【正文】 電壓輸出 上述條件必須同時(shí)具備，缺一不可。判斷給定電路是否具有放大作用，就是依據(jù)上述條件。 放大電路的靜態(tài)分析 靜態(tài)分析有 計(jì)算法 和 圖解分析法 兩種。（ 1）靜態(tài)工作狀態(tài)的計(jì)算分析法（ 2）靜態(tài)工作狀態(tài)的圖解分析法 IB、 IC和 VCE這些量代表的工作狀態(tài)稱為 靜態(tài)工作點(diǎn) ，用 Q表示。在測(cè)試基本放大電路時(shí)，往往測(cè)量三個(gè)電極對(duì)地的電位 VB、 VE和 VC即可確定三極管的靜態(tài)工作狀態(tài)。 ① 靜態(tài)工作狀態(tài)的計(jì)算分析法 cCCCCEBCbBECCBRIVVIβIRVVI?????根據(jù)直流通道可對(duì)放大電路的靜態(tài)進(jìn)行計(jì)算 例： 用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。 已知： EC=12V， RC=4k?， RB=300k?， ?=。 解： 0012 ?????BCB REImA51040537 ...III BBC ????? ?? ?????? CCCCCE RIUU請(qǐng)注意電路中 IB 和 IC 的數(shù)量級(jí)。 例： 用估算法計(jì)算 Q點(diǎn)。常見電路如下圖所示 cCQCCC E QBQCQbCCbBECCBQRIVVIIRVRVVIa???????)(圖)()1()(ecCQCCC E QBQCQebBECCBQRRIVVIIRRVVIb??????????圖)(1)(211ecCQCCC E QEQBQCQeBEBEQCCbbbBRRIVVIIIRVVIVRRRVc???????????圖② 靜態(tài)工作狀態(tài)的圖解分析法 放大電路靜態(tài)工作狀態(tài)的圖解分析圖 放大電路的靜態(tài)工作狀態(tài)的圖解分析如圖所示。 cCCCCEBCbBECCB RIVVIβIRVVI ????? ；；)0,( CCV1. 由直流負(fù)載列出方程 VCE=VCC－ ICRc 2. 在輸出特性曲線上確定 兩個(gè)特殊點(diǎn) ,即可畫出直流負(fù)載線。 直流負(fù)載線的確定方法： VCC ， 0 、 0， VCC /Rc 3. 在輸入回路列方程式 VBE =VCC－ IBRb 4. 在輸入特性曲線上，作出輸入負(fù)載線，兩線的交點(diǎn)即是 Q。 5. 得到 Q點(diǎn)的參數(shù) IBQ、 ICQ和 VCEQ。 bBECCBRVVI ??② 靜態(tài)工作狀態(tài)的圖解分析法 圖解法關(guān)鍵是正確作出直流負(fù)載線，通過(guò)直流負(fù)載線與 iB=IBQ的特性曲線的交點(diǎn)，即為 Q點(diǎn)，從圖上讀出 Q點(diǎn)坐標(biāo)即得 ICQ和 VCEQ。 放大電路如左圖所示，特性曲線及負(fù)載線如右圖所示，試說(shuō)明靜態(tài)工作點(diǎn)由 Q1變?yōu)?Q2的原因，Q2變?yōu)?Q3的原因？ (1) 放大電路在接入正弦信號(hào)時(shí)的工作情況 放大電路的動(dòng)態(tài)圖解分析 當(dāng)接入正弦信號(hào)時(shí)，電路將處在動(dòng)態(tài)工作情況，可以根據(jù)輸入信號(hào)電壓 ui， 通過(guò)圖解確定輸出電壓 uo， 從而可以得出 ui與 uo之間的相位關(guān)系和動(dòng)態(tài)范圍。 步驟： ?根據(jù)輸入信號(hào)電壓 ui ，在輸入特性曲線上畫出 iB的波形 ?