【正文】 注意的是 ， 從圖 221（ c） 的形式上看 ， 微變等效電路的輸入 、 輸出回路并沒有什么聯(lián)系 。 （ c） 微變等效電路 第 2章 基本放大電路 (1） 電壓放大倍數(shù) Au。 第 2章 基本放大電路 圖 221 共發(fā)射極基本放大電路 （ a） 共發(fā)射極基本放大電路 。 在畫出交流通路后 ， 我們可以先畫出三極管的微變等效模型并確定它的三個(gè)電極 ， 然后把交流通路中的其他元件按照原來在電路中的位置畫出 ， 就得到了三極管的微變等效電路 ， 并相應(yīng)標(biāo)出電路中的各電流 、 電壓量 。 （ b） 放大區(qū)的微變等效模型 第 2章 基本放大電路 2） 微變等效電路分析法 微變等效電路分析法的分析步驟是： 放大電路 →交流通路 （ 耦合電容和電壓源短路 ） → 微變等效電路（ 將交流通路中的三極管用微變等效模型替代 ） → 計(jì)算電壓放大倍數(shù) 、 輸入電阻和輸出電阻 。 因?yàn)樵诜治龊蜏y量放大電路時(shí)經(jīng)常用正弦信號(hào)作為輸入 ， 而且電路中的直流量在靜態(tài)估算時(shí)已經(jīng)考慮 ， 此時(shí)不再計(jì)算在內(nèi) ， 所以在三極管的微變等效模型以及應(yīng)用模型的分析中 ， 改為用向量來表示交流電壓和電流 。 所以 ， 三極管的輸出端口可以等效成一個(gè)電流控制電流源 ic， 控制變量是 ib， 受控系數(shù)是 β。 對(duì)于一般的低頻小功率三極管 ， rbe可以由公式 （ 217） 來估算 ， 其中的 IE是三極管靜態(tài)時(shí)的發(fā)射極電流 。 第 2章 基本放大電路 1） 三極管的微變等效模型 對(duì)于圖 220（ a） 中共發(fā)射極接法三極管的輸入端口來說 ， 當(dāng)輸入信號(hào)較小時(shí) ， 輸入特性曲線上以靜態(tài)工作點(diǎn)為中心 ， 很小的動(dòng)態(tài)工作范圍可近似認(rèn)為是一段直線 。 （ b） 飽和失真 第 2章 基本放大電路 2. 微變等效電路分析法 三極管電路的動(dòng)態(tài)分析也可以用估算法來進(jìn)行 ， 這種方法叫做微變等效電路分析法 ， 利用這種方法還可以計(jì)算放大電路的輸入電阻和輸出電阻 。 圖 219給出了截止失真和飽和失真的情況 ， 由于輸出與輸入反相 ， 當(dāng)出現(xiàn)截止失真時(shí) ， uo的頂部被削平； 反之 ， 當(dāng)出現(xiàn)飽和失真時(shí) ， uo的底部被削平 。 但在實(shí)際工作中 ， 如果輸入信號(hào)比較小 ， 在不致于產(chǎn)生失真的情況下 ， 一般把靜態(tài)工作點(diǎn)選得稍微低一些 ， 可以降低靜態(tài)工作電流 ， 節(jié)省直流電源能量消耗 ， 因?yàn)殪o態(tài)工作點(diǎn)的高低就是靜態(tài)集電極電流的大小 。 （ b） 帶載放大電路的交流通路 第 2章 基本放大電路 由于耦合電容對(duì)直流信號(hào)開路 ， 帶載后放大電路的靜態(tài)分析與不帶載時(shí)完全相同 。 第 2章 基本放大電路 綜上所述 ， 靜態(tài)時(shí) ， 電路中各處都是不變的直流 ， 這些直流值記為靜態(tài)工作點(diǎn)； 動(dòng)態(tài)時(shí) ， uBE、 iB、 iC、 uCE這些電壓 、 電流量以靜態(tài)值為中心按交流輸入信號(hào)規(guī)律變化 ， 即 uBE=UBE+ube=(+ sinωt) V iB=IB+ib=(40+20 sinωt) μA iC=IC+ic=(+ sinωt) mA uCE=UCE+uce=(63 sinωt) V （ 215） 第 2章 基本放大電路 2） 放大電路帶負(fù)載后的動(dòng)態(tài)圖解 上面討論的放大電路， 輸出端并沒有接負(fù)載， 在實(shí)際的工作中， 放大器的輸出端一定帶有負(fù)載， 圖 212（ a）所示的放大電路帶負(fù)載電阻 RL后如圖 217(a)所示。 具體地說 ， 當(dāng) iB以 40 μA為中心按正弦規(guī)律變化時(shí) ， 對(duì)應(yīng)的靜態(tài)工作點(diǎn)以 Q點(diǎn)為中心沿著直流負(fù)載線 ， 在 Q1～ Q2之間也按正弦規(guī)律移動(dòng) 。 