第6讲放大电路的分析方法

1、2.3 2.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法一、放大电路的直流通路和交流通路一、放大电路的直流通路和交流通路二、图解法二、图解法三、等效电路法三、等效电路法一、放大电路的直流通路和交流通路一、放大电路的直流通路和交流通路1. 直流通路：直流通路： Us=0，保留，保留Rs；电容开路；电容开路； 电感相当于短路（线圈电阻近似为电感相当于短路（线圈电阻近似为0）。）。2. 交流通路：大容量电容相当于短路；交流通路：大容量电容相当于短路； 直流电源相当于短路（内阻为直流电源相当于短路（内阻为0）。）。 通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号的通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共

2、存，这使得电路的分析复杂化。为简化分析，作用共存，这使得电路的分析复杂化。为简化分析，将它们分开作用，引入直流通路和交流通路的概念。将它们分开作用，引入直流通路和交流通路的概念。分析分析放大电路放大电路静态分析：静态分析：计算计算Q Q。用直流通路用直流通路动态分析：动态分析：A Au u、R Ri i、R Ro o 波形失真。波形失真。用交流通路用交流通路cCQCCCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVI VBB越大，越大，UBEQ取不同的取不同的值所引起的值所引起的IBQ的误差越小。的误差越小。基本共射放大电路的直流通路和交流通路基本共射放大电路的直流通路和交流通路 列晶体管输

3、入、输出回路方程，将列晶体管输入、输出回路方程，将UBEQ作为已知条件，作为已知条件，令令ICQIBQ，可估算出静态工作点。，可估算出静态工作点。cCQCCCEQBQCQbBEQCCBQ RIVUIIRUVI当当VCCUBEQ时，时，bCCBQRVI已知：已知：VCC12V， Rb600k， Rc3k ， 100。 Q？直流通路直流通路阻容耦合单管共射放大电路的直流通路和交流通路阻容耦合单管共射放大电路的直流通路和交流通路IBQ=20uA，ICQ=2mA, UCEQ=6VUBEQ：硅管硅管0.7V,锗管锗管0.2V例例1 1、画出图示电路的直流通路和交流通路。、画出图示电路的直流通路和交流通路

4、。将将u uS S短路即为直流通路。短路即为直流通路。交流通路交流通路交流通路交流通路直流通路直流通路二、图解法二、图解法应实测特性曲线应实测特性曲线1. 静态分析：图解二元方程静态分析：图解二元方程bBBBBERiVucCCCCERiVu输入回路输入回路负载线负载线QIBQUBEQQIBQICQUCEQ负载线负载线例例2、已知、已知单管共射放大电路及特性曲线单管共射放大电路及特性曲线,Rb = 280 k ，Rc = 3 k ，VCC = 12 V，试用图解法确定，试用图解法确定Q点。点。解：解：首先估算首先估算 IBQA 40mA)2807 . 012(bBEQCCBQ RUVI做直流负载

5、线，确定做直流负载线，确定 Q 点点根据根据读读 Q 点：点：2. 电压放大倍数的分析电压放大倍数的分析符号为“”。反相，与给定uuAuuuuAuuiiuIOIOOCECBI)(bBIBBBERiuVuIuBBQBiIICiCEu斜率不变斜率不变3. 失真分析失真分析 截止失真截止失真消除方法：增大消除方法：增大VBB，即向上平移输入回路负载线。，即向上平移输入回路负载线。t 截止失真是在输入回路首先产生失真！截止失真是在输入回路首先产生失真！QiB底部失真底部失真 iC底部失真底部失真uO顶部失真顶部失真Q减小减小Rb能消除截止失真吗？能消除截止失真吗？决定决定UOM饱和失真产生于晶体管的输

6、出回路！饱和失真产生于晶体管的输出回路！QiC顶部失真顶部失真 （iB不失真）不失真）uO底部失真底部失真 饱和失真饱和失真决定决定UOM消除饱和失真的方法消除饱和失真的方法 消除方法：增大消除方法：增大Rb，减小，减小VBB，减小，减小Rc，减小，减小，增大，增大VCC。 Q QRb或或或或VBB Rc或或VCC这可不是这可不是好办法！好办法！用图解法估算最大输出幅度用图解法估算最大输出幅度OiB = 0QuCE/ViC / mAACBDE交流负载线交流负载线22omDECDU 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最大不失真输出电压最大不失

