搜索
半导体三极管与交流放大电路第2章半导体三极管与交流放大电路§2-3、放大电路的基本分析方法半导体三极管与交流放大电路§2-3、放大电路的基本分析方法二、用图解法进行动态分析动态是指有交流信号加入放大电路时的工作状态。此时，放大电路同时有两个电源作用，即直流电源EC和输入交流信号源，故电路中的电流和电压既有直流分量也有交流分量。虽然三极管的特性曲线是非线性的，但在某一合适的小范围内，可视作线性关系，故仍可用叠加原理分析。下面以图中的电路为例进行具体分析。1、输入回路：求直流电流IB=（EC-UBE）/Rb=（12-0.7）/300≈40μA。在输入特性曲线图中，找出IB=40μA时所对应的UBE=0.7V。由于电容C对交流电压相当于短路，故b-e间总电压uBE=UBE+ui，设ui=20sinωtmV。半导体三极管与交流放大电路在图中的输入特性曲线UBE=0.7V的下方画出了输入电压ui的波形。uBE最大的瞬时值为0.7+0.02V=0.72V，这点所对应的iB值为60μA，uBE的最小瞬时值为0.7V+（-0.02V）=0.68V，这点所对应的iB值为20μA，iB的变化范围为20~60μA。半导体三极管与交流放大电路2、输出回路：输出回路的电压uCE和iC同样可以看成是由直流分量和交流分量迭加而成。由EC单独作用时所产生的直流分量可用图解法求出。下面分析由信号源ui单独作用时电路的工作情况。对于交流分量，若电容C2取值足够大，则相当于短路。若把直流电压源EC看成是内阻为零的理想电压源，则根据迭加原理，在考虑ui单独作用时，EC可用短线代替。故对交流分量而言，图所示的输出回路，可等效成图所示电路。半导体三极管与交流放大电路在图中，交流分量ceu~为：/~~~//LCLCCceRiRRiu……（1）半导体三极管与交流放大电路总电压uCE=UCE+ceu~=UCE+/~LcRi（直流分量）（交流分量）因为流过集电极的总电流iC=IC+ci~所以ci~=iC-IC。……（2）将（2）代入（1）可得：uCE=UCE-（iC-IC）R/LuCE=UCE+ICR/L-iCR/L。……（3）因为UCE+ICR/L为一常数值，故（3）所确定的uCE与iC的关系仍是一条直线。在三极管的输出特性曲线上直接作出这条直线时，仍可由两个特殊点来确定。半导体三极管与交流放大电路（1）当ic=IC时，uCE=UCE，这一点即为静态工作点Q。（2）当iC=0时，uCE=UCE+ICR/L，在横轴上得A点。连接Q、A点得直线QA，如图所示。由于QA线是在考虑了交流输入信号后得出的，故称为交流负载线。必须注意：交流负载线一定经过静态工作点Q。从上面分析可得：iB的变化范围为20~60μA，当iB=60μA时，交流负载线与输出特性的交点为q1；当iB=20μA时，交流负载线与输出特性的交点为q2。半导体三极管与交流放大电路半导体三极管与交流放大电路当基极电流iB变化时，放大电路的工作点将以静态工作点Q为中心在交流负载线上q1点至q2点之间上下移动，与工作点相对应的iC和uCE值也随之变化。举例：三、非线性失真半导体三极管与交流放大电路放大电路的基本任务是将输入信号进行不失真的放大。所谓失真是指输出信号的波形与输入信号的波形不相似。如果静态工作点选择不当，或输入信号过大，三极管在工作时进入了饱和区或截止区，输出信号波形就会产生失真，这种失真称为非线性失真。非线性失真包括截止失真和饱和失真。1、截止失真：如果静态值IB选得太小，则静态工作点偏低而接近截止区，如图所示的Q1点。若输入信号ui为正弦波，在它的负半周时三极管进入截止区，则iB的波形出现正半周大、负半周小的失真现象，如图所示。uCE的正半周被削平，在负载电阻上得到一个正半周被削平的电压波形。这种失真是由于三极管的截止而引起的，故称为截止失真。半导体三极管与交流放大电路半导体三极管与交流放大电路2、饱和失真：半导体三极管与交流放大电路若IB太大，则静态工作点选得过高，如图所示的Q2点，在输入电压的正半周，三极管进入饱和区，此时iB虽然并未失真，但uCE和iC都已严重失真，输出电压的负半周被截去了一部分。这种失真是由于三极管的饱和而引起的，故称为饱和失真。要使输出电压波形不失真，静态工作点必须选得合适。静态工作点对放大电路的影响可归纳为如下几点：（1）Q点选在交流负载线中点为最佳。（2）Q点选在特性曲线图的右下角（IB太小），则会产生截止失真。（3）Q点选在特性曲线图的左上角（IB太大），则会产生饱和失真。（4）Q点选在特性曲线的右上角，则管子的功率损耗太大。半导体三极管与交流放大电路放大电路的元件参数对静态工作点的影响是：（1）若基极偏流电阻Rb加大，则IB减小，Q点向特性曲线的右下角移动，易出现截止失真。若减小Rb，则IB增加，Q点向特性曲线的左上角移动，易出现饱和失真。（2）若集电极电阻Rc加大，则直流负载线以M点为原点沿逆时针方向偏转，Q点向左边移，容易出现饱和失真；若Rc减小，则负载线沿顺时针方向偏转，Q点向右边移，此时不易产生失真，但管耗加大。（3）若直流电源EC减小，则直流负载线向左平移，静态工作点Q向左移动，易产生饱和失真。若EC增大，则负载线向右平移，此时不易产生失真，但管耗加大。半导体三极管与交流放大电路（4）当负载电阻RL增大时，交流负载线会以原来的静态工作点为原点沿逆时针方向偏转，易使原来无饱和失真的变成有饱和失真。要使输出电压不失真，除了静态工作点要选得合适以外，输入的信号也不能过大，以免输出信号同时出现截止失真和饱和失真。