截止失真放大电路_一起学模电：6、放大电路静态与动态分析方法

思考一下图1的工作过程：假设输入端加入交流信号正Ui，相当于Ube电压增大，则Ib电流增大，由于工作于放大状态，则电流Ic增大，电流Ic增大则三极管的Uce压降增大，而输出Uo即为Uce，所以Uo也增大。分析过程看着没有问题，真的如此吗？不是共射放大电路的输入跟输出反向嘛，问题出现在哪里呢？

图1

看图2可知，上述推导中，虽然说的每句话都是正确的，但是在Ib增大时，电流Ic增大，Uce却不一定随着增大。Ic增大，Uce也随着增大，是在Ib电流不变的情况下成立的。所以上述推导过程中，Ib增大，Ic随之增大，则Rc上的压降随之增大，从而Uo输出随之减小，满足了输入与输出反向的关系。【注意：Ic随着Uce而增大，其实在饱和区和放大区都是成立的。饱和区，从图中可以很明显地看出来；放大区，可以理解为，Uce增大则集电极和发射极的电位差增大了，电子获得的动能增大了(为qU)，则能更快地从发射极到达集电极。虽然总的电子发射数量不变，但是单位时间等效的电子数量增大了，所以电流增大了(I=Q/t)。所以放大区的Uce与Ic的曲线应该是以很小的斜率向上走，只是斜率很小，近似成了与Uce平行的直线处理。】

图2

1、静态工作点求解

静态工作点求解，即为求解放大电路的晶体管工作于放大状态时的Ib、Ic、Ube等，常用的方法为图解法和估算法。

图解法：

以图3的放大电路为例，则输入回路方程为：Vcc = Ib*Rb + Ube，画在图中为一条斜率为-1/Rb的直线，称为直流负载线，同一图中画出三级管的输入特性曲线，二者交点即可确定Ibq、Ubeq。同样，输出回路方程为：Vcc = Ic*Rc + Uce，根据该公式作图，同时在图中画出三极管输出特性曲线，则可确定Icq、Uceq。

图3

图4

估算法：

令输入回路方程：Vcc =Ib*Rb + Ube中的Ube=0.7V，计算出Ibq，根据放大倍数计算出Icq，然后根据输出回路方程计算Uceq。

2、动态分析

动态分析，即分析整个放大电路的特性，包括放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压等，高频电路还得分析频率特性。

图解法：

当输入回路的Ube处增加了一个小的ΔUbe时，则输入电流会有变化量ΔIb，根据放大电路特点，集电极的电流Ic会产生ΔIc的变化量，则输出电压的变化量为- Rc*ΔIc，放大倍数为：- (Rc//RL) / Rb*β，其中RL为负载电阻。

图解法的好处为，当电路发生失真时，可以快速判断发生了何种失真，如何修改电路参数。当Q点太低时，Ib的下半部分没了，则Ic的下半部分也没了，Uce的上半部分没了，发生了截止失真，可以通过将Q点提高避免，结合图4，具体即为增大Vcc或者减小Rb。当Q点太高时，Ib波形正常，但是Ic已经达到最大电流放大能力，进入饱和状态，发生饱和失真，可以通过减小Vcc或者增大Rb，或者换更小β的三级管或者减小Rc。

图5

图6

3、放大电路动态范围

因为Vcc = Ic*Rc + Uce，如果Uceq=Ic*Rc=Vcc/2，则放大电路输出的Vpp刚好等于Vcc；从图6中可以明显知道，如果Uceq>Vcc/2，则Vpp=2*Ic*Rc；如果Uceq< Vcc/2，则Vpp=2*Uceq。所以输出的Vpp=2*min{Uceq,Ic*Rc}。

前面说的均为不带负载电阻的情况，如果带了负载电阻RL，则输出特性曲线变陡，静态工作点不变，但是放大电路输出Vpp范围变小，为Vpp=2*min{Uceq,Ic*(Rc//RL)}.

图片截图于西安交大赵进全教授课件，如有侵权，请告知删除。

文章仅是个人学习心得，难免会有理解错误之处，请思考性阅读。

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