【正文】 1. 圖解分析法 所謂圖解分析法 ， 就是利用作圖的方式 ， 在三極管的特性曲線上求解出靜態(tài)工作點(diǎn)的位置和坐標(biāo) 。 而是直接由公式 （ 21） 得到靜態(tài)基極電流的數(shù)值 ， 即 第 2章 基本放大電路 所以 ， 靜態(tài)的圖解分析主要是針對(duì)輸出回路的圖解 。 因此 ， 圖解法求靜態(tài)工作點(diǎn)的關(guān)鍵是找出這兩個(gè)方程 。 第二個(gè)方程是電路參數(shù)所決定的回路方程 ， 又叫直流負(fù)載線方程 ， 在三極管輸出特性坐標(biāo)系中將表示為一條過點(diǎn) M（ UCC， 0） 和 N（ 0， UCC/Rc） 的直線 ， 叫做直流負(fù)載線 ， 它的斜率是 1/Rc， 如圖 213所示 。 由 Q點(diǎn)的坐標(biāo)， 可以在圖上讀出橫坐標(biāo) UCE和縱坐標(biāo) IC的大小， 即 UCE≈6 V IC≈ mV 第 2章 基本放大電路 例 21 共發(fā)射極放大電路如圖 214（ a） 所示 ， Rb=470 kΩ， Rc=6 kΩ， UCC=20 V。 解 （ 1） 已知 UBE＝ V， 所以基極電流為 AR UUIbBECCB ?40470 ?????第 2章 基本放大電路 (2) 在輸出特性曲線上畫出直流負(fù)載線 MN， 其中 , M（ 20 V， 0 mA）、 N（ 0 V， mA）。 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。 （ 1）輸入回路直流量的估算和圖解法一樣， IB≈40 μA。 第 2章 基本放大電路 放大電路的動(dòng)態(tài)分析 所謂動(dòng)態(tài) ， 是指放大電路加入交流輸入信號(hào)（ ui≠0） 時(shí)的狀態(tài) 。 加入交流信號(hào)以后 ， 電路中應(yīng)該既有交流又有直流成分 ， 電路中各處的電流 、 電壓都是變化的 ， 所以形象地稱為動(dòng)態(tài) ， 也叫交流工作狀態(tài) 。 第 2章 基本放大電路 動(dòng)態(tài)分析時(shí)考慮的是電路中的交流成分 ， 因此只需考慮交流信號(hào)傳遞的路徑 ， 即交流通路 。 因此將電壓源和電容均作短路處理 ， 就得到了對(duì)應(yīng)的交流通路 。 這個(gè)交流通路中各處的電壓和電流僅為交流電壓 、 電流信號(hào) 。 第 2章 基本放大電路 圖 215 共發(fā)射極固定偏置放大電路的交流通路 第 2章 基本放大電路 動(dòng)態(tài)圖解分析， 就是利用三極管的特性曲線分析放大電路的動(dòng)態(tài)活動(dòng)范圍， 得出 uo和 ui之間的大小、 相位、 失真等關(guān)系。 下面對(duì)圖 212（ a）所示的共發(fā)射極固定偏置放大電路進(jìn)行動(dòng)態(tài)圖解分析， 動(dòng)態(tài)圖解的前提是， 已經(jīng)在圖 216的輸出特性曲線上得到了該電路的靜態(tài)工作點(diǎn) Q。 （ b） 輸出回路的動(dòng)態(tài)圖解 第 2章 基本放大電路 1） 動(dòng)態(tài)圖解的步驟 (1） 從圖 215可以看出 ， 在交流通路中 ， ui就是交流的 ube。 設(shè)放大電路的輸入電壓 ui= sinωt(V)， 這個(gè)信號(hào)加到放大電路的輸入端 ， 相當(dāng)于在三極管的發(fā)射結(jié)直流電壓 V（ 以硅管為例 ） 的基礎(chǔ)上 ， 又疊加了一個(gè)正弦輸入交流信號(hào) ， 變化范圍在 ～ V之間 ， 如圖 216中的曲線 ① 所示 。 第 2章 基本放大電路 從圖中可以看出 ， 對(duì)應(yīng)于 ui的 iB的變化范圍 ， 是以靜態(tài)工作點(diǎn) Q為中心 ， 沿著特性曲線在 Q1～ Q2之間按正弦規(guī)律移動(dòng)的 。 Q1～ Q2間的活動(dòng)范圍就是輸入回路的動(dòng)態(tài)工作范圍 。 所以 ， 對(duì)應(yīng)于 iB為 20 μA和 60 μA的輸出特性曲線與直流負(fù)載線的交點(diǎn) Q1和 Q2 之間的范圍 ， 就是輸出特性上的動(dòng)態(tài)工作范圍 。 工作點(diǎn)移動(dòng)的軌跡在縱軸上的投影為集電極電流 iC， 也就是圖中的曲線 ③ ； 在橫軸上的投影為三極管的管壓降 uCE， 也就是圖中的曲線 ④ 。 