放大電路基本分析及仿真方法BJT小信號(hào)放大

1、University of Electronic Science and Technology of China模擬電路基礎(chǔ)課程組模擬電路基礎(chǔ)課程組第二章第二章 基本放大電路基本放大電路2.1 2.1 放大的概念與放大電路的性能指標(biāo)放大的概念與放大電路的性能指標(biāo)2.2 2.2 基本共射放大電路的工作原理基本共射放大電路的工作原理2.3 2.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法2.4 2.4 靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定2.5 2.5 晶體管放大電路的三種接法晶體管放大電路的三種接法2.6 2.6 場(chǎng)效應(yīng)管基本放大電路場(chǎng)效應(yīng)管基本放大電路2.7 2.7 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響

2、應(yīng)模擬電路基礎(chǔ)課程組模擬電路基礎(chǔ)課程組實(shí)例電路實(shí)例電路模擬電路基礎(chǔ)課程組模擬電路基礎(chǔ)課程組定量估算定量估算 由于放大電路中由于放大電路中BJT是一個(gè)非線性器件，電路的是一個(gè)非線性器件，電路的分析不能運(yùn)用在電路分析中已掌握的公式和定律。分析不能運(yùn)用在電路分析中已掌握的公式和定律。如能在一定條件下，建立如能在一定條件下，建立BJT的線性化模型，將的線性化模型，將BJT非線性器件線性化，那么，對(duì)放大電路的分析就迎非線性器件線性化，那么，對(duì)放大電路的分析就迎刃而解了。從實(shí)際的刃而解了。從實(shí)際的BJT特性曲線可見，在小范圍特性曲線可見，在小范圍內(nèi)可將其非線性作線性化處理，此時(shí)，內(nèi)可將其非線性作線性化處理

3、，此時(shí)，BJT的電流、的電流、電壓有線性關(guān)系存在。這樣，在小信號(hào)范圍可建立電壓有線性關(guān)系存在。這樣，在小信號(hào)范圍可建立BJT的線性模型了。的線性模型了。 下面介紹常用的線性等效模型，可以簡(jiǎn)化對(duì)放下面介紹常用的線性等效模型，可以簡(jiǎn)化對(duì)放大電路的分析，應(yīng)注意各種模型的使用范圍和條件。大電路的分析，應(yīng)注意各種模型的使用范圍和條件。模擬電路基礎(chǔ)課程組模擬電路基礎(chǔ)課程組電路模型概念電路模型概念參考文獻(xiàn)：PETER H.AAEN, JAIME A.PLA, JOHN WOOD, Modeling and characterization of RF and microwave power FETS, Ca

4、mbridge University Press, 2007.模擬電路基礎(chǔ)課程組模擬電路基礎(chǔ)課程組晶體管模型案例晶體管模型案例參考文獻(xiàn)：PETER H.AAEN, JAIME A.PLA, JOHN WOOD, Modeling and characterization of RF and microwave power FETS, Cambridge University Press, 2007.模擬電路基礎(chǔ)課程組模擬電路基礎(chǔ)課程組BJT用于估算的低頻小信號(hào)等效模型beTbebbbebbbEQ (1)(1)UUrrrrII查閱手冊(cè)查閱手冊(cè)利用利用PN結(jié)的電流方程可求得結(jié)的電流方程可求得由由I

5、EQ算出算出在輸入特性曲線上，在輸入特性曲線上，Q點(diǎn)越高，點(diǎn)越高，rbe越??！越??！BCE模擬電路基礎(chǔ)課程組模擬電路基礎(chǔ)課程組4）根據(jù)放大電路的微變等效電路計(jì)算放大電路的交流根據(jù)放大電路的微變等效電路計(jì)算放大電路的交流指標(biāo)指標(biāo) Au、Ri、Ro。 3. . 小信號(hào)等效電小信號(hào)等效電路模路模型估算分型估算分析法的一般步驟析法的一般步驟1）根據(jù)直流通路估算靜態(tài)工作點(diǎn)，并確定根據(jù)直流通路估算靜態(tài)工作點(diǎn)，并確定 rbe；2）畫出放大電路的交流通路；畫出放大電路的交流通路；3）根據(jù)交流通路用根據(jù)交流通路用BJT的的交流等效交流等效模型代替電路中的模型代替電路中的BJT，畫出放大電路微變等效電路。畫出放大

