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放大电路的动态分析放大电路的频率特性
愈多。
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3.非线性失真分析
非线性失真:信号(电压或电流)波形被放大后幅 度增大,而形状应保持原状。如发生不对称或局部 变形现象都称为波形失真。由于三极管非线性特性 而引起的失真,称为非线性失真。
非线性失真包括饱和失真和截止失真两种。 饱和失真:是由于放大电路的工作点到达了三 极管的饱和区而引起的; 截止失真:是由于放大电路的工作点到达了三 极管的截止区而引起的。 放大器要求输出信号与输入信号之间是线性关 系,应尽量避免失真现象出现。
ri
U i Ii
U i IRB
Ib
- RB // rbe
当RB rbe时,
ri 例2: Ii B Ib
Ic C
RS
+
IRB
βIb
rbe
E S-+ Ui
RB E
RC
RE Ie
-
ri
+ RL Uo
-
ri rbe
U i Ibrbe Ie RE
放大电路对信号源(或对前级放大电路)来说,是
一个负载,可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信
号源的负载电阻,也就是放大电路的输入电阻。
RS Ii
输入电阻是对交
E +-S
U+- i
Au 放大电路
流信号而言的,是 动态电阻。
信号源
定义:
输入电阻
ri
U i Ii
RS
Ii
E S+-
U+- i
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对交流信号(有输入信号ui时的交流分量)
+UCC
RB
RC
+C2
XC 0,C 可看作 对地短路 短路。忽略电源的内
RS +
es –
C1 +
iB
+ 短路
ui
iC + uB–E
+ T uCE
–
iE
RL
短路
+ uo –
–
阻,电源的端电压恒 定,直流电源对交流 可看作短路。
ui (即ube)
ib
iC
u0(即uce)
(2)电压和电流都含有直流分量和交流分量
uBE = UBE+ ube
iB = IBE+ ib
iC = IC+ ic
uCE = UCE+ uce
(3)输入信号电压ui和输出电压u0相位相反
(4)电压放大倍数等于图中输出正弦电压的幅值
与输入正弦电压的幅值(峰峰值)之比。RL’的阻 值愈小,交流负载线愈陡,电压放大倍数下降得也
计打基础。
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15.3 放大电路的动态分析
放大电路中各点的电压或电流都是在静态直 流上附加了小的交流信号。
电路中电容对交、直流的作用不同。如果电 容容量足够大,可以认为它对交流不起作用,即 对交流短路。而对直流可以看成开路,这样,交 直流所走的通道是不同的。
交流通路---只考虑交流信号的分电路。 直流通路 ---只考虑直流信号的分电路。 不同的信号可以在不同的通路进行分析。
15.3 放大电路的动态分析
动态:放大电路有信号输入(ui 0)时交流工作状态。 动态分析: 对外加的交流信号及其响应单独进行分析,即只对电路 的交流工作状态(简称动态)进行分析,称为动态分析。 分析对象:各极电压和电流的交流分量。 分析方法:微变等效电路法,图解法。 所用电路:放大电路的交流通路。 目的:找出Au、 ri、 ro与电路参数的关系,为设
3) 外加电压 U o 4) 求 Io
Ic β Ib
IRC
U o RC
Ib 0 所以 Ic 0
ro
U o Io
RC
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15.3.2 动态分析图解法
用图解法对放大电路进行动态分析,旨在用作图 的方法来分析各个电压和电流交流分量之间的传输情 况和相互关系,也可测出电压放大倍数。
信号源
ri
放大 电路
输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小
的参数。电路的输入电阻愈大,从信号源取得的电流
愈小,因此一般总是希望得到较大的输入电阻。
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例1: Ii +
RS
B Ib IRB
Ic C βIb
E
+ S-
U i -
RB rbe
RC
E
RL
+ U o
iC/mA 交流负载线
iB/mA
iC/mA
ic
IC
Q1
iB/mA
Q Q2
ib
IB
Q RL=
O
tO
O
O
uCE/V
tO
O
uCE/V
uBE/V uBE/V
UCE
uo
UBE ui
t
t
由uo和ui的幅值(或峰峰值)之比可得放大电路的 电压放大倍数。
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结论
(1)交流信号的传输情况
或 iC
1 RL'
uCE
1 RL'
(Ic RL'
UCE )
式中: RL' RL // Rc ,称为交流负载电阻。
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15.3.2 图解法 1. 交流负载线
交流负载线斜率 tanα 1 RL
IC/mA
C 4
A
3
2
交流负载线 80mA
60mA
Q
ube rbe
ib
uce
-
-
E 晶体管的C、E之间可用一
受控电流源ic=ib等效代替。
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2. 放大电路的微变等效电路
将交流通路中的晶 体管用晶体管微变等 效电路代替即可得放 大电路的微变等效电 路。
ii B ib
+
R+S eS-
ui -
RB
ic C
+
RC RL uO -
Au
β
RC rbe
负载电阻愈小,放大倍数愈小。 因rbe与IE有关,故放大倍数与静 态 IE有关。
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3.电压放大倍数的计算
定义:
Au
U o U i
例2: Ii +
U i Ibrbe Ie RE
Ibrbe (1 β )IbRE
大电路的微变等效电 路。
eS-
-
E
-
微变等效电路
分析时假设输入为
Ii B Ib
Ic C
正弦交流,所以等效 电路中的电压与电流
RS
可用相量表示。
E
+ S-
+ U i -
RB
βIb
rbe
RC
+ RL Uo
E
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3.电压放大倍数的计算
定义 : Au U i Ibrbe
三极管的微变等效模型
图三极管及其微变等效模型
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15.3.1 微变等效电路法
1. 晶体管的微变等效电路
晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。
(1) 输入电路
当信号很小时,在静态工作点附近的
IB
输入特性在小范围内可近似线性化。
Q IB
晶体管的 输入电阻
rbe
RS
E S-+ Ui
U o Ic RL Ib RL
-
B Ib
RB
Ic C βIb
rbe E RC
RE Ie
+ RL Uo
-
Au
rbe
βRL (1 β
) RE
RL RC // RL
由例1、例2可知,当电路不同时,计算电压放大 倍数 Au 的公式也不同。要根据微变等效电路找出 ui 与ib的关系、 uo与ic 的关系。
RS
E
+ S_
Au 放大 电路
+
RL _U o
动态电阻,与 负载无关。
ro
定输义出输:电出阻电是阻表:明r放o 大UI电oo 路带负载E能o_+ 力的参数。RL电_U+路o
的输出电阻愈小,负载变化时输出电压的变化愈小,
因此一般总是希望得到较小的输出电阻。
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0.867k
RS
RL’ = RC ∥ RL = 2kΩ
+
es
Au
RL' rbe
2 37.5
0.867
–
RB C1
+ + ui
–
+UCC
RC +C2
iB iC + + TuCE + uB–E – RL uo
iE
–
86.5
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4.放大电路输入电阻的计算
交流通路
+
画交流通路应遵循两条 RS
原则:①大容量的电容 视为短路;②无内阻的 直流电源视为短路。
es + –
ui –
RB
+ RC RL uO
–
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15.3.1 微变等效电路法