放大电路微变等效电路分析法详解

发布日期:2023-01-16
放大电路微变等效电路分析法详解

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一、什么是放大电路?

放大电路义称为放大器,它是使用最为广泛的电子电路之一、也是构成其他电子电路的基础单元电路。所谓放大,就是将输人的微弱信号(简称信号,指变化的电压、电流等)放大到所需要的幅度值且与原输入信号变化规律一致的信号,即进行不失真的放大。只有在不失真的情况下放大才有意义。放大电路的本质是能量的控制和转换,根据输入回路和输出回路的公共端不同,放大电路有三种基本形式:共射放大电路、共集放大电路和共基放大电路。

放大电路的特点:

1、有静态和动态两种工作状态,所以有时往往要画出它的直流通路和交流通路才能进行分析;

2、电路往往加有负反馈,这种反馈有时在本级内,有时是从后级反馈到前级,所以在分析这一级时还要能“瞻前顾后”。在弄通每一级的原理之后就可以把整个电路串通起来进行全面综合。

二、什么是微变等效电路?

微变等效电路是当电路中某一部分用其等效电路代替之后,未被代替的部分电压和电流均不发生变化,也就是说电压和电流不变的部分只是等效部分以外的电路。

微变等效电路特点:

① 微变等效电路的对象只对变化量。因此,NPN型管和PNP型管的等效电路完全相同。

② 微变等效电路是在正确的Q点上得到的,如Q点设置错误,即Q点选在饱和区或截止区时,等效电路无意义。

③ 不能用微变等效电路求静态工作点。

④ 微变等效电路中的电压和电流全部用交流量的有效值表示,电压和电流的方向按网络的定义方向,不要随意改变。

输入回路的微变等效电路

从晶体管的输入特性曲线可见,共射极接法的晶体管的输入回路可用管子的输入电阻 来等效代替。其输入回路的等效电路如图(b)左半部所示。

工作中rbe用下式估算:

IE是发射极静态电流,单位为mA。

从晶体管的输出特性曲线可见。晶体管输出回路可以等效为一个受控的恒流源,如图(b)右半部分所示。

三、放大电路的微变等效电路

画放大电路的微变等效电路的步骤是:

(1)画出晶体管的微变等效电路,标定基极B、集电极C、发射极E和公共地的位置。

(2)将直流电源UCC及所有的电容短路(将放大电路转换成交流通路),再将其它元件对号入座。

四、放大器的性能分析

画出微变等效电路以后,就可以用求解线性电路的方法计算放大器的主要性能指标,包括电压放大倍数 、输入电阻ri和 输出电阻ro 。

1.电压放大倍数

当放大电路的输出端开路时,

2.输入电阻 ri

放大电路对信号源来说是一个负载,可以用一个电阻等效代替,这个电阻既是信号源的负载,又是放大电路的输入电阻。输入电阻定义为放大电路的输入电压与输入电流之比值,即

通常要求放大器的输入电阻高一些, ri愈大,放大电路从信号源吸取的电流愈小,减轻信号源的负担。

3.放大电路的输出电阻ro

对负载(或后一级放大电路)来说,放大电路相当于一个具有内阻ro 和Uo‘恒压源的信号源,这个等效电源的内阻ro 就是放大电路的输出电阻。

ro越小,负载变化时,输出电压的变化也越小,说明放大电路带负载能力越强。

放大电路的输出电阻ro ,定义为

【例1】 在图(a)所示电路中,若晶体管为3DG100,已知在工作点处β=40 ,设UBE =0.7V。

(1)计算静态工作点;

(2)求rbe ;

(3)计算电压放大倍数 ;

(4)若 CE 开路,再计算电压放大倍数 ;

(5) CE未断开时,求放大电路的输入电阻 ri、输出电阻 rO。/

解:(1)确定静态工作点。

(2)求 rbe 。

(3)求 。

画出微变等效电路如图(b)。

(4)当CE开路时,微变等效电路如图(c)。

可见,在CE 开路时,电路的放大能力大大减小,因而在分压式静态工作点稳定电路中,通常需加旁路电容CE。

(5)由上图的图(b)微变等效电路得

【例2】共发射极基本放大电路如图所示,已知UCC=12V ,RC =3KΩ,RL=3KΩ,RA=24KΩ晶体管的β=40 。

(1)估算静态值Ia 、Ic 和uce ;

(2)求出 A U、ri 、r0 。

解:(1)确定静态工作点

(2)放大倍数

关于放大电路,微变等效电路就介绍完了,您有什么想法可以联系小编。

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