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
−

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