2.4放大电路的图解法分析
合集下载
第二章基本放大电路
T
Rc Cb1
T
Cb2 VCC
Rc Cb2
Rb VBB
(a)
(b)
(c)
工作原理 放大电路的静态分析
静态 Ui=0时，放大电路的工作状态，也称直流工作状态。
静态分析 确定放大电路的静态值IBQ、ICQ、UCEQ,即静 态工作点Q。静态工作点的位置直接影响放 大电路的质量。
静态分析方法 1. 计算法 计算法 图解分析法
根据所用放大管的类型设置合适的静态工作点Q 。对 于晶体管应使发射结正偏，集电结反偏，以使晶体管工 作于线性放大区； 必须保证从输入到输出信号的正常流通途径。输入信 号能有效地作用于放大电路的输入回路；输出信号能有 效地加到负载上。 对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类尽可能 少、负载上无直流分量。
-
动态信号作用时：uI ib ic uRc uCE (uo ) 输入电压ui为零时，晶体管各极的电流、b-e间的电 压、管压降称为静态工作点Q，记作IBQ、 ICQ（IEQ）、 UBEQ、 UCEQ。
Back
Next
Home
由于(IB,UBE) 和( IC,UCE )分别对应于输入、输出 特性曲线上的一个点，所以称为静态工作点。
Back
Next
Home
两种实用放大电路：（1）直接耦合放大电路
－ ＋ UBEQ
有交流损失 有直流分量 将两个电源 问题： 合二为一 静态时，U BEQ U Rb1 1. 两种电源 2. 信号源与放大电路不“共地” 动态时，VCC和uI同时作用 于晶体管的输入回路。 共地，且要使信号 驮载在静态之上
大倍数为源增益us、Ais、Ars 和Ags。 A
4
（2）输入电阻： 从输入端看进去的等效电阻
Rc Cb1
T
Cb2 VCC
Rc Cb2
Rb VBB
(a)
(b)
(c)
工作原理 放大电路的静态分析
静态 Ui=0时，放大电路的工作状态，也称直流工作状态。
静态分析 确定放大电路的静态值IBQ、ICQ、UCEQ,即静 态工作点Q。静态工作点的位置直接影响放 大电路的质量。
静态分析方法 1. 计算法 计算法 图解分析法
根据所用放大管的类型设置合适的静态工作点Q 。对 于晶体管应使发射结正偏，集电结反偏，以使晶体管工 作于线性放大区； 必须保证从输入到输出信号的正常流通途径。输入信 号能有效地作用于放大电路的输入回路；输出信号能有 效地加到负载上。 对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类尽可能 少、负载上无直流分量。
-
动态信号作用时：uI ib ic uRc uCE (uo ) 输入电压ui为零时，晶体管各极的电流、b-e间的电 压、管压降称为静态工作点Q，记作IBQ、 ICQ（IEQ）、 UBEQ、 UCEQ。
Back
Next
Home
由于(IB,UBE) 和( IC,UCE )分别对应于输入、输出 特性曲线上的一个点，所以称为静态工作点。
Back
Next
Home
两种实用放大电路：（1）直接耦合放大电路
－ ＋ UBEQ
有交流损失 有直流分量 将两个电源 问题： 合二为一 静态时，U BEQ U Rb1 1. 两种电源 2. 信号源与放大电路不“共地” 动态时，VCC和uI同时作用 于晶体管的输入回路。 共地，且要使信号 驮载在静态之上
大倍数为源增益us、Ais、Ars 和Ags。 A
4
（2）输入电阻： 从输入端看进去的等效电阻
第二章：放大电路分析基础
放大电路分析基础在我们的生活中，经常会把一些微弱的信号放大到便于测量和利用的程度。
这就要用到放大电路，它是我们这门课程的重点。
放大的基础就是能量转换。
在学习时我们把这一章的课程分为六节，它们分别是：§2、1 放大电路工作原理§2、2 放大电路的直流工作状态§2、3 放大电路的动态分析§2、4 静态工作点的稳定及其偏置电路§2、5 多级放大电路§2、6放大电路的频率特性§2、1放大电路工作原理我们知道三极管可以通过控制基极的电流来控制集电极的电流，来达到放大的目的。
放大电路就是利用三极管的这种特性来组成放大电路。
我们下面以共发射极的接法为例来说明一下。
