_放大电路的基本分析方法

ube
uBE
1、分析非线性失真
顶部削波 i
ic
C
ib
Q 过低截止失真
iB
NPN顶部失真
工作点 设置： 0
Q PNP底部失真 NPN底部失真 不失真 过高饱和失真 uCE PNP顶部失真 0
底部削波 （1）工作点设置适当，没有出现失真。 （2）工作点设置过低，输出电压出现顶部削波，称为截止失真。 （3）工作点设置过高，输出电压出现底部削波，称为饱和失真。 饱和失真和截止失真是由于BJT进入非线性区域引 起的，均属于非线性失真。 ※注意：PNP管的失真表现形式，与NPN管正好相反。
主要问题： （1）何谓直流负载线和交流负载线？怎么画？ （2）何谓饱和失真和截止失真？怎么产生的？如何消除？ （3）何谓放大器的动态范围？怎么估算？ （4）如何调整静态工作点？ i i 临界
B C
饱 和
放 大 截止
0 UBE
uBE
0
uCE
（一）图解法分析静态
Rb 2 U BB EC ; Rb Rb1 // Rb2 Rb1 Rb 2
Rb2 Rb1 RC T E
+EC
已知EC=12V，Rb1=3.5kΩ， Rb2=60kΩ， RC=RL= 2kΩ，β=100， 硅管，求Q点。 ①画直流通路，标注电量参考方向。 ②计算静态电流和电压。
C B
+ ui Rb2
RL
直 ICQ + 流 0.7V IBQ UCEQ R 通 L R b1 路
RC EC IC + UCE IB Re IE
EC I B 特性曲线上移；
EC EC↑直流负载线右移； RC 静态工作点移向右上方， 电路的动态范围增大，但 静态功耗也增大。
Q1 Q2
0
UCE
EC E'C
3、电路参数对Q点的影响以及Q点的调整
（2）基极偏置电阻的影响：
UB
Rb 2 EC Rb1 Rb 2 U B U BE IB (1 ) Re
Rb1
I1 Rb2 I2
ICQ IBQ
Re
RC EC ICQ I BQ 解出ICQ。 + EC ICQ RC UCEQ I EQ Re UCEQ IC ( RC Re ) UCEQ 解出UCEQ。 IEQ
需要解方程组，较繁。
2、分析举例（2）
解法2：等效电路法
Rb 2 UB EC ; Rb Rb1 // Rb2 Rb1 Rb 2
UBE~IB满足什么关系？
① BJT的输入特性曲线 ②输入回路的 KVL方程 两者的交点就 是静态工作点
1.首先画出电路的直流通路
Rb1
C1
RC
EC
C2
RS
Rb2 + Ce RL uS Re
UBB -
Rb +
+ IB UCE +U BE - IE Re
IC
RC
Rb1 EC Rb2
RC
Rb1 Rb2Re
RC
EC
EC
Re
EC
（一）图解法分析静态
Rb 2 U BB EC ; Rb Rb1 // Rb2 Rb1 Rb 2
2.写出输入回路的KVL方程:
1.首先画出电路的直流通路
U BB U BE IB Rb (1 ) Re
输入直流负载线方程 3. 在输入特性曲线上作输入 直流负载线，确定IBQ,UBEQ。
I1 UBICQ IBQ Rb2 Re IEQ I2
RC EC + UCEQ -
UCEQ EC ICQ ( RC Re )
U B U BE IB Rb (1 ) Re
2、分析举例（3）
Rb1 RC
（BJT为PNP硅管，＝20）
96k
2.4k
-EC(-24V)
C2
EC I EQ Re 0.7 I BQ Rb
U BB Rb (1 ) Re
iB
IBQ
0
Q
直流负载线
UBEQ UBB u BE
（二）图解分析动态（求电压增益）
1. 画出放大电路的交流通路。
Rb uS uS ; Rb Rb // RS Rb RS
Rb1
C1
RC
EC
C2
RS
Rb2 + Ce RL uS Re
Rb Rb1 // Rb2
U BB I B Rb U BE (1 )I B Re
IC
UBB -
Rb +
