电路基础与集成电子技术-5.2 基本放大电路的图解分析.ppt

第5 章基本放大电路 2010.025.2 基本放大电路的图解分析5.2.1 放大电路的静态图解分析5.2.2 放大电路的输出动态范围第5 章基本放大电路 2010.02 放大电路的静态是指输入信号为零时的状态，电路中只包含直流量，因此可以用放大电路的直流通路来分析。具体的分析方法有计算法和图解法。由于晶体管的特性曲线是非线性的，不能用数学表达式来描述，只能用特性曲线来表示。在分析放大电路时可采用图解的方法。在放大电路的输入回路，晶体管的一方，可以用晶体管的输入特性曲线表示；外电路的一方，可以用基极回路直流通路的电路方程式来描述。在放大电路的输出回路，可以用晶体管的输出特性曲线和输出侧直流通路的电路方程式来描述。5.2.1 放大电路的静态图解分析第5 章基本放大电路 2010.02 以图5.2.1 N沟道共源组态基本放大电路为例，输入侧和输出侧可分别用晶体管的特性曲线和直流通路的电路方程来描述。5.2.1.1 输入回路的静态图解分析图5.2.1 共源组态基本放大电路 图5.2.2 将基本放大电路分割 为非线性和线性两部分 第5 章基本放大电路 2010.02 对图5.2.3的放大电路可根据下列方程式进行图解QUGSQIDQ 直线方程 uGS=-iDRS是与输入特性曲线的交点即是静态工作点Q。由工作点Q，即可确定UGSQ 和IDQ。图5.2.3 在转移特性上求工作点 第5 章基本放大电路 2010.02 5.2.1.2 输出回路的静态图解分析图5.2.1 共源组态基本放大电路 列出图5.2.1放大电路输出回路线性电路的直线方程：(5.2.1)第5 章基本放大电路 2010.02图5.2.4 在漏极输出特性上求工作点 由式(5.2.1)在漏极输出特性曲线上确定两个特殊点，做直线AB，直线AB称为直流负载线。由输入特性曲线可得UGSQ，该条输出特性曲线与直流负载线的交点即为静态工作点Q。第5 章基本放大电路 2010.02综上可总结出静态图解法的要点：1.由栅极输入回路，列直流通路电路方程式，例如自给偏压2.UGS=-IDRS2.在输入特性曲线上通过图解，求出静态工作点Q及其对应的UGSQ；3.由漏极输出回路，列直流通路电路方程式 UDS=VDD-ID(Rd+RS)4.在漏极输出特性曲线X轴及Y轴上确定两个特殊点（VDD，0）和（0，VDD/Rd+RS），即可画出直流负载线；5.在输出特性曲线上，根据Q点可求出IDQ和UDSQ以及UGSQ，这三个参数代表了放大电路的静态。求放大电路的静态工作点Q就是求这三个参数。第5 章基本放大电路 2010.02 5.2.1.3 输出回路的动态图解分析 当有输入信号作用在放大电路的输入端，应按交流通路进行分析，放大电路漏极输出回路交流通路的等效负载电阻值 RLRd。将交流负载画在输出特性曲线上，即为交流负载线。交流负载线的斜率等于R L=-1/RLRd辅助线第5 章基本放大电路 2010.02关于交流负载线可归纳如下：1.确定基本放大电路输出回路的交流负载电阻，对于图5.2.1所示的基本放大电路，RL=RLRd。2通过输出特性曲线上的Q点做一直线，其斜率为-1/R L，这条线即是交流负载线。3交流负载线与直流负载线相交，且通过Q点。4.交流负载线是有交流输入信号时，工作点Q的运动轨迹。第5 章基本放大电路 2010.025.2.2 放大电路的输出动态范围 对放大电路的一个最基本的要求就是被放大的输出信号要与输入信号保持线性关系。但随着输出信号幅度的增大，输出信号会出现失真。产生失真的原因是由于晶体管特性的非线性引起的失真，称为非线性失真。5.2.2.1 饱和失真和截止失真UDSS第5 章基本放大电路 2010.02饱和失真是由于放大电路动态工作时，工作点进入了晶体管输出特性的饱和区而引起的非线性失真。截止失真是由于放大电路动态工作时，工作点进入了晶体管输出特性的截止区而引起的非线性失真。注意：以上示波器波形图适合于N沟道场效应管放大电路。第5 章基本放大电路 2010.02到截止区的输出幅度到饱和区的输出幅度UDSSuds在截止区一侧最大幅度UdsmIdmR L=IDQR L uds在饱和区一侧最大幅度Udsm=UDSQ-UDSSUDSQ 取二者中的较小值即为最大不失真输出幅度，或称为动态范围。交流负载线有合适的斜率;工作点Q居中。5.2.2.2 放大电路的最大不失真输出幅度第5 章基本放大电路 2010.025.2.2.3 非线性失真系数 非线性失真的大小可以用非线性失真系数来衡量，对周期性非正弦信号进行谐波分析，求出谐波分量的总有效值与基波分量之比，即为非线性失真系数，常用THD表示式中U1为基波有效值，U2、U3为各次谐波有效值。第5 章基本放大电路 2010.025.2.2.4 输出功率和功率三角形 放大电路向电阻性负载提供的输出功率可用下式求得 在输出特性曲线上输出功率正好是三角形ABQ的面积，这一三角形称为功率三角形。要想Po大，就要使功率三角形的面积大，即必须使 Uom 和Iom 都要大。第5 章基本放大电路 2010.02