放大電路的分析方法

1、 放大電路的分析方法電路與模擬電子技術2組成放大電路必須遵守的原則設置合適的靜態(tài)工作點，使三極管偏置于放大狀態(tài)。輸入信號能夠作用于的輸入回路(基極-發(fā)射極回路)。必須設置合理的信號通路。 放大電路的分析方法當靜態(tài)工作點設置在放大區(qū)后，就要疊加需要放大的交流小信號uS，為了使電路的靜態(tài)工作點不至于發(fā)生漂移。必須選擇合理的疊加方式。3直接耦合：電路中信號源與放大電路，放大電路與負載電阻均直接相連。RCVRBUCCuoRLui 直接耦合共射放大電路 阻容耦合：電路中信號源與放大電路，放大電路與負載電阻均通過電容相連。RCVRBUCCuoC2RLuiC1 阻容耦合共射放大電路 UCC：直流電源RB：基

2、極偏置電阻RC：集電極偏置電阻RL：負載電阻ui：正弦信號源電壓及內阻4耦合電容C1、C2（一般幾微法到幾十微法） 隔離直流 通過交流RCVRBUCCuoC2RLuiC1 阻容耦合共射放大電路 作用：靜態(tài)工作點與信號源內阻和負載電阻無關，且不受輸入交流信號的影響。5 1. 1 直流通路和交流通路直流通路：直流電源作用下直流電流流經(jīng)的道路畫直流通路的原則C開路，L短路，輸入信號為0（保留內阻）RCVRBUCCuoC2RLuiC1 阻容耦合共射放大電路 RBUCCRC (a)直流通路6交流通路：只考慮交流信號的分電路畫交流通路的原則C短路直流電源對地短路（恒壓源處理）交流通路7RCVRBUCCuo

3、C2RLuiC1 阻容耦合共射放大電路 RCuousRsRBRLIiIo (b)交流通路交流通路8直流通路交流通路練習：請畫出下面電路的直流通路的交流通路。9直流通路交流通路10 由于交流信號均疊加在靜態(tài)工作點上，且交流信號幅度很小，因此對工作在放大模式下的電路進行分析時，應先進行直流分析，后進行交流分析。 1.2 圖解分析法直流分析法分析指標：IBQ、ICQ、UCEQ分析方法：圖解法、估算法 交流分析法分析指標：Au 、Ri 、Ro分析方法：圖解法、微變等效電路法 11圖解法：在已知放大管的輸入特性、輸出特性以及放大電路中其它各元件參數(shù)的情況下，利用作圖的方法對放大電路進行分析。優(yōu)點：直觀、

4、形象12(一）靜態(tài)工作點圖解當輸入信號u1=0時，在晶體管的輸入回路中，靜態(tài)工作點既應在晶體管的輸入特性曲線上，又應滿足外電路的回路方程：uBE =VBB -iB Rb 畫出直線與橫軸的交點為（VBB , 0 )，與縱軸的交點為（0,VBB / Rb），斜率為-l / Rb。直線與曲線的交點就是靜態(tài)工作點Q，其橫坐標值為UBEQ，縱坐標值為IBQ. 1、 IBQ、UBEQ的圖解132、 ICQ、UCEQ的圖解輸出特性曲線與輸出回路方程的交點為靜態(tài)工作點Q。iBIBQuCE0NQMiCUCEQUCCICQUCCRC(a)直流負載線與Q點直流負載線14(二）交流圖解iBIBQtiBIBQuBEuB

5、EtiBmaxiBminQUBEQ(a)輸入回路的工作波形交流信號疊加在直流上uBE = VBB+u1-iBRb 15 放大器的交流圖解分析(b)輸出回路的工作波形QiCiBmaxiBminiCICQtuCEtuCEUCCUCEQICQUCCRCQ1Q2IBQICQRLA交流負載線kRL1交流負載線：uCE= UCEQ-(iC-ICQ)RL16tuBE0QuBEiB0iCuCE0QtiBIBQiCtICQtuCE0-1/RLVCEQib放大倍數(shù)Au= 17 共射極放大器的電壓、電流波形疊加交流信號后，晶體管各極電流方向、極間電壓極性與靜態(tài)時相同。放大器的輸出與輸入信號是反相（或稱倒相）的。結論