6、電路微變等效電路。 CQTbbEQTbbbeIUrIUrr )1(ecbbicibi+-ube+-uceberecb模擬電路基礎(chǔ)課程組模擬電路基礎(chǔ)課程組阻容耦合共射放大電路的動(dòng)態(tài)分析阻容耦合共射放大電路的動(dòng)態(tài)分析交流等效電路交流等效電路rbeRCRbRLecbRbRCRL+-us+-uo+-uiRsbI ecbbIrbecIsU+-RsiU+-oU+-bI iIbIcI模擬電路基礎(chǔ)課程組模擬電路基礎(chǔ)課程組1）輸入電阻輸入電阻 l 動(dòng)態(tài)指標(biāo)計(jì)算動(dòng)態(tài)指標(biāo)計(jì)算rbeRCRbRLecbsU+-RsiU+-oU+-bI iIbIcIRibebbebii)/(rIrRIU bebibebiii/)/(rR

7、IrRIIURi iRiIURii 或者或者beb/rR ib/ RR 模擬電路基礎(chǔ)課程組模擬電路基礎(chǔ)課程組2）電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù))/(ccoLRRIU becbebcbbebccio)/()/()/(rRRrIRRIrIRRIUUALLLu rbeRCRbRLecbsU+-RsiU+-oU+-bI iIbIcIbebbebii)/(rIrRIU 源源電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)soUUAus siioUUUU rbeRCRbRLecbsU+-RsiU+-oU+-bI iIbIcIRiuARRRisi 模擬電路基礎(chǔ)課程組模擬電路基礎(chǔ)課程組問題討論（1）前級(jí)電路阻抗對(duì)電壓增益的影響？（2）后級(jí)

8、電路阻抗對(duì)電壓增益的影響？模擬電路基礎(chǔ)課程組模擬電路基礎(chǔ)課程組3）輸出電阻輸出電阻rbeRCRbRLecbsU+-RsiU+-oU+-bI iIbIcI因因oc/ RR +-tUtIRo000o sLuRttIURoR oRcRR o輸出電阻中輸出電阻中不應(yīng)含有不應(yīng)含有RL!模擬電路基礎(chǔ)課程組模擬電路基礎(chǔ)課程組2. 空載和帶載兩種情況下空載和帶載兩種情況下Uom分別為多少？分別為多少？討論一討論一beLc )( rRRAu 已知已知ICQ2mA，UCES0.7V。 EQTbbbe)1 (IUrr1. 在空載情況下，當(dāng)輸入信號(hào)在空載情況下，當(dāng)輸入信號(hào)增大時(shí)，電路首先出現(xiàn)飽和失增大時(shí)，電路首先出現(xiàn)

9、飽和失真還是截止失真？若帶負(fù)載的真還是截止失真？若帶負(fù)載的情況下呢？情況下呢？3. 在圖示電路中，有無可能在空載時(shí)輸出電壓失真，而在圖示電路中，有無可能在空載時(shí)輸出電壓失真，而帶上負(fù)載后這種失真消除？帶上負(fù)載后這種失真消除？4. 增強(qiáng)電壓放大能力的方法？增強(qiáng)電壓放大能力的方法？模擬電路基礎(chǔ)課程組模擬電路基礎(chǔ)課程組Rb600kRc3kRL3kC110FC210FVCC 12.0VXSC1ABExt Trig+_+_0VCC4T15XFG107四四. Multisim. Multisim仿真方法仿真方法1.靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)量2.輸入輸出波形測(cè)量以及放大倍數(shù)測(cè)量輸入輸出波形測(cè)量以及放大倍數(shù)

10、測(cè)量70mV10mV700 uA模擬電路基礎(chǔ)課程組模擬電路基礎(chǔ)課程組3.輸入電阻測(cè)量輸入電阻測(cè)量Rb600kRc3kRL3kC110FC210FVCC 12.0VXSC1ABExt Trig+_+_0VCC4T15XFG1R12kXMM1XMM27200整個(gè)放大電路可以看整個(gè)放大電路可以看作為信號(hào)源的負(fù)載電作為信號(hào)源的負(fù)載電阻，與輸入端的阻，與輸入端的取樣取樣電阻電阻串聯(lián)，利用串聯(lián)，利用分壓分壓公式公式可以求可以求Ri1i212RXMMXMMXMMRk4 . 1k2897. 2071. 7897. 2iR模擬電路基礎(chǔ)課程組模擬電路基礎(chǔ)課程組4.輸出電阻測(cè)量輸出電阻測(cè)量 整個(gè)放大電路看作有內(nèi)阻的

