醫(yī)用物理學(xué)第三章放大電路的基本分析方法

1、放大放大電路電路分析分析估算法估算法圖解法圖解法微變等效電路法微變等效電路法圖解法圖解法靜態(tài)分析靜態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算機(jī)仿真第二節(jié)第二節(jié) 放大電路的基本分析方法放大電路的基本分析方法靜態(tài)：輸入信號(hào)為零時(shí)的工作狀態(tài)，或稱(chēng)為直流靜態(tài)：輸入信號(hào)為零時(shí)的工作狀態(tài)，或稱(chēng)為直流 工作狀態(tài)。工作狀態(tài)。動(dòng)態(tài)：輸入信號(hào)不為零時(shí)的工作狀態(tài)動(dòng)態(tài)：輸入信號(hào)不為零時(shí)的工作狀態(tài)靜態(tài)分析：確定放大電路各處的靜態(tài)值靜態(tài)分析：確定放大電路各處的靜態(tài)值（IB、IC、UBE、UCE）動(dòng)態(tài)分析：確定放大電路的各項(xiàng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)動(dòng)態(tài)分析：確定放大電路的各項(xiàng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)（Au、 ri、 ro）分析過(guò)程：先靜后動(dòng)分析過(guò)程：先靜后動(dòng)在

2、放大電路中，當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)，交流量與在放大電路中，當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)，交流量與直流量共存。直流量共存。由于電容對(duì)交流不起作用，可視為短路；而由于電容對(duì)交流不起作用，可視為短路；而對(duì)直流則看作開(kāi)路。這樣，交、直流所經(jīng)的路徑對(duì)直流則看作開(kāi)路。這樣，交、直流所經(jīng)的路徑就有所區(qū)別。就有所區(qū)別。于是就有了于是就有了直流通路直流通路（只考慮直流信號(hào)的分電（只考慮直流信號(hào)的分電路）和路）和交流通路交流通路（只考慮交流信號(hào)的分電路）（只考慮交流信號(hào)的分電路）為什么對(duì)電路要分開(kāi)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)來(lái)分析呢？為什么對(duì)電路要分開(kāi)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)來(lái)分析呢？不同分量的信號(hào)應(yīng)分別在不同的通路中分析不同分量的信號(hào)應(yīng)分別在不同的通路中分析靜態(tài)：

3、靜態(tài)：放大電路無(wú)信號(hào)輸入時(shí)的工作狀態(tài)。放大電路無(wú)信號(hào)輸入時(shí)的工作狀態(tài)。分析方法：分析方法：估算法、圖解法。估算法、圖解法。分析對(duì)象：分析對(duì)象：各極電壓電流的直流分量。各極電壓電流的直流分量。所用電路：所用電路：放大電路的直流通路。放大電路的直流通路。Q點(diǎn)：點(diǎn)：IBQ、ICQ、UCEQ 。靜態(tài)分析：靜態(tài)分析：確定放大電路的靜態(tài)確定放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)工作點(diǎn)。一、放大電路的靜態(tài)分析一、放大電路的靜態(tài)分析1.放大電路放大電路Q(chēng)點(diǎn)的點(diǎn)的估算法估算法對(duì)直流信號(hào)對(duì)直流信號(hào),電容電容 C 可看作開(kāi)路（即將電容斷開(kāi)）可看作開(kāi)路（即將電容斷開(kāi)）+UCCRSUsRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiC

4、iBiE+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE直流通路直流通路根據(jù)直流通路確定根據(jù)直流通路確定Q點(diǎn)點(diǎn):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，當(dāng)電路不同時(shí)，計(jì)算靜態(tài)可知，當(dāng)電路不同時(shí)，計(jì)算靜態(tài)值的公式也不同。值的公式也不同。由由KVL可得：可得：IE+UCCRBRCT+UBEUCEICIB試用估算法確定靜態(tài)工作點(diǎn)。

5、試用估算法確定靜態(tài)工作點(diǎn)。例例2:UCC=12V，RB=300K ，RC=4K ， =37.5解：解：mA.RURUUIbCCbBECCBQ04030012mA.IIBCQ51040537V.RIUUCCQCCCEQ645112請(qǐng)注意電路中請(qǐng)注意電路中IB和和IC的數(shù)量級(jí)的數(shù)量級(jí)+UCCRBRCT+UBEUCEICIB2. Q點(diǎn)的圖解分析法點(diǎn)的圖解分析法UCCUCCUCEIC+IBUBE+RBRC+UCCRBRCT+UBEUCEICIB線性部分線性部分線性部分線性部分非線性部分非線性部分直流通路直流通路2. Q點(diǎn)的圖解分析法點(diǎn)的圖解分析法UCCUCCUCEIC+IBUBE+RBRC線性部分線性

