1
1
清华大学电子工程系李冬梅
2.1.4 放大电路的主要指标(续三)
第二章
4,通频带BW
RC耦合电路频率响应特性
(dB)
)(lg20 ωjA
)(ω?
f
f
0
0
3dB
f
L
f
H
通频带中频区低频区高频区
BW=f
H
- f
L
上限截止频率:f
H
下限截止频率:f
L
上限截止频率:f
H
下限截止频率:f
L
2
清华大学电子工程系李冬梅
2.1.4 放大电路的主要指标(续四)
第二章
5,非线性失真
6,最大输出幅值(V
om
)
max
或(I
om
)
max
在D为一额定值(如5%)时的输出电压或电流幅度。
7,最大输出功率P
omax
和效率η
D为额定值时的功率效率:
特征:输出信号中产生了输入信号中所没有的新的频率分量
...)()(
2
1
32
1
2
++=
A
A
A
A
D
DC
O
P
P

直流电源功率
2
3
清华大学电子工程系李冬梅
2.2 放大电路的分析方法第二章
{
直流分析
----
求静态工作点交流分析
----
计算指标,分析波形、
动态范围等
?电路分析:
?分析方法
{
图解法
----
定性分析。
直流分析。
直观(静态工作点,动态范围)
解析法(等效电路法)
----
性能指标分析。
交流分析。
计算机辅助分析:直流分析、交流分析、瞬态分析
4
清华大学电子工程系李冬梅
2.2.1 图解法
2.2 放大电路的分析方法
v
O
T
R
B
v
S
R
C
R
L
V
CC
阻容耦合共射放大电路
图2.2.1 (a)
C
1
C
2
+
_
+
_
正因为有这样的元器件,才能方便地实现在直流工作点上叠加交流信号。
正因为有这样的元器件,才能方便地实现在直流工作点上叠加交流信号。
直、交流信号叠加点直、交流信号叠加点由于存在对交、
直流特性不同的元器件,一个电路的交、直流电路可以不同。
C
1
、C
2

隔直电容,
交流耦合电容。
中频区,
直流开路,
交流短路
3
5
清华大学电子工程系李冬梅
v
O
T
R
B
v
S
R
C
R
L
V
CC
阻容耦合共射放大电路
图2.2.1 (a)
C
1
C
2
+
_
+
_
v
BE
i
B
0
2.2.1.1 静态图解分析步骤1:画出直流通路
v
s
= 0
T
R
B
R
C
V
CC
I
BQ
I
CQ
交点Q(V
BEQ
,I
BQ
)
{
步骤2:由输入回路求I
BQ
V
BEQ
I
BQ
Q
V
CC
B
CC
R
V
伏安特性曲线
)(
BEB
VfI =
输入直流负载线
CCBEBB
VVIR =+
B
BEQCC
BQ
R
VV
I
=
B
R
1
斜率-----
近似计算
2.2 放大电路的分析方法--2.2.1 图解法
6
清华大学电子工程系李冬梅
v
CE
i
C
0
2.2.1.1 静态图解分析(续)
直流负载线直流工作点的轨迹;决定于直流通路; 与信号无关直流负载线直流工作点的轨迹;决定于直流通路; 与信号无关交点Q(V
CEQ
,I
CQ
)
{
步骤3:由输出回路求I
CQ
、V
CEQ
V
BEQ
I
CQ
Q
V
CC
C
CC
R
V
输出特性曲线BQ
ICEC
vfI )(=
C
R
1
斜率-----
I
BQ
直流负载线
CCCCCE
IRVV?=
T
R
B
R
C
V
CC
I
BQ
I
CQ
2.2 放大电路的分析方法--2.2.1 图解法
4
7
清华大学电子工程系李冬梅
v
O
T
R
B
v
S
R
C
R
L
V
CC
阻容耦合共射放大电路
图2.2.1 (a)
C
1
C
2
+
_
+
_
步骤1,画交流通路
V
CC
:短路;C
1
、C
2
:短路步骤2:由输入特性求i
B
波形
2.2.1.2 动态图解分析
2.2 放大电路的分析方法--2.2.1 图解法
v
O
T
R
B
R
C
v
i
i
b
i
c
+
_
+
_
R
L
v
BE
i
B
0
Q
V
BEQ
I
BQ
Q’’
Q’
运动轨迹;同相;
电流变化范围I
B1
~I
B2
I
B1
I
B2
8
清华大学电子工程系李冬梅
v
CE
i
C
0
V
BEQ
I
CQ
Q
Q’
Q’’
2.2 放大电路的分析方法--2.2.1 图解法步骤3:由输出回路求i
C
、v
CE
波形
2.2.1.1 动态图解分析(续)
I
BQ
v
O
T
R
B
R
C
v
i
i
b
i
c
+
_
+
_
R
L
R
L

