放大电路的动态分析

这一节是本章也是本课程的重点内容。我们把加进的输入交流信号时的状态称为动态，这一节我们主要学习放大电路动态分析的两种方法：图解法和微变等效电路法。

我们对放大电路进行动态分析的任务是求出电压的放大倍数、输入电阻、和输出电阻。
一：图解法分析动态特性
1.交流负载线的画法
交流负载线的特点：必须通过静态工作点交流负载线的斜率由R"L表示(R"L=Rc//RL) 交流负载线的画法（有两种）： （1）先作出直流负载线，找出Q点；      作出一条斜率为R"L的辅助线，然后过Q点作它的平行线即得。（此法为点斜式） （2）先求出UCE坐标的截距（通过方程U"CC=UCE+ICR"L）      连接Q点和U"CC点即为交流负载线。（此法为两点式）
例1：作出图（1）所示电路的交流负载线。已知特性曲线如图（2）所示，Ucc=12V，Rc=3千欧，RL=3千欧，Rb=280千欧。
解：（1）作出直流负载线，求出点Q。     （2）求出点U"cc。U"cc=Uce+IcR"L=6+1.5*2=9V     （3）连接点Q和点U"cc即得交流负载线（图中黑线即为所求）

二：放大电路的非线性失真
在使用放大电路时，我们一般是要求输出信号尽可能的大，但是它要受到三极管非线性的限制。有时输入信号过大或者工作点选择不恰当，输出电压波形就会产生失真。这种失真是由于三极管的非线性引起的，所以它被称为非线性失真。 1.输入信号过大引起的非线性失真. 它主要表现在输入特性的起始弯曲部分，输出特性的间距不匀，当输入又比较大时，就会使Ib、Uce和Ic的正负半周不对称，即产生非线性失真。如图（1）所示
2.工作点不合适引起的失真 当工作点设置过低，在输入信号的负半周，工作状态进入截止区，从而引起Ib、Uce和Ic的波形失真，称为截止失真（对于PNP型来说）如图（2）所示
当工作点设置过高，在输入信号的正半周，工作状态进入饱和区，此时Ib继续增大而Ic不再随之增大，因此引起Ic和Uce的波形失真，称为饱和失真。如图（3）所示

由于放大电路有失真问题，因此它存在最大不失真输出电压幅值Uom。最大不失真输出电压是指：当工作状态一定的前提下，逐渐增大输入信号，三极管还没有进入截止或饱和时，输出所能获得的最大电压输出。 当电压受饱和区限制时Uom=Uce-uce，当电压受截止区限制时Uom=Ic*R"L

例2：求2.31中例1的最大不失真输出电压振幅Uom 解：

三：微变等效电路法
我们采用微变等效电路法的思想是：当信号变化的范围很小（微变）时，可以认为三极管电压、电流变化量之间的关系是线性的。    通过上述思想我们就可以把含有非线性元件（如三极管）的放大电路，转换为我们熟悉的线性电路，这样我们就可以利用电路分析的各种方法来求解了。
在应用中我们把三极管等效为图（1）所示的电路 其中：Ie=（1+ß）Ib rbe为基极和发射极之间的等效电阻
四：三种基本组态放大电路的分析（微变电路的应用）
微变等效电路主要用于对放大电路的动态特性分析。三极管有三种接法，因此放大电路也有三种基本组态。我们衡量放大电路的性能是通过性能指标来衡量的！
1.放大电路的性能指标（我们简要的介绍几种）
电压放大倍数   Au   它是用来衡量放大电路的电压放大能力。它可定义为输出电压的幅值与输入电压的幅值之比 Au=Uo/Ui  电压源放大倍数Aus是表示输出电压与信号源电压值比，它就是考虑了信号源内阻Rs影响时的Au Aus=Uo/Us
电流放大倍数  Ai   它是用来衡量放大电路的电流放大能力，值越大表明放大能力越好。它可定义为输出电流Io和输入电流Ii之比 Ai=Io/Ii
输入电阻 ri
它是用来衡量放大电路对输入信号源的影响。它可表示为输入电压与输入电流之比 ri=Ui/Ii
输出电阻  ro
它是用来衡量放大电路所能驱动负载的能力。从输出端看进去的等效电阻就是输出电阻 下面我们用微变等效电路法对放大电路进行分析。 1.共e极放大电路 如图(1)所示的电路,试分析它的Au、Ai、rO、ri 分析为：其等效电路图为：如图（2）所示 （1）电压放大倍数 因为  Uo=-ßIbR'L(由输入回路得到的)       Ui=Ibrbe 所以:  Au= -ßR'L/rbe  其中R'L=Rc//RL 负号表示共e极时,集电极电压与基极电压的相位相反 （2）电流放大倍数 因为  Io=Ic=ßIb        Ii=Ib 所以： Ai=Io/Ii=ß （3）输入电阻 因为  ri=Rb//r'i 又因为    r'i=U'i/Ib    U'i=Ib*rbe 所以   ri==rbe   "=="为约等于 (4)输出电阻    ro=Rc 注意： ro常用来带负载RL的能力,我们在求它时不应含RL,应将其断开。 2.共c极放大电路 如图(3)所示电路,试用微变等效电路法分析它的Au、Ai、rO、ri 分析为：其等效电路图为：如图(4)所示 （1）电压放大倍数Au 因为： Uo=（1+ß）IbR'e       R'e=Re//RL        Ui=Ibrbe+(1+ß)R'eIb 所以   (2)电流放大倍数Ai 因为   Io=Ie=(1+ß)Ib             Ii=Ib 所以:  Ai=Ie/Ib=(1+ß) (3)输入电阻ri 因为: ri=Rb//r'i     r'i=Ui/Ib=rbe+(1+ß)R'e 所以: ri=Rb//[rbe+(1+ß)R'e] (4)输出电阻ro 按输出电阻的计算方法,进行计算 ro=Re//[(R's+rbe)/(1+ß)] 由此我们可以看出ro的值很小,这是共C极电路的一个特点. 3.共b极放大电路 如图(5)所示电路,试用微变等效电路法分析它的Au、Ai、rO、ri 分析为：其等效电路为：如图（6）所示 （1）电压放大倍数Au 因为：Uo=-ßIbR'L  R'L=Rc//RL      Ui=-Ib rbe 所以: Au=ßR'L/rbe (2)电流放大倍数Ai 因为：Io=Ic  Ii=Ie 所以： Ai=Ic/Ie=a （3）输入电阻ri 因为：ri=Re//r'i   r'i=rbe/(1+ß) 所以: ri=Re//rbe/(1+ß) (4)输出电阻ro 当Us=0时,Ib=0,ßIb=0 因此: ro=Rc 通过上面的学习，我们可以发现，放大电路共发射极时，Ai和Au都比较大，但是输出电压和输入电压的相位相反；共基极时，Ai比较大，但是Au较小，输出电压与输入电压同相，并且具有跟随关系，它可作为输入级，输出级或起隔离作用的中间级；共集电极时，Ai较小，Au较大，输出电压与输入电压同相，多用于宽频带放大等。