放大电路静态工作点的计算求解法
音频功率放大电路第一二级静态工作点计算
音频功率放大电路第一二级静态工作点计算摘要：一、音频功率放大电路概述1.音频功率放大电路的作用2.音频功率放大电路的分类二、第一级静态工作点计算1.第一级静态工作点的定义2.计算第一级静态工作点的必要性3.第一级静态工作点的计算方法三、第二级静态工作点计算1.第二级静态工作点的定义2.计算第二级静态工作点的必要性3.第二级静态工作点的计算方法四、静态工作点对音频功率放大电路的影响1.静态工作点与电路性能的关系2.静态工作点与电路稳定性的关系正文：一、音频功率放大电路概述音频功率放大电路是用于将输入的音频信号放大到足够强度的电路，以驱动扬声器或耳机等音频负载。
在音频放大电路中，第一级放大通常采用前级放大器，第二级放大则采用功率放大器。
这两级放大器的静态工作点的计算对于电路的性能和稳定性至关重要。
二、第一级静态工作点计算第一级静态工作点是指在前级放大器中，输入信号电压为最大值时，晶体管的静态工作状态。
通常情况下，第一级静态工作点的计算需要考虑到电路中的电阻和电容参数。
具体的计算方法如下：静态工作点= (电源电压- 输入电压) / 晶体管的静态阻抗三、第二级静态工作点计算第二级静态工作点是指在功率放大器中，输入信号电压为最大值时，晶体管的静态工作状态。
与第一级静态工作点类似，第二级静态工作点的计算也需要考虑到电路中的电阻和电容参数。
具体的计算方法如下：静态工作点= (电源电压- 输入电压) / 晶体管的静态阻抗四、静态工作点对音频功率放大电路的影响静态工作点对于音频功率放大电路的性能和稳定性具有重要影响。
如果静态工作点设置不当，可能会导致电路的性能下降，甚至出现故障。
某固定偏置单管放大电路的静态工作点q
某固定偏置单管放大电路的静态工作点q 为了确定某固定偏置单管放大电路的静态工作点Q，我们需要考虑几个关键参数：电源电压、基极偏置电阻、集电极偏置电阻以及晶体管的β值。
首先，静态工作点是晶体管放大电路中一个关键的电学参数，它决定了放大电路的性能。
在固定偏置单管放大电路中，静态工作点Q 是通过调节基极和集电极的偏置电阻来确定的。
为了找出这个工作点，我们可以使用以下几个步骤：
确定电源电压：首先，我们需要知道电源电压的大小。
在固定偏置单管放大电路中，电源通常提供给集电极，其电压值决定了集电极的电流。
计算基极电流：基极电流（Ib）是放大电路的重要参数。
根据晶体管的β值，我们可以使用以下公式来计算基极电流：Ib = (Vcc - Vbe)/Rb，其中Vcc是电源电压，Vbe是基极-发射极电压（通常约为0.7V），Rb是基极偏置电阻。
确定集电极电流：集电极电流（Ic）可以通过基极电流和晶体管的β值来计算：Ic = β * Ib。
这里，β是晶体管的电流放大倍数。
计算集电极-射极电压：集电极-射极电压（Vce）可以通过以下公式计算：Vce = Vcc - Ic * Rc，其中Rc是集电极偏置电阻。
通过以上步骤，我们可以确定固定偏置单管放大电路的静态工作点Q。
请注意，实际操作中可能还需要考虑其他因素，如温度变化对晶体管参数的影响等。
放大电路的静态分析
53/131
二、 静态分析 （也称直流分析）
静态： 是指ui=0时的工作状态，也称直流工作状态。
静态分析： 就是确定放大电路的静态值IBQ、ICQ、UCEQ， 即静态工作点Q。
静态分析方法：
VCC
方法一：解析法（直接计算法） 方法二：图解分析法
RB1
Rc Co
方法三：计算机辅助分析（了解）
2)直流负载线和输出特性曲线有多个交 点,只有与IB=IBQ对应的那条曲线的交 点才是静态工作点。
57/131
小结：改变IBQ，即可改变静态工作点的位置，静态工作点的 位置将直接影响放大电路的放大质量。
制作单位：北京交通大学电子信息工程学院 《模拟电子技术》课程组
