2、3 放大電路的動態(tài)分析

一：圖解法分析動態(tài)特性

1. 交流負載線的畫法 解：畫微變等效電路 .uo.iu解：

交流負載線的特點： 必須通過靜態(tài)工作點 交流負載線的斜率由R"_L表示(R"_L=Rc//R_L) 交流負載線的畫法（有兩種）： （1） 先作出直流負載線，找出Q點； 作出一條斜率為R"_L的輔助線，然后過Q點作它的平行線即得。（此法為點斜式） （2） 先求出U_CE坐標的截距（通過方程U"_CC=U_CE+I_CR"_L） 連接Q點和U"_CC點即為交流負載線。（此法為兩點式）

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

解：（1）作出直流負載線，求出點Q。 （2）求出點U"cc。U"cc=Uce+IcR"L=6+1.5*2=9V （3）連接點Q和點U"cc即得交流負載線（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。當信號過大或者工作點選擇不合適，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輸入又比較大時，就會使Ib、Uce和Ic的正負半周不對稱，即產(chǎn)生非線性失真。如圖（1）所示

 

 

 

2. 工作點不合適引起的失真

 

 

（1）工作點Q點設(shè)置偏高會產(chǎn)生飽和失真

若工作點Q點設(shè)置偏高，雖然基極動態(tài)電流i_b為不失真的正弦波，但是由于在輸入信號正半周，靠近峰值的某段時間內(nèi)晶體管進入了飽和區(qū)，導(dǎo)致集電極動態(tài)電流i_C產(chǎn)生頂部失真，集電極電阻R_c上的電壓波形必然隨之產(chǎn)生同樣的失真。由于輸出電壓v_o與R_c上電壓的變化相位相反，從而導(dǎo)致v_o波形產(chǎn)生底部失真，此種由于晶體管進入飽和區(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Q點設(shè)置偏低會產(chǎn)生截止失真 。

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

進入截止區(qū)工作而產(chǎn)生的失真稱為截止失真。

如圖（2）所示。

應(yīng)當指出，截止失真和飽和失真都是比較極

端的情況。實際上，在輸入信號的整個周期內(nèi)，即使晶體管始終工作在放大區(qū)域，也會因為輸入特性和輸出特性的非線性而使輸出波形產(chǎn)生失真，只不過當輸入信號幅值較小時，這種失真非常小，可忽略不計而已。

三．微變等效電路

微變等效電路的基本思想是，當輸入信號變化的范圍很小（微變）時，可以認為三極管電壓，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習的有關(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)。一個放大電路的性能怎樣，是通過性能指標來描述的！

1． 放大電路的性能指標

（1）電壓放大倍數(shù) Au

它是用來衡量放大電路的電壓放大能力的指標。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，有時也稱為增益。即

Au=Uo/Ui A_us=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，當信號源內(nèi)阻R=0時，A_us = Au。它就是考慮了信號源內(nèi)阻Rs影響時的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 r_i

放大電路由信號源提供輸入信號，當放大電路與信號院相連時，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。當信號頻率不高時，電抗效應(yīng)不考慮，則 r_i=Ui/Ii

(5)輸出電阻 r_o

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

下面我們用微變等效電路法計算放大電路的Au，r_i，ro

1． 共e極放大電路

對放大電路進行靜態(tài)分析，主要是確定其靜態(tài)工作點Q，即求出I_BQ，I_CQ，U_CEQ。對放大電路進行動態(tài)分析，主要是計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)工作點的計算

I_CQ=?I_BQ

U_CEQ=V_CC－I_CQR_C

 

交流性能參數(shù)的計算

電壓放大倍數(shù)

輸入電阻

輸出電阻 R_o=R_c

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)工作點計算

再由I_CQ=βI_BQ , U_CEQ=V_CC-I_CQR_e可求出靜態(tài)工作點。

交流性能的計算

 

共集電路的輸入電阻很大而輸出電阻很??；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)工作點分析

 

交流性能分析

 

 

 

與共射放大電路比較，共基放大電路的特點是：(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