一：放大电路的组成原理放大电路的组成原理（应具备的条件）（1）：放大器件工作在放大区（三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置）（2）：输入信号能输送至放大器件的输入端（三极管的发射结）（3）：有信号电压输出。
判断放大电路是否具有放大作用，就是根据这几点，它们必须同时具备。
例1：判断图（1）电路是否具有放大作用不满足条件（1），所解：图（1）a不能放大，因为是NPN三极管，所加的电压UBE以不具有放大作用。
图（1）b具有放大作用。
二：直流通路和交流通路在分析放大电路时有两类问题：直流问题和交流问题。
（1）直流通路：将放大电路中的电容视为开路，电感视为短路即得。
它又被称为静态分析。
（2）交流通路：将放大电路中的电容视为短路，电感视为开路，直流电源视为短路即得。
它又被称为动态分析。
例2：试画出图（2）所示电路的直流通路和交流通路。
解：图（2）所示电路的直流通路如图（3）所示：交流通路如图（4）所示：§2、2 放大电路的直流工作状态这一节是本章的重点内容，在这一节中我们要掌握公式法计算Q点和图形法计算Q点在学习之前，我们先来了解一个概念：什麽是Q点？它就是直流工作点，又称为静态工作点，简称Q点。
图解法分析放大电路
RC
①斜 率为-1/R'L 。 （ R'L= RL∥Rc ）
直流负载线 Q IB
②经过Q点。
注意：
VCC
（1）交流负载线是有交流 输入信号时工作点的运动轨迹。
iCE
（2）空载时，交流负载线与直流负载线重合。
第8页/共15页
4．非线性失真与Q的关系 （1）合适的静态工作点 iC ib
可输出 的最大 不失真 信号
uo比ui幅度放大且相位相反
第3页/共15页
结论：（1）放大电路中的信号是交
直流共存，可表示成：
ui
t
uBE UBE ube
uBE
iB IB ib
iB
t
iC IC ic
t
uCE UCE uce
iC
虽然交流量可正负变化，但瞬时量方
t
向始终不变
uCE
（2）输出uo与输入ui相比，幅度被放大了，
uCE uo
第9页/共15页
（2）Q点过低→信号进入截止区
iC
信号波形
uCE
uo
称为截止失真
第10页/共15页
（3）Q点过高→信号进入饱和区
iC
信号波形
称为饱和失真
uCE
uo
截止失真和饱和失真 统称“非线性失真”
动画演示——放大器的饱和与截止失真 第11页/共15页
第12页/共15页
考考你!
第6页/共15页
交流量ic和uce有如下关系： uce=-ic（RC//RL）= -ic RL 或ic=（-1/ RL） uce
即：交流负载线的斜率为： 1
RL
交流负载线的作法： ①斜 率为-1/R'L 。（ R'L= RL∥Rc ） ②经过Q点。
放大电路的基本原理和分析方法ppt课件
IBQ
直流负载线
O
UBEQ UCC UBE
O
UCEQ UCC UCE
【例】 图 示 单 管 共 射 放 大 电 路 及 特 性 曲 线 中 ， 已 知
Rb=280k，Rc=3k ，集电极直流电源VCC=12V，试用图 解法确定静态工作点。
解：首先估算 IBQ
IBQ
VCCUB Rb
E
Q
IB
(1 20.7)m A 4 0μA
饱和失真 Q 点过高，引起 iC、uCE的波形失真。
iC
iC / mA
Q
ib(不失真)
ICQ
O
tO
UCEQ
O
t
uo = uce
底部失真
IB = 0
uCE/V uCE/V
✓估算最大输出幅度
iC/mA
A
交流负载线
Q
OC
D
B iB=0
E uCE/V
Uom
minCD， DE 2 2
Q尽量设在线段AB的中点
uBE
iB
反相放大
iC
uCE
UBEQ ib
IBQ
ic ICQ
uce UCEQ
放大电路的组成原则
静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电路 参数。
动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负载 上能够获得放大了的动态信号。
对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类尽 可能少、负载上无直流分量。
