7.2放大電路的分析方法《第七章基本放大電路》放大電路的分析方法靜態(tài)分析確定放大器的靜態(tài)值：IBQ、ICQ、UCEQ、UBEQ，看三極管是否處在其伏安特性曲線的合適位置，這是放大器正常工作的前提條件動態(tài)分析確定放大器對信號的電壓放大倍數(shù)Au、分析放大器的輸入電阻Ri和輸出電阻Ro等，這些動態(tài)參數(shù)反映了放大器質(zhì)量性能的好壞學(xué)習(xí)目標(biāo)1.熟悉靜態(tài)分析的估算法2.熟悉動態(tài)分析方法7.2.1靜態(tài)分析的估算法放大器的直流通路靜態(tài)是指輸入信號ui=0時的電路狀態(tài)。在工程上對靜態(tài)工作點的分析常采用估算法。IBQ、ICQ、UCEQ、UBEQ都是直流量，可以從放大器的直流通路求得。7.2.1靜態(tài)分析的估算法畫放大器的直流通路時，電容看成開路，電感看成短路，電源內(nèi)阻忽略不計。一般將靜態(tài)值符號表示為IBQ、ICQ、UCEQ、UBEQ，這四個值又叫放大電路的靜態(tài)工作點，用Q表示。UBEQ的估算值，對硅三極管取0.7V，對鍺三極管取0.3V。在計算時，若電路的電源電壓大于UBEQ十倍時，UBEQ的值可以忽略不計。7.2.1靜態(tài)分析的估算法從放大器的直流通路圖可以得出下面的幾個公式：需要強(qiáng)調(diào)的是ICQ=βIBQ只有在三極管工作于放大區(qū)時才成立7.2.1靜態(tài)分析的估算法【例1】已知電源電壓VCC=12V，集電極電阻RC=3kΩ，基極電阻RB=300kΩ，三極管為3DG6，β=50。求：（1）放大器的靜態(tài)工作點；（2）若偏置電阻RB=30kΩ，再計算放大器的靜態(tài)工作點，并說明此時三極管工作于什么狀態(tài)。解:（1）7.2.1靜態(tài)分析的估算法解:（1）解:（2）當(dāng)RB=30kΩ時，

假設(shè)三極管仍工作于放大區(qū)，則顯然假設(shè)是錯誤的，UCEQ不可能為負(fù)值。問題出在錯誤地使用了ICQ=βIBQ當(dāng)集電極電位小于基極電位時，三極管已由放大區(qū)進(jìn)入飽和區(qū)，此式已不再適用7.2.1靜態(tài)分析的估算法三極管工作于飽和區(qū)時，其集電極和發(fā)射極之間的電壓稱為飽和電壓，用UCES來表示（對于硅管，UCES取0.3V，鍺管取0.1V）此時，集電極電流稱為集電極飽和電流，用ICS來表示基極電流稱為基極飽和電流，用IBS來表示7.2.1靜態(tài)分析的估算法當(dāng)即時，稱三極管工作于臨界飽和狀態(tài)，此時，三極管臨界于放大區(qū)和飽和區(qū)之間，關(guān)系仍適用由例題圖可得7.2.1靜態(tài)分析的估算法解：在電路中，若IBQ>IBS，就表明三極管已經(jīng)進(jìn)入了飽和狀態(tài)，這是判別三極管工作于放大區(qū)還是飽和區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)。