7、真输出电压Uom ：比较：比较(UCEQUCES)与（与（ VCC UCEQ ），取其小者，），取其小者，除以除以 。VCCUCEQ21. Rb对对Q点的影响点的影响2. RC 对对Q点的影响点的影响 3. VCC对对Q点的影响点的影响NOQMIBQiCuCENOQMIBQiCuCENOQMIBQiCuCERbRbRCRCVCCVCC电路参数对静态工作点的影响电路参数对静态工作点的影响Q 点下移；点下移；Q 点上移；点上移；Q 点左移；点左移； Q 点右移；点右移； Q 点平行上移；点平行上移；Q 点平行下移点平行下移+VCC实际调试中实际调试中, 主要通过主要通过改变改变Rb来调整来调整Q点

8、。点。U UBEQBEQ+V+VCCCCU UCEQCEQR R L LR RC CR R b bu uo ou ui i阻容耦合放大电路阻容耦合放大电路R R L LR RC CR R b bU Ui iU Uo o直流通路直流通路交流通路交流通路直流负载线直流负载线：CRiVuC CC CC CC CE E 交流负载线：交流负载线：u ucece= =i ic cR RL L斜率斜率= =1/R1/RC CR RL L=R=RC C/R/RL L 斜率斜率= =1/R1/RL Luceic4、直流负载线和交流负载线、直流负载线和交流负载线Uom=?Q点在什么位置点在什么位置Uom最大？最大

9、？交流负载线应过交流负载线应过Q点，且点，且斜率决定于（斜率决定于（RcRL）BRILCQU Uomom=I=ICQCQRRL L当当I ICQCQR RL L=U=UCEQCEQU UCESCES时，时，UomUom最大最大5、图解法的特点、图解法的特点 形象直观；形象直观； 适应于适应于Q点分析、失真分析、最大不失真输出点分析、失真分析、最大不失真输出电压的分析；电压的分析； 能够用于大信号分析；能够用于大信号分析； 不易准确求解；不易准确求解； 不能求解输入电阻、输出电阻、频带等参数。不能求解输入电阻、输出电阻、频带等参数。直接耦合放大电路：交直流负载线重合。直接耦合放大电路：交直流负载

10、线重合。阻容耦合放大电路：阻容耦合放大电路：当当R RL L=时（空载）时（空载），交直流负载线重合。，交直流负载线重合。例例3 31. 在什么参数、如何变化时在什么参数、如何变化时Q1 Q2 Q3 Q4？2. 从输出电压上看，哪个从输出电压上看，哪个Q点下最易产生截止失真？哪点下最易产生截止失真？哪个个Q点下最易产生饱和失真？哪个点下最易产生饱和失真？哪个Q点下点下Uom最大？最大？3. 设计放大电路时，应根据什么选择设计放大电路时，应根据什么选择VCC？例例4 42. 空载和带载两种情况下空载和带载两种情况下Uom分别为多少？分别为多少？在图示电路中，有无可能在空载时输出电压失真，而在图示

11、电路中，有无可能在空载时输出电压失真，而带上负载后这种失真消除？带上负载后这种失真消除？3. 增大电压放大能力的方法？增大电压放大能力的方法？ 已知已知ICQ2mA，UCES0.7V。 1. 在空载情况下，当输在空载情况下，当输入信号增大时，电路首先出入信号增大时，电路首先出现饱和失真还是截止失真？现饱和失真还是截止失真？若带负载的情况下呢？若带负载的情况下呢？三、等效电路法 半导体器件的非线性特性使放大电路的分析复杂化。半导体器件的非线性特性使放大电路的分析复杂化。利用线性元件建立模型，来描述非线性器件的特性。利用线性元件建立模型，来描述非线性器件的特性。cCQCEQBQCQbBEQBBBQ

12、 RIVUIIRUVICC输入回路等效为输入回路等效为恒压源恒压源输出回路等效为电流控制的电流源输出回路等效为电流控制的电流源1. 1. 直流模型：适于直流模型：适于Q Q点的分析点的分析理想二极管理想二极管利用估算法求解静态工作点，实质上利用了直流模型。利用估算法求解静态工作点，实质上利用了直流模型。2. 2. 晶体管的晶体管的h参数等效模型（交流等效模型）参数等效模型（交流等效模型） 在交流通路中可将晶体管看成在交流通路中可将晶体管看成为一个二端口网络，输入回路、为一个二端口网络，输入回路、输出回路各为一个端口。输出回路各为一个端口。)()(CEBCCEBBEuifiuifu，在低频、小信

