《放大电路的分析方法教学课件PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《放大电路的分析方法教学课件PPT.ppt（40页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、2.4放大电路的分析方法,2.4.1 共射基本放大电路的静态分析,2.4.2 共射基本放大电路的动态图解分析,第 2 章半导体三极管及其基本放大电路,任务1 放大电路静态工作点的测量,任务2 放大电路交流工作状态的测试,任务3 放大电路异常现象的测试,任务4 静态工作点对输出波形影响的测试,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。,放大电路的分析方法,2.4.1 共射基本放大电路的静态分析,1.静态工作点的估算,第 2 章半导体三极管及其基本放大电路,动画放大器的静态工作点,静态：无信号输入（vi=0）时电
2、路的工作状态。,例2.1 用估算法计算静态工作点。,已知：VCC=12V，RC=4k，Rb=300k，=37.5。,解：,请注意电路中IB和IC的数量级,2、估算输入电阻、输出电阻和放大倍数,（1）.晶体管输入电阻rbe的估算公式,晶体管的输入电阻rbe：晶体管基极和发射极之间交流电压vi与相应交流电流ib之比。,估算公式为：,rbb是晶体管基区电阻，在小电流（IEQ约几毫安）情况下，低频小功率管约为300，因此，在低频小信号时，,从式可见，rbe与静态电流IEQ有关，静态工作点不同，rbe取值也不同。常用小功率管的rbe约为1k左右。,（2）.放大器的输入电阻ri和输出电阻ro,输入电阻ri
3、,输入电阻ri：从放大器输入端看进去的交流等效电阻。,从图中可以看出，,一般，所以,图3.3.8放大器的交流通路,ri表示放大器从信号源吸取信号幅度的大小。ri越大，信号源内阻损耗越小，放大器得到的有效输入信号越大。,结论：单级放大器的输入电阻ri近似等于晶体管的输入电阻rbe。,ro表示放大器带负载的能力。输出电阻越小，输出信号时，自身损耗越小，带负载的能力越强。,输出电阻ro,输出电阻ro：从放大器输出端（不包括外接负载电阻）看进去的交流等效电阻。,因晶体管输出端在放大区呈现近似恒流特性，其动态电阻很大，所以输出电阻近似等于集电极电阻。即,图3.3.8 交流通路,（3）.估算放大倍数的公式
4、,放大器输出端外接负载电阻 时，等效负载电阻，故,即,解,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。,3.图解法确定静态工作点,（1）由电路输入特性确定IBQ(也可直接计算出IBQ),写出管外输入回路直流负载线方程(UBE IB)。,图解法分析步骤：,在输入特性曲线上作直流负载线。,找出对应交点，得IBQ与UBEQ。,（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
5、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。,例2.2 已知电路参数和三极管输入、输出特性曲线，试求IBQ、ICQ、UCEQ。,Q,输入回路直流负载线方程 UBE=VBB-IBRB,UBEQ,IBQ,输出回路直流负载线方程 UCE=VCC-ICRC,IB=IBQ,Q,ICQ,UCEQ,2.4.2 共射基本放大电路的动态图解分析,第 2 章半导体三极管及其基本放大电路,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/RL的直线即交流负载线。,其中 RL=RC/RL,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
6、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。,第 2 章半导体三极管及其基本放大电路,例2.3 输入正弦信号时，画各极电压与电流的波形。,Q,uBE,iB,0,IBQ,ICQ,VCEQ,结论：（1）放大电路中的信号是交直流共存，可表示成：,虽然交流量可正负变化，但瞬时量方向始终不变,（2）输出uo与输入ui相比，幅度被放大了，频率不变，但相位相反。,动画放大电路的放大作用.,-失真分析,在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号的变化情况，放大电路将产生非线性失真。,为了得到尽量大的输出信号
7、，要把Q点设置在交流负载线的中间部分。如果Q点设置不合适，信号进入截止区或饱和区，会造成非线性失真。,静态工作点对波形的影响,uo,可输出的最大不失真信号,选择静态工作点,uo,1)Q点过低，信号进入截止区,放大电路产生截止失真(顶部失真),2)Q点过高，信号进入饱和区,放大电路产生饱和失真(底部失真),第 2 章半导体三极管及其基本放大电路,Q,ICQ,VCEQ,Q点在中点，动态范围最大，输出波形不易失真。,Q点升高，不失真动态范围减小，输出易饱和失真。,Q点降低，不失真动态范围减小，输出易截止失真。,Q,Q,动画动态工作原理失真图解法,第 2 章半导体三极管及其基本放大电路,Q点位置与波形
8、失真：,由于PNP管电压极性与NPN管相反，故横轴uCE可改为-uCE。,消除截止失真 升高Q点:减小RB，增大IBQ,任务1 放大电路静态工作点的测量,做一做,任务 放大电路静态工作点的测量,测试电路如图所示电路，其中RB由51k电阻与500k电位器（RP）相串联构成，RC=1k，RL=1k，VT为S9013。,不接RL，不接ui，接入VCC=+20V，用万用表测量三极管的静态工作点。测量UBE，并记录：UBE=V。调节RB（RP），观察UBE有无明显变化，并记录：UBE（有/无）明显变化。,测试电路如图所示电路，其中RB由51k电阻与500k电位器（RP）相串联构成，RC=1k，RL=1k
