基本放大電路-圖解分析法（模擬電子技術(shù)課件）

一、交流通路第二講：動態(tài)的圖解分析二、交流負(fù)載線的畫法三、圖解法分析動態(tài)特性圖解法進(jìn)行動態(tài)分析目的：在靜態(tài)工作點(diǎn)確定的前提下，研究信號的傳輸及波形的失真情況。 動態(tài)的圖解分析步驟是：①用圖解法在輸入特性和輸出特性曲線上確定靜態(tài)工作點(diǎn)。②畫交流通路③畫交流負(fù)載線④圖解法分析動態(tài)特性第二講：動態(tài)的圖解分析 所謂交流通路,是指在信號源ui的作用下,只有交流電流所流過的路徑。

一、交流通路第二講：動態(tài)的圖解分析短路短路置零Rb+UCCRCC1C2RLuiuo

將直流電壓源短路，將電容短路。交流通路的畫法：圖1單管共射放大電路RbRCRLuiuoicuce圖2交流通路RbRCRLuiuoicuceuce=-ic（RC//RL）=-icRL交流量ic和uce有如下關(guān)系：交流負(fù)載線的斜率為：二、交流負(fù)載線的畫法第二講：動態(tài)的圖解分析圖2交流通路交流負(fù)載線的畫法iCuCEUCCQIB交流負(fù)載線直流負(fù)載線①斜率為-1/R'L。（R'L=RL∥Rc）②經(jīng)過Q點(diǎn)。

注意：（1）交流負(fù)載線是有交流輸入信號時工作點(diǎn)的運(yùn)動軌跡。（2）空載時，交流負(fù)載線與直流負(fù)載線重合。

圖3交流負(fù)載線iBuBEQuiibic假設(shè)在靜態(tài)工作點(diǎn)的基礎(chǔ)上，輸入一微小的正弦信號uiib靜態(tài)工作點(diǎn)iCiCEuce注意：uce與ui反相！三、圖解法分析動態(tài)特性利用三極管的特性曲線分析放大電路的動態(tài)活動范圍，得出uo和ui之間的大小、相位、失真等關(guān)系。結(jié)論：（1）放大電路中的信號是交直流共存。（2）輸出uo與輸入ui相比，幅度被放大了，頻率不變，但相位相反。（3）放大電路的電壓放大倍數(shù)由輸入信號的變化范圍Δui,逐級變化,最后得到輸出信號的變化范圍Δuce,則放大電路的電壓放大倍數(shù)為:

Au=Δuo/Δui=Δuce/Δui（4）可以確定最大不失真輸出幅度。第二講：動態(tài)的圖解分析圖5圖解法分析動態(tài)特性第二講：動態(tài)的圖解分析一、靜態(tài)工作點(diǎn)的位置

第三講：圖解法分析信號失真二、截止失真情況分析三、飽和失真情況分析四、大信號失真情況分析

iCuCEuo可輸出的最大不失真信號（1）合適的靜態(tài)工作點(diǎn)ib靜態(tài)工作點(diǎn)居中一、靜態(tài)工作點(diǎn)的位置

如果輸入信號比較小，在不致于產(chǎn)生失真的情況下，一般把靜態(tài)工作點(diǎn)選得稍微低一些，可以降低靜態(tài)工作電流，以降低靜態(tài)功耗。

020A40A80A123IB=0Qt00uce

(uo)(1)靜態(tài)工作點(diǎn)偏高引起飽和失真ic正半周變平Q2Q1uCE

/V

IB=60Auo波形tuce負(fù)半周變平飽和失真uCE

/ViC

/mAiC

/mA三、飽和失真情況分析靜態(tài)工作點(diǎn)選得太高，盡管iB波形完好，但在輸出特性上，信號的擺動范圍有一部分進(jìn)入飽和區(qū)，結(jié)果使iC的正半周和uCE的負(fù)半周(對NPN管)被“削”去一部分，輸出電壓uO(uCE)的波形出現(xiàn)底部失真。

