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三极管放大电路分析


三极管放大电路分析方法总结
学生:丁恒军 曾浩 张弘毅 指导教师:陈永强 摘要: 三极管放大电路是模电课程的重要学习内容,其学习的好坏直接关系到整个模电课程的学习,该内
容的学习难点在于三极管放大电路的形式多种多样,分析过程复杂,同时分析的时候还需要画出放大电路 的直流通路和小信号等效电路。本文针对三极管放大电路的直流通路和小信号等效电路,全面总结了画图 步骤、常见电路形式、以及相应的分析方法和推导过程。

关键字:三极管放大电路、静态分析、动态分析、直流通路、小信号等效电路

1 引言
放大电路分为共射、共集和共基电路,分析方法包括静态分析和动态分析。静态分析用 于确定放大电路的静态工作点, 而动态分析用于确定放大电路的动态性能。 静态分析的基本 思路是画出电路的直流通路并求出 IBQ、ICQ、VCEQ。动态分析的基本思路是画出电路的小信号 等效电路并求出电压增益 Av、输入电阻 Ri 出电阻 Ro。

2 静态分析
要使三极管起放大作用,就是要让三极管处于放大区。对放大电路进行静态分析就是为 了估算电路的基本参数(IBQ、ICQ、VCEQ) ,给三极管提供放大时所需的静态环境。

2.1 直流通路的画法
静态分析时只需要考虑直流分量对电路的作用,与交流信号无关,所以应把电路中的交 流元器件去掉(交流电源短路、电容开路) 。

2.2 常见直流通路形式及其分析方法(如表 1) 。

3 动态分析
BJT 是非线性器件,其非线性使其放大电路的分析变得复杂,不能直接采用先行电路原 理来分析计算。但在输入信号电压幅值比较小的条件下,可以把 BJT 在静态工作点附近小范 围内的特性曲线近似地用直线代替,这是把 BJT 用小信号线性模型代替,从而将 BJT 组成的 放大电路当先行电路来分析处理, 需要强调的是这种分析方法的条件是放大电路的输入信号 是低频小信号。通常有两种方法建立小信号模型,一种是由 BJT 的物理结构抽象而得;另一 种是将 BJT 看成一个双口网络,根据输入、输出端口的电压、电流关系式,求出相应的网络 参数,从而得到它的等效模型。

3.1 动态分析步骤如下:
①画交流通路(直流源点接地、电容短路) ; ②化小信号等效电路(具体步骤见 3.2); ③如果题设中没有给出三极管的输入电阻 rbe,应先估算; rbe=200+26(mV)/IB(mA) ④求电压放大倍数 Av、输入电阻 Ri、输出电阻 Ro; Av=vo/vi, Ri=vi/ii,Ro=vo/io

3.2 小信号等效模型的画图方法
动态分析只考虑交流信号对电路的作用,所以直流电源应去掉,作短路处理,即接直流 电源点改为交流地点。 由于电容容值较大可近视认为对交流电短路, 所以电容看作导线即可。

3.2.1 画小信号模型具体步骤如下:
①确定电路组态 (共射、共集、共基) ;

②按电路组态画出三极管的小信号等效电路; ③从公共端出发找地点(画出地点) ; ④延长输入端线、输出端线和地线,以确定输入端口和输出端口; ⑤在输入端和输出端连接相关元件。

3.3 常见小信号等效电路的形式及其分析方法(如表 1) 。

4 结束语:
⑴ 放大电路作静态分析是为了给三极管提供正常工作环境; ⑵ 输入电阻 Ri 表征了放大电路的抗干扰能力,越大越好; ⑶ 输出电阻 Ro 表征了放大电路的带负载能力,越小越好; ⑷ 共射极放大电路是反向电压器,输出与输入同频反向,具有电压和电流放大能力; ⑸ 共集电极放大电路是同向电压器,输出与输入同频同向,具有电流放大能力,无电 压放大能力; ⑹ 共基极放大电路是同向电压器,输出与输入同频同向,具有电压放大能力,无电流 放大能力。

