2022-2023学年高二物理竞赛课件：放大电路的静态分析

放大电路的静态分析 放大电路的静态分析 静态：放大电路无信号输入（ui = 0）时的工作状态 分析方法：估算法、图解法 分析对象：各极电压电流的直流分量 所用电路：放大电路的直流通路 设置Q点的目的： (1) 使放大电路的放大信号不失真； (2) 使放大电路工作在较佳的工作状态，静态是动态的基础。 ——静态工作点Q：IB、IC、UCE 。 静态分析：确定放大电路的静态值 1. 实现放大的条件： (1) 晶体管必须工作在放大区：发射结正偏，集电结反偏 (2) 正确设置静态工作点：晶体管工作于放大区 (3) 输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流 （RB存在的必要性） (4) 输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容耦合只输出交流信号 （RC存在的必要性） 小 结 2. 直流通路和交流通路： 电容对交、直流的作用不同： 在放大电路中如果电容的容量足够大，可以认为它对交流分量不起作用，即对交流短路 对直流可以看成开路 ∴交直流所走的通路是不同的 直流通路：无信号时电流（直流电流）的通路， 用来计算静态工作点 交流通路：有信号时交流分量（变化量）的通路， 用来计算电压放大倍数、输入电阻、 输出电阻等动态参数 例：画出下图放大电路的直流通路 直流通路 直流通路用来计算静态工作点Q ( IB 、 IC 、 UCE ) 对直流信号电容 C 可看作开路（即将电容断开） 断开 断开 +UCC RB RC T + + – UBE UCE – IC IB IE +UCC RS es RB RC C1 C2 T + + + – RL ui uo + + – uBE uCE – iC iB iE 对交流信号(有输入信号ui时的交流分量) XC  0，耦合电容C 看作 短路； 忽略电源的内阻，电源 的端电压恒定，直流电 源对交流可看作短路； 短路 短路 对地短路 交流通路 用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数 +UCC RS es RB RC C1 C2 T + + + – RL ui uo + + – uBE uCE – iC iB iE RB RC ui uO RL RS es + – 一、用估算法确定静态值： 1. 直流通路估算IB 根据电流放大作用 2. 由直流通路估算UCE、IC 当UBE<< UCC时， +UCC RB RC T + + – UBE UCE – IC IB 由KVL: UCC = IB RB+ UBE 由KVL: UCC = IC RC+ UCE 所以 UCE = UCC – IC RC 例1：用估算法计算静态工作点 已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k， =37.5 解： +UCC RB RC T + + – UBE UCE – IC IB 二、用图解法确定静态值： 用作图的方法确定静态值 步骤： 1. 用估算法确定IB 优点： 能直观地分析和了解静 态值的变化对放大电路 的影响 2. 由输出特性确定IC 和UCC UCE = UCC– ICRC +UCC RB RC T + + – UBE UCE – IC IB 直流负载线方程，线性 T输出特性曲线，非线性 用图解法确定静态值  直流负载线斜率 ICQ UCEQ UCC UCE =UCC–ICRC UCE /V IC/mA 直流负载线 Q 由IB确定的那条输出特性与直流负载线的交点就是Q点 O Q点设置说明 静态工作点和电路参数的取值有关，改变RB﹑RC或UCC的数值都能改变静态工作点Q的位置。在改变其中的某一个，而另两个保持不变时，静态工作点移动的规律可以分析总结； 静态工作点Q一般选在输出曲线族的中间位置； 工作点位置不好，在交流输入之后很可能会产生输出失真； 正确合理地选取各参数可以获得较好的静态工作点，以保证无失真地放大交流信号。 一、微变等效电路法（小信号等效电路法）： 微变等效电路： 把非线性元件三极管所组成的放大电路等效为一个线性电 路，即把非线性的三极管线性化，等效为一个线性元件。 线性化的条件： 三极管在小信号（微变量）情况下工作。因此，在静态工 作点Q附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替。 微变等效电路法： 利用放大电路的微变等效电路分析计算放大电路电压放大 倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。 $$