6、部分線性部分線性部分非線性部分非線性部分ICUCEO線性方程：線性方程：UBE =UCC - IBRBIBQUBEQIBUBEOQUCCUCCRBIB = IBQUCCUCCRCUCEQICQQ線性方程：線性方程：UCE =UCC - ICRCICUCEO線性方程：線性方程：UBE =UCC - IBRBIBQUBEQIBUBEOQUCCUCCRBIB = IBQ線性方程：線性方程：UCE =UCC - ICRCUCCUCCRCUCEQICQQ直流負(fù)載線直流負(fù)載線(DC Load Line):QQ思考：思考：1.是什么決定了是什么決定了Q點(diǎn)在負(fù)點(diǎn)在負(fù)載線上的位置？載線上的位置？2.是什么決定了

7、是什么決定了IB的大小？的大小？2. Q點(diǎn)的圖解分析法點(diǎn)的圖解分析法QiC(mA)uCE36912123020406080iB =100uA1.512VTRc4KC2uiC1Rb 300K+RL畫(huà)直流通路，先估算畫(huà)直流通路，先估算IB .畫(huà)出直流負(fù)載線畫(huà)出直流負(fù)載線.cCCCCERIUU兩線交點(diǎn)的坐標(biāo)即所求兩線交點(diǎn)的坐標(biāo)即所求.試用圖解法確定下圖中的靜態(tài)工作點(diǎn)試用圖解法確定下圖中的靜態(tài)工作點(diǎn)40ICUCEOIBUBEO結(jié)論：結(jié)論：QIBUBEQUCEIC二、放大電路的動(dòng)態(tài)分析二、放大電路的動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)：放大電路有輸入信號(hào)時(shí)的工作狀態(tài)。動(dòng)態(tài)：放大電路有輸入信號(hào)時(shí)的工作狀態(tài)。動(dòng)態(tài)分析：動(dòng)態(tài)分析：在

8、靜態(tài)值確定后，對(duì)交流信號(hào)的在靜態(tài)值確定后，對(duì)交流信號(hào)的 傳輸情況進(jìn)行分析，考慮的只是傳輸情況進(jìn)行分析，考慮的只是 電壓和電流的電壓和電流的交流成分交流成分。分析分析方法：圖解法、微變等效電路法方法：圖解法、微變等效電路法分析目的：分析目的：確定動(dòng)態(tài)參數(shù)確定動(dòng)態(tài)參數(shù)Au、ri、ro所用電路：放大電路的交流通路所用電路：放大電路的交流通路IBUBEQiCuCEuiibic動(dòng)態(tài)分析圖解法：動(dòng)態(tài)分析圖解法：假設(shè)在靜態(tài)工作點(diǎn)的基礎(chǔ)上假設(shè)在靜態(tài)工作點(diǎn)的基礎(chǔ)上，輸入一微小的正弦信號(hào)，輸入一微小的正弦信號(hào) uiuce注意：注意：uce與與ui反相！反相！短路短路短路短路對(duì)地短路對(duì)地短路+UCCRSesRBRC

9、C1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE動(dòng)態(tài)分析首先要畫(huà)出動(dòng)態(tài)分析首先要畫(huà)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，對(duì)交流而言相當(dāng)對(duì)交流而言相當(dāng)于短路。于短路。RBuiuoRL+uce+RCic動(dòng)態(tài)分析首先要畫(huà)出動(dòng)態(tài)分析首先要畫(huà)出交流通路交流通路：交流量交流量ic和和uce有如下關(guān)系：有如下關(guān)系：LcLCcceRiRRiu)/(LcCEceCECERiUuUuRBuiuoRL+uce+RCic動(dòng)態(tài)分析首先要畫(huà)出動(dòng)態(tài)分析首先要畫(huà)出交流通路交流通路：交流量交流量ic和和uce有如下關(guān)系：有如下關(guān)系：LcLCcceRiRRiu)/(LcCEceCECER

10、iUuUu1）其斜率為）其斜率為-1/RL 。2）RL= Rc RL ， 是交流負(fù)載電阻。是交流負(fù)載電阻。 3）交流負(fù)載線與直流）交流負(fù)載線與直流 負(fù)載線相交負(fù)載線相交Q點(diǎn)。點(diǎn)。 1.1.三極管的微變等效電路三極管的微變等效電路iBuBE uBE iBbbeBBEbeiuiur對(duì)輸入的小交流信號(hào)而言，對(duì)輸入的小交流信號(hào)而言，電阻電阻r rbebe稱(chēng)為三極管的輸入稱(chēng)為三極管的輸入電阻。電阻。)mA()mV(26)1 ()(300EbeIrr rbebe的量級(jí)從幾百歐到幾千歐。的量級(jí)從幾百歐到幾千歐。對(duì)于小功率三極管：對(duì)于小功率三極管：首先考察輸入回路首先考察輸入回路r rbebe和和r ri i

