常用使用模拟电子线路分析.ppt

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在实践中，放大器的用途是非常广泛的，它能够利用三极管的电流控制作用把微弱的电信号增强到所要求的数值，为了了解放大器的工作原理，先从最基本的放大电路：



图1
vi
VBE
+
+
-
-
VBB
12V
VCE
VCC
12V
+
-
-
b
e
c
vO
t
t
vi
模拟电子线路分析 -------基本放大电路
vi
+
vo
+
IB
VCC
+
+
vi
VCC
+12V
vo
IB
IC
在上图称为单管放大电路，要保证发射结正偏，集电极反偏IB=（VBB-VBE）/Rb，,,IB=VBB/Rb这个电路的偏流IB决定于VBB和Rb的大小,VBB和Rb一经确定后,偏流IB就固定了,所以这种电路称为固定偏流电路,Rb又称为基极偏置电阻,电容Cb1和Cb2为隔直电容或耦合电容,在电路中的作用是“传送交流,隔离直流”,：
图2
上图是共射极放大电路,它在实际中用得比较多的一种电路组态,放大电路的主要性能指标，常用的有放大倍数、输入阻抗、输出阻抗、非线性失真、频率失真以及输出功率和效率等。对于不同的用途的电路，其指标各有侧重
图3
vi
+
vo
+
IB
VCC
Cb1
Rb
300K
Rc
4K
Cb2
解:Cb1与Cb2的隔直作用,对于静态下的直流通路,相当于开路,计算静态工作点时,只需考左图中的Vcc、Rb、Rc及三极管所组成的直流通路就可以了，IB=Vcc/Rb
IC=BIB+ICEO
IC=BIB ， VCE=VCC-ICRe
如已知B，利用上式可近似估算放大电路的静态工作点
初步了解放大电路的组成及简单工作原理后，就可以对放大电路进行分析。主要方法有图解法和微变等效法。


当放大电路没有输入信号时，电路中各处的电压，电流都是不变的直流，称为直流工作状态简称静态，在静态工作情况下，三极管各电极的直流电压和直流电流的数值，将在管子的特性曲线上确定一点，这点称为静态工作点，下面通过例题来说明怎样估算静态工作点

在分析静态工作情况时,只需研究由VCC、RC、VBB、Rb及半导体三极管所组成的直流通路就可以了。
图解步骤如下：

----三极管的输出特性
---------直流负载线
ic=f(Vce)/ib=40uA
作直流负载线由VCE=VCC-iCRC，找出二个特殊坐标点连接M、N两点就是部分的伏安特性。
线性与非线性两部分伏安特性的交点确定静态工作点Q。
3、动态工作情况分析
当接入正弦信号，电路将处在动态工作情况，我们可以根据输入信号电压Vi，通过图解确定输出电压V0，从而可以得出V0与VI之间的相位关系和动态范围，图解的步骤是先根据输入信号电压VI，在输入特性上画出IB的波形，然后根据IB的变化在输出特性上画出IC和VCE的波形，如下图：
VCC
+
+
vi
+12V
vo
IB
IC
+
-
+
-
RL
Rb
Rc
Cb2
RC
RL
VO
Vi
ib
ic
Rb
图4
a：根据VI在输入特性上求IB，设VI=
b：根据IB在输出特性上求IC和VCE

放大器在工作时，输出端总要按上一定的负载，如下图所示这时同于负载电阻RL=4K的接入而受到影响，下面将要讲这种影响的。



图5
单击此处可添加副标题
静态时由于CB2的隔直作用，RL的接入没有影响，在动态情况，情况就不同了，RL的接入，动态工作情况发生了变化，画出交流通路如图5的右图，画交流通路的原则是：图中的隔直电容看成短路，VCC电源的内阻很小，也看成短路，从图中可以看成iC电流不仅流RC也流过RL这样在输出回路中RC和RL是并联的，它们的并联值叫做放大器的交流负载电阻即：
RL 1 =RC//RL=RCRL/（RC+RL）
根据作直流负载线的步骤，作出交流负载线，它的斜率为-1/RL1，由于直流负载线与交流负载线必定交于Q点，过Q点作一斜率为-1/RL1的直线就是交流负载线。
三极管的三个工作区域
半导体三极管的基本特点是通过电汉控制实现放大作用，放大作用并不是在任何情况下都能实现的，Q点过高，从放大转为饱和，Q点过低时，三极管从放大转为截止这时三极管的工作性质也就发生了变化，饱和、放大、截止称为三极管的三种工作状态，可把三极管的输出特性分成三个区域，即：饱和区、放大区、和截止区。
图6
单击此处添加大标题内容
VCC
+
+
vi
+12V
vo
IB
IC
+
-
+
-
RL
Rb
Rc
Cb2
10uF
10uF
200K
4K
6K
例题：共射极单管放大电路，如下图所示B=30，其输出 特性如下图所示

