放大电路的直流通路与静态工作点
放大电路直流通路和交流通路
放大电路直流通路和交流通路通常，放大电路中交流信号的作用和直流电源的作用共存，这使得电路的分析复杂化。
为简化分析，引入直流通路和交流通路。
1．直流通路在直流电源的作用下直流电流（静态电流）流过的通路，用于研究电路的静态工作点。
求一个电路的直流通路，有以下三点：①电容视为开路；②电感视为短路；③信号源视为短路，保留内阻。
2．交流通路：输入信号作用下交流信号流经的通路，用于研究电路的动态参数。
求一个电路的交流通路，有以下两点：①容量大的电容（耦合电容）视为短路；②无内阻的直流电源视为短路。
注意：直接耦合放大电路的静态工作点与信号源内阻和负载电阻有关，而阻容耦合与信号源内阻和负载无关。
在分析放大电路时，应遵循“先静态，后动态”的原则，求解静态工作点利用直流通路，求解动态参数时应利用交流参数，两种通路不可混淆，但二者也是不可分割的。
三种放大电路
基于三种电路对电流放大的研究摘要：放大电路时指能量的控制和转换，用能量比较小的输入信号来控制另一个能源，使输出端的负载得到的能量比较大的信号。
放大的对象是变化量，放大的前提是传输不失真。
三种放大电路的基本组态：三种放大电路为：共发射极放大电路，共基极放大电路，共集电极放大电路。
1、共发射极放大电路三极管V：实现电流放大。
集电极直流电源Ucc：确保三极管工作在放大状态。
集电极负载电阻Rc:将三极管集电极电流变化转为电压变化，以实现电压放大。
基极偏置电阻Rb:为放大电路提供静态工作点。
耦合电容C1和C2：隔直流通交流。
工作原理：Ui直接加在三级管V的基极和发射极之间，引起基极电流ib作相应的变化。
通过V的电流放大作用，V的集电极电流ic也将变化。
ic的变化引起V的集电极和发射极之间的电压UCE变化。
UCE中的交流分量uce经过C2畅通的传送给负载RL，成为输出交流电压u。
，实现电压放大作用。
（1）静态分析：共发射极放大电路的直流通路和静态工作点（2）求静态工作点上图Q点为静态工作点。
2、共集电极放大电路A是一个共集组态的单管放大电路,b为等效电路。
则由a图电路的基极回路可求得基极电流为电流的放大倍数由图b等效电路可知。
3、共基极放大电路直流通路与静态工作稳定电路相同。
电流的放大倍数没有电流的放大作用。
电压放大倍数具有电压放大作用，没有倒向作用。
共基极放大电路具有输出电压与输入电压同相，电压放大倍数高、输入电阻小、输出电阻大等特点。
由于共基极电路有较好的高频特性，故广泛用于高频或宽带放大电路中。
三种电路的比较：1.共射电路既能放大电压又能放大电流，具有较大的电压放大倍数和电流放大倍数，输入电阻在三种电路中居中，输出电阻较大，频带较窄。
常做低频放大电路的单元电路。
2. 共集电路只能放大电流不能放大电压，是三种接法中输入电阻最大，输出电阻最小的电路，电压放大倍数接近１，具有电压跟随特点。
常用于电压放大电路的输入级和输出级，在功率放大电路中也常采用。
放大电路静态工作点的稳定、放大电路的三种接法
的变化，保持Q点稳定。
常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点
继续
2. 静态工作点稳定的放大器 (p105)
Rb1 Cb1
+VCC
Rc
I1
IC Cb2
IB
（1） 结构 及工作原理
+
T
+
+
u i
Rb2
I2 Re
IE RL
u o
-
-
+
选I2=（5~10）IB ∴I1 I2
β
R
L
rbe (1 β )Re
继续
输入电阻：
ii
+
+
ui
Rb1
-
+
Ri
ib b
c ic
+
rbe
e
Rb2
β ib
+
RC
RL
u o
R
-
+
Ri
Ro
Ri＝
ui ib
rbe
(1 β )Re
Ri Ri // Rb1 // Rb2
输出电阻：
Ro Rc
