六講 放大電路的基本分析方法課件

§3-2

放大電路的基本分析方法靜態(tài)分析動態(tài)分析待求問題靜態(tài)工作點

Q（IBQ、ICQ、UCEQ）求動態(tài)指標：Ri、RO

Au、Ai等電路直流通路交流通路分析方法近似估算法、圖解法圖解法、微變等效電路法交直流分開計算，分析過程是“先靜后動”。所謂放大電路的分析方法是指怎樣求解靜態(tài)工作點，怎樣求解電路的動態(tài)指標。下面以阻容耦合共射放大電路為例，介紹放大電路的基本分析方法。一、靜態(tài)工作點的近似估算法1、分析步驟①畫出放大電路的直流通路；②將相關電量的參考方向標注好；③求有關的靜態(tài)電流和電壓。注意問題：①BJT各極電流的參考方向一般取實際方向。②隱含已知條件：BJT處于放大狀態(tài)（e結正偏、c結反偏）BJT各極電流的關系：C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSEC+2、分析舉例（1）Rb2RCRL+ECRb1直流通路Rb1Rb2RCRL+ECui+-TCBEIBQICQ+-UCEQ①畫直流通路，標注電量參考方向。②計算靜態(tài)電流和電壓。已知EC=12V，Rb1，

Rb2=50k?，RC=RL=2k?，β=100，UBEQ=0.7V，求Q點。C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSEC+①畫直流通路，標注電量參考方向。②計算靜態(tài)電流和電壓。Rb1Rb2ReRCECI1IBQIEQICQ+-UCEQI2需要解方程組，較繁。解法1：一般電路分析法求解方程組，可解出IBQ解出ICQ。解出UCEQ。0.7/0.3V2、分析舉例（2）解法2：等效電路法ReRC

ECRbUBIBQIEQICQ+-UCEQ+-Rb2ReRC

ECRb1ECRb1Rb2ReRCECRb1Rb2ReRCECI1IBQIEQICQ+-UCEQI2或UB解法3：近似估算法RbReRC-EC96k2.4k2.4k(-24V)IBQIEQ

ICQ+-UCEQC1C2Rb1ReRLRCui-EC+-+-uo96k2.4k2.4k2k(-24V)（BJT為PNP硅管，＝20）-+0.7V2、分析舉例（3）二、圖解法——在承認BJT特性曲線為非線性的前提下，在BJT的輸入、輸出特性曲線上直接用作圖的方法求解放大器的工作情況。uBEiBUBE0uCEiC0臨界放大截止飽和主要問題：（1）何謂直流負載線和交流負載線？怎么畫？（2）何謂飽和失真和截止失真？怎么產生的？如何消除？（3）何謂放大器的動態(tài)范圍？怎么估算？圖解法分析靜態(tài)求靜態(tài)工作點分析動態(tài)求電壓放大倍數；估算動態(tài)范圍分析非線性失真調整工作點（4）如何調整靜態(tài)工作點？（一）圖解法分析靜態(tài)C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSEC+Rb2ReRC

ECRb1ECRb1Rb2ReRCECReRCECRbUBBIBIEIC+-UCE+-+-UBE1.首先畫出電路的直流通路UBE~IB滿足什么關系？①BJT的輸入特性曲線②輸入回路的KVL方程兩者的交點就是靜態(tài)工作點iB0ReRCECRbUBBIBIEIC+-UCE+-+-UBE2.寫出輸入回路的KVL方程:3.作輸入回路直流負載線，該直線與輸入特性曲線的交點就是Q(IBQ,UBEQ)。UBBQIBQUBEQ輸入回路直流負載線方程直流負載線UBE~IB滿足什么關系？①BJT的輸入特性曲線②輸入回路的KVL方程兩者的交點就是靜態(tài)工作點ReRCECRbUBBIBIEIC+-UCE+-+-UBEUCE~IC滿足什么關系？①BJT的輸出特性曲線②輸出回路的KVL方程4.寫出輸出回路的KVL方程輸出回路直流負載線方程5.作輸出回路直流負載線，該直線與輸出特性曲線的交點