9、，VT为S9013。,调节RB（RP），使UCE=10V。,注意：,如果UCE始终达不到10V，在不改变电源电压的前提下，此时应该如何调节电路的参数？,如果UCE始终超过10V，在不改变电源电压的前提下，此时应该如何调节电路的参数？,结论：此时，三极管的发射结 偏，集电结 偏，即工作 区。,任务 放大电路静态工作点的测量,调节RB（RP），观察UCE有无明显变化，并记录：UCE（有/无）明显变化。,任务 放大电路静态工作点的测量,在放大区，调节RB（RP）时，UBE（有/无）明显变化，IB（有/无）明显变化，而IC=IB必然（有/无）明显变化，因此，UCE=VCCIC RC也会（有/无）明显变
10、化，即调节RB（RP）（不可以/可以）明显改变放大器的工作点和工作状态。,任务 放大电路静态工作点的测量,结论,实验结果分析:,RB 变,IB 变,IC变,UCE 变,任务2 放大电路交流工作状态的测试,做一做,测试电路如图所示，其中RB由51k电阻与500k电位器（RP）相串联构成，RC=1k，RL=1k，VT为S9013。,不接RL，不接ui，接入VCC=+20V，用万用表测量三极管的静态工作点。,调节RB（RP），使UCE=10V。,任务 放大电路交流工作状态的测试,保持步骤，输入端接入ui（fi=1kHz，Ui=10mV），用耳机分别监听输入和输出端音频信号，并比较音量大小。,结论：输
11、出信号音量与输入信号音量相比（要大的多/基本接近/要小的多）。即从实际接听效果可判断该电路（具有/不具有）放大作用。,保持步骤，不接耳机，用示波器（AC输入）同时观察ui，uBE波形，并记录ui，uBE波形。,任务 放大电路交流工作状态的测试,结论：ui与uBE波形幅度大小（基本相同/完全不同）。另外，接入ui后，由于uBE中（含有/不含有）直流分量，即uBE为（纯交流量/交直流叠加量），因此，,uBE=（UBE+ui或ui）,iB=（IB+ib或ib）,iC=iB=(IB+ib)=IB+ib=IC+ic 或ib=ic,保持步骤，用示波器Y2轴输入（DC输入/“交替”显示）观察uCE波形和幅度
12、大小，并记录uCE波形和幅度大小。,任务 放大电路交流工作状态的测试,结论：输出电压的波形与输入电压波形（基本相同/完全不同），输出电压的幅度（远大于/远小于/基本等于）输入电压的幅度，即（实现了/没有实现）信号的不失真放大。,结论：uCE中（含有/不含有）直流分量，即uCE为（纯交流量/交直流叠加量），因此，uCE=（UCE+uce或uce）。,保持步骤，改用示波器Y2轴输入观察uo的波形和幅度大小，并记录uo的波形和幅度大小。,从实验中可以看出，由于电容C2的隔直流作用，实际的输出电压uo中（含有/不含有）直流成分，即uo=（UCE+uce或uce）。,任务 放大电路交流工作状态的测试,结
13、论：ui与uo（同相/反相），即共射基本放大电路为（同相/反相）放大电路。实际上，不接RL时，uCE=VCCiC RC=VCC(IC+ic)RC=(VCCICRC)ic RC=UCE+uo，即uo=icRC，由此即可看出该放大电路（具有/不具有）倒相作用。,任务 放大电路交流工作状态的测试,保持步骤，观察和比较ui与uo的相位关系，并记录：ui与uo的相位关系为（同相/反相）。,任务3 放大电路异常现象的测试,做一做,任务 放大电路异常现象的测试,不接RL，不接ui，接入VCC=+20V，用万用表测量三极管的静态工作点。,调节RB（RP），使UCE=10V。,保持步骤，输入端接入ui（fi=1
14、kHz，Ui=10mV），用耳机分别监听输入和输出端音频信号，并比较音量大小。,保持步骤，用短路线将RC两端短接，用耳机监听输出端有无声音输出或用示波器观察有无电压输出，并记录：。,结论：RC=0时，（有/无）交流电压输出，因为此时输出交流被（开路/短路）。,保持步骤，去掉RC两端的短路线，然后将RB支路断开，用耳机监听输出端有无声音输出或用示波器观察有无电压输出，并记录：。,结论：UBE=0（IB=0）时，（有/无）交流电压输出，因为此时三极管工作在_（放大状态/非放大状态）。,任务 放大电路异常现象的测试,通过测试，体会集电极偏置电阻RC和基极偏置电阻RB的作用,任务 放大电路异常现象的测
15、试,做一做,任务4 静态工作点对输出波形影响的测试,测试电路如图所示，其中RB由51k电阻与500k电位器（RP）相串联构成，RC=1k，RL=1k，VT为S9013。,1.不接ui，接入VCC=+20V，调节RB（RP），使UCE=10V。,2.保持步骤1，输入端接入ui（fi=1kHZ，Ui=10mV），用示波器同时观察此时输入、输出电压的波形，并记录输出电压波形有无明显失真。,任务 静态工作点对输出波形影响的测试,3.保持步骤2，调节ui（Ui）大小，使输出电压最大且输出电压波形无明显失真。,任务 静态工作点对输出波形影响的测试,4.保持步骤3，调节RB（RP），增大UCE，即减小工作点电流IB或IC，直到输出电压波形出现明显失真。此时输出波形的失真为（顶部/底部）失真，而放大器的工作点Q则更接近于（饱和区/截止区）。,波形的失真,饱和失真,截止失真,注意：对于PNP管，由于是负电源供电，失真的表现形式，与NPN管正好相反。,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。对于NPN管，输出电压表现为底部失真。,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。对于NPN管，输出电压表现为顶部失真。,
