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文檔簡介
2-6-2共射極放大器的交流等效電路分析法根據直流通路估算直流工作點確定放大器交流通路、交流等效電路計算放大器的各項交流指標+--++-UoUiUsRsRB2+C1RECE+RLUCCRCRB1+C2圖2―33共射極放大器及其交流等效電路(a)電路解:首先根據直流通路以及直流大信號等效電路求解出放大器的靜態工作點。第二步畫放大器的交流通路。然后將通路中的晶體管用等效小信號模型代替。(b)交流等效電路圖2―33共射極放大器及其交流等效電路UiRi++--RsRB2rbeIiRCRLUo+-eIbβIbrceRoIcIobcRB11.電壓放大倍數輸出、輸入電壓反相分析各性能指標。主要包括以下性能指標:無量綱參數關于電壓放大倍數Au的討論3.可取分貝(dB)為單位。即:當忽略rbb’時,(b)交流等效電路圖2―33共射極放大器及其交流等效電路UiRi++--RsRB2rbeIiRCRLUo+-eIbβIbrceRoIcIobcRB1
2.電流放大倍數無量綱參數可取分貝(dB)為單位。可見,共射極放大器既有電壓放大,又有電流放大,因而具有極大的功率增益。(b)交流等效電路圖2―33共射極放大器及其交流等效電路UiRi++--RsRB2rbeIiRCRLUo+-eIbβIbrceRoIcIobcRB1
3.輸入電阻Ri定義:從放大器輸入端看進去的電阻,即:+-UsAuoUiRL+-RsUiRi+-Ro+-UoRi表征放大器從信號源獲得信號的能力。4.輸出電阻Ro定義:從放大器輸出端看進去的電阻。根據戴維南定理,可得:Ro是一個表征放大器帶負載能力的參數。輸出電阻求法:
負載RL斷路,去除電路中的獨立源,保留其內阻,保留受控源,在輸出端外加一電壓u,得出對應的電流i,則:所以:根據定義:+-0對于電壓輸出。Ro越小,帶負載能力越強,即負載變化時放大器輸出給負載的電壓基本不變。對于電流輸出。Ro越大,帶負載能力越強,即負載變化時放大器輸出給負載的電流基本不變。分析時為什么要討論Ri和Ro?+-Rs+-+-RL放大電路Ro+-Ri故對于放大電路而言,一般情況希望Ri越大越好Ro越小越好RiRo用來評價放大電路對信號源和負載的作用放大器的Ri的測量電路:放大器的Ro的測量電路:打開S,測得Uo’;閉合S,測得Uo。5.源電壓放大倍數Aus若Ri>>Rs
,則:+--++-UoUiUsRsRB2+C1RERLUCCRCRB1+C2CE+圖2―33共射極放大器及其交流等效電路(a)電路
6.發射極接有電阻RE時的情況圖2―35發射極接電阻時的交流等效電路Ri=RB1‖RB2‖R′例5下圖電路中,若RB1=75kΩ,RB2=25kΩ,RC=RL=2kΩ,RE=1kΩ,UCC=12V,晶體管采用3DG6管,β=80,r
bb′=100Ω,Rs=0.6kΩ,試求直流工作點ICQ、UCEQ及Au,Ri,Ro和Aus等項指標。+--++-UoUiUsRsRB2+C1RECE+RLUCCRCRB1+C2RB1=75kΩ,RB2=25kΩ,RC=RL=2kΩ,RE=1kΩ,UCC=12V,β=80,r
bb′=100Ω,Rs=0.6kΩ,試求直流工作點ICQ、UCEQ及Au,Ri,Ro和Aus等項指標。UiRi++--RsRB2rbeIiRCRLUo+-eIbβIbrceRoIcIobcRB1解按估算法計算Q點:+--++-UoUiUsRsRB2+C1RE1CE+RLUCCRCRB1+C2RE2例6在上例中,將RE變為兩個電阻RE1和RE2串聯,且RE1=100Ω,RE2=900Ω,而旁通電容CE接在RE2兩端,其它條件不變,試求此時的交流指標。1解由于RE=RE1+RE2=1kΩ,所以Q點不變。對于交流通路,現在射極通過RE1接地。交流等效電路為:1可見,RE1的接入,使得Au減小了約10倍。但是,由于輸入電阻增大,因而Aus與Au的差異明顯減小了。2―7共集電極放大器和共基極放大器
2―7―1共集電極放大器+--+UoUiUsRsRB2C1RERLUCCRB1+C2(a)電路圖2―36共集電極放大器及交流等效電路(b)交流等效電路UiRi++--RsUsRB1IbRoRB2rbeβIbbcIcIeRERLIoRi′Iie1.電壓放大倍數Au因而式中:
Au<1,且接近1,而且Uo與Ui同相。所以也稱為射極跟隨器。圖2―36共集電極放大器及交流等效電路(b)交流等效電路UiRi++--RsUsRB1IbRoRB2rbeβIbbcIcIeRERLIoRi′Iie