第 2章 基本放大電路 圖 217 帶負(fù)載的共發(fā)射極放大電路 （ a） 帶負(fù)載的共發(fā)射極放大電路 。 從圖 217(b)的交流通路中可以看出 ， RL和 Rc是并聯(lián)的 ， 和空載時(shí)電路的交流通路相比 ， 相當(dāng)于 Rc由 4 kΩ變成了 2 kΩ， 即 ?kRR RRRRRLcLcLcL 2// ?????? （ 216） 第 2章 基本放大電路 圖 218 帶載時(shí)的動(dòng)態(tài)圖解 第 2章 基本放大電路 3） 靜態(tài)工作點(diǎn)的位置與非線性失真的關(guān)系 如果靜態(tài)工作點(diǎn)處于負(fù)載線的中央 ， 這時(shí)的動(dòng)態(tài)工作范圍最大 （ 要求工作點(diǎn)的移動(dòng)范圍不能進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū) ） ， 可以獲得最大的不失真輸出 。 第 2章 基本放大電路 如果靜態(tài)工作點(diǎn)選得過低 ， 將使工作點(diǎn)的動(dòng)態(tài)范圍進(jìn)入截止區(qū)而產(chǎn)生失真 ， 這種由于三極管進(jìn)入截止區(qū)而造成的失真叫做截止失真； 相反 ， 如果靜態(tài)工作點(diǎn)選得過高 ， 將使三極管進(jìn)入飽和區(qū)引起飽和失真 。 請(qǐng)讀者思考 ， 若出現(xiàn)了飽和失真或截止失真 ， 應(yīng)該如何消除 ？ 第 2章 基本放大電路 圖 219 截止失真與飽和失真 （ a） 截止失真 。 所謂微變等效電路分析法就是在輸入信號(hào)較小的情況下 ， 將非線性元件三極管等效成線性元件 ， 然后對(duì)由線性元件組成的等效電路進(jìn)行計(jì)算 ， 得到需要的性能指標(biāo) 。 這段直線代表三極管輸入端口 ——基極 b和發(fā)射極 e之間的等效電阻 ， 該電阻的大小將隨著靜態(tài)工作點(diǎn) 的不同而變化 ， 是個(gè)動(dòng)態(tài)電阻 ， 叫做三極管的輸入電阻 rbe。 第 2章 基本放大電路 對(duì)于三極管集電極和發(fā)射極間的輸出端口來(lái)說(shuō) ， 三極管放大區(qū)的輸出特性曲線可近似看成是一族平行于 x軸的直線 ， 這些直線代表基極電流對(duì)集電極電流的控制能力 。 )()()(26)1(300 ??mVImVrEbe ??? （ 217） 第 2章 基本放大電路 綜上所述 ， 得到放大區(qū)三極管的微變等效模型如圖 220(b)所示 。 第 2章 基本放大電路 圖 220 三極管及其微變等效模型 （ a） 三極管在共發(fā)射極接法時(shí)的雙口四端網(wǎng)絡(luò) 。 第 2章 基本放大電路 下面 ， 采用微變等效電路法分析圖 217（ a） 的動(dòng)態(tài)特性 ， 將該電路重畫于圖 221(a)中 ， 圖 221（ b） 為其交流通路 ， 本電路中加入了內(nèi)阻為 Rs的電壓信號(hào)源 。 由于僅考慮信號(hào)中的交流成分 ， 因此微變等效電路中的電壓 、 電流都是交流量 ， 如圖 221（ c） 所示 。 （ b） 交流通路 。 由于圖 221(c)的微變等效電路都是由電阻和受控源這些線性元件構(gòu)成的 ， 因此利用已有的求解線性電路的方法完全可以對(duì)這個(gè)電路進(jìn)行計(jì)算 。 第 2章 基本放大電路 根據(jù)這個(gè)思路 ， 我們可以利用 這個(gè) “ 橋梁 ” ， 分別寫出輸入電壓 和輸出電壓 的表達(dá)式 bI?iU? oU?beLbeLLbebLcbiouLcbobebirRrRcRrIRRIUUARRIUrIU????????????????)//()//()//(?????????（ 218） （ 219） （ 220） 第 2章 基本放大電路 （ 2） 輸入電阻 ri。 實(shí)際上 ， 我們并不一定完全按照定義來(lái)計(jì)算輸入電阻 ， 采用觀察和定義計(jì)算相結(jié)合的方法更簡(jiǎn)單有效 。 第 2章 基本放大電路 (3） 源電壓放大倍數(shù) 。 由式（ 211） ， 得到源電壓放大倍數(shù)的計(jì)算公式為 usA?oU? sU?usiisous ARrrUUU ????????（ 222） 第 2章 基本放大電路 （ 4） 輸出電阻 ro。 