電壓增益小信號(hào)等效電路小信號(hào)等效電路共射極放大電共射極放大電路的輸出電壓與路的輸出電壓與輸入電壓相位相輸入電壓相位相反，即輸出電壓反，即輸出電壓滯后輸入電壓滯后輸入電壓18018

14、0 3. 用小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路用小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路（3）求放大電路動(dòng)態(tài)指標(biāo)）求放大電路動(dòng)態(tài)指標(biāo)輸入電阻輸入電阻輸出電阻輸出電阻令令0i v0b i0b iRo = Rc 所以所以bebbbebbbiiiirRirRiiiR )( vv LsR,0ttovviR例例4.3.2 krRivRbebiii8660.| kRRco4CLLbeLbbebLbiovRRRrRriRivvA|. 492如圖所示電路中如圖所示電路中BJT的的=40, rbb=200,VBEQ=0.7V，其他元件參數(shù)如圖所示。，其他元件參數(shù)如圖所示。試求該電路的試求該電路的Av、Ri、Ro。若。若R

15、L開開路，則路，則Av如何變化？如何變化？解解:(1)畫出電路的小信號(hào)等效電路畫出電路的小信號(hào)等效電路(2)求求IEQ及及rbemARVVIIbBEQCCBQEQ61. 8661EQTbbbeIVrr)(3)求求Av、Ri、Ro(4)當(dāng)當(dāng)RL開路時(shí)開路時(shí):8184. beCbiovrRvvA增益變大增益變大4. 小信號(hào)模型分析法的適用范圍小信號(hào)模型分析法的適用范圍 放大電路的輸入信號(hào)幅度較小，放大電路的輸入信號(hào)幅度較小，BJTBJT工作在其工作在其V VI I特性特性曲線的線性范圍（即放大區(qū)）內(nèi)。曲線的線性范圍（即放大區(qū)）內(nèi)。H H參數(shù)的值是在靜態(tài)工作參數(shù)的值是在靜態(tài)工作點(diǎn)上求得的。所以，放大電路的動(dòng)態(tài)性能與靜態(tài)工作點(diǎn)參數(shù)點(diǎn)上求得的。所以，放大電路的動(dòng)態(tài)性能與靜態(tài)工作點(diǎn)參數(shù)值的大小及穩(wěn)定性密切相關(guān)。值的大小及穩(wěn)定性密切相