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1、1.静态分析静态分析3.5.1 图解法 对分压偏置共射基本放大电路进行静态图解分析，对分压偏置共射基本放大电路进行静态图解分析，求解静态工作点。求解静态工作点。其求解过程如下：其求解过程如下：分压偏置共射放大电路分压偏置共射放大电路直流通路直流通路 先画出分压偏置共射放大电路的直流通路先画出分压偏置共射放大电路的直流通路第1页/共34页 对基极偏置回路对基极偏置回路用戴维南定理进行变换用戴维南定理进行变换，使基极偏，使基极偏置电路只具有一个网眼，以方便列出输入回路方程。置电路只具有一个网眼，以方便列出输入回路方程。(1)输入回路的图解输入回路的图解用戴维宁定理进行等效变换用戴维宁定理进行等效变
2、换用戴维南定理进行变换第2页/共34页/1BImA/VBEUO变换后的等效直流通路变换后的等效直流通路晶体管的输入特性曲线：晶体管的输入特性曲线：QIBQVbCCR过过(0，)点，作斜率为点，作斜率为 的直线的直线称为称为输入直流负载线输入直流负载线。BEUQR斜率1b其与晶体管的输入特性曲线交于静态工作点Q，对应坐标为IBQ和UBEQ。列输入回路方程列输入回路方程第3页/共34页晶体管的输出特性曲线为：晶体管的输出特性曲线为：过过M点点(VCC，0)和和N点点(0，VCC/(Rc+Re)确定的直线称确定的直线称为输出回路的为输出回路的直流负载线直流负载线。与与IBQ输出特性曲线交于输出特性曲
3、线交于Q点，点，坐标为坐标为 ICQ和和 UCEQ。(2)输出回路的图解输出回路的图解直流负载线输出回路的图解分析输出回路的图解分析列输出回路方程列输出回路方程化简得化简得第4页/共34页(3)列输出回路方程式列输出回路方程式 UCE=VCC IC(Rc+Re)(4)在输出特性曲线上确定在输出特性曲线上确定两个特殊点两个特殊点(VCC，0)；(0，VCC/(Rc+Re)，即可画出输出直流负载线。，即可画出输出直流负载线。直流负载线的确定方法：(1)列输入回路方程式列输入回路方程式 V CC=IBRb+UBE(2)在输入特性曲线上，作出输入直流负载线，两线的在输入特性曲线上，作出输入直流负载线，
4、两线的 交点即是交点即是Q，由此可确定，由此可确定IBQ，UBEQ。(5)得到得到Q点的参数点的参数IBQ、UBEQ、ICQ和和UCEQ。第5页/共34页 放大电路的动态分析是在有输入信号作用下的求解过程，先做出放大电路的交流通路。交流通路交流通路根据交流通路，可得交流输出电压放大电路集电极输出回路的交流负载电阻是RL=Rc/RL。2.共射放大电路的动态图解分析 (1)交流负载线交流负载线第6页/共34页 放大电路的动态是建立在静态的基础上的，放大电路的动态是建立在静态的基础上的，动态时工作动态时工作点的运动轨迹一定通过静态工作点点的运动轨迹一定通过静态工作点Q。交流负载线描述交流负载线描述动
5、态信号的动态信号的运动轨迹。运动轨迹。它在输出特性曲线上它在输出特性曲线上要比直流负载线陡，要比直流负载线陡，因为交流负载电阻小因为交流负载电阻小于直流负载电阻。于直流负载电阻。交流负载线交流负载线辅助线 过静态工作点过静态工作点Q做一条直线，斜率等于交流负载做一条直线，斜率等于交流负载电阻电阻的倒数，即为的倒数，即为交流负载线交流负载线。交流负载线第7页/共34页 交流负载线确定步骤：(3)交流负载线与直交流负载线与直流负载线相交流负载线相交Q点。点。交流负载线交流负载线辅辅助助线线(1)作出放大电路的交流通路。作出放大电路的交流通路。(2)确定输出回路交流通路的交流负载电阻为：确定输出回路