ICQ βIBQ
UCEQ=VCC-ICQRC 其中：Si管一般取UBEQ≈0.7V
Ge管一般取UBEQ≈0.3V
Hale Waihona Puke 55/131 2） 图解法 (即作图的方法）
VCC
步骤①：画直流通路；
IB
IC
UBE
UCE
步骤②：由输入特性曲线和输入直流负载线交点求IBQ、UBEQ
IB
VCC/Rb
- 1/Rb
I B f U BE → 输入特性曲线
Ci
iB
iC+
+
+
Rs +
ui
T1
+
uBE
uC RL
uo
us
-
-
-
-
-
54/131 1）解析法 （即计算法 ）
条件：已知发射结压降UBEQ和CE电流增益 β
步骤：（1） 画直流通路；
VCC
射极跟随器静态工作点的计算方法
射极跟随器静态工作点的计算方法射极跟随器作为一种常见的放大电路，其静态工作点的计算方法是非常重要的。
在实际应用中，静态工作点对于电路的性能和稳定性都有非常大的影响。
本文将详细介绍射极跟随器静态工作点的计算方法。
射极跟随器静态工作点的基本原理射极跟随器是一种基本的晶体管放大电路，由一个PNP晶体管和一个电阻组成。
其基本原理是通过对集电极进行负反馈，使输出信号不受输入信号的影响，从而实现输出电流等于输入电流的效果。
射极跟随器静态工作点的计算方法在实际工作中，射极跟随器的静态工作点可以通过如下公式进行计算：IB = (VCC - VBE) / (RB + Re)其中，IB为射极电流，VCC为电源电压，VBE为基极-发射极电压，RB为基极电阻，Re为射极电阻。
通过此公式可以计算出射极跟随器的静态工作点电流IB，进而确定出晶体管的工作状态，即饱和区、放大区或截止区。
具体来说，在射极跟随器中，如果IB过大，则晶体管会进入饱和区，输出信号将会失真；如果IB过小，则晶体管会进入截止区，输出信号将会非常弱。
因此，通过计算射极跟随器的静态工作点，可以很好地控制晶体管的工作状态，从而保证输出信号的质量和稳定性。
射极跟随器静态工作点的注意事项需要注意的是，在实际应用中，射极跟随器的静态工作点还需要考虑其它一些因素，例如温度、晶体管的参数变化等。
因此，在进行射极跟随器的设计和使用时，需要仔细考虑这些因素，同时进行充分的测试和调试，以确保电路的性能和稳定性。
总之，射极跟随器静态工作点的计算是一项非常重要的工作，它直接影响了电路的输出质量和稳定性。
通过了解射极跟随器的基本原理和计算方法，我们可以更好地掌握此电路的使用和设计，同时注意其它一些因素的影响，以确保电路的正常工作和输出质量的良好表现。
放大器的静态工作点
4.如何调节静态工作点
1.当静态工作点偏高，IBQ偏大，出现饱和失真，可将偏置电 阻RB增大，即可使IBQ下降，静态工作点下移
2.当静态工作点偏低， IBQ偏小，出现截止失真，可将偏置 电阻RB减小，即可使IBQ上升，静态工作点上移
3.因此，为了调节静态工作点Q，常将偏置电阻设置为可调电阻， 为了防止可调偏置电阻为零电阻时静态工作电流过大引起三极管损 坏，又常将可调偏置电阻与一定固定电阻相串联
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因此：为了避免放大器产生失真，我们要设置静态工作点
，并且要设置合适的静态工作点，那么该如何设置合适的静 态工作点呢？
3.怎样求解静态工作点？
1.画出直流通路
电容开路，电源短路
+EC
RB RC C2
T
RB
+EC
RC
iC +
C2
C1 +
T
iB
RL uo
ui
2.求解UBEQ,IBQ,ICQ,UCEQ
约定：PNP 锗管 0.3V NPN 硅管 0.7V
态时，放大器的几个重要参
数：UBE,IB,IC,UCE，对应着放 大器输入输出特性曲线上某
ui
一点Q，此时点Q称为静态工
T uo
