放大電路的動(dòng)態(tài)分析

一：圖解法分析動(dòng)態(tài)特性

1. 交流負(fù)載線的畫法 解：畫微變等效電路 .uo.iu解：

交流負(fù)載線的特點(diǎn)：

必須通過靜態(tài)工作點(diǎn) 

交流負(fù)載線的斜率由R"L表示(R"L=Rc//RL) 交流負(fù)載線的畫法(有兩種)： (1) 

先作出直流負(fù)載線，找出Q點(diǎn);

 作出一條斜率為R"L的輔助線，然后過Q點(diǎn)作它的平行線即得。(此法為點(diǎn)斜式) (2)

 先求出UCE坐標(biāo)的截距(通過方程U"CC=UCE+ICR"L)

 連接Q點(diǎn)和U"CC點(diǎn)即為交流負(fù)載線。(此法為兩點(diǎn)式)

例1：作出圖(1)所示電路的交流負(fù)載線。已知特性曲線如圖(2)所示，Ucc=12V，Rc=3千歐，RL=3千歐，Rb=280千歐。

解：(1)作出直流負(fù)載線，求出點(diǎn)Q。 (2)求出點(diǎn)U"cc。U"cc=Uce+IcR"L=6+1.5*2=9V (3)連接點(diǎn)Q和點(diǎn)U"cc即得交流負(fù)載線(圖中黑線即為所求)

二.放大電路的非線性失真

作為對放大電路的要求，應(yīng)使輸出電壓盡可能的大，但它受到三極管非線性的限制。當(dāng)信號過大或者工作點(diǎn)選擇不合適，輸出電壓波形將產(chǎn)生失真。由于是三極管非線性引起的失真，所以稱為非線性失真。

1. 由三極管特性曲線非線性引起的失真

這主要表現(xiàn)在輸入特性的起始彎曲部分，輸出特性的間距不勻當(dāng)輸入又比較大時(shí)，就會(huì)使Ib、Uce和Ic的正負(fù)半周不對稱，即產(chǎn)生非線性失真。如圖(1)所示

2. 工作點(diǎn)不合適引起的失真

(1)工作點(diǎn)Q點(diǎn)設(shè)置偏高會(huì)產(chǎn)生飽和失真

若工作點(diǎn)Q點(diǎn)設(shè)置偏高，雖然基極動(dòng)態(tài)電流ib為不失真的正弦波，但是由于在輸入信號正半周，靠近峰值的某段時(shí)間內(nèi)晶體管進(jìn)入了飽和區(qū)，導(dǎo)致集電極動(dòng)態(tài)電流iC產(chǎn)生頂部失真，集電極電阻Rc上的電壓波形必然隨之產(chǎn)生同樣的失真。由于輸出電壓vo與Rc上電壓的變化相位相反，從而導(dǎo)致vo波形產(chǎn)生底部失真，此種由于晶體管進(jìn)入飽和區(qū)工作而產(chǎn)生的失真現(xiàn)象稱為飽和失真。

如圖(3)所示

(2)工作點(diǎn)Q點(diǎn)設(shè)置偏低會(huì)產(chǎn)生截止失真 。

若工作點(diǎn)Q點(diǎn)設(shè)置偏低，在輸入信號負(fù)半周靠近峰值的某段時(shí)間內(nèi)，晶體管b-e間電壓總量vBE小于其導(dǎo)通電壓(開啟電壓)，BJT截止。因此基極電流ib將產(chǎn)生底部失真。集電極電流iC和集電極電阻Rc上電壓的波形必然會(huì)隨之產(chǎn)生同樣的失真，從而導(dǎo)致vo波形產(chǎn)生頂部失真。這種由于BJT

進(jìn)入截止區(qū)工作而產(chǎn)生的失真稱為截止失真。

如圖(2)所示。

應(yīng)當(dāng)指出，截止失真和飽和失真都是比較極

端的情況。實(shí)際上，在輸入信號的整個(gè)周期內(nèi)，即使晶體管始終工作在放大區(qū)域，也會(huì)因?yàn)檩斎胩匦院洼敵鎏匦缘姆蔷€性而使輸出波形產(chǎn)生失真，只不過當(dāng)輸入信號幅值較小時(shí)，這種失真非常小，可忽略不計(jì)而已。

三.微變等效電路

微變等效電路的基本思想是，當(dāng)輸入信號變化的范圍很小(微變)時(shí)，可以認(rèn)為三極管電壓，電流變化量之間的關(guān)心基本上是線性的。即在一個(gè)很小的范圍內(nèi)，輸入特性，輸出特性均可近似的看作是一段直線。因此，就可給三極管建立一個(gè)小信號的線性模型，這就是微變等效電路。利用微變等效電路，可以將含有非線性元件(三極管)的放大電路轉(zhuǎn)化成為我們熟悉的線性電路，然后，就可以利用電路分析課程中的學(xué)習(xí)的有關(guān)方法來求解。

四.三種基本組態(tài)放大電路的分析

微變等效電路，主要用于對放大電路的動(dòng)態(tài)特性分析。三極管有三種接法，故放大電路也有三種基本組態(tài)。一個(gè)放大電路的性能怎樣，是通過性能指標(biāo)來描述的!