飽和失真：對于NPN管，輸出電壓表現(xiàn)為底部失真。uBE/V0Q5ibube0tt0iB/μA(a)工作點(diǎn)偏低引起ib失真iB/μAuBE/Vt1t2t1t2在ube負(fù)半周t1~t2時間內(nèi)，uBE小于死區(qū)電壓，iB=0設(shè)靜態(tài)值IB=5μAQ2Q1二、截止失真情況分析0IB=5μA20608031.5612t00Q

2.250.752.251.50.75icuce(uo)39400(b)工作點(diǎn)偏低引起

ic

、uce

(uo)失真0.250.25正半周變平uCE

/VuCE

/Vt截止失真uo波形iC=

iBQ1Q2iC

/mAiC

/mA下半周變平截止失真：對于NPN管，輸出電壓表現(xiàn)為頂部失真。

四、大信號失真情況分析

第三講：圖解法分析信號失真靜態(tài)工作點(diǎn)合適，但輸入信號ui的幅值過大時。所以產(chǎn)生的基極電流ib的幅值過大,使其變動范圍進(jìn)入非線性區(qū)──飽和區(qū)和截止區(qū)，造成輸出電壓波形的底部和頂部均被削去一部分。這叫雙向失真或大信號失真。

由上述內(nèi)容可得，要想放大電路不產(chǎn)生非線性失真，必須：（1）給放大電路設(shè)置一個合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)大致設(shè)在交流負(fù)載線的中點(diǎn)。（2）輸入信號為小信號，如果輸入信號的幅值過大，放大電路的工作范圍就有可能超出特征曲線的線性范圍（上進(jìn)入飽和區(qū)，下進(jìn)入截止區(qū)），從而引起非線性失真（截幅失真）。OiB=0QuCE/ViC

/mAACBDE交流負(fù)載線輸出波形沒有明顯失真時能夠輸出最大電壓。即輸出特性的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問題：如何求最大不失真輸出電壓？Uomax=min[(UCEQ-UCES),(UCC–UCEQ)]第二章基本放大電路一、什么是圖解分析法第一講：靜態(tài)工作點(diǎn)圖解分析三、圖解法確定靜態(tài)值二、圖解法基本分析步驟 因放大電路中存在著非線性元件三極管，所以它的分析方法與線性電阻電路不同，常用的基本分析方法如下。①圖解分析法：用三極管特性曲線通過作圖的方法來確定靜態(tài)工作點(diǎn)和分析信號的動態(tài)變化情況。②微變等效電路法。把三極管等效為線性元件進(jìn)行分析。一、什么是圖解分析法第一講：靜態(tài)工作點(diǎn)圖解分析二、圖解法基本分析步驟：（1）靜態(tài)分析①估算IB②由輸出特性曲線找出IC和UCE

（2）動態(tài)分析①從輸入特性曲線找出iB的變化規(guī)律②從輸出特性曲線找出ic

、uCE變化規(guī)律注意：必須有輸入、輸出特性曲線圖解法適用于大信號的放大電路圖解法確定靜態(tài)值:就是利用作圖的方式,在三極管的特性曲線上求解出靜態(tài)工作點(diǎn)的位置和坐標(biāo)。

1)輸入回路中的UBE和IB

估算IB,直接由公式得到靜態(tài)基極電流的數(shù)值，即三、圖解法確定靜態(tài)值第一講：靜態(tài)工作點(diǎn)圖解分析所以，靜態(tài)的圖解分析主要是針對輸出回路的圖解。三、圖解法確定靜態(tài)值第一講：靜態(tài)工作點(diǎn)圖解分析2）輸出回路中的UCE和IC左側(cè):三極管的IC和UCE應(yīng)滿足輸出特性曲線,它代表三極管的內(nèi)部特性曲線。

它描述的是對應(yīng)于IB的那條輸出特性曲線。右側(cè):IC和UCE的關(guān)系與負(fù)載電阻RC有關(guān)，其關(guān)系為:UCE=Ucc-IcRc方程中Ic與UCE為線性關(guān)系，在三極管輸出特性坐標(biāo)系中是條直線稱直流負(fù)載線。

