靜態(tài)工作點(diǎn)分析要點(diǎn)(共14頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上設(shè)計(jì)單級(jí)共基極放大電路 靜態(tài)工作點(diǎn)分析1緒論 本課程設(shè)計(jì)的基本要求是對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)分析（白冰）；輸入信號(hào)的變化對(duì)放大電路輸出的影響（師曉輝）；測(cè)量放大電路的放大倍數(shù)（閆斌）；輸入電阻（劉特）；輸出電阻（齊帥）。 本論文針對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的分析，靜態(tài)工作點(diǎn)是在分析放大時(shí)提出來(lái)的，它是放大電路正常工作的重要條件。當(dāng)把的輸入信號(hào)短路，把IN直接接地，則放大器處于無(wú)信號(hào)輸入狀態(tài)，稱(chēng)為靜態(tài)。如果靜態(tài)工作點(diǎn)選擇不合適，則輸出波形會(huì)失真，因此設(shè)置合適靜態(tài)工作點(diǎn)是放大電路正常工作的前提。 靜態(tài)分析就是求解靜態(tài)工作點(diǎn)Q,再輸入信號(hào)為零時(shí),晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管各電極間的電流和電壓就是Q點(diǎn)。可用估算

2、法和圖解法求解。 Multisim軟件是一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于電子線(xiàn)路仿真與設(shè)計(jì)的 EDA 工具軟件。作為 Windows 下運(yùn)行的個(gè)人桌面電子設(shè)計(jì)工具， Multisim 是一個(gè)完整的集成化設(shè)計(jì)環(huán)境。Multisim計(jì)算機(jī)仿真與虛擬儀器技術(shù)可以很好地解決理論教學(xué)與實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)相脫節(jié)的這一問(wèn)題。學(xué)生可以很方便地把剛剛學(xué)到的理論知識(shí)用計(jì)算機(jī)仿真真實(shí)的再現(xiàn)出來(lái)，并且可以用虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表。它具有直觀的圖形界面, 豐富的元器件，強(qiáng)大的仿真能力，豐富的測(cè)試儀器，完備的分析手段，獨(dú)特的射頻模塊，強(qiáng)大的MCU模塊，完善的后處理，詳細(xì)的報(bào)告，兼容性好的信息轉(zhuǎn)換特點(diǎn)。所以NI Multisim軟件電

3、子學(xué)教學(xué)的首選軟件工具。2 設(shè)計(jì)任務(wù) （一）目的： 1. 了解單極共基極放大電路的基本工作原理；2.學(xué)會(huì)運(yùn)用軟件模擬設(shè)計(jì)電路、應(yīng)用各種儀器。了解電路在不同狀態(tài)下的變化特點(diǎn)，學(xué)會(huì)對(duì)電路的變化分析；3.了解設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)分析的必要性4.熟悉靜態(tài)工作點(diǎn)與動(dòng)態(tài)參數(shù)的估算5.了解穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的措施 （二）原理： 1.共基極放大電路中，輸入信號(hào)是由三極管的發(fā)射極與基極兩端輸入的，再由三極管的集電極與基極兩端獲得輸出信號(hào)因?yàn)榛鶚O是共同接地端，所以稱(chēng)為共基極放大電路。2. 共基極放大電路具有以下特性： （1）、輸入信號(hào)與輸出信號(hào)同相； (2）、電壓增益高；（3)、電流增益低（1）； (4)、功率增益高； (

4、5)、適用于高頻電路。共基極放大電路的最大優(yōu)點(diǎn)是頻帶寬，因而常用于無(wú)線(xiàn)電通信方面。3設(shè)計(jì)電路 （一）單級(jí)共基極放大電路圖 圖31 單級(jí)共基極放大電路圖 （二） 放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量與調(diào)試由于電子器件性能的分散性比較大，因此在設(shè)計(jì)和制作晶體管放大電路時(shí)，離不開(kāi)測(cè)量和調(diào)試技術(shù)術(shù)在技術(shù)前應(yīng)測(cè)量所用元器件的參數(shù)，為電路設(shè)計(jì)提供必要的依據(jù)，在完成設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)被以后，還必須測(cè)量和調(diào)試放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)和各項(xiàng)性能指標(biāo)。一個(gè)優(yōu)質(zhì)放大器，必定是理論設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)調(diào)試相結(jié)合的產(chǎn)物。因此，除了學(xué)會(huì)放大器的理論知識(shí)和設(shè)計(jì)方法外，還必須掌握必要的測(cè)量和調(diào)試技術(shù)。 放大器的測(cè)量和調(diào)試一般包括：放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量與調(diào)試，消除