1. 放大電路的性能指標(biāo)

(1)電壓放大倍數(shù) Au

它是用來衡量放大電路的放大能力的指標(biāo)。它可定義為輸出電壓的幅值或有效值與輸入電壓的幅值或有效值之比，有時(shí)也稱為增益。即

Au=Uo/Ui Aus=Uo/Us

電壓源放大倍數(shù)Aus是表示輸出電壓幅值或有效值與信號源電壓值比。顯然，當(dāng)信號源內(nèi)阻R=0時(shí)，Aus = Au。它就是考慮了信號源內(nèi)阻Rs影響時(shí)的Au。

(2)電流放大倍數(shù) Ai

它是用來衡量放大電路的電流放大能力。它可定義為輸出電流Io與輸入電流Ii幅值或有效值之比 即 Ai=Io/Ii

Ai越大表明放大能力越好.

(3)功率放大倍數(shù)Ap.

它定義為輸出功率與輸入功率之比。即

Ap=Po/Pi=|UoIo|/|UiIi|=|AuAi|

(4) 輸入電阻 ri

放大電路由信號源提供輸入信號，當(dāng)放大電路與信號院相連時(shí)，就要從信號源索取電流。索取電流的大小表明了放大電路對信號源的影響，所以定義輸入電阻來衡量放大電路對輸入信號源的影響。當(dāng)信號頻率不高時(shí)，電抗效應(yīng)不考慮，則 ri=Ui/Ii

(5)輸出電阻 ro

從輸出端看進(jìn)去的放大電路的等效電阻，稱為輸出電阻ro。輸出電阻的高低表明放大電路所能驅(qū)動(dòng)負(fù)載的能力。ro越小表明帶負(fù)載能力越強(qiáng)。則 ro=U2/I2

下面我們用微變等效電路法計(jì)算放大電路的Au，ri，ro

1. 共e極放大電路

對放大電路進(jìn)行靜態(tài)分析，主要是確定其靜態(tài)工作點(diǎn)Q，即求出IBQ，ICQ，UCEQ。對放大電路進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，主要是計(jì)算放大電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。

共射放大電路

(a)共射放大電路 (b)微變等效電路

靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算

ICQ=?IBQ

UCEQ=VCC-ICQRC

交流性能參數(shù)的計(jì)算

電壓放大倍數(shù)

輸入電阻

輸出電阻 Ro=Rc

2. 共c極放大電路

共集放大電路信號從基極輸入，從發(fā)射極輸出，集電極作為輸入輸出的公共端。該電路又稱為射極輸出器，或稱射極跟隨器，也是最常用的一種基本電路。共集電極電路的特點(diǎn)是：輸入阻抗高，輸出阻抗低，電壓放大倍數(shù)小于1接近于1，主要用作輸入極、輸出極和極間緩沖極。

用微變等效電路分析共集放大電路

(a)共集放大電路 (b) h參數(shù)微變等效電路

靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算

再由ICQ=βIBQ , UCEQ=VCC-ICQRe可求出靜態(tài)工作點(diǎn)。

交流性能的計(jì)算

共集電路的輸入電阻很大而輸出電阻很小;另外它的電壓放大倍數(shù)雖然小于1，但它的電流放大倍數(shù)仍較大，約為(1+β)倍。

3. 共b極放大電路

共基極電路的輸入信號加在晶體管的發(fā)射極，輸出是集電極，基極是輸入輸出的公共端。

用微變等效電路分析共基極放大電路

(a)共基極放大電路 (b)微變等效電路

靜態(tài)工作點(diǎn)分析

交流性能分析

其中

與共射放大電路比較，共基放大電路的特點(diǎn)是：(1)電壓放大倍數(shù)數(shù)值上同相，而共基電路是正值，表明輸入與輸出同相;電流放大倍數(shù)共基電路是略小于1。(2)輸入電阻比共射電路小，輸出電阻相同。(3)共基電路的頻率響應(yīng)好，在要求頻率特性高的場合多采用共基電路。

三種電路的比較

連接方式 性能比較(大、中、小)

公共端 輸入端 輸出端