知識點基本共射放大電路的靜態(tài)分析教學文稿公開課

電工電子技術主講：高紅項目七：基本放大電路基本共射放大電路的靜態(tài)分析明確任務：設定合適的靜態(tài)工作點知識準備：基本共射放大電路的靜態(tài)分析操作訓練：單管放大電路靜態(tài)工作點測試知識深化：達林頓管的應用歸納總結一、明確任務為了深入具體地評價一個放大電路的質量，需要對放大電路進行定量的分析，估算出放大電路的各項主要指標。由于放大電路的各種電壓、電流信號往往交直流并存，交流信號是疊加在一定的直流信號之上的，因此首先進行靜態(tài)分析，學習用估算法和圖解法設定合適的靜態(tài)工作點，觀察工作點偏高或偏低。對放大性能的影響。（一）估算法和圖解法設定合適的靜態(tài)工作點二、知識準備3.進行靜態(tài)分析IB+UCCRBC2C1－+UOUIRCIC+++－4.失真現(xiàn)象2.直流通路交流通路1.放大電路的各項主要指標T估算法和圖解法設定合適的靜態(tài)工作點1.放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)：輸出電壓的有效值UO與輸入電壓的有效值Ui之比電流放大倍數(shù)：輸出電流的有效值Io與輸入電流的有效值Ii

之比二、知識準備（一）放大電路的主要技術指標2.輸入電阻放大電路的輸入電阻是從電路的輸入端看進去的等效電阻定義：可用輸入電壓與相應的輸入電流的有效值之比表示輸入電阻

Ri

輸入電阻衡量一個放大電路向信號源索取的電流的大小。對信號源為電壓源而言，輸入電阻愈大，則放大電路向信號源索取的電流愈小，同時，輸入回路的電流在信號源內(nèi)阻

Rs上的電壓降也愈小，因此，放大電路輸入端得到的電壓以與信號源電壓Us

的數(shù)值愈接近。二、知識準備（一）放大電路的主要技術指標3.輸出電阻

輸出電阻是從放大電路的輸出端看進去的等效電阻

定義：當輸入端信號電壓US等于零(但保留信號源內(nèi)阻

Rs)，輸出端開路，即負載電阻

RL為無窮大時，外加的輸出電壓

UO。與相應的輸出電流

IO之比輸出電阻是衡量一個放大電路帶負載能力的指標。輸出電阻愈小，則放大電路的帶負載能力愈強。二、知識準備（一）放大電路的主要技術指標4.最大輸出幅度

最大輸出幅度衡量一個放大電路輸出的電壓(或電流)的幅值能夠達到的最大限度，如果超出這個限度，輸出波形將產(chǎn)生明顯的失真。

最大輸出幅度一般用電壓的有效值表示，符號為Uomax。也可以用電壓峰一峰值表示。眾所周知，一個正弦電壓信號的峰一峰值是其有效值的2倍。二、知識準備（一）放大電路的主要技術指標

5.最大輸出功率與效率

放大電路的最大輸出功率，表示在輸出波形基本上不失真的情況下，能夠向負載提供的最大輸出功率，通常用符號Pom表示。

放大電路的效率η：電路的最大輸出功率Pom

。與直流電源消耗的功率Pv之比

η＝Pom/Pv二、知識準備（一）放大電路的主要技術指標6.失真系數(shù)

失真系數(shù)衡量一個放大電路的輸出波形相對于其輸入波形的保真能力。

因為放大電路存在著非線性失真，所以當輸入一定頻率的正弦波信號時，放大電路的輸出波形中，除了由輸入信號頻率決定的基波成分外，還可能出現(xiàn)二次諧波、三次諧波甚至更高諧波成分。失真系數(shù)

D

的定義是各次諧波總量與基波分量之比二、知識準備（一）放大電路的主要技術指標7.通頻帶

通頻帶是衡量一個放大電路對不同頻率的輸入信號適應能力的指標我們把放大倍數(shù)下降到中頻放大倍數(shù)Aum的0.707倍的兩個點所限定的頻率范圍定義為放大電路的通頻帶，用符號BW

