放大电路分析方法交直流通道图解法

关于放大电路分析方法交直流通道图解法第1页，课件共34页，创作于2023年2月画直流通路的原则1.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3.交流信号源视为短路，若有内阻则保留第2页，课件共34页，创作于2023年2月例：对直流信号（只有+VCC）开路开路RB+VCCRCC1C2T直流通道RB+VCCRC阻容耦合共射放大电路第3页，课件共34页，创作于2023年2月画交流通路的原则1.直流电源：内阻为零，相当于短路2.耦合电容（大电容）对交流相当于短路第4页，课件共34页，创作于2023年2月对交流信号(输入信号ui)短路短路置零RB+VCCRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路RL第5页，课件共34页，创作于2023年2月P139：分别改正图示各电路中的错误，使它们有可能放大正弦波信号。要求保留电路原来的共射接法。2.1(c)、2.1(d)(c)将VBB反接；在输入端串联一个电阻或一个电容。(d)在VBB支路加Rb；电容C1极性左边为“+”；在-VCC与集电极之间加Rc。第6页，课件共34页，创作于2023年2月P136二、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。(a)不能。直流通路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。(b)能。(c)不能。做直流通路，IB被ui短路。——即直流被交流信号源短路。图(a)图(b)图(c)第7页，课件共34页，创作于2023年2月(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。

直流通路——输出始终为VCC图(e)图(f)第8页，课件共34页，创作于2023年2月2.3.2图解法在三极管的输入、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。一、静态工作点的分析1.先确定输入回路IBQ、UBEQ。（因为UBEQ通常已知为0.7V，故一般采用估算的方法计算IBQ）基本共射放大电路T第9页，课件共34页，创作于2023年2月2.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，同时满足外电路（全量）回路方程

uCE=VCC

-

iCRc，由回路方程可确定两个特殊点.图2.2.1基本共射放大电路T此外uCE=VCC

-

iCRc可转换方程为iC=VCC/Rc-uCE/Rc若不考虑负载情况，即无RL思考：若考虑负载RL呢？第10页，课件共34页，创作于2023年2月若考虑RL负载情况，则外电路（全量）回路方程为

T此外可转换方程为第11页，课件共34页，创作于2023年2月输出回路输出特性输出回路负载线（直流负载线）Q由静态工作点Q确定的ICQ、UCEQ

为静态值。直流负载线(即外电路回路方程线，用来在图解法中确定Q点):由直流通路所确定的负载线，斜率-1/Rc外电路回路方程第12页，课件共34页，创作于2023年2月【例】已知图示单管共射放大电路及输出特性曲线，其中Rb=280k，Rc=3k

，集电极直流电源VCC=12V，试用图解法确定静态工作点。解：首先估算IBQ做直流负载线，确定Q

点根据UCEQ=VCC–ICQ

RciC=0，uCE=12V；uCE=0，iC=4mA.T第13页，课件共34页，创作于2023年2月0iB

=0µA20µA40µA60µA80µA134224681012MQ静态工作点IBQ=40µA，ICQ=2mA，UCEQ=6V.uCE

/V由Q

点确定静态值为：iC

/mA第14页，课件共34页，创作于2023年2月二、电压放大倍数的分析1.交流通路的输出回路输出通路的外电路是Rc和RL的并联。icuceRBRCRLuiuo交流通路其中：ic与uce反相（见放大电路波形分析）第15页，课件共34页，创作于2023年2月iC

和uCE是全量，与交流量ic和uce有如下关系所以：即：交流信号的ic和uce的变化沿着斜率为：的直线。这条斜率的直线过Q点，称为交流负载线（即动态信号遵循的负载线，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0的时候（即Q点）。第16页，课件共34页，创作于2023年2月交流负载线交流负载线斜率为：OIBiC

/mAuCE

/VQ静态工作点非常重要：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。注：斜率相同+均过Q点=同一直线事实上，上图是阻容耦合并且接联负载时对应的情况。第17页，课件共34页，创作于2023年2月2.动态工作情况图解分析0.680.72uBEiBtQ000.7t6040200uBE/ViB/µAuBE/ViBUBE第18页，课件共34页，创作于2023年2月交流负载线直流负载线4.57.5uCE912t0ICQiC

