基本放大电路的动静态分析

Q
晶体管的电 流放大系数
β
IC IB
U CE
ic ib
U
晶体管的输出回路(C、E之
CE
O
间)可用一受控电流源 ic= ib 输出特性 UCE 等效代替，即由来确定ic和
ib之间的关系。
一般在20～200之间，在手册中常用hfe表示。
晶体管的
输出电阻 rce
UCE IC
IB
uce ic
rce愈大，恒流特性愈好 因rce阻值很高，一般忽 IB 略不计。
大电路的微变等效电 路。
eS-
-
E
-
分析时假设输入为
微变等效电路
Ii B Ib
Ic C
正弦交流，所以等效 电路中的电压与电流
RS
可用相量表示。
E
+ S-
+ U i -
RB
βIb
rbe
RC
E
+ RL Uo
-
3.电压放大倍数的计算
定义 : Au
分三种情况：
U o U i
（1）. 当 Rs=0 , RL=∞时
微变等效电路法：利用放大电路的微变等效电路分 析计算放大电路电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出 电阻ro等。
1. 晶体管的微变等效电路
晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。
(1) 输入回路
当信号很小时，在静态工作点
附近的输入特性在小范围内可近
IB
似线性化。
Q IB
晶体管的 输入电阻
rbe
U B E IB
U i Ibrbe
Ii B Ib
Ic C
RS
E
+ S-

300
(1
)
26(mV) IE (mA )
第五章 基本放大电路
输出回路
IB
iC +
uCE
−
ic +c
βib
uce
−e
iC
IC IC
Q
共发射极放大电路
IB
UCE
uCE
ic ib 集电极和发射极之间可等效为
一个受ib控制的电流源。
第五章 基本放大电路
共发射极放大电路
ib +b ube
−
ic
c
+
e
三极管的小信号模型 放大电路的小信号模型 计算放大电路的性能指标
第五章 基本放大电路
共发射极放大电路
三极管的小信号模型 输入回路
iB
UCE
iB
+
+UCE
rbe
U BE IB
ube ib
IB
Q IB
u−BE
− 动态输入电阻
0
UBE uBE
b
ib +
ube
e−
rbe
低频小功率管输入电阻的估算公式
rbe
第五章 基本放大电路
共发射极放大电路
2. 用图解法确定静态工作点Q
图解步骤：
用估算法求出基极电流IB。 根据IB在输出特性曲线中找到对应曲线。
作直流负载线。
UCE=VCC – ICRC
M（VCC，0）
N（0，VCC） RC
MN称放大电路的直流负载
iC
N VCC
RC
IC
线，斜率为−1/RC。
0
确定静态工作点Q。
uce
−

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。

IB正半周最大40μA，负半周减小到最小20μA,这时工作点就发生了 变化，偏离了Q而移动。那么它的偏移规律是怎样的呢？
交流信号输入了，IB变化了，静态工作点偏移出去。这个偏移变化 的轨迹一定会沿着直流负载线变化。那么IB在20-40的范围内变化， 这时可以知道IC 的动态变化范围就从2-4之间的交变变化。由于在 放大的这部分是线性变化的，信号交变量 ic也是随时间作正弦规律 变化，跟输入信号的波形是一致的。我们加上一个时间坐标轴，这 样iC的变化规律也可以表示出来了。
iB也是直流和交流共存的，静态值IB 叠加了一个信号的交流量ib， ib变化 同样引起iC的变化。
uCE是静态值UCE叠加了一个信号的 交流量uce， uCE既有直流也有交流， 电流经过电容，直流被隔断，交流被 输出，就得到uo 注：uo和ui的输出相位不同！！！=UCC-iCRC
我们对基本放大电路提出了两点的要求： （1）要放大输入信号（Au高） （2）信号波形不失真
我们以上的分析，由于静态工作点选在了特性曲线的线性部分的中 部，信号输入以后都是在特性曲线的线性部分工作，因此波形基本 上是不失真的。但是如果我们的工作点选择的不合适，就可能使得 信号输入以后，在特性曲线的非线性部分工作，这样就产生了失真。 这种失真我们称之为非线性失真。
第 9 章 基本放大电路 9.3 放大电路的静态分析---图解法
已知：UCC=12V,β=100,RC=2kΩ, RB=370kΩ，求静态工作点.
这个例题就是单电源的放大作用，得到的主要数据如上图所示。这 个数据后面我们要用到。这个就是静态计算的估算法。
下面我们开始学习静态分析的第二种方法-----图解法
（3）通过电路，可以求得电压放大倍数 数值上等于输出电压的有效值与输入电压的有效值的比值，还等于 输出信号的幅值与输入信号的幅值的比值。

