TL2842P估算静态电流JQ,并用图解法确定rcQ、ycEQ。写出加上输入信号后,电压vE的表达式及输出交流负载线方程。

大电路中,习惯上常不画电源符号,因为ycc的一端总要与电路中的共同端连接.

解:该电路与图4.3.1所示电路在组成上的主要区别是:

图4.3.1所示电路只是一个原理电路,并不实用。因为电路中的正弦信号源没有接地(共同端),实际应用时可能会因干扰而不稳定。而图4.3.7中正弦信号源有一端接共同端。

图4.3.7中将基极直流电源与集电极直流电源ycc①合并,通过Rb提供基极偏流及偏压。

图4.3.7的输入与输出回路中各接了一个大电容,称为耦合电容,起连接作用,Cbl连接信号源与放大龟路,Cb2连接放大电路与负载,故该电路称为阻容耦合共射极放大电路。阻容耦合方式常用在分立元件电路中,在集成电路内部则常采用直接耦合方式。

直流与交流通路:由于电容有隔离直流的作用,即对直流相当于开路,因此,信号源vs及负载电阻RL对电路的直流工作状态(即0点)不产生影响。由此可画出图4.3,7所示放大电路的直流通路,如图4.3.8a所示。对一定频率范围内的交流信号而言,Chl、Cb2呈现的容抗很小,可近似认为短路。另外,电源‰c的内阻很小,对交流信号也可视为短路。因此可画出图4.3.7所示电路的交流通路,如图4.3.8b所示。

估算法求rQ,图解法求rcQ及vEQ由图4.3.8a所示直流通路的输人回路求得JQ=40uAc由输出回路写出直流载线方程1cE=ycc-ic=12-4jc,并在BJT的输出特性曲线图上作出另一端对共同端的电压数值和极性即可。

双极结型三极管及放大电路基础,图4.3.8 图4.3.7所示电路的直流通路和交流通路(a)直流通路(b)交流通路

该直流负载线,它与横坐标轴及纵坐标轴分别相交于M(12Ⅴ,0 mA)和Ⅳ(OV,3 mA)两点,斜率为一1/f,如图4.3,9所示。直流负载线与J=JQ=40uA的那条输出特性曲线的交点即0点,其纵坐标值为rcQ=1.5 mA,横坐标值为ycEQ=6Ⅴ。

jc/mA交流负载线图4.3.9 例4,3.1的图解分析

电压vE的表达式及输出交流负载线:

由图4.3.7可见,静态(u=0)时,vE=ycM=yEQ,加上vs后,由于Cbl对交流相当于短路,所以仍有%bl=yEQ,而F=bl+ui=yEQ+vdd,即电压uE等于uEQ上叠加一个交流分量vff(uf)。

图4.3.7中,由于电容Cb2对直流相当于开路,对交流相当于短路,所以负载电阻RI.上只有交流电流jo和电压vo,电容Cb2上只有直流电压ycb2,且ycb2=ycEQ。由此可知电压t,cE=ycb2+vo=ycEQ+ug。由图4,3.8b所示的交流通路可见vo=uc=ic(Rc‖RL)=-fc,其中负号表示oce的实际方向与假定正方向相反。于是ocF=ycEQ~icR[=ycEQ-(jc-JcQ)R(=ycEQ+rcQRl-icR[,这是一条直线,其斜率为一1/f,称之为交流负载线,是动态时工作点移动的放大电路的分析方法.

轨迹除了斜率为一1/q外,交流负载线的另一个特点是它必然通过静态工作点0,因为当正弦信号rl的瞬时值为零时,电路的状态相当于静态。根据这两个特点便可作出交流负载线,即过0点作一条斜率为一1/f的直线,如图4.3.9中的直线″′n′所示。

由以上分析可知,放大电路的输出端接有耦合电容和负载电阻RI时,交、直流负载线的斜率各不相同,前者为一1/f,后者为一1/u。

图解分析法的适用范围,图解法是分析放大电路的最基本的方法之一,特别适用于分析信号幅度较大而工作频率不太高的情况。它直观、形象,有助于一些重要概念的建立和理解,如交、直流共存,静态和动态的概念等。能全面地分析放大电路的静态、动态I作情况,有助于理解正确选择电路参数、合理设置静态工作点的重要性c但图解法不能分析信号幅值太小或工作频率较高时的电路丁作状态,也不能用来分析放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性能指标。为此需要介绍放大电路的另一种基本分析方法。

小信号模型分析法,BJT特性的非线性使其放大电路的分析变得复杂,不能直接采用线性电路原理来分析计算。但在输入信号电压幅值比较小的条件下,可以把BJT在静态工作点附近小范围内的特性曲线近似地用直线代替,这时可把BJT用小信号线性模型代替,从而将由BJT组成的放大电路当成线性电路来处理,这就是小信号模型分析法。要强调的是,使用这种分析方法的条件是放大电路的输人信号为低频小信号。

通常可用两种方法建立BJT的小信号模型,一种是由BJT的物理结构抽象而得;另一种是将BJT看成一个双口网络,根据输入、输出端口的电压、电流关系式,求出相应的网络参数,从而得到它的等效模型。这里将介绍后一种方法.

BJT的H参数及小信号模型,图4.3,10表示一个由双口有源器件组成的网络,这个网络有输入和输出两个端口,通常可以通过电压oi、qo及电流J1、f2来研究网络的特性,于是可以选择pi、qo。及0I、i2这四个参数中的两个作为自变量,其余两个作为因变量,就可得到不同网络参数,如z参数(开路阻抗参数),Y参数(短路导纳参数)和H参数(混合参数)等。H参数在低频时用得较广泛。

双口网络有源口器件双极结型三极管及放大电路基础.