根據(jù) iB的變化在輸出特性曲線上畫出 iC和 uCE的波形 ui t ib t uBE Q iB/uA 步驟 1： ?根據(jù)輸入信號(hào)電壓 ui ，在輸入特性曲線上畫出 iB的波形 假設(shè) uAVVVtuBEi ),(s i B ＝，?? ?VVu BE ????uAuAiB 2060 輸入正弦信號(hào)加到放大電路的輸入端后， BJT的基極和發(fā)射極之間的電壓 uBE就是在原有直流電壓 VBE的基礎(chǔ)上疊加了一個(gè)交流量 ui VBE 60 40 20 步驟 2： ?根據(jù) iB的變化在輸出特性曲線上畫出 iC和 uCE的波形 ic t iC uCE ib t 當(dāng) iB在 60uA與 20uA之間變動(dòng)時(shí)，直流負(fù)載線與輸出特性曲線的交點(diǎn)也會(huì)隨之改變，而對(duì)應(yīng)于iB＝ 60uA的一條輸出特性曲線與直流負(fù)載線的交點(diǎn)是 Q’點(diǎn)，對(duì)應(yīng)于 iB＝ 20uA的一條輸出特性曲線與直流負(fù)載線的交點(diǎn)是Q’’點(diǎn)，所以放大電路只能在負(fù)載線的 Q’Q’’段上工作， 即放大電路的工作點(diǎn)隨著 iB的變動(dòng)將沿著直流負(fù)載線在 Q’與Q’’點(diǎn)之間移動(dòng)，因此，直線段 Q’Q’’是工作點(diǎn)移動(dòng)的軌跡，通常稱為動(dòng)態(tài)工作范圍。 Q Q` Q`` IC IB=40uA 20uA 60uA cCCCCE RIVV ??直流狀態(tài)：減小到最小值由原來(lái)的而最大值由由的正半周由圖可見，在CECCVI0604 CEBiuiuAuAiu??uce t iC uCE ic t IC VCE 這樣就在坐標(biāo)平面上畫出對(duì)應(yīng)的 iB、 iC、 uCE的波形圖， uCE中的交流量 uce的波形就是輸出電壓uo的波形。 結(jié)論： ① 沒(méi)有輸入信號(hào)電壓時(shí)， BJT各電極都是恒定的電流和電壓（ IB、IC、 VCE），當(dāng)放大電路輸入端加入輸入信號(hào)電壓后， iB 、 iC 、 uCE都在原來(lái)靜態(tài)直流量的基礎(chǔ)上疊加了一個(gè)交流量，即 因此，放大電路中電壓、電流包含兩個(gè)分量：一個(gè)是靜態(tài)工作情況決定的直流成分 IB、 IC、 VCE ；另一個(gè)是由輸入電壓引起的交流成分 ib、 ic、 uce 。 ceCEcCbBuuiiii＋＝＋＝＋＝CECBVII 結(jié)論： ② uCE中的交流量 uce（經(jīng)電容 C2隔直后的交流輸出電壓 uo）的幅度遠(yuǎn)比 ui大，且同為正弦波電壓，體現(xiàn)了放大作用。 ③從圖中還可以看到， uo(uce)與 ui相位相反，這種現(xiàn)象稱為放大電路的反相作用，因而共射放大電路又叫做反相電壓放大器。 (1) 放大過(guò)程 放大電路的動(dòng)態(tài)圖解分析 1. vi?? vBE?? iB?? iC?? vCE?? |vo| ? 2. vo與 vi相位相反； （ 2）交流負(fù)載線 bBB iIi ??cCC iIi ??ceCECE uVu ??)( 39。LcCCCCCE RiRIVu ????39。)(LCCCCCCCE RIiRIVu ????39。39。 )(LCCLCCCCE RiRRIVu ????39。Lcce Riu ??靜態(tài)時(shí)，由于隔直電容 C2的作用， RL對(duì)電路的 Q點(diǎn)無(wú)影響。 動(dòng)態(tài)不同，隔直電容對(duì)交流信號(hào)可視為短路。