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模拟电子技术基础

模拟电子技术基础. 课件制作：. . 郑恒秋. §2.3 放大电路的分析方法. 初步了解放大电路的组成和工作原理后，就可以对放大器进行分析。分析放大器的方法主要有 图解法 和 等效电路法 两种。. 一、直流通路和交流通路 二、图解分析法 三、等效电路分析法. 当放大电路没有输入信号 ( u i =0) 时，电路中各处的电压、电流都是不变的直流，称为直流工作状态或静止状态，简称 静态 。我们将看到，在静态工作状态下，晶体管各电极的直流电压和电流的取值，将在管子的特性曲线上确定一点，称为 Q 点 。

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Presentation Transcript

  1. 模拟电子技术基础 课件制作：  郑恒秋

  2. §2.3 放大电路的分析方法 • 初步了解放大电路的组成和工作原理后，就可以对放大器进行分析。分析放大器的方法主要有图解法和等效电路法两种。 • 一、直流通路和交流通路二、图解分析法三、等效电路分析法

  3. 当放大电路没有输入信号(ui=0)时，电路中各处的电压、电流都是不变的直流，称为直流工作状态或静止状态，简称静态。我们将看到，在静态工作状态下，晶体管各电极的直流电压和电流的取值，将在管子的特性曲线上确定一点，称为Q点。当放大电路没有输入信号(ui=0)时，电路中各处的电压、电流都是不变的直流，称为直流工作状态或静止状态，简称静态。我们将看到，在静态工作状态下，晶体管各电极的直流电压和电流的取值，将在管子的特性曲线上确定一点，称为Q点。 • 当放大电路输入信号后，电路中各处的电压、电流便处于变动状态，这时电路处于动态工作情况，简称动态。

  4. 一、直流通路和交流通路 • 直流通路：即能通过直流的通路。对于直 流通路， ①电容相当于开路。 ②交流电源短路（保留内阻） • 交流通路：即能通过交流的通路。对于交 流通路，①电容相当于短路。 ②直流电源短路。

  5. 二、图解分析法 • 我们分析电路时，总是遵循先静态、后动态的原则。 • 静态分析（求静态工作点）时，用直流通路； • 动态分析（求动态参数）时，用交流通路，不能混淆。 • 注意：静态工作点合适，动态分析才有意义。

  6. 在已知放大管的输入特性、输出特性以及放大电路各元件参数的情况下，利用作图的方法对放大电路进行分析就叫图解分析法。在已知放大管的输入特性、输出特性以及放大电路各元件参数的情况下，利用作图的方法对放大电路进行分析就叫图解分析法。 • 图解分析法的基本思路是：⑴先找出电路中电压和电流的一般关系；⑵由这些关系定出使用什么曲线；⑶分别分析无输入信号（静态）和有输入信号（动 态）时的情况。 • 1、静态工作点的图解分析2、交流工作状态的图解分析3、图解分析法的适用范围4、应用举例

  7. 1、静态工作点的图解分析 • 放大器未加输入信号，即静态时，晶体管各极的直流电流、电压分别用IBQ，ICQ，UBEQ，UCEQ表示，这些电流电压代表输入和输出特性上的一个点，习惯上称为静态工作点，用Q表示。 为什么要设置静态工作点？ 放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管工作在线性区，以保证信号不失真。

  8. 我们以阻容耦合电路为例介绍分析方法。

  9. ①在输入回路列方程式uBE=VCC－iBRb • ⑴放大电路输入回路静态工作状态的图解分析 • ②在输入特性曲线X轴及Y轴上确定两个特殊点VCC和VCC/Rb,即可画出 一条直线，两线的交点 即是Q。 • ③Q点的坐标就是UBEQ和IBQ。

  10. ①在输出回路列方程式uCE=VCC－iCRc • ⑵放大电路输出回路静态工作状态的图解分析 • ②在输出特性曲线X轴及Y轴上确定两个特殊点VCC和VCC/Rc,即可画出直流负载线，两线的交点即是Q。 • ③Q点的坐标就是UCEQ和ICQ。

  11. 例3.1：测量三极管三个电极对地电位如下图所示，试 判断三极管的工作状态。

  12. 例3.2：用数字电压表测得UB =4.5 V 、UE =3.8 V 、UC =8 V，试判断三 极管的工作状态。电路如下图所 示。

  13. 休息

  14. 2、交流工作状态的图解分析 • 当放大电路加上输入信号后，电路中的电压电流均在静态值的基础上，发生相应于输入信号的变化，所以称之为动态。

  15. 1. 通过输出特性曲线上的Q点做一条直线，其斜率为1/RL´。 • 2. RL´= RL∥Rc，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。 • (1) 交流负载线交流负载线的确定方法：