6、：直流量保證了交流量的不失真。18（三）非線性失真非線性失真:當輸入某一頻率的正弦信號時，其輸出波形中除基波I1m成分之外，還包含有一定數(shù)量的諧波In,n=2,3,，該失真為非線性失真。它是由于方法電路中的非線性器件引起。非線性失真系數(shù)THD191. Q點過低截止失真 Q點不合適產(chǎn)生的非線性失真20Q交流負載線iC0t0iCiBuCEuCE0t(a)截止失真Q點過低動態(tài)工作點進入截止區(qū)，出現(xiàn)截止失真。對NPN管的共射極放大器，發(fā)生截止失真時，其輸出電壓出現(xiàn)“胖頂”的現(xiàn)象（頂部限幅）， ICQRLUCEQ最大不失真輸出電壓的幅度為21Q交流負載線iCiCiB0tuCEuCE0t0Q點過高動態(tài)工作

7、點進入飽和區(qū)，出現(xiàn)飽和失真。對NPN管的共射極放大器，發(fā)生飽和失真時，其輸出電壓出現(xiàn)“削底”現(xiàn)象（底部限幅） UCEQUCES2 Q點過高飽和失真最大不失真輸出電壓的幅度為22 Uopp=2Uom 放大器輸出動態(tài)范圍：受截止失真限制，其最大不失真輸出電壓的幅度為因飽和失真的限制，最大不失真輸出電壓的幅度為其中較小的即為放大器最大不失真輸出電壓的幅度，而輸出動態(tài)范圍Uopp則為該幅度的兩倍，即23Q點位置與波形失真：Q點過低，uO負半周易截止失真。 PNP管 Q點過高，uO正半周易飽和失真。 Q點過低，uO正半周易截止失真。 NPN管 Q點過高，uO負半周易飽和失真。 由于PNP管電壓極性與NP

8、N管相反，故橫軸uCE可改為-uCE。 消除飽和失真降低Q點:增大RB ，減小IBQ減小RC : 負載線變徒。消除截止失真 升高Q點: 減小RB ，增大IBQ24 例：UCC=12V，RC=2k，RL=，RB=280k，=100求：UOPP=？調節(jié)RB，使ICQ=2mA，UOPP=？調節(jié)RB，使ICQ=3mA，UOPP=？RCVRBUCCuoC2RLuiC1 解題思路：第一步：求出ICQ 比較Uom1=ICQRL和Uom2=UCEQ- UCES臨界大小 忽略晶體管的飽和壓降 UCES臨界=0 25 UCEQ- UCES臨界=UCEQ 比較Uom1和Uom2大小第二步：若Uom1 Uom2，Uo

9、pp=2 Uom1 若Uom2 Uom1，Uopp=2 Uom2 結論：動態(tài)范圍決定于Uom1、 Uom2 中的小者。當Uom1 = Uom2時，動態(tài)范圍最大。（Q點在有效交流負載線中央）261.2 等效電路法（一） 晶體管的直流模型及靜態(tài)工作點的估算(a) 輸入特性近似 晶體管伏安特性曲線的折線近似uBE0iBUBE(on)0uCEiCUCE(sat)IB 0(b) 輸出特性近似飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)27(a)ebc(b)ebcIBQIBQUBE(on)(c)ebcUBE(on)UCE(sat)(a)截止狀態(tài)模型；(b)放大狀態(tài)模型；(c)飽和狀態(tài)模型 晶體管三種狀態(tài)的直流模型CQIuBE0iB

10、UBE(on)0uCEiCUCE(sat)IB 028例1： 晶體管電路如圖 (a)所示。若已知晶體管工作在放大狀態(tài)，試計算晶體管的IBQ，ICQ和UCEQ。(a) 電路ICQUCEQRBUBBIBQUCCRCeRBUBE(on)bIBQIBQcICQUCCRCUCEQUBB (b)直流等效電路圖 ：晶體管直流電路分析29 解： 因為晶體管工作在放大狀態(tài)。這時用圖 (b)的模型代替晶體管，便得到圖)所示的直流等效電路。由圖可知故有30（二） 共射放大電路的動態(tài)分析微變等效電路法所謂放大電路的微變等效電路，就是把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個線性電路，就是把晶體管等效為一個線性元件。31晶體管的微變等效電路模型32說明只適用小信號交流分析（不能用來求Q點）只針對低頻33 等效電路法分析共射放大電路根據(jù)直流通路估算直流工作點確定放大器交流通路、交流等效電路計算放大器的各項交流指標34 左：共射極放大器下：交流等效電路35一、電壓放大倍數(shù)-無量綱參數(shù)= 二、輸入電阻RiRi=Rb+rbe 三、輸出電阻RoR0=Rc 36對于電壓輸出。Ro越小，帶負載能力越強，即負載變化時放大器輸出給負載的電壓基本不變。 對于電流輸出。Ro越大，帶負載能力越強，即負載變化時放大器輸出給負載的電流基本不變。 UsAuUiRLRsUiRi