13放大电路的动态分析

⑶放大电路的动态分析在放大电路的交流通路中，用晶体管的h参数等效模型取代晶体管，就得到放大电路的交流等效电路。图3-40(a)是基本共射放大电路的交流等效电路。(a)交流等效电路(b)输出回路的等效变换图3-40基本共射放大电路的交流等效电路①电压放大倍数uA根据电压放大倍数的定义iOuUUA（3-28）iU为输入正弦电压，OU为iU作用下的输出电压。在图3-40(a)的电路中，输入电压iU等于基极电流bI在bebrR和串联回路上的压降，即)(bebbirRIU（3-29）输出电压等于受控电流源bI在cR上产生的电压，其方向与OU规定方向相反，即cbORIU（3-30）将式（3-29）和式（3-30）代入式（3-28），得到基本共射放大电路电压放大倍数的表达式bebcurRRA（3-31）式中负号表示OU与iU相位相反。从数学的角度出发，增大cR和，减小bebrR和，均可增大uA的数值。但从电子电路的概念出发，大的管子，ber也大，因而采用增大或减小ber的方法效果不明显。实际上，常采用的方法是通过减小基极电阻bR的方法来增大uA。减小bR可增大EQI,从而也可达到减小ber的效果（见式（3-27））。有时也通过增大cR来增大uA。需要强调的是，不管采用哪种方法，都应首先保证Q点合适，否则将毫无意义。②输入电阻iR输入电阻等于输入电压有效值iU与输入电流有效值iI之比，即iiiIUR（3-32）在多数情况下，通过直接观察便可知iR。如图3-40(a)电路中，输入电阻为bebirRR（3-33）③输出电阻OR对于负载电阻，放大电路总可等效成一个有内阻的电压源，其内阻就是放大电路的输出电阻OR。根据诺顿定理，图3-40(a)所示电路输出回路可等效变换为图3-40（b）所示电路。因此，基本共射放大电路的输出电阻为OR=cR（3-34）通过以上分析我们也可看出：iR是输入回路的电阻，OR是输出回路的电阻。这里应当特别指出的是，根据输入电阻和输出电阻的物理意义，iR和OR是所分析的放大电路自身的参数，因此iR不包含前级电路的输出电阻或实际信号源的内阻；OR不包含负载电阻，因为负载电阻是后级电路的输入电阻或实际的负载。⑷等效电路法的分析步骤以上我们讨论了利用晶体管的等效电路来分析电子电路的方法，根据这些方法我们可以概括出等效电路法的一般分析步骤。①首先分析静态工作点，确定其是否合适，如不合适应进行调整。②画出放大电路的交流等效电路，并根据式（3-27）求出ber。③求解动态参数uA、iR和OR。综上所述，对于放大电路的分析，应遵循“先静态，后动态”的原则，静态分析时应利用直流通路，动态分析时应利用交流通路或交流等效电路。只有在静态工作点合适的情况下，动态分析才有意义。放大电路的基本分析方法主要有图解法和等效电路法。图解法的优点是形象直观，适用于静态工作点的分析和失真判断；等效电路法的优点是简单，适用于动态参数的估算。例题：在图3-41(a)电路中，已知21,3,750,15CCkRRkRVVLCbCC与对交流信号可视为短路；晶体管的.200,150bbr。求解:①静态工作点Q；②电压放大倍数uA，输入电阻iR和输出电阻OR。(a)电路（b）直流通路(c)交流等效电路图3-41例题电路图解：①画出图(a)电路的直流通路，如图(b)所示。根据图(b)基极回路方程可得AmAmARVRUVIbCCbBEQCCBQ2002.075015根据集电极电流和基极电流的控制关系，可得mAmAIIBQCQ3)02.0150(根据集电极回路方程，可得VVRIVUCCQCCCEQ6)3315(②画出图(a)电路的交流等效电路，如图(c)所示。