[rbe (1 β )Re ]// Rb1 // Rb2
3. ICBO 改变。温度每升高 10C ，ICBQ 大致将增加一 倍，说明 ICBQ 将随温度按指数规律上升。
温度升高，最终将导致 IC 增大，Q 上移。波形容易失真。
iC
VCC RC
T = 20 C
T = 50 C
Q
iB
Q
O VCC uCE
温度对 Q 点和输出波形的影响
直流通路带负载的共射放大电路静态分析
Value Engineering0引言模拟电子技术中典型的电路之一为基本放大电路，而共射放大电路是最为常用的基本放大电路。
因此，共射放大电路的分析成了放大电路分析的主要内容[1]。
放大电路的分析包括静态分析和动态分析，静态分析是动态分析的基础，合适的静态工作点是放大电路进行放大的前提。
直流通路中带有负载的放大电路的静态分析中，参数U CEQ 的计算在放大电路的静态分析中是一个难点，也是重点[2]。
但一些教材或参考辅导教材是直接给出应用的公式，并没有给出推导过程。
本文主要针对直流通路中带有负载的直接耦合式共射放大电路进行静态分析，特别是对参数U CEQ 给出了三种不同的求解方法。
1共射放大电路三极管构成的基本放大电路根据输入输出信号连接方式的不同，具有三种基本接法：共射极放大电路、共基极放大电路和共集电极放大电路，其中根据耦合方式的不同，又分为直接耦合式、阻容耦合式、变压器耦合式和光电耦合式。
共射极放大电路由于输入电阻高、输出电压与输入电压反相、既有电压放大作用又具有电流放大作用的特点，在三极管放大电路中用途较为广泛。
共射放大电路是三极管基极输入、集电极输出，图1为输出端未带负载的直接耦合式共射极放大电路，该放大电路的直流通路中输出端未带负载。
图2为输出端带负载的直接耦合式共射极放大电路，该放大电路的直流通路中输出端带有负载。
2静态分析放大电路的静态分析是指在直流通路中计算参数I BQ 、I CQ 、U BEQ 和U CEQ ，其中U BEQ 往往看作是已知参数，对于硅三极管，U BEQ =0.7V ，锗三极管U BEQ =0.2V 。
放大电路静态分析的方法有两种：图解法和公式法。
图解法是在三极管输入特性曲线坐标面内画出输入端的直流负载线（u be 与i b 之间的关系式），与输入特性曲线交点对应的坐标即为参数I BQ 和U BEQ ；在三极管输出特性曲线坐标面内画出输出端直流负载线（u ce 与i c 之间的———————————————————————作者简介:黄艳（1974-），女，安徽砀山人，硕士研究生，2007年毕业于中国矿业大学，讲师，研究方向为检测技术与自动化装置。
放大电路静态工作点的稳定措施
2.3.1 放大器的直流通路与交流通路 1．直流通路 ． 放大电路未加输入信号时，在直流电源作用下直流电流流经的通路。 用于研究电路的静态工作点等问题。
共射放大电路的 直流通路 画直流通路的原则为：电容视为开路；电感线圈视为短路。
2.4.2 放大器静态工作点稳定的措施 1．分压式偏置电路
（a）电路原理图 ）
（b）实物连接图
Rb1为上偏置电阻， Rb2为下偏置电阻， Re为射极电阻， 起到稳定三极管静态电流的作用。 Ce是旁流电容，使放大电路的放大作用不因Re而降低。
（2）静态工作点稳定的条件
I1 ≈ I
（3）静态工作点稳定的过程 （某原因） →
2．交流通路 ． 在交流信号
vi 作用下，交流信号流经的通路。
用于研究放大电路的动态参数及性能指标等问题。
共射放大电路的 交流通路 画交流通路的原则为：电容视为短路；直流电源视为短路。
2.3.2 放大器的静态与动态分析 1．静态分析 ． 静态分析主要是估算放大电路的静态工作点Q，即静态时电路中各处的直流电流和直 流电压： I
2ห้องสมุดไป่ตู้
>>
I
BQ
I CQ
↑ →
I EQ ↑
I BQ
↓
→
V EQ ↑ → V BEQ↓
I CQ ↓
