放大电路分析方法交直流通道图解法讲稿.ppt

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1、关于放大电路分析方法交直流通道图解法第一页，讲稿共三十四页哦画直流通路的原则画直流通路的原则1.电容的容抗为无穷大，视为开路电容的容抗为无穷大，视为开路2.电感线圈的阻值很小，相当短路电感线圈的阻值很小，相当短路3.交流信号源视为短路，若有内阻则保留交流信号源视为短路，若有内阻则保留第二页，讲稿共三十四页哦例：例：对直流信号（只有对直流信号（只有+VCC）开路开路开路开路RB+VCCRCC1C2T直流通道直流通道RB+VCCRC阻容耦合共射放大电路阻容耦合共射放大电路第三页，讲稿共三十四页哦画交流通路的原则画交流通路的原则1.直流电源：内阻为零，相当于短路直流电源：内阻为零，相当于短路2.耦合

2、电容（大电容）对交流相当于短路耦合电容（大电容）对交流相当于短路第四页，讲稿共三十四页哦对交流信号对交流信号(输入信号输入信号ui)短路短路短路短路置零置零RB+VCCRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路交流通路RL第五页，讲稿共三十四页哦P139P139：分别改正图示各电路中的错误，使它们有可能放大正弦波信分别改正图示各电路中的错误，使它们有可能放大正弦波信分别改正图示各电路中的错误，使它们有可能放大正弦波信分别改正图示各电路中的错误，使它们有可能放大正弦波信号。要求保留电路原来的共射接法。号。要求保留电路原来的共射接法。号。要求保留电路原来的共射接法。号。要求保留电路原来的共射接法。

3、2.1(c)、2.1(d)(c)将将VBB反接；在输入端串联一个电阻或一个电容。反接；在输入端串联一个电阻或一个电容。(d)在在VBB支支路路加加Rb；电电容容C1极极性性左左边边为为“+”；在在-VCC与与集集电电极极之之间间加加Rc。第六页，讲稿共三十四页哦P136二、二、试分析各电路是否能放大正弦交流信号，简述理由。试分析各电路是否能放大正弦交流信号，简述理由。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。(a)不能。直流通路VBB被短路，交流通路输入信号被短路即交直流通路时，输入端的交直流电源互为短路。即交直流通路时，输入端的交直流电源互为短路。(b)能。

4、(c)不能。做直流通路，IB被ui短路。即即直直流流被被交交流流信信号号源源短路。短路。图图(a)图图(b)图图(c)第七页，讲稿共三十四页哦(e)不能。交流通路中，输入信号被电容C1、C2、VCC短路(f)不能。交流通路输出始终为零VCC置零短路。置零短路。直流通路直流通路输出始终为输出始终为VCC图图(e)图图(f)第八页，讲稿共三十四页哦2.3.2图解法图解法在在三三极极管管的的输输入入、输输出出特特性性曲曲线线上上直直接接用用作作图图的的方方法法求求解解放放大电路的工作情况。大电路的工作情况。一、静态工作点的分析一、静态工作点的分析1.先确定输入回路先确定输入回路 IBQ、UBEQ。（

5、因为。（因为UBEQ通常已通常已知为知为0.7V，故一般采用，故一般采用估算的方法计算估算的方法计算IBQ）基本共射放大电路基本共射放大电路T第九页，讲稿共三十四页哦2.用图解法确定输出回路静态值。用图解法确定输出回路静态值。方方法法：静静态态工工作作点点不不仅仅满满足足晶晶体体管管本本身身的的输输出出特特性性曲曲线线，同同时时满满足足外外电电路路（全全量量）回回路路方方程程 uCE=VCC-iCRc，由由回回路路方方程可确定两个特殊点程可确定两个特殊点.图图 2.2.1基本共射放大电路基本共射放大电路T此外此外uCE=VCC-iCRc 可转换方程为可转换方程为iC=VCC/Rc-uCE/Rc