所以：
ic ib
输出端相当于一个受 ib控制的电流源。 uCE
输出端还要并联一个大电阻rce。
(2-7)
rce的含义
iC
iC
uCE
uCE
rce
uce ic
(2-8)
ib ube
ic
ib
uce
ube
rbe
ic
ib
rce
uce
rce很大，一般忽略。
(2-9)
弄清楚等效的概念： 1、对谁等效。2、怎么等效。
U i
RB
rbe
rbe
•
Ic
•
IB
RL
•
Uo
RC
电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得 到较大的的输入电阻。
(2-14)
5、输出电阻的计算： 对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维南等效，戴维南等效电
路的内阻就是输出电阻。 计算输出电阻的方法：
1、所有电源置零，然后计算电阻（对有受控源的电路不适用）。 2、所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。
2、图解法：
先估算IB，然后在输出特性曲线上作出直流负载线，与IB对应的输出特性 曲线与直流负载线的交点就是Q点。
IC
EC RC
Q
IB EC UBE RB
UCE
EC
(2-3)
例：用估算法计算静态工作点。
已知：EC=12V，RC=4K，RB=300K ，=37.5。
解： IB EC 12 0.04mA 40A RB 300
可输出的最大不 失真信号
ib
uCE uo
(2-18)
Q点过低，信号进入截止区 iC

动态：输入信号不为零时，放大电路的工作
状态，也称交流工作状态。
电路处于静态时，三极管个电极的电压、电
流在特性曲线上确定为一点，称为静态工作点，
常称为Q点。一般用IB、 IC、和VCE （或IBQ、ICQ、 和VCEQ ）表示。
# 放大电路为什么要建立正确的静态？
2.3 图解分析法
2.3.1 静态工作情况分析
交流负载线。
即 iC = (-1/RL) vCE + (1/RL) VCEQ+ ICQ 交流通路
2.3 图解 分析法
通过图2解.3分.2析，动可态得如工下作结论情： 况分析 1. vi vBE iB iC vCE |-vo|
2.
输入交流2信. 号vo与时vi相的位图相反解；分析
3. 可以测量出放大电路的电压放大倍数；
放大电路向电阻性负载提供的输出功率
Po
Vom 2
Iom 2
1 2
Vom
I
om
在输出特性曲线上，正
好是三角形ABQ的面积，这
一三角形称为功率三角形。
（思考题）
要想PO大，就要使功率三角形的 功率三角形 面积大，即必须使Vom 和Iom 都要大。
例题 放大电路如图所示。已知BJT的
ß=80， Rb=300k， Rc=2k， VCC= +12V， 求： （1）放大电路的Q点。此时BJT 工作在哪个区域？
截止区特点：iB=0， iC= ICEO 当工作点进入饱和区或截止区时，将产生非线性失真。
2.3 图解 分析法
2.3.2 动态工作情况分析
3. BJT的三个工作区
①波形 的失真
由于放大电路的工作点达到了三极管
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。

所谓静态工作点，是指放大电路没有外加信号，仅在 直流电源作用下的输入、输出参数，静态工作点一般用Q 表示，所以静态工作点的4个参数分别记作
输入参数：IBQ（基极电流），UBEQ（发射结电压） 输出参数：ICQ（集电极电流），UCEQ（管压降）
共射放大电路静态分析
利用直流通路，即可计算放
大电路的静态工作点，所用方程 RB RC +
直流通路和交流通路
RB C1+ +
ui
RC iB iC
+C2 +VCC ++
+ uCE uBE
uo
RB RC + IB IC +
+VCC
+ UCE UBE
绘制直流通路的方法：信号源短路，内阻保留；电 容开路。
直流通路和交流通路
RB C1+ +
ui
RC iB iC
+C2 +VCC ++
+ uCE uBE
E
B
ui
uo
C
共集电极
1 基本共射放大电路的组成 2 直流通路和交流通路
CONTENTS
目
录
基本共射放大电路的组成
RC +C2
C1+ iB iC +
+
RS +
us
+ uiRB
+ uCE uo
uBE RL
EB
RS ECus+
RB C1+ +
ui
RC +C2
iB iC +
+
+ uCE uo