RC + IB UCE +U BE EC - IE Re
U BB Rb (1 ) Re
iB
直流负载线
IBQ
0
Q
UBEQ UBB u BE
4.写出输出回路的KVL方程
EC IC ( RC Re ) UCE EC U CE 输出直流负 IC RC Re 载线方程
uCE
u BE
6. 求电压增益
iC
iB uS=0
ib + ic IBQ+Ibm uce Q + I IBQ ube - RC BQRL IBQ-Ibm UCEQ uce
t
ic
ICQ
0
R’b +
ib Q UBEQ
t
Ibm
u BE
u’S
uCE
0
ube
Ucem
be
Ubem
u’S
u Au uce -Ucem
工作点设置在交流负载线的中部时，动态范围最大。 ②在保证输出不失真的条件下，为了降低电路的功 耗，工作点应该设置低一些。
3、电路参数对Q点的影响以及Q点的调整
（1）EC的影响：
UB
Rb 2 EC Rb1 Rb 2 U B U BE IB (1 ) Re
IC
Rb1 UB
Rb2
Ubem
共射放大器的输出与输入相位相反！
（三）图解法的应用
图解法的优点：方法简单，直观形象。
图解法的缺点：①必须实测晶体管的特性曲线；②进行定 量分析时比较繁琐，而且误差较大；③不能用来计算放大 器的输入电阻、输出电阻及频率特性等。
图解法的应用： 1、定性分析放大电路的非线性失真情况。 2、估算电路的最大输出电压幅度（动态范围）。 3、调整放大电路的静态工作点。
RC
+EC
EC 0.7 0.7 26A I BQ Rb 2 Rb1 ICQ I BQ 2.6mA
I CQ
EC UCQ RC

UCQ RL
U CEQ U CQ
3.4V
EC RC RL ( I CQ ) RC RC RL
2、分析举例（2） Rb1
交直流分开计算，但两者有内在联系，分析过程是“先静后动”。 下面以阻容耦合共射放大电路为例，介绍放大电路的基本 分析方法。
一、静态工作点的近似估算法
1、分析步骤
①画出放大电路的直流通路； ②将相关电量的参考方向标注好；
③求有关的静态电流和电压。 注意问题： Rb1
C1
RC
EC
C2
RS
Rb2 + Ce RL uS Re
截距 斜率
该直线一定过Q点。 5. 在输出特性曲线上作输出 交流负载线。
交流负载线 ic ibic + ib u + R’b + u ce R RL ce Q C ub R’b + ICQ + u e- RC IBQRL be +
iB uS=0
IBQ
0
Q UBEQ
交流负载线
u’S u’S
0
-
UCEQ
1、分析非线性失真
ic
iC
ib
Q
uCE
iB Q
0
t
uce
uCE
0
ube
uBE
（1）工作点设置适当，没有出现失真。
1、分析非线性失真 iC
底部削波
iB
底部削波
ic
Q
0
uCE
ib
Q
0
顶部削波 （1）工作点设置适当，没有出现失真。 （2）工作点设置过低，输出电压出现顶部削波，称为截止失真。
t
uce
uCE
4. 写出输出回路的KVL方程:
uce ic ( RC // RL ) R ic uce / R L L iC ICQ uce / R L uCE U CEQ iC I CQ R L
iC
U CEQ I CQ R 1 L iC ( ) uCE R R L L
ib
R’b +
uS U BEQ I BQ Rb 1 iB ( ) uBE Rb Rb
截距 斜率 当u’S=0时，直线过Q点。 3. 在输入特性曲线上作输入 交流负载线。
iB uS=0
u’S
+ uce + ube - RC -
ic
RL
IBQ
0
Q UBEQ
交流负载线
u BE
I BQ
U B U BEQ Rb (1 ) Re
U B I BQ Rb U BEQ (1 )I BQ Re
ICQ I BQ
UCEQ EC IC Q ( RC Re )
