知識(shí)點(diǎn)基本共射放大電路的靜態(tài)分析教學(xué)文稿公開(kāi)課

電工電子技術(shù)主講：高紅項(xiàng)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(wù)：設(shè)定合適的靜態(tài)工作點(diǎn)知識(shí)準(zhǔn)備：基本共射放大電路的靜態(tài)分析操作訓(xùn)練：?jiǎn)喂芊糯箅娐缝o態(tài)工作點(diǎn)測(cè)試知識(shí)深化：達(dá)林頓管的應(yīng)用歸納總結(jié)一、明確任務(wù)為了深入具體地評(píng)價(jià)一個(gè)放大電路的質(zhì)量，需要對(duì)放大電路進(jìn)行定量的分析，估算出放大電路的各項(xiàng)主要指標(biāo)。由于放大電路的各種電壓、電流信號(hào)往往交直流并存，交流信號(hào)是疊加在一定的直流信號(hào)之上的，因此首先進(jìn)行靜態(tài)分析，學(xué)習(xí)用估算法和圖解法設(shè)定合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，觀察工作點(diǎn)偏高或偏低。對(duì)放大性能的影響。（一）估算法和圖解法設(shè)定合適的靜態(tài)工作點(diǎn)二、知識(shí)準(zhǔn)備3.進(jìn)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(xiàng)主要指標(biāo)T估算法和圖解法設(shè)定合適的靜態(tài)工作點(diǎn)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(shí)準(zhǔn)備（一）放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)2.輸入電阻放大電路的輸入電阻是從電路的輸入端看進(jìn)去的等效電阻定義：可用輸入電壓與相應(yīng)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(gè)放大電路向信號(hào)源索取的電流的大小。對(duì)信號(hào)源為電壓源而言，輸入電阻愈大，則放大電路向信號(hào)源索取的電流愈小，同時(shí)，輸入回路的電流在信號(hào)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(hào)源電壓Us

的數(shù)值愈接近。二、知識(shí)準(zhǔn)備（一）放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)3.輸出電阻

輸出電阻是從放大電路的輸出端看進(jìn)去的等效電阻

定義：當(dāng)輸入端信號(hào)電壓US等于零(但保留信號(hào)源內(nèi)阻

Rs)，輸出端開(kāi)路，即負(fù)載電阻

RL為無(wú)窮大時(shí)，外加的輸出電壓

UO。與相應(yīng)的輸出電流

IO之比輸出電阻是衡量一個(gè)放大電路帶負(fù)載能力的指標(biāo)。輸出電阻愈小，則放大電路的帶負(fù)載能力愈強(qiáng)。二、知識(shí)準(zhǔn)備（一）放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)4.最大輸出幅度

最大輸出幅度衡量一個(gè)放大電路輸出的電壓(或電流)的幅值能夠達(dá)到的最大限度，如果超出這個(gè)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(hào)為Uomax。也可以用電壓峰一峰值表示。眾所周知，一個(gè)正弦電壓信號(hào)的峰一峰值是其有效值的2倍。二、知識(shí)準(zhǔn)備（一）放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)

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(fù)載提供的最大輸出功率，通常用符號(hào)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(shí)準(zhǔn)備（一）放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)6.失真系數(shù)

失真系數(shù)衡量一個(gè)放大電路的輸出波形相對(duì)于其輸入波形的保真能力。

因?yàn)榉糯箅娐反嬖谥蔷€性失真，所以當(dāng)輸入一定頻率的正弦波信號(hào)時(shí)，放大電路的輸出波形中，除了由輸入信號(hào)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(shí)準(zhǔn)備（一）放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)7.通頻帶

通頻帶是衡量一個(gè)放大電路對(duì)不同頻率的輸入信號(hào)適應(yīng)能力的指標(biāo)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(gè)點(diǎn)所限定的頻率范圍定義為放大電路的通頻帶，用符號(hào)BW

表示二、知識(shí)準(zhǔn)備（一）放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)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(wèn)題：一種是圖解法，即在承認(rèn)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(hào)的情況下，近似地認(rèn)為在靜態(tài)工作點(diǎn)附近一個(gè)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(shí)可以用一個(gè)線性的等效電路以及若干微變等效參數(shù)來(lái)代替非線性的三極管，從而將非線性的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為線性問(wèn)題。二、知識(shí)準(zhǔn)備（二）放大電路分析方法的特點(diǎn)2．放大電路中的各種電壓、電流信號(hào)往往交直流并存

在靜態(tài)時(shí)，放大電路的交流輸入信號(hào)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(hào)。如果再在放大電路的輸入端加上一個(gè)交流正弦信號(hào)，則放大電路中各處的電壓、電流將在原來(lái)直流信號(hào)的基礎(chǔ)上疊加一個(gè)交流成分，出現(xiàn)了交直流并存的現(xiàn)象。二、知識(shí)準(zhǔn)備（二）放大電路分析方法的特點(diǎn)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(duì)集電極電流的控制作用，以及場(chǎng)效應(yīng)三極管中柵極與源極之間的電壓對(duì)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(shí)準(zhǔn)備（二）放大電路分析方法的特點(diǎn)4．放大元件的特性受溫度的影響比較嚴(yán)重