表示二、知識準備（一）放大電路的主要技術指標1．放大電路的核心元件是非線性元件

通常采用兩種辦法處理放大元件的非線性問題：一種是圖解法，即在承認三極管特性為非線性的前提下，在其特性曲線上用作圖的方法求解。另一種是微變等效電路法，在小信號的情況下，近似地認為在靜態(tài)工作點附近一個比較小的變化范圍內(nèi)，三極管的特性曲線基本上是線性的，此時可以用一個線性的等效電路以及若干微變等效參數(shù)來代替非線性的三極管，從而將非線性的問題轉化為線性問題。二、知識準備（二）放大電路分析方法的特點2．放大電路中的各種電壓、電流信號往往交直流并存

在靜態(tài)時，放大電路的交流輸入信號等于零，在直流電源的作用下，三極管各電極的靜態(tài)電壓、電流都是直流信號。如果再在放大電路的輸入端加上一個交流正弦信號，則放大電路中各處的電壓、電流將在原來直流信號的基礎上疊加一個交流成分，出現(xiàn)了交直流并存的現(xiàn)象。二、知識準備（二）放大電路分析方法的特點3．在放大電路的微變等效電路中常常出現(xiàn)受控源的模型

等效電路中的受控源體現(xiàn)了放大元件的控制作用，例如雙極型三極管中基極電流對集電極電流的控制作用，以及場效應三極管中柵極與源極之間的電壓對漏極電流的控制作用等，前者表示為電流控制電流源(CCCS)，后者表示為電壓控制電流源(VCCS)。二、知識準備（二）放大電路分析方法的特點4．放大元件的特性受溫度的影響比較嚴重

當溫度變化時，由于電子器件的特性發(fā)生變化而使放大電路的工作點不穩(wěn)定，甚至不能正常工作。這也是使用放大電路時必須充分重視的一個實際問題。為了克服溫度變化帶來的不利影響，常常在放大電路中采取各種措施，以便穩(wěn)定工作點，提高性能。在分析各種實用的放大電路時，需要注意這個特點。二、知識準備（二）放大電路分析方法的特點通常，放大電路中直流電源的作用和交流信號的作用共存，而且某些放大電路中存在著電抗性元件，因此，直流信號的通路和交流信號的通路是不同的。為簡化分析，將它們分開作用，引入直流通路和交流通路的概念。二、知識準備1.直流通路：①

Us=0，保留Rs；②電容開路；③電感相當于短路（線圈電阻近似為0）。2.交流通路：①大容量電容相當于短路；②直流電源相當于短路（內(nèi)阻為0）。（三）直流通路與交流通路對直流信號（只有+UCC

起作用）二、知識準備RB+UCCRCC1C2T直流通道RB+UCCRC××（三）直流通路與交流通路對交流信號(輸入信號ui)二、知識準備ui短路短路置零RB+UCCRCC1C2TRBRCRL交流通路uo（三）直流通路與交流通路1.近似估算法當UCC>>UBEQ時，二、知識準備+UCCRBRCIBQUBEQ（四）放大電路的定量分析2.圖解法由UCE

＝UCC－ICRCM點：IC＝0，UCE＝

UCCN點：UCE

＝0，IC＝UCC/RC與IB

＝IBQ交點便是Q點二、知識準備UCE/VIC

/mAM20μA60μA80μAIB=IBQ

QUCC/RCNUCCICQUCEQ直流負載線直流負載線的斜率為（四）放大電路的定量分析3.用圖解法分析波形的非線性失真

（1）截止失真（Q點偏下）

輸出波形正半周被削平

（2）飽和失真（Q點偏上）

輸出波形負半周被削平二、知識準備（四）放大電路的定量分析

試用估算法和圖解法求圖(a)所示放大電路的靜態(tài)工作點，已知該電路中的三極管β=36.5，直流通路如圖(b)所示，輸出特性曲線如圖(c)所示。二、知識準備（五）例題(a)(b)