  16. 交流负载线的实际画法： • 交流负载线过静态工作点Q，再找出另一个特殊点即可得到交流负载线。 • 如图所示，对于直角三角形△QAB，已知直角边QA为ICQ，斜率为-1/(RC//RL), 因而另一直角边为ICQ(RC//RL), 所以交流负载线与横坐标轴的交点坐标为[UCEQ+ ICQ(RC//RL), 0]，连接该点与Q点所得的直线就是交流负载线。

  17. (2) 交流工作状态的图解分析

  18. 通过上图所示动态图解分析，可得出如下结论：通过上图所示动态图解分析，可得出如下结论： • 1. ui uBE iB iC uCE |-uo|； • 2. uo与ui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。

  19. (3) 波形非线性失真的分析 由于三极管存在非线性，使输出信号产生了非线性失真。 • 非线性失真分截止失真和饱和失真。 • 饱和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。 • 截止失真由于放大电路的工作点达到了三极管的截止区而引起的非线性失真。

  20. iC ib uCE （1）合适的静态工作点 可输出的最大不失真信号 uo

  21. iC uCE （2）Q点过低→信号进入截止区 信号波形 uo 称为截止失真

  22. iC uCE （3）Q点过高→信号进入饱和区 信号波形 称为饱和失真 截止失真和饱和失真统称“非线性失真” uo

  23. (4)最大不失真输出幅度 从上面的分析可知： • ①Q点若本来就处于截止区或饱和区，则输入正弦波 信号时，一定会失真； • ⑵即使Q点处于放大区，当信号幅度比较大时，也会 出现失真。 • 因此，为了减小非线性失真，必须合理地选择静态工作点的位置，并适当限制输入信号的幅度。这就出现了两个问题： • ⑴Q点设在什么位置能使电路不失真输出幅度最大？⑵若Q点已定，并在放大区内，能输出的不失真幅值 是多少？

  24. 放大电路要想获得大的不失真输出幅度，需要：放大电路要想获得大的不失真输出幅度，需要： • 1. 工作点Q要设置在输出特性曲线放大区的中间部位； • 2. 要有合适的交流负载线。

  25. 放大电路向电阻性负载提供的输出功率: • (5) 输出功率和功率三角形 • 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。要想PO大，就要使功率三角形的面积大，即必须使Uom和Iom都要大。

  26. 3、图解分析法的适用范围 • 图解分析法是分析非线形电路的一种最基本的方法。 • 1、图解分析法的优点： ①可直观、全面地了解放大器的工作情况 ②能在曲线上合理安排工作点 ③帮助理解电路参数对工作点的影响，正确选 择电路参数 ④能估计动态工作范围

  27. 2、图解分析法的缺点： ①比较烦琐 ②精度低 ③不能用于高频 ④不能分析输入电阻、输出电阻以及带反馈 的电路 • 3、适用范围： 图解分析法适用于输入信号大、频率低、放 大电路不带反馈的场合。

  28. 4、应用举例 • 例3.3、电路如图所示。由于电路参数的变化使静态工作点产生如图所示的变 化。试问： • ⑴静态工作点从Q1移到Q2、从Q2移到Q3、从Q3移到Q4时，分别是哪个电路参 数变化造成的？ • ⑵当电路的静态工作点分别为Q1---Q4时，哪种情况下最易产生截止失真？哪 种情况下最易产生饱和失真？哪种情况下最大不失真输出电压最大？其值 约为多少？ • ⑶电路的静态工作点为Q4时，集电极电源VCC为多少伏？集电极电阻RC为多少 千欧？

  29. 解：⑴静态工作点从Q1移到Q2、从Q2移到Q3、从Q3移 到Q4时，分别是哪个电路参数变化造成的？ • 从Q1移到Q2由于RC减小 • 从Q2移到Q3由于Rb减小或VBB增大 • 从Q3移到Q4时由于VCC增大

  30. Q2最易产生截止失真 • Q3最易产生饱和失真 • Q4最大不失真输出电压最大： • ⑵、当电路的静态工作点分别为Q1---Q4时，哪种情况下最易产生截止失真？哪种情况下最易产生饱和失真？哪种情况下最大不失真输出电压最大？其值约为多少？ • ⑶电路的静态工作点为Q4时，集电极电源VCC为多少伏？集电极电阻RC为多少千欧？ • 集电极电源为12VRC=VCC/IC=(12/4)=3K

  31. 作业 • P128 2.3, 2.4

  32. 再见

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