六讲 放大电路的基本分析方法课件

§3-2

放大电路的基本分析方法静态分析动态分析待求问题静态工作点

Q（IBQ、ICQ、UCEQ）求动态指标：Ri、RO

Au、Ai等电路直流通路交流通路分析方法近似估算法、图解法图解法、微变等效电路法交直流分开计算，分析过程是“先静后动”。所谓放大电路的分析方法是指怎样求解静态工作点，怎样求解电路的动态指标。下面以阻容耦合共射放大电路为例，介绍放大电路的基本分析方法。一、静态工作点的近似估算法1、分析步骤①画出放大电路的直流通路；②将相关电量的参考方向标注好；③求有关的静态电流和电压。注意问题：①BJT各极电流的参考方向一般取实际方向。②隐含已知条件：BJT处于放大状态（e结正偏、c结反偏）BJT各极电流的关系：C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSEC+2、分析举例（1）Rb2RCRL+ECRb1直流通路Rb1Rb2RCRL+ECui+-TCBEIBQICQ+-UCEQ①画直流通路，标注电量参考方向。②计算静态电流和电压。已知EC=12V，Rb1，

Rb2=50kΩ，RC=RL=2kΩ，β=100，UBEQ=0.7V，求Q点。C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSEC+①画直流通路，标注电量参考方向。②计算静态电流和电压。Rb1Rb2ReRCECI1IBQIEQICQ+-UCEQI2需要解方程组，较繁。解法1：一般电路分析法求解方程组，可解出IBQ解出ICQ。解出UCEQ。0.7/0.3V2、分析举例（2）解法2：等效电路法ReRC

ECRbUBIBQIEQICQ+-UCEQ+-Rb2ReRC

ECRb1ECRb1Rb2ReRCECRb1Rb2ReRCECI1IBQIEQICQ+-UCEQI2或UB解法3：近似估算法RbReRC-EC96k2.4k2.4k(-24V)IBQIEQ

ICQ+-UCEQC1C2Rb1ReRLRCui-EC+-+-uo96k2.4k2.4k2k(-24V)（BJT为PNP硅管，＝20）-+0.7V2、分析举例（3）二、图解法——在承认BJT特性曲线为非线性的前提下，在BJT的输入、输出特性曲线上直接用作图的方法求解放大器的工作情况。uBEiBUBE0uCEiC0临界放大截止饱和主要问题：（1）何谓直流负载线和交流负载线？怎么画？（2）何谓饱和失真和截止失真？怎么产生的？如何消除？（3）何谓放大器的动态范围？怎么估算？图解法分析静态求静态工作点分析动态求电压放大倍数；估算动态范围分析非线性失真调整工作点（4）如何调整静态工作点？（一）图解法分析静态C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSEC+Rb2ReRC

ECRb1ECRb1Rb2ReRCECReRCECRbUBBIBIEIC+-UCE+-+-UBE1.首先画出电路的直流通路UBE~IB满足什么关系？①BJT的输入特性曲线②输入回路的KVL方程两者的交点就是静态工作点iB0ReRCECRbUBBIBIEIC+-UCE+-+-UBE2.写出输入回路的KVL方程:3.作输入回路直流负载线，该直线与输入特性曲线的交点就是Q(IBQ,UBEQ)。UBBQIBQUBEQ输入回路直流负载线方程直流负载线UBE~IB满足什么关系？①BJT的输入特性曲线②输入回路的KVL方程两者的交点就是静态工作点ReRCECRbUBBIBIEIC+-UCE+-+-UBEUCE~IC满足什么关系？①BJT的输出特性曲线②输出回路的KVL方程4.写出输出回路的KVL方程输出回路直流负载线方程5.作输出回路直流负载线，该直线与输出特性曲线的交点

就是Q点，由此可以确定ICQ,UCEQ。iC0uCEECIBQUCEQICQQ直流负载线图解法作直流分析的关键是画出“直流负载线”。所谓“直流负载线”就是放大电路直流通路中，输入回路或输出回路的KVL方程所对应的直线。

