二、基本分析方法

二、基本分析方法

放大电路的分析方法有估算法、图解法和等效电路法。

1.估算法

估算法就是利用放大电路中的已知参数，运用电工基础知识，应用数学方法进行计算，来分析小信号放大电路。可较为简便地估算放大电路的静态工作点。

图2-4 电压放大电路的直流通路

放大电路处于静态时，其电压、电流都是直流分量。只允许直流电通过的路径称为直流通路。画直流通路的方法是将电容视为开路，可把图2-2所示放大电路的直流通路表示为图2-4。估算静态工作点I_bQ、I_cQ、U_ceQ数值的方法如下：

（1）估算静态基极电流I_bQ 在基极回路中，根据欧姆定律可得

从晶体管的输入特性和实际测量知道U_beQ很小，一般硅管取0.7V，锗管取0.3V，与电源E_c相比可忽略不计，那么式（2-5）也可写为

（2）估算静态集电极电流IcQ

（3）估算集电极与发射极之间的电压U_ceQ

U_ceQ=E_c-I_cQR_c （2-8）

例2-1 图2-2中，若已知E=6V，R_b=150kΩ，R_c=2kΩ，β=50。试估算放大电路静态工作点。

解 （1）根据式（2-6）计算IbQ

（2）根据式（2-7）计算I_cQ

I_cQ≈βI_bQ=50×0.04mA=2mA

（3）根据式（2-8）计算U_ceQ

U_ceQ=E_c-I_cQR_c=6V-2×10^-3A×2×10³Ω=2V

2.图解法

利用晶体管的输入特性与输出特性，通过作图的方法来分析放大电路的工作情况，叫做图解法。

（1）直流负载线 图2-5a是放大电路输出回路的直流通路。以AB为界，左边是晶体管的输出端（非线性部分），输出电压U_ce和电流I_c的关系即输出特性曲线如图2-5b所示。右边是集电极负载电阻R_c和电源E_c组成的串联电路（线性部分），U_ceQ=E_c-I_cQR_c，其图像是一条直线MN，称为直流负载线，如图2-5c所示。

设直流负载线在两坐标轴上的交点为M、N，横轴上交点M表示I_c=0时的电压U_ce=E_c，纵轴上交点N表示U_ce=0时的电流I_c=E_c/R_c。因此，若已知电路中的E_c和R_c，则在横坐标轴截取OM=E_c，纵坐标上截取ON=E_c/R_c，然后连接MN两点，就是该电路的直流负载线。直流负载线与横轴的夹角α为

图2-5 放大电路的静态图解分析

（2）图解分析静态工作点 在图2-5a中，虽然人为地分为左右，但左右两边是连接在一起的，构成输出回路的统一整体，所以通常把图2-5b、c合起来画成图2-5d。

只要基极电流I_b一经确定，在输出特性曲线族中就确定了一条曲线，这条曲线与直流负载线的交点Q就是这个放大电路的静态工作点。

例2-2 图2-2中，已知E_c=6V，R_c=3kΩ，R_b=150kΩ，晶体管的输出特性曲线如图2-6所示。试用图解法求静态工作点。

解 先做直流负载线，由于

U_ce=E_c-I_cR_c

令I_c=0，则U_ce=E_c=6V，得M点；令U_ce=0，则I_c=E_c/R_c=6V/3kΩ=2mA，得N点。连接M和N两点，得到直流负载线MN，如图2-6所示。

确定静态工作点：

图2-6 用图解法求静态工作点

I_b=40μA的那条输出特性曲线与直流负载线的交点就是静态工作点Q。静态工作点各数值为I_b=40μA，I_c=1mA，U_ce=3V。

3.等效电路法

所谓等效电路法，就是放大电路在小信号状态时，晶体管工作在特性曲线的一个小区域内，这个小区域内的特性曲线可视为直线，从而可用一线性等效电路来代替晶体管，并应用欧姆定律等有关线性电路的规律求解，使分析计算简化。

图2-7 晶体管的等效输入电阻

（1）输入电阻R_i 如图2-7a所示，从放大电路的输入端看进去的交流电阻称为输入电阻，记为R_i。当给b、e两极间加信号u_be时，就产生一个输入的基极信号电流i_b，从其效果上看，b、e间恰似一个等效电阻r_be，即

它就是晶体管基-射极输入端的等效电阻。

一般小功率晶体管的发射结电阻可表示为

式中 r_b——基区电阻，r_b≈300Ω。

又因I_e=（1+β）I_b，故式（2-11）也可改写成

一般情况下，r_be值在几百欧到几千欧。当R_b>>r_be时，有

r_i=R_b∥r_be≈r_be （2-13）

（2）输出电阻R_o 放大电路的输出电阻，就是从输出端看进去的交流等效电阻，记为R_o，如图2-8所示。

图2-8 晶体管输出端等效交流电路

由于集电极与发射极电阻很大，所以输出电阻可写成

R_o≈R_c （2-14）

（3）电压放大倍数A_u 放大电路的电压放大倍数是放大器的输出信号电压与输入信号电压之比。同理，可定义电流放大倍数和功率放大倍数，分别用A_u、A_i、A_P表示，即电压放大倍数为

式中

电流放大倍数为

功率放大倍数为

例2-3 图2-2中，已知E_c=12V，R_b=240kΩ，R_c=3kΩ，β=40。试求：

（1）不接负载电阻时的电压放大倍数；（2）接上2kΩ负载电阻时的电压放大倍数。

解 （1）求静态集电极电流Ic

（2）求rbe

（3）不接负载电阻时，R_L′=R_c，故有

（4）接上2kΩ负载电阻时，因为

所以