作点，其参数为：
UBEQ,IBQ,ICQ,UCEQ
2.为什么要设置静态工作点？
目的：是
假设：不设置静态工作点
UBEQ=0,输入信号为正半周时，小于三极管死区部 分，三极管处于截止状态；信号不能被放大，输入负半 周时，三极管be结反偏截止，信号不能被放大
共发射极放大电路
静态工作点Q 1.定义 何为静态/静态工作点？
放大电路的静态分析--估算法
UBE
O
IB t
O
IC t
O
UCE t
O
t
Exit 6
二 放大电路的静态分析
RB C1 + C2 + + iB iC + T uCE + uBE – uo – iE – iC RC
+UCC
+ ui
uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE
uCE
–
uBE
无输入信号(ui = 0)时:
iB
+UCC Rb A C1 Rc V RL D uo C2 C Rb Rc V ui RL C2
基本放大电路的组 成
+ B ui
+ U _ CC
C1
(a)
(b)
Exit
3
讲授新课
一. 直流通路
因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中 如果电容的容量足够大，可以认为它对交流分量不 起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路。 直流通路：直流电流的通路，用来计算静态工 作点。
Exit
4
例1：画出下图放大电路的直流 对直流信号电容 C 可看作开路（即将电容断开）
+UCC RC
断开
RS
RB
C1 + +
es –
+
ui –
+ iC + iB + + T uCE uBE – RL u o – – iE
断开 C2
+UCC RB IB RC + + TUCE UBE – – IE IC
+UCC RB IB RC
U 12 CC 解： IB mA 0.04 mA RB 300
用图解法确定放大电路静态工作点
用图解法确定放大电路静态工作点
图解法是依据BJT的输入特性、输出特性曲线，在已知电路各参数的情况下，通过作图来分析放大电路工作情况的一种工程处理方法。
用图解法确定放大电路静态工作点的步骤如下：
（1）将图(a)所示放大电路分成线性和非线性两部分
非线性部分包括非线性器件--BJT和确定其偏流的VBB和Rb，线性电路部分包括VCC和Rc的串联电路。
图(a)
图（b)
（2）作出电路非线性部分的V-I 特性--BJT的输出特性
由于在本电路中BJT的偏流已由VBB及Rb所确定，即IB=VBB/Rb=12V/300kW=40μA，所以vCE和iC的关系就是对应于BJT 输出特性上iB=IB=40μA的一条曲线即
（1）
（3）作出线性部分的V-I 特性----直流负载线
线性部分的电压、电流关系由下列方程所确定：
（2）
式（2）直线方程在输出特性中与横轴和纵轴分别相交于M（12V，0mA）和 N（0V，3mA）两点，其斜率为-1/Rc。
直线MN称为直流负载线。
（4）由电路的线性与非线性两部分V-I 特性的交点确定Q点
电路的线性与非线性两部分构成一个电路整体，所以在图(b)中，
只有直流负载线与V-I 特性的交点Q所对应的电流电压值，才能同时满足式（1）及式（2）。
由图（b)可读出：IB=40μA，IC=1.5mA，VCE=6V。
共射基本放大电路的静态工作点分析知识分享
VCE QVGICQ RC =12-1.88m×4k=4.48V
四、总结
1、静态工作点Q: IBQ,ICQ,VCEQ,VBEQ 2、静态工作点Q的计算
IBQ
VG
VBEQ RB
ICQIBQ
VCE QVGICQ RC
五、思考题
已知共发射极基本放大电路，VG=12V,集
电极负载电阻Rc=12k， 50，如果使