6、若不考虑负载情况，即无若不考虑负载情况，即无RL思考：若考虑负载思考：若考虑负载RL呢？呢？第十页，讲稿共三十四页哦若考虑若考虑RL负载情况，则外负载情况，则外电路（全量）回路方程为电路（全量）回路方程为 T此外此外可转换方程为可转换方程为第十一页，讲稿共三十四页哦输出回路输出回路输出特性输出特性输出回路负输出回路负载线（直流载线（直流负载线）负载线）Q由由静静态态工工作作点点 Q 确确定定的的 ICQ、UCEQ 为为静静态态值。值。直直流流负负载载线线(即即外外电电路路回回路路方方程程线线，用用来来在在图图解解法法中中确确定定Q点点):由由直流通路所确定的负载线，斜率直流通路所确定的负载线，

7、斜率-1/Rc外电路回路方程外电路回路方程第十二页，讲稿共三十四页哦【例例】已已知知图图示示单单管管共共射射放放大大电电路路及及输输出出特特性性曲曲线线，其其中中Rb=280 k，Rc=3 k ，集集电电极极直直流流电电源源 VCC=12 V，试试用用图图解解法法确定静态工作点。确定静态工作点。解：解：首先估算首先估算 IBQ做直流负载线，确定做直流负载线，确定 Q 点点根据根据 UCEQ=VCC ICQ RciC=0，uCE=12 V；uCE=0，iC=4 mA.T第十三页，讲稿共三十四页哦0iB=0 A20 A40 A60 A80 A134224681012MQ静态工作点静态工作点静态工作

8、点静态工作点IBQ=40 A，ICQ=2 mA，UCEQ=6 V.uCE /V由由 Q 点确定静态值为：点确定静态值为：iC /mA第十四页，讲稿共三十四页哦二、二、电压放大倍数的分析电压放大倍数的分析1.交流通路的输出回路交流通路的输出回路输输出出通通路路的的外外电电路路是是 Rc 和和 RL 的并联。的并联。icuceRBRCRLuiuo交流通路交流通路其其中中：ic与与uce反反相相（见见放放大电路波形分析）大电路波形分析）第十五页，讲稿共三十四页哦iC 和和 uCE是全量，与交流量是全量，与交流量ic和和uce有如下关系有如下关系所以：所以：即：交流信号的即：交流信号的ic和和uce的

9、变化沿着斜率为：的变化沿着斜率为：的直线。的直线。这条斜率的直线过这条斜率的直线过Q点，称为点，称为交流负载线交流负载线（即动态信号遵循的负载线，（即动态信号遵循的负载线，用来描述动态信号的变化状态）用来描述动态信号的变化状态）尽管交流信号正负间切换，但它总有为尽管交流信号正负间切换，但它总有为0的时候（的时候（即即Q点点）。）。第十六页，讲稿共三十四页哦交流负载线交流负载线交流负载线斜率为：交流负载线斜率为：OIBiC /mAuCE /VQ静态工作点静态工作点静态工作点静态工作点非非常常重重要要：对对于于直直接接耦耦合合，直直流流负负载载线线与与交交流流负负载载线线是是同同一一直直线线；对对

10、于于阻容耦合，只有空载情况下直流负载线与交流负载线才是同一直线。阻容耦合，只有空载情况下直流负载线与交流负载线才是同一直线。注：斜率相同注：斜率相同+均过均过Q点点=同一直线同一直线事实上，上图是阻容耦合并且接联负载时对应的情况。事实上，上图是阻容耦合并且接联负载时对应的情况。第十七页，讲稿共三十四页哦2.动态工作情况图解分析动态工作情况图解分析0.680.72 uBE iBtQ000.7t6040200uBE/ViB/AuBE/ViBUBE第十八页，讲稿共三十四页哦交流负载线交流负载线直流负载线直流负载线4.57.5 uCE912t0ICQiC/mA0IB =4 0 A2060804Q260

11、uCE/ViC/mA0tuCE/VUCEQ iC输出回路工作情况输出回路工作情况分析分析第十九页，讲稿共三十四页哦3.电压放大倍数电压放大倍数【例例】用用图图解解法法求求图图示示电电路路电电压压放放大大倍倍数数。输输入入、输输出出特特性曲线如前面图，性曲线如前面图，RL=3 k 。uCE=(4.5 7.5)V=-3 V uBE=(0.72 0.68)V=0.04 V解解：由由输输入入特特性性曲曲线线得得IBQ为为40 A；由由已已知知量量画画直直流流负负载载线线，得得到到输输出出特性曲线上的特性曲线上的Q点。点。求求 确定交流负载线确定交流负载线(见图中见图中过过Q点红直线点红直线)取取 iB