5、干擾與自激震蕩及放大器各項(xiàng)動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)量與調(diào)試等。1. 靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量測(cè)量放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，應(yīng)在輸入信號(hào)=0的情況下進(jìn)行，即將放大器的輸入端與地端短接，然后選用量程合適的直流毫安表和直流電壓表，分別測(cè)量晶體管的集電極電流以及各電極對(duì)地的電位、和。一般實(shí)驗(yàn)中，為了避免短開(kāi)集電極，所以采用測(cè)量電壓，然后算出的方法，例如，只要測(cè)出，即可用=/算出（也可根據(jù)=(-)/,由確定IC） 同時(shí)也能算出，。為了減小誤差，提高測(cè)量精度，應(yīng)選用內(nèi)阻較高的直流電壓表。2.靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試 放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試是指對(duì)管子集電極電流（或）的調(diào)整與測(cè)試。 靜態(tài)工作點(diǎn)是否合適，對(duì)放大器的性能和輸出波形都有很大影響。如

6、工作點(diǎn)偏高，放大器在加入交流信號(hào)以后易產(chǎn)生飽和失真，此時(shí)的負(fù)半周將被削低，如圖31（a）所示；如工作點(diǎn)偏低則易產(chǎn)生截止失真，即的正半周被縮頂（一般截止失真不如飽和失真明顯），如圖32（b）所示。這寫(xiě)情況都不符合不失真放大的要求。所以在選定工作點(diǎn)以后還必須進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)試，即在放大器的輸入端加入一定的，接茬輸出電壓的大小和波形是否滿(mǎn)足要求。如不滿(mǎn)足，則應(yīng)調(diào)試工作點(diǎn)的位置。 改變電路參數(shù)、(、)都會(huì)引起靜態(tài)工作點(diǎn)的變化，如圖33所示。但通常多采用調(diào)節(jié)偏電阻的方法來(lái)改變靜態(tài)工作點(diǎn)，如減小，則可使靜態(tài)工作點(diǎn)提高等。最后還要說(shuō)明的是，上面所說(shuō)的工作點(diǎn)“偏高”或“偏低”不是絕對(duì)的，應(yīng)該是相對(duì)信號(hào)的幅度而言，如

7、信號(hào)幅度很小，即使工作點(diǎn)較高或較低也不一定會(huì)出現(xiàn)失真。所以確切地說(shuō)，產(chǎn)生波形失真是信號(hào)幅度與靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置配合不當(dāng)所致。如需滿(mǎn)足較大信號(hào)幅度的要求，靜態(tài)工作點(diǎn)最好盡量靠近交流負(fù)載線(xiàn)的中點(diǎn)。 （三）單級(jí)共基靜態(tài)工作點(diǎn)的分析過(guò)程 1.測(cè)量: 圖 34 2.測(cè)量 圖 35 3.測(cè)量 圖36 4.測(cè)量：圖37 5.測(cè)量：圖38上圖為基本共基放大電路，令=0，發(fā)射極電位=—，集電極電位，便可得出靜態(tài)工作點(diǎn). 用晶體管的h參數(shù)等效模型取代所示電路中的晶體管，便可得到基 本共基放大電路的交流等效電路。4 結(jié)論總結(jié) 本次課程設(shè)計(jì)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以Multisim為模擬輔助進(jìn)行的。從分析可以

