第五章
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计算 分析法 - PowerPoint PPT Presentation


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第五章. 一. 静态工作点的计算. 晶体管 h 参数微变等效电路. 计算 分析法. 二. 三. 用计算分析法计算主要性能指标. 第三节. 第三节 计算分析法. I c. +. +. I b. R b. +. V cc. +. R c. R c. 第三节. R L. R s. U o. +. R b. U ce. U i. V cc. +. +. +. R s. U s. R c. R L. _. ·. _. _. _. U i. ·. +. +. I BQ. R b. U s. +.

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- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

第五章

静态工作点的计算

晶体管h参数微变等效电路

计算

分析法

用计算分析法计算主要性能指标

第三节


第三节 计算分析法

.

Ic

.

+

+

Ib

Rb

+

Vcc

+

Rc

.

Rc

第三节

.

RL

Rs

Uo

+

.

Rb

Uce

Ui

Vcc

+

+

.

+

Rs

Us

Rc

RL

.

_

·

_

_

_

Ui

·

+

+

IBQ

Rb

Us

+

ICQ

_

VBB

_

_

+

RL

Uo

Rs

直流通路

交流通路

UBEQ

UCEQ

_

_

VBB

_

Uo+Uo

放大电路

共射极放大电路及直流通路、交流通路


第三节

Vcc

+

Rc

+

IBQ

Rb

+

ICQ

+

RL

Uo

Rs

UBEQ

UCEQ

_

_

VBB

_

一、静态工作点的计算

根据直流通路可以列出

UBEQ=0.7V(硅管)

UBEQ=0.2V(锗管)

导通 电压

再从

根据上述式子就可以估算静态工作点的IBQ,UBEQ,ICQ及UCEQ的值


.

c

Ic

+

.

+

+

Ib

b

Rb

+

+

Rc

.

第三节

.

RL

Rs

Uo

_

.

Uce

_

e

Ui

+

Us

_

_

_

_

.

.

.

.

Ic

Ic

Ib

Ib

c

b

+

+

.

.

.

.

Ube

Ube

Uce

Uce

_

_

e

e

二、晶体管的h参数微变等效电路

晶体管交流等效电路框图

·

交流通路


第三节

(一)晶体管的h参数微变等效电路

由晶体管输入特性和输出特性,可以得到

求函数在静态工作点的全微分

用有限的增量来代替无穷小增量,用增量比来代替偏导数,有

式中


第三节

c

b

+

+

.

.

.

.

Ic

Ube

Ib

Uce

.

hreUce

_

_

e

e

e

把由信号引起的增量用交流正弦复数量代替

根据这两个方程画出晶体管的h参数微变等效电路

晶体管的h参数微变等效电路


(二)h参数的物理意义

第三节

如图所示

+

.

hie

Ube

_

1.hie

中令

即将输出端交流短路,则有

hie称为输出交流短路时的输入电阻,单位为欧姆(Ω)。

它表示基-射极间信号电压对基极信号电流的控制作用。通常用rbe来表示hie,称为晶体管共射接法时基射极间的交流输入电阻。


第三节

2.hre

中令

即将输入端交流开路,则有

hre称为输入端交流开路时的反向电压传输比,hre这个参数表示了输出电压对输入回路的影响,它是一个无量纲的比例系数。


第三节

3.hfe

中令

即将输出端交流短路,则有

hfe称为输出端交流短路时的放大系数,或正向电流传输比,也就是交流β,是一个无量纲的系数。它表示晶体管的电流放大能力。


第三节

4.hoe

中令

即将输入端交流开路,则有

hoe称为输入端交流开路时的输出电导,单位为西门子(S)。

通常用rce来表示,称为晶体管集-射极交流输出电阻。


iB

iB

UCEQ

Q

IBQ

Q

uBE

第三节

uBE

0

求hie

求hre

0

iC

iC

IBQ

Q

Q

uCE

0

uCE

求hoe

求hfe

0

由特性曲线求h参数


(三)关于微变等效电路的几个问题

第三节

c

b

+

+

.

.

.

.

Ic

Ube

Ib

Uce

.

hreUce

_

_

e

e

e

hie及hoe分别表示晶体管的交流输入电阻和输出电导。

电流源的性质

电压源的性质

微变等效电路中的电量都是信号电压、信号电流。

h参数必须用Q点的值求出。Q点改变,参数也改变。


b

c

c

b

+

+

+

+

(四)简化h参数微变等效电路

第三节

.

.

.

.

rbe

β

rce

rbe

β

c

Uce

Uce

Ube

Ube

b

+

+

_

_

_

_

e

e

e

e

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

Ic

Ic

Ic

Ube

Ib

Ib

Ib

Ib

Ib

Uce

三个h参数的等效电路

两个h参数的等效电路

.

hreUce

_

_

e

e

e

为基区半导体的体电阻,在本书中近似取为300Ω。

在常温下UT可取为26mA ,IEQ为发射极的静态电流。


1.计算电压放大倍数及输出信号电压

+

Vcc

Rb

第三节

.

+

Rc

Au

+

+

Rb

+

Rs

T

.

.

.

+

.

.

Rs

Ui

Ui

.

rbe

Rc

RL

Uo

Uo

Ib

β

Uo

.

.

Uo

+

RL

+

.

.

Us

Us

.

.

