医用物理学第三章放大电路的基本分析方法

1、放大放大电路电路分析分析估算法估算法图解法图解法微变等效电路法微变等效电路法图解法图解法静态分析静态分析动态分析动态分析计算机仿真计算机仿真第二节第二节 放大电路的基本分析方法放大电路的基本分析方法静态：输入信号为零时的工作状态，或称为直流静态：输入信号为零时的工作状态，或称为直流 工作状态。工作状态。动态：输入信号不为零时的工作状态动态：输入信号不为零时的工作状态静态分析：确定放大电路各处的静态值静态分析：确定放大电路各处的静态值（IB、IC、UBE、UCE）动态分析：确定放大电路的各项动态指标动态分析：确定放大电路的各项动态指标（Au、 ri、 ro）分析过程：先静后动分析过程：先静后动在

2、放大电路中，当有信号输入时，交流量与在放大电路中，当有信号输入时，交流量与直流量共存。直流量共存。由于电容对交流不起作用，可视为短路；而由于电容对交流不起作用，可视为短路；而对直流则看作开路。这样，交、直流所经的路径对直流则看作开路。这样，交、直流所经的路径就有所区别。就有所区别。于是就有了于是就有了直流通路直流通路（只考虑直流信号的分电（只考虑直流信号的分电路）和路）和交流通路交流通路（只考虑交流信号的分电路）（只考虑交流信号的分电路）为什么对电路要分开静态和动态来分析呢？为什么对电路要分开静态和动态来分析呢？不同分量的信号应分别在不同的通路中分析不同分量的信号应分别在不同的通路中分析静态：

3、静态：放大电路无信号输入时的工作状态。放大电路无信号输入时的工作状态。分析方法：分析方法：估算法、图解法。估算法、图解法。分析对象：分析对象：各极电压电流的直流分量。各极电压电流的直流分量。所用电路：所用电路：放大电路的直流通路。放大电路的直流通路。Q点：点：IBQ、ICQ、UCEQ 。静态分析：静态分析：确定放大电路的静态确定放大电路的静态工作点工作点。一、放大电路的静态分析一、放大电路的静态分析1.放大电路放大电路Q点的点的估算法估算法对直流信号对直流信号,电容电容 C 可看作开路（即将电容断开）可看作开路（即将电容断开）+UCCRSUsRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiC

4、iBiE+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE直流通路直流通路根据直流通路确定根据直流通路确定Q点点:BBECCBQRUUICCQCCCEQRIUUBQCQIIBCCRU+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE直流通路直流通路BEBBQCCURIUEECCCCCEQRIRIUUEBBECCBQ) 1 (RRUUIBQCQ IIEEBEBBCCRIURIUEBBEBB) 1 (RIURI 由例由例1、例、例2可知，当电路不同时，计算静态可知，当电路不同时，计算静态值的公式也不同。值的公式也不同。由由KVL可得：可得：IE+UCCRBRCT+UBEUCEICIB试用估算法确定静态工作点。

5、试用估算法确定静态工作点。例例2:UCC=12V，RB=300K ，RC=4K ， =37.5解：解：mA.RURUUIbCCbBECCBQ04030012mA.IIBCQ51040537V.RIUUCCQCCCEQ645112请注意电路中请注意电路中IB和和IC的数量级的数量级+UCCRBRCT+UBEUCEICIB2. Q点的图解分析法点的图解分析法UCCUCCUCEIC+IBUBE+RBRC+UCCRBRCT+UBEUCEICIB线性部分线性部分线性部分线性部分非线性部分非线性部分直流通路直流通路2. Q点的图解分析法点的图解分析法UCCUCCUCEIC+IBUBE+RBRC线性部分线性

6、部分线性部分线性部分非线性部分非线性部分ICUCEO线性方程：线性方程：UBE =UCC - IBRBIBQUBEQIBUBEOQUCCUCCRBIB = IBQUCCUCCRCUCEQICQQ线性方程：线性方程：UCE =UCC - ICRCICUCEO线性方程：线性方程：UBE =UCC - IBRBIBQUBEQIBUBEOQUCCUCCRBIB = IBQ线性方程：线性方程：UCE =UCC - ICRCUCCUCCRCUCEQICQQ直流负载线直流负载线(DC Load Line):QQ思考：思考：1.是什么决定了是什么决定了Q点在负点在负载线上的位置？载线上的位置？2.是什么决定了

7、是什么决定了IB的大小？的大小？2. Q点的图解分析法点的图解分析法QiC(mA)uCE36912123020406080iB =100uA1.512VTRc4KC2uiC1Rb 300K+RL画直流通路，先估算画直流通路，先估算IB .画出直流负载线画出直流负载线.cCCCCERIUU两线交点的坐标即所求两线交点的坐标即所求.试用图解法确定下图中的静态工作点试用图解法确定下图中的静态工作点40ICUCEOIBUBEO结论：结论：QIBUBEQUCEIC二、放大电路的动态分析二、放大电路的动态分析动态：放大电路有输入信号时的工作状态。动态：放大电路有输入信号时的工作状态。动态分析：动态分析：在

8、静态值确定后，对交流信号的在静态值确定后，对交流信号的 传输情况进行分析，考虑的只是传输情况进行分析，考虑的只是 电压和电流的电压和电流的交流成分交流成分。分析分析方法：图解法、微变等效电路法方法：图解法、微变等效电路法分析目的：分析目的：确定动态参数确定动态参数Au、ri、ro所用电路：放大电路的交流通路所用电路：放大电路的交流通路IBUBEQiCuCEuiibic动态分析图解法：动态分析图解法：假设在静态工作点的基础上假设在静态工作点的基础上，输入一微小的正弦信号，输入一微小的正弦信号 uiuce注意：注意：uce与与ui反相！反相！短路短路短路短路对地短路对地短路+UCCRSesRBRC

