模拟电子电路 第二章 图解分析法综述.ppt

1 2―4―3放大器的主要性能指标 图2―18 放大器等效为有源二端口网络的框图 放大的基本概念 ①幅度增大（放大）②频谱不变（波形） Date1 模拟电子技术 线性放大器 Io + _ Uo + _ U i Ii 信号源 负 载 信号源 负 载 放大器二端口网络通用模型 UoIo U i Ii *2 电压放大器互导放大器 互阻放大器电流放大器 Date2 模拟电子技术 *3 ＋ － Us AuoUi RL＋ － Rs Ui Ri ＋ － Ro ＋ － Uo Is AisIi R L RsRiRo IoIi AroIi RLRi ＋ － Ro ＋ － Uo Is Ii Ro AgsUi RLRiRo Io Us ＋ － Rs ＋ － Ui 图2―19放大器二端口网络模型 (a)电压放大器(b)电流放大器 (c)互导放大器(d)互阻放大器 低频小信号放大器的三个主要指标: 放大倍数 、输入电阻、输出电阻 Date3 模拟电子技术 *4 一、放大倍数A 电压放大倍数电流放大倍数 互导放大倍数 互阻放大倍数 其中，Au和Ai为无量纲的数值，而Ag的单位为西 门子(S)，Ar的单位为欧姆(Ω)。

有时为了方便，Au和 Ai可取分贝(dB)为单位，即 Date4 模拟电子技术 *5 二、输入电阻 Ri ＋ － U s A uo U i R L ＋ － R s U iR i ＋ － Ro ＋ － Uo (a)电压放大器 Ii Date5 模拟电子技术 三、输出电阻Ro ＋ － U s A uo U i R L ＋ － R s U iR i ＋ － Ro ＋ － Uo (a)电压放大器 IiIo 加压求流法 *6Date6 模拟电子技术 *7 四、非线性失真系数THD 由于小信号非线性失真很小，一般只在大信号工 作时才考虑THD指标普通功放THD在（1～10% ） ，高保真功放在1%之内 当输入某一频率的正弦信号时，其输出波形中除基 波I1m成分之外，还包含有一定数量的谐波 In,n=2,3,…，该失真为非线性失真它是由放大电 路中的非线性器件引起 Date7 模拟电子技术 *8 放大器对输入信号中的不同频率分量具有不同的放 大倍数和附加相移，输出波形相对输入波形产生畸 变，称为放大器的线性失真或频率失真这是由于 放大器中含有线性电抗元件引起 五、线性失真 两种失真的区别 线性失真仅使信号中各频率分量的幅度和相位发生 相对变化，但不会产生新的频率分量；非线性失真 则产生了新的频率分量。

Date8 模拟电子技术 静态：输入信号为零（ui= 0 或 ii= 0）时， 放大电路的工作状态，也称直流工作状态 2―5 放大器图解分析法 Date9 模拟电子技术 电路处于静态时，三极管各电极的电压、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 UCE （或IBQ、ICQ、和UCEQ ）表示 直流通路 共射极放大电路 输入信号为零（ui接地）；电容开路 静态等效电路 ui UCC uo UCC Date10 模拟电子技术 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 Date11 模拟电子技术 电容短路，直流量为零， UCC成为交流地 动态等效电路 ic vce + - uo ui 共射极放大电路 ui uo Ucc Date12 模拟电子技术 由于交流信号均叠加在静态工作点上，且交流信 号幅度很小，因此对工作在放大模式下的电路进行 分析时，应先进行直流分析，后进行交流分析 晶体三极管电路分析方法晶体三极管电路分析方法 直流分析法 分析指标：IBQ、ICQ、UCEQ 分析方法：图解法、估算法 交流分析法 分析指标：Au 、Ri 、Ro 分析方法：图解法、微变等效电路法 Date13 模拟电子技术 q 图解法 即利用三极管的输入、输出特性曲线与管外电路 所确定的负载线，通过作图的方法进行求解。

要求：已知三极管特性曲线和管外电路元件参数 优点：便于直接观察Q点位置是否合适，输出信号波 形是否会产生失真.具有直观,形象的优点. Date14 模拟电子技术 符号规定 UA大写字母、大写下标，表示直流分量 uA小写字母、大写下标，表示全量 ua 小写字母、小写下标，表示交流分量 uAua 全量 交流分量 t UA直流分量 Date15 模拟电子技术 2―5―1直流图解分析 交流通道：只考虑交流信号的分电路 直流通道：只考虑直流信号的分电路 信号的不同分量可以分别在不同的通道分析 即分析交流输入信号为零时，放大电路中直流电压 与直流电流的数值 Date16 模拟电子技术 图2 – 16 共发射极放大电路 Date17 模拟电子技术 （1）由输入回路确定IBQ 分析步骤： RB UCC RC IBQ ICQ ＋ － UCEQ (a)直流通路 Date18 模拟电子技术 （2）由电路输出特性确定ICQ与UCEQ 写出管外输出回路直流负载线方程(UCE  IC) 在输出特性曲线上作直流负载线 找出负载线与特性曲线中IB =IBQ曲线的交点， 即Q点，得到ICQ与UCEQ。