在放大交流電路中交流負(fù)載電阻為 R‘L，即 LcLcLc RRR?? RR//RRL ＝’（直流負(fù)載線）－＝cCEcCCCcCCCCE RVRVIRIVV ???交流負(fù)載線和直流負(fù)載線必然在 Q點(diǎn)相交，因?yàn)樵诰€性工作范圍內(nèi)，輸入電壓在變化過(guò)程中是一定經(jīng)過(guò)零點(diǎn)的，在通過(guò)零點(diǎn)時(shí)ui=0，因此，這一時(shí)刻既是動(dòng)態(tài)過(guò)程中的一個(gè)點(diǎn)，又與靜態(tài)工作情況相符，所以這一時(shí)刻的 iC和 uCE應(yīng)同時(shí)在兩條負(fù)載線上，這只有是兩條負(fù)載線的交點(diǎn)才有可能。 這樣，通過(guò) Q點(diǎn)作一條斜率為－ 1/R’L的直線就可得到交流負(fù)載線。 （ 2）交流負(fù)載線 39。39。39。39。39。)()()(LCELCLCCCCLCCLCCCCERuRRRIViRiRRIVu???????? 交流負(fù)載線（ 2）交流負(fù)載線可通過(guò)兩種方法作出 ① 點(diǎn)斜式：已知交流負(fù)載線上的一點(diǎn) Q，其斜率由 RL`=Rc∥ RL決定。 ②兩點(diǎn)式：交流負(fù)載線必通過(guò) Q點(diǎn)，另一點(diǎn)是交流負(fù)載線在橫坐標(biāo)的截距 P點(diǎn) ```LCQC E QP RIVVPQOQOP????連接 QP兩點(diǎn)，即為交流負(fù)載線。 思考：如何通過(guò)交流負(fù)載線確定最大不失真的輸出電壓幅值？ (3)波形的失真 頂部失真 底部失真 Q Q Q點(diǎn)的選擇 除非為了要得到最大不失真輸出，往往采取靈活的原則，如當(dāng)信號(hào)幅度不大時(shí)，為了降低直流電源 VCC的能量消耗，在不產(chǎn)生失真和保證一定的電壓增益的前提下，?？砂?Q點(diǎn)選得低一些。 應(yīng)當(dāng)注意， Q點(diǎn)選得過(guò)低，將導(dǎo)致產(chǎn)生截止失真；反之，若 Q點(diǎn)選得過(guò)高，又將引起飽和失真。一般來(lái)說(shuō)， Q點(diǎn)選在交流負(fù)載線的中央，這時(shí)可獲得最大的不失真輸出，亦即可得到最大的動(dòng)態(tài)工作范圍。 BJT的三個(gè)工作區(qū)域 BJT的基本特點(diǎn)是通過(guò)電流控制實(shí)現(xiàn)放大作用，但是這種放大作用并不是在任何情況下都能實(shí)現(xiàn)的，前已提及，如果Q點(diǎn)過(guò)高， BJT就會(huì)從放大轉(zhuǎn)化為飽和，而 Q點(diǎn)過(guò)低時(shí)， BJT又會(huì)從放大轉(zhuǎn)化為截止。飽和、放大、截止稱為 BJT的三種工作狀態(tài)，對(duì)應(yīng)這三種工作狀態(tài)，可把 BJT的輸出特性分成三個(gè)區(qū)域：飽和區(qū)、放大區(qū)和截止區(qū)。 Q Q1 Q2 BJT的三個(gè)工作區(qū)域 飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于工作點(diǎn)上移使 uCE減小到一定的程度后，集電結(jié)收集載流子的能力減弱，發(fā)射級(jí)發(fā)射有余，而集電極收集不足，這時(shí)即使 IB增加，但 IC卻不能增加即不再服從 IC＝223。I B的規(guī)律了。如圖中 Q1點(diǎn)。一般把輸出特性直線上升和彎曲部分劃為 飽和區(qū) 。 