就是Q點，由此可以確定ICQ,UCEQ。iC0uCEECIBQUCEQICQQ直流負載線圖解法作直流分析的關鍵是畫出“直流負載線”。所謂“直流負載線”就是放大電路直流通路中，輸入回路或輸出回路的KVL方程所對應的直線。

（二）圖解分析動態(tài)（求電壓增益）1.畫出放大電路的交流通路。C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSEC+RLRbuS+ibic+-uce+-ubeRb1RLRCRSuS+Rb2RbRLRCRSuS+ube~ib或uce~ic既要在BJT的輸入或輸出特性曲線上，又要滿足輸入回路或輸出回路的KVL方程。RLRbuS+ibic+-uce+-ubeiB0QIBQUBEQ2.寫出輸入回路的KVL方程:3.作輸入回路交流負載線。當uS=0時，直線過Q點。截距斜率uS=0交流負載線uS0，斜率不變，截距隨uS變化。(iB,uBE)的變化軌跡4.寫出輸出回路的KVL方程:5.作輸出回路交流負載線。該直線一定過Q點。截距斜率RLRCR’bu’S+ibic+-uce+-ubeiC0uCEIBQUCEQICQQ交流負載線RLRbuS+ibic+-uce+-ube----過Q點作斜率為(-1/RL)的直線(iC,uCE)的變化軌跡6.求電壓增益iB0QIBQUBEQuS=0RLRCR’bu’S+ibic+-uce+-ubeiC0uCEIBQUCEQICQQtIbmIBQ+IbmIBQ-IbmibictuceuSbeceuuuA=bemcemU-U=Ucem共射放大器的輸出與輸入相位相反！Ubemube（三）圖解法的應用1、定性分析放大電路的非線性失真情況。2、估算電路的最大輸出電壓幅度（動態(tài)范圍）。3、調整放大電路的靜態(tài)工作點。圖解法的優(yōu)點：方法簡單，直觀形象。圖解法的缺點：①必須實測晶體管的特性曲線；②進行定量分析時比較繁瑣，而且誤差較大；③不能用來計算放大器的輸入電阻、輸出電阻及頻率特性等。圖解法的應用：iC0uCEuCEtiB0uBE1、分析非線性失真①工作點設置適當，沒有出現失真。icuceubeibQQiC0uCEQuCEtiB0uBEube②工作點設置過低，輸出電壓頂部變平，稱為截止失真。①工作點設置適當，沒有出現失真。Q1、分析非線性失真底部變平底部變平頂部變平ibicuceiC0uCEuCEtiB0uBEubeib③工作點設置過高，輸出電壓底部變平，稱為飽和失真。②工作點設置過低，輸出電壓頂部變平，稱為截止失真。①工作點設置適當，沒有出現失真。QQ飽和失真和截止失真是由于BJT進入非線性區(qū)域引起的，均屬于非線性失真。※注意：PNP管的失真表現形式，與NPN管正好相反。1、分析非線性失真不失真頂部變平底部變平icuce過低截止失真工作點設置：過高飽和失真NPN頂部失真PNP底部失真

NPN底部失真PNP頂部失真iC0uCE(V)2、估算最大輸出電壓幅度（動態(tài)范圍）在基本不失真的情況下，電路能夠輸出的最大電壓。UomiC0uCE(V)UomiC0uCE(V)UomQ點在交流負載線中部Q點偏低Q點偏高說明：①工作點設置不當，將會減小放大電路的動態(tài)范圍，

