交流通路与微变等效电路

交流通路与微变等效电路

1)交流通路

交流通路是指放大电路中交流电流通过的路径。计算放大电路的放大倍数、输入电阻、 输出电阻时用交流通路。对于容抗小的电容以及内阻很小的直流电源，其交流压降很小，可以看作短路，因此其交流通路如图2－2（c ）所示。

放大电路常用的分析方法有图解分析法（请参考相关教材）和微变等效电路分析法。下面结合图2－2（a ），介绍微变等效电路分析法。

2)微变等效电路与动态分析

（1）三极管的简化微变等效电路

由于放大电路中含有非线性元件——三极管，通常不能用线性电路的方法来分析含有非线性元件的放大电路。但是，当输入、输出都是小信号时，信号只是在静态工作点附近的小范围内变动，三极管的特性曲线可以近似地看成是线性的，此时，三极管可以用一个等效的线性电路来代替，这样就可以用计算线性电路的方法来分析放大电路了。

① 三极管输入回路等效电路

由输入特性可以看出，当输入信号较小时，可以把Q 点附近的一段曲线看成直线，这样三极管B 、E 间就相当于一个线性电阻be r ，如图2－3所示。结合输入特性曲线，则三极管的输入电阻可定义为

图2-3 三极管的输入等效电路

B BE be r I U ??＝＝b be i u （2—4）

be r 叫作三极管的输入电阻。它是从三极管的输入端（B 、E 端）看进去的交流等效电阻，be r 的大小与静态工作点的位置有关，通常be r 的值在几百欧到几千欧之间，对于小功率管，当E I ＝1～2mA 时，be r 为1k Ω左右。在0.1mA ＜E I ＜5mA 范围内，工程上常用下式来估算。

()

mA mV r E be I 261300β＋＋＝＝mA mV B I 26300＋ （2－5）

② 三极管输出回路的等效电路 三极管在输入信号电流b i 作用下，相应地产生输出信号电流c i ，并且有c i ＝b i β ，即集电极电流只受基极电流控制。因此，从输出端C 、E 间看三极管是一个受控电流源。

为此，可画出三极管的简化微变等效电路如图2－4（b ）所示。

图2-4 三极管的微变等效电路

(a)三极管 (b)微变等效电路

（2）动态分析

① 共射放大电路的简化微变等效电路

图2-5 共射放大电路的微变等效电路

(a)共射放大电路 (b)微变等效电路

共射放大电路以图2－5（a ）进行分析。先画出共射放大电路的交流通路，再用三极管

的微变等效电路去替换交流通路中的三极管，即为简化微变等效电路。

② 电压放大倍数u A

u A 定义为放大电路输出电压O U 与输入电压i U 之比，是衡量放大电路电压放大能力的指标，即

i o u U U ＝A （2－6）

由图2－5（b ）可知，be b i r I U ＝，b c I I β＝，放大电路的交流负载c L R R ＝'∥L R ，

按照图中所标注的电流和电压正方向有L b L

C O R I R I U ''β＝－＝－，所以 be L be b L c i o u r R ＝－r I R I ＝－U U ＝A ''β （2－7）

u A 为负值，表示输出电压与输入电压的相位相反。

如果放大电路不带负载，则电压放大倍数

be c u r R ＝－A β （2－8）

由于c L R R ＝'∥L R ，

其值比C R 小，所以不接负载时放大倍数u A 较大，接上负载时放大倍数u A 下降。

③ 放大电路的输入电阻i R

放大电路的输入电阻i R 是从其输入端看进去的等效电阻，如图2－6（a ）所示。

图2-6 基本共射电路的输入电阻

(a)R i 的定义 (b)微变等效电路

如果把一个内阻S R 为的信号源s u 加到放大电路的输入端时，放大电路的输入电阻i R 就

相当于信号源的负载电阻，由图可知

i i i I U ＝R （2－9）

i R 的大小反映了放大电路对信号源的影响程度，i R 愈大，放大电路从信号源吸取的电流愈小，即对信号源的影响愈小。特别是测量仪器中用的前置放大器，输入电阻愈高，其测量精度愈高。