三极管的VcEQ=6V,则基极偏置电阻RB应为 多少？
五、作业 P51：3-10，3-11
共射基本放大电路的静态 工作点分析
王丹凤
复习导入
三极管中集电极电流Ic与基极电流
No IB的关系
共射放大电路的习惯画法
Image 共射放大电路的直流通路
开路
直流通路 +VG
RB RC
开开路路
一、共射放大电路静态工作点分析
1、静态 放大电路没有输入信号时的工作状
态称为静态。
2、静态工作点分析 所用电路：放大电路的直流通路
解：
IBQ
VG
VBEQ RB
ICQIBQ
VCE QVGICQ RC
三、练习
在共发射极基本放大电路中，已知
UG=12V，RC=4k，RB=300k， 50
试求放大电路的静态工作点。
解：
IBQ
VG
VBEQ RB
=
12 0.7 300 k
≈37.6uA
ICQIBQ =50×37.6uA=1.88mA
此时，晶体管
直流电流IB、IC和 直流电压VCE， VBE。
统称为静态工
作点Q，分别记为 IBQ、ICQ、VCEQ、 VBEQ。
3、静态工作点的计算
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ID
I
DSS
(1
U GS UP
)
2
1 (1 UGS )2 2
1 (1 UGS )2 2
U DS V DD(RS Rd )ID 16 20 ID
上述方程组代入数据得两组解：
第一组：IDQ=0.46mA 第二组：IDQ=0.78mA
UGSQ= -0.6V UGSQ= -3.8V＜Up
第二组数据不合理，故工作点应为第一组：
放大电路的静态工作点也可以通过计算得到，因为场效 应管的转移特性曲线有对应的数学表达式，这样就可以通过 计算求解静态工作点，免去了图解的麻烦。
第5章 基本放大电路
2010.02
共源组态场效应管放大电路有分压偏置和自给偏压两 种电路形式。
分压偏置既可采用增强型管，也可采用耗尽型管； 自给偏压只能采用耗尽型管。 这些偏压电路除了场效应管的类型不同，静态工作点 计算方法一样，但所用的公式有些不同 。
5.3 放大电路静态工作点的计算求解法
5.3.1 场效应晶体管放大电路静态工作点的 计算求解
5.3.2 双极型晶体管放大电路静态工作点的 计算求解法
5.3.3 放大电路静态工作点的稳定
第5章 基本放大电路
2010.02
5.3 放大电路静态工作点的计算求解法
5.3.1 场效应晶体管放大电路静态工作点的 计算求解
解： 场效应管是耗尽型，漏极电流可由下式算出
I DQ
I
DSS
(1
U GSQ U GS(off)
)
2
4 (1
2)2 4
1mA
于是可求出
RS
UGSQ I DQ
2k
第5章 基本放大电路
2010.02
例5.2：场效应管放大电路如图5.3.2所示，其中Rg1=300k ， Rg2=120k，Rg3=10M ，RS=Rd=10k，CS的容量足够大， VDD＝16V，设FET的饱和电流IDSS=1mA，夹断电压Up=UGS(off) = -2V，求静态工作点。
分压偏置也称为射极偏置。
图5.3.3 分压偏置共射放大电路
第5章 基本放大电路
2010.02
R b1
C1 +
U i R b2
V CC
Rc
+ C2
VT
Re
RL
+
Uo
Ce
晶体管VT：放大信号， 起能量控制的作用；
偏置电路Rb1、 Rb2、Re ： 使发射结正偏，集电结反 偏，工作在放大区；
负载电阻：Rc、RL；将变 化的集电极电流转换为信 号电压输出。
耦合和旁路电容C1、 C2 、Ce ：保证信号加到发射结和传输到 负载电阻RL上，保证静态工作点不受影响；
直流电源VCC：向基本放大电路提供工作电流，以及在晶体 管的控制之下向负载输送转换成的信号能量。
第5章 基本放大电路
2010.02
