放大器的静态分析

电子器件的静态与动态特性分析电子器件是现代科技领域中不可或缺的组成部分，对于我们的日常生活和工业生产都起着至关重要的作用。

了解电子器件的静态和动态特性对于深入理解其工作原理和性能具有重要意义。

本文将从静态分析和动态分析两个方面对电子器件的特性进行详细解析。

一、静态分析静态分析是指在电子器件停止工作时对其进行测试和分析。

通过静态分析，我们可以获得电子器件的静态特性，包括以下几个方面：1. 结构和尺寸：静态分析可以通过观察电子器件的外部结构和尺寸来获得其中的基本参数和特征。

例如，通过观察半导体器件的晶体管结构和尺寸，我们可以了解其电流和电压的承载能力。

2. 材料和工艺：静态分析还可以通过电子器件中使用的材料和工艺来获得一些有关其特性的信息。

例如，通过了解电子器件中所使用的半导体材料和制备工艺，我们可以预测其导电性能和工作温度范围。

3. 参数和性能：静态分析可以通过测量和测试电子器件的参数和性能来获取更多的信息。

例如，通过测量晶体管的电流-电压关系，我们可以了解其输入输出特性和放大倍数。

二、动态分析动态分析是指在电子器件工作时对其进行测试和分析。

通过动态分析，我们可以获得电子器件的动态特性，包括以下几个方面：1. 响应时间：动态分析可以通过测试电子器件在不同输入信号下的响应时间来评估其快速响应能力。

例如，通过测试开关电容的充放电时间，我们可以判断其在高频信号处理中的适用性。

2. 响应波形：动态分析可以通过观察电子器件在输入信号变化时的响应波形来研究其工作原理和性能。

例如，通过观察放大器的输出波形，我们可以判断其失真程度和频率响应特性。

3. 能量消耗：动态分析可以通过测试电子器件在工作过程中的能量消耗情况来评估其能源利用率。

例如，通过测量集成电路在不同工作状态下的功耗，我们可以优化其设计和工作模式。

三、分析步骤在进行电子器件的静态和动态分析时，我们需要按照以下步骤进行：1. 准备测试设备：根据具体的分析需求，选择合适的测试设备和方法。

放大电路静态工作点
放大电路的静态工作点是指放大器在没有输入信号时的工作状态。

在放大电路的设计中，静态工作点的选取非常重要，它决定了放大器的线性度、功耗和稳定性。

静态工作点的确定可以通过以下步骤进行：
1. 确定放大器的工作区域：放大器可以工作在A类、B类、
AB类或C类等不同的工作区域。

选择合适的工作区域将取决
于应用的需求和对功耗的要求。

2. 确定放大器的直流偏置点：直流偏置点是放大电路静态工作点的一个关键参数，它决定了放大器的线性度和稳定性。

直流偏置点的选取一般需要考虑放大器的最大输出信号幅度和直流功耗等因素。

3. 设计偏置电路：根据直流偏置点的要求设计合适的偏置电路，如基极电阻、电流源等，以实现所需的静态工作点。

4. 进行仿真和调试：在设计完成后，通过仿真工具对放大电路进行验证，再根据实际的调试结果对偏置电路参数进行调整，以确保放大电路的静态工作点与设计要求一致。

总之，放大电路的静态工作点的确定是放大电路设计中的一个关键步骤，需要根据应用需求和设计要求来选择合适的工作区域和直流偏置点，以实现所需的放大功能和性能。

一、概述测量放大器的静态工作点是放大器设计和分析中的重要参数，它直接影响到放大器的线性度、功耗和稳定性。

准确地测量静态工作点对于放大器的设计和调试至关重要。

二、测量放大器的静态工作点的重要性1. 静态工作点的定义及其对放大器性能的影响放大器的静态工作点是指在没有输入信号的情况下，放大器的直流工作状态。

它通常表示为静态电流和静态电压的值。

静态工作点的选择会直接影响放大器的线性度和功耗。

如果静态工作点选择不当，会出现信号失真、功耗增大等问题。

2. 静态工作点的测量方法静态工作点的测量方法一般有直流测量法和交流测量法两种。

三、直流测量法1. 实验装置概述直流测量法主要通过连接电流表、电压表等仪器测量放大器的静态工作点。

2. 测量步骤1) 电压放大器的静态工作点的测量a) 将电流表连接到电源端，通过电流表测量输入端的静态电流。

b) 将电压表连接到输出端，通过电压表测量输出端的静态电压。

2) 电流放大器的静态工作点的测量a) 将电流表连接到输入端，通过电流表测量输入端的静态电流。

b) 将电压表连接到负载端，通过电压表测量负载端的静态电压。

3. 实验结果分析直流测量法可以较为准确地测量放大器的静态工作点，但在实际应用中需要注意避免对放大器的工作状态造成干扰。

四、交流测量法1. 实验装置概述交流测量法主要通过连接示波器、信号源等仪器，测量放大器的静态工作点。

2. 测量步骤1) 通过信号源输入一个直流电压，使其通过放大器。

2) 通过示波器观察输出端信号的直流偏置情况。

3) 调整输入直流电压的大小，直到输出信号的直流偏置为零。

3. 实验结果分析交流测量法可以观察到放大器输出端信号的直流偏置情况，从而间接得到放大器的静态工作点。

五、总结通过直流测量法和交流测量法，可以较为准确地测量放大器的静态工作点。

在实际工程应用中，根据实际情况选择合适的测量方法，可以更好地指导放大器的设计和调试工作。

静态工作点的准确测量可以保证放大器性能的稳定和可靠。

波形失真的类型当放大器的工作点选的太低,或太高时,放大器将不能对输入信号实施正常的放大。

(1)截止失真图5-12所示为工作点太低的情况,由图5-12可见,当工作点太低时,放大器能对输入的正半周信号实施正常的放大,而当输入信号为负半周时,因将小于三极管的开启电压,三极管将进入截止区,iB=0,iC=0,输出电压u0=uCE=Vcc将不随输入信号而变化,产生输出波形的失真。

