放大電路分析方法交直流通道圖解法

放大電路分析方法交直流通道圖解法1第一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六畫直流通路的原則1.電容的容抗為無窮大，視為開路2.電感線圈的阻值很小，相當(dāng)短路3.交流信號(hào)源視為短路，若有內(nèi)阻則保留第二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六例：對(duì)直流信號(hào)（只有+VCC）開路開路RB+VCCRCC1C2T直流通道RB+VCCRC阻容耦合共射放大電路第三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六畫交流通路的原則1.直流電源：內(nèi)阻為零，相當(dāng)于短路2.耦合電容（大電容）對(duì)交流相當(dāng)于短路第四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六對(duì)交流信號(hào)(輸入信號(hào)ui)短路短路置零RB+VCCRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路RL第五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六P139：分別改正圖示各電路中的錯(cuò)誤，使它們有可能放大正弦波信號(hào)。要求保留電路原來的共射接法。2.1(c)、2.1(d)(c)將VBB反接；在輸入端串聯(lián)一個(gè)電阻或一個(gè)電容。(d)在VBB支路加Rb；電容C1極性左邊為“+”；在-VCC與集電極之間加Rc。第六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六P136二、試分析各電路是否能放大正弦交流信號(hào)，簡述理由。設(shè)圖中所有電容對(duì)交流信號(hào)均可視為短路。(a)不能。直流通路VBB被短路，交流通路輸入信號(hào)被短路——即交直流通路時(shí)，輸入端的交直流電源互為短路。(b)能。(c)不能。做直流通路，IB被ui短路?！粗绷鞅唤涣餍盘?hào)源短路。圖(a)圖(b)圖(c)第七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六(e)不能。交流通路中，輸入信號(hào)被電容C1、

C2、VCC短路(f)不能。交流通路輸出始終為零——VCC置零短路。

直流通路——輸出始終為VCC圖(e)圖(f)第八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六2.3.2圖解法在三極管的輸入、輸出特性曲線上直接用作圖的方法求解放大電路的工作情況。一、靜態(tài)工作點(diǎn)的分析1.先確定輸入回路IBQ、UBEQ。（因?yàn)閁BEQ通常已知為0.7V，故一般采用估算的方法計(jì)算IBQ）基本共射放大電路T第九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六2.用圖解法確定輸出回路靜態(tài)值。方法：靜態(tài)工作點(diǎn)不僅滿足晶體管本身的輸出特性曲線，同時(shí)滿足外電路（全量）回路方程

uCE=VCC

-

iCRc，由回路方程可確定兩個(gè)特殊點(diǎn).圖2.2.1基本共射放大電路T此外uCE=VCC

-

iCRc可轉(zhuǎn)換方程為iC=VCC/Rc-uCE/Rc若不考慮負(fù)載情況，即無RL思考：若考慮負(fù)載RL呢？第十頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六若考慮RL負(fù)載情況，則外電路（全量）回路方程為

T此外可轉(zhuǎn)換方程為第十一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六輸出回路輸出特性輸出回路負(fù)載線（直流負(fù)載線）Q由靜態(tài)工作點(diǎn)Q確定的ICQ、UCEQ

為靜態(tài)值。直流負(fù)載線(即外電路回路方程線，用來在圖解法中確定Q點(diǎn)):由直流通路所確定的負(fù)載線，斜率-1/Rc外電路回路方程第十二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六【例】已知圖示單管共射放大電路及輸出特性曲線，其中Rb=280k，Rc=3k

，集電極直流電源VCC=12V，試用圖解法確定靜態(tài)工作點(diǎn)。解：首先估算IBQ做直流負(fù)載線，確定Q

點(diǎn)根據(jù)UCEQ=VCC–ICQ

RciC=0，uCE=12V；uCE=0，iC=4mA.T第十三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六0iB

