基本放大电路的分析方法解读

3.2 基本放大电路的分析方法

3.2.1 放大电路的静态分析

放大电路的静态分析有计算法和图解分析法两种。

（1）静态工作状态的计算分析法

根据直流通路可对放大电路的静态进行计算

(03.08)

I

= I B (03.09)

C

V

=V CC－I C R c (03.10)

CE

I

、I C和V CE这些量代表的工作状态称为静态工作点，用Q表示。

B

在测试基本放大电路时，往往测量三个电极对地的电位V B、V E和V C即可确定三极管的工作状态。

（2）静态工作状态的图解分析法

放大电路静态工作状态的图解分析如图03.08所示。

图03.08 放大电路静态工作状态的图解分析

直流负载线的确定方法：

1. 由直流负载列出方程式V CE=V CC－I C R c

2. 在输出特性曲线X轴及Y轴上确定两个特殊点 V CC和V CC/R c,即可画出直流负载线。

3. 在输入回路列方程式V BE =V CC－I B R b

4. 在输入特性曲线上，作出输入负载线，两线的交点即是Q。

5. 得到Q点的参数I BQ、I CQ和V CEQ。

例3.1：测量三极管三个电极对地电位如图03.09所示，试判断三极管的工作状态。

图03.09 三极管工作状态判断

例3.2：用数字电压表测得V B=4.5V 、V E=3.8V 、V C =8V，试判断三极管的工作状态。

电路如图03.10所示

图03.10 例3.2电路图

3.2.2 放大电路的动态图解分析

(1) 交流负载线

交流负载线确定方法：

1.通过输出特性曲线上的Q点做一条直线，其斜率为1/R L'。

2.R L'= R L∥R c，是交流负载电阻。

3.交流负载线是有交流输入信号时，工作点Q的运动轨迹。

4.交流负载线与直流负载线相交，通过Q点。

图03.11 放大电路的动态工作状态的图解分析

(2) 交流工作状态的图解分析

动画

图03.12 放大电路的动态图解分析（动画3-1）通过图03.12所示动态图解分析，可得出如下结论：

1. v i→↑ v BE→↑ i B→↑ i C→↑ v CE→↓ |-v o|↑；

2. v o与v i相位相反；

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输出幅度。

(3) 最大不失真输出幅度

①波形的失真

饱和失真由于放大电路的工作点达到了三极管的饱和区而引起的非线性失真。

截止失真由于放大电路的工作点达到了三极管的截止区而引起的非线性失真。

（动画3-2）

示波器图形

(a) 截止失真 (b) 饱和失真

图03.13 放大器的截止失真和饱和失真（动画3-3）

②放大电路的最大不失真输出幅度

放大电路要想获得大的不失真输出幅度，需要：

1. 工作点Q要设置在输出特性曲线放大区的中间部位；

2. 要有合适的交流负载线。

动画

图03.14 放大器的最大不失真输出幅度（动画3-4）

(4) 非线性失真

放大器要求输出信号与输入信号之间是线性关系，不能产生失真。

由于三极管存在非线性，使输出信号产生了非线性失真。

非线性失真系数的定义：在某一正弦信号输入下，输出波形因非线性而产生失真，其谐波分量的总有效值与基波分量之比，用THD表示，即

(5) 输出功率和功率三角形

放大电路向电阻性负载提供的输出功率:

在输出特性曲线上，正好是三角形 ABQ的面积，这一三角形称为功率三角形。要想P o大，就要使功率三角形的面积大，即必须使 V om和I om都要大。

图03.15 功率三角形

3.2.3 三极管的低频小信号模型

(1) 模型的建立

1. 三极管可以用一个模型来代替。

2. 对于低频模型可以不考虑结电容的影响。

3. 小信号意味着三极管在线性条件下工作，微变也具有线性同样的含义。

三极管的低频小信号模型如图03.16所示。

图03.16 双极型三极管h参数模型

（2) 模型中的主要参数

①r be——三极管的交流输入电阻

根据二极管的方程式

对于三极管的发射结

b'相当基区内的一个点，b才是基极。所以其动态电导为

r

≈V T / i E

eb'

r

=r eb' Q≈V T /I EQ=26mV/ I EQ

e

r

|Q= r bb' +(1+β) V T / i E≈300Ω+(1+β)26mV/ I EQ

be

（03.11）

对于小功率三极管r bb’≈300Ω，高频管r bb' ≈50Ω相当于基区的体电阻。

②β i b——输出电流源

表示三极管的电流放大作用。反映了三极管具有电流控制电流源CCCS的特性。

(3) h参数

三极管的模型也可用网络方程导出。三极管的输入和输出特性曲线如下：

，称为输入电阻，即r be。

，称为电压反馈系数。

，称为电流放大系数，即β。

，称为输出电导，即1 / r ce。

h参数的物理含义见图03.17和图03.18。