基本放大电路-图解分析法（模拟电子技术课件）

一、交流通路第二讲：动态的图解分析二、交流负载线的画法三、图解法分析动态特性图解法进行动态分析目的：在静态工作点确定的前提下，研究信号的传输及波形的失真情况。 动态的图解分析步骤是：①用图解法在输入特性和输出特性曲线上确定静态工作点。②画交流通路③画交流负载线④图解法分析动态特性第二讲：动态的图解分析 所谓交流通路,是指在信号源ui的作用下,只有交流电流所流过的路径。

一、交流通路第二讲：动态的图解分析短路短路置零Rb+UCCRCC1C2RLuiuo

将直流电压源短路，将电容短路。交流通路的画法：图1单管共射放大电路RbRCRLuiuoicuce图2交流通路RbRCRLuiuoicuceuce=-ic（RC//RL）=-icRL交流量ic和uce有如下关系：交流负载线的斜率为：二、交流负载线的画法第二讲：动态的图解分析图2交流通路交流负载线的画法iCuCEUCCQIB交流负载线直流负载线①斜率为-1/R'L。（R'L=RL∥Rc）②经过Q点。

注意：（1）交流负载线是有交流输入信号时工作点的运动轨迹。（2）空载时，交流负载线与直流负载线重合。

图3交流负载线iBuBEQuiibic假设在静态工作点的基础上，输入一微小的正弦信号uiib静态工作点iCiCEuce注意：uce与ui反相！三、图解法分析动态特性利用三极管的特性曲线分析放大电路的动态活动范围，得出uo和ui之间的大小、相位、失真等关系。结论：（1）放大电路中的信号是交直流共存。（2）输出uo与输入ui相比，幅度被放大了，频率不变，但相位相反。（3）放大电路的电压放大倍数由输入信号的变化范围Δui,逐级变化,最后得到输出信号的变化范围Δuce,则放大电路的电压放大倍数为:

Au=Δuo/Δui=Δuce/Δui（4）可以确定最大不失真输出幅度。第二讲：动态的图解分析图5图解法分析动态特性第二讲：动态的图解分析一、静态工作点的位置

第三讲：图解法分析信号失真二、截止失真情况分析三、饱和失真情况分析四、大信号失真情况分析

iCuCEuo可输出的最大不失真信号（1）合适的静态工作点ib静态工作点居中一、静态工作点的位置

如果输入信号比较小，在不致于产生失真的情况下，一般把静态工作点选得稍微低一些，可以降低静态工作电流，以降低静态功耗。

020A40A80A123IB=0Qt00uce

(uo)(1)静态工作点偏高引起饱和失真ic正半周变平Q2Q1uCE

/V

IB=60Auo波形tuce负半周变平饱和失真uCE

/ViC

/mAiC

/mA三、饱和失真情况分析静态工作点选得太高，尽管iB波形完好，但在输出特性上，信号的摆动范围有一部分进入饱和区，结果使iC的正半周和uCE的负半周(对NPN管)被“削”去一部分，输出电压uO(uCE)的波形出现底部失真。

饱和失真：对于NPN管，输出电压表现为底部失真。uBE/V0Q5ibube0tt0iB/µA(a)工作点偏低引起ib失真iB/µAuBE/Vt1t2t1t2在ube负半周t1~t2时间内，uBE小于死区电压，iB=0设静态值IB=5µAQ2Q1二、截止失真情况分析0IB=5µA20608031.5612t00Q

2.250.752.251.50.75icuce(uo)39400(b)工作点偏低引起

ic

、uce

(uo)失真0.250.25正半周变平uCE

/VuCE

/Vt截止失真uo波形iC=

iBQ1Q2iC

/mAiC

/mA下半周变平截止失真：对于NPN管，输出电压表现为顶部失真。

四、大信号失真情况分析

第三讲：图解法分析信号失真静态工作点合适，但输入信号ui的幅值过大时。所以产生的基极电流ib的幅值过大,使其变动范围进入非线性区──饱和区和截止区，造成输出电压波形的底部和顶部均被削去一部分。这叫双向失真或大信号失真。

由上述内容可得，要想放大电路不产生非线性失真，必须：（1）给放大电路设置一个合适的静态工作点，静态工作点应大致设在交流负载线的中点。（2）输入信号为小信号，如果输入信号的幅值过大，放大电路的工作范围就有可能超出特征曲线的线性范围（上进入饱和区，下进入截止区），从而引起非线性失真（截幅失真）。OiB=0QuCE/ViC

