放大电路分析基础解读

第二章放大电路分析基础§2、1 放大电路工作原理一：放大电路的组成原理基本共发射极电路如图右所示。

图中V 是NPN 型三极管，担负放大作用，是整个电路的核心器件。

放大电路的组成原则是：（1）：放大器件工作在放大区（三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置）（2）：输入信号能输送至放大器件的输入端（三极管的发射结）（3）：有信号电压输出。

我们判断一个放大电路能否放大输入，可按上述原则进行。

如用PNP 三极管，则电源和电容C1，C2的极性均反向。

基本放大电路的习惯画法（1） （2）二：直流通路和交流通路在分析放大电路时有两类问题：直流问题和交流问题。

（1）直流通路：将放大电路中的电容视为开路，电感视为短路即得。

它又被称为静态分析。

（2）交流通路：将放大电路中的电容视为短路，电感视为开路，直流电源视为短路即得。

它又被称为动态分析。

按上述原则，可画出图（2）的直流通路和交流通路。

如图所示（3）和（4）。

++b2b -i u C +R -b1R u To L +C c R V CCBBV ++b2b -i u C +R -b1R u To L +C c R V CCBBV +++C Tb1CC R b V L+u o R -u +-ib2C cR§2、2 放大电路的直流工作状态直流工作点，又称为静态工作点，简称Q 点。

它可以通过公式求出，也可以通过作图的方法求出。

一：公式法计算Q 点根据放大电路的直流通路，估算出放大电路的静态工作点。

下面把求I B 、I C 、U CE 的公式列出来三极管导通时，U BE 的变化很小，可视为常数，我们一般认为：硅管为 0.7V锗管为 0.2V例：用估算法计算静态工作点。

已知：V CC=12V ，R C=4K Ω，R b=300K Ω，β=37.5。

解：二：图解法计算Q 点三极管的电流、电压关系可用输入特性曲线和输出特性曲线表示，我们可以在特性曲线上，直接用作图的方法来确定静态工作点。

用图解法的关键是正确的作出直流负载线，通过直流负载线与i B =I BQ 的特性曲线的交点，即为Q 点。

读出它的坐标即得I C 和U CE图解法求Q 点的步骤为：（1）：通过直流负载方程画出直流负载线，（直流负载方程为U CE =U CC -i C R C ） （2）：由基极回路求出I B（3）：找出i B =I B 这一条输出特性曲线与直流负载线的交点就是Q 点。

读出Q 点的坐标即为所求。

例2：如图（5）所示电路，已知Rb=280千欧，Rc=3千欧，Ucc=12伏，三极管的输出特性曲线如图（6）所示，试用图解法确定静态工作点。

+++C Tb1CC R b V L+u o R -u +-i b2C cR A μ400.04mA 30012b CC B ===≈R V I mA5.104.05.37B C =⨯=≈I I β6V41.512C C CC CE =⨯-=-=R I V U（5）（6）解：（1）画直流负载线：因直流负载方程为U CE=U CC-i C R Ci C=0，U CE=U CC=12V；U CE=4mA，i C=U CC/R C=4mA，连接这两点，即得直流负载线：如图（3）中的兰线（2）通过基极输入回路，求得I B=（U CC-U BE）/R C=40uA（3）找出Q点（如图（3）所示），因此I C=2mA；U CE=6V三：Q点的影响电路参数对静态工作静态工作点的位置在实际应用中很重要，它与电路参数有关。

下面我们分析一下电路参数Rb，Rc，Ucc对静态工作点的影响。

改变Rb改变Rc改变UccRb变化，只对I B有影响。

Rb增大，I B减小，工作点沿直流负载线下移。

Rc变化，只改变负载线的纵坐标Rc增大，负载线的纵坐标上移,工作点沿i B=I B这条特性曲线右移Ucc变化,I B和直流负载线同时变化Ucc增大,IB增大,直流负载线水平向右移动,工作点向右上方移动Rb减小，I B增大，工作点沿直流负载线上移Rc减小,负载线的纵坐标下移,工作点沿i B=I B这条特性曲线左移Ucc减小,IB减小,直流负载线水平向左移动,工作点向左下方移动§2、3 放大电路的动态分析一：图解法分析动态特性1.交流负载线的画法交流负载线的特点：必须通过静态工作点交流负载线的斜率由R"L表示(R"L=Rc//R L)交流负载线的画法（有两种）：（1）先作出直流负载线，找出Q点；作出一条斜率为R"L的辅助线，然后过Q点作它的平行线即得。

（此法为点斜式）（2）先求出U CE坐标的截距（通过方程U"CC=U CE+I C R"L）连接Q点和U"CC点即为交流负载线。

（此法为两点式）例1：作出图（1）所示电路的交流负载线。

已知特性曲线如图（2）所示，Ucc=12V，Rc=3千欧，R L=3千欧，Rb=280千欧。

解：（1）作出直流负载线，求出点Q。

（2）求出点U"cc。

U"cc=Uce+IcR"L=6+1.5*2=9V（3）连接点Q和点U"cc即得交流负载线（图中黑线即为所求）二．放大电路的非线性失真作为对放大电路的要求，应使输出电压尽可能的大，但它受到三极管非线性的限制。

当信号过大或者工作点选择不合适，输出电压波形将产生失真。

由于是三极管非线性引起的失真，所以称为非线性失真。

1．由三极管特性曲线非线性引起的失真这主要表现在输入特性的起始弯曲部分，输出特性的间距不匀，当输入又比较大时，就会使Ib、Uce和Ic的正负半周不对称，即产生非线性失真。