Rb1
I1 Rb2 I2
ICQ IBQ
Re
RC EC + UCEQ IEQ
Rb1 EC Rb2
EC (1 )I BQ Re 0.7 I BQ Rb
I BQ EC 0.7 16A Rb (1 ) Re
+ C1 ui -
+ uo
2.4k
Re
2k
RL
-
ICQ I BQ 20 0.16 3.2mA
EC I EQ Re UCEQ ICQ RC
ib
R’b +
u’S
+ uce + ube - RC -
ic
RL
RS
+ uS
Rb1 RR b b2
RC R L
2. 写出输入回路的KVL方程:
ube u S ib Rb ib (u S ube ) / Rb iB I BQ (u S ube ) / Rb uS (uBE U BEQ ) iB I BQ Rb
UCEQ EC I EQ Re ICQ RC EC ICQ ( Re RC )
24 3.2 4.8 8.64V
-EC(-24V) Rb RC I 2.4k CQ 96k IBQ + - 0.7V UCEQ + R e 2.4k IEQ
二、图解法
——在承认BJT特性曲线为非线性的前提下，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。 分析静态 图解法 求静态工作点 分析动态 求电压放大倍数； 估算动态范围 分析非线性失真 调整工作点
RC EC Re
ICQ R C + IBQ UCEQ Rb - EC + Re UB IEQ -
2、分析举例（2）
解法3：近似估算法
0.7或 0.3V
I1 (5 ~ 10) I B I B
I1 I 2 Rb 2 UB EC Rb1 Rb 2
Rb1
U E U B U BEQ I EQ Re Re I EQ U B U BEQ I BQ ; 1 (1 ) Re ICQ I EQ ;
C1
RS

RC C2
EC
①画直流通路，标注电量参考方向。 ②计算静态电流和电压。
解法1：一般电路分析法
Rb2 + RL Ce uS Re
I 2 Rb2 U BEQ (1 )I BQ Re
求解方程组，可解出IBQ 0.7/ 0.3V
I1 I 2 I BQ
I1 Rb1 I 2 Rb 2 EC
①BJT各极电流的参考方向一般取实际方向。 ②隐含已知条件：BJT处于放大状态（e结正偏、c结反偏）
U BEQ
BJT各极电流的关系：I CQ
0.6V ~ 0.8V ( Si ) 0.2V ~ 0.3V (Ge)
I BQ ; ICQ I E Q I EQ ;
2、分析举例（1）
t
uce
uCE
ube
uBE
2、估算最大输出电压幅度（动态范围）
在基本不失真的情况下，电路能够输出的最大电压。
iC ( I , U ) CQ CEQ
iC ( I CQ , U CEQ )
iC
( I CQ , U CEQ )
0 0 uCE(V) uCE0 (V) uCE(V)
Ucem Ucem Ucem U 说明：①工作点设置不当，将会减小放大电路的动态范围， cem UCEQ UCES
§2-2 放大电路的基本分析方法
所谓放大电路的分析方法是指怎样求解静态工作点， 怎样求解电路的动态指标。 静态分析 静态工作点 待求 问题 Q（IBQ、 ICQ、 UCEQ） 电路 分析 方法 直Leabharlann Baidu通路 近似估算法、图解法 动态分析 求动态指标：Ri、 RO Au、Ai等 交流通路 图解法、微变等效电路法
5. 在输出特性曲线上作输出 直流负载线，确定ICQ,UCEQ。
EC UCE ~IC满足什么关系？ R C Re Q IBQ ① BJT 的输出特性曲线 ICQ
0
iC
直流负载线
②输出回路的 KVL方程
UCEQ EC uCE
图解法作直流分析的关键是画出直流负载线。 IC
UBB -
Rb +
RC + IB UCE +U BE EC - IE Re