三極管分析與計(jì)算

1、13.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法3.3.1 圖解法圖解法3.3.2 估算法估算法23.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法通常采用圖解法和估算法對(duì)放大電路的基本性能進(jìn)行分析。通常采用圖解法和估算法對(duì)放大電路的基本性能進(jìn)行分析。3.3.1 圖解法圖解法圖解法：圖解法：利用晶體管特性曲線(xiàn)，通過(guò)作圖分析放大器性能。利用晶體管特性曲線(xiàn)，通過(guò)作圖分析放大器性能。一、用圖解法分析靜態(tài)工作點(diǎn)一、用圖解法分析靜態(tài)工作點(diǎn)1.1.直流負(fù)載線(xiàn)直流負(fù)載線(xiàn)圖圖3.3.1 放大器的輸出回放大器的輸出回路路 3圖圖3.3.2 靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析 由直流通路得和由直流通路得和 關(guān)系的方

2、程為關(guān)系的方程為 VCE=VG - ICRC （3.3.1）CEVCI 根據(jù)式根據(jù)式3.3.1在圖在圖3.3.2晶體管輸出特性曲線(xiàn)族上作直線(xiàn)晶體管輸出特性曲線(xiàn)族上作直線(xiàn)，斜率是。由于是直流負(fù)載電阻，所以直線(xiàn)，斜率是。由于是直流負(fù)載電阻，所以直線(xiàn)稱(chēng)為直流負(fù)載線(xiàn)。稱(chēng)為直流負(fù)載線(xiàn)。MNc1RcRMN42. .靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析圖圖3.3.2 靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析如圖如圖 3.3.2 所示，若給定，則曲線(xiàn)所示，若給定，則曲線(xiàn)與直線(xiàn)的交點(diǎn)，即為靜態(tài)工作點(diǎn)。過(guò)點(diǎn)分別作橫與直線(xiàn)的交點(diǎn)，即為靜態(tài)工作點(diǎn)。過(guò)點(diǎn)分別作橫軸和縱軸的垂線(xiàn)得對(duì)應(yīng)的、。由于晶體管輸出特性軸和縱軸的

3、垂線(xiàn)得對(duì)應(yīng)的、。由于晶體管輸出特性是一組曲線(xiàn)，所以，對(duì)應(yīng)不同的，靜態(tài)工作點(diǎn)的位是一組曲線(xiàn)，所以，對(duì)應(yīng)不同的，靜態(tài)工作點(diǎn)的位置也不同，所對(duì)應(yīng)的、也不同。置也不同，所對(duì)應(yīng)的、也不同。B4BQIIB4BQIIMNQQCEQVCQIBQIQCEQVCQI5二、用圖解法分析輸出端帶負(fù)載時(shí)的放大倍數(shù)二、用圖解法分析輸出端帶負(fù)載時(shí)的放大倍數(shù)1.1.交流負(fù)載線(xiàn)交流負(fù)載線(xiàn)交流通路交流通路LCLcLRRRRR交流負(fù)載電阻為交流負(fù)載電阻為過(guò)過(guò)Q點(diǎn)，作斜率為的直線(xiàn)，點(diǎn)，作斜率為的直線(xiàn)，得交流負(fù)載線(xiàn)。得交流負(fù)載線(xiàn)。LR/1NM62.2.放大倍數(shù)的圖解分析放大倍數(shù)的圖解分析 如圖如圖3. .3. .4所示。根據(jù)所示。根據(jù)

4、的變化范圍的變化范圍 和，得到工作和，得到工作點(diǎn)的變化范圍、，可得輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍。點(diǎn)的變化范圍、，可得輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍。BiBmaxiBmini1Q2QCEminCEmaxVV 所以輸出電壓的幅值若輸入信號(hào)的幅值所以輸出電壓的幅值若輸入信號(hào)的幅值為，則放大器的電壓放大倍數(shù)為，則放大器的電壓放大倍數(shù) CEQCEmaxomVVVimVvAimomVVAv7三、靜態(tài)工作點(diǎn)與波形失真的圖解三、靜態(tài)工作點(diǎn)與波形失真的圖解1 1飽和失真飽和失真AQ如果靜態(tài)工作點(diǎn)接近于，在輸入信號(hào)的正半周，管子將進(jìn)入飽和區(qū)，輸出電壓 波形負(fù)半周被部分削除，產(chǎn)生“飽和失真”。cev2截止失真截止失真 如果靜態(tài)工作點(diǎn)如果

5、靜態(tài)工作點(diǎn)接近于，在輸入信接近于，在輸入信號(hào)的負(fù)半周，管子將號(hào)的負(fù)半周，管子將進(jìn)入截止區(qū)，輸出電進(jìn)入截止區(qū)，輸出電壓波形正半周被壓波形正半周被部分削除，產(chǎn)生部分削除，產(chǎn)生“截截止失真止失真”。cevBQ3非線(xiàn)性失真非線(xiàn)性失真 飽和失真和截止失真統(tǒng)稱(chēng)為非飽和失真和截止失真統(tǒng)稱(chēng)為非線(xiàn)性失真。是由于管子工作狀態(tài)進(jìn)線(xiàn)性失真。是由于管子工作狀態(tài)進(jìn)入非線(xiàn)性的飽和區(qū)和截止區(qū)而產(chǎn)生入非線(xiàn)性的飽和區(qū)和截止區(qū)而產(chǎn)生的。為了獲得幅度大而不失真的交的。為了獲得幅度大而不失真的交流輸出信號(hào)，放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)流輸出信號(hào)，放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在負(fù)載線(xiàn)的中點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在負(fù)載線(xiàn)的中點(diǎn) 處。處。Q8一、估算靜態(tài)工作點(diǎn)一、估算靜