6、交流通路的交流负载电阻为：RL=RLRc (4)交流负载线是有交流输入信号时动态工作点的运动轨迹。通过Q点做一条直线，令其斜为-1/RL，该直线即为交流负载线。交流负载线第8页/共34页(2)电压放大倍数分析 用用UBE表示直流量、表示直流量、ube 表示交流量、表示交流量、uBE表示交直流表示交直流量的总合。量的总合。放大电路的交流工作状态可以通过图解的方法来表示。放大电路的交流工作状态可以通过图解的方法来表示。动态时，电路中的电流和电压将在静态直流量的基础上叠动态时，电路中的电流和电压将在静态直流量的基础上叠加交流量。可以采用交、直流分开的分析方法，即先分析加交流量。可以采用交、直流分开的
7、分析方法，即先分析静态，再分析动态，然后再把它们叠加起来。静态，再分析动态，然后再把它们叠加起来。UBEubeuBEOOttbeuBEuOtBEU放大电路中直流、交流和交直流的表示放大电路中直流、交流和交直流的表示第9页/共34页放大电路的动态图解分析放大电路的动态图解分析动态图解分析的过程如下：动态图解分析的过程如下：1.首先画出输入电压波形ube(t)2.根据输入特性曲线和ube(t)画出ib波形3.根据ib波形和交流负载线画出ic波形4.根据交流负载线和ic波形画出uce波形交流负载线第10页/共34页通过图解分析，可得如下结论：通过图解分析，可得如下结论：(1)ui ube ib ic
8、 uce|-uo|(2)uo与与ui相位相反；相位相反；测量出ube的幅度测量出uce的幅度三极管的电流放大作用 3.可以测量出放大电路的电压放大倍数；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可以确定最大不失真输出幅度。第11页/共34页(3)输出波形失真分析饱和失真：截止失真：由晶体管特性曲线的非线性引起的输出信号失真，称为由晶体管特性曲线的非线性引起的输出信号失真，称为非线性失真，主要有饱和失真和截止失真。非线性失真，主要有饱和失真和截止失真。由于放大电路的工作点达到了晶体管的饱和区而引起的非线性失真。对于NPN管，输出电压表现为底部失真。由于放大电路的工作点达到了
9、晶体管的截止区而引起的非线性失真。对于NPN管，输出电压表现为顶部失真。第12页/共34页放大器截止失真和饱和失真放大器截止失真和饱和失真(NPN晶体管晶体管)(a)饱和失真饱和失真(b)截止失真截止失真第13页/共34页(4)放大电路的最大不失真输出幅度放大电路的最大不失真输出幅度 放大电路的最大不失真输出幅度是指放大电路的输出信号在不失真的情况下所能达到的最大值，一般用Uommax或Iommax表示。放大电路的最大不失真输出幅度放大电路的最大不失真输出幅度 第14页/共34页(5)输出功率和功率三角形输出功率和功率三角形 要想要想Po大，就要使功率三大，就要使功率三角形的面积大，即必须使角
10、形的面积大，即必须使Uom 和和Iom 都要大。都要大。功率三角形功率三角形放大电路向电阻性负载提供的放大电路向电阻性负载提供的输出功率输出功率:在输出特性曲线上，正好在输出特性曲线上，正好是三角形是三角形 ABQ的面积，这一的面积，这一三角形称为三角形称为功率三角形功率三角形。第15页/共34页3.5.2 微变等效电路法微变等效电路法 微变等效电路法：在小信号条件下，把非线性的晶体管用线性模型来代替，用线性电路的分析方法来计算基本放大电路。1.晶体管低频小信号模型在低频小信号下，将晶体管看成一个线性有源双端口网络。根据晶体管的输入和输出特性曲线，端口特性表示为：第16页/共34页在低频正弦信
11、号作用下，上式可写成复数形式：在低频正弦信号作用下，上式可写成复数形式：在低频小信号作用下，在静态工作点在低频小信号作用下，在静态工作点Q对上式取全微分：对上式取全微分：第17页/共34页式中出现的四个系数，分别为：式中出现的四个系数，分别为：称为输入电阻称为输入电阻rbe量纲为量纲为。称为电压反馈系数称为电压反馈系数根据PN结的内部结构，并利用PN结的电流方程可以推导出是晶体管的基区体电阻，一般在200 300 之间 第18页/共34页称为称为电流放大电流放大系数，即系数，即 称为输出电导称为输出电导即即1/rce，量纲为量纲为Sh11、h12、h21和h22称为晶体管的H参数，其大小与Q有
