基本放大電路-圖解分析法（模擬電子技術課件）

一、交流通路第二講：動態(tài)的圖解分析二、交流負載線的畫法三、圖解法分析動態(tài)特性圖解法進行動態(tài)分析目的：在靜態(tài)工作點確定的前提下，研究信號的傳輸及波形的失真情況。 動態(tài)的圖解分析步驟是：①用圖解法在輸入特性和輸出特性曲線上確定靜態(tài)工作點。②畫交流通路③畫交流負載線④圖解法分析動態(tài)特性第二講：動態(tài)的圖解分析 所謂交流通路,是指在信號源ui的作用下,只有交流電流所流過的路徑。

一、交流通路第二講：動態(tài)的圖解分析短路短路置零Rb+UCCRCC1C2RLuiuo

將直流電壓源短路，將電容短路。交流通路的畫法：圖1單管共射放大電路RbRCRLuiuoicuce圖2交流通路RbRCRLuiuoicuceuce=-ic（RC//RL）=-icRL交流量ic和uce有如下關系：交流負載線的斜率為：二、交流負載線的畫法第二講：動態(tài)的圖解分析圖2交流通路交流負載線的畫法iCuCEUCCQIB交流負載線直流負載線①斜率為-1/R'L。（R'L=RL∥Rc）②經過Q點。

注意：（1）交流負載線是有交流輸入信號時工作點的運動軌跡。（2）空載時，交流負載線與直流負載線重合。

圖3交流負載線iBuBEQuiibic假設在靜態(tài)工作點的基礎上，輸入一微小的正弦信號uiib靜態(tài)工作點iCiCEuce注意：uce與ui反相！三、圖解法分析動態(tài)特性利用三極管的特性曲線分析放大電路的動態(tài)活動范圍，得出uo和ui之間的大小、相位、失真等關系。結論：（1）放大電路中的信號是交直流共存。（2）輸出uo與輸入ui相比，幅度被放大了，頻率不變，但相位相反。（3）放大電路的電壓放大倍數由輸入信號的變化范圍Δui,逐級變化,最后得到輸出信號的變化范圍Δuce,則放大電路的電壓放大倍數為:

Au=Δuo/Δui=Δuce/Δui（4）可以確定最大不失真輸出幅度。第二講：動態(tài)的圖解分析圖5圖解法分析動態(tài)特性第二講：動態(tài)的圖解分析一、靜態(tài)工作點的位置

第三講：圖解法分析信號失真二、截止失真情況分析三、飽和失真情況分析四、大信號失真情況分析

iCuCEuo可輸出的最大不失真信號（1）合適的靜態(tài)工作點ib靜態(tài)工作點居中一、靜態(tài)工作點的位置

如果輸入信號比較小，在不致于產生失真的情況下，一般把靜態(tài)工作點選得稍微低一些，可以降低靜態(tài)工作電流，以降低靜態(tài)功耗。

020A40A80A123IB=0Qt00uce

(uo)(1)靜態(tài)工作點偏高引起飽和失真ic正半周變平Q2Q1uCE

/V

IB=60Auo波形tuce負半周變平飽和失真uCE

/ViC

/mAiC

/mA三、飽和失真情況分析靜態(tài)工作點選得太高，盡管iB波形完好，但在輸出特性上，信號的擺動范圍有一部分進入飽和區(qū)，結果使iC的正半周和uCE的負半周(對NPN管)被“削”去一部分，輸出電壓uO(uCE)的波形出現(xiàn)底部失真。

飽和失真：對于NPN管，輸出電壓表現(xiàn)為底部失真。uBE/V0Q5ibube0tt0iB/μA(a)工作點偏低引起ib失真iB/μAuBE/Vt1t2t1t2在ube負半周t1~t2時間內，uBE小于死區(qū)電壓，iB=0設靜態(tài)值IB=5μAQ2Q1二、截止失真情況分析0IB=5μA20608031.5612t00Q

2.250.752.251.50.75icuce(uo)39400(b)工作點偏低引起

ic

、uce

(uo)失真0.250.25正半周變平uCE

/VuCE

/Vt截止失真uo波形iC=

iBQ1Q2iC

/mAiC

/mA下半周變平截止失真：對于NPN管，輸出電壓表現(xiàn)為頂部失真。

四、大信號失真情況分析

第三講：圖解法分析信號失真靜態(tài)工作點合適，但輸入信號ui的幅值過大時。所以產生的基極電流ib的幅值過大,使其變動范圍進入非線性區(qū)──飽和區(qū)和截止區(qū)，造成輸出電壓波形的底部和頂部均被削去一部分。這叫雙向失真或大信號失真。

由上述內容可得，要想放大電路不產生非線性失真，必須：（1）給放大電路設置一個合適的靜態(tài)工作點，靜態(tài)工作點應大致設在交流負載線的中點。（2）輸入信號為小信號，如果輸入信號的幅值過大，放大電路的工作范圍就有可能超出特征曲線的線性范圍（上進入飽和區(qū)，下進入截止區(qū)），從而引起非線性失真（截幅失真）。OiB=0QuCE/ViC

/mAACBDE交流負載線輸出波形沒有明顯失真時能夠輸出最大電壓。即輸出特性的A、B所限定的范圍。

Q

盡量設在線段AB的中點。則AQ=QB，CD=DE問題：如何求最大不失真輸出電壓？Uomax=min[(UCEQ-UCES),(UCC–UCEQ)]第二章基本放大電路一、什么是圖解分析法第一講：靜態(tài)工作點圖解分析三、圖解法確定靜態(tài)值二、圖解法基本分析步驟 因放大電路中存在著非線性元件三極管，所以它的分析方法與線性電阻電路不同，常用的基本分析方法如下。①圖解分析法：用三極管特性曲線通過作圖的方法來確定靜態(tài)工作點和分析信號的動態(tài)變化情況。②微變等效電路法。把三極管等效為線性元件進行分析。一、什么是圖解分析法第一講：靜態(tài)工作點圖解分析二、圖解法基本分析步驟：（1）靜態(tài)分析①估算IB②由輸出特性曲線找出IC和UCE