13、号作用下的关系式在低频、小信号作用下的关系式CECECBBCCCECEBEBBBEBEddddddBCEBCEuuiiiiiuuuiiuuIUIUce22b21cce12b11be UhIhIUhIhU交流等效模型（按式子画模型）交流等效模型（按式子画模型）电阻电阻无量纲无量纲无量纲无量纲电导电导UbeI bIcUceh12Uceh11h21Ib1/h22h参数的物理意义参数的物理意义beBBE11CEriuhUBCEBE12IuuhCEBC21UiihceCEC221Bruihib-e间的间的动态电阻动态电阻内反馈内反馈系数系数电流放大系数电流放大系数c-e间的电导间的电导 在输入回路，内反

14、馈系数在输入回路，内反馈系数h12很小，即内反馈很弱，近似分析中可忽略不计，很小，即内反馈很弱，近似分析中可忽略不计，故晶体管的输入回路可近似等效为只有一个动态电阻故晶体管的输入回路可近似等效为只有一个动态电阻rbe(h11)；在输出回路，；在输出回路，h22很小，即很小，即rce很大，说明在近似分析中该支路的电流可忽略，故晶体管的输很大，说明在近似分析中该支路的电流可忽略，故晶体管的输出回路可近似等效为只有一个受控电流源出回路可近似等效为只有一个受控电流源Ic ，Ic = Ib 。简化的简化的h h参数等效电路交流等效模型参数等效电路交流等效模型CQTbbEQTbbebbbbbebe IUr

15、IUrrrIUr)1 (查阅手册查阅手册基区体电阻基区体电阻发射结电阻发射结电阻发射区体电阻发射区体电阻数值小可忽略数值小可忽略利用利用PN结的电流方程可求得结的电流方程可求得由由IEQ算出算出在输入特性曲线上，在输入特性曲线上，Q点越高，点越高，rbe越小！越小！1、 h参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。2、h参数与参数与Q点有关，在放大区基本不变。点有关，在放大区基本不变。3、 没有考虑结电容的作用。没有考虑结电容的作用。 因此适用条件：因此适用条件：低频小信号低频小信号4、 h参数都是微变参数，所以参数都是微变参数，所以只适合对交流信号只

16、适合对交流信号的分析。的分析。（只对交流等效对直流不等效（只对交流等效对直流不等效)5、 受控电流源受控电流源Ib的大小和方向受的大小和方向受Ib控制。控制。晶体管晶体管h参数等效模型注意问题参数等效模型注意问题：VCCRCR bVBBuoui画放大电路的交流等效电路画放大电路的交流等效电路外电路：用交流通路外电路：用交流通路T: 用三极管等效电路代替用三极管等效电路代替UiI bUorbeIbR cR b3. 放大电路的动态分析放大电路的动态分析)()(bebbbebiirRIrRIUccoRIUbebcio rRRUUAubebiiirRIURcoRR 放大电路的放大电路的交流等效电路交流

17、等效电路阻容耦合共射放大电路的动态分析阻容耦合共射放大电路的动态分析beLbebLcio )(rRrIRRIUUAcubebebirrRRuuARRRUUUUUUAisiiosisoscoRR 放大电路的放大电路的交流等效电路交流等效电路输入电输入电阻中不阻中不应含有应含有Rs!输出电输出电阻中不阻中不应含有应含有RL!VCCRCR bVBBuoui例例5、已知、已知VBB=1V，Rb=24k，VCC=12V，Rc=5.1k，晶体管的晶体管的=100，rbb=100 ，导通时，导通时UBEQ=0.7V。、静态工作点、静态工作点Q Q、求、求Au、Aus、Ri、Ro解：解：、 静态工作点静态工作

18、点Q 12.512.5A AR RU UV VI Ib bBEQBEQBBBBBQBQICQ IBQ=1.25mAUCEQ = VCC ICQ RC5.63V、求、求Au、Aus、Ri、Ro2.2k2.2kI IU Ur rI IU U) )(1(1r rr rCQCQT TbbbbEQEQT Tbbbbbebe-19.5-19.5r rR RR RU UU UA Abebeb bC Ci iO Ou u2 26 6. .2 2k kr rR RI IU UR Rb be eb bi ii ii i5 5. .1 1k kR RI IU UR Rc cU UO OO Oo o0 0S SUiI bUorbeIbR cR b例例6、图示电路，三极管的、图示电路，三极管的=80，rbe=1K UBE=0.7V+VCCR LRC3 k3 k+12Vuoui R b600 kR S1 kU S、计算静态工作点、计算静态工作点Q、求、求Au、Aus、Ri、Ro解：解：、 静态工作点静态工作点Q 7.2V7.2VR RI IV VU U1.6mA1.6mAI II I2020A AR R