圖解法在放大器中的應(yīng)用分析

于 敏

（永城職業(yè)學(xué)院，河南 商丘 476600）

圖解法在放大器中的應(yīng)用分析

于 敏

（永城職業(yè)學(xué)院，河南 商丘 476600）

圖解法是放大電路最常用的基本分析方法之一，它在放大器中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，不僅可以進(jìn)行靜態(tài)分析，而且可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析以及分析非線性失真。文章主要對(duì)這些應(yīng)用進(jìn)行探討，從中探討出圖解法的應(yīng)用范圍以及圖解法的優(yōu)缺點(diǎn)。在實(shí)際工作中調(diào)試放大電路時(shí)，這種分析方法對(duì)于檢查被測(cè)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)是否合適，以及如何調(diào)整電路參數(shù)等都將有很大幫助。

靜態(tài)工作點(diǎn)；直流負(fù)載線；交流負(fù)載線；非線性失真

所謂圖解分析法，就是在已知放大管的輸入特性、輸出特性以及放大電路中其它各元件參數(shù)的情況下，利用作圖的方法對(duì)放大電路進(jìn)行分析。文章從五個(gè)應(yīng)用方面進(jìn)行討論，從而總結(jié)出圖解法的優(yōu)缺點(diǎn)及圖解法的應(yīng)用范圍。

1 靜態(tài)圖解

當(dāng)放大器中無(wú)輸入信號(hào)（即vi=0）時(shí)，電路中的三極管工作點(diǎn)的三個(gè)參數(shù)都是直流量，用作圖的方法分析這些直流量就是靜態(tài)圖解。本部分從兩個(gè)層次進(jìn)行分析：第一層，直流負(fù)載線。第二層，靜態(tài)工作點(diǎn)（Q點(diǎn)）的確定。

2 動(dòng)態(tài)圖解

當(dāng)放大電路有輸入信號(hào)作用時(shí)，電路中各處的電流、電壓均處于顯著變動(dòng)狀態(tài)，故稱為動(dòng)態(tài)，用作圖的方法分析這些變動(dòng)的狀態(tài)稱為動(dòng)態(tài)圖解。本部分從四個(gè)層次進(jìn)行分析：第一層，交流負(fù)載線。第二層，在輸入特性曲線上作輸入信號(hào)波形。第三層，在輸出特性曲線上作輸出信號(hào)波形。第四層，放大倍數(shù)的計(jì)算。

3 用圖解法分析非線性失真

在放大電路中，靜態(tài)工作點(diǎn)的位置必須設(shè)置適當(dāng)，否則放大電路的輸出波形容易產(chǎn)生明顯的非線性失真。本部分從個(gè)三層次進(jìn)行分析：第一層，截止失真。第二層，飽和失真。第三層，飽和截止失真。

（1）截止失真。當(dāng)Q點(diǎn)過(guò)低時(shí)，在輸入信號(hào)負(fù)半周靠近峰值的某段時(shí)間內(nèi)，晶體管b-e間電壓總量VBE小于開啟電壓Von，晶體管截止。因此基極電流將產(chǎn)生底部失真。集電極電流和集電極電阻上電壓的波形必然隨之產(chǎn)生同樣的失真，所以輸出電壓一定失真。由于輸出電壓與集電極電阻上電壓的變化相位相反，從而導(dǎo)致波形產(chǎn)生頂部失真。因晶體管截止而產(chǎn)生的失真稱為截止失真。適當(dāng)增大電源或減小基極電阻，從而增大了基極電流，進(jìn)一步消除了截止失真。

（2）飽和失真。當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)偏高時(shí)，由于輸入信號(hào)正半周靠近峰值的某段時(shí)間內(nèi)晶體管進(jìn)入例如飽和區(qū)，此時(shí)，當(dāng)基極電流增大時(shí)，導(dǎo)致集電極電流的波形產(chǎn)生頂部失真。由于輸出電壓與集電極上電壓的變化相位相反，從而導(dǎo)致輸出波形產(chǎn)生底部失真，因晶體管飽和而產(chǎn)生的失真稱為飽和失真。為了消除飽和失真，就要適當(dāng)降低Q點(diǎn)。為此，可以增大基極電阻以減小基極靜態(tài)電流，從而減小集電極靜態(tài)電流；也可以減小集電極電阻以改變負(fù)載斜率，從而增大管壓降。（童詩(shī)白，2001）。

（3）飽和截止失真。有時(shí)侯，即使靜態(tài)工作點(diǎn)選擇合適，但如果輸入信號(hào)幅度過(guò)大，輸出波形也會(huì)產(chǎn)生非線性失真，同時(shí)出現(xiàn)飽和失真和截止失真?？傊?，為避免失真，靜態(tài)工作點(diǎn)的選擇應(yīng)使晶體管在信號(hào)變化范圍內(nèi)始終處在線性放大區(qū)。如果希望輸出幅度盡可能大而失真盡可能小，靜態(tài)工作點(diǎn)最好選在交流負(fù)載線的中點(diǎn)，如果輸入信號(hào)比較小，這時(shí)為了減少管子的功耗，減小輸出噪聲，則工作點(diǎn)選低一點(diǎn)較好（潭中華，2004）。

4 用圖解法估算動(dòng)態(tài)范圍

動(dòng)態(tài)范圍是指輸出波形沒(méi)有明顯失真的情況下，利用圖解法可以估算出最大不失真輸出。在放大電路的輸入端加上交流正弦電壓，則工作點(diǎn)將繞Q點(diǎn)在交流負(fù)載線上移動(dòng)。當(dāng)工作點(diǎn)向上移動(dòng)超過(guò)A點(diǎn)時(shí)，將進(jìn)入飽和區(qū)；當(dāng)工作點(diǎn)向下移動(dòng)超過(guò)B點(diǎn)時(shí)，將進(jìn)入截止區(qū)；可見，輸出波形不產(chǎn)生明顯失真的動(dòng)態(tài)工作范圍由交流負(fù)載線上A、B兩點(diǎn)所限定的范圍決定。靜態(tài)工作點(diǎn)最好選在交流負(fù)載線的中點(diǎn)。

5 電路參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)影響的圖解

有時(shí)，即使設(shè)置了合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，但當(dāng)電路參數(shù)改變時(shí)，工作點(diǎn)也會(huì)發(fā)生變化，偏離原來(lái)的位置。本部分從改變Rb、Vcc、Rc、β這四個(gè)電路參數(shù)進(jìn)行分析。由以上分析可知，用圖解法可以直觀全面地了解放大電路的工作情況和放大過(guò)程，幫助分析產(chǎn)生波形失真的原因，了解電路參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響，從而設(shè)置合適的靜態(tài)作點(diǎn)，并能大致確定動(dòng)態(tài)工作范圍，但用圖解分析法分析放大電路也有自身的缺點(diǎn)：①在特性曲線上作圖比較麻煩，特別是vi很小時(shí)，在輸入特性上求ib更不容易作得準(zhǔn)確。②當(dāng)工作頻率較高時(shí)，由于管子結(jié)電容的作用特性曲線已不再適用。③當(dāng)放大電路比較復(fù)雜時(shí)（例如有反饋）圖解法也不適用了。因此，圖解法一般多適用于分析輸出幅度比較大而工作頻率不太高且放大電路中沒(méi)有反饋的場(chǎng)合。

[1]卜益民.模擬電子技術(shù)[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2004．

[2]江曉安，董秀峰.線性電子電路[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002.

于敏（1981-），女，大學(xué)本科，講師，主要研究方向：電子與通信工程。