11、電壓源，這個(gè)內(nèi)阻就是放整個(gè)放大電路看作有內(nèi)阻的電壓源，這個(gè)內(nèi)阻就是放大器的輸出電阻。先測(cè)量負(fù)載開路時(shí)的電壓源的開路電壓，大器的輸出電阻。先測(cè)量負(fù)載開路時(shí)的電壓源的開路電壓，再將負(fù)載接入，測(cè)得負(fù)載的電壓，利用分壓公式可求。再將負(fù)載接入，測(cè)得負(fù)載的電壓，利用分壓公式可求。k3k31605. 021. 11oLooRUURRb600kRc3kRL3kC110FC210FVCC 12.0VVCCT15XFG17XMM10S1鍵鍵 = A 24開路電壓開路電壓帶載電壓帶載電壓模擬電路基礎(chǔ)課程組模擬電路基礎(chǔ)課程組討論：如何穩(wěn)定放大器的放大倍數(shù)（增益）？討論：如何穩(wěn)定放大器的放大倍數(shù)（增益）？模擬電路基礎(chǔ)課

12、程組模擬電路基礎(chǔ)課程組討論：討論：BJTBJT晶體管還可以構(gòu)成什么形式的放大器，有什晶體管還可以構(gòu)成什么形式的放大器，有什么樣的特點(diǎn)？么樣的特點(diǎn)？應(yīng)用小提示：緩沖放大器的特點(diǎn)及應(yīng)用？ （射極跟隨器）模擬電路基礎(chǔ)課程組模擬電路基礎(chǔ)課程組三三種基本放大電路的種基本放大電路的靜態(tài)靜態(tài)與與動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)分析分析。，電路：電路： /CECObeibeLVRRrRRRrRA21。，電路：電路： /CBCObeEibeLVRRrRRrRA1。電路：電路： / ,/ , / , )(/ ,)()(CCLELSSSbeEOLbeiLbeLVRRRRRRRRrRRRrRRRRrRA21211111模擬電路基礎(chǔ)課程組模擬

13、電路基礎(chǔ)課程組CE電路：電路：有一定的電壓、電流放大倍數(shù)有一定的電壓、電流放大倍數(shù); ; vo與與vi反相反相; ; Ri阻值阻值適中適中; ; RO阻值較高阻值較高, ,多用于多級(jí)放大器的中間級(jí)。多用于多級(jí)放大器的中間級(jí)。CB電路：電路：有電壓放大有電壓放大, ,但無電流放大作用但無電流放大作用; ; vo與與vi同相同相; ; Ri阻阻 值很小值很小; ; RO阻值較高阻值較高, ,多用于高頻放大電路。多用于高頻放大電路。CC電路：電路：有電流放大有電流放大, ,但無電壓放大作用但無電壓放大作用; ; vo與與vi同相同相; ; Ri阻值阻值很大很大; ; RO阻值很小阻值很小, ,適于作

14、電路的輸入或輸出級(jí)電路適于作電路的輸入或輸出級(jí)電路模擬電路基礎(chǔ)課程組模擬電路基礎(chǔ)課程組討論：晶體管增大放大倍數(shù)討論：晶體管增大放大倍數(shù)（達(dá)林頓管（達(dá)林頓管 darlington transistor ）？）？模擬電路基礎(chǔ)課程組模擬電路基礎(chǔ)課程組設(shè)計(jì)與仿真設(shè)計(jì)與仿真設(shè)計(jì)描述：地震波測(cè)量輸入的信號(hào)輸入的信號(hào)Vin的最大電壓在的最大電壓在50mV60mV之間，之間，而負(fù)載而負(fù)載RL要求信號(hào)的最大電壓至少為要求信號(hào)的最大電壓至少為1V。模擬電路基礎(chǔ)課程組模擬電路基礎(chǔ)課程組設(shè)計(jì)與仿真（典型方案之一）設(shè)計(jì)與仿真（典型方案之一）共共E極放大器成了電壓放大器的輸入信號(hào)極放大器成了電壓放大器的輸入信號(hào)Vin的最小幅度為的最小幅度為50mV，如果要將它放，如果要將它放大到大到1V，電壓增益為：，電壓增益為：模擬電路基礎(chǔ)課程組模擬電路基礎(chǔ)課程組設(shè)計(jì)與仿真設(shè)計(jì)與仿真已知負(fù)載已知負(fù)載RL=47k，假設(shè)，假設(shè)RC=10k，有：，有：由此可知：由此可知：可令：可令：VCQ=VCC/2=12V/2=6V于是有：于是有：可得：可得：模擬電路基礎(chǔ)課程組模擬電路基礎(chǔ)課程組設(shè)計(jì)與仿真設(shè)計(jì)與仿真得：得：讓讓C極電阻極電阻RC的阻值等于的阻值等于E極電阻（極電阻（RE1+RE2）阻值）阻值的的10倍，所以：倍，所以：于是有：于是有：經(jīng)過計(jì)算知經(jīng)過計(jì)算知 ，在共，在共E極放大器的直流極放大器的直流等效電路中，有