放大电路静态分析(直流分析)

  • 所有耦合电容和旁路电容足够大,起到隔离直流信号的作用;而交流信号可以没有损耗的加入
  • 外加交流信号
于是完整的电路可以简化为:
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放大电路的动态分析(交流分析)

  • 所有耦合电容和旁路电容可以看作短路
    • 容量设计得很大,容抗很小,可以忽略不计
  • 所有直流电源当作交流短路。理想电压源对对交流信号而言,交流变化量为零,可以看作短路(接地)
下面是发射极、集电极、基极接地的接法:
原电路
原电路
交流等效电路,VCC认为短接接地
共发射极
交流等效电路,VCC认为短接接地 共发射极
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共集电极
共集电极
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共基极
共基极

例题
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  • 直流通路:保证器件工作在线性放大区
  • 交流通路:保证交流信号能够合理的加在输入端并合理的从输出端输出
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放大电路的动态模型分析

三极管低频小信号模型

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  1. 输入回路:b-e之间等效成一动态电阻
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认为第二项很小,可以忽略不计。因此:
实际计算中, 可用公式估算:
其中,

  1. 输出回路:
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输出回路ce间的模型由受控电流源 和ce间的动态输出电阻 并联组成
一般而言,没有特殊说明,认为 ,于是:
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场效应管低频小信号模型

  1. 输入回路:开路
    1. ,认为开路就好
  1. 输出回路:受控电流源 和动态电阻 并联
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  • :低频跨导,表征 的控制能力
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  • 输出电阻(动态电阻)很大,一般可以忽略

基本放大电路动态分析一般步骤

  1. 求静态工作点(直流通路,折线化模型)
    1. 根据Q点计算小信号模型参数
  1. 确定交流通路
  1. 画出小信号模型
  1. 计算动态性能指标

三极管放大电路三种基本组态

1. 共射(CE)放大电路的动态分析

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  • ,是一种反向放大
  • 输出电阻 与负载电阻无关

最大不失真输出电压
  • 关于直流负载线和交流负载线
在直流等效电路中,显然有 :
这被称作直流负载线方程,用于确定静态工作点Q
在交流等效电路中,有:
这是交流负载线方程,在小信号模型中Q在这条线上运动
值得说明的是,开路时,直流负载线和交流负载线重合
 
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如上图所示,向左会进入饱和区,向下会进入截止区,因此容易得到最大输出电压

最佳静态工作点:如果电路设计合理的话,Q应当工作在交流负载线的中间位置,此时几乎同时进入饱和、截止区,这个时候对于线性工作区的利用率是最大的
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  • 保证直流等效电路下静态工作点的计算已掌握
  • 保证交流等效电路以及低频小信号模型的三个性能指标 会计算
    • 注意有些情况下不是很标准,要理解定义,用定义做
    • 熟悉之后,体会折算的概念
      • 发射极的电阻折算到基极要放大 倍,可以大大简化计算
  • 体会共集电极模型下发射极电阻 和它的耦合电容 的作用
    • 直流等效模型中需要 来稳定静态工作点
    • 交流等效模型中不需要 ,用旁路电容把它短路掉
    • 发射极电阻在静态和动态时对直流和交流信号都有抑制作用,称负反馈。在稳定静态工作点的同时,使电压放大倍数大大减小了,而输入电阻增大。为不减小增益,所以在射极电阻上并联了旁路大电容

2. 共集(CC)放大电路的动态分析(射极跟随器)

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  • 计算输入输出电阻时,注意折算的概念
    • eg计算输出电阻,从负载两端看过去,把内部电源全部置零,把基极侧电阻折算到发射极侧( ),用串并联公式计算
  • 共集放大电路的电压放大倍数近似为1,又称射极跟随器
    • 这并不是没有用处的!可以消除原信号源内阻等因素的影响,把它变成一个近似的理想源
  • 与Rs有关,在多级放大电路中这意味着输出电阻与上一级的输出电阻有关;
  • Ri与负载RL有关,在多级放大电路中这意味着输入电阻与下一级输入电阻有关

3. 共基(CB)放大电路的动态分析

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三极管放大电路三种组态性能指标比较

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  • 常见的三个搭积木的功能模块
  • 共集CC组态因为输入电阻最大,输出电阻最小,所以应用比较广泛
  • 共射CE放大倍数大,用作主要的放大模块
  • 共基似乎用的不多?(因为输入电阻太小了)

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课程的要求:
  • 看到这个电路,知道它实现的是恒流源的功能
  • 会算就可以(),不是电子技术课程的重点

FET放大电路的三种基本组态

共源(CS)放大电路

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  • 跨导感觉有点不会了……
  • 输入电阻可以非常大,但是放大倍数不如共射放大电路

共漏(CD)放大电路(源极跟随器)

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  • 注意 的参考方向保持一致
  • 推导的关键是
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输出电阻小:

共栅(CG)放大电路

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  • 一般不会用,输入电阻太小了
实际中的放大电路一定都是多级放大电路,一定是以上六种的组合
 
 
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浙江大学电气工程学院本科生
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