=0μA20μA40μA60μA80μA134224681012MQ靜態(tài)工作點(diǎn)IBQ=40μA，ICQ=2mA，UCEQ=6V.uCE

/V由Q

點(diǎn)確定靜態(tài)值為：iC

/mA第十四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六二、電壓放大倍數(shù)的分析1.交流通路的輸出回路輸出通路的外電路是Rc和RL的并聯(lián)。icuceRBRCRLuiuo交流通路其中：ic與uce反相（見放大電路波形分析）第十五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六iC

和uCE是全量，與交流量ic和uce有如下關(guān)系所以：即：交流信號(hào)的ic和uce的變化沿著斜率為：的直線。這條斜率的直線過Q點(diǎn)，稱為交流負(fù)載線（即動(dòng)態(tài)信號(hào)遵循的負(fù)載線，用來描述動(dòng)態(tài)信號(hào)的變化狀態(tài)）——盡管交流信號(hào)正負(fù)間切換，但它總有為0的時(shí)候（即Q點(diǎn)）。第十六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六交流負(fù)載線交流負(fù)載線斜率為：OIBiC

/mAuCE

/VQ靜態(tài)工作點(diǎn)非常重要：對(duì)于直接耦合，直流負(fù)載線與交流負(fù)載線是同一直線；對(duì)于阻容耦合，只有空載情況下直流負(fù)載線與交流負(fù)載線才是同一直線。注：斜率相同+均過Q點(diǎn)=同一直線事實(shí)上，上圖是阻容耦合并且接聯(lián)負(fù)載時(shí)對(duì)應(yīng)的情況。第十七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六2.動(dòng)態(tài)工作情況圖解分析0.680.72uBEiBtQ000.7t6040200uBE/ViB/μAuBE/ViBUBE第十八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六交流負(fù)載線直流負(fù)載線4.57.5uCE912t0ICQiC

/mA0IB=40μA2060804Q260uCE/ViC

/mA0tuCE/VUCEQiC輸出回路工作情況分析第十九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六3.電壓放大倍數(shù)

【例】用圖解法求圖示電路電壓放大倍數(shù)。輸入、輸出特性曲線如前面圖，RL=3k。uCE=(4.5–7.5)V=-3VuBE=(0.72–0.68)V=0.04V解：由輸入特性曲線得IBQ為40A；由已知量畫直流負(fù)載線，得到輸出特性曲線上的Q點(diǎn)。求確定交流負(fù)載線(見圖中過Q點(diǎn)紅直線)取iB=(60–20)A=40A則輸入、輸出特性曲線上有T第二十頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六在放大電路中，輸出信號(hào)應(yīng)該成比例地放大輸入信號(hào)（即線性放大）；如果兩者不成比例，則輸出信號(hào)不能反映輸入信號(hào)的情況，放大電路產(chǎn)生非線性失真。為了得到盡量大的輸出信號(hào)，要把Q設(shè)置在交流負(fù)載線的中間部分。如果Q設(shè)置不合適，信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)，則造成非線性失真。下面將分析失真的原因。為簡化分析，假設(shè)負(fù)載為空載(RL=)。三、波形非線性失真的分析第二十一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六iCuCEuo可輸出的最大不失真信號(hào)選擇靜態(tài)工作點(diǎn)ib第二十二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六

1.靜態(tài)工作點(diǎn)過低，引起

iB、iC、uCE的波形失真ibui結(jié)論：iB波形失真OQOttOuBE/ViB/μAuBE/ViB/μAIBQ

——截止失真第二十三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六iC

、uCE

(uo

)波形失真NPN管截止失真時(shí)的輸出uo波形。uo波形頂部失真uo=

uceOiCtOOQ

tuCE/VuCE/ViC

/mAICQUCEQ第二十四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六iCuCE2.Q點(diǎn)過高，信號(hào)進(jìn)入飽和區(qū)放大電路產(chǎn)生飽和失真ib輸入波形uo輸出波形uo