2.電流放大倍數Ai在圖2―36(b)中,當忽略RB1、RB2的分流作用時,則Ib=Ii,而流過RL的輸出電流Io為由此可得共集電極放大器雖然沒有電壓放大,但Ai>>1,所以仍有較大的功率增益。圖2―36共集電極放大器及交流等效電路(b)交流等效電路UiRi++--RsUsRB1IbRoRB2rbeβIbbcIcIeRERLIoRi′Iie3.輸入電阻RiRi’顯著增大,所以共集電極電路的具有高輸入電阻的特性圖2―36共集電極放大器及交流等效電路(b)交流等效電路UiRi++--RsUsRB1IbRoRB2rbeβIbbcIcIeRERLIoRi′Iie4.輸出電阻Ro圖2―37求共集放大器Ro的等效電路式中:是基極支路的電阻折合到射極的等效電阻輸出電阻小。共集電路的特點:①電壓放大倍數小于1而近于1;②輸出電壓與輸入電壓同相;③輸入電阻高;④輸出電阻低。
2―7―2共基極放大器C1-+Ui+RE+C2RCRB1RB2+CB-+UoRLUCC(a)共基極放大電路圖2―38共基極放大器及其交流等效電路(b)交流等效電路Ii-+UiRERiIerbeRi′βIbRCRoRLIo-+UoIb1.電壓放大倍數Au式中:
2.電流放大倍數Ai3.輸入電阻Ri4.輸出電阻Ro
2―7―3三種基本放大器性能比較2―8放大器的級聯2―8―1級間耦合方式多級放大器各級之間連接的方式稱為耦合方式。級間耦合的要求:確保各級放大器有合適的直流工作點;前級輸出盡可能多的加到后級的輸入端常用的耦合方式有三種:阻容耦合、變壓器耦合和直接耦合。阻容耦合+-UiRi2A1A2+-UoC(a)阻容耦合框圖優點:各級的直流工作點相互獨立,不會影響各自設定的工作點。缺點:低頻特性差。+-UiRi2A1A2+-UoN2N1Ri2′(b)變壓器耦合框圖變壓器耦合優點:各級的直流工作點相互獨立;原、副邊交流不共地;可實現阻抗變換。缺點:變壓器體積大,不易集成。低頻特性差+-UiRi2A1A2+-Uo(a)直接耦合框圖直接耦合優點:易集成;沒有電抗元件,具有良好的頻率特性,對低頻和高頻信號均能放大。直接耦合缺點:1、各級直流工作點相互影響。解決方法:合理的設計偏置電路。
2、零點漂移嚴重解決方法:輸入端采用差動電路。+-UiRi2A1A2+-Uo(a)直接耦合框圖UoRE2UCCUoUCC
(a)墊高后級的發射極電位(b)穩壓管電平移位UoUCC
(c)電阻和恒流源電平移位UCCUoQUiQRIoUoUCCNPNPNP圖2―40直接耦合電平配置方式實例(d)NPN、PNP管級聯2―8―2級聯放大器的性能指標計算1、一個n級放大器的總電壓放大倍數Au為:2、級聯放大器的輸入電阻即為第一級的輸入電阻Ri1,但應將后級的輸入電阻Ri2作為其負載,3、級聯放大器的輸出電阻即為最末級的輸出電阻Ro(n),但應將前級的輸出電阻Ro(n-1)作為其信號源內阻圖2-41兩級共射極放大器(a)電路(b)交流通路RB1RB2rbe2Rc1rbe1RE2Rc2RLRi1Ri2βIb1βIb2Ib1Ib2+-UiUo+-+-Uo1RB1RB2rbe2Rc1rbe1RE2Rc2RLRi1Ri2βIb1βIb2Ib1Ib2+-UiUo+-+-Uo12―8―3組合放大器一、CC―CE組合放大器+-UoRB1Ri↑RB2RC2RLRo-+Ui+-UsRsRE1Ro1↓V1V2
(a)CC―CE電路CC-CE組合電路具有高的輸入電阻,組合放大器的Aus近似為后級共射放大器的電壓增益。(b)CE―CC電路+-UoRB1RiRB2RLRo↓-+UiV1RC1Ri2↑RE2V2CE―CC組合放大器CE-CC具有低的輸出電阻,組合放大器的Au近似為共射放大器在負載開路時的電壓增益。例8放大電路如圖2―43所示。已知晶體管β=100,rbe1=3kΩ,rbe2=2kΩ,rbe3=1.5kΩ,試求放大器的輸入電阻、輸出電阻及源電壓放大倍數。圖2―43例8電路Rs+-UsRE15.3kRRC23kRE33k-UEE(-6V)RLUo-+0.2kVD1V1V2V3(+6V)+UCC2kVZ解:該電路為共集、共射和共集三級直接耦合放大器。RE1RsRc2RE3RLRi=Ri1Ri2Ri3Uo+_Uo1+_Uo2(1)輸入電阻Ri:(2)輸出電阻Ro:(3)源電壓放大倍數Aus:二、CE―CB組合放大器RB3+-UsRsUi+C1RB2+C3RB1RC+C2UCCUo+CERERLV2V1Uo1(a)電路圖2―44CE―CB組合放大器(b)
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