放大电路的分析方法(以共射放大电路为例、交流通路、直流通路、三极管等效电路及其如何等效的)
放大电路的分析方法前面几节讲的三极管放大电路中了解到,在放大电路中我们比较关注的是放大电路的Ri输入电阻,Ro输出电阻,以及放大系数,这一节中就来说以下我们如何分析放大电路中这些参数。三极管不是一个线性元件,我们所说的三极管的放大常常是对交流信号的放大,所以前面也说他是一个电源控制器,所以就要加直流以及交流信号。对比之前讲过的,既加直流又加交流的就是二极管,如下图。从上图可以看出来,想要分析二极管
放大电路的分析方法
前面几节讲的三极管放大电路中了解到,在放大电路中我们比较关注的是放大电路的Ri输入电阻,Ro输出电阻,以及放大系数,这一节中就来说以下我们如何分析放大电路中这些参数。
三极管不是一个线性元件,我们所说的三极管的放大常常是对交流信号的放大,所以前面也说他是一个电源控制器,所以就要加直流以及交流信号。对比之前讲过的,既加直流又加交流的就是二极管,如下图。
从上图可以看出来,想要分析二极管在动态过程中电流的变化,要先确定Q的位置,不同的Q点,相同的交流加上去会有不同的变化,Q点就是由直流分析出来的,所以类比二极管,三级管的输入特性曲线和二极管的相同,三极管放大电路的分析也是先分析直流通路,找到静态工作点,再分析交流动态电路。
直流通路
放大电路中,直流流过的通路,所以有以下几点。
Ui=0
电容断路
电感短路
交流通路
直流源置零
电容短路
通过以上两点就可以得到下面几个简单放大电路的直流通路和交流通路。
上面的直流通路很好理解,但是交流通路理解起来可能有一些困难,我们来举一个阻容耦合共射放大电路例子,一步步变换一下,如下图。
放大电路的分析
我们这里分析一个最简单的基本共射放大电路。先使用图解法对其进行分析。
利用图解法分析优点在于可以很好的进行理解,缺点就是比较麻烦,下面进行分析。
我们手中已有的两条曲线。
三极管的输入特性曲线与输出特性曲线如下图。
先看输入特性曲线,我们只取其中一条。我们已知这条曲线,想要找出Q点就要做出另外一条曲线,直流通路中的IB=(VBB-UBE)/RB,根据这个公式就可以在图中做出另外一条曲线,如下图。
找到了输入的静态工作点之后,再加交流信号ΔUi加上去。如下图。
斜着平行的虚线就是Ui加上去之后,竖着的两条曲线就是ΔUBE,UBE的变化必然会引起iB的变化,所以横着的两条曲线就是iB的变化。那怎么将输入特性曲线与输出特性曲线联系起来呢?看上面的图,斜着的实线是直流的存在做出来的,相交点为Q,Q点的横坐标为UBEQ,纵坐标为IBQ,三极管工作在放大状态,iC受iB的控制,所以要在输出特性曲线上寻找IBQ。同样的在输出部分可得到输出的方程,iC=(VCC-UCE)/Rc,在输出特性曲线上做出这条线如下图。
找到了Q点之后再把变化的IB拿到输出特性曲线上面,就得到了变化的UCE,最后把得到的UCE和前面的Ui一比,就得到的这个共射放大电路的放大倍数。如下图
整个过程如下
实际计算与分析肯定不能使用图解法,太过于麻烦,使用图解法只是为了进一步对三极管电路进行理解,便于实际计算过程中进行分析。所以图解法分析完毕之后要进行计算分析。
已知ic=βib,但是有一个问题就是iB与UCE之间不是一个线性的关系,ib与UCE的关系就是三极管的输入特性曲线,但是ib与UCE的关系虽然不是线性的,但是Δib与ΔUCE之间的关系却是近似线性的,如果能找到这个变化的关系就可以进行求解了。所以定义Rbe=ΔUBE/ΔiB,Rbe其实就是上面输入特性曲线Q点与虚线交点连线斜率的倒数。 所以三极管的基极与射极之间就可以等效为一个电阻Rbe。注意这里所说的情况是交流信号情况之下,就可以对三极管进行一个等效。如下图。
如何承认的rbe?因为直流的存在将坐标原点拖到了Q点上,所以这也是为什么在交流通路中直流电源置零,当坐标原点托到了Q点上的时候,我们只关心ΔUCE与Δib之间的变化,此时他就是一个线性的了。
等效分析法
一、直流通路
1.Q点
2.求rbe=rbb+(1+β)UT/IEQ(rbb是基区体电阻,IEQ=(1+β)IBQ)
二、交流通路
1.做出交流通路
2.三极管等效
举个例子:如下
补充以下关于各种i的说明。
直流没有向量。
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