6、態(tài)工作點(diǎn)3.3.2 估算法估算法估算法：估算法：應(yīng)用數(shù)學(xué)方程式通過(guò)近似計(jì)算來(lái)分析放大器的性能。應(yīng)用數(shù)學(xué)方程式通過(guò)近似計(jì)算來(lái)分析放大器的性能。bGbBEQGBQRVRVVIBQCEOBQCQIIIIcCQGCEQRIVV由放大器的直流通路得出估由放大器的直流通路得出估算靜態(tài)工作點(diǎn)的公式：算靜態(tài)工作點(diǎn)的公式：9A60k200V12bGBQRVImA12A6035BQCQIIV75k3mA12V12cCQGCEQRIVV解解 例例3.3.1圖圖3.3.6的放大器，設(shè)，的放大器，設(shè)， V12GVk200bR kR3C35，試估算靜態(tài)工作點(diǎn)。，試估算靜態(tài)工作點(diǎn)。，若晶體管電流放大系數(shù)，若晶體管電流放大系

7、數(shù)圖圖3.3.6 估算靜態(tài)工作點(diǎn)估算靜態(tài)工作點(diǎn) 10二、估算輸入電阻、輸出電阻和放大倍數(shù)二、估算輸入電阻、輸出電阻和放大倍數(shù)1.1.晶體管輸入電阻晶體管輸入電阻rbe的估算公式的估算公式 晶體管的輸入電阻晶體管的輸入電阻rbe：晶體管基極和發(fā)射極之間交流電：晶體管基極和發(fā)射極之間交流電壓壓vi與相應(yīng)交流電流與相應(yīng)交流電流ib之比。之比。bibeivr估算公式為：估算公式為：mAmV26)1 (EbbbeIrrmAmV26)1 (300EbeIr rbb是晶體管基區(qū)電阻，在小電流（是晶體管基區(qū)電阻，在小電流（IEQ約幾毫安）情況下，約幾毫安）情況下，低頻小功率管約為低頻小功率管約為300，因此，

8、在低頻小信號(hào)時(shí)，因此，在低頻小信號(hào)時(shí)， 從式可見(jiàn)，從式可見(jiàn)，rbe與靜態(tài)電流與靜態(tài)電流IEQ有關(guān)，靜態(tài)工作點(diǎn)不同，有關(guān)，靜態(tài)工作點(diǎn)不同，rbe取值也不同。常用小功率管的取值也不同。常用小功率管的rbe約為約為1k左右。左右。112. 放大器的輸入電阻放大器的輸入電阻ri和輸出電阻和輸出電阻ro （1）輸入電阻）輸入電阻ri 輸入電阻輸入電阻ri：從放大器輸入端看：從放大器輸入端看進(jìn)去的交流等效電阻。進(jìn)去的交流等效電阻。 iiiivr 從圖中可以看出，從圖中可以看出， bebi/rRr 一般，所以一般，所以 bebrR beirr 圖圖3.3.8放大器的交流通路放大器的交流通路 ri表示放大器從

9、信號(hào)源吸取信號(hào)幅度的大小。表示放大器從信號(hào)源吸取信號(hào)幅度的大小。ri越大，越大，信號(hào)源內(nèi)阻損耗越小，放大器得到的有效輸入信號(hào)信號(hào)源內(nèi)阻損耗越小，放大器得到的有效輸入信號(hào)越大。越大。結(jié)論：?jiǎn)渭?jí)放大器的輸入電阻結(jié)論：?jiǎn)渭?jí)放大器的輸入電阻ri近似等于晶體管的輸入電近似等于晶體管的輸入電阻阻rbe。12 ro表示放大器帶負(fù)載的能力。輸出電阻越小，輸出信號(hào)表示放大器帶負(fù)載的能力。輸出電阻越小，輸出信號(hào)時(shí)，自身?yè)p耗越小，帶負(fù)載的能力越強(qiáng)。時(shí)，自身?yè)p耗越小，帶負(fù)載的能力越強(qiáng)。coRr （2）輸出電阻）輸出電阻ro 輸出電阻輸出電阻ro：從放大器輸出從放大器輸出端（不包括外接負(fù)載電阻）看端（不包括外接負(fù)載電阻）看進(jìn)去的交流等效電阻。進(jìn)去的交流等效電阻。 因晶體管輸出端在放大區(qū)呈因晶體管輸出端在放大區(qū)呈現(xiàn)近似恒流特性，其動(dòng)態(tài)電阻很現(xiàn)近似恒流特性，其動(dòng)態(tài)電阻很大，所以輸出電阻近似等于集電大，所以輸出電阻近似等于集電極電阻。即極電阻。即圖圖3.3.8 交流通路交流通路 133. 估算放大倍數(shù)的公式估算放大倍數(shù)的公式LcoRiLRLcL/ RRR bebLbbebLcioriRiriRiAv 放大器輸出端外接負(fù)載電阻放大器輸出端外接負(fù)載電阻 時(shí)，等效負(fù)載電阻時(shí)，等效負(fù)載電阻 ，故，故 , ,即即beLrRAv解解mAmV26)1 (300EbeIr74