VCC
4
出
回
路 IC Q
工
iC 2
作
情 况 分
0
t0
Au
ΔuO ΔuI
ΔuCE ΔuBE
0
析 = 4.5-7.5 =-75
基本放大电路图
学习材料
返回
42
图2.6.1 复合管
学习材料
返回
43
图2.6.2 阻容耦合复合管共射放大电路
学习材料
返回
44
图2.6.3 阻容耦合复合管共集放大电路
学习材料
返回
45
图2.6.4 共射－共基放大电路的交流通路
学习材料
返回
46
图2.6.5 共集－共基放大电路的交流通路
学习材料
返回
47
2.7 场效应管放大电路
返回
21
图2.3.9 直流负载线和交流负载线
学习材料
返回
22
图2.3.10 例图
学习材料
返回
23
图2.3.11 晶体管的直流模型
学习材料
返回
24
图2.3.12 晶体管的共射h参数等效模型
学习材料
返回
25
图2.3.13 h参数的物理意义及求解方法
学习材料
返回
26
图2.3.14 简化的h参数等效模型
学习材料
返回
39
图2.5.3 共集放大电路的输出电阻
学习材料
返回
40
图2.5.4 根本共基放大电路
学习材料
返回
41
2.6 根本放大电路的派生电路
• 图2.6.1 复合管 • 图2.6.2 阻容耦合复合管共射放大电路 • 图2.6.3 阻容耦合复合管共集放大电路 • 图2.6.4 共射－共基放大电路的交流通路 • 图2.6.5 共集－共基放大电路的交流通路
学习材料
返回
36
2.5 晶体管单管放大电路的三种根本接法
• 图2.5.1 根本共集放大电路 • 图2.5.2 根本共集放大电路的交流等效电路 • 图2.5.3 共集放大电路的输出电阻 • 图2.5.4 根本共基放大电路
模电第二章 基本放大电路
温 T ( C 度 ) I C T ( C I C ) E I C O
T ( C U B ) 不 E I B I C 变
温度T (C) IC ，
若此时I B
，则I
、
CQ
U CEQ在输出特性坐标
系中的位置就可能
基本不变。
2.4 放大电路静态工作点的稳定
一、典型电路
消除方法：增大Rb，减小Rc，减小β。
例2-1:由于电路参数的改变使静态工作点产生如图所示变化。 试问（1）当Q从Q1移到Q2、 从Q2移到Q3、 从Q3移到Q4时， 分别是电路的哪个参数变化造成的？这些参数是如何变化的？
4mA 3mA 2mA 1mA
40µA
Q3
Q4
30µA 20µA
IB=10µA
2 6 m V
2 6 m V
r b e 2 0 0 ( 1 ) I E Q 2 0 0 ( 1 3 0 ) 1 . 2 m A 8 7 1 . 6 7
R i R b ∥ r b e r b e 8 7 1 . 6 7 R o R c 6 k
2.4 放大电路静态工作点的稳定
温度对Q点的影响
2、放大电路的动态分析（性能指标分析）
（1）放大电路的动态图解分析法
结论: 1. ui uBE iB iC uCE uo
阻容耦合共射放大电路
2、放大电路的动态分析（性能指标分析）
（1）放大电路的动态图解分析法 二、图解分析
结论: 2. uo与ui相位相反；3. 测量电压放大倍数；4. 最大不失 真输出电压Uom （UCEQ －UCES与 VCC－ UCEQ ，取其小者，除以 2 ）。
Q
UBE/V
UBEQ VCC
1、放大电路的静态工作点 （2）图解法确定静态工作点
T ( C U B ) 不 E I B I C 变
温度T (C) IC ，
若此时I B
，则I
、
CQ
U CEQ在输出特性坐标
系中的位置就可能
基本不变。
2.4 放大电路静态工作点的稳定
一、典型电路
消除方法：增大Rb，减小Rc，减小β。
例2-1:由于电路参数的改变使静态工作点产生如图所示变化。 试问（1）当Q从Q1移到Q2、 从Q2移到Q3、 从Q3移到Q4时， 分别是电路的哪个参数变化造成的？这些参数是如何变化的？
4mA 3mA 2mA 1mA
40µA
Q3
Q4
30µA 20µA
IB=10µA
2 6 m V
2 6 m V
r b e 2 0 0 ( 1 ) I E Q 2 0 0 ( 1 3 0 ) 1 . 2 m A 8 7 1 . 6 7
