模模 拟拟 电电 子子 技技 术术三极管放大电路的图解分析三极管放大电路的图解分析知识目标：知识目标：1. 1. 掌握三极管放大电路静态工作点的求法；掌握三极管放大电路静态工作点的求法； 2. 2. 掌握直流负载线的画法；掌握直流负载线的画法； 3. 3. 了解影响静态工作点的主要因素。了解影响静态工作点的主要因素。三极管放大电路的图解分析三极管放大电路的图解分析三极管放大电路的动态图解分析三极管放大电路的动态图解分析第第8 8讲讲教学目标教学目标教学重点教学重点教学难点教学难点能力目标：能力目标：1. 1. 会画直流通路；会画直流通路； 2. 2. 会检测静态工作点；会检测静态工作点； 3. 3. 会通过仪器观测分析三极管的工作状态。会通过仪器观测分析三极管的工作状态。模模 拟拟 电电 子子 技技 术术3.2 3.2 三极管放大电路的分析方法三极管放大电路的分析方法 放大电路的静态分析 放大电路的动态图解分析 三极管的低频小信号模型模模 拟拟 电电 子子 技技 术术 3.2.1 3.2.1 放大电路的静态分析放大电路的静态分析 静态分析有静态分析有计算法计算法和和图解分析法图解分析法两种两种。 一、静态工作状态的计算分析法一、静态工作状态的计算分析法 二、静态工作状态的图解分析法二、静态工作状态的图解分析法 三、影响静态工作点的因素三、影响静态工作点的因素模模 拟拟 电电 子子 技技 术术一、静态的计算分析法估算法一、静态的计算分析法估算法 IB IB、ICIC和和UCEUCE这些量代表的工作状态称为静这些量代表的工作状态称为静态工作点，用态工作点，用Q Q表示。在测试根本放大电路时，往表示。在测试根本放大电路时，往往测量三个电极对地的电位往测量三个电极对地的电位VBVB、VEVE和和VCVC即可确定即可确定三极管的静态工作状态。三极管的静态工作状态。根据直流通道可对放大电路的静态进行计算根据直流通道可对放大电路的静态进行计算模模 拟拟 电电 子子 技技 术术二、静态的图解分析法二、静态的图解分析法图 3.2.1 放大电路静态工作状态的图解分析放大电路的静态工作状态的图解分析如下图。模模 拟拟 电电 子子 技技 术术1. 1. 由直流负载列出方程由直流负载列出方程 U UCECE= =V VCCCCI IC CR Rc c2. 2. 在输出特性曲线上确定在输出特性曲线上确定两个特殊点两个特殊点, ,即可即可 画出直流负载线。画出直流负载线。 直流负载线确实定方法：V VCC CC 、 V VCC CC / /R Rc c3. 3. 在输入回路列方程式在输入回路列方程式U UBEBE = =V VCCCCI IB BR Rb b4. 4. 在输入特性曲线上，作出输入负载线，两在输入特性曲线上，作出输入负载线，两 线的交点即是线的交点即是Q Q。5. 5. 得到得到Q Q点的参数点的参数I IBQBQ、I ICQCQ和和U UCEQCEQ。模模 拟拟 电电 子子 技技 术术例例：测量三极管三个电极对地电位如图：测量三极管三个电极对地电位如图 所示，试判断三极管的工作状态。所示，试判断三极管的工作状态。 图 3.2.2 三极管工作状态判断 放大截止饱和模模 拟拟 电电 子子 技技 术术例例：用数字电压表测得：用数字电压表测得V VB B V V 、V VE E V V 、V VC C =8 =8 V V，试判断三极管的工作状态。，试判断三极管的工作状态。图3.2.3 例电路图模模 拟拟 电电 子子 技技 术术三、影响静态工作点的因素1 1、为什么要设置稳定的、为什么要设置稳定的Q Q点？点？ 1 1Q Q点设置不适宜的话，将使输出波形失真点设置不适宜的话，将使输出波形失真 2 2放大倍数与放大倍数与Q Q点有关点有关 1 1改变改变 RB RB，其他参数不变，其他参数不变uBEiBuCEiCVCCVBBVBBRBQQR R B B i iB B R R B B i iB B 2 2、电路参数对静态工作点的影响、电路参数对静态工作点的影响模模 拟拟 电电 子子 技技 术术4 4、工作点稳定电路介绍、工作点稳定电路介绍 以射极偏置电路为例说明，电路就是前面介绍的共以射极偏置电路为例说明，电路就是前面介绍的共射极放大电路，将电容射极放大电路，将电容CeCe去掉。电路如以下图所示：去掉。电路如以下图所示：3 3、环境温度对工作点稳定的影响、环境温度对工作点稳定的影响 当温度升高时，三极管的反向饱和电流当温度升高时，三极管的反向饱和电流I ICBOCBO U UBEBE 、 I IC C 从而影响从而影响AuAu2 2 改变改变 RC RC ，其他参数不变，其他参数不变R RC C Q Q 趋近饱和区。趋近饱和区。