1、2.3 2.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法一、放大電路的直流通路和交流通路一、放大電路的直流通路和交流通路二、圖解法二、圖解法三、等效電路法三、等效電路法一、放大電路的直流通路和交流通路一、放大電路的直流通路和交流通路1. 直流通路：直流通路： Us=0，保留，保留Rs；電容開路；電容開路； 電感相當于短路（線圈電阻近似為電感相當于短路（線圈電阻近似為0）。）。2. 交流通路：大容量電容相當于短路；交流通路：大容量電容相當于短路； 直流電源相當于短路（內阻為直流電源相當于短路（內阻為0）。）。 通常，放大電路中直流電源的作用和交流信號的通常，放大電路中直流電源的作用和交流信號的作用共

2、存，這使得電路的分析復雜化。為簡化分析，作用共存，這使得電路的分析復雜化。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。將它們分開作用，引入直流通路和交流通路的概念。分析分析放大電路放大電路靜態分析：靜態分析：計算計算Q Q。用直流通路用直流通路動態分析：動態分析：A Au u、R Ri i、R Ro o 波形失真。波形失真。用交流通路用交流通路cCQCCCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVI VBB越大，越大，UBEQ取不同的取不同的值所引起的值所引起的IBQ的誤差越小。的誤差越小。基本共射放大電路的直流通路和交流通路基本共射放大電路的直流通路和交流通路 列晶體管輸

3、入、輸出回路方程，將列晶體管輸入、輸出回路方程，將UBEQ作為已知條件，作為已知條件，令令ICQIBQ，可估算出靜態工作點。，可估算出靜態工作點。cCQCCCEQBQCQbBEQCCBQ RIVUIIRUVI當當VCCUBEQ時，時，bCCBQRVI已知：已知：VCC12V， Rb600k， Rc3k ， 100。 Q？直流通路直流通路阻容耦合單管共射放大電路的直流通路和交流通路阻容耦合單管共射放大電路的直流通路和交流通路IBQ=20uA，ICQ=2mA, UCEQ=6VUBEQ：硅管硅管0.7V,鍺管鍺管0.2V例例1 1、畫出圖示電路的直流通路和交流通路。、畫出圖示電路的直流通路和交流通路

4、。將將u uS S短路即為直流通路。短路即為直流通路。交流通路交流通路交流通路交流通路直流通路直流通路二、圖解法二、圖解法應實測特性曲線應實測特性曲線1. 靜態分析：圖解二元方程靜態分析：圖解二元方程bBBBBERiVucCCCCERiVu輸入回路輸入回路負載線負載線QIBQUBEQQIBQICQUCEQ負載線負載線例例2、已知、已知單管共射放大電路及特性曲線單管共射放大電路及特性曲線,Rb = 280 k ，Rc = 3 k ，VCC = 12 V，試用圖解法確定，試用圖解法確定Q點。點。解：解：首先估算首先估算 IBQA 40mA)2807 . 012(bBEQCCBQ RUVI做直流負載

5、線，確定做直流負載線，確定 Q 點點根據根據讀讀 Q 點：點：2. 電壓放大倍數的分析電壓放大倍數的分析符號為“”。反相，與給定uuAuuuuAuuiiuIOIOOCECBI)(bBIBBBERiuVuIuBBQBiIICiCEu斜率不變斜率不變3. 失真分析失真分析 截止失真截止失真消除方法：增大消除方法：增大VBB，即向上平移輸入回路負載線。，即向上平移輸入回路負載線。t 截止失真是在輸入回路首先產生失真！截止失真是在輸入回路首先產生失真！QiB底部失真底部失真 iC底部失真底部失真uO頂部失真頂部失真Q減小減小Rb能消除截止失真嗎？能消除截止失真嗎？決定決定UOM飽和失真產生于晶體管的輸

6、出回路！飽和失真產生于晶體管的輸出回路！QiC頂部失真頂部失真 （iB不失真）不失真）uO底部失真底部失真 飽和失真飽和失真決定決定UOM消除飽和失真的方法消除飽和失真的方法 消除方法：增大消除方法：增大Rb，減小，減小VBB，減小，減小Rc，減小，減小，增大，增大VCC。 Q QRb或或或或VBB Rc或或VCC這可不是這可不是好辦法！好辦法！用圖解法估算最大輸出幅度用圖解法估算最大輸出幅度OiB = 0QuCE/ViC / mAACBDE交流負載線交流負載線22omDECDU Q 盡量設在線段盡量設在線段 AB 的中點。則的中點。則 AQ = QB，CD = DE最大不失真輸出電壓最大不失