在放大電路的輸出端加上一個(gè)測(cè)試電壓 UT， 這個(gè)測(cè)試電壓和它所產(chǎn)生的測(cè)試電流 IT的比值就是放大器的輸出電阻 。 求： （ 1） 電路的靜態(tài)工作點(diǎn)； （ 2） 電壓放大倍數(shù) Au； （ 3）源電壓放大倍數(shù) Aus； （ 4） 輸入電阻和輸出電阻。 ri≈ kΩ ro=Rc=4 kΩ 從上面的分析過程和典型例題的數(shù)據(jù) ， 可以得出這樣的結(jié)論： 共發(fā)射極基本放大電路的電壓放大倍數(shù)較大 ， 輸出電壓和輸入電壓反相 ， 由于電壓放大能力很強(qiáng) ， 因此應(yīng)用十分廣泛 。 同樣 ， 這個(gè)電路的輸出電阻相對(duì)較大 ， 帶負(fù)載的能力不強(qiáng) 。 已知UCC=20 V， Rc=6 kΩ， Rb=470 kΩ， β=45， RL=4 kΩ， Rs= kΩ， UBE= V， Re=1 kΩ， Ce為射極旁路電容， 在交流時(shí)可認(rèn)為短路。 第 2章 基本放大電路 圖 224 例 23的微變等效電路 第 2章 基本放大電路 例 24 單級(jí)共發(fā)射極放大電路如圖 225所示 。 求 （ 1） Q點(diǎn)的數(shù)值； （ 2） 源電壓放大倍數(shù) Aus； （ 3） 輸入電阻 ri和輸出電阻 ro。 在設(shè)計(jì)電路時(shí) ， 通過調(diào)整電路參數(shù) ， 總可以確定一個(gè)合適的靜態(tài)工作點(diǎn) ， 使放大電路正常工作 ， 不產(chǎn)生失真 。 第 2章 基本放大電路 1. 溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響 使放大器靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定的原因很多 ， 比如電路參數(shù)發(fā)生變化 、 元器件的老化 ， 電源電壓的波動(dòng)等 ， 最主要的原因是溫度變化 。 第 2章 基本放大電路 圖 228 溫度升高對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)和輸出波形的影響 第 2章 基本放大電路 因?yàn)?IC＝ βIB＋ ICEO， 而公式中的三個(gè)參數(shù) β、 UBE和 ICEO都與溫度有關(guān) 。 第二 ， 由于發(fā)射結(jié)的溫度系數(shù)約為 2～ mV， 因此當(dāng)溫度升高時(shí) ， 對(duì)于同樣的外加偏置電壓 ， 得到的 IB應(yīng)該是增加的 。 所以 ， β、 UBE和 ICEO隨著溫度的升高 ， 都將引起集電極電流 IC增大 ， 使靜態(tài)工作點(diǎn)升高 ， 導(dǎo)致放大電路的動(dòng)態(tài)工作范圍接近或進(jìn)入飽和區(qū)而出現(xiàn)飽和失真 。 當(dāng)溫度升高到 60 ℃ 時(shí) ， 由于β、 UBE和 ICEO的影響 ， 使集電極電流增加 ， 靜態(tài)工作點(diǎn) Q沿著負(fù)載線向上移動(dòng)到 Q′， 對(duì)于同樣的輸入信號(hào)的變化范圍 ， 動(dòng)態(tài)工作范圍的上端已經(jīng)進(jìn)入了飽和區(qū) ， 從而產(chǎn)生了飽和失真 ， 使放大電路工作不正常 。 但對(duì)于工作在較高的溫度下的大功率硅管， ICEO的影響必須要考慮。 第 2章 基本放大電路 2． 如何穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn) 三極管集電極電流的增加是引起靜態(tài)工作點(diǎn)向上移動(dòng)的原因 。 圖 229所示的共發(fā)射極放大電路叫做分壓式射極偏置電路 ， 因發(fā)射極處接了一個(gè)射極偏置電阻 Re而得名 。 第 2章 基本放大電路 圖中 ， I1＝ I2＋ IB， 由于 IB很小 ， 一般 I I2IB， 且有 I1≈I2。 因?yàn)?UB恒定 ， 所以 UBE減小 ， IB減小 ， IC也隨之減小 。 反之 ， 當(dāng)外界因素引起集電極電流減小時(shí) ， 也可以通過類似的過程維持靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定 。 為了兼顧其他指標(biāo) ， 一般取