iCuBEiBuCEVCCUCEQQQICQVCCRC动画模模 拟拟 电电 子子 技技 术术 稳定稳定Q Q点的原理：设点的原理：设I1IbI1Ib，对，对Si Si管管1010倍倍 对对GeGe管管2020倍倍 那么有：那么有： V b= VCC Rb2 / (Rb1+Rb2) V b= VCC Rb2 / (Rb1+Rb2)当某种原因影响当某种原因影响I IC C I IE E U UE E U UBEBE I Ib b I IC C 模模 拟拟 电电 子子 技技 术术3.2.2 3.2.2 放大电路的动态图解分析放大电路的动态图解分析一、交流负载线一、交流负载线二、交流工作状态的图解分析二、交流工作状态的图解分析三、最大不失真输出幅度三、最大不失真输出幅度四、非线性失真四、非线性失真五、输出功率和功率三角形五、输出功率和功率三角形模模 拟拟 电电 子子 技技 术术一、交流负载线一、交流负载线 交流负载线确定方法：交流负载线确定方法： 1. 1.通过输出特性曲线上的通过输出特性曲线上的Q Q点做一条直线，其斜点做一条直线，其斜 率为率为-1/-1/RRL L 。2. 2.R RL L= = R RL LR Rc c， 是交流负载电阻。是交流负载电阻。 3. 3.交流负载线是有交流交流负载线是有交流 输入信号时输入信号时Q Q点的运点的运 动轨迹。动轨迹。 4. 4.交流负载线与直流交流负载线与直流 负载线相交负载线相交Q Q点。点。 图图 3.2.4放大电路的动态放大电路的动态 工作状态的图解分析工作状态的图解分析模模 拟拟 电电 子子 技技 术术动画动画图 3.2.5 放大电路的动态图解分析通过图解分析，可得如下结论：通过图解分析，可得如下结论： 1. 1. u ui i u uBEBE i iB B i iC C u uCECE |-u |-uo o| | 2. 2. u uo o与与u ui i相位相反；相位相反； 3. 3. 可以测量出放大电路的电压放大倍数；可以测量出放大电路的电压放大倍数； 4. 4. 可以确定最大不失真输出幅度可以确定最大不失真输出幅度。二、交流工作状态的图解分析二、交流工作状态的图解分析模模 拟拟 电电 子子 技技 术术波形的失真饱和失真饱和失真截止失真截止失真由于放大电路的工作点到达了三极管由于放大电路的工作点到达了三极管的饱和区而引起的非线性失真。对于的饱和区而引起的非线性失真。对于NPNNPN管，输出电压表现为底部失真。管，输出电压表现为底部失真。由于放大电路的工作点到达了三极管由于放大电路的工作点到达了三极管的截止区而引起的非线性失真。对于的截止区而引起的非线性失真。对于NPNNPN管，输出电压表现为顶部失真。管，输出电压表现为顶部失真。三、三、 最大不失真输出幅度最大不失真输出幅度 注意：对于注意：对于PNPPNP管，由于是负电源供电，失真的管，由于是负电源供电，失真的表现形式，与表现形式，与NPNNPN管正好相反。管正好相反。模模 拟拟 电电 子子 技技 术术图 3.2.6 放大器截止失真和饱和失真 动画 (a) 截止失真(b) 饱和失真动画模模 拟拟 电电 子子 技技 术术放大电路的最大不失真输出幅度放大电路的最大不失真输出幅度放大电路要想获得大的不失真输出幅度，需要：放大电路要想获得大的不失真输出幅度，需要： 1. 1.工作点工作点Q Q要设置在输出特性曲线放大区的中间部位；要设置在输出特性曲线放大区的中间部位；2. 2.要有适宜的交流负载线。要有适宜的交流负载线。 图图 3.2.7 3.2.7 放大器的最大不失放大器的最大不失真输出幅度动画真输出幅度动画模模 拟拟 电电 子子 技技 术术四、非线性失真四、非线性失真 放大器要求输出信号与输入信号之间是线性放大器要求输出信号与输入信号之间是线性关系，不能产生失真。关系，不能产生失真。 由于三极管存在非线性，使输出信号产生了由于三极管存在非线性，使输出信号产生了非线性失真非线性失真。 非线性失真系数的定义：非线性失真系数的定义：在某一正弦信号输在某一正弦信号输入下，输出波形因非线性而产生失真，其谐波分入下，输出波形因非线性而产生失真，其谐波分量的总有效值与基波分量之比，用量的总有效值与基波分量之比，用THDTHD表示，表示，即即模模 拟拟 电电 子子 技技 术术 五、五、 输出功率和功率三角形输出功率和功率三角形 要想要想P PO O大，就要使功率三角形的面积大，大，就要使功率三角形的面积大，即必须使即必须使V Vomom 和和I Iomom 都要大。都要大。 图 3.2.8 功率三角形放大电路向电阻性负载提供的放大电路向电阻性负载提供的输出功率输出功率 在输出特性曲线上，正好在输出特性曲线上，正好是三角形是三角形 ABQABQ的面积，这一的面积，这一三角形称为三角形称为功率三角形功率三角形。模模 拟拟 电电 子子 技技 术术3.2.3 3.2.3 三极管的低频小信号模型三极管的低频小信号模型图 3.2.9三极管简化h参数模型模模 拟拟 电电 子子 技技 术术 学完本节内容后需要掌握以下内容：学完本节内容后需要掌握以下内容：1. 1. 放大电路的静态工作点的计算；放大电路的静态工作点的计算；2. 2.放大放大电路的直流负载线的画法；电路的直流负载线的画法；3. 3.放大电路交流负载线的画法；放大电路交流负载线的画法；4. 4.运用图解法求静态工作点的方法；运用图解法求静态工作点的方法；5. 5. 放大电路的动态图解分析放大电路的动态图解分析; ;6. 6.三极管的微变等效电路模型。三极管的微变等效电路模型。掌握知识点掌握知识点