小模电的重难点——放大电路的分析方法

吴少琴的模电课

2mauqbesvkf6402289344.jpg

上一次课了解了放大电路的工作原理，知道如何将一个小信号顺利地通过放大电路传输到输出端，并且成功实现幅度增大。
- d. T5 F1 G* o+ u6 ~1 |; ^

aumrvf2hef56402289445.jpg

这节课我们要面对一个可以放大的电路，剖析分析它，并计算出它的技术指标??????
: d8 C. o$ k! [* l& M这次课需要了解的有：
9 I' V7 n+ E6 G8 G- d8 H??  放大电路有哪些技术指标？
??  图解法能做些什么？
??  如何画小信号等效电路？

52jv2xmf5fh6402289545.gif

6 a7 P! u% T% [; N9 @



01
放大电路的性能指标
放大电路性能指标是衡量放大器优劣的标准
输入电阻
9 A. ?9 p- O4 d; a输入电阻表示放大器从输入端看进去的等效电阻，等于输入电压与输入电流的比值，输入电阻的大小决定了放大电路能从信号源获取多大的信号。

slkn1zlnw2s6402289645.jpg

* r+ F, Z2 w5 \/ F放大电路相对信号源而言等效于输入电阻，因此：
: N  V- ^7 x4 o( m; q' ]?? 如果输入为电压信号的放大器，输入电阻越大，放大电路输入电压vi就越大，越接近信号源电压；
?? 如果输入为电流信号，输入电阻越小，放大电路的输入电流就越大，越接近信号源电流。
/ l8 h3 E5 G9 R

a1u0e4nxtac6402289745.jpg

输出电阻
# p3 {3 h  {, c/ Q, N# L7 f7 d放大电路的输出电阻就是输出端的戴维南等效电阻，它的大小表明放大电路的带负载能力
: x% P% f  u8 L, ~$ t带负载能力是指放大电路输出量随着负载变化的程度。
7 R, V* X$ o9 L" I; [7 k当负载变化时，输出量变化很小或基本不变表示带负载能力强，即输出量与负载大小的关联程度越弱，放大电路的带负载能力就越强。

1dmkxd1tjsy6402289845.jpg

对于电压放大电路，输出电阻越小，负载电阻变化对输出电压的影响越小，表明带负载能力越强
$ w% k, ]5 D. n$ ?  a! {; H" C电压增益
$ D* Y- ~" L% q$ ?6 R, q. d电压增益是直接衡量放大电路放大能力的重要指标

t5zjcf3svcz6402289945.jpg

很多时候还会要求求解源电压增益，它是输出量和信号源的比值，可以通过电压增益和输入电阻得到

lnyj5ofxsqo6402290045.jpg

8 S8 p# H1 k# n

晶体三极管是非线性器件，直接分析肯定不行，若将非线性的部分用特性曲线代替，那就是图解分析法；或是将非线性部分用线性元件代替，那就是小信号模型法 。你们还有别的方法吗？??????
- I: V  B, ^- J/ t9 ~- h1 F02
( p& K" {, |" M图解法
4 p2 y" ]" u$ O# M: h图解法虽说很直观，但说实话确实不好理解
1 N. i3 F% ]) J5 o

owcp0jty50c6402290145.png

理解图解法，最关键的是搞清楚两条负载线：
直流负载线
它是放大电路直流通路下输出回路线性部分的直流方程
7 _3 X" p; J9 V( c

45waeeo0hny6402290245.jpg

0 V3 O$ L8 {- B: S由直流通路的输入回路得到静态工作点IBQ的值，然后从输出回路得到直流负载线，那么放大电路的静态工作点就可以在坐标轴上标出来了
  I3 U8 s9 Y7 ~7 o* B) L# {

ojiutlzw1si6402290345.jpg

/ O) S" }  R6 Y5 r, y交流负载线
) M8 N- A! N  y交流负载线是交流通路下输出回路的直线方程，也是动态时工作点移动的轨迹。
& s3 d' ^- ?7 I2 L1 Q2 d: h. ]

