图解法在放大器中的应用分析

于 敏

（永城职业学院，河南 商丘 476600）

图解法在放大器中的应用分析

于 敏

（永城职业学院，河南 商丘 476600）

图解法是放大电路最常用的基本分析方法之一，它在放大器中的应用相当广泛，不仅可以进行静态分析，而且可以进行动态分析以及分析非线性失真。文章主要对这些应用进行探讨，从中探讨出图解法的应用范围以及图解法的优缺点。在实际工作中调试放大电路时，这种分析方法对于检查被测电路的静态工作点是否合适，以及如何调整电路参数等都将有很大帮助。

静态工作点；直流负载线；交流负载线；非线性失真

所谓图解分析法，就是在已知放大管的输入特性、输出特性以及放大电路中其它各元件参数的情况下，利用作图的方法对放大电路进行分析。文章从五个应用方面进行讨论，从而总结出图解法的优缺点及图解法的应用范围。

1 静态图解

当放大器中无输入信号（即vi=0）时，电路中的三极管工作点的三个参数都是直流量，用作图的方法分析这些直流量就是静态图解。本部分从两个层次进行分析：第一层，直流负载线。第二层，静态工作点（Q点）的确定。

2 动态图解

当放大电路有输入信号作用时，电路中各处的电流、电压均处于显著变动状态，故称为动态，用作图的方法分析这些变动的状态称为动态图解。本部分从四个层次进行分析：第一层，交流负载线。第二层，在输入特性曲线上作输入信号波形。第三层，在输出特性曲线上作输出信号波形。第四层，放大倍数的计算。

3 用图解法分析非线性失真

在放大电路中，静态工作点的位置必须设置适当，否则放大电路的输出波形容易产生明显的非线性失真。本部分从个三层次进行分析：第一层，截止失真。第二层，饱和失真。第三层，饱和截止失真。

（1）截止失真。当Q点过低时，在输入信号负半周靠近峰值的某段时间内，晶体管b-e间电压总量VBE小于开启电压Von，晶体管截止。因此基极电流将产生底部失真。集电极电流和集电极电阻上电压的波形必然随之产生同样的失真，所以输出电压一定失真。由于输出电压与集电极电阻上电压的变化相位相反，从而导致波形产生顶部失真。因晶体管截止而产生的失真称为截止失真。适当增大电源或减小基极电阻，从而增大了基极电流，进一步消除了截止失真。

（2）饱和失真。当静态工作点偏高时，由于输入信号正半周靠近峰值的某段时间内晶体管进入例如饱和区，此时，当基极电流增大时，导致集电极电流的波形产生顶部失真。由于输出电压与集电极上电压的变化相位相反，从而导致输出波形产生底部失真，因晶体管饱和而产生的失真称为饱和失真。为了消除饱和失真，就要适当降低Q点。为此，可以增大基极电阻以减小基极静态电流，从而减小集电极静态电流；也可以减小集电极电阻以改变负载斜率，从而增大管压降。（童诗白，2001）。

（3）饱和截止失真。有时侯，即使静态工作点选择合适，但如果输入信号幅度过大，输出波形也会产生非线性失真，同时出现饱和失真和截止失真。总之，为避免失真，静态工作点的选择应使晶体管在信号变化范围内始终处在线性放大区。如果希望输出幅度尽可能大而失真尽可能小，静态工作点最好选在交流负载线的中点，如果输入信号比较小，这时为了减少管子的功耗，减小输出噪声，则工作点选低一点较好（潭中华，2004）。

4 用图解法估算动态范围

动态范围是指输出波形没有明显失真的情况下，利用图解法可以估算出最大不失真输出。在放大电路的输入端加上交流正弦电压，则工作点将绕Q点在交流负载线上移动。当工作点向上移动超过A点时，将进入饱和区；当工作点向下移动超过B点时，将进入截止区；可见，输出波形不产生明显失真的动态工作范围由交流负载线上A、B两点所限定的范围决定。静态工作点最好选在交流负载线的中点。

5 电路参数对静态工作点影响的图解

有时，即使设置了合适的静态工作点，但当电路参数改变时，工作点也会发生变化，偏离原来的位置。本部分从改变Rb、Vcc、Rc、β这四个电路参数进行分析。由以上分析可知，用图解法可以直观全面地了解放大电路的工作情况和放大过程，帮助分析产生波形失真的原因，了解电路参数对静态工作点的影响，从而设置合适的静态作点，并能大致确定动态工作范围，但用图解分析法分析放大电路也有自身的缺点：①在特性曲线上作图比较麻烦，特别是vi很小时，在输入特性上求ib更不容易作得准确。②当工作频率较高时，由于管子结电容的作用特性曲线已不再适用。③当放大电路比较复杂时（例如有反馈）图解法也不适用了。因此，图解法一般多适用于分析输出幅度比较大而工作频率不太高且放大电路中没有反馈的场合。

[1]卜益民.模拟电子技术[M].北京：北京邮电大学出版社，2004．

[2]江晓安，董秀峰.线性电子电路[M].西安：西安电子科技大学出版社，2002.

于敏（1981-），女，大学本科，讲师，主要研究方向：电子与通信工程。