11、有什么區(qū)別？有什么區(qū)別？輸出特性曲線輸出特性曲線iCuCE其次考察輸出回路其次考察輸出回路bcii三級(jí)管的輸出回路相三級(jí)管的輸出回路相當(dāng)于一個(gè)當(dāng)于一個(gè)受受 ib控制的控制的電流源電流源在線性工作區(qū)內(nèi)：在線性工作區(qū)內(nèi)：0CECEubccuBCiiII IC IB綜合輸入回路和輸出回路考慮可得：綜合輸入回路和輸出回路考慮可得：ubeibuceiccbe三極管三極管rbe ibibbce微變等效電路微變等效電路ic3. 3. 放大電路的微變等效電路分析放大電路的微變等效電路分析將交流通道中的三極管用微變等效電路代替將交流通道中的三極管用微變等效電路代替: :交流通路交流通路RBRCRLuiuoUir

12、be ibIbIiIcUoRBRCRL（1 1）電壓放大倍數(shù)的計(jì)算）電壓放大倍數(shù)的計(jì)算LcoRIULCLRRR/beLiourRUUAbebirIU當(dāng)當(dāng)RL= 時(shí)時(shí), , Au=?=?Uirbe ibIbIiIcUoRBRCRL+-+-LbRI 負(fù)號(hào)的含義？負(fù)號(hào)的含義？負(fù)載電阻越小，放大倍數(shù)越小負(fù)載電阻越小，放大倍數(shù)越小結(jié)論：結(jié)論：（2 2）輸入電阻的計(jì)算）輸入電阻的計(jì)算輸入電阻的定義：輸入電阻的定義：iiiIUr ,是動(dòng)態(tài)電阻。是動(dòng)態(tài)電阻。rbeRbRCRLiUiIbIcIoUbIbebr/Rber?iiiIUrir（3 3）輸出電阻的計(jì)算）輸出電阻的計(jì)算CoooRIUrRCrbeRBiIb

13、IcIbIriro輸出電阻的定義：輸出電阻的定義：在信號(hào)源短路和輸出端在信號(hào)源短路和輸出端開(kāi)路時(shí)，開(kāi)路時(shí)，從輸出端看進(jìn)去的等效電阻。從輸出端看進(jìn)去的等效電阻。UCCTRcC2uiC1Rb+RL例：用微變等效電路法求下圖中的例：用微變等效電路法求下圖中的Au , ri , ro =37.5，Rb=300K ，Rc=RL=4K ，UCC=12VUirbe ibIbIiIcUoRBRCRL+-+-微變等效電路法的優(yōu)缺點(diǎn)微變等效電路法的優(yōu)缺點(diǎn) 三極管的三極管的微變等效電路微變等效電路提供了一種計(jì)算提供了一種計(jì)算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻的便捷方法，但該方法不能確

14、定便捷方法，但該方法不能確定靜態(tài)工作靜態(tài)工作點(diǎn)點(diǎn)，也不能分析，也不能分析非線性失真非線性失真，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圖解法圖解法的作用，的作用，全面分析放大電路的工作狀態(tài)和性能需全面分析放大電路的工作狀態(tài)和性能需將這三種方法結(jié)合使用。將這三種方法結(jié)合使用。復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)：1.共發(fā)射極基本放大電路共發(fā)射極基本放大電路 的工作過(guò)程的工作過(guò)程?UCCTRcC2uouiC1Rb+RL基本作用：反相放大基本作用：反相放大BiCi復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)：3.放大電路為什么要分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)來(lái)分析？放大電路為什么要分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)來(lái)分析？4.放大電路的基本分析方法主要有哪些？放大電路的基

15、本分析方法主要有哪些？（估算法、圖解法、微變等效電路法）（估算法、圖解法、微變等效電路法）2.什么叫靜態(tài)？什么叫動(dòng)態(tài)？什么叫靜態(tài)？什么叫動(dòng)態(tài)？5. 靜態(tài)分析什么？靜態(tài)分析什么？（IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ）6. 動(dòng)態(tài)分析什么？動(dòng)態(tài)分析什么？（Au、 ri、 ro）7. 畫(huà)交直流通路時(shí)應(yīng)注意什么問(wèn)題？畫(huà)交直流通路時(shí)應(yīng)注意什么問(wèn)題？8. 微變等效電路法的含義？微變等效電路法的含義？9. 在小信號(hào)的情況下，三極管可以等效為什么？在小信號(hào)的情況下，三極管可以等效為什么？ 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) 輸入電阻輸入電阻 輸出電阻輸出電阻beLurRuuAio共發(fā)射極基本放大電路的動(dòng)態(tài)指標(biāo)：共發(fā)射極基本放大電路的動(dòng)態(tài)指標(biāo)：beiiiriurCoRr 式中負(fù)號(hào)的含義？式中負(fù)號(hào)的含義？