工作點設置在交流負載線的中部時，動態(tài)范圍最大。②在保證輸出不失真的條件下，為了降低電路的功

耗，工作點應該設置低一些。IC0UCEECQ1ECRc＋ReQ13、電路參數對Q點的影響以及Q點的調整（1）EC的影響：eBEBBRUUI)1(b+-=CbbbBERRRU+=212EC↑直流負載線右移；Q2靜態(tài)工作點移向右上方，電路的動態(tài)范圍增大，但靜態(tài)功耗也增大。E'CRb1Rb2RCECIEIBIC+-UCEUBReIC0UCEECQ1ECRc＋ReQ1（2）基極偏置電阻的影響：Q2Q3*調整工作點一般是通過改變基極偏置電阻來實現。eBEBBRUUI)1(b+-=CbbbBERRRU+=212Rb1Rb2RCECIEIBIC+-UCEUBRe工作點上移工作點下移IC0UCEECQ1ECRc＋Re（3）RC的影響：工作點左移。直流負載線變平坦，直流負載線變陡，工作點右移。Q2Q3Rb1Rb2RCECIEIBIC+-UCEUBRe（4）的影響：工作點移向左上方。特性曲線上移，工作點移向右下方。特性曲線下移，IC0UCEECQ1ECRc＋ReQ2Q3例題：圖中，Rb=300k，RC，UBE，交流

通路中電容C1、C2的容抗可以忽略，=100。1）若將輸入信號幅值逐漸增大，用示波器觀察輸出波形時，將首先出現哪一種形式的失真現象？C1C2RbRLRCuiVCC+-10k+6.7V說明靜態(tài)工作點靠近飽和區(qū)，首先出現飽和（底部）失真。IC(mA)0UCE(V)

6.72.681.7Q直流負載線C1C2RbRLRCuiVCC+-10k+6.7V說明靜態(tài)工作點靠近飽和區(qū)，首先出現飽和（底部）失真。IC(mA)0UCE(V)

6.72.681.7Q直流負載線2）應改變哪個電阻值來減小失真？增大還是減??？要減小工作點偏高引起的失真，應調整電路參數降低工作點。增大Rb，使IB減小，工作點下移，可減小失真。（常用的方法）也可以減小RC，使直流負載線斜率增大，遠離飽和區(qū)。圖解法小結①分別畫出電路的直流通路和交流通路；②畫直流負載線，確定靜態(tài)工作點Q(IBQ,UBEQ,ICQ,UCEQ)；③畫出交流負載線，求電壓放大倍數Au。2、通過圖解分析掌握飽和失真和截止失真的概念，了解靜

態(tài)工作點的位置對放大器性能的影響。1、圖解法的分析步驟：3、利用圖解法估算放大器的最大不失真輸出電壓的幅度。4、了解電路參數對放大電路靜態(tài)工作點的影響，掌握調整

放大器的靜態(tài)工作點的方法。放大電路靜態(tài)工作點的設置非常重要，工作點設置適當，可以消除放大器的截止失真和飽和失真，獲得最大的動態(tài)范圍。電路的各參數會影響放大器的靜態(tài)工作點，一般通過改變基極偏置電阻來調整電路的靜態(tài)工作點。在保證不失真的條件下盡量降低工作點以減小電路的靜態(tài)功耗。三、微變等效電路分析法※※（一）方法的內涵和適用條件：微變等效電路分析法是一種“線性化”的分析方法：它的基本思想是：把晶體管用一個等效的線性電路來代替，把非線性電路轉換為線性電路，然后利用線性電路理論進行分析。“線性化”的條件是“微變”：即變化范圍很小，因此要求輸入信號只能是小信號，一般要求ui(ube)≤10mV。這種方法只適用于小信號電路的動態(tài)分析：用微變等效電路法分析的問題是放大電路的交流傳輸（動態(tài)特性）問題，主要是計算放大電路的Ri、Ro、Au等動態(tài)技術指標。（很大，常忽略）bce+-ube+-uceibiCrbeibrceBJT的小信號模型：（二）微變等效電路法的關鍵步驟：(1)畫出放大電路的“微變等效電路”；(2)根據放大電路各項動態(tài)指標的含義，分析各項動態(tài)指標。指標只取決于電路結構和元件參數，與輸入信號的大小無關。（三）共射放大電路的微變等效電路分析1、畫出放大電路的“微變等效電路”①畫交流通路；②替換：在圖中找出BJT的三個電極，用小信號模型代替BJT，替換過程中要注意三個電極的對應位置；C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSVCC+RbRLRCRSuS+bce用小信號模型代替先畫出BJT的小信號模型：

