静态工作点稳定的放大电路分析

静态工作点稳定的放大电路分析

一、课题名称

静态工作点稳定的放大电路分析

二、设计任务及要求

分析静态工作点、失真分析、动态分析、参数扫描分析、频率响应等。（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）

三、电路分析

1.静态工作点Q的分析

（1）什么是静态工作点Q

静态工作点就是输入信号为零时，电路处于直流工作状态，这些直流电流、电压的数值在三极管特性曲线上表示为一个确定的点，设置静态工作点的目的就是要保证在被被放大的交流信号加入电路时，不论是正半周还是负半周都能满足发射结正向偏置，集电结反向偏置的三极管放大状态。

可以通过改变电路参数来改变静态工作点，这样就可以设置静态工作点。

若静态工作点设置的不合适，在对交流信号放大时就可能会出现饱和失真（静态工作点偏高）或截止失真（静态工作点偏低）。

如图1为阻容耦合电路

图1

晶体管型号BC107BP

参数 .MODEL BC107BP NPN IS =1.8E-14 ISE=5.0E-14 NF =.9955 NE =1.46 BF =400 BR =35.5

+IKF=.14 IKR=.03 ISC=1.72E-13 NC =1.27 NR =1.005 RB =.56 RE =.6 RC =.25 VAF=80

+VAR=12.5 CJE=13E-12 TF =.64E-9 CJC=4E-12 TR =50.72E-9 VJC=.54 MJC=.33 在放大电路中，当有信号输入时，交流量与直流量共存。将输入信号为零，即直流电流

源单独作用时晶体管的基极电流I B，集电极电流I C，b-e之间电压U BE,管压降U CE称为放大电

路的静态工作点Q，常将四个物理量记作I BQ,I CQ,U BEQ,U CEQ。在近似估算中常认为U BEQ为已知量，

对于硅管U BEQ=0.7V，锗管U BEQ=0.2V。

为了稳定Q点，通常使参数的选取满足

I1>>I BQ

因此B点电位

U BQ=Rb1/(Rb1+Rb2)·Vcc

静态工作点的估算

U BQ= Rb1/(Rb1+Rb2)·Vcc

I EQ=(U BQ-U BEQ)/Re

U CEQ=V CC-I CQ(Rc+Re)

（2）为什么要设置合适的静态工作点

对于放大电路最基本的要求，一是不失真，二是能够放大。为什么要设置合适的静态

工作点呢？如果输出的波形严重失真，所谓的“放大”毫无意义。因此，设置合适的静态工

作点是很必要的。

Q点不仅影响电路是否会产生失真，而且还影响着放大电路几乎所有的动态参数。

（3）使用软件进行仿真

理论值：

U BQ= Rb1/(Rb1+Rb2)·Vcc= 5/(15+5)*12=3V

I EQ=(U BQ-U BEQ)/Re=(3-0.7)/2.3=1mA

U CEQ=VCC-I CQ(Rc+Re)=12-7.4*1=4.6V

仿真结果：

仿真测量值

U BQ I EQ U CEQ I BQ

2.98V1mA 4.464V

3.65UA

2.失真分析

（1）产生失真的原因

工作点过低，会出现交越失真，也就是小信号时，叠加信号的偏置也无法使三极管工作，这时过零点附近会出现失真。

工作点过高，会出现饱和失真，也就是当信号电压还没到最高时，三极管就完全饱和了，出现了削顶。

这两点，可以通过示波器对波形进行检查就可以看出来，并通过调整偏置，进行解决。

顶部失真，增大信号源电压。

（2）怎样消除失真

要使输出的电压波形不会产生非线性失真，就要设置何时的静态工作点，使交流信号驮载在直流分量上，以保证晶体管在输入信号的整个周期内始终工作在放大状态。

3.动态分析

在静态工作点合适的情况下进行动态分.交流通路如图

（1） 电压放大倍数Au 理论值Au=Uo/Ui

仿真Au=-93

（2）输入电阻Ri

理论值Ri=R1//R2//Rbe

仿真Ri=159欧

（3）输出电阻Ro

理论值Ro=Rc=5.1千欧

Uo:带负载时输出电压的有效值

Uo:空载时输出电压的有效值

仿真Ro= （Uo/Uo-1）Rl=4.86千欧四、参数扫描分析

V(5) rr1 resistance=1000

V(5) rr1 resistance=4000

V(5) rr1 resistance=7000

V(5) rr1 resistance=10000

五、频率响应

旁路电容C3变化对频率响应的影响

耦合电容C1变化对频率响应的影响

Re 变化对频率响应的影响

中频电压增益

电路参数变化时对频率响应的影响 耦合电容 C1/uF 耦合电容 C2/uF 旁路电容 C3/uF 射极电阻 Re/千欧 中频电压增益/dB 下限频率 fL/HZ 上限频率 fH/MHZ 10 10 100 2.3 39.518 83.948 16.322 10 10 1000 2.3 39.518 17.022 16.322 100 10 100 2.3 39.518 83.948 16.322 10 10

100

2.5

38.856

83.948

24.839

分析

旁路电容从C3增大下限频率减小，旁路电容的变化对下限频率有影响。 耦合电容C1增大下限频率基本没有变化。

静态工作点稳定Re 从2.3K 变化到2.5K ，中频电压增益减小，上限频率增大。

六、元件列表

名称

数量