+

Ic

Io

_

Ii

Ib

_

_

VBB

_

_

_

_

Ri

Ro

微变等效电路

放大电路

三、用计算分析法计算主要性能指标

(一)计算电压放大倍数

共射极放大电路及其微变等效电路


电压放大倍数 是放大电路的一个重要性能指标。它表示放大器放大信号电压的能力,定义为输出正弦电压与输入正弦电压复数值之比。即为

第三节

电压放大倍数

Au=Uo/Ui

式中

放大倍数亦常用增益来表示,单位是分贝(dB)。

只要将放大倍数的模代入公式

就可以换算成放大电路的增益


R 是放大电路的一个重要性能指标。它表示放大器放大信号电压的能力,定义为输出正弦电压与输入正弦电压复数值之比。即为b

第三节

+

+

+

Rs

.

.

.

.

.

Ui

Ui

rbe

Rc

RL

Uo

Uo

Ib

β

.

+

.

.

Us

.

.

Ic

Io

_

Ib

Ii

_

_

_

Ri

Ro

上式的负号表示输出信号电压与输入信号电压 反相

可以利用放大电路的微变等效电路来计算电压放大倍数

根据图示电路可知

其中

所以

如何提高Au


R 是放大电路的一个重要性能指标。它表示放大器放大信号电压的能力,定义为输出正弦电压与输入正弦电压复数值之比。即为b

2.考虑信号源内阻Rs时电压倍数的计算

第三节

+

+

+

Rs

.

.

.

Ui

rbe

Rc

RL

Uo

Ib

β

.

+

.

.

Us

.

.

Ic

Io

_

Ib

Ii

_

_

_

Ri

Ro

式中,Rb+rbe就是放大电路的输入电阻,用Ri表示。

因此


电流放大倍数 表示放大器放大信号电流的能力。

Rb

(二)计算电流放大倍数

第三节

+

+

+

Rs

.

.

.

Ui

rbe

Rc

RL

Uo

Ib

β

.

+

.

.

Us

.

.

Ic

Io

_

Ib

Ii

_

_

_

Ri

Ro

根据图示电路可以得到

所以


它定义为输入信号电压 与输入信号电流 之比。即

(三)计算输入电阻和输出电阻

第三节

放大器

负载

信号源

.

.

Ii

Io

+

+

Ro

.

Rs

.

Uo

Ui

RL

Ri

+

.

.

Us

Uoo

_

_

_

Ri

Ro

1.输入电阻Ri

用来衡量放大器对信号源的影响

得到测量Ri时所用的公式:


R 之比。即i越大表明放大器从信号源取的电流越小,放大器输入端得到的信号电压 也越大,即信号源电压衰减的少。

反之Ri越小表明放大器从信号源取的电流越大,放大器的输入电流 就越接近信号源提供的最大电流 ,其值为 。

第三节

放大器

负载

信号源

.

.

Ii

Io

+

+

Ro

.

Rs

.

Uo

Ui

RL

Ri

+

.

.

+

Us

Uoo

_

_

_

_

Ri

Ro

输入电阻

若Ri>>Rs则


R 之比。即b

第三节

+

+

+

Rs

.

.

.

Ui

rbe

Rc

RL

Uo

Ib

β

.

+

.

.

Us

.

.

Io

Ic

_

Ib

Ii

_

_

_

Ri

Ro

输入电阻

根据输入电阻定义和如图所示的微变等效电路可以得到


2. 之比。即输出电阻Ro

第三节

.

Us

+

放大器

Rs

RL

+

_

_

Ro

用来衡量放大器带负载能力的强弱

放大器在不同负载条件下维持输出信号电压(或电流)恒定的能力称为带负载能力。


输出电阻 之比。即

第三节

放大器

负载

信号源

.

.

Ii

Io

+

+

Ro

.

Rs

.

Uo

Ui

RL

Ri

+

.

.

+

Us

Uoo

_

_

_

_

Ri

Ro

若Ro<<RL 则

当RL在较大范围内变化时,可基本维持输出信号电压的恒定。

反之,若Ro>>RL 则

当RL在较大范围内变化时,可基本维持输出信号电流的恒定。


. 之比。即

计算输出电阻

第三节

Ib=0

Rb

×

Rs

+

.

RL

Rc

rbe

Ib

β

+

_

.

Us

_

×

,受控电流源

由于

电流源支路开路。

所以

计算输出电阻 的等效电路


(四)计算最大输出电压幅值 之比。即Uomax

iC

.

Ic

.

+

+

Ib

Rb

+Vcc

IBQ

Q

ICQ

+

Rc

.

Rc

第三节

.

RL

Rs

Uo

.

IC

+

Rb

Uce

Ui

UCEQ

M

R

+

+

+

0

Rs

Us

F

UR

UF

RL

uO

_

Rb

uI

_

_

_

+

us

_

VBB

_

_

Rs

_

VBB

所以

图中:

可得到直线方程

由交流通路得

直流负载线和交流负载线重合


V 之比。即cc

+

第三节

Rc

( +12V )

Rb1

3kΩ

120kΩ

+

Rb2

T

+

.

10kΩ

RL

.

Uo

Uo

+

Ui

6.8kΩ

_

_

例5-1

如图所示电路中,

T是NPN硅管

β=50

①计算ICQ,UCEQ

②计算

③计算输入电阻Ri及输出电阻Ro

共射极放大电路


+ 之比。即

Vcc

Rb1

Rc

i1

iLQ

iBQ

iCQ

第三节

RL

Rb2

i2

画出电路的直流等效电路

可得


画出该电路的微变等效电路 之比。即

ii

Rb2

ib

+

+

+

Rc

RL

Rb1

.

ib

Uo

β

rbe

_

第三节

_

_

Ro

Ri

由于Rb1>>rbe,故

所以


i 之比。即i

Rb2

ib

+

+

+

Rc

RL

Rb1

.

ib

Uo

β

rbe

_

第三节

_

_

Ro

Ri

受控电流源

开路

计算输入电阻和输出电阻

输入电阻

输出电阻

(负载RL开路)

所以