如图（1）所示2.工作点不合适引起的失真（1）工作点Q点设置偏高会产生饱和失真若工作点Q点设置偏高，虽然基极动态电流i b为不失真的正弦波，但是由于在输入信号正半周，靠近峰值的某段时间内晶体管进入了饱和区，导致集电极动态电流i C产生顶部失真，集电极电阻R c上的电压波形必然随之产生同样的失真。

由于输出电压v o与R c上电压的变化相位相反，从而导致v o波形产生底部失真，此种由于晶体管进入饱和区工作而产生的失真现象称为饱和失真。

如图（3）所示（2）工作点Q点设置偏低会产生截止失真。

若工作点Q点设置偏低，在输入信号负半周靠近峰值的某段时间内，晶体管b-e间电压总量v BE小于其导通电压（开启电压），BJT截止。

因此基极电流i b将产生底部失真。

集电极电流i C和集电极电阻R c上电压的波形必然会随之产生同样的失真，从而导致v o波形产生顶部失真。

这种由于BJT进入截止区工作而产生的失真称为截止失真。

如图（2）所示。

应当指出，截止失真和饱和失真都是比较极端的情况。

实际上，在输入信号的整个周期内，即使晶体管始终工作在放大区域，也会因为输入特性和输出特性的非线性而使输出波形产生失真，只不过当输入信号幅值较小时，这种失真非常小，可忽略不计而已。

三．微变等效电路微变等效电路的基本思想是，当输入信号变化的范围很小（微变）时，可以认为三极管电压，电流变化量之间的关心基本上是线性的。

即在一个很小的范围内，输入特性，输出特性均可近似的看作是一段直线。

因此，就可给三极管建立一个小信号的线性模型，这就是微变等效电路。

利用微变等效电路，可以将含有非线性元件（三极管）的放大电路转化成为我们熟悉的线性电路，然后，就可以利用电路分析课程中的学习的有关方法来求解。

四．三种基本组态放大电路的分析微变等效电路，主要用于对放大电路的动态特性分析。

三极管有三种接法，故放大电路也有三种基本组态。

一个放大电路的性能怎样，是通过性能指标来描述的！1．放大电路的性能指标（1）电压放大倍数 Au它是用来衡量放大电路的电压放大能力的指标。

它可定义为输出电压的幅值或有效值与输入电压的幅值或有效值之比，有时也称为增益。

即Au=Uo/Ui A us=Uo/Us电压源放大倍数Aus是表示输出电压幅值或有效值与信号源电压值比。

显然，当信号源内阻R=0时，A us = Au。

它就是考虑了信号源内阻Rs影响时的Au。

（2）电流放大倍数Ai它是用来衡量放大电路的电流放大能力。

它可定义为输出电流Io与输入电流Ii幅值或有效值之比即 Ai=Io/IiAi越大表明放大能力越好.(3)功率放大倍数Ap.它定义为输出功率与输入功率之比。

即Ap=Po/Pi=|UoIo|/|UiIi|=|AuAi|(4) 输入电阻 ri放大电路由信号源提供输入信号，当放大电路与信号院相连时，就要从信号源索取电流。

索取电流的大小表明了放大电路对信号源的影响，所以定义输入电阻来衡量放大电路对输入信号源的影响。

当信号频率不高时，电抗效应不考虑，则r i=Ui/Ii(5)输出电阻 ro从输出端看进去的放大电路的等效电阻，称为输出电阻r o。

输出电阻的高低表明放大电路所能驱动负载的能力。

r o越小表明带负载能力越强。

则ro=U2/I2下面我们用微变等效电路法计算放大电路的Au，rroi，1．共e极放大电路对放大电路进行静态分析，主要是确定其静态工作点Q，即求出I BQ，I CQ，U CEQ。

对放大电路进行动态分析，主要是计算放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。

共射放大电路（a）共射放大电路 (b)微变等效电路静态工作点的计算I CQ=ßI BQU CEQ=V CC－I CQ R C交流性能参数的计算电压放大倍数输入电阻输出电阻 R o=R c2．共c极放大电路共集放大电路信号从基极输入，从发射极输出，集电极作为输入输出的公共端。

该电路又称为射极输出器，或称射极跟随器，也是最常用的一种基本电路。

共集电极电路的特点是：输入阻抗高，输出阻抗低，电压放大倍数小于1接近于1，主要用作输入极、输出极和极间缓冲极。

用微变等效电路分析共集放大电路（a）共集放大电路 (b) h参数微变等效电路静态工作点计算再由I CQ=βI BQ , U CEQ=V CC-I CQ R e可求出静态工作点。

交流性能的计算共集电路的输入电阻很大而输出电阻很小；另外它的电压放大倍数虽然小于1，但它的电流放大倍数仍较大，约为(1+β)倍。

3．共b极放大电路共基极电路的输入信号加在晶体管的发射极，输出是集电极，基极是输入输出的公共端。

用微变等效电路分析共基极放大电路(a)共基极放大电路（b）微变等效电路静态工作点分析交流性能分析其中与共射放大电路比较，共基放大电路的特点是：(1)电压放大倍数数值上同相，而共基电路是正值，表明输入与输出同相；电流放大倍数共基电路是略小于1。

(2)输入电阻比共射电路小，输出电阻相同。

(3)共基电路的频率响应好，在要求频率特性高的场合多采用共基电路。

三种电路的比较连接方式性能比较（大、中、小）公共端输入端输出端R i R o其它共射电路e b c大大小大共集电路c b e小大大小共基电路b e c大小小大频带宽§2、4 多极放大电路一． 多极放大电路的耦合的方式常用的耦合方式有三种，即阻容耦合、直接耦合和变压器耦合。