第 2章 基本放大電路 （ 2） 三極管的輸出特性曲線中 ， iB的活動(dòng)范圍已知 ， 由電路參數(shù)決定的直流負(fù)載線 MN是不變的 。 而且在縱軸上投影為： 以靜態(tài)的 40 μA為中心 ， 在 20～ 60 μA之間變化的正弦交流電流 iB。 由于發(fā)射結(jié)電壓 uBE的變化 ， 導(dǎo)致基極電流 iB發(fā)生相應(yīng)的變化 ， 如圖 216中的曲線② 所示 。 當(dāng)然 ， 總的 uBE是直流 UBE和交流輸入 u be的疊加 。 第 2章 基本放大電路 圖 216 共發(fā)射極放大電路的動(dòng)態(tài)圖解 （ a） 輸入回路的動(dòng)態(tài)圖解 。 分析的步驟就是按照信號(hào)的流程ui→ uBE→ iB→ iC→ uCE→ uo， 用作圖的方法得到輸出與輸入之間的關(guān)系。 所以 ， 除畫波形圖外 ， 交流分析時(shí)一般不考慮電路中的直流成分 。 按照這個(gè)原則 ， 可以畫出圖 212(a)的交流通路如圖 215所示 。 首先 ， 耦合電容對(duì)交流信號(hào)相當(dāng)于是短路的； 其次 ， 理想電壓源的內(nèi)阻可以看成零 。 對(duì)交流工作狀態(tài)的分析稱為動(dòng)態(tài)分析 ， 一般需要分析放大電路的電壓放大倍數(shù) 、 輸入電阻和輸出電阻等 。 動(dòng)態(tài)分析 ， 是在靜態(tài)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行的 ， 因?yàn)殡娐繁仨氂幸粋€(gè)合適的靜態(tài)工作點(diǎn) ， 才能對(duì)加入的交流信號(hào)進(jìn)行放大 。 （ 2）輸出回路直流量的估算 IC＝ βIB=40 40= mA 由回路方程可知 UCE＝ UCCICRc= 4= V 第 2章 基本放大電路 所以 ， 該三極管電路的靜態(tài)工作點(diǎn)為 UBE= V， IB=40 μA， UCE= V， IC= mA 由于讀數(shù)和計(jì)算的誤差， 圖解和計(jì)算的結(jié)果可能會(huì)有所差異。 第 2章 基本放大電路 圖 214 例 21的電路圖與靜態(tài)圖解 (a) 例 21的電路圖； （ b） 輸出特性的靜態(tài)圖解 第 2章 基本放大電路 2. 估算法 仍以圖 212（ a）為例來介紹估算法的分析過程， 已知 β＝ 40。 直流負(fù)載線與 IB＝ 40 μA的輸出特性曲線的交點(diǎn)， 就是靜態(tài)工作點(diǎn) Q， 讀出對(duì)應(yīng)的數(shù)值： UCE≈ V， IC≈ mA。 用圖解法在圖 214（ b） 的三極管輸出特性曲線上求出靜態(tài)工作點(diǎn) ， 設(shè)三極管為硅管 。 第 2章 基本放大電路 圖 213 共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)圖解 第 2章 基本放大電路 在這個(gè)電路中， 非線性的三極管部分和線性的電路參數(shù)部分是串聯(lián)在一個(gè)電路整體中的， 所以 IC和 UCE必須同時(shí)滿足三極管的特性方程和回路方程， 因此， 三極管的特性曲線和直流負(fù)載線的交點(diǎn)， 就是靜態(tài)工作點(diǎn) Q， 如圖 213所示。 在圖 212(b)中 ， 可以列出這兩個(gè)方程： ??????? ?cCCCCEIiCECRiUuufiBB|)( （ 214） 第 2章 基本放大電路 第一個(gè)方程是由三極管輸出特性決定的 ， 由于在本電路中 IB已經(jīng)由 UBB和 Rb所確定 ， 因此 ， 它描述的輸出應(yīng)該是對(duì)應(yīng)于 IB≈40 μA的那條輸出特性曲線 。 ARUR UUIbCCbBECCB ?4030012 ?????第 2章 基本放大電路 2） 輸出回路中的 UCE和 IC 圖解的方法我們并不陌生 ， 比如欲求解一個(gè)由兩個(gè)方程構(gòu)成的二元方程組 ， 這兩個(gè)方程在直角坐標(biāo)系中將表示為兩條曲線 ， 它們交點(diǎn)的坐標(biāo)即為所求解 。 