c3h1jeubicx6402290445.jpg

0 v7 h- V5 y  L) a+ ]交流负载线就是：过静态工作点Q，斜率为-1/(Rc//RL)的直线
: ~3 K) h) v( W0 {, u* z( s" [0 K2 b

c2fv3rnzspm6402290546.jpg

于是接下来就可以将已知的输入信号通过图解过程去感受信号的传输，从而也就完成放大器的动态分析过程
7 i- Z% W( j. ~- n) ~+ q& Z

nsg2m22xdkd6402290646.jpg

图解分析法的过程其实并不是真的想通过图解求出技术指标，因为这样做不仅麻烦，而且误差也很大。图解法主要是为了直观、形象地帮助大家理解放大器交、直流共存的概念，从而理解合理设置静态工作点的重要性。

3zugyzz2f4s6402290746.gif

饱和失真和截止失真
如果静态工作点接近饱和区，波形会出现饱和失真
+ K& B7 q; y, h* @

42xckkb1heu6402290846.jpg

如果静态工作点接近截止区，波形会出现截止失真

jvosqbf1hvg6402290946.jpg

3 \  J+ s6 ~5 G6 g, e8 l8 e
所以最大不失真幅度：

mymmpvkiexs6402291046.jpg

$ e7 M' W9 H/ ]* k% H& _2 N
$ L' P6 }3 K% L) Y9 B
  b# ]6 H: G! l! ^


03
小信号等效电路
小信号等效模型是为放大器的动态分析提出的，只应用在交流通路中
思想：当放大电路的输入信号很小时，就可以把三极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，从而把三极管这个非线性器件用线性器件来代替。
省去推导过程，直接给出BJT管的小信号模型：

13wnfg3z0j16402291146.jpg

, g+ A* G. {0 G+ t) [3 w注意：
??小信号模型只用于小信号下交流通路，不能用来求静态直流量；
4 J8 |1 H: ?9 |2 Q9 k0 D4 v9 Z ??小信号模型参数只有在输入信号幅度不大下使用；
??模型中受控电流的方向不能随意假定，必须由ib的流向确定；
& N7 n7 A7 D1 T6 L; h* O??NPN管和PNP管的模型完全相同，而且受控电流方向和ib流向有相同的关系



  k/ k) t5 `8 G, v" j" s
! p5 ?9 @% ^$ S. z04
绘制小信号等效电路
) Y+ i7 I4 |+ S, [, X小信号等效电路是为了求解放大器的动态技术指标（Av、Ri、Ro）的。
% v+ S+ S2 _' Q3 i
8 ]7 m- v9 ?, N具体步骤：
5 t- e; N" r) [9 g. r??、画放大器的交流通路；
0 P5 j/ x( F8 }- T??、将三极管用小信号模型代入；
2 X! n- r) o6 r; _- `1 w??、标出三个电极的电流方向。
; L' v5 K+ ~' |2 S/ `2 j

1agylnvysp46402291246.gif

! Q0 }. _$ {( a) w" ]$ A' Y" ~举例：绘制如下电路的小信号等效电路

绘制步骤
$ ^, d/ z1 F( d3 X* x: C) F& c1、绘制交流通路
0 w' e. B  a2 E8 m: j% c这是上次课重难点的电路
; x* A* B& z/ G; D/ W+ K* H（需要复习绘制交流通路的点击蓝字跳转 ??????小模电重难点——放大电路的基本原理）

! j! w3 B. q' }: Z2、将三极管用小信号模型代替
. V8 ~, ^" h* A, ]3 O7 M5 }
3、标出三个电极的电流方向

; u% p% _8 t$ M4 w4 d# P. {, ^
) {: G- j9 U! C9 s; B; Y交流通路、小信号模型、小信号等效电路、动态技术指标定义，放大器交流分析的基本知识全都准备齐全了，就等着下节课开始计算喽。
虽然不知道如何具体计算，但不正确的应该是可以猜出来的哟，试试下面的互动题吧
互动题


8 c2 A- c2 R$ N6 Y, C
7 ]8 k1 w/ R; I留言区等你们的回答????????

7 M- a1 ]1 @) j, ^· END·