BJT工作在飽和狀態(tài)時(shí)管壓降稱為 飽和壓降 ，一般在估算小功率管時(shí)，對(duì)硅管可取 (對(duì)鍺管可取 )。在飽和狀態(tài)下， BJT的 VCE很小，所以 BJT如同工作在短接狀態(tài)。 Q Q1 Q2 BJT的三個(gè)工作區(qū)域 BJT輸出特性的平坦部分接近于恒流特性，這部分符合 IC＝223。I B的規(guī)律，稱為放大區(qū)，這是放大電路的工作區(qū)域。 當(dāng)其他條件不變時(shí)，如 IB減小，則 Q點(diǎn)就會(huì)沿直流負(fù)載線向下移動(dòng)，當(dāng) IB＝ 0時(shí)，工作到 Q2點(diǎn)， IC＝ ICEO≈0，這時(shí) IB＝ 0， IC≈0，VCE＝ VCC， BJT如同工作在斷開狀態(tài)，一般把輸出特性 IB＝ 0曲線以下的部分稱為 截止區(qū) 。 由上所述，改變 IB就可使 BJT的三種工作狀態(tài)互相轉(zhuǎn)化。在放大電路中盡量避免工作到飽和區(qū)和截止區(qū)，以免產(chǎn)生飽和失真和截止失真。 Q Q1 Q2 三極管的微變等效電路法 （１）模型的建立 （２）主要參數(shù) （３） h參數(shù) （４） h參數(shù)微變等效電路簡(jiǎn)化模型 在定量分析放大電路性能指標(biāo)時(shí)，除采用圖解法，還可采用微變等效電路分析法。圖解法主要用于分析大信號(hào)情況，微變等效電路分析法主要用于分析小信號(hào)情況。 (1)模型的建立 。 ,微變也具有線性同樣的含義。 vBE vCE i B i C + + ),( CEBBE vifv ? ),( CEBC vifi ?晶體管的輸入、輸出特性是非線性的，如果信號(hào)電壓很小時(shí)，晶體管工作在特性曲線的一個(gè)小范圍內(nèi)。這時(shí)可把此范圍的曲線近似視為一段直線，這樣就可用線性電路元件來(lái)等效代替晶體管這個(gè)非線性元件，從而可以用求解線性電路的方法來(lái)分析晶體管電路。 晶體管是一個(gè)三端元件，在放大器里，總是接成雙口網(wǎng)絡(luò)形式，即它必有輸入口與輸出口，用微變等效電路來(lái)表示晶體管，就是要找到相應(yīng)的電路元件來(lái)分別表示輸入端與輸出端的電流電壓關(guān)系。 1. 輸入回路 iB uBE 當(dāng)信號(hào)很小時(shí)，將輸入特性在小范圍內(nèi)近似線性。 ?uBE ?iB bbeBBEbe iuiur ???? 對(duì)輸入的小交流信號(hào)而言，三極管相當(dāng)于電阻 rbe。 rbe的量級(jí)從幾百歐到幾千歐。 對(duì)于小功率三極管： )(26)β1(2 00mAImVrEbe ???2. 輸出回路 iC uCE )( bBcCC iIiIi ???? ?bB iI ?? ??所以： bc ii ??(1) 輸出端相當(dāng)于一個(gè)受 ib 控制的電流源。 近似平行 (2) 考慮 uCE 對(duì) iC的影響，輸出端還要并聯(lián)一個(gè)大電阻 rce。 ccece iur???r ce 的含義 ?iC ?uCE (2) h參數(shù) ),(),(CEBCCEBBEvifivifv??CE)/( BBE11e vivh ??? ，稱為輸入電阻，即 rbe。 B)/( CEBE1 2 e Ivvh ??? ，稱為電壓反饋系數(shù)。 CE)/( BC21e viih ??? ，稱為電流放大系數(shù)，即 ?。 B)/( CEC2 2 e Ivih ??? ，稱為輸出電導(dǎo)，即 1/rce。 三極管的模型也可以用網(wǎng)絡(luò)方程導(dǎo)出。 三極管的輸入和輸出特性曲線如下：