3.3放大电路的分析方法925.ppt

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1、3.3 放大电路的分析方法,3.3.1 静态工作点的近似估算,3.3.2 图解法,3.3.3 微变等效电路法,对放大电路进行定量分析的主要矛盾：,如何处理放大器件（BJT、FET）的非线性问题。,解决方法：,1、承认BJT的非线性，在BJT的特性曲线 上用作图的方法求解。,2、在一个比较小的范围内近似地认为BJT的特 性曲线是线性的，用BJT的小信号模型（混 合等效电路或H参数等效电路）来代替 BJT，将非线性问题转换为线性问题，然后 利用线性电路的定律、定理等来求解。,图解法,微变等效电路法,放大电路的两类基本问题：,静态分析：,直流偏置问题,动态分析：,交流传输问题,分析过程一般是先静态后

2、动态。,3.3.1 静态工作点的近似估算 Q（IBQ、ICQ、UCEQ）,1、画出放大电路的直流通路。,2、计算静态电流和电压。,联立方程，可解出IBQ、UCEQ,解出ICQ。,1、画出放大电路的直流通路。,2、估算静态电流和电压。,UBQ,0.7/0.3V,共射极放大电路,【例】放大电路如图所示。已知BJT的=80，Rb=300k，Rc=2k，VCC=+12V，求：,（1）放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？,（2）当Rb=100k时，放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？（忽略BJT的饱和压降）,解：（1）,静态工作点为Q（40uA，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大区。,

3、共射极放大电路,【例】放大电路如图所示。已知BJT的=80，Rb=300k，Rc=2k，VCC=+12V，求：,（1）放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？,（2）当Rb=100k时，放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？（忽略BJT的饱和压降）,解,（2）当Rb=100k时，,其最小值也只能为0，即IC的最大电流为：,所以BJT工作在饱和区。,VCE不可能为负值，,此时，Q（120uA，6mA，0V），,3.3.2 图解法,在BJT的输入、输出特性曲线上，直接用作图的方法求解放大器的工作情况。,一、图解分析静态,近似估算法估算,输出回路,EC,IBQ,Q,画出直流负载线，确定工作点。

4、,【例】图示单管共射放大电路及特性曲线中，已知 Rb=280 k，Rc=3 k，集电极直流电源 VCC=12 V，试用图解法确定静态工作点。,解：首先估算 IBQ,做直流负载线，确定 Q 点,根据 UCEQ=VCC ICQ Rc,iC=0，uCE=12 V；,uCE=0，iC=4 mA.,T,0,iB=0 A,20 A,40 A,60 A,80 A,1,3,4,2,2,4,6,8,10,12,M,IBQ=40 A，ICQ=2 mA，UCEQ=6 V.,uCE/V,由 Q 点确定静态值为：,iC/mA,二、图解分析动态（求电压放大倍数Au）,已求出：,1、画出放大电路的交流通路。,2、画出输出端

5、的交流负载线。,输出回路：,交流负载线,交流负载线一定经过静态工作点。,斜率：,-1/RL,RL=RC/RL,3、求电压放大倍数Au。,ube,Q(IBQ,UBEQ),ib,ic,uce,输出信号是与输入信号同频、反相且放大了的信号。,4、放大电路各点的波形,1、静态时，各极电压和电流都有一个静态值，输出电压为0。,2、在输入端加入一个正弦电压后，各极电压和电流都围绕各自的静态值按正弦规律变化。,3、当输入电压有微小变化时，在输出端可以得到一个较大的电压变化量，且与输入电压相位相反。,三、图解法的步骤,1、估算静态基极电流IBQ；,2、画直流负载线，求静态工作点ICQ、UCEQ；,3、画出交流

6、负载线求电压放大倍数Au。,四、图解法的应用,1、分析非线性失真。2、估算电路的最大输出电压幅度。3、调整静态工作点。,1、分析非线性失真。,工作点设置适当，没有出现失真。,IBQ,1、分析非线性失真。,Q,工作点设置过低，出现顶部失真，称为截止失真。,1、分析非线性失真。,IBQ,工作点设置过高，出现底部失真，称为饱和失真。,放大电路的非线性失真情况：,2、估算放大电路的最大输出幅度（有效值）：,在基本不失真的情况下，电路能够输出的最大电压有效值。,IBQ,Ucem,IBQ,Ucem,IBQ,Ucem,3、电路参数对静态工作点的影响。,（1）EC的影响：,直流负载线右移；,静态工作点移向右上