12、关。第19页/共34页h12很小，rce很大，h12和h22可忽略，得到晶体管的简化H参数等效电路。晶体管的H参数等效电路如图所示。晶体管低频小信号模型没有考虑结电容的影响。只适用于放大电路的低频和中频段，不适用于高频放大电路。第20页/共34页2.采用微变等效电路法对共射基本放大电路进行分析(1)静态分析对分压偏置共射基本放大电路进行静态分析，先画出直对分压偏置共射基本放大电路进行静态分析，先画出直流通路。流通路。分压偏置共射放大电路分压偏置共射放大电路直流通路直流通路第21页/共34页 用用戴维南定理进行变换：戴维南定理进行变换：计算求解法计算求解法列输入回路方程：晶体管的管压降：基极电流
13、为：集电极电流为：列输出回路方程：对于硅管：第22页/共34页估算法当I1=(510)IB时，可忽略IB，基极电位为：对于硅管：列输出回路方程：第23页/共34页分压偏置射放大电路交流微变等效电路分压偏置射放大电路交流微变等效电路(2)动态分析对分压偏置共射基本放大电路进行动态分析，先画出交流对分压偏置共射基本放大电路进行动态分析，先画出交流通路。通路。将耦合电容和旁路电容短路将直流电源交流短路。将晶体管用低频小信号模型代替得到微变等效电路。第24页/共34页 电压放大倍数由输入回路：由输入回路：电压放大倍数为：电压放大倍数为：根据放大电路的微根据放大电路的微变等效电路，可求变等效电路，可求出
14、其电压放大倍数出其电压放大倍数由输出回路：由输出回路：式中：式中：第25页/共34页 输入电阻输入电阻是从放大电路的输入端看进去的等效电阻，其输入电阻是从放大电路的输入端看进去的等效电阻，其表达式为：表达式为：第26页/共34页 输出电阻共射放大电路求输出电阻共射放大电路求输出电阻输出电阻是从放大电路的输出端看进去的信号源等效内阻，其表达式为：第27页/共34页【例3.5.1】电路如图3.5.1所示，设VCC15V，Rb1=60k、Rb2=20k 、Rc=3k 、Re=2k 、Rs=600 ，电容C1、C2和Ce都足够大，60，UBE=0.7V，RL=3 k。试计算：(1)电路的静态工作点；(
15、2)电路的中频电压放大倍数 、输入电阻Ri和输出电阻Ro；(3)若信号源具有Rs600的内阻，求源电压放大倍数 。例3.5.1 电路图 第28页/共34页【解】(1)求解静态工作点对直流通路进行戴维南变换。列输入回路方程，得列输出回路方程，得 第29页/共34页画出电路的微变等效电路 rbe=Ri=Rb1/Rb2/rbe=1.36 k Ro=Rc=3 k(2)求解中频电压放大倍数 、输入电阻Ri和输出电阻Ro(3)求解源电压放大倍数 第30页/共34页【例3.5.2】已知C1、C2、Ce的容量足够大，VCC=12V，UB=2.7V，Rb2=2.7k；UBEQ=0.7V、=100、rbb=200。(a)(b)例3.5.2 电路图和其输出特性曲线的图解(1)计算电阻Rb1、Re、Rc和RL。(2)画微变等效电路，求电压放大倍数输入电阻输出电阻。(3)输出不失真情况下，允许输入信号峰-峰值最大值？(4)不断增加输入信号幅度，先出现饱和失真还是截止失真？第31页/共34页【解】(1)计算电阻Rb1、Re、Rc和RL根据直流通路和其输出特性曲线上的图解可得第32页/共34页(2)由电路的微变等效电路图得：(3)由输出特性曲线得最大不失真输出幅度为3V，则输入信号最大峰峰值为(4)若不断增加输入信号幅度，先出现截止失真。第33页/共34页感谢您的观看！第34页/共34页