然后根据式（3-27）求出berkIUrrEQTbbbe5.11500326)1501(200)1(根据图(c)电路，输入电压为bebbeirIUU输出电压为)//()//(LCbLCcORRIRRIU根据电压放大倍数的定义1505.1150)//(23beLCiOurRRUUA根据输入电阻和输出电阻的定义，可得kRRkrrRRCObebebi35.1//3.静态工作点稳定的共射放大电路⑴温度对静态工作点的影响图3-42温度对静态工作点的影响当环境温度变化时，晶体管的特性将产生变化。图3-42为某晶体管的输出特性曲线，实线为20°C时的曲线，虚线为40°C时的曲线。由图可知：温度升高时，电流放大系数和穿透电流CEOI均增大，因而集电极静态电流CQI增大、管压降减小，静态工作点沿负载线上移。可以想象，若此时减小基极静态电流，则静态工作点就可能基本不变。所谓静态工作点稳定，是指在温度变化时Q点在晶体管输出特性坐标平面上的位置基本不变，而这是依靠基极电流的变化得到的。⑵静态工作点稳定电路的原理图3-43(a)电路为典型的静态工作点稳定电路，其直流通路如图(b)所示。通常，参数选择要满足BQII1,因而B点的静态电位CCbbbBQVRRRU211(3-35)可以认为，当温度变化时BQU基本不变。所以，当温度升高时，CQI（EQI）增大，使EQU(即eR上的电压)升高，导致BEQU减小（因BQU基本不变），BQI随之减小，故CQI减小，可使Q点在晶体管输出特性坐标平面上的位置基本不变。当温度降低时，上述各物理量向相反方向变化。不难看出，在稳定的过程中，eR起着重要的作用。当晶体管的输出回路电流CI变化时，通过发射极电阻eR上产生电压的变化来影响b-e间电压，从而使BI向相反方向变化，达到稳定Q点的目的。这种将输出量（CI）通过一定的方式（利用eR将CI的变化转换成电压的变化）引回到输入回路来影响输入量（BEU）的措施称为反馈。由于反馈的结果，使输出量的变化减小，故称为负反馈；又由于反馈出现在直流通路之中，故称为直流负反馈。eR为直流负反馈电阻。(a)电路(b)直流通路图3-43典型的静态工作点稳定电路⑶电路分析①静态工作点根据图3-43（b）和式(3-35)可得Q点为)()1/(eCEQCCeEQCCQCCCEQEQBQeBEQBQEQRRIVRIRIVUIIRUUI（3-36）②交流动态参数分析ⅰ存在路旁电容的情况图3-43(a)电路中的电容eC为路旁电容，其取值应足够大，对交流信号可视为短路，因而该电路的交流等效电路如图3-44（a）所示。（a）有eC时的交流等效电路(b)无eC时的交流等效电路图3-44阻容耦合Q点稳定电路的交流等效电路若将21//bbRR看成一个电阻bR，则图3-44（a）所示电路与阻容耦合共射放大电路的交流等效电路（见图3-41）完全相同，因此动态参数beLiOurRUUA（LCLRRR//）(3-37)bebbbebiiirRRrRIUR//////21(3-38)CORR(3-39)ⅱ不存在路旁电容的情况若没有路旁电容eC，则图3-43（a）所示电路的交流等效电路如图3-44（b）所示。由图可知LCOebbebeebebiRIURIrIRIrIU)1(所以ebeLiOuRrRUUA)1(（LCLRRR//）(3-40)ebeBbiiiRrRRIUR)1(////21(3-41)CORR(3-42)在式（3-40）中，若，则且1,)1(beerReLiOuRRUUA（LCLRRR//）（3-43）可见，没有路旁电容时uA减小了，但由于uA仅决定于电阻的取值，不受环境影响，所以温度稳定性好；当有路旁电容时，uA决定于ber的阻值（见式（3-37）），而ber受温度影响，所以uA受温度影响。ber受温度影响的原因主要是由于ber的阻值受电流影响，当通过电阻ber的电流发生变化时，ber的阻值也要发生变化：电流增大，ber值减小；电流减小，ber值增大。当温度变化时，通过ber的电流要发生变化，所以ber的值发生变化。这也是晶体管受温度影响的主要原因。