放大電路分析方法、圖解法分析放大電路
- 一、本文介紹的定義
- 二、放大電路分析方法
- 三、圖解法
放大電路分析、圖解法、微變等效電路法、靜態分析、動態分析、直流通路、交流通路、單管共射放大電路的直流和交流通路、靜態工作點、圖解法分析靜態、直流負載線、交流負載線、電壓放大倍數公式、交直流並存狀態、電壓放大作用、倒相作用、非線性失真、截止失真、飽和失真、最大輸出幅度、電路參數對靜態工作點的影響、
放大電路分析：放大電路主要器件如雙極型三極管、場效應管，特性曲線是非線性的，對放大電路定量分析，需要處理非線性問題，常用方法，圖解法和微變等效電路法。
圖解法：在放大管特性曲線上用作圖的方法對放大電路求解。
微變等效電路法：將非線性問題轉化成線性問題，也就是，在較小變化范圍內，近似認為特性曲線是線性的，導出放大器件等效電路和微變等效參數，利用線性電路適用的定律定理對放大電路求解。
靜態分析：討論對象是直流成分，分析未加輸入信號時，電路中各處的直流電壓、直流電流。
動態分析：討論對象是交流成分，加上交流輸入信號，估算動態技術指標，電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻、通頻帶、最大輸出功率。
直流通路：電容所在路視為開路；電感所在路視為短路。
交流通路：電容容抗為1/(wC)，電容值足夠大，電容所在路視為短路；電感感抗為wL；理想直流電壓源Vcc視為短路(因為電壓恆定不變)；理想電流源，視為開路(因為電流變化量為0) 。
單管共射放大電路的直流和交流通路：如下圖，直流通路，將隔直電容開路；交流通路，將隔直電容短路，直流電源Vcc短路。
靜態工作點：三極管基極回路和集電極回路存在着直流電流和直流電壓，這些電流電壓在三極管輸入輸出特性曲線上對應一個點，稱為靜態工作點，靜態工作點的基極電流Ibq、基極與發射極之間的電壓Ubeq、集電極電流Icq、集電極與發射極電壓Uceq。
圖解法分析靜態：用作圖的方法分析放大電路靜態工作點。
單管共射放大電路靜態下的示意圖如下圖所示，左邊是三極管的集電極回路，Ic和Uce非線性，用輸出特性曲線表示；右邊是放大電路外電路部分，Rc和Vcc都是線性，Ic和Uce可用下式表示.
下圖是上圖的左半部分的Ic和Uce的特性曲線和右半部分的Ic和Uce之間的關系曲線，這個右邊的曲線，表示外電路的伏安特性，稱為直流負載線。
由於輸出回路Ic和Uce要同時符合上述兩張圖的關系，所以二者交點確定了放大電路靜態工作點，如下圖所示。估算得到Ibq的值，然后Ib=Ibq的這條輸出特性曲線與直流負載線的交點就是靜態工作點Q，靜態集電極D電流Icq和靜態集電極電壓Uceq也可找出。
圖解法分析動態：分析放大電路的交流通路。
交流負載線：交流通路外電路伏安特性。交流負載線一定通過靜態工作點。因為外加輸入電壓瞬時值為零時，放大電路相當於靜態，此時放大電路工作點既在交流負載線上，也在靜態工作點上。也就是說，在Q點做一條斜率為-1/Rl’的直線(Rl’=Rc//Rl)就可得到交流負載線。
輸入端，加上正弦電壓，在線性范圍內，Ube和Ib在輸入特性曲線上，圍繞靜態工作點Q按正弦規律變化，如下圖所示。
輸出端，Ic和Uce也沿着交流負載線，繞着Q點按正弦規律變化，如下圖所示。
找電壓放大倍數的方法：Ibq有個變化量Ib，輸入特性上，變化量Ib對應一個變化量Ube。在輸出特性的交流負載線上，變化量Ib對應一個變化量Uce，電壓放大倍數公式如下。
當放大電路輸入端加上正弦電壓Ui，電路中Ube、Ib、Ic、Uce、Uo的波形，在同一時間坐標下的表示如下。
由圖可知：
交直流並存狀態：輸入一正弦電壓Ui時，線性范圍內，三極管各極電壓和電流均圍繞各自靜態值基本上按正弦規律變化，Ube、Ib、Ic、Uce在原來靜態直流基礎上，疊加正弦交流成分，稱為交直流並存狀態；
電壓放大作用：輸入電壓有一個微小變化，放大電路輸出端得到較大電壓變化，稱單管共射放大電路能實現電壓放大作用。
倒相作用：Ui增大，Ib增大，Ic增大，Ic在Rc壓降增大，Uce減小，也就是說，輸入一個正弦電壓Ui，輸出端的正弦電壓信號Uo的相位與Ui相反，稱單管共射放大電路具有倒相作用。
非線性失真：放大電路靜態工作點位置設置不當，輸出波形易產生非線性失真。
截止失真：靜態工作點過低，輸入信號正弦波負半周工作點進入截止區使Ib、Ic等於0，引起輸出電壓Uce波形發生頂部失真。
飽和失真：靜態工作點設置過高，輸入信號正半周工作點進入飽和區，ib增大，Ic不增大，引起輸出電壓Uce波形產生底部失真。
最大輸出幅度：輸出波形沒有明顯失真情況下，放大電路能夠輸出的最大電壓(有效值)。輸出波形不產生明顯失真的動態工作范圍由交流負載線A、B兩點決定。靜態工作點在線段AB中點時，最大不失真輸出幅度為：
電路參數對靜態工作點的影響：觀察放大電路的Vcc、Rb、Rc、放大倍數改變時，Q的位置如何變化。
下圖a，Rb增大，Ibq減小，Q沿着直流負載線下移。
圖b，Vcc增大，直流負載線向右平移，Q移向右上方，放大電路動態工作范圍增大，三極管靜態功耗增大。
圖c，Rc增大，直流負載線與縱軸交點下降。
圖d，三極管電流放大系數增加，Q點向飽和區移動。