12、=(60 20)A=40A则输入、输出特性曲线上有则输入、输出特性曲线上有T第二十页，讲稿共三十四页哦在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生映输入信号的情况，放大电路产生非线性失真非线性失真。为了得到尽量大的输出信号，要把为了得到尽量大的输出信号，要把Q Q设置在交流负载设置在交流负载线的中间部分。如果线的中间部分。如果Q Q设置不合适，信号进入截止区或饱设置不合适，信号进入截止区或饱和区，则造成非线性失真。和区

13、，则造成非线性失真。下面将分析失真的原因。为简化分析，假设负载为空载下面将分析失真的原因。为简化分析，假设负载为空载(RL=)。三、波形非线性失真的分析三、波形非线性失真的分析第二十一页，讲稿共三十四页哦iCuCEuo可输出的最大不失真信号选择静态工作点选择静态工作点ib第二十二页，讲稿共三十四页哦1.静静态态工工作作点点过过低低，引引起起 iB、iC、uCE 的波形失真的波形失真ibui结论：结论：iB 波形失真波形失真OQOttOuBE/ViB/AuBE/ViB/AIBQ 截止失真截止失真第二十三页，讲稿共三十四页哦iC、uCE(uo)波形失真波形失真NPN 管管截截止止失失真真时时的的输

14、出输出 uo 波形。波形。uo 波形顶部失真波形顶部失真uo=uceOiCtOOQ tuCE/VuCE/ViC/mAICQUCEQ第二十四页，讲稿共三十四页哦iCuCE2.Q点过高，信号进入饱和区点过高，信号进入饱和区放大电路产放大电路产生饱和失真生饱和失真ib输入输入波形波形uo输出波形输出波形uo 波形底部失真波形底部失真解决方案（降解决方案（降Q，指远离饱和区）：指远离饱和区）：1.更更换换小小管管，以以便便在在同同样样的的IBQ情况下减小情况下减小ICQ；2.增增大大基基极极电电阻阻Rb，减减小小基基极极静静态态电电流流IBQ，减减小小集集电电极极静静态电流态电流ICQ；2.减减小小集

15、集电电极极电电阻阻Rc，改改变变交交流流负负载载线线斜斜率率使使其其更更陡陡，且且增大管压降增大管压降UCEQ。第二十五页，讲稿共三十四页哦Q点与失真点与失真动画片动画片第二十六页，讲稿共三十四页哦在括号内用“”和“”表明下列说法是否正确。只要是共射放大电路，输出电压的底部失真都是饱和失真。()三种特殊情况：三种特殊情况：（1）信号过大时，底部和顶部都会失真；）信号过大时，底部和顶部都会失真；（2）如如果果是是两两级级共共射射放放大大电电路路，输输出出端端的的底底部部失失真真，有有可可能能是是前前一一级级共共射射放放大大大大电电路路的的顶顶部部失失真真（截截止止失失真真）被被后一级反相了；后一

16、级反相了；（3）对对于于PNP型型管管组组成成的的共共射射放放大大电电路路，其其输输出出电电压压的的波波形形表表现现与与NPN型型管管组组成成的的共共射射放放大大电电路路正正好好相相反反，当输出电压底部失真时为截止失真。当输出电压底部失真时为截止失真。第二十七页，讲稿共三十四页哦习题2.8若将图图示电路中的NPN管换成PNP管，其它参数不变，则为使电路正常放大电源应作如何变化？Q点如何变化？若输出电压波形底部失真，则说明电路产生了什么失真？如何消除？解：由正电源改为负电源；Q点数值不变，但UBEQ、UCEQ的极性均为“-”；输出电压波形底部失真对应输入信号正半周失真，对PNP管而言，管子进入截