/mA0IB=40µA2060804Q260uCE/ViC

/mA0tuCE/VUCEQiC输出回路工作情况分析第19页，课件共34页，创作于2023年2月3.电压放大倍数

【例】用图解法求图示电路电压放大倍数。输入、输出特性曲线如前面图，RL=3k。uCE=(4.5–7.5)V=-3VuBE=(0.72–0.68)V=0.04V解：由输入特性曲线得IBQ为40A；由已知量画直流负载线，得到输出特性曲线上的Q点。求确定交流负载线(见图中过Q点红直线)取iB=(60–20)A=40A则输入、输出特性曲线上有T第20页，课件共34页，创作于2023年2月在放大电路中，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，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生非线性失真。为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，则造成非线性失真。下面将分析失真的原因。为简化分析，假设负载为空载(RL=)。三、波形非线性失真的分析第21页，课件共34页，创作于2023年2月iCuCEuo可输出的最大不失真信号选择静态工作点ib第22页，课件共34页，创作于2023年2月

1.静态工作点过低，引起

iB、iC、uCE的波形失真ibui结论：iB波形失真OQOttOuBE/ViB/µAuBE/ViB/µAIBQ

——截止失真第23页，课件共34页，创作于2023年2月iC

、uCE

(uo

)波形失真NPN管截止失真时的输出uo波形。uo波形顶部失真uo=

uceOiCtOOQ

tuCE/VuCE/ViC

/mAICQUCEQ第24页，课件共34页，创作于2023年2月iCuCE2.Q点过高，信号进入饱和区放大电路产生饱和失真ib输入波形uo输出波形uo

波形底部失真解决方案（降Q，指远离饱和区）：1.更换小β管，以便在同样的IBQ情况下减小ICQ；2.增大基极电阻Rb，减小基极静态电流IBQ，减小集电极静态电流ICQ；2.减小集电极电阻Rc，改变交流负载线斜率使其更陡，且增大管压降UCEQ。第25页，课件共34页，创作于2023年2月Q点与失真动画片第26页，课件共34页，创作于2023年2月在括号内用“√”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：——（1）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；——（3）对于PNP型管组成的共射放大电路，其输出电压的波形表现与NPN型管组成的共射放大电路正好相反，当输出电压底部失真时为截止失真。第27页，课件共34页，创作于2023年2月习题2.8若将图示电路中的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。第28页，课件共34页，创作于2023年2月3.用图解法估算最大输出幅度有负载情况:输出波形无明显失真时能够输出的最大电压，即输出特性曲线中A、B所限定的范围。

Q尽量设在线段AB的中点。则AQ=QB，CD=DE如何求最大不失真输出电压(用有效值表示)？OiB=0QuCE/ViC

/mAACBDE交流负载线Uom=min[(UCEQ-UCES),(VCC/-UCEQ)]/其中UCES=0.7V；VCC/是交流负载线的横轴截距，与B点横坐标近似相等；(VCC/-UCEQ)=ICQ(RC//RL)。无负载情况：Uom=min[(UCEQ-UCES),(VCC-UCEQ)]/此图画的不太准，曲线平台开始处应基本一致第29页，课件共34页，创作于2023年2月习题2.4

电路如图(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3KΩ时的静态工作点和最大不失真输出电压（有效值）。

(a)(b)解：空载时交直流负载线方程为uCE=

12-3iCUo=min[(UCEQ-UCES),(VCC-UCEQ)]/负载时交直流负载线方程为uCE=

6-1.5iC静态工作点Q1：静态工作点Q2：Uo=min[(UCEQ-UCES),(VCC/-UCEQ)]/=min[3-0.7,6-3]/=2.3/=1.63V负载交直流负载线横轴截距VCC/=6纵轴截距为4=min[6-0.7,12-6]/=5.3/=3.75V第30页，课件共34页，创作于2023年2月4.用图解法分析电路参数对静态工作点的影响(设RL=，即无负载的情况)(1)改变Rb，保持VCC，Rc，不变；OIBiCuCE

Q1Rb增大，Rb减小，Q点下移；Q点上移；Q2Q3(2)改变VCC，保持Rb，Rc，不变；升高VCC，交直流负载线右平移