7、方，电路的动态范围增大，但功耗也增大。,Q2,3、电路参数对静态工作点的影响。,（2）Rb1、Rb2的影响：,工作点下移，易产生截止失真。,反之，工作点上移，易产生饱和失真。,Q2,Q3,3、电路参数对静态工作点的影响。,（3）RC的影响：,静态工作点左移，易产生饱和失真。,直流负载线斜率变小,直流负载线斜率变大,输出电压幅度变小，放大倍数降低。,IC,0,UCE,EC,Q1,Q2,Q3,3、电路参数对静态工作点的影响。,（4）的影响：,静态工作点移向左上方，易产生饱和失真。,特性曲线上移，,反之，静态工作点移向右下方，易产生截止失真。,IC,0,UCE,EC,Q1,Q2,Q3,图解法小结,1

8、.能够形象地显示静态工作点的位置与非线性失真的关系；2.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；4.有利于对静态工作点 Q 的检测等。,例题：图中，Rb=300k，RC=2.5k，UBE0.7V，电容C1、C2的容抗可以忽略，=100。,1）若将输入信号幅值逐渐增大，用示波器观察输出波形时，将首先出现哪一种形式的失真现象？,说明静态工作点靠近饱和区，,首先出现饱和（底部）失真。,2）应改变哪个电阻值来减小失真？增大还是减小？,要减小工作点偏高引起的失真，应调整电路参数来降低工作点。,增大Rb，使IB减小，工作点下移，可减小失真。,也可以减小RC，使直流负载线斜率增

9、大，远离饱和区。,3.3.3 微变等效电路法,BJT的小信号模型：,rbb一般会给出，若没有给出，可用200300代入。,因为很大，常可以忽略。,若研究的对象是交流量，且信号的变化范围较小，则可以将放大电路中的BJT用其小信号等效模型（、H）代替，将电路线性化，然后用线性电路理论解题。,用微变等效电路法分析的问题是放大电路的交流传输（动态特性）问题，主要是计算放大电路的输入、输出电阻和电压、电流、功率增益等动态技术指标。,下面主要以H参数等效电路为基础，分析阻容耦合共射放大电路的动态技术指标。,简化的H参数微变等效电路,一、放大电路的微变等效电路分析,1、画出放大电路的微变等效电路,（1）输入

10、电阻Ri,2、动态参数分析（Ri、RO、Ai、AV、AP）,称为管端输入电阻。,（2）输出电阻RO,称为管端输出电阻。,（3）电压增益Au,（4）源电压增益AuS,（5）电流增益Ai,（6）功率增益AP,由于共射放大电路的Au和Ai都比较大，所以具有较大的功率增益，这也是共射放大电路使用广泛的一个重要原因。,（7）对数增益,AP、Au、Ai都是没有量纲的量，除了可以用“倍数”作为单位之外，工程上还常用分贝作为单位。,AP的分贝数：,Au的分贝数：,Ai的分贝数：,采用分贝作为单位可以将很大的倍数变为较小的分贝数，可以将倍数相乘变为分贝数相加，在分析多级放大器及放大电路的频率特性时非常方便。,二

11、、微变等效电路法的步骤,根据直流通路利用图解法或近似估算法确定放大电路的静态工作点Q。由静态工作点求出静态工作点处的微变等效电路参数：rbe、rce等。根据交流通路，用简化的H参数（或混合）等效模型代替电路中的BJT，画出放大电路的微变等效电路。利用线性电路理论计算电路的动态技术指标：Au、Ai、Ri、RO等。,例题：图示的共射放大电路中，硅BJT的rbb=200，=200，UA=100V，求该共射放大电路中频段的Ri、RO、Au和 AuS。,1、画直流通路求静态工作点Q。,例题：图示的共射放大电路中，硅BJT的rbb=200，=200，UA=100V，求该共射放大电路中频段的Ri、RO、Au和 AuS。,2、求Q点处的微变等效电路参数。,例题：图示的共射放大电路中，硅BJT的rbb=200，=200，UA=100V，求该共射放大电路中频段的Ri、RO、Au和 AuS。,3、画交流通路和微变等效电路。,微变等效电路,4、求动态技术指标。,RS,+,RL,Rb,e,rce,c,rbe,ib,b,RC,uS,