基本放大电路图解法

一、静态工作点分析
思 路：特性曲线+回路方程
输入回路： uBE VBB iB Rb
输出回路： uCE VCC iC Rc
斜率：－ １/Rb
基本共射电路 斜率： －１/Rc
输入回路
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输出回路
二、电压放大倍数分析
思 路：输入输出
输入回路： uBE VBB uI iB Rb
iB/uA
iB/uA
60 40
20 IBQ t
Q` Q Q``
vBE/V vBE/V
VCEQ t
VBEQ t
分析思路：
理解直流偏置的重要性！
1. 信号通路：vi
vBE
iB
iC
vCE
vo
2. vo 与vi 相位相反（反相电压放大器）；
3. 可以测量出放大电路的电压放大倍数；
4. 可以确定最大不失真•第输11页出/共信29号页 幅度。
截止失真负半周进入截止区
iC
iC
ICQ
0
进入截止区
0
t 0
(b) 截止失真
Q'
Q 进入截止区
Q"
UCEQ uCE uCE
t
进入截止区
静态工作点过低——截止失真
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饱和失真正半周进入饱和区
进入饱和区
iC
iC
Q'
Q
进入饱和区
ICQ
Q"
t 0 (a) 饱和失真
0 UCEQ
0
uCE uCE
进入饱和区 t
静态工作点过高——饱和失真
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会不会同时引起饱和失真和截止失真？ 何种情况下？（同时进入饱和和截止区）
Hale Waihona Puke 饱和失真和截止失真实际采集失真波形
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2. 特性曲线非线性引起失真（了解，不要求）
三极管特性曲线的非线性引起的失真
iB Q
IB
ib
ic
ICQ
iC Q
非失真波形 （线性放大原理）
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1. 工作点不合适引起的失真
iC iC
ICQ O
iC 交流负载线
iC iC ICQ iB
tO O
Q uCE
uCE O uCE
iC Q
tO O uCE
iB
交流负载线 uCE uCE
t
UCEQ
t
UCEQ
(a) 截止失真
(b) 饱和失真
工作点过低—截止失真 工作点过高—饱和失真 •第16页/共29页
iB
Q'
iB ②
IBQ
Q
Q"
0
uBE 0
UBEQ
0
uBE
①
t
(a) 输入回路
iC ICQ
直流负载线
Q'
交流负载线
Q
iC ③
t0
Q"
uCE 0
t
UCEQ
UCC
0
uCE
④
t
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(b) 输出回路
图解法波形
iC/mA
iC/mA
Q` ICQ
t
60uA
Q
40uA
Q`` 20uA
vCE/V vCE/V
Rb1＞Rb
IBQ IBQ 1
M
uCE
(a) Rb变化对Q点的影响
iC N
Q1 Q Rc＜ Rc 1
Rc＞Rc 2
Q2
IBQ
O M uCE
(b) Rc变化对Q点的影响
RB的影响
RC的影响
注：一般通过RB改变•第工26作页/共点29页
共射极放大电路
iC N
UCC2＞UCC Q2 Q Q1
UCC1＜ UCC O
放大电路中交、直流信号是并存。可否分开研究？
直流通路：在直流电源作用下，直流电流所流经的路径。 如何简化（等效原则）？
交流通路：在输入信号作用下，交流电流所流经的路径。 如何简化（等效原则）？
原 理： 信号分解：直流 + 交流 线性系统：叠加性
特性曲线分段线性化问题！
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共射极放大电路
放大区本身非线性输入非线性放大倍数等三非线性失真分析定性分析特性曲线已知给定输入画出输出波形分析非失真波形线性放大原理工作点不合适引起的失真工作点过低截止失真工作点过高饱和失真截止失真负半周进入截止区静态工作点过低截止失真ce进入截止区进入截止区进入截止区饱和失真正半周进入饱和区静态工作点过高饱和失真进入饱和区进入饱和区进入饱和区会不会同时引起饱和失真和截止失真
2.3 放大电路的分析方法
重点难点
重点：图解法/等效电路分析法。 难点：1.静态工作点计算
2.图解法做图及意义 3.等效电路模型 4.放大电路性能计算
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分析思路
“先静后动”
静态分析：输入信号为零（ui= 0 或 ii= 0）时，
放大电路的稳态工作状态，也称直流工 作状态。用于静态工作点计算、波形分 析（是否失真）。
•第27页/共29页
作业
P128 作业： 2.3 2.4 2.11
练习：
2.6
2.8 2.9
•第28页/共29页
