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第四章 放大电路基础(2)小信号模型及三种基本电路2016 [兼容模式]
Rb1
Cb1
+
+
vi Rb2
-
+
Rc T
Re
+VCC Cb2
直流通路:
Rb1
VB
+
RL vo
Rb2
-
+VCC Rc
T Re
VB
≈
Rb2 Rb1 + Rb2
VCC
I CQ
≈ IEQ
= VB − VBE Re
≈
VB Re
IBQ=ICQ/β
VCEQ ≈ VCC – ICQ(RC +Re)
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小信号模型分析法
(3)电路的输出电阻Ro:
由定义:
Ro
=
vT IT
RL =∞,
Vs =0
Ro
=
VT IT
≈ Rc
R0′ = rce
b ib
+
Rs
rbe
vi Rb
Vs=0 -
信号源短路, 保留内阻
IC iB 50ºC 25ºC
T
(相同VBE下 )IB
IC
实验表明: VBE具有负的温度系数-2.2mV/0C
vBE
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放大电路的工作点稳定问题
3、温度升高,β↑:
iC
T
β
IC
温度上升时,输出特性曲 线上移,造成Q点上移。 实验表明,温度每上升 10C,β增大0.5~1%
小信号模型分析法
3、小信号模型法求解步骤:
u用公式法或图解法估算Q,确定IEQ。 u估算rbe。 u画电路的交流通路(可省) 小信号等效电路。
u用线性分析的方法,列方程求解AV、Ri、Ro动态参数。 u若要分析失真情况或求最大不失真输出电压用图解法。
总结:两种分析法的比较及应用
小信号模型分析法
关于H参数等效电路的几点说明: (1)等效电路中电流源βib和电压源μrvce都是受控电
源,不能独立存在。 (2)等效电源的方向不能随意假定:电流源的方向取决
ib,若ib从b流向e,则βib一定从c流向e。 (3)等效电路中描述的电压与电流均是交流小信号,不
(1)求Q: 由直流通路
VCC = I BQ Rb + VBE + (1 + β )I BQ Re
IBQ ≈ 40µA ICQ = 2mA VCEQ = 6V
VCC = ICQ RC + VCEQ + I EQ Re ≈ VCEQ + ICQ (RC + Re ) ICQ = βI BQ
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=
r′
bb
+ (1 +
β
)
r
e
+
其中:rbb’=200Ω
所以: rbe=200 Ω + (1 + β ) 26mV
I E (mA )
由发射极静态 电流来计算
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小信号模型分析法
4、简化H参数等效电路:
含直流,不能用等效电路求Q点。 (4)等效电路中的H参数是Q点附近的参数。
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小信号模型分析法Q点附近,小信号
3、H参数的确定:
hie=
∂vBE ∂iB
vCE
= rbe
hre =
∂vBE ∂vCE
=
I
S
(e
VB′E
/V
T
− 1)
IC
1 = dIE re d VB′E
= I S (e VB′E /VT ) = I E
VT
VT
b IB rbb
+
b
re
=
VT IE
=
26mV IE
(常温下)
基区体电阻 (手册中查)
rbe
re IE
e
rbe= ube ib
=
ib
r
bb
+ (1 + ib
β )ib re
(1)μr<10-3,忽略。 (2)rce>105,忽略。
在分析放大电路交流小信号 时,可用此简化等效电路直 接取代交流通路中的三极管
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NPN、PNP管等效电路一样
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小信号模型分析法
二、用H参数小信号模型分析基本共射放大电路:
Q´ Q
总之,三极管是一个对温度十分敏感的器件,若:
VBE
T
β
IC
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ICEO
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Q饱和区
VCE
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放大电路的工作点稳定问题
固定偏置电路的Q点是不稳定的。 Q点不稳定可能会导致静态工作点靠近 饱和区或截止区,从而导致失真。
T
+
VE RL vo
Re
-
静态
VB
≈
R b2 R b1 + R b2
V CC
VB稳定
T
IC
IC
IE
VE
VBE
IB 由输入特性曲线
利用Re的直流负反馈作用来稳定Q
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放大电路的工作点稳定问题
3、Q点的估算:
§4.3 放大电路的分析方法 ——小信号模型分析法
思路:在Q点附近,三极管特性曲线可近似看为线性的,把非线性问题转为
线性问题求解。条件:输入为交流小信号(微变信号)
一、H参数等效电路:
1、H参数的导出:
式中各量均是全量,包 含直流和交流两部分
vBE = VBE + vbe
iB = I B + ib
iC = IC + ic
图解法:形象直观;适应于Q点分析、失真分析、最大不失真输出电压 的分析;能够用于大、小信号分析;不易准确求解;不能求解 输入电阻、输出电阻、频带等等参数。作图麻烦,分析简单电路。
小信号模型:适用于任何复杂的电路;但只能用于分析小信号;可方便的求 解动态参数放大倍数、输入电阻、输出电阻等;不能求静点。
vo = − β ib RL′
Av
=
vo vi
= −β
RL′ rbe
RL′ = RC // RL
特点:负载电阻越小,放大倍数越小。
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小信号模型分析法
b ib
ic c
+
Rs
vi
+
rbe
Rb
βib
Rc
为此,需要改进偏置电路,来弥补管子的温度特性,当温度升高、 IC增加 时,能够自动减少IB,从而抑制Q点的变化。保持Q点基本稳定。
常用基极分压式偏置电路来稳定静态工作点。
二、基极分压式射极偏置电路:(分压式工作点稳定电路)
1、组成:
Rb1 I1Rc
VB
Cb1
IB
+VCC ICCb2
一般: I1>>IB,VB>>VBE Si管I1=(5~10)IB,VB=(3~5)V Ge管I1=(10~20)IB,VB=(1~3)V
2、H参数等效电路:ic=hfeib + hoevce
写成
vbe=rbeib + µrvce
ic=β ib + vce / rce
受控电流源
ic
ib T
+
+
v beBiblioteka v ce--
受控电压源
非线性电路
电压、电流的变化完全一样
等效的线性电路
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iC iB T
+
+
v BE
v CE
-
-
vCE = VCE + vce
vBE=f1(iB , vCE ) 输入回路关系 iC=f2 (iB , vCE ) 输出回路关系
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小信号模型分析法
考虑微变关系,对两式取全微分: vBE=f1(iB , vCE ) iC=f2 (iB , vCE )
实际分析电路时,根据情况,把两方法结合起来用。
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§4.4 放大电路的工作点稳定问题
一、温度变化对Q点的影响:
1、温度升高使反向饱和电流ICBO、ICEO增大:
T
ICEO
2、温度升高,相同IB下,VBE下降:
+
T
+
+
vi Rb2 I2 Re
RL IE
vo -
-
+
静态
VB
≈
Rb2 Rb1 + Rb2
VCC
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