1.41直流通路与交流通路 一、静态电路的分析
(一)、直流电路的画法 1.交直流共存的电路
Rb
C1
＋ UI _
RC C2 T
+VCC
+ U0
_
2.静态电路的画法 （1)电容在直流通路中相当于开路 （电感在直流通路中相当于短路）
在画直流通路时，电容c1左边的部分相当于断开、c2右边 的部分也相当于断开，去掉断开的部分则直流通路就画出 来了如图
Rc
Rb
输出
VCC
回路
输入
VBB
回路
3.静态工作原理 电路中的电源VBB和VCC主要是使三极管工作在放大区 此时输入端在VBB的作用下基极有个电流，称为静态基流用IBQ表示 , 此时基极与发射极之间相应的电压为UBEQ，根据放大系数的定义得 到集电极电流ICQ，此电流流过集电极负载RC产生一个压降，则静态 时的集电极电压VCEQ =VCC-ICQ*RC
3.为了最终在电路的输出端能够得到放大了的信号在输出回路中，，即在输出回路中 要有电阻Rc。
五、电路的改进
1.改进的原因：（1)原来的电路不经济不实用
（2)交流，直流电路混杂不便分析。
2.改进措施：（1)将输入电压UI通过一个电容C1接到三极管的基极， 的
Rs＝∞
3.试验测试：（1)测试方法：在输入端加上一个正弦信号电压Us，首先测出 负载开路时的输出电压U0’,接上阻值已知的负载电阻，测出此时的输出电压 U0则得到
U0=
四、最大输出幅度 1.定义：放大电路输出的电压（或电流）的幅值能够达到的最大限度一
般用电压的有效值表示。
五、最大输出功率与效率 1.最大输出功率：表示在输出波形基本不失真的情况下，能够向负

+UCC
C2 对地短路 + iC + C1 iB + 短路 u T CE + + + uBE – RL u RS o – ui 短路 + – iE es – –
RS es
+
ui RB
+
RC
RL
– –
+ uO –
例2：计算图示电路的静态工作点。
+UCC RB IB RC + + TUCE UBE – – IC
Rb VBB
RL VCC
uo -
使发射结正偏，并提 供适当的IB。
集电极电阻RC，将 变化的电流转变为 变化的电压。
Cb1
+
Cb2 T
+
+
ui +
Rb VBB
Rc RL VCC
uo -
集电极电源，并保 证集电结反偏。
耦合电容： 大小为10F~50F
作用：隔直通交 隔 断输入、输出与放大电路的 直流通路，同时能使交流信 号顺利输入输出。
由KVL:
IC β I B
所以
UCC = IC RC+ UCE
UCE = UCC – IC RC
2.2基本放大电路的特性分析
例1：计算静态工作点。 已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k， =37.5。
+UCC RB IB RC IC
U 12 CC 解： IB mA 0.04 mA RB 300
2.2基本放大电路的特性分析
3.动态分析
动态：放大电路有信号输入（ui 0）时的工作状态。 动态分析: 计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电 阻ro等。 分析方法： 微变等效电路法（小信号分析法）。 所用电路： 交流通路。

