1、2-2 放大电路的基本分析方法,交直流分开计算，但两者有内在联系，分析过程是“先静后动”。,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。,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,画出放大电路的直流通路；,将相关电量的参考方向标注好；,求有关的静态电流和电压。,注意问题：,BJT各极电流的参考方向一般取实际方向。,隐含已知条件：BJT处于放大状态（e结正偏、c结反偏）,BJT各极电流的关系：,2、分析举例（1）,画直流通路，标注电量参考方向。,计算静态电流和电压。,0.7V,已知EC=12V，Rb1=3.5
2、k， Rb2=60k， RC=RL= 2k，=100，硅管，求Q点。,画直流通路，标注电量参考方向。,计算静态电流和电压。,求解方程组，可解出IBQ,解出ICQ。,解出UCEQ。,需要解方程组，较繁。,解法1：一般电路分析法,0.7/ 0.3V,2、分析举例（2）,解法2：等效电路法,2、分析举例（2）,0.7或 0.3V,UB,解法3：近似估算法,2、分析举例（2）,（BJT为PNP硅管，20）,2、分析举例（3）,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。,主要问题：,（1）何谓直流负载线和交流负载线？怎么画？,（
3、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？,（一）图解法分析静态,1.首先画出电路的直流通路,UBEIB满足什么关系？, BJT的输入特性曲线,输入回路的 KVL方程,（一）图解法分析静态,1.首先画出电路的直流通路,2.写出输入回路的KVL方程:,3. 在输入特性曲线上作输入直流负载线，确定IBQ,UBEQ。,UBB,Q,输入直流负载线方程,UCEIC满足什么关系？, BJT的输出特性曲线,输出回路的 KVL方程,4.写出输出回路的KVL方程,UBB,Q,5. 在输出特性曲线上作输出 直流负载线，确定ICQ,UCEQ
4、。,EC,IBQ,Q,图解法作直流分析的关键是画出直流负载线。,（二）图解分析动态（求电压增益）,1. 画出放大电路的交流通路。,2. 写出输入回路的KVL方程:,3. 在输入特性曲线上作输入交流负载线。,当uS=0时，直线过Q点。,4. 写出输出回路的KVL方程:,5. 在输出特性曲线上作输出交流负载线。,该直线一定过Q点。,6. 求电压增益,共射放大器的输出与输入相位相反！,（三）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。,图解法的优点：方法简单，直观形象。,图解法的缺点：必须实测晶体管的特性曲线；进行
5、定量分析时比较繁琐，而且误差较大；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、分析非线性失真,（1）工作点设置适当，没有出现失真。,Q,Q,Q,（2）工作点设置过低，输出电压出现顶部削波，称为截止失真。,（1）工作点设置适当，没有出现失真。,Q,1、分析非线性失真,底部削波,底部削波,顶部削波,（3）工作点设置过高，输出电压出现底部削波，称为饱和失真。,（2）工作点设置过低，输出电压出现顶部削波，称为截止失真。,（1）工作点设置适当，没有出现失真。,Q,Q,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NP
6、N管正好相反。,1、分析非线性失真,不失真,顶部削波,底部削波,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。,Ucem,Ucem,Ucem,说明：工作点设置不当，将会减小放大电路的动态范围， 工作点设置在交流负载线的中部时，动态范围最大。,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：,EC直流负载线右移；,Q2,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。,特性曲线上移；,（2）基极偏置电阻的影响：,工作点下移,Q2,Q3,调整工作点一般是通过改变基极偏
7、置电阻来实现。,工作点上移,3、电路参数对Q点的影响以及Q点的调整,（3）RC的影响：,工作点左移。,直流负载线变平坦，,直流负载线变陡，,工作点右移。,Q2,Q3,（4） 的影响：,工作点移向左上方。,特性曲线上移，,工作点移向右下方。,特性曲线下移，,Q2,Q3,3、电路参数对Q点的影响以及Q点的调整,例题：图中，Rb=300k， RC=2.5k， UBE0.7V，交流 通路中电容C1、C2的容抗可以忽略，=100。,1）若将输入信号幅值逐渐增大，用示波器观察输出波形时，将首先出现哪一种形式的失真现象？,说明静态工作点靠近饱和区，,首先出现饱和（底部）失真。,直流负载线,说明静态工作点靠近
8、饱和区，,首先出现饱和（底部）失真。,直流负载线,2）应改变哪个电阻值来减小失真？增大还是减小？,要减小工作点偏高引起的失真，应调整电路参数来降低工作点。,增大Rb，使IB减小，工作点下移，可减小失真。（常用的方法）,也可以减小RC，使直流负载线斜率增大，远离饱和区。,图解法小结,分别画出电路的直流通路和交流通路；,画直流负载线，确定静态工作点 Q(IBQ, UBEQ,ICQ, UCEQ) ；,画出交流负载线，求电压放大倍数Au 。,2、通过图解分析掌握饱和失真和截止失真的概念，了解静 态工作点的位置对放大器性能的影响。,1、图解法的分析步骤：,3、利用图解法估算放大器的最大不失真输出电压的幅