/mAACBDE交流负载线输出波形没有明显失真时能够输出最大电压。即输出特性的A、B所限定的范围。

Q

尽量设在线段AB的中点。则AQ=QB，CD=DE问题：如何求最大不失真输出电压？Uomax=min[(UCEQ-UCES),(UCC–UCEQ)]第二章基本放大电路一、什么是图解分析法第一讲：静态工作点图解分析三、图解法确定静态值二、图解法基本分析步骤 因放大电路中存在着非线性元件三极管，所以它的分析方法与线性电阻电路不同，常用的基本分析方法如下。①图解分析法：用三极管特性曲线通过作图的方法来确定静态工作点和分析信号的动态变化情况。②微变等效电路法。把三极管等效为线性元件进行分析。一、什么是图解分析法第一讲：静态工作点图解分析二、图解法基本分析步骤：（1）静态分析①估算IB②由输出特性曲线找出IC和UCE

（2）动态分析①从输入特性曲线找出iB的变化规律②从输出特性曲线找出ic

、uCE变化规律注意：必须有输入、输出特性曲线图解法适用于大信号的放大电路图解法确定静态值:就是利用作图的方式,在三极管的特性曲线上求解出静态工作点的位置和坐标。

1)输入回路中的UBE和IB

估算IB,直接由公式得到静态基极电流的数值，即三、图解法确定静态值第一讲：静态工作点图解分析所以，静态的图解分析主要是针对输出回路的图解。三、图解法确定静态值第一讲：静态工作点图解分析2）输出回路中的UCE和IC左侧:三极管的IC和UCE应满足输出特性曲线,它代表三极管的内部特性曲线。

它描述的是对应于IB的那条输出特性曲线。右侧:IC和UCE的关系与负载电阻RC有关，其关系为:UCE=Ucc-IcRc方程中Ic与UCE为线性关系，在三极管输出特性坐标系中是条直线称直流负载线。

IB对应的输出特性与直流负载线的交点就是工作点Q2．图解法求静态工作点：关键：直流负载线的确定方法：步骤：1）由直流通路的输入回路估算出IBQ的值，确定IBQ在输出特性曲线的位置。2）由直流负载列出方程UCE=UCC－ICRc，画出直流负载线。具体步骤如下：在输出特性曲线上确定两个特殊点：①令IC=0，可得UCE=Ucc；故在图中得到点N（Ucc，0）。

②令UCE=0，可得Ic=；在图中得到点M（0，）。第一讲：静态工作点图解分析③连接M、N两点即得到直流负载线，直线的斜率为k=-，因直线与集电极负载Rc和直流通路有关，故称为直流负载线。3)输出特性曲线与直流负载线的交点为静态工作点。4)作垂线读出ICQ、UCEQ。第一讲：静态工作点图解分析估算法求IB，确定对应的输出特性曲线由UCE=UCC－ICRC所决定的直流负载线两者的交点Q就是静态工作点过Q点作水平线，在纵轴上的截距即为ICQ过Q点作垂线，在横轴上的截距即为ICQ例1：如图中的直流通路中，设Rb=300KΩ,Rc=4KΩ,

Ucc=12V,β=40。在已知的输入、输出特性曲线上确定静态工作点Q，并求出Q点所对应的静态值——IBQ、ICQ、UCEQ。

第一讲：静态工作点图解分析1.估算IB第一讲：静态工作点图解分析2.画出直流负载线。UCE=Ucc-IcRc

①令IC=0，可得UCE=Ucc=12V

；故在图中得到点N（12，0）。②令UCE=0，可得Ic=；在图中得到点M（0，3）。③连接M、N两点即得到直流负载线，直线的斜率为k=-

，3.输出特性曲线与直流负载线的交点为静态工作点。4.作垂线读出ICQ=1.5mA，UCEQ=5.6V

如改变IB的数值，便可改变静态工作点的位置，从而影响放大电路的放大质量。显然，Q点应当在线性放大区才能很好地放大交流信号。一般情况下Q在负载线的中点时。则放大电路的动态范围最大，即输出的交流信号幅度最大。第一讲：静态工作点图解分析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.先用估算的方法计算输入回路IBQ、UBEQ。2.用图解法确定输出回路静态值。方法：根据uCE=VCC

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iCRc式确定两个特殊点第二章基本放大电路输出回路输出特性直流负载线Q由静态工作点Q确定的ICQ、UCEQ为静态值。第二章基本放大电路T【例】图示单管共射放大电路及特性曲线中，已知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.第二章基本放大电路0iB

=0µA20µA40µA60µA80µA134224681012MQ静态工作点uCE

/V由Q点确定静态值为：第二章基本放大电路4.用图解法分析电路参数对静态工作点的影响（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；Q2OIBiCuCE

Q1Q3（2）改变VCC，保持Rb，Rc，

不变；升高VCC，直流负载线平行右移，动态工作范围增大，但管子的动态功耗