R i R b ∥ r b e r b e 8 7 1 . 6 7 R o R c 6 k
2.4 放大电路静态工作点的稳定
温度对Q点的影响
2、放大电路的动态分析（性能指标分析）
（1）放大电路的动态图解分析法
结论: 1. ui uBE iB iC uCE uo
阻容耦合共射放大电路
2、放大电路的动态分析（性能指标分析）
（1）放大电路的动态图解分析法 二、图解分析
结论: 2. uo与ui相位相反；3. 测量电压放大倍数；4. 最大不失 真输出电压Uom （UCEQ －UCES与 VCC－ UCEQ ，取其小者，除以 2 ）。
Q
UBE/V
UBEQ VCC
1、放大电路的静态工作点 （2）图解法确定静态工作点
放大电路的静态图解分析
放大电路的静态图解分析
放大电路的图解分析法
放大电路有两个显着特点，即含有非线性的放大器件和工作在交直流共存状态，因此，分析放大电路不能简单地套用线性电路的分析方法。
分析放大电路常用的方法有图解分析法和微变等效电路分析法。
图解分析法是指以晶体管的输入、输出特性曲线为基础，通过作图来分析放大电路性能的方法。
它的基本思想是，把放大电路的输入、输出回路分成线性和非线性两个部分，并把描写这两个部分特性的电压-电流关系，以曲线的形式描绘在同一平面坐标内，根据两条曲线的交点决定它们的解。
放大电路的分析包括两个方面的内容，即动态分析和静态分析。
动态分析的任务是确定动态性能指标;静态分析的任务是确定静态工作点。
放大电路的静态图解分析
放大电路的静态图解分析的目的是在输入特性曲线及输出特性曲线上，通过做直流负载线而确定出静态工作点Q。
再由Q求得IBQ、ICQ和UCEQ。
对输入回路，iB、uBE应同时满足：。
模拟电路课件PPT-2-4-1-近似估算法求Q点、图解法
(1) 图解分析静态
① 先用估算的方法计算输入回路 IBQ、 UBEQ。 ② 用图解法确定输出回路静态值
方法：根据 uCE = VCC iCRc 式确定两个特殊点
当 iC 0 时 ，uCE VCC
当
uCE
0
时 ，iC
VCC Rc
输出回路 输出特性
iC 0，uCE VCC
uCE
0， iC
iC / mA
ib(不失真)
Q
ICQ
NPN 管 uo波形
O
tO
UCEQ
O
t
uo = uce
IB = 0
uCE/V
uCE/V
(二)用图解法估算最大输出幅度
输出波形没有 明显失真时能够输 出最大电压。即输 出特性的 A、B 所 限定的范围。
iC / mA
交流负载线
A
Q
U om
CD 2
DE 2
O
C
D
B
iB = 0
0
2
4
6
8
10 12
uCE /V
图 2.4.3(b)
由 Q 点确定静态值为：
IBQ = 40 µA ，ICQ = 2 mA，UCEQ = 6 V.
(二) 图解分析动态
1. 交流通路的输出回路 输出通路的外电路是 Rc 和 RL 的并联。
2. 交流负载线
iC / mA
交流负载线斜率为：
1 ，其中 RL
c b
IBQ e
ICQ UCEQ
ICQ IBQ
UCEQ = VCC – ICQ RC
图 2.4.1(a)
【例】图示单管共射放大电路中，VCC = 12 V，
① 先用估算的方法计算输入回路 IBQ、 UBEQ。 ② 用图解法确定输出回路静态值
方法：根据 uCE = VCC iCRc 式确定两个特殊点
当 iC 0 时 ，uCE VCC
当
uCE
0
时 ，iC
VCC Rc
输出回路 输出特性
iC 0，uCE VCC
uCE
0， iC
iC / mA
ib(不失真)
Q
ICQ
NPN 管 uo波形
O
tO
UCEQ
O
t
uo = uce
IB = 0
uCE/V
uCE/V
(二)用图解法估算最大输出幅度
输出波形没有 明显失真时能够输 出最大电压。即输 出特性的 A、B 所 限定的范围。
iC / mA
交流负载线
A
Q
U om
CD 2
DE 2
O
C
D
B
iB = 0
0
2
4
6
8
10 12
uCE /V
图 2.4.3(b)
由 Q 点确定静态值为：
IBQ = 40 µA ，ICQ = 2 mA，UCEQ = 6 V.
