技术精讲：放大电路工作状态深度剖析

本篇文章主要对放大电路的工作状态进行了较为详细的分析，并且给出了一种将为简便的方法，将含有非线性元件(如三极管)的放大电路转化为线性电路，来方便分析和计算。希望大家在阅读过本篇文章之后能够有所收获。

在电路的设计和测量当中，时常会需要把信号进行放大，这样就便于信号的测量和利用。可以说放大电路是模电设计当中的基础和重点内容。本篇文章就将对放大电路进行分析，并且提供了一种方便的计算方法。

1、放大电路工作原理

三极管可以通过控制基极的电流来控制集电极的电流，来达到放大的目的。放大电路就是利用三极管的这种特性来组成放大电路。下面主要从共发射极的接法为例来介绍。

(1)放大电路组成原理

放大电路的组成原理（应具备的条件）：放大器件工作在放大区（三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置）；输入信号能输送至放大器件的输入端（三极管的发射结）；有信号电压输出；判断放大电路是否具有放大作用，就是根据上面三点，他们必须同时具备。

(2)直流通路和交流通路

在分析放大电路时，有两类问题：直流和交流问题。直流通路：将放大电路中的电容视为开路，电感视为短路即得。它又被称为静态分析。交流通路：将放大电路中的电容视为短路，电感视为开路，直流电源视为短路即得，它又被称为动态分析。

直流通路与交流通路举例

2、放大电路的直流工作状态

公式比较多，就不一一写出来了，想要看的可以参考模拟电子线路相关的书籍。需要掌握公式法计算Q点和图形法计算Q点。什么是Q点?它就是直流工作点，又称为静态工作点，简称Q点。我们在进行静态分析时，主要是求基极直流电流IB、集电极直流电流IC、集电极与发射极之间的直流电压UCE。(1)公式法计算Q点我们可以根据放大电路直流通路，估算出放大电路的静态工作点。下面把IB、IC、UCE的公式列出来。

(2)图解法计算Q点三极管的电流、电压关系可用输入特性曲线和输出特性曲线表示，我们可以在特性曲线上，直接用作图的方法来确定静态工作点。用图解法的关键是正确的做出直流负载线，通过直流负载线与iB=IBQ的特性曲线的交点，即为Q点。读出它的坐标即得IC和UCE。

图解法求Q点的步骤为：

通过直流负载方程画出直流负载线，（直流负载方程为UCE=UCC-iCRC）;由基极回路求出IB;找出iB=IB这一条输出特性曲线与直流负载线的交点就是Q点。读出Q点的坐标即为所求;

3、放大电路的动态分析

我们把输入交流信号时的状态称为动态，下面主要介绍放大电路动态分析的两种方法：图解法和微变等效电路法。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。

交流负载线的画法：

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。

出一条斜率为R’’L的辅助线，然后过Q点作它的平行线记得。(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)。

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。

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，输出特性间距不匀，当输入又比较大时，就会使Ib、Ucc、Ic的正负半周不对称，即产生非线性失真。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、Ic的波形失真，称为截止失真。

微变等效电路法

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。