8、總結(jié)出，靜態(tài)工作點(diǎn)不但決定了電路是否會(huì)產(chǎn)生失真，而且還影響著電壓放大倍數(shù)、輸入電阻等動(dòng)態(tài)參數(shù)。實(shí)際上電源電壓的的波動(dòng)、元件的老化以及因溫度變化所引起晶體管參數(shù)的變化，都會(huì)造成靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定的諸多因素，溫度對(duì)晶體管參數(shù)的影響是最為主要的。（一）靜態(tài)工作點(diǎn)Q的設(shè)置 1.設(shè)置Q點(diǎn)的作用：放大電路在處于動(dòng)態(tài)時(shí)（0），電路中既有交流，又有直流。直流是偏置為放大信號(hào)建立條件、搭建平臺(tái)。若電路中沒(méi)有直流量，交流放大無(wú)法實(shí)現(xiàn)。這猶如收音機(jī)沒(méi)有電池供電，肯定收聽(tīng)不到電臺(tái)信號(hào)一樣的道理。 2.設(shè)置Q點(diǎn)的原則：一般來(lái)說(shuō)，Q點(diǎn)應(yīng)在交流負(fù)載線(xiàn)AB的中央位置處，這樣可獲得最大的不失真輸出，亦即可得到最大的動(dòng)態(tài)工作范圍。

9、 3.合理地設(shè)置Q 點(diǎn)對(duì)交流輸出的影響: （1）若Q點(diǎn)設(shè)置合理，輸出波形失真會(huì)盡可能小。但當(dāng)Q點(diǎn)位置選擇不當(dāng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的非線(xiàn)性失真。圖 41分析圖41 共射放大電路（倒相作用）。對(duì)于晶體管它有三個(gè)工作區(qū)，即放大區(qū)、截止區(qū)、飽和區(qū)，如圖42。Q點(diǎn)設(shè)置合理，那么交流小信號(hào)在輸入的整個(gè)周期內(nèi)，都被放大電路放大，然后輸出一個(gè)完整的正弦波形供給負(fù)載。圖 42（2）若Q點(diǎn)設(shè)置過(guò)高或過(guò)低，在 信號(hào)作用下，晶體管一段時(shí)間工作在飽和區(qū)或截止區(qū)、一段時(shí)間工作在放大區(qū)，這樣放大電路輸出波形就出現(xiàn)失真。因在動(dòng)態(tài)時(shí)（0），電路中的電流、電壓為直流分量和交流分量的疊加，都是一個(gè)變動(dòng)值。電路中電壓、電流是隨時(shí)在變，如輸

10、出回路中集電極電流、集射電壓。由這兩個(gè)量所確定的點(diǎn)M在交流負(fù)載線(xiàn)上AB上移動(dòng)（過(guò)Q點(diǎn)，斜率為 ，的直線(xiàn)）。若M點(diǎn)“誤入”非線(xiàn)性區(qū)域，那么就會(huì)出現(xiàn)波形失真，如圖43（a）（飽和失真），如圖43（b）（截止失真）。（a） （b）圖 43（二）基極輸出器靜態(tài)工作點(diǎn)基極輸出器靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定性對(duì)電路動(dòng)態(tài)性能影響很小，可近似忽略。放大電路直流偏置電路的構(gòu)成形式，要根據(jù)動(dòng)態(tài)性能受到靜態(tài)工作點(diǎn)的影響和制約情況等因素而確定。因此，為簡(jiǎn)化電路，基極輸出器一般采用簡(jiǎn)單的偏置電路形式，即:  晶體管的基極只用一個(gè)電阻用于引入晶體管發(fā)射結(jié)的正偏壓，簡(jiǎn)化了電路但基極直流電位不恒定； 