这种失真是因工作点取的太低,输入负半周信号时,三极管进入截止区而产生的失真,所以称为截止失真。

(2)饱和失真图5-13所示为工作点太高的情况,由图5-13可见,当工作点太高时,放大器能对输入的负半周信号实施正常的放大,而当输入信号为正半周时,因太大了,使三极管进入饱和区,iC=βib的关系将不成立,输出电流将不随输入电流而变化,输出电压也不随输入信号而变化,产生输出波形的失真。

这种失真是因工作点取的太高,输入正半周信号时,三极管进入饱和区而产生的失真,所以称为饱和失真。

电压放大器工作时应防止饱和失真和截止失真的现象,当饱和失真或截止失真出现时,应消除它,改变工作点的设置就可以消除失真。

在消除失真之前必须从输出信号来判断放大器产生了什么类型的失真,判断的方法是:对由NPN管子组成的电压放大器,当输出信号的负半周产生失真时,因共发射极电压放大器的输出和输入倒相,说明是输入信号为正半周时电路产生了失真。

输入的正半周信号与静态工作点电压相加,将使放大器的工作点进入饱和区,所以,这种情况的失真为饱和失真,消除的办法是降低静态工作点的数值。

当输出信号的正半周产生失真时,说明输入信号为负半周时电路产生了失真,输入负半周信号与静态工作点电压相减,将使放大器的工作点进入截止区,所以,这种情况的失真为截止失真,消除的办法是提高电路静态工作点的数值。

注意:上述判断的方法仅适用于由NPN型三极管组成的放大器,对于由PNP型三极管组成的放大器,因电源的极性相反,所以结论刚好与NPN型的相反。

基本放大电路静态工作点和动态工作点分析及分压式偏置电路
基本放大电路是一种用于放大电信号的电路,通常由放大器、反馈电路和偏置电路组成。

在该电路中,静态工作点指的是放大器的DC偏置电压,动态工作点则是放大信号时的电压。

静态工作点确定了放大器的偏置情况,决定了放大器的直流增益和输出电平。

当输入信号为0时,放大器将输出静态工作点的电平。

静态工作点通常需要尽可能稳定地保持在中心位置,如果过于偏离中心,则可能会引起偏差和谐波。

动态工作点则取决于放大信号的振幅和频率。

在放大信号时,动态工作点会不断变化,但要保证不偏离放大器交流增益的线性范围。

如果动态工作点超过放大器的线性范围,输出电平将不再像输入信号一样线性地变化,而会出现失真。

分压式偏置电路是一种常用的偏置电路,在基本放大电路中常用。

该电路是由电阻分压器和电容耦合器组成的。

它的作用是提供放大器所需的基准电压（静态工作点）,以实现稳定的放大器工作。

分压式偏置电路的核心思想是通过对基准电路进行电压分压,从而产生合适的直流电平。

该电路中的电容器可滤除分压电路中传入放大器的直流成分,同时保持交流信号不受影响。

通过调整分压电路的参数,可以实现在不同的放大器电路中获得符合要求的静态工作点。

2.3 放大器静态工作点和放大倍数的测量一、实验目的1. 了解晶体管放大器静态工作点变动对其性能的影响。

2. 掌握放大器电压放大倍数A V 的测量方法。

3. 了解R C 、β、I C 、R L 、变化对A V 的影响。

4. 实践简单电路的安装。

5. 进一步熟悉示波器、低频信号发生器（或函数发生器）的使用方法。

二、实验预习要求1. 复习《电子技术基础》相关内容。

2. 复习示波器、低频信号发生器使用说明。

3. 按图2.3.1所给数值估算其静态工作点（预习时测量所用晶体管的β）。

三、实验原理设计放大器欲达到预期的指标，往往要经过计算、测量、调试等多次反复才能完成。

因此，掌握放大器的测量技术是很重要的。

放大器的一个基本任务是将输入信号进行不失真的放大。

这就要求晶体管放大器必须设置合适的静态工作点（否则就要出现截止失真或饱和失真）。

常用的偏置电路有分压式偏置和定基流偏置，如图2.3.1和图2.3.2所示。

图2.3.1 分压式稳定偏置放大器 图2.3.2 定基流偏置放大器图中若忽略偏置电阻的分流影响，二者的源电压放大倍数是：beS LS O V r R R V V A S +′−≈=β如果不考虑电源内阻的影响，则放大倍数是：i oV V V A ==be L r R ′−β26′−≈L E R I 式中R L ′= R C ∥R L =LC LC R R R R +由上分析可知，R L 、R C 、I C 、变化时，A V 、A VS 也随之变化。

四、实验仪器设备名 称 参考型号数量用 途示波器 COS5020B 1 观察输出波形 低频信号发生器XD2 1作信号源 万用表 MF50型或DT890B 型数字表 1测量放大器静态值晶体管毫伏表 DA16B 1 测V i 和V o 稳压电源HH1713 1直流电源 五、实验内容及方法 1. 测量静态工作点按图2.3.1所给元件数值连接好电路，用万用表电阻挡来测量电路电源的进线端，看是否短路。

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)CV=V CC－I C R c (03.10)CEI、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 c2. 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 b4. 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。