2.4　放大电路的静态分析

对于一个放大电路的分析一般包括两个方面的内容：静态分析和动态分析，静态分析讨论的是直流量，动态分析讨论的是交流量。前者主要确定静态工作点，后者主要研究放大电路的性能指标。

当放大电路的输入端没有外加交流输入信号（即输入信号ui=0）时，放大电路在直流电源VCC的作用下，三极管的输入回路及输出回路只有直流量。此时的电压和电流都是直流量，称为直流工作状态，简称静态。这些直流电流和直流电压在三极管的输入、输出特性曲线上分别对应一个点，反映放大电路在静态时的工作状态，故称为静态工作点，简称Q点。三极管的静态工作点用IBQ、ICQ和UBEQ、UCEQ来表示。

静态工作点可以由放大电路的直流通路采用估算法计算，也可以用图解法确定。

2.4.1　用估算法确定静态工作点

首先画出放大电路的直流通路。由于电容对直流相当于开路，故图2.13所示共发射极放大电路的直流通路如图2.14所示。

由图2.14中的直流通路可知，在三极管的基极回路中，静态基极电流IBQ从直流电源VCC的正端流出，经过基极电阻RB和三极管的发射结，最后流入公共端。列出回路方程为 IBQRB+UBEQ=VCC，由此可得到：

（2.14）

式中，UBEQ是静态时三极管的发射结电压。

由于三极管导通时，UBEQ变化很小，可视为常数。其中硅管=0.7V，锗管=0.2V。当VCC、RB已知，则可由式（2.14）算出IBQ。

根据三极管基极电流与集电极电流之间的关系，可求出静态集电极电流为

ICQ≈βIBQ　　（2.15）

再由直流通路列出集电极回路方程为ICQRC+UCEQ=VCC，这样可得

UCEQ=VCC-ICQRC　　（2.16）

至此，静态工作点的电流、电压都已估算出来。

【例2.1】　求图2.13所示共射放大电路的静态工作点。已知VCC=12V，RB=300kΩ，RC=3kΩ，三极管的β=50。

解：根据式（2.14）～式（2.16），得

　　

　　

请用实验来测试图2.13所示电路的静态工作点（或用Multisim软件仿真）。

2.4.2　用图解法确定静态工作点

放大电路的图解法就是在三极管输入特性曲线和输出特性曲线上，用作图的方法来分析放大电路的静态工作情况。

在图2.13中，输入回路中电压与电流之间有以下关系：

VCC=iBRB+uBE　　（2.17）

上式是一直线方程，在iB-uBE坐标系中可画出一条满足该式关系的直线，称为输入回路直流负载线，其斜率为-1/RB。该直线与纵轴的交点为A点，对应的坐标值为uBE=0、iB=VCC/RB；该直线与横轴的交点为B点，对应的坐标值为uBE=VCC、iB=0。所以在iB-uBE坐标系中，找出A点和B点，并将它们相连，所得的直线就是输入回路直流负载线。

放大电路静态时的iB、uBE值除了应满足式（2.17）关系外，还应符合三极管的输入特性，所以实际的静态工作点值只能是直流负载线与输入特性曲线交点坐标所决定的数值。通常将这一交点称为静态工作点，记作 Q，相应的 iB、uBE值就是静态工作点值，分别记作 IBQ和，如图2.15（a）所示。

在图2.13中，输出回路中电压与电流之间有以下关系：

VCC=iCRC+uCE　　（2.18）

上式是输出回路方程。在iC-uCE坐标系中可画出一条满足该方程的直线，称为输出回路直流负载线，其斜率为-1/RC。该直线与纵轴的交点为C点，对应的坐标值为uCE=0、iC=VCC/RC，这一电流值是uCE=0时流过输出回路的电流（即集电极短路电流）。输出回路直流负载线与横轴的交点为D点，对应的坐标值为uCE=VCC、iC=0。由于三极管输出回路的电压uCE和电流iC也应满足三极管输出特性决定的关系，所以求解静态工作点Q，可以在三极管输出特性曲线的iC-uCE坐标系中，找出C点和D点，并将它们相连，所得的直线就是输出回路直流负载线。该直线与iB=IBQ的那一条输出特性曲线的交点，就是静态工作点Q，其相应的iC、uCE值就是静态工作点值，分别记作和，如图2.15（b）所示。

归纳

放大电路的静态工作点可以根据实际需要，采用不同的方法来求解，估算方法求解比较简单，而图解方法比较直观，容易判断静态工作点是否合适。

思考题

1.什么是Q点？ 如何用图解法确定Q点？

2.三极管集电极电流何时达到其最大值？集电极电流何时近似为0？

3.三极管的UCE何时等于VCC？什么情况下UCE变成最小值？