IB對應(yīng)的輸出特性與直流負(fù)載線的交點(diǎn)就是工作點(diǎn)Q2．圖解法求靜態(tài)工作點(diǎn)：關(guān)鍵：直流負(fù)載線的確定方法：步驟：1）由直流通路的輸入回路估算出IBQ的值，確定IBQ在輸出特性曲線的位置。2）由直流負(fù)載列出方程UCE=UCC－ICRc，畫出直流負(fù)載線。具體步驟如下：在輸出特性曲線上確定兩個特殊點(diǎn)：①令I(lǐng)C=0，可得UCE=Ucc；故在圖中得到點(diǎn)N（Ucc，0）。

②令UCE=0，可得Ic=；在圖中得到點(diǎn)M（0，）。第一講：靜態(tài)工作點(diǎn)圖解分析③連接M、N兩點(diǎn)即得到直流負(fù)載線，直線的斜率為k=-，因直線與集電極負(fù)載Rc和直流通路有關(guān)，故稱為直流負(fù)載線。3)輸出特性曲線與直流負(fù)載線的交點(diǎn)為靜態(tài)工作點(diǎn)。4)作垂線讀出ICQ、UCEQ。第一講：靜態(tài)工作點(diǎn)圖解分析估算法求IB，確定對應(yīng)的輸出特性曲線由UCE=UCC－ICRC所決定的直流負(fù)載線兩者的交點(diǎn)Q就是靜態(tài)工作點(diǎn)過Q點(diǎn)作水平線，在縱軸上的截距即為ICQ過Q點(diǎn)作垂線，在橫軸上的截距即為ICQ例1：如圖中的直流通路中，設(shè)Rb=300KΩ,Rc=4KΩ,

Ucc=12V,β=40。在已知的輸入、輸出特性曲線上確定靜態(tài)工作點(diǎn)Q，并求出Q點(diǎn)所對應(yīng)的靜態(tài)值——IBQ、ICQ、UCEQ。

第一講：靜態(tài)工作點(diǎn)圖解分析1.估算IB第一講：靜態(tài)工作點(diǎn)圖解分析2.畫出直流負(fù)載線。UCE=Ucc-IcRc

①令I(lǐng)C=0，可得UCE=Ucc=12V

；故在圖中得到點(diǎn)N（12，0）。②令UCE=0，可得Ic=；在圖中得到點(diǎn)M（0，3）。③連接M、N兩點(diǎn)即得到直流負(fù)載線，直線的斜率為k=-

，3.輸出特性曲線與直流負(fù)載線的交點(diǎn)為靜態(tài)工作點(diǎn)。4.作垂線讀出ICQ=1.5mA，UCEQ=5.6V

如改變IB的數(shù)值，便可改變靜態(tài)工作點(diǎn)的位置，從而影響放大電路的放大質(zhì)量。顯然，Q點(diǎn)應(yīng)當(dāng)在線性放大區(qū)才能很好地放大交流信號。一般情況下Q在負(fù)載線的中點(diǎn)時。則放大電路的動態(tài)范圍最大，即輸出的交流信號幅度最大。第一講：靜態(tài)工作點(diǎn)圖解分析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.先用估算的方法計(jì)算輸入回路IBQ、UBEQ。2.用圖解法確定輸出回路靜態(tài)值。方法：根據(jù)uCE=VCC

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iCRc式確定兩個特殊點(diǎn)第二章基本放大電路輸出回路輸出特性直流負(fù)載線Q由靜態(tài)工作點(diǎn)Q確定的ICQ、UCEQ為靜態(tài)值。第二章基本放大電路T【例】圖示單管共射放大電路及特性曲線中，已知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.第二章基本放大電路0iB

=0μA20μA40μA60μA80μA134224681012MQ靜態(tài)工作點(diǎn)uCE

/V由Q點(diǎn)確定靜態(tài)值為：第二章基本放大電路4.用圖解法分析電路參數(shù)對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響（1）改變Rb，保持VCC，Rc，

不變；OIBiCuCE

Q1Rb增大，Rb減小，Q點(diǎn)下移；Q點(diǎn)上移；Q2OIBiCuCE

Q1Q3（2）改變VCC，保持Rb，Rc，

不變；升高VCC，直流負(fù)載線平行右移，動態(tài)工作范圍增大，但管子的動態(tài)功耗