(二) 图解分析动态
1. 交流通路的输出回路 输出通路的外电路是 Rc 和 RL 的并联。
2. 交流负载线
iC / mA
交流负载线斜率为：
1 ，其中 RL
c b
IBQ e
ICQ UCEQ
ICQ IBQ
UCEQ = VCC – ICQ RC
图 2.4.1(a)
【例】图示单管共射放大电路中，VCC = 12 V，
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
UBE UCC IBRb （1）
IC IB
（2）
UCE UCC ICRc （3）
i 有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺） C
iB UCC/Rb
IB
Q
UCC/Rc IC
Q Q2
UCE
UCC
uCE
④电路参数对静态工作点的影响
（3）改变电源电压UCC，其它参数不变； 若减小UCC，直流负载线向下平移，Q点下移Q3点。
产生截止失真的条件是：
IBQ Ibm
O
iC
iB
iB
Q
ωt
uBE
uBE
O
ui ωt
iC
交流负载线
ωt ωt
O
Q uCE
uBE
uo
4 最大不失真输出电压
放大电路在电路参数确定的条件下，输出端不发生饱和失真和截止失真时的输出
电压幅值，称为最大不失真输出电压幅值Uomax。
①若UomR<UomF， 放大电路的输出受饱和失真的限制，即
产生饱和失真的条件是：
iC
IB IBS
ICS
UCC UCES
RC
O
UCES是集电极临界饱和压降 IBS是基极临界饱和电流 ICS是集电极临界饱和电流
iC
交流负载线
Q
O
ωt ωt
O
uCE uCE
uo
3 放大电路的非线性失真问题 ②截止失真
Q点过低，信号的负半周进入了截止区。 截止失真基极电流已经失真。 对于NPN管，输出电压表现为顶部失真。
③利用输出特性曲线与直流负载 线方程的交点确定IC和UCE
iB
UCC/Rb IB
o
Q
UBE
iC UCC/Rc
IC
uBE
UCC
o
直流负载线
Q
IB
UCE
uCE UCC
ui=0
④电路参数对静态工作点的影响
（1）改变基极偏置电阻Rb，其它参数不变； 若增大Rb，基极电流IB减小，Q点下移Q1点。
UBE UCC IBRb （1）
R
Q(UCEQ，ICQ)
③若Q点设置在UomR=UomF，此时最大输出电压Uomax 幅值最大，放大电路有最大的输出动态范围。
o
UCES UomR
F
UomF
uCE
思考题
1.什么是饱和失真？截止失真？它们的输出波形有何区别？ 采取何种措施消除失真？
2.要放大的是交流小信号，为什么强调静态工作点的重要性？ 3.什么是最大输出电压幅值？
IC IB
（2）
UCE UCC ICRc （3）
i 有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺） C
iB UCC/Rb
IB
Q
Q1
o
UBE
UCC/Rc IC
UCC uBE o
Q
Q1
UCE
UCC
uCE
④电路参数对静态工作点的影响
（2）改变集电极负载电阻Rc，其它参数不变； 若减小Rc，直流负载线变陡，Q点右移Q2点。
模拟电子技术基础
2.4 放大电路的图解法分析
教学内容
放大电路的分析有两种基本方法，图解法分析和小信号等效电路法分析。 1 放大电路的静态分析 2 放大电路的动态分析 3 非线性失真问题 4 最大不失真输出电压
1 静态工作情况分析 ①画出直流通路 ②利用输入特性曲线与输入回路 方程的交点确定IB和UBE
Q3
Q3
2 动态工作情况分析 iB
iC
交流负载线 -1/（Rc//RL)
iC
Q(UCEQ，ICQ)
t
t
o
uCE
uBE
uCE
ui
uo
放大的
物理过程
t
t
ui C1uBE iB iC uCE C2uo
输入电容的 耦合作用
输入伏 安特性
三极管的 放大作用
输出伏 输出电容的 安特性 耦合作用
2 动态工作情况分析
UomF值受截止失真限制的最大幅值； UomR值受饱和失真限制的最大幅值。
Uomax=UomR= UCEQ-UCES
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）
②若UomR>UomF， 放大电路的输出受截止失真的限制，Uomax=UomF。
iC
交流负载线 -1/（Rc//RL)
负载开路即RL→∞时， 交流负载线与直流负载线重叠
uo icRc
负载开路时信号轨迹是： Q→C→Q→D→Q
A C
B
O
D uCE
uo icRc //RL 带负载时信号轨迹是： Q→A→Q→B→Q
t
3 放大电路的非线性失真问题 ①饱和失真
Q点过高，信号的正半周进入饱和区。 对于NPN管，输出电压表现为底部失真。
从直流负载线上查出最大输出电压幅值，行不行？什么情况下可以？