由图2－6（b ）可求得放大电路的输入电阻

//i b be R R r ＝

(2－10)

在共射极放大电路中，通常be b r R >>，因此有 i be R r ≈

(2－11)

④ 放大电路的输出电阻R o 从前面分析可知，放大电路接上负载L R 以后，当输入不变时，输出电压o u 下降，所以从放大电路的输出端（不包括负载电阻L R ）看进去，放大电路相当于一个具有内阻的电压源，如图2－7 (a)所示。这个等效电源的内阻R o 就是放大电路的输出电阻。

求输出电阻的常用方法是，先将图2－7（a ）输入端信号源s u 短接，并保留信号源内阻S R ，

图2-7 放大电路的输出电阻

(a)R o 的定义 (b)微变等效电路

可画出求R o 的等效电路如图2－7（b ）所示。在该电路中，当0S U =时，0b I =，0C I =（电流源开路），由得：

C O R R = （2－12）

R o 的大小反映了放大电路受负载影响的程度。R o 愈小，当负载R L 变化时，放大电路输出电压变化也愈小，因而放大电路带负载的能力愈强。从上面的分析看出，共射放大电路的输出电阻并不小（R o ＝R C 约有几千欧），这说明共射放大电路带负载的能力不强。

例2－2 放大电路如图2－5（a ）所示，已知三极管的β＝45，其它参数见图，试求u A 、i R 和o R 的值。

解： A 40mA 040500

20R b CC BQ μ≈＝＝＝.U I ΩΩ＝＋＝＋

＝k 19500402630026300r BQ be ≈.I 1531

868645r R A be L u ＝－＝－＝－.//.?'β b =R //1i be R r K ≈Ω

Ω＝＝k 86R R c o .

放大电路的微变等效电路分析法

放大电路的微变等效电路分析法 （简化h 参数等效电路法） 一．晶体管微变等效电路 （晶体管微变等效模型） U CE I I (b ) I U CE (a )c 1．从输入端看，be 间等效为晶体管输入电阻b be be i u r = )() (26)1(003)1(mA I mV I U r r EQ EQ T bb be ββ++=++'= bb r '：晶体管基区电阻，一般取Ω200 2．从输出端看，ce 间等效为流控流源b c i i β= ∞=ce r 3．注意： 1）电流源b i β方向由b i 决定； 2）be r 、i R 和bb r '的区别。be r :晶体管输入电阻，i R :放大器输入电阻；bb r ':晶体管基区电阻。'i R ：晶体管输入端放大 器输入电阻 3）等效电路对管外等效，管内不等效，be r 、CCCS b i β并不存在，是等效模型；

4）放大器分析时，注意b 、e 、c 与管外电路的对应关系。（管外电路不变）。 5）等效关系：be 间电阻be r ；ce 间电流源b i β；bc 间开路。(标注b i 和b i β以及各自方向)_ 4．画放大器微变参数等效电路的步骤： 1）画交流通路； 2）将放大器交流通路中的晶体管用微变等效模型代替，管外电路不变。 注意：（1）b i 、b c i i β=及方向的标注； （2）放大器i u 、o u 物理量及方向的标注。 （3） be 间电阻be r ；ce 间电流源b i β；bc 间开路。 （4）计算be r （)() (26)1(003mA I mV r EQ be β++=） 2．放大器的动态分析（性能指标求法） 1）画放大器的交流通路； 2）画放大器的微变等效电路并求出be r （晶体管用简化h 参数等效模型代替，管外电路不变）。 3）求出放大器动态性能指标（按定义）。 （1）放大倍数 i o u u u A = （o u 、 i u 按照b i 流经的路径求、注意参考方向）；