(c)解：（1）用估算法求靜態(tài)工作點由式得IB≈

=0.04mA=40μAIC≈βIB=36.5×0.04mA=1.5mAUCE=UCC-ICRC=12-1.5×4=6V二、知識準備

（2）用圖解法求靜態(tài)工作點由uCE=UCC-iCRC=12-4iC

可知：iC=0時，uCE=UCC=12V，得M點(12，0)；uCE=0時，iC=UCC/RC=12/4=3mA，得N點(0，3)。MN兩點的直線與iB=IB=40μA的那條輸出特性曲線相交點，即是靜態(tài)工作點Q。從曲線上可查出：IB=40μA，IC=1.5mA，UCE=6V。與估算法所得結果一致。二、知識準備

在輸出特性曲線的坐標平面內(nèi)找出M、N點，連接(一)實驗目的1.加深對共射極單級小信號放大器特性的理解；2.掌握單級放大器的調(diào)試方法和特性的測量；3.熟悉示波器等常用電子儀器的使用方法；4.觀察失真現(xiàn)象。三、操作訓練低頻小信號放大電路靜態(tài)工作點測試(二)實驗設備與器材

低頻信號發(fā)生器1臺

雙路直流穩(wěn)壓電源1臺

雙蹤示波器1臺

數(shù)字萬用表1只

元件及導線：若干三、操作訓練低頻小信號放大電路靜態(tài)工作點測試(三)實驗原理1.實驗原理圖三、操作訓練IB+UCCRBC2C1++--++UOUIRCICT低頻小信號放大電路靜態(tài)工作點測試R1R2(三)實驗原理2.靜態(tài)工作點的確定。

三、操作訓練低頻小信號放大電路靜態(tài)工作點測試(四)實驗內(nèi)容及步驟1.根據(jù)原理圖，用插件連接電路。2.靜態(tài)工作點的調(diào)試。(1)調(diào)節(jié)RB，用萬用表直流電壓擋測UC≈4V左右。(2)在輸入端加入f=1

kHz，Ui=5mV信號，用示波器觀察輸入與輸出波形。三、操作訓練低頻小信號放大電路靜態(tài)工作點測試

表一

I三、操作訓練IBQICQUBEQRBUCEQ(3)逐漸增大低頻信號發(fā)生器輸出信號幅度，調(diào)節(jié)RB，使放大器輸出波形正峰與負峰恰好同時出現(xiàn)削波失真為止，此時斷開交流信號，用萬用表直流電壓擋測量IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ，斷開電源測量RB，（注：RB=R1+R2），記入表一中。低頻小信號放大電路靜態(tài)工作點測試

達林頓管又稱復合管。是將兩個三極管串聯(lián)，以組成一只等效的新的三極管。這只等效三極管的放大倍數(shù)是原二者之積，因此它的特點是放大倍數(shù)非常高。達林頓管的作用一般是在高靈敏的放大電路中放大非常微小的信號，如大功率開關電路。在電子學電路設計中，達林頓接法常用于功率放大器和穩(wěn)壓電源中。四、知識深化達林頓管的應用bceT1T2

靜態(tài)工作點的確定方法一般兩種：一是估算法，二是圖解法。

估算法的特點：簡單、快速。在處理實際問題時，常常采用近似估算的方法，更加簡捷、快速地得出電路的靜態(tài)工作點。

圖解法的主要優(yōu)缺點

優(yōu)點：利用圖解法既能分析放大電路的靜態(tài)工作狀況，又能分析動態(tài)工作狀況。圖解的結果比較直觀、形象，可以在輸出特性曲線上直接看出靜態(tài)工作點的位置是否合適，分析輸出波形是否產(chǎn)生非線性失真，以及何種性質的非線性