第二节 负载特性.doc

第二节、放大器负载特性的分析一、三极管输出负载特性曲线将三极管组成如图所示的电路： 三极管的=1001、给三极管加上一个基极电流，再给集电极加上一个可以从O调整到10V的直流电压。2、当集电极电压等于零的时候，集电极的电流也会等于零。3、随着集电极电压的增加，集电极电流也随之增加。这个阶段三极管的集电极电流与基极电流不成倍的关系，被称之为三极管的饱和区。是三极管应当避免工作的区域。 4、当集电极电流增加到Ic=Ib的时候，就不再继续随着集电极电压的增加而增加（这个阶段三极管的集电极电流与基极电流之间成倍的关系，与集电极电压无关，被称之为三极管的线性放大区。是三极管正常工作的区域）。以此类推，分别给三极管加上一个基极电流Ib=10uA、20uA、30 uA、40 uA、50 uA、60 uA，当集电极电流随着集电极电压的增加而增加到Ic =1mA、2mA、3 mA、4 mA、5 mA、6mA的时候，就不再继续随着集电极电压的增加而增加。5、在三极管线性的放大区，集电极电压的变化所引起的集电极电流的变化等于零。体现出集电极电流具有受基极电流控制的恒流源的性质，此时的集电极动态阻抗无穷大Zc=Uc/Ic=Uc/O=。这种特性也常在需要恒流源的场合使用。6、当三极管集电极电压增加到一定程度Vm之后，集电极电流会突然迅速增加；而导致三极管的损坏，Vm被称之为击穿电压，是三极管的最高承受电压。由此可见：在设计三极管电路的时候，应当使三极管工作在最高承受电压以下与饱和电压以上的线性放大区。二、三极管输出特性的直流负载线为了便于分析和计算，我们先用三极管的理想输出特性曲线来分析问题。三极管的理想输出特性曲线中，饱和电压等于零、集电极电流与集电极电压完全无关。三极管理想特性曲线如图所示：如果不接负载电阻RL 1、三极管集电极的静态工作点 Qo Ib=20uA Ic=2mA Uc=5V 2、假设输入信号正半周使基极电流增加到30uA的时候，集电极电流也随之增加到3mA，集电极电阻上的电压也随之增加到7.5V。集电极电压也因此而下降到2.5V。三极管集电极工作点此刻到达Qz1。3、假设输入信号正半周使基极电流增加到40uA的时候，集电极电流也随之增加到4mA，集电极电阻上的电压也随之增加到10V。集电极电压也因此而下降到0V。三极管集电极工作点此刻到达Qz3。4、假设输入信号负半周使基极电流减小到10uA的时候，集电极电流也随之减小到1mA，集电极电阻上的电压也随之减小到2.5V。集电极电压因此而上升到7.5V。三极管的集电极工作点此刻到达Qz2。5、假设输入信号负半周使基极电流减小到0uA的时候，集电极电流也随之减小到0mA，集电极电阻上的电压也随之减小到0V。集电极电压因此而上升到10V。三极管的集电极工作点此刻到达Qz4。6、以此类推逐点计算就会发现无论集电极工作点如何变化，集电极工作点Q的变化一定会在这条直流负载线上。三、三极管输出特性的交流负载线，如上图所示：如果上接负载电阻RL 1、三极管集电极的静态工作点 Qo Ib=20uA Ic=2mA Uc=5V2、电源接通以后，电容CL两端的电压逐渐达到5V。电容的容量足够大，能够使电容两端的电压在输出电压发生波动的时候基本保持不变。3、假设输入信号正半周使基极电流增加到30uA的时候，集电极电流也随之增加到3mA；电流的变化量为1mA。4、由于电容CL两端的电压基本保持不变，集电极电流的变化会使Rc与RL的电压变化量相同，电流的变化量也会相同。所以Rc与RL的电流都只会增加0.5mA。集电极电阻上的电压也只能增加到6.25V。集电极电压也因此而下降到3.75V。三极管集电极工作点此刻到达Qj1。5、假设输入信号正半周使基极电流增加到60uA的时候，集电极电流也随之增加到6mA。根据同样的道理，集电极电阻上的电压也随之增加到10V。集电极电压也因此而下降到0V。三极管集电极工作点此刻到达Qj3。6、假设输入信号负半周使基极电流减小到10uA的时候，集电极电流也随之减小到1mA,集电极电阻上的电压也随之减小到3.75V。集电极电压因此而上升到6.25V。三极管的集电极工作点此刻到达Qj2。7、假设输入信号负半周使基极电流减小到0uA的时候，集电极电流也随之减小到0mA，集电极电阻上的电压也随之减小到2.5V。集电极电压因此而上升到7.5V。三极管的集电极工作点此刻到达Qj4。8、以此类推逐点计算就会发现，集电极工作点的变化一定会在这条交流负载线上。由此可见：从三极管输出负载线的变化规律可以看出，放大器加上负载以后 1、负载线的斜率变得陡了。 2、电压放大倍数下降了。3、 输出电压的动态范围也发生变化；输出电压向正方向变化的余量减小了。所以在设计放大器输出端静态工作点的时候，应当适度降低静态工作点，使交流负载线的输出电压动态范围处于最大的位置。四、非理想三极管特性曲线对放大器非线形失真的影响1、饱和失真三极管实际特性曲线如图所示：a、三极管实际的输出特性曲线不仅存在一定的饱和区，而且集电极电流越大，饱和电压也越大。b、集电极电流也不完全与集电极电压无关。集电极电压发生变化的时候，集电极电流也会略微发生变化。而且集电极电流越大，集电极电压对集电极电流的影响也越大。所以，实际的三极管集电极电流并不是一个完全受基极电流和值的乘积所控制的理想恒流源；而且也不完全是动态阻抗无穷大的恒流源特性。c、无论是直流负载线还是交流负载线，当Q点进入饱和区的时候，集电极电流与基极电流立刻不再保持倍的关系。所以在这个区域内，输出电压还没有到达零的时候，波形会产生失真，被称之为饱和失真。饱和失真具有突变的特点。如下图所示：2、截止失真a、从二极管正向导通曲线的特性可以看出，当正向导通电压下降的时候，正向导通电流的变化与也逐渐下降。从而引起正向导通电流与正向导通电压的负半周之间，产生逐渐严重的非线性失真。另外当三极管的集电极电流很小的时候，三极管的也会逐渐减小，这也有加剧失真的作用。b、如果输入电压不是过大，但这种逐渐严重的非线性失真没有明显的突变，如上图所示Uip=25mV时的输出波形。只有在输入电压过大的时候，这种突变的失真才会逐渐明显。这被称之为截止失真。如上图所示Uip=40mV时输出波形的上端。作业：