7、真輸出電壓Uom ：比較：比較(UCEQUCES)與（與（ VCC UCEQ ），取其小者，），取其小者，除以除以 。VCCUCEQ21. Rb對對Q點的影響點的影響2. RC 對對Q點的影響點的影響 3. VCC對對Q點的影響點的影響NOQMIBQiCuCENOQMIBQiCuCENOQMIBQiCuCERbRbRCRCVCCVCC電路參數對靜態工作點的影響電路參數對靜態工作點的影響Q 點下移；點下移；Q 點上移；點上移；Q 點左移；點左移； Q 點右移；點右移； Q 點平行上移；點平行上移；Q 點平行下移點平行下移+VCC實際調試中實際調試中, 主要通過主要通過改變改變Rb來調整來調整Q點

8、。點。U UBEQBEQ+V+VCCCCU UCEQCEQR R L LR RC CR R b bu uo ou ui i阻容耦合放大電路阻容耦合放大電路R R L LR RC CR R b bU Ui iU Uo o直流通路直流通路交流通路交流通路直流負載線直流負載線：CRiVuC CC CC CC CE E 交流負載線：交流負載線：u ucece= =i ic cR RL L斜率斜率= =1/R1/RC CR RL L=R=RC C/R/RL L 斜率斜率= =1/R1/RL Luceic4、直流負載線和交流負載線、直流負載線和交流負載線Uom=?Q點在什么位置點在什么位置Uom最大？最大

9、？交流負載線應過交流負載線應過Q點，且點，且斜率決定于（斜率決定于（RcRL）BRILCQU Uomom=I=ICQCQRRL L當當I ICQCQR RL L=U=UCEQCEQU UCESCES時，時，UomUom最大最大5、圖解法的特點、圖解法的特點 形象直觀；形象直觀； 適應于適應于Q點分析、失真分析、最大不失真輸出點分析、失真分析、最大不失真輸出電壓的分析；電壓的分析； 能夠用于大信號分析；能夠用于大信號分析； 不易準確求解；不易準確求解； 不能求解輸入電阻、輸出電阻、頻帶等參數。不能求解輸入電阻、輸出電阻、頻帶等參數。直接耦合放大電路：交直流負載線重合。直接耦合放大電路：交直流負載

10、線重合。阻容耦合放大電路：阻容耦合放大電路：當當R RL L=時（空載）時（空載），交直流負載線重合。，交直流負載線重合。例例3 31. 在什么參數、如何變化時在什么參數、如何變化時Q1 Q2 Q3 Q4？2. 從輸出電壓上看，哪個從輸出電壓上看，哪個Q點下最易產生截止失真？哪點下最易產生截止失真？哪個個Q點下最易產生飽和失真？哪個點下最易產生飽和失真？哪個Q點下點下Uom最大？最大？3. 設計放大電路時，應根據什么選擇設計放大電路時，應根據什么選擇VCC？例例4 42. 空載和帶載兩種情況下空載和帶載兩種情況下Uom分別為多少？分別為多少？在圖示電路中，有無可能在空載時輸出電壓失真，而在圖示

11、電路中，有無可能在空載時輸出電壓失真，而帶上負載后這種失真消除？帶上負載后這種失真消除？3. 增大電壓放大能力的方法？增大電壓放大能力的方法？ 已知已知ICQ2mA，UCES0.7V。 1. 在空載情況下，當輸在空載情況下，當輸入信號增大時，電路首先出入信號增大時，電路首先出現飽和失真還是截止失真？現飽和失真還是截止失真？若帶負載的情況下呢？若帶負載的情況下呢？三、等效電路法 半導體器件的非線性特性使放大電路的分析復雜化。半導體器件的非線性特性使放大電路的分析復雜化。利用線性元件建立模型，來描述非線性器件的特性。利用線性元件建立模型，來描述非線性器件的特性。cCQCEQBQCQbBEQBBBQ

12、 RIVUIIRUVICC輸入回路等效為輸入回路等效為恒壓源恒壓源輸出回路等效為電流控制的電流源輸出回路等效為電流控制的電流源1. 1. 直流模型：適于直流模型：適于Q Q點的分析點的分析理想二極管理想二極管利用估算法求解靜態工作點，實質上利用了直流模型。利用估算法求解靜態工作點，實質上利用了直流模型。2. 2. 晶體管的晶體管的h參數等效模型（交流等效模型）參數等效模型（交流等效模型） 在交流通路中可將晶體管看成在交流通路中可將晶體管看成為一個二端口網絡，輸入回路、為一個二端口網絡，輸入回路、輸出回路各為一個端口。輸出回路各為一個端口。)()(CEBCCEBBEuifiuifu，在低頻、小信

