放大電路分析方法、圖解法分析放大電路

• • 一、本文介紹的定義
  • 二、放大電路分析方法
  • 三、圖解法

一、本文介紹的定義

放大電路分析、圖解法、微變等效電路法、靜態(tài)分析、動態(tài)分析、直流通路、交流通路、單管共射放大電路的直流和交流通路、靜態(tài)工作點(diǎn)、圖解法分析靜態(tài)、直流負(fù)載線、交流負(fù)載線、電壓放大倍數(shù)公式、交直流并存狀態(tài)、電壓放大作用、倒相作用、非線性失真、截止失真、飽和失真、最大輸出幅度、電路參數(shù)對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響、

二、放大電路分析方法

放大電路分析：放大電路主要器件如雙極型三極管、場效應(yīng)管，特性曲線是非線性的，對放大電路定量分析，需要處理非線性問題，常用方法，圖解法和微變等效電路法。

圖解法：在放大管特性曲線上用作圖的方法對放大電路求解。

微變等效電路法：將非線性問題轉(zhuǎn)化成線性問題，也就是，在較小變化范圍內(nèi)，近似認(rèn)為特性曲線是線性的，導(dǎo)出放大器件等效電路和微變等效參數(shù)，利用線性電路適用的定律定理對放大電路求解。

靜態(tài)分析：討論對象是直流成分，分析未加輸入信號時，電路中各處的直流電壓、直流電流。

動態(tài)分析：討論對象是交流成分，加上交流輸入信號，估算動態(tài)技術(shù)指標(biāo)，電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、通頻帶、最大輸出功率。

直流通路：電容所在路視為開路；電感所在路視為短路。

交流通路：電容容抗為1/(wC)，電容值足夠大，電容所在路視為短路；電感感抗為wL；理想直流電壓源Vcc視為短路(因?yàn)殡妷汉愣ú蛔?；理想電流源，視為開路(因?yàn)殡娏髯兓繛?) 。

單管共射放大電路的直流和交流通路：如下圖，直流通路，將隔直電容開路；交流通路，將隔直電容短路，直流電源Vcc短路。

靜態(tài)工作點(diǎn)：三極管基極回路和集電極回路存在著直流電流和直流電壓，這些電流電壓在三極管輸入輸出特性曲線上對應(yīng)一個點(diǎn)，稱為靜態(tài)工作點(diǎn)，靜態(tài)工作點(diǎn)的基極電流Ibq、基極與發(fā)射極之間的電壓Ubeq、集電極電流Icq、集電極與發(fā)射極電壓Uceq。

三、圖解法

圖解法分析靜態(tài)：用作圖的方法分析放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)。

單管共射放大電路靜態(tài)下的示意圖如下圖所示，左邊是三極管的集電極回路，Ic和Uce非線性，用輸出特性曲線表示；右邊是放大電路外電路部分，Rc和Vcc都是線性，Ic和Uce可用下式表示.

下圖是上圖的左半部分的Ic和Uce的特性曲線和右半部分的Ic和Uce之間的關(guān)系曲線，這個右邊的曲線，表示外電路的伏安特性，稱為直流負(fù)載線。

由于輸出回路Ic和Uce要同時符合上述兩張圖的關(guān)系，所以二者交點(diǎn)確定了放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)，如下圖所示。估算得到Ibq的值，然后Ib=Ibq的這條輸出特性曲線與直流負(fù)載線的交點(diǎn)就是靜態(tài)工作點(diǎn)Q，靜態(tài)集電極D電流Icq和靜態(tài)集電極電壓Uceq也可找出。

圖解法分析動態(tài)：分析放大電路的交流通路。

交流負(fù)載線：交流通路外電路伏安特性。交流負(fù)載線一定通過靜態(tài)工作點(diǎn)。因?yàn)橥饧虞斎腚妷核矔r值為零時，放大電路相當(dāng)于靜態(tài)，此時放大電路工作點(diǎn)既在交流負(fù)載線上，也在靜態(tài)工作點(diǎn)上。也就是說，在Q點(diǎn)做一條斜率為-1/Rl’的直線(Rl’=Rc//Rl)就可得到交流負(fù)載線。

輸入端，加上正弦電壓，在線性范圍內(nèi)，Ube和Ib在輸入特性曲線上，圍繞靜態(tài)工作點(diǎn)Q按正弦規(guī)律變化，如下圖所示。

輸出端，Ic和Uce也沿著交流負(fù)載線，繞著Q點(diǎn)按正弦規(guī)律變化，如下圖所示。

找電壓放大倍數(shù)的方法：Ibq有個變化量Ib，輸入特性上，變化量Ib對應(yīng)一個變化量Ube。在輸出特性的交流負(fù)載線上，變化量Ib對應(yīng)一個變化量Uce，電壓放大倍數(shù)公式如下。

當(dāng)放大電路輸入端加上正弦電壓Ui，電路中Ube、Ib、Ic、Uce、Uo的波形，在同一時間坐標(biāo)下的表示如下。

由圖可知：

交直流并存狀態(tài)：輸入一正弦電壓Ui時，線性范圍內(nèi)，三極管各極電壓和電流均圍繞各自靜態(tài)值基本上按正弦規(guī)律變化，Ube、Ib、Ic、Uce在原來靜態(tài)直流基礎(chǔ)上，疊加正弦交流成分，稱為交直流并存狀態(tài)；

電壓放大作用：輸入電壓有一個微小變化，放大電路輸出端得到較大電壓變化，稱單管共射放大電路能實(shí)現(xiàn)電壓放大作用。

倒相作用：Ui增大，Ib增大，Ic增大，Ic在Rc壓降增大，Uce減小，也就是說，輸入一個正弦電壓Ui，輸出端的正弦電壓信號Uo的相位與Ui相反，稱單管共射放大電路具有倒相作用。

非線性失真：放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)位置設(shè)置不當(dāng)，輸出波形易產(chǎn)生非線性失真。

截止失真：靜態(tài)工作點(diǎn)過低，輸入信號正弦波負(fù)半周工作點(diǎn)進(jìn)入截止區(qū)使Ib、Ic等于0，引起輸出電壓Uce波形發(fā)生頂部失真。

飽和失真：靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置過高，輸入信號正半周工作點(diǎn)進(jìn)入飽和區(qū)，ib增大，Ic不增大，引起輸出電壓Uce波形產(chǎn)生底部失真。

最大輸出幅度：輸出波形沒有明顯失真情況下，放大電路能夠輸出的最大電壓(有效值)。輸出波形不產(chǎn)生明顯失真的動態(tài)工作范圍由交流負(fù)載線A、B兩點(diǎn)決定。靜態(tài)工作點(diǎn)在線段AB中點(diǎn)時，最大不失真輸出幅度為：

電路參數(shù)對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響：觀察放大電路的Vcc、Rb、Rc、放大倍數(shù)改變時，Q的位置如何變化。

下圖a，Rb增大，Ibq減小，Q沿著直流負(fù)載線下移。

圖b，Vcc增大，直流負(fù)載線向右平移，Q移向右上方，放大電路動態(tài)工作范圍增大，三極管靜態(tài)功耗增大。

圖c，Rc增大，直流負(fù)載線與縱軸交點(diǎn)下降。

圖d，三極管電流放大系數(shù)增加，Q點(diǎn)向飽和區(qū)移動。

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總結(jié)

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