Date19 模拟电子技术 uCE=UCC–iCRC直流负载线 UCC iC uCE 由估算法求出IB ，IB对应的输出 特性与直流负 载线的交点就 是工作点Q Q IB 静态UCEQ 静态ICQ UCC Date20 模拟电子技术 图2―21放大器的直流图解分析 (b)Q点与RB、RC的关系 uCE/V21012 0 1 2 3 40μA 30μA 20μA 10μA iC/mA 468 4 M N Q RB Q3 Q2Q4 RC RB Q1RC Date21 模拟电子技术 例4 在图2―20(a)电路中，若RB=560kΩ, RC=3kΩ,UCC=12V，晶体管的输出特性曲线如图 2―21(b)所示，试用图解法确定直流工作点 解 取UBEQ=0.7V，由估算法可得 在输出特性上找两个特殊点： 当uCE=0时，iC=UCC/RC=12/3=4mA，得M点； 当iC =0时，uCE=UCC=12V，得N点 由图中Q点的坐标可得，ICQ=2mA,UCEQ=6V Date22 模拟电子技术 确定静态工作点(方法同前) 画交流负载线 画波形，分析性能 过Q点、作斜率为-1/RL的直线即交流负载线。

分析步骤: 图解法直观、实用，容易看出Q点设置是否合适，波 形是否产生失真，但不适合分析含有电抗元件的复杂 电路同时在输入信号过小时作图精确度降低 2―5―2交流图解分析 其中 RL= RC // RL 是交流负载电阻 Date23 模拟电子技术 RB +UCC RC C1 C2 RL 交流负载线 输出端接入负载RL： 不影响Q 影响动态！ RB UCC RC IBQ ICQ ＋ － UCEQ Date24 模拟电子技术 交流负载线 输出端接入负载RL： 不影响Q 影响动态！ RCuo Ui ＋ － RB RL ＋ － ΔiB ΔiC ＋ － ΔUCE Date25 模拟电子技术 RB UCC RC IBQ ICQ ＋ － UCEQ RCuo Ui ＋ － RB RL ＋ － ΔiB ΔiC ＋ － ΔUCE (a)直流通路(b)交流通路 uCE iC iB Date26 模拟电子技术 uCE iC iB RCuo Ui ＋ － RB RL ＋ － ib ic ＋ － uce Date27 模拟电子技术 瞬时值 直流值 交流值 交流负载线方程 RCuo Ui ＋ － RB RL ＋ － ib ic ＋ － uce Date28 模拟电子技术 iB IBQ t iB IBQ uBE uBE t iBmax iBmin Q UBEQ (a)输入回路的工作波形 图2―22放大器的交流图解分析 Date29 模拟电子技术 图2―22放大器的交流图解分析 (b)输出回路的 工作波形 Q iC iBmax iBmin iC ICQ t t uCE uCE UCC UCEQICQRL′ I CQ UCC RC 交流负载线 k＝－ RL′ 1 Q1 Q2 IBQ A Date30 模拟电子技术 iB uBE Q iC uCE uCE怎么变化 假设uBE有一微小的变化 ib t ib t ic t ui t Date31 模拟电子技术 uce相位如何 uce与ui反相！ iC uCE ic t uce t uCE也沿着 负载线变化 Date32 模拟电子技术 各点波形 RB +UCC RC C1 C2 ui t iB t iC uCE t uo t ui t iC uC uo iB uo比ui幅度放大且相位相反 Date33 模拟电子技术 例 输入正弦信号时，画各极电压与电流的波形。

t uBE 0 Q uBE iB 0 iC uCE 0 Q t iB IBQ iC t ICQ t uCE0 -1/RL VCEQ ib ui + - iB VBB iC UCC RB RC + - uBE + - uCE + - + - RL C1 C2 uo Date34 模拟电子技术 结论：（1）放大电路中的信 号是交直流共存，可表示成： (2) 虽然交流量可正负变化 ，但瞬时量方向始终不变 （3）输出uo与输入ui相比，幅度 被放大了，频率不变，但相位相 反 图2―23共射极放大器的 电压、电流波形 Date35 模拟电子技术 （1）合适的静态工作点 iC uCE uo 可输出 的最大 不失真 信号 ib 2-5-3直流工作点与放大器非线性失真的关系 Date36 模拟电子技术 Q 交流负载线 iC 0t0 iC iB uCE uCE 0 t (a)截止失真 图2―24 Q点不合适 产生的非线性失真 （2）Q点过低→信号进入截止区 称为截止失真 信号波形 Date37 模拟电子技术 图2―24 Q点不合适产生的非线性失真 (b)饱和失真 Q 交流负载线 iCiCiB 0 tuCE uCE 0 t 0 放大器的截止失真和饱和失真.avi （3）Q点过高→信号进入饱和区 称为饱和失真 信号波形 截止失真和饱 和失真统称“ 非线性失真” Date38 模拟电子技术 Uopp=2Uom 放大器输出动态范围： 受截止失真限制，其最大不失真输出电压的幅度为 因饱和失真的限制，最大不失真输出电压的幅度为 其中较小的即为放大器最大不失真输出电压 的幅度，而输出动态范围Uopp则为该幅度的两倍， 即 放大器的最大不失真输出幅度.avi Date39 模拟电子技术 图2―22放大器的交流图解分析 IC Q iC iBmax iBmin iC Q tuCE UCC UCEQICQRL′ I CQ UCC RC 交流负载线 k＝－ RL′ 1 Q1 Q2 IBQ A Date40 模拟电子技术 Q点位置与波形失真： Q点过低，uO负半周易截止失真。

PNP管 Q点过高，uO正半周易饱和失真 Q点过低，uO正半周易截止失真 NPN管 Q点过高，uO负半周易饱和失真 由于PNP管电压极性与NPN管相反，故横轴uCE可改为-uCE 消除饱和失真 降低Q点:增大RB ，减小IBQ 减小RC : 负载线变徒 消除截止失真  升高Q点: 减小RB ，增大IBQ Date41 模拟电子技术 分压式偏置电路： RB1 +UCC RC C1 C2 RB2 CE RE RL uiuo 一、静态分析 I1 I2 IB RB1 +UCC RC。