（二）图解分析动态（求电压增益）1.画出放大电路的交流通路。C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSEC+RLRbuS+ibic+-uce+-ubeRb1RLRCRSuS+Rb2RbRLRCRSuS+ube~ib或uce~ic既要在BJT的输入或输出特性曲线上，又要满足输入回路或输出回路的KVL方程。RLRbuS+ibic+-uce+-ubeiB0QIBQUBEQ2.写出输入回路的KVL方程:3.作输入回路交流负载线。当uS=0时，直线过Q点。截距斜率uS=0交流负载线uS0，斜率不变，截距随uS变化。(iB,uBE)的变化轨迹4.写出输出回路的KVL方程:5.作输出回路交流负载线。该直线一定过Q点。截距斜率RLRCR’bu’S+ibic+-uce+-ubeiC0uCEIBQUCEQICQQ交流负载线RLRbuS+ibic+-uce+-ube----过Q点作斜率为(-1/RL)的直线(iC,uCE)的变化轨迹6.求电压增益iB0QIBQUBEQuS=0RLRCR’bu’S+ibic+-uce+-ubeiC0uCEIBQUCEQICQQtIbmIBQ+IbmIBQ-IbmibictuceuSbeceuuuA=bemcemU-U=Ucem共射放大器的输出与输入相位相反！Ubemube（三）图解法的应用1、定性分析放大电路的非线性失真情况。2、估算电路的最大输出电压幅度（动态范围）。3、调整放大电路的静态工作点。图解法的优点：方法简单，直观形象。图解法的缺点：①必须实测晶体管的特性曲线；②进行定量分析时比较繁琐，而且误差较大；③不能用来计算放大器的输入电阻、输出电阻及频率特性等。图解法的应用：iC0uCEuCEtiB0uBE1、分析非线性失真①工作点设置适当，没有出现失真。icuceubeibQQiC0uCEQuCEtiB0uBEube②工作点设置过低，输出电压顶部变平，称为截止失真。①工作点设置适当，没有出现失真。Q1、分析非线性失真底部变平底部变平顶部变平ibicuceiC0uCEuCEtiB0uBEubeib③工作点设置过高，输出电压底部变平，称为饱和失真。②工作点设置过低，输出电压顶部变平，称为截止失真。①工作点设置适当，没有出现失真。QQ饱和失真和截止失真是由于BJT进入非线性区域引起的，均属于非线性失真。※注意：PNP管的失真表现形式，与NPN管正好相反。1、分析非线性失真不失真顶部变平底部变平icuce过低截止失真工作点设置：过高饱和失真NPN顶部失真PNP底部失真

NPN底部失真PNP顶部失真iC0uCE(V)2、估算最大输出电压幅度（动态范围）在基本不失真的情况下，电路能够输出的最大电压。UomiC0uCE(V)UomiC0uCE(V)UomQ点在交流负载线中部Q点偏低Q点偏高说明：①工作点设置不当，将会减小放大电路的动态范围，

工作点设置在交流负载线的中部时，动态范围最大。②在保证输出不失真的条件下，为了降低电路的功

耗，工作点应该设置低一些。IC0UCEECQ1ECRc＋ReQ13、电路参数对Q点的影响以及Q点的调整（1）EC的影响：eBEBBRUUI)1(b+-=CbbbBERRRU+=212EC↑直流负载线右移；Q2静态工作点移向右上方，电路的动态范围增大，但静态功耗也增大。E'CRb1Rb2RCECIEIBIC+-UCEUBReIC0UCEECQ1ECRc＋ReQ1（2）基极偏置电阻的影响：Q2Q3*调整工作点一般是通过改变基极偏置电阻来实现。eBEBBRUUI)1(b+-=CbbbBERRRU+=212Rb1Rb2RCECIEIBIC+-UCEUBRe工作点上移工作点下移IC0UCEECQ1ECRc＋Re（3）RC的影响：工作点左移。直流负载线变平坦，直流负载线变陡，工作点右移。Q2Q3Rb1Rb2RCECIEIBIC+-UCEUBRe（4）的影响：工作点移向左上方。特性曲线上移，工作点移向右下方。特性曲线下移，IC0UCEECQ1ECRc＋ReQ2Q3例题：图中，Rb=300k，RC，UBE，交流

通路中电容C1、C2的容抗可以忽略，=100。1）若将输入信号幅值逐渐增大，用示波器观察输出波形时，将首先出现哪一种形式的失真现象？C1C2RbRLRCuiVCC+-10k+6.7V说明静态工作点靠近饱和区，首先出现饱和（底部）失真。IC(mA)0UCE(V)

6.72.681.7Q直流负载线C1C2RbRLRCuiVCC+-10k+6.7V说明静态工作点靠近饱和区，首先出现饱和（底部）失真。IC(mA)0UCE(V)

6.72.681.7Q直流负载线2）应改变哪个电阻值来减小失真？增大还是减小？要减小工作点偏高引起的失真，应调整电路参数降低工作点。增大Rb，使IB减小，工作点下移，可减小失真。（常用的方法）也可以减小RC，使直流负载线斜率增大，远离饱和区。图解法小结①分别画出电路的直流通路和交流通路；②画直流负载线，确定静态工作点Q(IBQ,UBEQ,ICQ,UCEQ)；③画出交流负载线，求电压放大倍数Au。2、通过图解分析掌握饱和失真和截止失真的概念，了解静

