22放大电路的静态分析.PPT

* * 第2章 单级交流放大电路 作业：2.3 2.5 2.9 2.10 2.1 放大电路的组成和工作原理 2.1.1 共发射极放大电路的组成 根据放大电路连接方式的不同，可分为共发射极放大电路、共集电极放大电路和共基极放大电路3种，其中共发射极放大电路应用最广。 （1）晶体管V。放大元件，用基极电流iB控制集电极电流iC。 （2）电源UCC和UBB。使晶体管的发射结正偏，集电结反偏，晶体管处在放大状态，同时也是放大电路的能量来源，提供电流iB和iC。UCC一般在几伏到十几伏之间。 （3）偏置电阻RB。用来调节基极偏置电流IB，使晶体管有一个合适的工作点，一般为几十千欧到几百千欧。 （4）集电极负载电阻RC。将集电极电流iC的变化转换为电压的变化，以获得电压放大，一般为几千欧。 （5）电容Cl、C2。用来传递交流信号，起到耦合的作用。同时，又使放大电路和信号源及负载间直流相隔离，起隔直作用。为了减小传递信号的电压损失，Cl、C2应选得足够大，一般为几微法至几十微法，通常采用电解电容器。 2.1.2 共发射极放大电路的工作原理 ui→ΔuBE→ΔiB→ΔiC=βΔiB→ΔuCE→uo 如果电路的参数选择适当，uo的幅度将比ui大得多，从而达到放大的目的。 1、工作原理 2、放大电路的组成原则 （1）外加直流电源的极性必须使晶体管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，以保证晶体管工作在放大区。 （2）输入回路的接法，应该使输入电压的变化量能传送到晶体管的基极回路，并使基极电流产生相应的变化量。 （3）输出回路的接法，应该使集电极电流的变化量能转化为集电极电压的变化量，并传送到放大电路的输出端。 （4）要合理地设置放大电路的静态工作点。 2.2.1 估算法 静态是指无交流信号输入时，电路中的电流、电压都不变的状态，静态时三极管各极电流和电压值称为静态工作点Q（主要指IB、IC和UCE）。静态分析主要是确定放大电路中的静态值IB、IC和UCE。 直流通路：耦合电容可视为开路。 2.2 放大电路的静态分析 图解步骤： （1）用估算法求出基极电流IB（如40μA）。 （2）根据IB在输出特性曲线中找到对应的曲线。 （3）作直流负载线。根据集电极电流IC与集、射间电压UCE的关系式UCE=UCC－ICRC可画出一条直线，该直线在纵轴上的截距为UCC/RC，在横轴上的截距为UCC，其斜率为－1/ RC ，只与集电极负载电阻RC有关，称为直流负载线。 （4）求静态工作点Q，并确定UCE、IC的值。晶体管的IC和UCE既要满足IB=40μA的输出特性曲线，又要满足直流负载线，因而晶体管必然工作在它们的交点Q，该点就是静态工作点。由静态工作点Q便可在坐标上查得静态值IC和UCE。 2.2.2 图解法 IB=40μA的输出特性曲线 由UCE=UCC－ICRC所决定的直流负载线 两者的交点Q就是静态工作点 过Q点作水平线，在纵轴上的截距即为IC 过Q点作垂线，在横轴上的截距即为UCE 动态是指有交流信号输入时，电路中的电流、电压随输入信号作相应变化的状态。由于动态时放大电路是在直流电源UCC和交流输入信号ui共同作用下工作，电路中的电压uCE、电流iB和iC均包含两个分量。 交流通路：（ui单独作用下的电路）。由于电容C1、C2足够大，容抗近似为零（相当于短路），直流电源UCC去掉（短接）。 2.3 放大电路的动态分析 图解步骤： （1）根据静态分析方法，求出静态工作点Q。 （2）根据ui在输入特性上求uBE和iB。 （3）作交流负载线。 （4）由输出特性曲线和交流负载线求iC和uCE。 2.3.1 图解法 从图解分析过程，可得出如下几个重要结论： （1）放大器中的各个量uBE，iB，iC和uCE都由直流分量和交流分量两部分组成。 （2）由于C2的隔直作用，uCE中的直流分量UCE被隔开，放大器的输出电压uo等于uCE中的交流分量uce，且与输入电压ui反相。 （3）放大器的电压放大倍数可由uo与ui的幅值之比或有效值之比求出。负载电阻RL越小，交流负载电阻RL也越小，交流负载线就越陡，使Uom减小，电压放大倍数下降。 （4）静态工作点Q设置得不合适，会对放大电路的性能造成影响。若Q点偏高，当ib按正弦规律变化时，Q进入饱和区，造成ic和uce的波形与ib（或ui）的波形不一致，输出电压uo（即uce）的负半周出现平顶畸变，称为饱和失真；若Q点偏低，则Q进入截止区，输出电压uo的正半周出现平顶畸变，称为截止失真。饱和失真和截止失真统称为非线性失真。 把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效成一个线性电路，就是放大电路的微变等效电路，然后用线性电路的分析方法来分析，这种方法称为微变等效电路分析法。等效