参考文献
[1]康华光.电子技术基础模拟部分(第五版).高等教育出版社.2006(1) [2]邱丽芳.模拟电子技术.北京:科学出版社.2008 [3]王友仁.模拟电子技术基础教程. 北京:科学出版社.2011(02) 原理图
Vcc Rb C1 Rs + vi
+

直流通路及其分析方法
Rc IBQ + VBE a1 ICQ + VCEQ IEQ

小信号等效电路及其分析方法
ib
+ Rs vi
+

Rc

ic
?

C2 + RL vo

Rb

rbe
Rb

ib
Rc RL

+ vo

ie

vs
a -

a2

vs

分析式: 分析式:

ICQ=βIBQ VCEQ=VCC-ICQRC

Ri=Rb||rbe Ro≈Rc
ib
+ Rs vi
+

Vcc Rb C1 Rs + vi
+

Vc c Rb Rc IBQ + VBE Re b1 ICQ + VCEQ IEQ

Rc

C2 + RL vo

ic
? ib + RL vo -

rbe
Rb Re

ie

Rc

Re b

vs -

vs

-

b2

分析式: 分析式:

ICQ=βIBQ VCEQ≈VCC-ICQ(Rc+Re)
Vcc Rb1 C1 + Rs vi Rb2
+

Ri=Rb||[ rbe+(1+β)Re] Ro≈Rc
+ Rs vi Rb1
+

Vcc Rb1 Rc IBQ + VBE Re c1 ICQ + VCEQ IEQ

Rc

C2 + RL vo

rbe
Rb2 Re

?i

+
b

ie

Rc

RL

vo -

vs c2

Re -

Rb2

vs

c

分析式: 分析式:

Ri=Rb1||Rb2||[ rbe+(1+β)Re] Ro≈Rc ICQ=βIBQ VCEQ≈VCC-ICQ(Rc+Re)
Vc c
Rc C1 Rs + vi
+

ib
+ Rs

ic
?

C2 + RL vo C3

Rc IBQ + Rb VBE Re1 Re2 d1 ICQ + VCEQ vs

rbe
Rb Re1

ib
Rc RL

+

vi
+

Rb

Re1 Re2

ie

vo -

d2

vs d

-VEE

-VEE

分析式: 分析式:

ICQ=βIBQ VCEQ≈VCC-ICQ(Rc+Re1+Re2)
Vc c Rc C1 Rs + vi
+

Ri=Rb||[ rbe+(1+β)Re1] Ro≈Rc
ib
+ Rs vi
+

Vc c Rc
+

ic
?

C2 RL

C2

rbe
Rb

ib
Rc RL

+

vo -

ie

vo -

Rb C3 Io e -VEE

Rb -VEE

Io

vs e2

vs -

e1

分析式:

分析式:

ICQ=βIBQ VCEQ=Vcc-ICQRc
Vc c Rb C1 + Rs vi
+

Ri=Rb||rbe Ro≈Rc
ib rbe ie
? Rs
+

Rc

Vc c Rb IBQ
C2 + vo -

Rc ICQ + VCEQ IEQ
Rb Rc

ib
Re RL

+ vo -

Re f

RL

+ VBE Re f1

ic

vs

f2

分析式:

分析式:

ICQ=βIBQ VCEQ≈VCC-ICQ(Rc+Re)

Ri=Rb||[rbe+(1+β)(Re||RL)]

Vc c Rb1 C1 C3 Rb2 Rs vs + vi Re g1
+

Vcc Rb1 Rc IBQ + V BE Re ICQ + V CEQ IEQ

Rc

C2 + RL vo

ie
+ Rs vi Re vs g2
+

ic
?

rbe

ib
Rc RL

Rb2

ib

g

分析式: 分析式:

ICQ=βIBQ VCEQ≈VCC-ICQ(Rc+Re) Ro≈Rc 表1


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