（輸入端在左，輸出端在右，公共端在下）從三個電極出發(fā)，根據交流通路將其他元件按原來的相應位置連接好。cerbeibrceibbRbRSuS+RCRLrbeibrceibcerbeibrceibbRbRSuS+RCRL（1）輸入電阻Riiiui+-RiRi2、動態(tài)指標分析（Ri、RO、Ai、AV、AP）——BJT的管端輸入電阻。從輸入端看進去的等效電阻cerbeibrceibbRbRSuS+RCRL（2）輸出電阻RO===0LSRuOOOiuRROiO+-uO置零開路加壓求流ceCOOOrRuuR//=R'O——BJT的管端輸出電阻。cerbeibrceibbRbRSuS+RCRL（3）電壓增益Au+-uO+-ui交流負載Au隨Q點而變化：Q點升高，Au增大；Q點降低，Au減小.共射放大電路的輸出電壓與輸入電壓相位相反Au與β成正比嗎？否！用控制量表示輸入輸出（3）電壓增益AucerbeibrceibbRbRSuS+RCRL+-uO+-ui（4）源電壓增益AuSRi當輸入一定時，輸出電壓不僅與電

壓增益有關，還與信號源內阻有關。（5）電流增益Aicerbeibrceibb

RbRSuS+RCRL+-uOiOii+-uiRi共射放大電路的輸出流與輸入電流相位相同（6）功率增益AP由于共射放大電路的Au和Ai都比較大，所以具有較大的功率增益，這也是共射放大電路使用廣泛的一個重要原因。微變等效電路分析法小結1、分析步驟（應遵循先靜態(tài)后動態(tài)的原則）：①根據直流通路用近似估算法確定放大電路的靜態(tài)

工作點。②根據交流通路，用BJT的小信號模型代替電路中的

BJT，畫出放大電路的微變等效電路。③求出靜態(tài)工作點處的微變等效電路參數：rbe、rce。④利用線性電路理論計算電路的動態(tài)技術指標：Au、Ai、Ri、RO等。2、微變等效電路法只能進行動態(tài)分析。討論：圖示的共射放大電路中，硅BJT的rbb=200，=200，UA=100V，求該共射放大電路在中頻段的Ri、RO、Au。C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSEC+RFRb1=30k；Rb2=10k；RS=1k；RC=

RL=10k；Re=4.4k；RF=200EC=12V；1、畫直流通路求靜態(tài)工作點Q。Rb1Rb2ReRC

EC

IE

IB

IC+-UCE

UBRFC1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSVCC+RF對放大電路的各項動態(tài)指標產生什么影響？C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSEC+RF討論：圖示的共射放大電路中，硅BJT的rbb=200，=200，UA=100V，求該共射放大電路在中頻段的Ri、RO、Au。2、畫交流通路和微變等效電路。Rb2Rb1RCRF+RSuSRLRSuS+RLRbRCRF微變等效電路ercecrbeibbib3、求微變等效電路的參數。RSuS+RLRbercecrbeibbRCRFib討論：圖示的共射放大電路中，硅BJT的rbb=200，=200，UA=100V，求該共射放大電路在中頻段的Ri、RO、Au。4、計算交流指標。ieRiR'i+-ui(1+)ibRF使BJT的管端輸入電阻增大了RS+RLecb+-uOicR'OROuSRbrcerbeibRCRFibiOicR'SRF使BJT的管端輸出電阻增大了ceFSbeFrRRrR)1(++b+RSuS+RLRbercecrbeibbRCRFibieic+-ui+-uORF使放大電路的增益減小了。C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSEC+RFC1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSEC+cerbeibrceibbRbRSuS+RCRLRSuS+RLRbRCRFercecrbeibbibRe；RF=200

RF實際上是引入了交流負反饋，目的是提高電壓增益的穩(wěn)定性，但是它的存在使電壓增益降低了，為避免增益下降太多,RF一般取值較小。

Re實際上是引入了直流負反饋，其作用是穩(wěn)定靜態(tài)工作點。旁路電容Ce使得交流時Re被短路，消除其交流負反饋的作用，提高電壓增益。RF的作用：Ce的作用：C1C2CeR