放大电路分析方法1-交直流通道-图解法(1)

1、放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。附加了小的交流信号。如果电容容量足够大，可以认为它对交流短路而如果电容容量足够大，可以认为它对交流短路而对直流开路，即交直流所走的通道是不同的，即信号对直流开路，即交直流所走的通道是不同的，即信号的不同分量可以分别在不同的通道分析。的不同分量可以分别在不同的通道分析。交流通道：交流通道：只考虑交流信号的分电路。只考虑交流信号的分电路。直流通道：直流通道：只考虑直流信号的分电路。只考虑直流信号的分电路。分析原则：先直流通道，后交流通道分析原则：先直流通道，后交流通道2.3.1 直流通道和交流通

2、道直流通道和交流通道2.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法画直流通路的原则画直流通路的原则1.电容的容抗为无穷大，视为开路电容的容抗为无穷大，视为开路2.电感线圈的阻值很小，相当短路电感线圈的阻值很小，相当短路3.交流信号源视为短路，若有内阻则保留交流信号源视为短路，若有内阻则保留例：例：对直流信号（只有对直流信号（只有+VCC）开路开路开路开路RB+VCCRCC1C2T直流通道直流通道RB+VCCRC阻容耦合共射放大电路阻容耦合共射放大电路画交流通路的原则画交流通路的原则1.直流电源：内阻为零，相当于短路直流电源：内阻为零，相当于短路2.耦合电容（大电容）对交流相当于短路耦合电容（大电

3、容）对交流相当于短路对交流信号对交流信号(输入信号输入信号ui)短路短路短路短路置零置零RB+VCCRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路交流通路RL2.1(c)、2.1(d)(c)将将VBB反接；在输入端串联一个电阻或一个电容。反接；在输入端串联一个电阻或一个电容。(d)在在VBB支路加支路加Rb；电容；电容C1极性左边为极性左边为“+”；在；在-VCC与集电与集电极之间加极之间加Rc。P136二、二、试分析各电路是否能放大正弦交流信号，简试分析各电路是否能放大正弦交流信号，简述理由。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。述理由。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。(a)不能。直流通路

4、VBB被短路，交流通路输入信号被短路即交直流通路时，输入端的交直流电源互为短路。即交直流通路时，输入端的交直流电源互为短路。(b)能。(c)不能。做直流通路，IB被ui短路。即直流被交流信即直流被交流信号源短路。号源短路。图图(a)图图(b)图图(c)(e)不能。交流通路中，输入信号被电容C1、 C2、VCC短路(f)不能。交流通路输出始终为零VCC置零短路。置零短路。 直流通路直流通路输出始终为输出始终为VCC图图(e)图图(f)2.3.2图解法图解法在三极管的输入、输出特性曲线上直接用作图的方在三极管的输入、输出特性曲线上直接用作图的方法求解放大电路的工作情况。法求解放大电路的工作情况。一

5、、静态工作点的分析一、静态工作点的分析1. 先确定输入回路先确定输入回路 IBQ、 UBEQ。（因为。（因为UBEQ通常通常已知为已知为0.7V，故一般采用，故一般采用估算的方法计算估算的方法计算IBQ）基本共射放大电路基本共射放大电路T2. 用图解法确定输出回路静态值。用图解法确定输出回路静态值。方法：静态工作点不仅满足晶体管本身的输出特性曲线，方法：静态工作点不仅满足晶体管本身的输出特性曲线，同时满足外电路（全量）回路方程同时满足外电路（全量）回路方程 uCE = VCC - - iCRc ，由，由回路方程可确定两个特殊点回路方程可确定两个特殊点.cCCCCECCCEC 0 0 RViuV

6、ui时，当时，当图图 2.2.1基本共射放大电路基本共射放大电路T此外此外uCE = VCC - - iCRc 可转换方程为可转换方程为iC= VCC/Rc - uCE/Rc若不考虑负载情况，即无若不考虑负载情况，即无RL思考：若考虑负载思考：若考虑负载RL呢？呢？/CCECEC 0 0 CCCCCRViuVui时，当时，当若考虑若考虑RL负载情况，则外负载情况，则外电路（全量）回路方程为电路（全量）回路方程为 )/(CLCCCLCLRRiVRRR-/CCCCCERiVu-T此外此外可转换方程为可转换方程为/CCCCCERiVu-/CCECCCCRuRVi-输出回路输出回路输出特性输出特性cC

7、CCCECCCEC0 0 RViuVui，输出回路负输出回路负载线（直流载线（直流负载线）负载线）Q由静态工作点由静态工作点 Q 确确定的定的 ICQ、UCEQ 为为静态值。静态值。直流负载线直流负载线(即外电路回路方程线，即外电路回路方程线，用来在图解法中确定用来在图解法中确定Q点点):由直流通路所确定的负载线，斜率由直流通路所确定的负载线，斜率-1/Rc外电路回路方程外电路回路方程【例例】已知已知图示单管共射放大电路及输出特性曲线，其图示单管共射放大电路及输出特性曲线，其中中Rb = 280 k ，Rc = 3 k ，集电极直流电源，集电极直流电源 VCC = 12 V，试用图解法确定静态