波形底部失真解決方案（降Q，指遠(yuǎn)離飽和區(qū)）：1.更換小β管，以便在同樣的IBQ情況下減小ICQ；2.增大基極電阻Rb，減小基極靜態(tài)電流IBQ，減小集電極靜態(tài)電流ICQ；2.減小集電極電阻Rc，改變交流負(fù)載線斜率使其更陡，且增大管壓降UCEQ。第二十五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六Q點(diǎn)與失真動(dòng)畫片第二十六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六在括號(hào)內(nèi)用“√”和“×”表明下列說法是否正確。只要是共射放大電路，輸出電壓的底部失真都是飽和失真。(×)三種特殊情況：——（1）信號(hào)過大時(shí)，底部和頂部都會(huì)失真；——（2）如果是兩級(jí)共射放大電路，輸出端的底部失真，有可能是前一級(jí)共射放大大電路的頂部失真（截止失真）被后一級(jí)反相了；——（3）對(duì)于PNP型管組成的共射放大電路，其輸出電壓的波形表現(xiàn)與NPN型管組成的共射放大電路正好相反，當(dāng)輸出電壓底部失真時(shí)為截止失真。第二十七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六習(xí)題2.8若將圖示電路中的NPN管換成PNP管，其它參數(shù)不變，則為使電路正常放大電源應(yīng)作如何變化？Q點(diǎn)如何變化？若輸出電壓波形底部失真，則說明電路產(chǎn)生了什么失真？如何消除？解：由正電源改為負(fù)電源；

Q點(diǎn)數(shù)值不變，但UBEQ、UCEQ的極性均為“-”；輸出電壓波形底部失真對(duì)應(yīng)輸入信號(hào)正半周失真，對(duì)PNP管而言，管子進(jìn)入截止區(qū)，即產(chǎn)生了截止失真；

消除方法：升高Q點(diǎn)（即增大IB），減小Rb可做到。第二十八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六3.用圖解法估算最大輸出幅度有負(fù)載情況:輸出波形無明顯失真時(shí)能夠輸出的最大電壓，即輸出特性曲線中A、B所限定的范圍。

Q盡量設(shè)在線段AB的中點(diǎn)。則AQ=QB，CD=DE如何求最大不失真輸出電壓(用有效值表示)？OiB=0QuCE/ViC

/mAACBDE交流負(fù)載線Uom=min[(UCEQ-UCES),(VCC/-UCEQ)]/其中UCES=0.7V；VCC/是交流負(fù)載線的橫軸截距，與B點(diǎn)橫坐標(biāo)近似相等；(VCC/-UCEQ)=ICQ(RC//RL)。無負(fù)載情況：Uom=min[(UCEQ-UCES),(VCC-UCEQ)]/此圖畫的不太準(zhǔn)，曲線平臺(tái)開始處應(yīng)基本一致第二十九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六習(xí)題2.4

電路如圖(a)所示，圖(b)是晶體管的輸出特性，靜態(tài)時(shí)UBEQ=0.7V。利用圖解法分別求出RL為斷路和3KΩ時(shí)的靜態(tài)工作點(diǎn)和最大不失真輸出電壓（有效值）。

(a)(b)解：空載時(shí)交直流負(fù)載線方程為uCE=

12-3iCUo=min[(UCEQ-UCES),(VCC-UCEQ)]/負(fù)載時(shí)交直流負(fù)載線方程為uCE=

6-1.5iC靜態(tài)工作點(diǎn)Q1：靜態(tài)工作點(diǎn)Q2：Uo=min[(UCEQ-UCES),(VCC/-UCEQ)]/=min[3-0.7,6-3]/=2.3/=1.63V負(fù)載交直流負(fù)載線橫軸截距VCC/=6縱軸截距為4=min[6-0.7,12-6]/=5.3/=3.75V第三十頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六4.用圖解法分析電路參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響(