此時的電路靜態(tài)工作點應(yīng)這樣計算7.2.1靜態(tài)分析的估算法解：即IBQ>IBS，三極管已經(jīng)進(jìn)入飽和區(qū)，所以此時三極管的靜態(tài)工作點為7.2.1靜態(tài)分析的估算法若靜態(tài)工作點不合適，則三極管可能不會工作在放大區(qū)即使三極管的靜態(tài)工作點在放大區(qū)，但Q點的位置不合適，則在有交流信號輸入時，三極管也可能進(jìn)入飽和區(qū)或者截止區(qū)7.2.1靜態(tài)分析的估算法通常對放大電路有一個基本要求：輸出信號不能失真失真，是指放大器的輸出信號波形與輸入信號的波形各點不成比例引起非線性失真最主要的原因是三極管的靜態(tài)工作點位置選擇不當(dāng)，使放大器的工作范圍超出了三極管特性曲線上的線性范圍，使輸出電壓波形失真靜態(tài)工作點對輸出波形失真的影響7.2.1靜態(tài)分析的估算法輸出特性上的直線AB稱為直流負(fù)載線令I(lǐng)CQ=0，則UCEQ=VCC，得B點坐標(biāo)為B(VCC，0)令UCEQ=0，則ICQ=VCC/RC，得A點坐標(biāo)為A(0，VCC/RC)連接AB即得到直流負(fù)載線7.2.1靜態(tài)分析的估算法一般通過改變RB來改變IBQ，使Q點沿著直流負(fù)載線上下移動若增大RB，則IB減小，Q點下移若減小RB，則IB增大，Q點上移7.2.1靜態(tài)分析的估算法靜態(tài)工作點對輸出波形失真的影響左側(cè)最下面的電流波形，因靜態(tài)工作點的位置太低，輸入正弦波電壓時，正弦波的負(fù)半周，三極管進(jìn)入截止區(qū)工作，造成集電極電流iC的負(fù)半周被削平，輸出電壓uo的正半周被削平，這種失真就叫作截止失真7.2.1靜態(tài)分析的估算法靜態(tài)工作點對輸出波形失真的影響左側(cè)最上面的電流波形，由于靜態(tài)工作點的位置太高，在輸入信號正弦波的正半周，三極管進(jìn)入飽和區(qū)，造成集電極電流iC的正半周被削平，輸出電壓uo的負(fù)半周被削平，這種失真就叫作飽和失真7.2.1靜態(tài)分析的估算法【例2】試用估算法求圖a所示放大電路的靜態(tài)工作點，已知該電路中的三極管β=37.5，直流通路如圖b所示。（a）（b）解:靜態(tài)工作點Q在三極管輸出特性曲線中的位置如圖所示7.2.1靜態(tài)分析的估算法7.2.2動態(tài)情況分析（圖解法）放大電路加入交流輸入信號時的狀態(tài)稱為動態(tài)。動態(tài)時，三極管的各個電流和電壓均是直流分量和交流分量疊加而成。直流分量即為靜態(tài)值，由上節(jié)的靜態(tài)分析確定。動態(tài)分析考慮的只是交流分量，即純交流量的傳輸過程及相應(yīng)的動態(tài)參數(shù)。圖解法和微變等效電路法是動態(tài)分析的兩種基本方法，尤以后者最為常用。注意：直流分量可能是0，例如正、負(fù)雙電源供電時！7.2.2動態(tài)情況分析（圖解法）固定偏置共射極放大電路若在圖所示電路中輸入正弦信號，則晶體管的iB、iC、uBE、uCE都是在其直流量上疊加了一個交流分量，當(dāng)正弦信號過零時，動態(tài)工作點與靜態(tài)工作點重合。7.2.2動態(tài)情況分析（圖解法）放大電路動態(tài)情況分析圖可在靜態(tài)工作點分析的基礎(chǔ)上，通過作圖來分析在ui作用下放大電路中電流、電壓的變化情況，作圖分析過程與信號傳輸過程相同，如圖所示圖中的波形反映了輸出正弦信號隨輸入正弦信號變化而變化的過程和信號被放大及輸入和輸出反相的關(guān)系。