8、工作点。试用图解法确定静态工作点。解：解：首先估算首先估算 IBQA 40mA)2807 . 012(bBEQCCBQ - - - - RUVI做直流负载线，确定做直流负载线，确定 Q 点点根据根据 UCEQ = VCC ICQ RciC = 0，uCE = 12 V ；uCE = 0，iC = 4 mA .T0iB = 0 A20 A40 A60 A80 A134224681012MQIBQ = 40 A ，ICQ = 2 mA，UCEQ = 6 V.uCE /V由由 Q 点确定静态值为：点确定静态值为：iC /mA二、二、 电压放大倍数的分析电压放大倍数的分析1. 交流通路的输出回路交流通

9、路的输出回路输出通路的外电路是输出通路的外电路是 Rc 和和 RL 的并联。的并联。icuceRBRCRLuiuo交流通路交流通路LcecRui-1其中：其中：ic与与uce反相（见反相（见放大电路波形分析）放大电路波形分析）CLLRRR/iC 和和 uCE是全量，与交流量是全量，与交流量ic和和uce有如下关系有如下关系CciiCEceuu所以：所以：LCECRui-1即：交流信号的即：交流信号的ic和和uce的变化沿着斜率为：的变化沿着斜率为：LR-1的直线。的直线。这条斜率的直线过这条斜率的直线过Q点，称为点，称为交流负载线交流负载线（即动态信号遵循的负（即动态信号遵循的负载线，用来描述

10、动态信号的变化状态）载线，用来描述动态信号的变化状态）尽管交流信号正负间切换，但它总有为尽管交流信号正负间切换，但它总有为0的时候（的时候（即即Q点点）。）。交流负载线交流负载线交流负载线斜率为：交流负载线斜率为：LCLL/ 1RRRR - -，其中，其中OIBiC / mAuCE /VQ非常重要：非常重要：对于直接耦合，直流负载线与交流负载线是同一直对于直接耦合，直流负载线与交流负载线是同一直线；对于阻容耦合，只有空载情况下直流负载线与交流负载线线；对于阻容耦合，只有空载情况下直流负载线与交流负载线才是同一直线。才是同一直线。注：斜率相同注：斜率相同+均过均过Q点点=同一直线同一直线事实上，

11、上图是阻容耦合并且接联负载时对应的情况。事实上，上图是阻容耦合并且接联负载时对应的情况。2. 动态工作情况图解分析动态工作情况图解分析0.680.72 uBE iBtQ000.7t6040200uBE/ViB / AuBE/ViBUBE交流负载线交流负载线直流负载线直流负载线4.57.5 uCE912t0ICQiC / mA0IB = 4 0 A2060804Q260uCE/ViC / mA0tuCE/VUCEQ iC输出回路工作输出回路工作情况分析情况分析3. 电压放大倍数电压放大倍数BECEIOuuuuAu 【例例】用图解法求图示电路电压放大倍数。输入、输用图解法求图示电路电压放大倍数。输

12、入、输出特性曲线如前面图，出特性曲线如前面图，RL = 3 k 。 uCE = (4.5 7.5) V = - - 3 V uBE = (0.72 0.68) V = 0.04 V解：由输入特性曲线得解：由输入特性曲线得IBQ为为40 A；由已知量；由已知量画直流负载线，得画直流负载线，得到输出特性曲线上的到输出特性曲线上的Q点。点。求求 确定交流负载线确定交流负载线(见图中见图中过过Q点红直线点红直线)LR k 5 . 1/LCLRRR取取 iB = (60 20) A = 40 A则输入、输出特性曲线上有则输入、输出特性曲线上有7504. 03BECE- - - - uuAuT在放大电路中

13、，输出信号应该成比例地放大输入在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生非线非线性失真性失真。为了得到尽量大的输出信号，要把为了得到尽量大的输出信号，要把Q Q设置在交流设置在交流负载线的中间部分。如果负载线的中间部分。如果Q Q设置不合适，信号进入截设置不合适，信号进入截止区或饱和区，则造成非线性失真。止区或饱和区，则造成非线性失真。下面将分析失真的原因。为简化分析，假设负载为下面将分析失真的原因。为简化分析，假设负载为空载空

14、载(RL= )。三、波形非线性失真的分析三、波形非线性失真的分析iCuCEuo可输出的可输出的最大不失最大不失真信号真信号选择静态工作点选择静态工作点ib1. 静态工作点静态工作点过低，引起过低，引起 iB、iC、uCE 的波形失真的波形失真ibui结论：结论：iB 波形失真波形失真OQOttOuBE/ViB / AuBE/ViB / AIBQ 截止失真截止失真iC 、 uCE ( (uo ) )波形失真波形失真NPN 管截止失真时管截止失真时的输出的输出 uo 波形。波形。uo 波形顶部失真波形顶部失真uo = uceOiCtOOQ tuCE/VuCE/ViC / mAICQUCEQiCuC