←
可见分压式偏置电路具有自动稳定静态工作点的功能。
分压式偏置电路 的直流通路
（4）分压式偏置电路静态工作点的估算
I1 ≈ I2 =
VCC R b1 + R b 2
静态工作点
习题七7-1 什么是静态工作点？如何设置静态工作点？若静态工作点设置不当会出现什么问题？估算静态工作点时，应根据放大电路的直流通路还是交流通路？答：所谓静态工作点就是输入信号为零时，电路处于直流工作状态，这些直流电流、电压的数值在三极管特性曲线上表示为一个确定的点，设置静态工作点的目的就是要保证在被被放大的交流信号加入电路时，不论是正半周还是负半周都能满足发射结正向偏置，集电结反向偏置的三极管放大状态。
可以通过改变电路参数来改变静态工作点，这就可以设置静态工作点。
若静态工作点设置的不合适，在对交流信号放大时就可能会出现饱和失真（静态工作点偏高）或截止失真（静态工作点偏低）。
估算静态工作点是根据放大电路的直流通路。
7-2 试求题图7-1各电路的静态工作点。
设图中的所有三极管都是硅管。
解：图(a)静态工作点VR I U U mA I I A mA I c c cc ce b c b 3.14101107.9247.9194.050194194.0101207.024333=⨯⨯⨯-=-==⨯===≈⨯-=-βμ 图(b)和图(c)的发射结反向偏置，三极管截止，所以I b =0，I c =βI b ≈0，三极管工作在截止区，U ce ≈U cc 。
图(d)的静态工作点)1.3712(]10)212(1065.212[)]()6(6[65.226026.0165.21027.06333--=⨯+⨯⨯--=+----≈=≈=≈+==⨯-=-e c c ce e c e b e R R I U mA I I A mA I I mA I μβ依此I c 电流，在电阻上的压降高于电源电压，这是不可能的，由此可知电流要小于此值，即三极管工作在饱和状态。
图(e)的静态工作点V R I U U mA I I I I mA I V U e e cc ce e b e c e B 3.161021085.3240475.018085.3185.31027.08810310)6030(2433333=⨯⨯⨯-=-==+=+=≈=⨯-==⨯⨯⨯+=-β 7-3 放大电路的输入电阻与输出电阻的含义是什么？为什么说放大电路的输入电阻可+24V c 2k R e =100 R e 2k (a) (b) (c)题图7-1 习题7-2电路图以用来表示放大电路对信号源电压的衰减程度？放大电路的输出电阻可以用来表示放大电路带负载的能力？答：输入电阻就是将放大电路看为一个四端元件，从输入端看入的等效电阻。
放大电路静态分析
定义：放大电路中直流分量通过的路径 直流通路的画法规则
旁路和耦合电容在直流通路中相当于开路 电感在直流通路中相当于短路 直流电源保留不动
直流通路例题1
+UCC
RB C1 RC T 开路 C2 开路 RB RC
直流通道 +UCC
2.静态工作点Q参数分析
定义：即分析只有直流电压VCC作用时放大电路中核心元件（即 放大元 件）各级之间的电流和电压。亦即求IBQ、ICQ、VCEQ、 VBEQ +VCC Rb RC
VCEQ=12-1×5
=7v
被切断的 部分
被切断的 部分 电路整理得：
＋12 560kΏ 5K + Vce IBQ ICQ
由图可以知道: VCC=IBQ×560+VBEQ 12=IBQ×560+0.7 IBQ=(12-0.7)/560 IBQ=20µ A ICQ=β IBQ＝50×20＝1mA VCEQ=VCC - ICQ×RC
放大电路静态分析
单管共发射极放大电路
1.静态 2.静态工作点参数的分析
要求： 1. 静态，直流通路，静态工作点。 2.用近似计算法估算单管共射放大电路静 态工作点。
回顾
iB + uI Rb VBB