共射放大电路的微变等效电路分析

共射放大电路的微变等效电路分析 【教学目标】 1、 知识目标 1）会画出放大电路的交流通路以及微变等效电路 2）会应用放大电路的微变等效电路分析和计算放大器的动态参数 2、 能力目标 1）通过师生互动教学，培养学生分析问题和理解问题的能力 2）通过基础综和训练，培养学生利用所学知识解决实际问题的能力。 【教学重点】 放大器动态参数的计算 【教学难点】放大电路的交流通路以及微变等效电路的画法 【教学方法】启发引导为主，讲练结合 【教学过程】一、复习上一节关于放大电路的图解法的有关知识并提问 二、导入新课：在上一节课，主要讲解了用图解法进行放大器的动态性能的分析，这种方法虽然具有形象、直观等特点，但分析的过程较为复杂，且有一定误差，为此，本节将讲解放大器动态分析的第二种方法——微变等效电路法。 三、新课教学：共射放大电路的微变等效电路分析 在动态时，如果输入的交流信号幅度很小，交流小信号仅在三极管特性曲线静态工作点附近做微小变化，三极管的输入、输出各变量之间近似呈线性关系，这样可以用线性等效电路等效非线性的三极管，称作三极管的微变等效电路。显然，微变等效电路只适用于低频小信号交流分量的动态技术指标的计算，它的前提是放大器已经设置好了静态工作点。 1、三极管的微变等效电路 NPN 型三极管的微变等效电路如图1（b ）所示，。晶体管的输入端加交流信号v i 时，在其基极将产生相应的变化电流i b ，如同在一个电阻上加交流电压而产生交流电流一样。因此晶体管的输入端b 、e 之间用一个等效电阻代替，这个电阻称为三极管的输入电阻r be ，其大小为 be be be v r i

交流通路与微变等效电路

交流通路与微变等效电路 1)交流通路 交流通路是指放大电路中交流电流通过的路径。计算放大电路的放大倍数、输入电阻、 输出电阻时用交流通路。对于容抗小的电容以及内阻很小的直流电源，其交流压降很小，可以看作短路，因此其交流通路如图2－2（c ）所示。 放大电路常用的分析方法有图解分析法（请参考相关教材）和微变等效电路分析法。下面结合图2－2（a ），介绍微变等效电路分析法。 2)微变等效电路与动态分析 （1）三极管的简化微变等效电路 由于放大电路中含有非线性元件——三极管，通常不能用线性电路的方法来分析含有非线性元件的放大电路。但是，当输入、输出都是小信号时，信号只是在静态工作点附近的小范围内变动，三极管的特性曲线可以近似地看成是线性的，此时，三极管可以用一个等效的线性电路来代替，这样就可以用计算线性电路的方法来分析放大电路了。 ① 三极管输入回路等效电路 由输入特性可以看出，当输入信号较小时，可以把Q 点附近的一段曲线看成直线，这样三极管B 、E 间就相当于一个线性电阻be r ，如图2－3所示。结合输入特性曲线，则三极管的输入电阻可定义为 图2-3 三极管的输入等效电路 B BE be r I U ??＝＝b be i u （2—4）

be r 叫作三极管的输入电阻。它是从三极管的输入端（B 、E 端）看进去的交流等效电阻，be r 的大小与静态工作点的位置有关，通常be r 的值在几百欧到几千欧之间，对于小功率管，当E I ＝1～2mA 时，be r 为1k Ω左右。在0.1mA ＜E I ＜5mA 范围内，工程上常用下式来估算。 () mA mV r E be I 261300β＋＋＝＝mA mV B I 26300＋ （2－5） ② 三极管输出回路的等效电路 三极管在输入信号电流b i 作用下，相应地产生输出信号电流c i ，并且有c i ＝b i β ，即集电极电流只受基极电流控制。因此，从输出端C 、E 间看三极管是一个受控电流源。 为此，可画出三极管的简化微变等效电路如图2－4（b ）所示。 图2-4 三极管的微变等效电路 (a)三极管 (b)微变等效电路 （2）动态分析 ① 共射放大电路的简化微变等效电路 图2-5 共射放大电路的微变等效电路 (a)共射放大电路 (b)微变等效电路 共射放大电路以图2－5（a ）进行分析。先画出共射放大电路的交流通路，再用三极管