1)輸入回路中的 UBE和 IB 理論上 ， UBE和 IB可以用作圖的方法得到 ， 但由于三極管的發(fā)射結(jié)電壓 UBE在認(rèn)為是已知的情況下 ， 基本不影響分析的結(jié)果 ， 因此 IB習(xí)慣上不用圖解來求解 由于輸入特性不易準(zhǔn)確得到 ， 利用圖解法來估算UBE和 IB也不準(zhǔn)確 。 得到靜態(tài)工作點(diǎn)可以有兩種方法 ， 圖解分析法和估算法 。 第 2章 基本放大電路 圖 212 共發(fā)射極固定偏置放大電路和它的直流通路 （ a） 共發(fā)射極固定偏置放大電路； （ b） 直流通路 第 2章 基本放大電路 綜上所述 ， 將直流分析的過程總結(jié)如下： 放大電路 → 直流通路 （ 耦合電容開路 ） → 靜態(tài)工作點(diǎn) （ UBE、 IB、 IC、 UCE） 。 按照這個(gè)原則 ， 圖 212(a)共發(fā)射極固定偏置放大電路對(duì)應(yīng)的直流通路如圖 212(b)所示 。 直流通路就是直流信號(hào)傳遞的路徑 。 所以 ， 由電路參數(shù)所確定的靜態(tài)工作點(diǎn) ， 必須使三極管處于合理的放大狀態(tài)以等待交流輸入信號(hào)的到來 ， 這也是我們?yōu)槭裁匆鲮o態(tài)分析的根本原因 。 （ b） 輸出特性曲線上的 Q點(diǎn) 第 2章 基本放大電路 靜態(tài)分析的目的 ， 就是要計(jì)算靜態(tài)時(shí)電路中三極管的直流電壓和直流電流值 。 因此 ， 靜態(tài)工作點(diǎn) Q是具有四個(gè)坐標(biāo)的一個(gè)點(diǎn) 。 因?yàn)樵诙S坐標(biāo)系中 ， 一個(gè)點(diǎn)有兩個(gè)坐標(biāo) ， 在三維坐標(biāo)系上一個(gè)點(diǎn)有三個(gè)坐標(biāo) ， 如果是四維坐標(biāo)系 ， 一個(gè)點(diǎn)就將有四個(gè)坐標(biāo) 。 因此形象地稱這四個(gè)數(shù)值叫靜態(tài)工作點(diǎn) ， 這四個(gè)量也可以寫做 UBEQ、 IBQ、 ICQ和 UCEQ。 第 2章 基本放大電路 靜態(tài)分析時(shí) ， 一般需要計(jì)算輸入回路中的直流電壓和電流： UBE和 IB， 以及輸出回路中的直流電壓和電流： UCE和 IC。 第 2章 基本放大電路 三極管共發(fā)射極單級(jí)放大電路 放大電路的靜態(tài)分析 所謂靜態(tài) ， 是指放大電路沒有加入交流輸入信號(hào)（ 即 ui=0） 時(shí)放大電路的狀態(tài) 。 第 2章 基本放大電路 7. 最大輸出功率 Pomax和效率 η 三極管是一個(gè)能量控制器件 ， 它能通過三極管的控制作用 ， 把直流電源提供的能量轉(zhuǎn)換成交流電能輸出 。 第 2章 基本放大電路 線性失真和非線性失真都會(huì)造成輸出波形的失真 ， 但本質(zhì)不同 。 第 2章 基本放大電路 6. 線性失真 放大器的實(shí)際輸入信號(hào)一般是包含豐富頻率分量的復(fù)雜信號(hào) ， 而放大電路中有許多電抗參數(shù)和分布參數(shù) ， 所以放大電路對(duì)輸入的不同頻率分量具有不同的放大倍數(shù)和相移 ， 這樣會(huì)造成輸出信號(hào)中各頻率分量之間大小 、 相位等比例關(guān)系發(fā)生變化 ， 這樣 ， 輸出波形就必然發(fā)生失真 。 諧波的總量與基波成分的比值稱為非線性失真系數(shù) 。 這種由于三極管的非線性造成的輸出信號(hào)失真稱為非線性失真 。 第 2章 基本放大電路 由于功率與電壓 （ 或電流 ） 的平方成比例 ， 因此功率增益的分貝表示為 ioiiouIIlgAUUlgA????2020?? （ 27） （ 28） iop PPlgA 10? （ 29） 第 2章 基本放大電路 2． 最大輸出幅度 Uomax和 Iomax： 在不失真情況下 ， 放大電路的最大輸出電壓或電流的大小 ， 用 Uomax和 Iomax表示 。 1） 電壓放大倍數(shù) Au?iou UU A????（ 22） 第 2章 基本放大電路 2） 電流放大倍數(shù) ioi IIA????（ 23） 3） 互導(dǎo)放大倍數(shù) gA?oog UIA???? （ 24） 4） 互阻放大倍數(shù) rA?i