7.2.3動態(tài)分析的微變等效電路法輸入信號比較小時，如果三極管的靜態(tài)工作點選擇的比較合適，則三極管的輸入和輸出伏安特性曲線在一小段范圍內(nèi)就可以看成直線，把本來是非線性元件的三極管線性化放大器就是一個線性電路，可以使用基爾霍夫定律來對電路進(jìn)行分析三極管的微變等效模型7.2.3動態(tài)分析的微變等效電路法三極管的微變等效模型輸入特性當(dāng)輸入信號較小時，在靜態(tài)工作點Q附近的曲線可以看成是直線△UBE與△IB的比值叫作三極管的輸入電阻，用rbe來表示，它表示了三極管的輸入特性7.2.3動態(tài)分析的微變等效電路法三極管的微變等效模型在微變等效電路法中，三極管的基極和發(fā)射極之間可以用一個電阻來等效低頻小功率三極管的輸入電阻常用下式來估算：式中IEQ是三極管發(fā)射極電流的靜態(tài)值，單位是毫安/mArbb′的值通常取200Ω或300Ω，未給出數(shù)值時一般取300Ω進(jìn)行計算rbe的值一般為幾百歐到幾千歐7.2.3動態(tài)分析的微變等效電路法三極管的微變等效模型輸出特性三極管的輸出伏安特性在放大區(qū)的中間可以看成是一組等距離的平行直線7.2.3動態(tài)分析的微變等效電路法三極管的微變等效模型對其中的任意一條直線，其uCE的變化量ΔuCE與該線上的ΔiC的比值是一個幾乎無窮大的數(shù)，這反映出三極管在放大區(qū)時有與恒流源相似的性質(zhì)（理想恒流源的內(nèi)阻是無窮大）7.2.3動態(tài)分析的微變等效電路法三極管的微變等效模型從整組曲線來看，每一條特性曲線的集電極電流都與不同的基極電流相對應(yīng)，這反映出集電極電流的受控性質(zhì)在微變等效法中，把三極管的集電極和發(fā)射極之間等效成一個受控恒流源，即iC=βib7.2.3動態(tài)分析的微變等效電路法三極管的微變等效模型三極管的微變等效電路模型7.2.3動態(tài)分析的微變等效電路法放大器的交流通路交流通路畫交流通路時，電容視為短路，直流電源也視為對地短路交流通路和微變等效電路的信號均為交流量（設(shè)為正弦量），所以各電壓、電流均可用相量表示，也可以用純交流表達(dá)式表示7.2.3動態(tài)分析的微變等效電路法放大器的微變等效電路微變等效電路在放大器的交流通路中，把三極管用它的微變等效電路模型代替，就得到了放大器的微變等效電路7.2.4放大電路的主要性能指標(biāo)

電壓放大倍數(shù)Au電壓放大倍數(shù)是輸出交流電壓與輸入交流電壓的比值。即根據(jù)圖，由歐姆定律可得共射放大電路——微變等效電路輸入電壓輸出電壓放大電路等效負(fù)載電阻電壓放大倍數(shù)7.2.4放大電路的主要性能指標(biāo)放大電路的輸入電阻Ri放大電路的輸入電阻是從放大電路的輸入端看進(jìn)去的等效電阻，如圖所示，定義為輸入電壓有效值與輸入電流有效值的比值：共射放大電路——微變等效電路由于通常近似有可見，共射極放大電路的輸入電阻不高。從信號源的角度看，放大電路相當(dāng)于一個負(fù)載，其等效阻值即為放大電路的輸入電阻。7.2.4放大電路的主要性能指標(biāo)放大電路的輸出電阻R0放大電路的輸出電阻是當(dāng)信號源電壓為零，保留內(nèi)阻，斷開負(fù)載，外加激勵，從輸出端看進(jìn)去的等效電阻，如圖所示，因受控電流源內(nèi)阻無窮大，所以共射放大電路——微變等效電路RC一般為幾千歐，因此共射極放大電路的輸出電阻是較高的。從負(fù)載的角度看，放大電路相當(dāng)于其信號源，輸出電阻相當(dāng)于信號源的內(nèi)阻。輸出電阻越小，放大電路輸出信號越穩(wěn)定，帶負(fù)載能力越強(qiáng)?！纠?】如圖所示，在共射放大電路中，已知VCC=12V，RC=5.1KΩ，RB=400KΩ，RL=2KΩ，RS=100Ω，晶體管β=40。要求（1）估算靜態(tài)工作點；（2）作微變等效電路；（3）計算電壓放大倍數(shù)Au；（4）計算輸入電阻和輸出電阻；（5）計算源電壓放大倍數(shù)Aus。7.