态工作点的位置对放大器性能的影响。1、图解法的分析步骤：3、利用图解法估算放大器的最大不失真输出电压的幅度。4、了解电路参数对放大电路静态工作点的影响，掌握调整

放大器的静态工作点的方法。放大电路静态工作点的设置非常重要，工作点设置适当，可以消除放大器的截止失真和饱和失真，获得最大的动态范围。电路的各参数会影响放大器的静态工作点，一般通过改变基极偏置电阻来调整电路的静态工作点。在保证不失真的条件下尽量降低工作点以减小电路的静态功耗。三、微变等效电路分析法※※（一）方法的内涵和适用条件：微变等效电路分析法是一种“线性化”的分析方法：它的基本思想是：把晶体管用一个等效的线性电路来代替，把非线性电路转换为线性电路，然后利用线性电路理论进行分析。“线性化”的条件是“微变”：即变化范围很小，因此要求输入信号只能是小信号，一般要求ui(ube)≤10mV。这种方法只适用于小信号电路的动态分析：用微变等效电路法分析的问题是放大电路的交流传输（动态特性）问题，主要是计算放大电路的Ri、Ro、Au等动态技术指标。（很大，常忽略）bce+-ube+-uceibiCrbeibrceBJT的小信号模型：（二）微变等效电路法的关键步骤：(1)画出放大电路的“微变等效电路”；(2)根据放大电路各项动态指标的含义，分析各项动态指标。指标只取决于电路结构和元件参数，与输入信号的大小无关。（三）共射放大电路的微变等效电路分析1、画出放大电路的“微变等效电路”①画交流通路；②替换：在图中找出BJT的三个电极，用小信号模型代替BJT，替换过程中要注意三个电极的对应位置；C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSVCC+RbRLRCRSuS+bce用小信号模型代替先画出BJT的小信号模型：

（输入端在左，输出端在右，公共端在下）从三个电极出发，根据交流通路将其他元件按原来的相应位置连接好。cerbeibrceibbRbRSuS+RCRLrbeibrceibcerbeibrceibbRbRSuS+RCRL（1）输入电阻Riiiui+-RiRi2、动态指标分析（Ri、RO、Ai、AV、AP）——BJT的管端输入电阻。从输入端看进去的等效电阻cerbeibrceibbRbRSuS+RCRL（2）输出电阻RO===0LSRuOOOiuRROiO+-uO置零开路加压求流ceCOOOrRuuR//=R'O——BJT的管端输出电阻。cerbeibrceibbRbRSuS+RCRL（3）电压增益Au+-uO+-ui交流负载Au随Q点而变化：Q点升高，Au增大；Q点降低，Au减小.共射放大电路的输出电压与输入电压相位相反Au与β成正比吗？否！用控制量表示输入输出（3）电压增益AucerbeibrceibbRbRSuS+RCRL+-uO+-ui（4）源电压增益AuSRi当输入一定时，输出电压不仅与电

压增益有关，还与信号源内阻有关。（5）电流增益Aicerbeibrceibb

RbRSuS+RCRL+-uOiOii+-uiRi共射放大电路的输出流与输入电流相位相同（6）功率增益AP由于共射放大电路的Au和Ai都比较大，所以具有较大的功率增益，这也是共射放大电路使用广泛的一个重要原因。微变等效电路分析法小结1、分析步骤（应遵循先静态后动态的原则）：①根据直流通路用近似估算法确定放大电路的静态

工作点。②根据交流通路，用BJT的小信号模型代替电路中的

BJT，画出放大电路的微变等效电路。③求出静态工作点处的微变等效电路参数：rbe、rce。④利用线性电路理论计算电路的动态技术指标：Au、Ai、Ri、RO等。2、微变等效电路法只能进行动态分析。讨论：图示的共射放大电路中，硅BJT的rbb=200，=200，UA=100V，求该共射放大电路在中频段的Ri、RO、Au。C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSEC+RFRb1=30k；Rb2=10k；RS=1k；RC=

RL=10k；Re=4.4k；RF=200EC=12V；1、画直流通路求静态工作点Q。Rb1Rb2ReRC

EC

IE

IB

IC+-UCE

UBRFC1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSVCC+RF对放大电路的各项动态指标产生什么影响？C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSEC+RF讨论：图示的共射放大电路中，硅BJT的rbb=200，=200，UA=100V，求该共射放大电路在中频段的Ri、RO、Au。2、画交流通路和微变等效电路。Rb2Rb1RCRF+RSuSRLRSuS+RLRbRCRF微变等效电路ercecrbeibbib3、求微变等效电路的参数。RSuS+RLRbercecrbeibbRCRFib讨论：图示的共射放大电路中，硅BJT的rbb=200，=200，UA=100V，求该共射放大电路在中频段的Ri、RO、Au。4、计算交流指标。ieRiR'i+-ui(1+)ibRF使BJT的管端输入电阻增大了RS+RLecb+-uOicR'OROuSRbrcerbeibRCRFibiOicR'SRF使BJT的管端输出电阻增大了ceFSbeFrRRrR)1(++b+RSuS+RLRbercecrbeibbRCRFibieic+-ui+-uORF使放大电路的增益减小了。C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSEC+RFC1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSEC+cerbeibrceibbRbRSuS+RCRLRSuS+RLRbRCRFercecrbeibbibRe；RF=200

RF实际上是引入了交流负反馈，目的是提高电压增益的稳定性，但是它的存在使电压增益降低了，为避免增益下降太多,RF一般取值较小。

Re实际上是引入了直流负反馈，其作用是稳定静态工作点。旁路电容Ce使得交流时Re被短路，消除其交流负反馈的作用，提高电压增益。RF的作用：Ce的作用：C1C2CeR