15、E2. Q点过高，信号进入饱和区点过高，信号进入饱和区放大电路产放大电路产生饱和失真生饱和失真ib输入输入波形波形uo输出波形输出波形uo 波形底部失真波形底部失真解决方案（降解决方案（降Q，指远离饱和区）：指远离饱和区）：1.更换小更换小管，以便在同样管，以便在同样的的IBQ情况下减小情况下减小ICQ；2.增大基极电阻增大基极电阻Rb，减小，减小基极静态电流基极静态电流IBQ，减小集，减小集电极静态电流电极静态电流ICQ；2.减小集电极电阻减小集电极电阻Rc，改，改变交流负载线斜率使其更变交流负载线斜率使其更陡，且增大管压降陡，且增大管压降UCEQ。Q点与失真点与失真动画片动画片在括号内用“

16、”和“”表明下列说法是否正确。只要是共射放大电路，输出电压的底部失真都是饱和失真。()三种特殊情况：三种特殊情况：（1）信号过大时，底部和顶部都会失真；）信号过大时，底部和顶部都会失真；（2）如果是两级共射放大电路，输出端的底部）如果是两级共射放大电路，输出端的底部失真，有可能是前一级共射放大大电路的顶部失真（失真，有可能是前一级共射放大大电路的顶部失真（截止失真）被后一级反相了；截止失真）被后一级反相了；（3）对于）对于PNP型管组成的共射放大电路，其输型管组成的共射放大电路，其输出电压的波形表现与出电压的波形表现与NPN型管组成的共射放大电路正型管组成的共射放大电路正好相反，当输出电压底部

17、失真时为截止失真。好相反，当输出电压底部失真时为截止失真。习题2.8若将图图示电路中的NPN管换成PNP管，其它参数不变，则为使电路正常放大电源应作如何变化？Q点如何变化？若输出电压波形底部失真，则说明电路产生了什么失真？如何消除？解：由正电源改为负电源； Q点数值不变，但UBEQ、UCEQ的极性均为“-” ；输出电压波形底部失真对应输入信号正半周失真，对PNP管而言，管子进入截止区，即产生了截止失真； 消除方法：升高Q点（即增大IB），减小Rb可做到。3.3.用图解法估算最大输出幅度用图解法估算最大输出幅度有负载情况有负载情况:输出波形无明输出波形无明显失真时能够输出的最大电显失真时能够输出

18、的最大电压，即输出特性曲线中压，即输出特性曲线中A、B所限定的范围。所限定的范围。 Q 尽量设在线段尽量设在线段 AB 的中点。则的中点。则 AQ = QB，CD = DE如何求最大不失真输出电压如何求最大不失真输出电压(用有效值表示用有效值表示)？OiB = 0QuCE/ViC / mAACBDE交流负载线交流负载线Uom=min(UCEQ-UCES),(VCC/-UCEQ) /2其中其中UCES=0.7V；VCC/是交流负载线的横轴截距，与是交流负载线的横轴截距，与B点横坐标近似相点横坐标近似相等；等；(VCC/-UCEQ)=ICQ(RC/RL)。无负载情况：无负载情况：Uom=min(U

19、CEQ-UCES),(VCC-UCEQ) /2此图画的不太准，曲线此图画的不太准，曲线平台开始处应基本一致平台开始处应基本一致习题习题2.4 电路如图图(a)所示，图(b)是晶体管的输出特性，静态时UBEQ=0.7V。利用图解法分别求出RL为断路和3K时的静态工作点和最大不失真输出电压（有效值）。 (a) (b)解：解：空载时交直流空载时交直流负载线方程为负载线方程为uCE= 12-3iC2Uo=min(UCEQ-UCES),( VCC-UCEQ)/负载时交直流负载线方程为负载时交直流负载线方程为uCE= 6-1.5iC20,2,6BQCQCEQIA ImA UV静态工作点Q1：20,2,3B

20、QCQCEQIA ImA UV静态工作点Q2：2Uo=min(UCEQ-UCES),( VCC/-UCEQ)/2=min3-0.7, 6-3/2=2.3/=1.63V负载交直流负载线负载交直流负载线横轴截距横轴截距VCC/=6纵轴截距为纵轴截距为42=min6-0.7, 12-6/2=5.3/=3.75V4.4.用图解法分析电路参数对静态工作点的影响用图解法分析电路参数对静态工作点的影响(设设RL= ，即无负载的情况，即无负载的情况)(1) 改变改变 Rb，保持，保持VCC ，Rc ， 不变；不变；OIBiCuCE Q1Rb 增大，增大，Rb 减小，减小，Q 点下移；点下移；Q 点上移；点上移；Q2Q3(2)改变改变 VC C，保持，保持 Rb，Rc ， 不变；不变；升高升高VCC，交直流负载线右平移，交直流负载线右平移OIBiCuCE Q1Q2Q3VCC、VBB双电源双电源VCC单电源单电源交直流负载