双极型晶体管共射放大电路的直流通路R b1C1来自+U i R b2
VDD
R g1
Rd
VT + C2
C1 +
U i Rg2
R
RL
+
Uo
CS
VDD
R g1
Rd
VT + C2
C1 +
U i Rg2
R
RL
+
Uo
CS
(a) 采用增强型管
(b) 采用耗尽型管
图 场效应管放大电路的分压偏置
第5章 基本放大电路
2010.02
自给偏压共源组态场效应管放大电路如图所示，电路 中应只能用耗尽型MOSFET。
R g1
Rd
C1
解： 因栅极回路无静态电流，
VDD
所以Rg3中无电流，故Rg1和Rg2
C2
分压点的电位与栅极等电位。
由电路得：
Ui Rg2
Rg3
R S CS
Uo
U GS
UG
US
VDD Rg2 Rg1 Rg2
ID Rs
16 120
200 120 10ID 6 10ID
第5章 基本放大电路
2010.02
UGS
UG
US
VDDRg2 Rg1 Rg2
IDRS
(5.3.2) (5.3.3)
联立求解出UGS和ID。 因有二次方程式，有两组解，应选合理的一组。
第5章 基本放大电路
2010.02
增强型场效应管的转移特性曲线可用下式表示
iD
I
DO
( uGS U GS(th)
1) 2
分压偏置的电路方程式
R b1
C1 +
U i R b2
V CC
Rc
+ C2
VT
Re
RL
+
Uo
Ce
交流通路
R b1 U i R b2
V CC
Rc
VT RL Uo
第5章 基本放大电路
2010.02
例5.a：试画出图中电路的直流通路和交流通路。
IDQ=0.46mA ，UGSQ= -0.6V
第5章 基本放大电路
2010.02
5.3.2 双极型晶体管放大电路静态工作点的 计算求解法
5.3.2.1 共射组态基本放大电路的组成
R b1
C1
+
U i R b2
V CC
Rc
+ C2
VT
Re
RL
+
Uo
Ce
场效应管是电压控 制电流源器件，而双极 型晶体管是电流控制电 流源器件；
场效应管放大电路 需要提供一个偏压，双 极型晶体管放大电路需
图5.3.3 分压偏置共射组态基本放大电路
要提供一个偏流。
第5章 基本放大电路
2010.02
共射组态基本放大电路的组成如下：
R b1
C1 +
U i R b2
V CC
Rc
+ C2
VT
Re
RL
+
Uo
Ce
晶体管VT； 偏置电阻Rb1、 Rb2 、Re； 负载电阻Rc、 RL； 耦合和旁路电容C1、 C2 、 Ce ; 直流电源VCC。
UGS
UG
US
VDDRg2 Rg1 Rg2
I D RS
联立求解出UGS和ID。
(5.3.4) (5.3.3)
因有二次方程式，有两组解，应选合理的一组。
第5章 基本放大电路
2010.02
例5.1：在图5.3.1所示电路中，已知UGS=-2V，管子参数IDSS ＝4mA，Up＝UGS(off)= -4V 。设电容在交流通路中可视为短 路。求电流IDQ和电阻RS。
V CC
Rc
+ C2
R b1
VT
Re
RL
+
Uo 直流通路 R b2
Ce
V CC
Rc
VT Re
第5章 基本放大电路
动2画0103.-052
双极型晶体管共射放大电路的交流通路
直流电源和耦合电容对交流相当于短路: 设直流电源内阻为零，交流电流流过直流电源时，没有
电压降。设C1、 C2 足够大，对信号而言，其上的交流压降 近似为零。
VDD
ID Rd
VT + C2
C1 +
U i RG2 R
RL
+
Uo
CS
图 自给偏压共源组态放大电路
第5章 基本放大电路
2010.02
耗尽型场效应管的转移特性曲线可用下式表示
iD
I
DSS
(1
uGS U GS(off)
)
2
可以与自给偏压的电路方程式
(5.3.1)
UGS=-IDRS 或分压偏置的电路方程式