13、號作用下的關系式在低頻、小信號作用下的關系式CECECBBCCCECEBEBBBEBEddddddBCEBCEuuiiiiiuuuiiuuIUIUce22b21cce12b11be UhIhIUhIhU交流等效模型（按式子畫模型）交流等效模型（按式子畫模型）電阻電阻無量綱無量綱無量綱無量綱電導電導UbeI bIcUceh12Uceh11h21Ib1/h22h參數的物理意義參數的物理意義beBBE11CEriuhUBCEBE12IuuhCEBC21UiihceCEC221Bruihib-e間的間的動態電阻動態電阻內反饋內反饋系數系數電流放大系數電流放大系數c-e間的電導間的電導 在輸入回路，內反

14、饋系數在輸入回路，內反饋系數h12很小，即內反饋很弱，近似分析中可忽略不計，很小，即內反饋很弱，近似分析中可忽略不計，故晶體管的輸入回路可近似等效為只有一個動態電阻故晶體管的輸入回路可近似等效為只有一個動態電阻rbe(h11)；在輸出回路，；在輸出回路，h22很小，即很小，即rce很大，說明在近似分析中該支路的電流可忽略，故晶體管的輸很大，說明在近似分析中該支路的電流可忽略，故晶體管的輸出回路可近似等效為只有一個受控電流源出回路可近似等效為只有一個受控電流源Ic ，Ic = Ib 。簡化的簡化的h h參數等效電路交流等效模型參數等效電路交流等效模型CQTbbEQTbbebbbbbebe IUr

15、IUrrrIUr)1 (查閱手冊查閱手冊基區體電阻基區體電阻發射結電阻發射結電阻發射區體電阻發射區體電阻數值小可忽略數值小可忽略利用利用PN結的電流方程可求得結的電流方程可求得由由IEQ算出算出在輸入特性曲線上，在輸入特性曲線上，Q點越高，點越高，rbe越小！越小！1、 h參數都是小信號參數，即微變參數或交流參數。參數都是小信號參數，即微變參數或交流參數。2、h參數與參數與Q點有關，在放大區基本不變。點有關，在放大區基本不變。3、 沒有考慮結電容的作用。沒有考慮結電容的作用。 因此適用條件：因此適用條件：低頻小信號低頻小信號4、 h參數都是微變參數，所以參數都是微變參數，所以只適合對交流信號只

16、適合對交流信號的分析。的分析。（只對交流等效對直流不等效（只對交流等效對直流不等效)5、 受控電流源受控電流源Ib的大小和方向受的大小和方向受Ib控制。控制。晶體管晶體管h參數等效模型注意問題參數等效模型注意問題：VCCRCR bVBBuoui畫放大電路的交流等效電路畫放大電路的交流等效電路外電路：用交流通路外電路：用交流通路T: 用三極管等效電路代替用三極管等效電路代替UiI bUorbeIbR cR b3. 放大電路的動態分析放大電路的動態分析)()(bebbbebiirRIrRIUccoRIUbebcio rRRUUAubebiiirRIURcoRR 放大電路的放大電路的交流等效電路交流

17、等效電路阻容耦合共射放大電路的動態分析阻容耦合共射放大電路的動態分析beLbebLcio )(rRrIRRIUUAcubebebirrRRuuARRRUUUUUUAisiiosisoscoRR 放大電路的放大電路的交流等效電路交流等效電路輸入電輸入電阻中不阻中不應含有應含有Rs!輸出電輸出電阻中不阻中不應含有應含有RL!VCCRCR bVBBuoui例例5、已知、已知VBB=1V，Rb=24k，VCC=12V，Rc=5.1k，晶體管的晶體管的=100，rbb=100 ，導通時，導通時UBEQ=0.7V。、靜態工作點、靜態工作點Q Q、求、求Au、Aus、Ri、Ro解：解：、 靜態工作點靜態工作

18、點Q 12.512.5A AR RU UV VI Ib bBEQBEQBBBBBQBQICQ IBQ=1.25mAUCEQ = VCC ICQ RC5.63V、求、求Au、Aus、Ri、Ro2.2k2.2kI IU Ur rI IU U) )(1(1r rr rCQCQT TbbbbEQEQT Tbbbbbebe-19.5-19.5r rR RR RU UU UA Abebeb bC Ci iO Ou u2 26 6. .2 2k kr rR RI IU UR Rb be eb bi ii ii i5 5. .1 1k kR RI IU UR Rc cU UO OO Oo o0 0S SUiI bUorbeIbR cR b例例6、圖示電路，三極管的、圖示電路，三極管的=80，rbe=1K UBE=0.7V+VCCR LRC3 k3 k+12Vuoui R b600 kR S1 kU S、計算靜態工作點、計算靜態工作點Q、求、求Au、Aus、Ri、Ro解：解：、 靜態工作點靜態工作點Q 7.2V7.2VR RI IV VU U1.6mA1.6mAI II I2020A AR R