放大电路的分析方法

三极管放大电路的图解分析 知识目标 1 掌握三极管放大电路静态工作点的求法 2 掌握直流负载线的画法 3 了解影响静态工作点的主要因素 三极管放大电路的图解分析 三极管放大电路的动态图解分析 第8讲 教学目标 教学重点 教学难点 能力目标 1 会画直流通路 2 会检测静态工作点 3 会通过仪器观测分析三极管的工作状态 3 2三极管放大电路的分析方法 3 2 1放大电路的静态分析3 2 2放大电路的动态图解分析3 2 3三极管的低频小信号模型 3 2 1放大电路的静态分析 静态分析有计算法和图解分析法两种 一 静态工作状态的计算分析法二 静态工作状态的图解分析法三 影响静态工作点的因素 一 静态的计算分析法 估算法 IB IC和UCE这些量代表的工作状态称为静态工作点 用Q表示 在测试基本放大电路时 往往测量三个电极对地的电位VB VE和VC即可确定三极管的静态工作状态 根据直流通道可对放大电路的静态进行计算 二 静态的图解分析法 图3 2 1放大电路静态工作状态的图解分析 放大电路的静态工作状态的图解分析如图3 2 1所示 1 由直流负载列出方程UCE VCC ICRc2 在输出特性曲线上确定两个特殊点 即可画出直流负载线 直流负载线的确定方法 VCC VCC Rc 3 在输入回路列方程式UBE VCC IBRb 4 在输入特性曲线上 作出输入负载线 两线的交点即是Q 5 得到Q点的参数IBQ ICQ和UCEQ 例3 1 测量三极管三个电极对地电位如图3 2 2所示 试判断三极管的工作状态 图3 2 2三极管工作状态判断 例3 2 用数字电压表测得VB 4 5V VE 3 8V VC 8V 试判断三极管的工作状态 图3 2 3例3 2电路图 三 影响静态工作点的因素 1 为什么要设置稳定的Q点 1 Q点设置不合适的话 将使输出波形失真 2 放大倍数与Q点有关 1 改变RB 其他参数不变 RB iB RB iB 2 电路参数对静态工作点的影响 4 工作点稳定电路介绍 以射极偏置电路为例说明 电路就是前面介绍的共射极放大电路 将电容Ce去掉 电路如下图所示 3 环境温度对工作点稳定的影响当温度升高时 三极管的反向饱和电流ICBOUBE IC从而影响Au 2 改变RC 其他参数不变 RC Q趋近饱和区 动画3 2 稳定Q点的原理 设I1 Ib 对Si管 10倍对Ge管 20倍则有 Vb VCCRb2 Rb1 Rb2 当某种原因影响ICIEUEUBEIbIC 3 2 2放大电路的动态图解分析 一 交流负载线二 交流工作状态的图解分析三 最大不失真输出幅度四 非线性失真五 输出功率和功率三角形 一 交流负载线 交流负载线确定方法 1 通过输出特性曲线上的Q点做一条直线 其斜率为 1 R L 2 R L RL Rc 是交流负载电阻 3 交流负载线是有交流输入信号时Q点的运动轨迹 4 交流负载线与直流负载线相交Q点 图3 2 4放大电路的动态工作状态的图解分析 动画3 2 1 图3 2 5放大电路的动态图解分析 通过图解分析 可得如下结论 1 ui uBE iB iC uCE uo 2 uo与ui相位相反 3 可以测量出放大电路的电压放大倍数 4 可以确定最大不失真输出幅度 二 交流工作状态的图解分析 波形的失真 饱和失真 截止失真 由于放大电路的工作点达到了三极管的饱和区而引起的非线性失真 对于NPN管 输出电压表现为底部失真 由于放大电路的工作点达到了三极管的截止区而引起的非线性失真 对于NPN管 输出电压表现为顶部失真 三 最大不失真输出幅度 注意 对于PNP管 由于是负电源供电 失真的表现形式 与NPN管正好相反 图3 2 6放大器截止失真和饱和失真 动画3 2 2 a 截止失真 b 饱和失真 动画3 2 3 放大电路的最大不失真输出幅度 放大电路要想获得大的不失真输出幅度 需要 1 工作点Q要设置在输出特性曲线放大区的中间部位 2 要有合适的交流负载线 图3 2 7放大器的最大不失真输出幅度 动画3 2 4 四 非线性失真 放大器要求输出信号与输入信号之间是线性关系 不能产生失真 由于三极管存在非线性 使输出信号产生了非线性失真 非线性失真系数的定义 在某一正弦信号输入下 输出波形因非线性而产生失真 其谐波分量的总有效值与基波分量之比 用THD表示 即 五 输出功率和功率三角形 要想PO大 就要使功率三角形的面积大 即必须使Vom和Iom都要大 图3 2 8功率三角形 放大电路向电阻性负载提供的输出功率 在输出特性曲线上 正好是三角形 ABQ的面积 这一三角形称为功率三角形 3 2 3三极管的低频小信号模型 图3 2 9三极管简化h参数模型 学完本节内容后需要掌握