交流通路与微变等效电路_什么是微变等效电路

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《电子技术基础》教案

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rbe，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

rbe＝UBEube＝

ibIB（2—4）

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rbe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，rbe的大小与静态工作点的位置有关，通常rbe的值在几百欧到几千欧之间，对于小功率管，当IE＝1～2mA时，rbe为1kΩ左右。在0.1mA＜IE＜5mA范围内，工程上常用下式来估算。

rbe＝300＋1＋② 三极管输出回路的等效电路

26mV26mV＝300 ＋IEmAIBmA（2－5）

三极管在输入信号电流ib作用下，相应地产生输出信号电流ic，并且有ic＝ib，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

《电子技术基础》教案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Au

Au定义为放大电路输出电压UO与输入电压Ui之比，是衡量放大电路电压放大能力的指标，即

Au＝Uo Ui（2－6）

由图2－5（b）可知，Ui＝Ibrbe，Ic＝Ib，放大电路的交流负载RL＝Rc∥RL，＝－IbRL，所以 按照图中所标注的电流和电压正方向有UO＝－ICRLAu＝UoIRR＝－cL＝－L UiIbrberbe（2－7）

Au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

Au＝－Rc rbe（2－8）

由于R其值比RC小，所以不接负载时放大倍数Au较大，接上负载时放L＝Rc∥RL，大倍数Au下降。

③ 放大电路的输入电阻Ri

放大电路的输入电阻Ri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)Ri的定义(b)微变等效电路

如果把一个内阻RS为的信号源us加到放大电路的输入端时，放大电路的输入电阻Ri就

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相当于信号源的负载电阻，由图可知

Ri＝Ui Ii（2－9）

Ri的大小反映了放大电路对信号源的影响程度，Ri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

Ri＝Rb//rbe

在共射极放大电路中，通常Rbrbe，因此有

(2－10)

Rirbe

④ 放大电路的输出电阻Ro

(2－11)从前面分析可知，放大电路接上负载RL以后，当输入不变时，输出电压uo下降，所以从放大电路的输出端（不包括负载电阻RL）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Ro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us短接，并保留信号源内阻RS，图2-7 放大电路的输出电阻(a)Ro的定义(b)微变等效电路

可画出求Ro的等效电路如图2－7（b）所示。在该电路中，当US0时，Ib0，IC0（电流源开路），由得：

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RORC

（2－12）

Ro的大小反映了放大电路受负载影响的程度。Ro愈小，当负载RL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（Ro＝RC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＝45，其它参数见图，试求Au、Ri和Ro的值。

解： IBQUCC20＝＝0.04mA＝40A Rb5002626＝300＋＝950Ω1kΩIBQ0.04 rbe＝300＋Au＝－R6.8//6.8L＝－45＝－153 rbe1Ri=Rb//rbe1K Ro＝Rc＝6.8kΩ