•感谢您的欣赏
•第29页/共29页
放大倍数：
Au
uCE uI
基本共射电路
输入回路
•A第u13页/共2u9u页CIE
输出回路
三、非线性失真分析（定性分析）
思 路： 特性曲线已知，给定输入画出输出波形分析 几种常见非线性失真： 1. 工作点不合适引起的失真 2. 输入信号幅度过大引起 3. 放大区本身非线性（输入非线性/放大倍数等）
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输入、输出信号波形； 放大倍数； 但是： 输入输出电阻、频率特性等难以分析
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图解法步骤：
静态分析 直流等效
动态分析 交流等效
先静后动（输入输出特性曲线已知） 1. 输入曲线上做输入回路负载线Q点 2. 输出曲线上做输出回路负载线 3. 给定输入得到输出波形 4. 分析：波形非线性分析、放大倍数等
直流、交流通路等效原则
直流通路：
电 容：视为开路 电 感：视为短路 信号源：视为短路，保留内阻。
交流通路：
共射极放大电路
电 容：大电容视为短路（如耦合电容）
电 感：不能忽略
直流电源：视为短路，忽略其内阻 。
1
等效（简化）本质：
jC
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jL
基本共射放大电路 的直流/交流通路
（a） 直流通路
（b）交流通路
•第6页/共29页
直接耦合共射放大电路的直流/交流通路 (考虑信号源内阻、负载，影响工作点Q)
直接耦合 共射
放大电路
直流通路
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交流通路
阻容耦合共射放大电路 的交流/直流通路
阻容耦合共射极放大电路
直流通路
•第8页/共29页
交流通路
2.3.2 图解法
通过实验得到三极管输入输出特性曲线。 在曲线上做图分析：
ib
I BQ ICQ ic
iC Q
I BQ ib
O
uBE
ui
(a) 因输入特性弯曲引起的失真
O
UCEQ UCC
uCE
O
UCEQ
UCC uCE
uce (b) 输出曲线簇上疏下密引起的失真
uce (c) 输出曲线簇上密下疏引起的失真
输入非线性
上疏下密
上密下疏
饱和失真和截止失真是其特例！（如何理解？）
•第20页/共29页
•第23页/共29页
四、直流负载线与交流负载线（斜率不同）
直流负载：UCE VCC iC Rc 交流负载：uCE VCC iC (Rc // RL )
Rb
C1 ＋ ＋ ui －
＋UCC
Rc
＋ C2
＋
V
RL uo
－
iC / mA
4 直流 负载线
2
0
交流 负载线
Q Q Q
2
4
6
50
40 30
IBQ＝ 20 A 10
0
8
uCE / V
(a)
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(b )
五、图解法适用范围 1、输入输出特性曲线必须已知 2、适合定性分析，定量分析误差大 3、无法反映信号频率的影响（高频） 4、适合低频大信号（尤其是非线性分析）
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电路参数对静态工作点的影响
iC N
Q2
O
Rb2＜Rb Q
Q1
IBQ 2
动态分析：输入信号不为零时，放大电路的工作 状态，也称交流工作状态。用于分析放 大倍数A,输入输出电阻ri,ro等参数。
放大电路为什么要建立正确的静态？
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分析方法 适用不同范围
放大 电路 分析
静态分析 动态分析
估算法 图解法 微变等效电路法
图解法
计算机仿真
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2.3.1 直流通路与交流通路
M uCE
(c) UCC变化对Q点的影响
VCC的影响
例题2.3.1：工作点Q变化如何造成？有何影响？
Vcc/Rc -1/Rc
思路：
IB决定于输入回路 1/RC决定负载斜率
VCC是负载线与横轴交点
VcC
共射极放大电路
Q1Q2：IB不变，斜率增加，VCC不变，RC减小。 Q2Q3：IB增加，斜率不变，RB减小，RC不变。 Q3Q4：IB不变，斜率不变，VCC增加，RC不变。 最大不失真电压？（哪个最优？）
3. 最大不失真电压时的工作点
工作点选取：（Q点位于负载线中点）
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VCC UCES 2
4. 最大不失真电压
交流负载线： 斜率:－１/R’L 直流负载线： 斜率：－１/Rc
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如何避免饱和失真和截止失真？
选用线性好的管子 增加VCC（受限） 正确设置工作点（中心）