11、60;晶體管的發(fā)射極接有電阻因發(fā)射極交流電流需經(jīng)電阻轉(zhuǎn)換成交流電壓從發(fā)射極輸出，發(fā)射極必須接有電阻，又對(duì)直流有負(fù)反饋?zhàn)饔茫幸欢ǚ€(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的作用。  需要指出的是：  （1)為滿(mǎn)足>>1，(1+)>>及<<的條件，忽略靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定性對(duì)射極輸出器動(dòng)態(tài)性能的影響，晶體管的電流放大系數(shù)盧應(yīng)盡可能大些。  (2)基極輸出器的靜態(tài)工作點(diǎn)仍要設(shè)置合適，否則可能產(chǎn)生非線(xiàn)性失真，影響動(dòng)態(tài)輸出范圍。 (三) 穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的措施典型的靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路中利用負(fù)反饋穩(wěn)定Q點(diǎn)，而圖39（a）中則采用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)穩(wěn)定Q點(diǎn)。使用溫度

12、補(bǔ)償方法穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，必須在電路中采用對(duì)溫度敏感的器件，如二極管、熱敏電阻等。在圖39（a）所示電路中，電源電壓遠(yuǎn)大于晶體管be間導(dǎo)通電壓，因此Rb中靜態(tài)電流 節(jié)點(diǎn)B的電流方程為 圖 39 穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的措施（a）利用二極管的反向特性進(jìn)行穩(wěn)步補(bǔ)償 （b）利用二極管的正向特性進(jìn)行溫度補(bǔ)償為二極管的反向電流，為晶體管基極靜態(tài)電流。當(dāng)溫度升高時(shí)，一方面增大，另一方面由于增大導(dǎo)致減小，從而隨之減小。當(dāng)參數(shù)合適時(shí)，可基本不變。其過(guò)程簡(jiǎn)述如下： T（） 從這個(gè)過(guò)程的分析可知，溫度補(bǔ)償方法的考溫度敏感器件直接對(duì)基極電流產(chǎn)生影響，使之產(chǎn)生與相反方向的變化。 圖 39（b）所示電路同時(shí)使用引入直流負(fù)反饋和

13、溫度補(bǔ)償兩種方法來(lái)穩(wěn)定Q點(diǎn)。設(shè)溫度升高時(shí)二極管內(nèi)電流基本不變，因此其壓降必然減小，穩(wěn)定過(guò)程簡(jiǎn)述如下： T（） 當(dāng)溫度降低時(shí)，各物理量想相反方向變化。對(duì)于放大電路中的最基本要求，一是不失真，二是能夠放大。如果輸出的波形嚴(yán)重失真，所謂“放大”毫無(wú)意義，因此，設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，以保證放大電路不產(chǎn)生失真是非常必要的5收獲心得 本次模擬電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì)過(guò)程，我學(xué)到了很多東西，通過(guò)靜態(tài)工作點(diǎn)的分析，不僅掌握了共基極放大電路的分析思路，全面了解到晶體管單管放大電路的三種基本揭發(fā)的特點(diǎn)。更是對(duì)一學(xué)期以來(lái)所學(xué)的電子方面的知識(shí)也重新學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)了一遍，也對(duì)自己在模擬電子方面的能力有了更客觀的認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)。在這次設(shè)

14、計(jì)過(guò)程中，從最基本的查原件，找資料做起，了解了完整的電子設(shè)計(jì)的一般步驟，也和同學(xué)們共同探討，學(xué)到了很多課堂上學(xué)不到的東西，也遇到了各種各樣從沒(méi)有想到的問(wèn)題，通過(guò)請(qǐng)教老師，和同學(xué)交流，搜索資料等各種方面解決它們，可以說(shuō)是為我們以后再電子領(lǐng)域的發(fā)展做了一些有意的嘗試，同時(shí)也使我增加了對(duì)電子方面知識(shí)的興趣，也從中發(fā)現(xiàn)了自己的一些不足的地方，以后會(huì)多多改進(jìn)。最后，在這里也非常感謝指導(dǎo)老師，感謝你們的耐心指導(dǎo)，謝謝! 6 參考文獻(xiàn) 1華中理工大學(xué)電子學(xué)教研室，康華光主編，電子基礎(chǔ)基礎(chǔ)（模擬部分）.第四版. 北京: 高等教育出版社,1999.2西安交通大學(xué)電子學(xué)教研室,沈尚賢主編. 電子技術(shù)導(dǎo)論. 北京 : 高等教育出版社, 1985.3謝佳奎主