9、度。,4、了解电路参数对放大电路静态工作点的影响，掌握调整 放大器的静态工作点的方法。,放大电路静态工作点的设置非常重要，工作点设置适当，可以消除放大器的截止失真和饱和失真，获得最大的动态范围。电路的各参数会影响放大器的静态工作点，一般通过改变基极偏置电阻来调整电路的静态工作点。在保证不失真的条件下尽量降低工作点以减小电路的静态功耗。,三、 微变等效电路分析法 ,若研究的对象是交流量，且信号的变化范围较小，则可以将放大电路中的BJT用其小信号等效模型（、H）代替，将电路线性化，然后用线性电路理论解题。,用微变等效电路法分析的问题是放大电路的交流传输（动态特性）问题，主要是计算放大电路的输入、输
10、出电阻和电压、电流、功率增益等动态技术指标。,BJT的小信号模型：,（很大，常忽略）,适用于低频小信号,画出放大电路的交流通路；,画出BJT的小信号模型；,从三个电极出发，根据交流通路将BJT的外部电路连接好。,1、画放大电路的微变等效电路,放大电路的微变等效电路,用小信号模型代替,（1）输入电阻Ri,2、动态参数分析（ Ri、RO、Ai、AV 、AP）,BJT的 管端输入电阻。,从输入端看进去的等效电阻,（2）输出电阻RO,置零,开路,加压,求流,BJT的管端输出电阻。,2、动态参数分析（ Ri、RO、Ai、AV 、AP）,（3）电压增益Au,交流负载,Q变化时，Au变化： Q点升高，Au增
11、大； Q点降低，Au减小.,2、动态参数分析（ Ri、RO、Ai、AV 、AP）,共射放大电路的输出电压与输入电压相位相反,提问：Au与成正比吗？,否！,（3）电压增益Au,2、动态参数分析（ Ri、RO、Ai、AV 、AP）,（4）源电压增益AuS,当输入一定时，输出电压不仅与电 压增益有关，还与信号源内阻有关。,（5）电流增益Ai,2、动态参数分析（ Ri、RO、Ai、AV 、AP）,共射放大电路的输出流与输入电流相位相同,2、动态参数分析（ Ri、RO、Ai、AV 、AP）,（6）功率增益AP,由于共射放大电路的Au和Ai都比较大，所以具有较大的功率增益，这也是共射放大电路使用广泛的一个
12、重要原因。,1、分析步骤（应遵循先静态后动态的原则）：,根据直流通路用近似估算法确定放大电路的静态 工作点。,根据交流通路，用BJT的小信号模型代替电路中的 BJT，画出放大电路的微变等效电路。,求出静态工作点处的微变等效电路参数：rbe、rce。,利用线性电路理论计算电路的动态技术指标： Au、 Ai、 Ri、 RO等。,2、微变等效电路法只能进行动态分析。,讨论：图示的共射放大电路中，硅BJT的rbb=200，=200，UA=100V，求该共射放大电路在中频段的Ri、 RO、 Au。,1、画直流通路求静态工作点Q。,RF会对放大电路的各项动态指标产生影响吗？,讨论：图示的共射放大电路中，硅
13、BJT的rbb=200，=200，UA=100V，求该共射放大电路在中频段的Ri、 RO、 Au。,2、画交流通路和微变等效电路。,微变等效电路,3、求微变等效电路的参数。,讨论：图示的共射放大电路中，硅BJT的rbb=200，=200，UA=100V，求该共射放大电路在中频段的Ri、 RO、 Au。,4、计算交流指标。,(1+)ib,RF使BJT的管端输入电阻增大了,RS,+,RL,e,c,b,uS,RS,RF使BJT的管端输出电阻增大了,RF使放大电路的增益减小了。,Re=4.4k； RF=200,Re=4.4k； RF=200,RF实际上是引入了交流负反馈，目的是提高电压增益的稳定性，但
14、是它的存在使电压增益降低了，为避免电压增益下降太多， RF一般取值较小。,Re实际上是引入了直流负反馈，其作用是稳定静态工作点。旁路电容Ce使得交流时Re被短路，消除其交流负反馈的作用，提高电压增益。,RF的作用：,Ce的作用：,Re=4.4k； RF=200,RF实际上是引入了交流负反馈，目的是提高电压增益的稳定性，但是它的存在使电压增益降低了，为避免电压增益下降太多， RF一般取值较小。,Re实际上是引入了直流负反馈，其作用是稳定静态工作点。旁路电容Ce使得交流时Re被短路，消除其交流负反馈的作用，提高电压增益。,RF的作用：,Ce的作用：,分压式电流负反馈Q点稳定电路,电流负反馈,静态工
15、作点不但决定了电路是否会产生失真，而且还影响着电压增益、输入电阻等动态参数，因此稳定Q点是获得稳定动态参数的前提。,静态工作点稳定的必要性,（主要因素）,所谓稳定Q点：通常是指在环境温度变化时，ICQ和 UCEQ基本稳定。,稳定Q点的方法（1）在电路中引入直流负反馈（2）采用对温度敏感的器件进行温度补偿,利用温度补偿稳定Q点,1、什么叫微变等效电路？怎么画？适用于什么场合？,2、归纳“微变等效电路法”的分析步骤。,3、用“微变等效电路法”对放大电路进行动态分析，实际上是将非线性的BJT用其线性的小信号模型代替，将非线性电路近似为线性电路之后，用线性电路的理论进行分析，求取电路的动态参数Ri、Ro、Au、Ai等。,4、放大电路的分析应遵循“先静态，后动态”的原则，只有静态工作点设置合适，动态分析才有意义；Q点不仅影响电路输出是否失真，而且与动态参数密切相关，稳定Q点非常重要。,