图
求 画出直流负载线和决定静态工作点
画出交流负载线，该放大电路在信号不失真的条件下，能获得的最大输出电压Vom是多少？
解： IB=VCC/Rb=12V/200K=60uA，
由vce=VCC-icRc=12V-ic *4K 得M（12V，0mA），N（0V，3mA）两点，MN线与IB=60uA的输出特性的交点即为静态工作点Q，Q点对应的电压，电流为：Ic=，Vce=6V,IB=60uA
画出交流负载线
根据 ic/ vce= -1/RL1的关系，取 ic = IC=，相应地有vce=ICRL=*=，其中RL=RC//RL=，于是得到A点的坐标为（，0mA），连QA并延长至B，则AB为所求的
+
+
-
-
vbe
vce
ib
ic
rbe
Bib
vbe
vce
+
+
-
-
交流负载线。
由交流负载线与输出特性的交点可知，在输入电压的正半周，三极管由Q点工作到Q1点（IB降到0uA），，变化范围为3V，在输入电压的负半周，三极管由Q点工作到Q2点（IB上升到120uA），。，综合考虑，在信号不失真的条件下，能获得的最大输出的电压为Vom为3V。
图解分析法的特点是可以直观、全面了解放大器的工作情况，能在特性曲线上合理地安排工作点，并能帮助我们理解电路参数对工作点的影响，从而正确地选择电路参数。

如果放大电路的输入信号电压很小，就可以设想把三极管小范围内的特性曲线近似用直线来代替，从而可以把三极管这个非线性的元件所组成的电路 作为线性来处理，这就是微变等效电路的指导思想。
三极管的线性电路模型很多，这里讨论的是适用于低频放大电路h参数的微变等效电路，在工程计算中，三极管的线性电路模型是采用简化微变等效，即输入、输出各用一个h参数表示，如下图
ß
顾名思义，微变等效电路法分析的对象是微小的变化量即交流量，因此，只能用这种方法来分析放大电路的各项动态性能，而不能用来分析放大电路的静态，即不能用来计算直流量，但动态与静态是有联系的，微变等效电路中的参数是在Q点求出是与IB，IE，VCE等静态值有关系的
例题:
1 . H参数的确定
应用H参数等效电路分析放大器时，首先必须得到三极管在静态工作点处的H参数，由于半导体本身参数的分散性以及参数会随工作点而变化，实际上在计算时不能直接采用手册上提供的数据，因此计算电路之前，首先，必须确定所用三极管在给定的工作点上的H参数。
获得H参数的方法可采用H参数测试仪，或利用晶体管特性图示仪测量 和rbe。rbe也可以借助下面的公式进行估算：
rbe=rb+（1+ß）re
式中rb为基区体电阻，对于低频小功率rb约为200 OHM左右。Re为发射结电阻，（1+ ß）re是折算到基极回路的等效电阻，根据PN结的伏安特性表达式，可以导出re的值为26（mv）/IE（mA），这样上式可改写为
rbe=200 OHM +（1+ ß）26mV/IE（mA）
VCC
+
+
vi
+12V
vo
IB
IC
+
-
+
-
RL
Rb
Rc
Cb2
10uF
10uF
300K
4K
4K
1
1’
2
2’
rbe
Bib
vi
+
-
-
vo
+
Rc
RL
Rb
Ib
IC
现在我们应用微变等效电路分析上图所示的基本放大电路。

第一步:在原理图上定出三极管的三个电极(c、b、e）后，用H参数线性模型表示三极管。
第二步：由于在微变等效电路中所考虑的是变化量，因此在输入和输出回路中，任何固定不变的电压源都可认为是是交流短路的，而任何固定不变的电流都不予考虑
参数等效电路分析共射基本放大电路