v
CE
wt
i
C
wt0
交流负载线斜率为–1/R
L
′;
过Q点;
i
B
、i
C
、v
CE
沿交流负载线运动;
比DC负载线陡。
∵R
L
′≤ R
C
当R
L
→∞时,二者合一交流负载线斜率为–1/R
L
′;
过Q点;
i
B
、i
C
、v
CE
沿交流负载线运动;
比DC负载线陡。
∵R
L
′≤ R
C
当R
L
→∞时,二者合一
{
cLce
iRv
'
=
cCQC
iIi +=
cLCEQceCEQCE
iRVvVv
'
=+=
CQLCLCEQ
IRiRV
''
+?=
I
B1
I
B2
5
9
清华大学电子工程系李冬梅2.2 放大电路的分析方法--2.2.1 图解法
NPN:
工作点偏低,
引起截止失真
2.2.1.3 动态范围
I
BQ
v
CE
i
C
0
V
BEQ
I
CQ
Q
Q
1
v
CE
wt
i
C
wt0
{
Q
2
i
B
、i
C
负半周切顶
v
O、
v
CE
正半周切顶
工作点偏高,
引起饱和失真
{
i
C
正半周切顶
v
O、
v
CE
负半周切顶
i
B
不失真
v
B
E
i
B
0
10
清华大学电子工程系李冬梅动态范围输出电流在T不饱和、不截止区域时的范围。
V
om1
=V
CEQ
-V
CE(sat)
V
om2
= R

L
I
CQ
0 V
CE(sat)
V
CEQ
v
CE
Q
M
N
I
CQ
i
c
V
om1
V
om2
图2.2.4 放大电路的动态范围
2.2.1.3 动态范围(续)
决定于V
om1,
V
om2
中的小者。
当V
om1
= V
om2
时,动态范围最大。
(Q点在有效交流负载线MN中央。)
决定于V
om1,
V
om2
中的小者。
当V
om1
= V
om2
时,动态范围最大。
(Q点在有效交流负载线中央。)
2.2 放大电路的分析方法--2.2.1 图解法
6
11
清华大学电子工程系李冬梅
N

N

P

eb c
N

条件:T管工作于放大状态
NPN,理想模型、剖面图
2.2.2 等效电路分析法
'
ee
r
'
bb
r
'
cc
r
'
b
'
e
'
c
1.混合π型模型
2.2 放大电路的分析方法
b
e
c
V
be
I
b
V
b’e
b
r
b’e
C
b’e
r
b’c
r
bb’
b′
C
b’c
e
-
-
-
+
g
m
V
b’e
r
ce
+
V
ce
+
I
c
c
e
r
j
C
r
bb′
,r
cc′
r
ee′
接触电阻+
体电阻。
r
bb′
,r
cc′
r
ee′
接触电阻+
体电阻。
r
ce
12
清华大学电子工程系李冬梅
2.2.2 等效电路分析法(续一)
N

N

P

eb c
N

'
ee
r
'
bb
r
'
cc
r
'
b
'
e
'
c
2.2 放大电路的分析方法
V
be
I
b
V
b’e
b
r
b’e
C
b’e
r
b’c
r
bb’
b′
C
b’c
e
-
-
-
+
g
m
V
b’e
r
ce
+
V
ce
+
I
c
c
Je{
r
b′e
:结电阻,小,正向
C
b′e
:结电容(C
D
)扩散(几-几十pF)
Jc{
r
b′c
:大 反向 (几十M)
C
b′c
:C
T
(小) 势垒电容(0.1-几pF)
输出{
r
ce
,描述基区宽度调制效应
g
m
V
b′e
,压控电流源
r
bb′
:基区体电阻
CEQ
V
eb
c
m
V
i
g
'
=
输出短路时的低频跨导
7
13
清华大学电子工程系李冬梅
?化简
1)高频时满足
1/wC
b′c
<< r
b′c