當(dāng)溫度變化時(shí)，由于電子器件的特性發(fā)生變化而使放大電路的工作點(diǎn)不穩(wěn)定，甚至不能正常工作。這也是使用放大電路時(shí)必須充分重視的一個(gè)實(shí)際問(wèn)題。為了克服溫度變化帶來(lái)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(diǎn)，提高性能。在分析各種實(shí)用的放大電路時(shí)，需要注意這個(gè)特點(diǎn)。二、知識(shí)準(zhǔn)備（二）放大電路分析方法的特點(diǎn)通常，放大電路中直流電源的作用和交流信號(hào)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(hào)的通路和交流信號(hào)的通路是不同的。為簡(jiǎn)化分析，將它們分開(kāi)作用，引入直流通路和交流通路的概念。二、知識(shí)準(zhǔn)備1.直流通路：①

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

起作用）二、知識(shí)準(zhǔn)備RB+UCCRCC1C2T直流通道RB+UCCRC××（三）直流通路與交流通路對(duì)交流信號(hào)(輸入信號(hào)ui)二、知識(shí)準(zhǔn)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(dāng)UCC>>UBEQ時(shí)，二、知識(shí)準(zhǔn)備+UCCRBRCIBQUBEQ（四）放大電路的定量分析2.圖解法由UCE

＝UCC－ICRCM點(diǎn)：IC＝0，UCE＝

UCCN點(diǎn)：UCE

＝0，IC＝UCC/RC與IB

＝IBQ交點(diǎn)便是Q點(diǎn)二、知識(shí)準(zhǔn)備UCE/VIC

/mAM20μA60μA80μAIB=IBQ

QUCC/RCNUCCICQUCEQ直流負(fù)載線直流負(fù)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(diǎn)偏下）

輸出波形正半周被削平

（2）飽和失真（Q點(diǎn)偏上）

輸出波形負(fù)半周被削平二、知識(shí)準(zhǔn)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(diǎn)，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(shí)準(zhǔn)備（五）例題(a)(b)

(c)解：（1）用估算法求靜態(tài)工作點(diǎn)由式得IB≈

=0.04mA=40μAIC≈βIB=36.5×0.04mA=1.5mAUCE=UCC-ICRC=12-1.5×4=6V二、知識(shí)準(zhǔn)備

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

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

在輸出特性曲線的坐標(biāo)平面內(nèi)找出M、N點(diǎn)，連接(一)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.加深對(duì)共射極單級(jí)小信號(hào)放大器特性的理解；2.掌握單級(jí)放大器的調(diào)試方法和特性的測(cè)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(xùn)練低頻小信號(hào)放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)試(二)實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器材

低頻信號(hào)發(fā)生器1臺(tái)

雙路直流穩(wěn)壓電源1臺(tái)

雙蹤示波器1臺(tái)

數(shù)字萬(wàn)用表1只

元件及導(dǎo)線：若干三、操作訓(xùn)練低頻小信號(hào)放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)試(三)實(shí)驗(yàn)原理1.實(shí)驗(yàn)原理圖三、操作訓(xùn)練IB+UCCRBC2C1++--++UOUIRCICT低頻小信號(hào)放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)試R1R2(三)實(shí)驗(yàn)原理2.靜態(tài)工作點(diǎn)的確定。

三、操作訓(xùn)練低頻小信號(hào)放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)試(四)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)的調(diào)試。(1)調(diào)節(jié)RB，用萬(wàn)用表直流電壓擋測(cè)UC≈4V左右。(2)在輸入端加入f=1

kHz，Ui=5mV信號(hào)，用示波器觀察輸入與輸出波形。三、操作訓(xùn)練低頻小信號(hào)放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)試

表一

I三、操作訓(xùn)練IBQICQUBEQRBUCEQ(3)逐漸增大低頻信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)幅度，調(diào)節(jié)RB，使放大器輸出波形正峰與負(fù)峰恰好同時(shí)出現(xiàn)削波失真為止，此時(shí)斷開(kāi)交流信號(hào)，用萬(wàn)用表直流電壓擋測(cè)量IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ，斷開(kāi)電源測(cè)量RB，（注：RB=R1+R2），記入表一中。低頻小信號(hào)放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)試

達(dá)林頓管又稱復(fù)合管。是將兩個(gè)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(diǎn)是放大倍數(shù)非常高。達(dá)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(hào)，如大功率開(kāi)關(guān)電路。在電子學(xué)電路設(shè)計(jì)中，達(dá)林頓接法常用于功率放大器和穩(wěn)壓電源中。四、知識(shí)深化達(dá)林頓管的應(yīng)用bceT1T2

靜態(tài)工作點(diǎn)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(diǎn)：簡(jiǎn)單、快速。在處理實(shí)際問(wèn)題時(shí)，常常采用近似估算的方法，更加簡(jiǎn)捷、快速地得出電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。

圖解法的主要優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：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(dòng)態(tài)工作狀況。圖解的結(jié)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(diǎn)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(zhì)的非線性