（2）動態(tài)分析①從輸入特性曲線找出iB的變化規(guī)律②從輸出特性曲線找出ic

、uCE變化規(guī)律注意：必須有輸入、輸出特性曲線圖解法適用于大信號的放大電路圖解法確定靜態(tài)值:就是利用作圖的方式,在三極管的特性曲線上求解出靜態(tài)工作點的位置和坐標。

1)輸入回路中的UBE和IB

估算IB,直接由公式得到靜態(tài)基極電流的數值，即三、圖解法確定靜態(tài)值第一講：靜態(tài)工作點圖解分析所以，靜態(tài)的圖解分析主要是針對輸出回路的圖解。三、圖解法確定靜態(tài)值第一講：靜態(tài)工作點圖解分析2）輸出回路中的UCE和IC左側:三極管的IC和UCE應滿足輸出特性曲線,它代表三極管的內部特性曲線。

它描述的是對應于IB的那條輸出特性曲線。右側:IC和UCE的關系與負載電阻RC有關，其關系為:UCE=Ucc-IcRc方程中Ic與UCE為線性關系，在三極管輸出特性坐標系中是條直線稱直流負載線。

IB對應的輸出特性與直流負載線的交點就是工作點Q2．圖解法求靜態(tài)工作點：關鍵：直流負載線的確定方法：步驟：1）由直流通路的輸入回路估算出IBQ的值，確定IBQ在輸出特性曲線的位置。2）由直流負載列出方程UCE=UCC－ICRc，畫出直流負載線。具體步驟如下：在輸出特性曲線上確定兩個特殊點：①令IC=0，可得UCE=Ucc；故在圖中得到點N（Ucc，0）。

②令UCE=0，可得Ic=；在圖中得到點M（0，）。第一講：靜態(tài)工作點圖解分析③連接M、N兩點即得到直流負載線，直線的斜率為k=-，因直線與集電極負載Rc和直流通路有關，故稱為直流負載線。3)輸出特性曲線與直流負載線的交點為靜態(tài)工作點。4)作垂線讀出ICQ、UCEQ。第一講：靜態(tài)工作點圖解分析估算法求IB，確定對應的輸出特性曲線由UCE=UCC－ICRC所決定的直流負載線兩者的交點Q就是靜態(tài)工作點過Q點作水平線，在縱軸上的截距即為ICQ過Q點作垂線，在橫軸上的截距即為ICQ例1：如圖中的直流通路中，設Rb=300KΩ,Rc=4KΩ,

Ucc=12V,β=40。在已知的輸入、輸出特性曲線上確定靜態(tài)工作點Q，并求出Q點所對應的靜態(tài)值——IBQ、ICQ、UCEQ。

第一講：靜態(tài)工作點圖解分析1.估算IB第一講：靜態(tài)工作點圖解分析2.畫出直流負載線。UCE=Ucc-IcRc

①令IC=0，可得UCE=Ucc=12V

；故在圖中得到點N（12，0）。②令UCE=0，可得Ic=；在圖中得到點M（0，3）。③連接M、N兩點即得到直流負載線，直線的斜率為k=-

，3.輸出特性曲線與直流負載線的交點為靜態(tài)工作點。4.作垂線讀出ICQ=1.5mA，UCEQ=5.6V

如改變IB的數值，便可改變靜態(tài)工作點的位置，從而影響放大電路的放大質量。顯然，Q點應當在線性放大區(qū)才能很好地放大交流信號。一般情況下Q在負載線的中點時。則放大電路的動態(tài)范圍最大，即輸出的交流信號幅度最大。第一講：靜態(tài)工作點圖解分析2.3.2圖解法在三極管的輸入、輸出特性曲線上直接用作圖的方法求解放大電路的工作情況。一、靜態(tài)工作點的分析1.先用估算的方法計算輸入回路IBQ、UBEQ。2.用圖解法確定輸出回路靜態(tài)值。方法：根據uCE=VCC

-

iCRc式確定兩個特殊點第二章基本放大電路輸出回路輸出特性直流負載線Q由靜態(tài)工作點Q確定的ICQ、UCEQ為靜態(tài)值。第二章基本放大電路T【例】圖示單管共射放大電路及特性曲線中，已知Rb=280k

，Rc=3k

，集電極直流電源VCC=12V，試用圖解法確定靜態(tài)工作點。解：首先估算IBQ做直流負載線，確定Q點根據UCEQ=VCC–ICQ

RciC=0，uCE=12V；uCE=0，iC=4mA.第二章基本放大電路0iB

=0μA20μA40μA60μA80μA134224681012MQ靜態(tài)工作點uCE

/V由Q點確定靜態(tài)值為：第二章基本放大電路4.用圖解法分析電路參數對靜態(tài)工作點的影響（1）改變Rb，保持VCC，Rc，

不變；OIBiCuCE

Q1Rb增大，Rb減小，Q點下移；Q點上移；Q2OIBiCuCE

Q1Q3（2）改變VCC，保持Rb，Rc，

不變；升高VCC，直流負載線平行右移，動態(tài)工作范圍增大，但管子的動態(tài)功耗