可忽略r
b′c
3)当r
ce
>> R
L′
时,可忽略r
ce
V
be
I
b
V
b’e
b
r
b’e
C
b’e
r
bb’ b′
C
b’c
e
- - -
+
g
m
V
b’e
r
ce
+
V
ce
+
I
c
c
晶体管高频混合π模型
V
be
I
b
V
b’e
b
r
b’e
r
bb’ b′
e
- - -
+
g
m
V
b’e
r
ce
+
V
ce
+
I
c
c
晶体管低频混合π模型
2)中低频:可忽略C
b′e
、C
b′c
---纯阻性网络,可忽略r
b′c
V
be
I
b
V
b’e
b
r
b’e
C
b’e
r
b’c
r
bb’
b′
C
b’c
e
-
-
-
+
g
m
V
b’e
r
ce
+
V
ce
+
I
c
c
14
清华大学电子工程系李冬梅
?参数
V
be
I
b
V
b’e
b
r
b’e
C
b’e
r
b’c
r
bb’
b′
C
b’c
e
-
-
-
+
g
m
V
b’e
r
ce
+
V
ce
+
I
c
c
给定;
'
bb
r
cb
C
'
由f
T
计算
eb
C
'
)(2
''
cbeb
m
T
CC
g
f
+
=
π
给定或忽略
由Q、V
A
计算
ce
r
C
A
ce
i
V
r ≈
由Je结电阻,eb
r
'
EQ
T
e
I
V
r =
eb
bee
eb
rIrIV
''
&&&
==
EQ
T
e
b
e
eb
I
V
r
I
I
r )1(
'
+== β
&
&
m
g
eb
m
b
b
eb
m
b
eb
m
V
b
c
rg
I
Irg
I
Vg
I
I
CEQ
'
''
0
====β
eb
m
rg
'
0
=∴β
T
EQ
eb
m
V
I
r
g ≈=
'
0
β
8
15
清华大学电子工程系李冬梅
?说明
①只适用于小信号交流分析(不能用来求Q点)
②适用于f < f
T
/3,(此时可认为参数与f 无关)
③参数与Q有关先求Q点
Q点变化→参数变化
2.2.2 等效电路分析法(续四)
2.2 放大电路的分析方法
16
清华大学电子工程系李冬梅
?例1
等效电路法--分析举例
2.2 放大电路的分析方法
(1)画直流通路
(2)求Q点
B
BEQBB
BQ
R
VV
I
=
CQCCCCEQ
IRVV?=
BQCQ
II β=
V
O
T
R
B
v
S
R
C
V
CC
+
_
+
_
V
BB
T
R
B
R
C
V
CC
I
BQ
I
CQ
V
BB
9
17
清华大学电子工程系李冬梅
?例1
等效电路法--分析举例(续一)
2.2 放大电路的分析方法
(3)画交流通路
(4)画等效电路
(5)计算交流参数
v
s
=v
i
I
b
V
b’e
r
b’e
r
bb’
e
-
-
-
+
g
m
V
b’e
r
ce
+
V
ce
+
I
c
c
R
c
R
B
v
O
T
R
B
R
C
i
b
i
c
+
_
v
i
+
_
V
O
T
R
B
v
S
R
C
V
CC
+
_
+
_
V
BB
18
清华大学电子工程系李冬梅
?例1
2.2 放大电路的分析方法
1) 电压增益A
V
i
L
eb
m
i
O
V
V
RVg
V
V
A
&&
&
'
'
==
ebbb
B
eb
i
eb
b
eb
rrR
rV
rIV
''
'
''
++
==
beB
L
ebbb
B
L
eb
m
V
rR
R
rrR
Rrg
A
+
=
++
=
'
'
''
' β
VVS
AA
&&
=
2) 输入电阻R
i
beB
b
i
i
i
i
rR
I
V
I
V
R +===
&
&
&
&
3) 输出电阻R
O
,0=
b
IQ,0=
be
V
0
'
=
eb
m
Vg
CceO
RrR //=∴
外加电压法:
负载开路,
信号源短路,
保留内阻外加电压法:
负载开路,
信号源短路,
保留内阻等效电路法--分析举例(续二)
v
s
=v
i
I
b
V
b’e
r
b’e
r
bb’
e
-
-
-
+
g
m
V
b’e
r
ce
+
V
ce
+
I
c
c
R
c
R
B
R
L