例
输入正弦信号时，画各极电压与电流的波形。
iC C1 iB + vCE RC + V - CC RL C2
vi
iB
Q 0 0
+
-
RB + VBB -
+
vBE -
iB
IBQ
iC
ICQ t
iC
Q t 0 0
ib
-1/RL
vBE vBE
VCEQ
vCE vCE
t
t
Q点波动对输出波形的影响：
iC iC
rb ' e
dub ' e 26mV 26mV (1 ) dib IB IE 26mV rbb ' (1 ) IE
rbe rbb ' rb ' e
2. 输出端等效 互相平行、间隔均匀，且与uＣＥ轴线平行。当 uＣＥ为常数时，从输出端c、e极看，三极管就成
直流通路画法：C断开
IBQ、ICQ和UCEQ这些 量代表的工作状态称 为静态工作点，用Q表 示。
U CEQ VCC I CQ RC
二、图解法
VCC U BE IB uBE f (iB , uCE ) Rb IC β IB iC f (iB , uCE ) U V I R CC C c CE 直流负载线
电压放大倍数 Au U o
电流放大倍数 Ai I o 功率放大倍数
Ap Po

源电压放大倍数 Aus U o
源电流放大倍数 Ais I o



Ui
Us
Ii
Pi
Is
(2) 输入电阻 Ri

二、放大电路的静态分析方法
1．估算法确定静态工作点
I BQ
I CQ I BQ
U CC U BE U CC = Rb Rb
U CEQ U CC I CQ Rc
根据图中的参数可求出： I B Q 40A
I CQ 1.5mA U CEQ 6V
二、放大电路的静态分析方法 U Ro I来自图3-13 求输出电阻
0 R L ，U S
Rc
三、放大电路的动态分析方法
（二）微变等效电路法—共射极基本放大器微变等效分析
（4）源电压放大倍数 A us
考虑信号源内阻影响时，电 压放大倍数下降。
考虑信号源内阻影响时：
U Ri o Aus Au Us Ri Rs
三、放大电路的动态分析方法 适用范围：小信号工作状态
（二）微变等效电路法—三极管的微变等效
图3-11 三极管的微变等效电路
26 rbe 300 (1 ) () I EQ
三、放大电路的动态分析方法
在交流通路中，将三极管用等效 （二）微变等效电路法—放大电路的微变等效 电路替代。
图3-12 放大器的微变等效电路
（2）在输出特性曲线上，根据 相应的 iC 和 u CE 波形。 （3）在输出特性曲线上根据
u CE波形读出输出电压幅值：
U cem 9 6 3(V )
三、放大电路的动态分析方法
（一）图解分析法—不带负载 RL 时的图解分析
U cem 3 图3-10 放大电路的图解法动态分析 Au
I CQ 1.5mA
U CEQ 6V
三、放大电路的动态分析方法
（一）图解分析法 图解分析法是利用放大器的特性曲线，通过作 图分析放大器的工作情况。 用途：正确设置静态工作点，分析信号波形，解决 非线性失真问题。 优点：直观、形象，可清楚了解放大电信号的物理 过程。 图解法动态分析的对象是交流通路，关键是 作交流负载线。

了解场效应管在放大电路中的工作原理和特点，以及如何有效地使用它们进 行信号放大。
放大电路中的运算放大器
在这一部分中，我们将介绍运算放大器的原理和用途，以及如何正确配置和使用它们进Biblioteka 信号放大。放大电路中的反馈电路
本节将讨论反馈电路的作用和不同类型的反馈电路在放大电路中的应用，以 及如何利用反馈提高放大电路的性能。
放大电路的特性参数
在这部分中，我们将介绍放大电路的重要特性参数，如增益、输入输出阻抗 等，并讲解如何测量和优化这些参数。
放大电路的频率响应及截止频率
我们将探讨放大电路的频率响应特性，以及截止频率的意义和如何改善放大电路的频率响应。
放大电路中的共射放大和共基 放大
本节将介绍共射放大和共基放大电路的工作原理、特点和适用场景，并讲解 如何正确设计和调整这些电路。
基本放大电路静态分析
本次演讲将介绍基本放大电路的静态分析内容。我们将探讨电路的准备知识、 放大电路的分类、工作原理以及各种元件在放大电路中的作用。
电路基本准备知识介绍
我们首先将介绍电路基本准备知识，包括电路元件、电路符号、电流电压关系等基础概念。
放大电路的定义及分类
在本节中，我们将定义放大电路，并介绍不同类型的放大电路，如放大器、 运算放大器以及其他特定功能的放大电路。
放大电路的工作原理简介
在这一部分中，我们将简要介绍放大电路的工作原理，包括信号输入、放大 器的放大过程和信号输出。
放大电路中的二极管
我们将详细讨论二极管在放大电路中的作用，以及如何正确使用他们进行信 号放大。
放大电路中的晶体管
本节将探讨晶体管的作用以及不同类型的晶体管在放大电路中的应用。
放大电路中的场效应管
放大电路中的噪声分析

