3.3 图解分析法
#.当放大电路没有输入信号(Vi=0)时,电路中各自的电压、电流都是不变的直流,称为直流工作状态或静止状态,简称静态。在静态工作情况下,BJT各电极的直流电压和直流电流的数值,将在管子的特性曲线上确定一点,这点常称为Q点
#.当放大电路输入信号后,电路中各处的电压、电流便处于变动状态,这时电路处于动态工作情况,简称动态
#.电路的线性与非线性两部分实际上是串联在一起构成一个电路整体,只有这两部分V-I特性的交点Q所对应的电流电压值,才能同时满足所有表达式。Q点表示在给定条件下电路的工作状态,由于此时没有输入信号电压,所以Q点就是静态工作点;Q点对应的电流、电压值就是静态工作情况下的电流和电压,Q点确定后,就可以在此基础上进行动态分析了
#.放大电路的直流负载线是不变的,Ib最大时,输出特性与直流负载线的交点是Q'点,Ib最小时,输出特性与直流负载线的交点是Q"点,所以放大电路只能在负载线的Q'Q"段上工作,即放大电路的工作点随着Ib的变动将沿着直流负载线在Q'与Q"点之间移动,因此,直线段Q'Q"是工作点移动的轨迹,通常称为动态工作范围。
#.Uce中的交流量Uce的波形就是输出电压Vo的波形
#.总结
1.没有输入信号电压时,BJT各电极都是恒定的电流和电压(Ib、Ic、Vce),当在放大电压输入端加入输入信号电压后,ib、ic、v(ce)都在原来静态直流量的基础上叠加了一个交流量,即ib=Ib+ib;ic=Ic+ic;v(ce)=Vce+v(ce)。因此,放大电路中电压、电流包含两个分量:一个是静态工作情况决定的直流成分Ib、Ic、Vce;另一个是由输入电压引起的交流成分ib、ic和v(ce)。虽然这些电流、电压的瞬时值是变化的,但它们的方向始终是不变的
2.Vo(v(ce))与Vi相位相反。这种现象称为放大电路的反相作用,因而共射极放大电路又叫反相电压放大器,它是一种重要的电路组态。
#.对于交流分量来说,就当用Rl"来表示电流、电压之间的关系;把由斜率为-1/Rc定出的负载线称为直流负载线,它由直流通路决定;而把由斜率-1/Rl"定出的负载线称为交流负载线,它由交流通路决定。
#.交流负载线和直流负载线必然在Q点相交,这是因为在线性工作范围内,输入电压在变化过程中是一定经过零点的
#.所以,通过Q点作一条斜率为-1/Rl"的直线就可得到交流负载线
#.Q点选得过低,将导致产生截止失真;反之,若Q点选得过高,又将引起饱和失真。一般来说,Q点选在交流负载线AB的中央,这时可获得最大的不失真输出,亦即可得到最大的动态工作范围
#.BJT的基本特点是通过电流控制实现放大作用,饱和、放大、截止称为BJT的三种工作状态。
#.饱和现象的产生是由于工作点上移使Uce减小到一定的程度后,集电结收集载流子的能力减弱,发射极有余,而集电极收集不足,这时即使Ib增加,但Ic却不能增加即不再服从Ic=βIb的规律了,Q1点即属于这种情况。一般把输出特性直线上升和弯曲部分划为饱和区
#.BJT工作在饱和状态时的管压降称为饱和压降
#.BJT输出特性的平坦部分接近恒流特性,这部分符合Ic=βIb的规律,称为放大区,这是放大电路的工作区域
#.其它条件不变时,Ib减小,则Q点就会沿直流负载线向下移动,当Ib=0时,工作到Q"点,Ic=Iceo≈0,这时Ib=0,Ic≈0,Vce≈Vcc,BJT如同工作在断开状态,一般把输出特性Ib=0曲线以下的部分称为截止区
#.改变Ib就可使BJT的三种状态互相转化。在放大电路中要尽量避免工作到饱和区和截止区,以免产生饱和失真和截止失真,甚至失去放大作用,而在脉冲数字电路中恰好相反,它正是利用饱和、截止状态使BJT作为一个可以控制的无触点开关
#.在实际工作中,常可利用测量BJT各电极之间的电压来判断它的工作状态
3.4 小信号模型分析法
#.如果放大电路的输入信号电压很小,就可以设想把BJT小范围内的特性曲线近似地用直线来代替,从而可以把BJT这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处理。这就是BJT小信号建模的指导思想
#.Z参数(开路阻抗参数),Y参数(短路导纳参数),H参数(混合参数)。
#.BJT的输出阻抗高,不易实现输出端开路的条件
#.放大电路在工作时放大的对象是变化量,所以在小信号模型中所讨论的电压、电流也都是变化量,因此不能利用小信号模型来求Q点,或者利用它来计算某一时间的电压和电流总值
#.在计算电路之前,首先必须确定所用的BJT在给定Q点上的H参数(采用H参数测试仪)
#.在小信号等效电路中,所关心的是变化量,因此在输入和输出回路中,任何固定不变的电压源都可认为是交流短路的,而任何固定不变的电流都不予考虑
#.一般来说,希望放大电路的输入电阻高一些为好,特别是在信号源内阻R较大的场合,这样便可避免信号过多地衰减,作为放大电路的输入级尤其应当予以考虑;对于输出级来说,往往希望输出电阻越小越好,从而可以提高带负载的能力
#.分析一般按下列步骤 |