本文主要是介绍模拟电路 第二章(三极管及其放大电路)【下】,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
四、放大电路的分析方法
1、图解分析方法
(1)静态工作点的图解分析步骤:
①首先根据电路图画出画出直流通路。
②列输入回路方程:。
③列输出回路方程:。
④在输入特性曲线上,作出直线,两线的交点即是Q点,得到。
⑤在输出特性曲线上,作出直流负载线,与曲线的交点即为Q点,从而得到和。
(2)动态工作情况的图解分析步骤:
①动态图解分析是在静态分析的基础上进行的,首先需要进行静态工作点的图解分析。
②根据电路图画出画出交流通路,并列出输入回路方程和输出回路方程。
③根据的波形,在BJT的输入特性曲线上画出、的波形。
④根据的变化范围在BJT的输出特性曲线图上画出和的波形。
(3)静态工作点对波形失真的影响:
①如下图所示,当选取静态工作点为Q点时,和的最大变化范围如下所示。
②在放大电路中,输出信号应该成比例地放大输入信号(即线性放大),如果两者不成比例,则输出信号不能反映输入信号的情况,放大电路产生非线性失真。
③为了得到尽量大的输出信号,要把Q点设置在交流负载线的中间部分,如果Q设置不合适,信号进入截止区或饱和区,将会造成非线性失真。
[1]Q点过低,输出电压波形的顶部被限幅,称为截止失真。
[2]Q点过高,输出电压波形的底部被限幅,称为饱和失真。
④为保证不发生饱和失真,输出电压幅度应小于(是BJT的饱和压降);为保证不发生截止失真,输出电压幅度应小于。
(4)图解分析法的适用范围:电量变化幅度较大而工作频率不太高的情况。
(5)图解分析法的优缺点:
①优点:直观、形象。有助于建立和理解交、直流共存,静态和动态等重要概念;有助于理解正确选择电路参数、合理设置静态工作点的重要性;能全面地分析放大电路的静态、动态工作情况。
②缺点:不能分析工作频率较高时的电路工作状态,也不能用来分析放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性能指标。
2、小信号模型分析法
(1)BJT的H参数及小信号模型:
①H参数的引出:
②关于H参数的几点注意事项:
[1]H参数都是小信号参数,即微变参数或交流参数。
[2]H参数与工作点有关,在放大区基本不变。
[3]H参数都是微变参数,所以只适合对交流信号的分析。
③BJT的H参数模型:
④H参数的确定:
[1]一般用测试仪测出。
[2]与Q点有关,可用图示仪测出;一般也用公式估算,,其中对于低频小功率管有,而。
(2)用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路的基本步骤:
①画出交流通路:
②由交流通路画出小信号模型:
③利用直流通路求Q点。
④按式估算。
⑤求电压增益:
[1]电压增益为
[2]源电压增益为
⑥计算输入电阻:
⑦计算输出电阻:
(3)小信号模型分析法的适用范围:放大电路的输入信号幅度较小,BJT工作在其V-T特性曲线的线性范围(即放大区)内。H参数的值是在静态工作点上求得的。所以,放大电路的动态性能与静态工作点参数值的大小及稳定性密切相关。
(4)小信号模型分析法的优缺点:
①优点:分析放大电路的动态性能指标非常方便,且适用于频率较高时的分析。
②缺点:在BJT与放大电路的小信号等效电路中,电压、电流等电量及BJT的H参数均是针对变化量(交流量)而言的,不能用来分析计算静态工作点。
(5)含基极分压式偏置电路的共射放大电路分析:
①对前面介绍的含基极分压式偏置电路的共射放大电路分析:
[1]静态工作点Q的计算在上面有叙述,这里不再赘述。
[2]画出小信号等效电路并求出。
[3]电压增益:
[4]输入电阻:
[5]输出电阻:
②由于的存在,使得射极偏置电路的电压增益降低了,为了解决这个问题,可以在的两端并联一个电容,这样,在交流通路中被短路,自然就不会参加电压增益的计算。
五、共集电极和共基极放大电路
1、共集电极放大电路(射极输出器)
(1)静态分析:
(2)动态分析:
①画出小信号等效电路:
②计算电压增益:
③计算输入电阻(共集电极放大电路的输入电阻大):
④计算输出电阻(共集电极放大电路的输出电阻小):
2、共基极放大电路
(1)静态分析:与与射极偏置电路相同。
(2)动态分析:
①画出小信号等效电路:
②计算电压增益:
③计算输入电阻(共基极放大电路的输入电阻小):
④计算输出电阻(共基极放大电路的输出电阻大):
3、放大电路三种组态的比较
(1)三种组态的判别:以输入、输出信号的位置为判断依据。
①信号由基极输入、集电极输出——共射极放大电路。
②信号由基极输入、发射极输出——共集电极放大电路。
③信号由发射极输入、集电极输出——共基极电路。
(2)放大电路三种组态的主要性能:
(3)三种组态的特点及用途:
①共射极放大电路:电压增益大于1,输入电阻在三种组态中居中,输出电阻与集电极电阻有很大关系。适用于低频情况下,作多级放大电路的中间级。
②共集电极放大电路:没有电压放大,有电压跟随作用。在三种组态中,输入电阻最高,输出电阻最小。可用于输入级、输出级或缓冲级。
③共基极放大电路:有电压放大作用,输入电阻小,输出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好,常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合。
六、组合放大电路
1、级联放大电路动态性能指标的计算
(1)电压增益:
①在计算各级的电压增益时,将其后级的输入电阻作为它的负载电阻(末级为负载电阻),不必考虑前级输出电阻对该级的影响。
②在计算各级电压源增益(首级为电压增益)时,将其前级的输出电阻作为它的信号源内阻,不必考虑后级输入电阻的负载作用(与后级断开)。
③多级放大电路总的电压增益等于各级增益的连乘积。
(2)输入电阻:
①多级放大电路的输入电阻就是第一级的输入电阻。
②当第一级为射级输出电路时,计算总的输入电阻,应将第二级的输入电阻作为第一级的负载电阻。
(3)输出电阻:
①多级放大电路的输出电阻就是末级放大电路的输出电阻。
②当末级为射级输出电路时,计算其输出电阻,应将前级的输出电阻作为末级的信号源内阻。
2、共射-共基放大电路
3、共集-共集放大电路
(1)上图中T1、T2构成复合管,复合管又称达林顿管。在合适的外加电压下,每只管子的电流都有合适的通路,才能组成复合管。复合管有两种连接方式:
①同型复合(同类型的BJT复合):
②异型复合(不同类型的BJT复合,复合后管型为第一管管型):
(2)复合管的等效为,等效为。
(3)将共集-共集放大电路的两个BJT看作一个复合管,于是可得下图所示的电路图,由此计算电压增益等性能指标将变得非常容易。
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