放大电路的静态和动态分析一． 实验目的（1） 掌握放大电路的基本组成及原理。

（2） 了解放大电路静态工作点的设置及调试方法。

（3） 掌握放大电路主要性能指标的测试方法。

（4） 了解负反馈对电路性能的影响。

二． 实验仪器及器件（1） 信号提供︰直流稳压电源、函数信号发生器。

（2） 测量：万用表、示波器。

（3） 电路连接：面包板、电阻和电容、晶体三极管。

三． 实验原理1． 晶体管分类﹑符号及外特性（简述）2．放大电路的特点（简述放大的对象、本质、特征和前提） 3．共射放大电路的组成及原理 实验电路如下图所示：u O+V CC+-R e1100O R C12k OR e22kOu i +-++C 1C 2R b120k O R b210k O10µF +C 347µF10µF (+12V)T 1R L 3.3kOR w 50k O（简述工作原理，并对电路进行动态和静态分析，w R 取5Ωk ，,bb r 、β值自行查找）四． 实验内容、步骤及要求（一）应用Multisim 软件对电路进行直流工作点分析和动态分析1．w R 取值40Ωk ，测试直流工作点；输入峰-峰值20mV 、1kHz 的正弦波，观测输出波形。

2．w R 取值5Ωk ，测试直流工作点；输入峰-峰值20mV 、1kHz 的正弦波，观测输出波形。

（实验报告中附上相应的截图）（二）用面包板搭建电路进行相关测试 1．检测三极管的好坏；2．按电路原理图在面包板上接好电路； （三）在实验室进行测试1．静态工作点的调整及对动态性能的影响（1）．w R 取值40Ωk ，测试直流工作点；输入峰-峰值20mV 、1kHz 的正弦波，观测输出波形并在下图中画出。

（2）．w R 取值40Ωk ，测试直流工作点；输入峰-峰值20mV 、1kHz 的正弦波，观测输出波形并在下图中画出。

实测 计算值w RBQ U ／V EQ U ／V CQ U ／V EQ I ／mA CQI ／mA BEQ U ／V CEQ U ／V40Ωk 5Ωkiv t2．动态性能的测量调节w R 的值，使得BE U 接近6伏，输入峰-峰值20mV 、1kHz 的正弦波。

VCC
IC UCE
说明:1)求直流负载线两点坐标作出直 流负载线, (VCC, 0 ), (0 ,VCC /Rc);
2)直流负载线和输出特性曲线有多个交 点,只有与IB=IBQ对应的那条曲线的交 点才是静态工作点。
57/131
小结：改变IBQ，即可改变静态工作点的位置，静态工作点的 位置将直接影响放大电路的放大质量。
Ci
iB
iC+
+
+
Rs +
ui
T1
+
uBE
uC RL
uo
us
-
-
-
-
-
54/131 1）解析法 （即计算法 ）
条件：已知发射结压降UBEQ和CE电流增益 β
步骤：（1） 画直流通；
VCC
（2）求静态值，求解顺序为： IBQ→ICQ→UCEQ
IB UBE
IC UCE
分析：IBQ

VCC
UBEQ Rb
I
B

f
U
UBE VCC
BE


IB
→ Rb→
输入特性曲线 输入直流负载线
IBQ
Q
UBE
UBEQ VCC
56/131 步骤③：由输出特性曲线和输出直流负载线交点求ICQ、UCEQ
输出特性曲线 IC f UCE IBIBQ
输出直流负载线 UCE VCC ICRC
IB UBE
ICQ βIBQ
UCEQ=VCC-ICQRC
其中：Si管一般取UBEQ≈0.7V Ge管一般取UBEQ≈0.3V
55/131 2） 图解法 (即作图的方法）