17、止区，即产生了截止失真；消除方法：升高Q点（即增大IB），减小Rb可做到。第二十八页，讲稿共三十四页哦3.3.用图解法估算最大输出幅度用图解法估算最大输出幅度有有负负载载情情况况:输输出出波波形形无无明明显显失失真真时时能能够够输输出出的的最最大大电电压压，即即输输出出特特性性曲曲线线中中A、B所所限限定定的的范范围。围。Q 尽量设在线段尽量设在线段 AB 的中点。则的中点。则 AQ=QB，CD=DE如如何何求求最最大大不不失失真真输输出出电电压压(用用有有效值表示效值表示)？OiB=0QuCE/ViC/mAACBDE交流负载线交流负载线Uom=min(UCEQ-UCES),(VCC/-UCE

18、Q)/其其中中UCES=0.7V；VCC/是是交交流流负负载载线线的的横横轴轴截截距距，与与B点点横横坐坐标标近近似似相相等等；(VCC/-UCEQ)=ICQ(RC/RL)。无负载情况：无负载情况：Uom=min(UCEQ-UCES),(VCC-UCEQ)/此此图图画画的的不不太太准准，曲曲线线平平台台开始处应基本一致开始处应基本一致第二十九页，讲稿共三十四页哦习习题题2.4 电路如图图(a)所示，图(b)是晶体管的输出特性，静态时UBEQ=0.7V。利用图解法分别求出RL为断路和3K时的静态工作点和最大不失真输出电压（有效值）。(a)(b)解：解：空空载时载时交直流交直流负载线方程为负载线方

19、程为uCE=12-3iCUo=min(UCEQ-UCES),(VCC-UCEQ)/负载时交直流负载线方程为负载时交直流负载线方程为uCE=6-1.5iC静态工作点Q1：静态工作点Q2：Uo=min(UCEQ-UCES),(VCC/-UCEQ)/=min3-0.7,6-3/=2.3/=1.63V负载交直流负载线负载交直流负载线横轴截距横轴截距VCC/=6纵轴截距为纵轴截距为4=min6-0.7,12-6/=5.3/=3.75V第三十页，讲稿共三十四页哦4.4.用图解法分析电路参数对静态工作点的影响用图解法分析电路参数对静态工作点的影响(设设RL=，即无负载的情况，即无负载的情况)(1)改变改变

20、Rb，保持，保持VCC，Rc，不变；不变；OIBiCuCE Q1Rb 增大，增大，Rb 减小，减小，Q 点下移；点下移；Q 点上移；点上移；Q2Q3(2)改改变变 VCC，保保持持 Rb，Rc，不变；不变；升高升高VCC，交直流负载线右平移，交直流负载线右平移OIBiCuCE Q1Q2Q3VCC、VBB双电源双电源VCC单电源单电源交直流负载线不变交直流负载线不变动态工作范围增大。动态工作范围增大。第三十一页，讲稿共三十四页哦(3)改改变变 Rc，保保持持 Rb，VCC，不变；不变；(4)改改变变 ，保保持持 Rb，Rc，VCC 不变；不变；增增大大Rc，IB不不变变，交交直直流流负负载载线线

21、斜斜率率改改变变(仍仍过过横横轴轴截截距距VCC，而而纵纵轴轴截截距距降降低低)，Q点点向饱和区移近向饱和区移近OIBiCuCE Q1Q2OIBiCuCE Q1Q2增增大大 使使ICQ 增增大大(即即输输出出特特性性曲曲线线整整体体上上移移)，UCEQ减减小小，则则 Q 点移近饱和区。点移近饱和区。交直流负载线不变交直流负载线不变第三十二页，讲稿共三十四页哦图解法小结图解法小结1.能够形象地显示静态工作点的位置与非线性能够形象地显示静态工作点的位置与非线性失真的关系；失真的关系；2.方便估算最大输出幅值的数值；方便估算最大输出幅值的数值；3.可直观表示电路参数对静态工作点的影响；可直观表示电路参数对静态工作点的影响；4.有利于对静态工作点有利于对静态工作点 Q 的检测等。的检测等。图解法适用范围图解法适用范围:由由于于用用图图解解法法要要用用到到特特性性曲曲线线，故故比比较较麻麻烦烦及及误误差差较较大大。故故图图解法一般适用于解法一般适用于输出幅度较大而工作频率不高输出幅度较大而工作频率不高时的情形。时的情形。第三十三页，讲稿共三十四页哦感谢大家观看第三十四页，讲稿共三十四页哦