iC
RC
VCC
VCC：直流电源输出端较大能量的提供者 VBB：基极直流电源，使三极管的发射极正向偏值的电压，同时为 三极管基极回路提供回路电流。 RC：他将集电极电流的变化转换成集电极电压的变化，再传送到放 大电路的输出端。 Rb：他和VBB共同作用使放大电路的基极有正向偏值电压。 uI:：外加电信号
C2 +
C1
＋ UI
T
U0
_
直流通路与静态工作点
直流通路与静态工作点无信号输入（us＝0）时，放大电路的工作状态称为静态。
静态时，电路中各处的电压、电流均为直流量。
由于电路中的电容、电感等电抗元件对直流没有影响，因此，对直流而言，放大电路中的电容可视为开路（电感可视为短路），据此所得到的等效电路称为放大电路的直流通路，如图Z0202所示。
静态时，晶体管各极的直流电流、电压分别用IB、UBE、IC、UCE表示。
由于这组数值分别与晶体管输入、输出特性曲线上一点的坐标值相对应，故常称这组数值为静态工作点，用Q表示。
明显，静态工作点是由直流通路打算的。
静态工作点常用如下近似计算法进行估算：IBRb +UBE = ECICRC +UcE = EC在上常工作状况下，对应不同的IB 值，UBE 的变化很小，作为近似估算，可以认为UBE不变，对硅管近似地取UBE ≈0.7V，对锗管近似地取UBE ≈0.3V。
通常EC》UBE ，因而由上两式可得：由于电子电路中电流一般比较小，在计算过程中，电流IB的单位常取μA电流IC的单位常取mA，电阻的单位为kΩ，电压的单位仍是V。
放大电路既然是放大沟通信号的，为什么还要设置静态工作点呢？这主要是由于晶体管等放大器件是非线性器件所致。
如晶体管的放射结是单向导电的，而且存在着肯定的门限电压，在门限电压四周，输入特性曲线具有严峻的非线性，如图。
若不设偏置，直接输入正弦波电压uI，由图可见，不仅要求uI 要有肯定幅度，而且Ib已消失了严峻的非线性失真，根本达不到不失真放大的目的。
要减小这种失真，就要设置肯定的直流偏置电压UBE ，使沟通信号uI迭加在UBE 之上，从而使加到放射结两端的电压uBE =UBE + uI，基极电流IB= IB + Ib ，成为只有大小变化、而没有极性变化的脉动直流，如图Z0203所示，这就保证了在uI 的整个周期内，晶体管始终工作在线性区域。
因此，只有合理地设置静态工作点，才能不失真地放大信号。
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放大电路的直流通路与静态工作点
1)直流通路
直流通路是指放大电路中直流分量通过的路径。
计算放大电路的静态工作点（如BQ I 、CQ I 、CEQ U 等）时用直流通路。
画直流通路时，电容视为开路，电感视为短路，其它不变。
如图2－2（b ）所示。
（a ） （b ） （c ）
图２－2 基本共射放大电路的交、直流通路
（a ） 电路（b ） 直流通路 （c ） 交流通路
2)静态工作点
静态值可以通过直流通路求得。
由图2－2（b ）可知：
b c
c b BEQ
CC BQ R R U U U I ≈－＝ （2－1）
BQ CQ I I β≈ （2－2）
CEQ CC CQ C U U I R =-
（2－3） 式中各量的下标Q 表示它们是静态值。
三极管的BEQ U 很小，对于硅管取0.7V ，对锗管取0.3V ，与电源CC U 相比可忽略不计。
例2－1 在图2－2中，已知CC U ＝20V ，C R ＝6.8k Ω，b R ＝500k Ω，三极管的β＝
45。
试求放大电路的静态工作点。
解：
A 40mA 04.0500
20R R b CC b BEQ
CC BQ μ≈＝＝＝－＝U U U I mA 8104045BQ CQ ..I I ＝＝＝⨯β V 87868120R c CQ CC CEQ ...I U U ＝－＝－＝⨯。