9、C1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE动态分析首先要画出动态分析首先要画出交流通路交流通路：XC 0，C 可看作可看作短路。短路。UCC恒定，恒定，对交流而言相当对交流而言相当于短路。于短路。RBuiuoRL+uce+RCic动态分析首先要画出动态分析首先要画出交流通路交流通路：交流量交流量ic和和uce有如下关系：有如下关系：LcLCcceRiRRiu)/(LcCEceCECERiUuUuRBuiuoRL+uce+RCic动态分析首先要画出动态分析首先要画出交流通路交流通路：交流量交流量ic和和uce有如下关系：有如下关系：LcLCcceRiRRiu)/(LcCEceCECER

10、iUuUu1）其斜率为）其斜率为-1/RL 。2）RL= Rc RL ， 是交流负载电阻。是交流负载电阻。 3）交流负载线与直流）交流负载线与直流 负载线相交负载线相交Q点。点。 1.1.三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路iBuBE uBE iBbbeBBEbeiuiur对输入的小交流信号而言，对输入的小交流信号而言，电阻电阻r rbebe称为三极管的输入称为三极管的输入电阻。电阻。)mA()mV(26)1 ()(300EbeIrr rbebe的量级从几百欧到几千欧。的量级从几百欧到几千欧。对于小功率三极管：对于小功率三极管：首先考察输入回路首先考察输入回路r rbebe和和r ri i

11、有什么区别？有什么区别？输出特性曲线输出特性曲线iCuCE其次考察输出回路其次考察输出回路bcii三级管的输出回路相三级管的输出回路相当于一个当于一个受受 ib控制的控制的电流源电流源在线性工作区内：在线性工作区内：0CECEubccuBCiiII IC IB综合输入回路和输出回路考虑可得：综合输入回路和输出回路考虑可得：ubeibuceiccbe三极管三极管rbe ibibbce微变等效电路微变等效电路ic3. 3. 放大电路的微变等效电路分析放大电路的微变等效电路分析将交流通道中的三极管用微变等效电路代替将交流通道中的三极管用微变等效电路代替: :交流通路交流通路RBRCRLuiuoUir

12、be ibIbIiIcUoRBRCRL（1 1）电压放大倍数的计算）电压放大倍数的计算LcoRIULCLRRR/beLiourRUUAbebirIU当当RL= 时时, , Au=?=?Uirbe ibIbIiIcUoRBRCRL+-+-LbRI 负号的含义？负号的含义？负载电阻越小，放大倍数越小负载电阻越小，放大倍数越小结论：结论：（2 2）输入电阻的计算）输入电阻的计算输入电阻的定义：输入电阻的定义：iiiIUr ,是动态电阻。是动态电阻。rbeRbRCRLiUiIbIcIoUbIbebr/Rber?iiiIUrir（3 3）输出电阻的计算）输出电阻的计算CoooRIUrRCrbeRBiIb

13、IcIbIriro输出电阻的定义：输出电阻的定义：在信号源短路和输出端在信号源短路和输出端开路时，开路时，从输出端看进去的等效电阻。从输出端看进去的等效电阻。UCCTRcC2uiC1Rb+RL例：用微变等效电路法求下图中的例：用微变等效电路法求下图中的Au , ri , ro =37.5，Rb=300K ，Rc=RL=4K ，UCC=12VUirbe ibIbIiIcUoRBRCRL+-+-微变等效电路法的优缺点微变等效电路法的优缺点 三极管的三极管的微变等效电路微变等效电路提供了一种计算提供了一种计算电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的便捷方法，但该方法不能确

14、定便捷方法，但该方法不能确定静态工作静态工作点点，也不能分析，也不能分析非线性失真非线性失真，因此它并，因此它并不能完全取代不能完全取代直流通路直流通路和和图解法图解法的作用，的作用，全面分析放大电路的工作状态和性能需全面分析放大电路的工作状态和性能需将这三种方法结合使用。将这三种方法结合使用。复习：复习：1.共发射极基本放大电路共发射极基本放大电路 的工作过程的工作过程?UCCTRcC2uouiC1Rb+RL基本作用：反相放大基本作用：反相放大BiCi复习：复习：3.放大电路为什么要分为静态和动态来分析？放大电路为什么要分为静态和动态来分析？4.放大电路的基本分析方法主要有哪些？放大电路的基

15、本分析方法主要有哪些？（估算法、图解法、微变等效电路法）（估算法、图解法、微变等效电路法）2.什么叫静态？什么叫动态？什么叫静态？什么叫动态？5. 静态分析什么？静态分析什么？（IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ）6. 动态分析什么？动态分析什么？（Au、 ri、 ro）7. 画交直流通路时应注意什么问题？画交直流通路时应注意什么问题？8. 微变等效电路法的含义？微变等效电路法的含义？9. 在小信号的情况下，三极管可以等效为什么？在小信号的情况下，三极管可以等效为什么？ 电压放大倍数电压放大倍数 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻beLurRuuAio共发射极基本放大电路的动态指标：共发射极基本放大电路的动态指标：beiiiriurCoRr 式中负号的含义？式中负号的含义？