放大電路的三種基本組態(tài)

1、一、復(fù)習(xí)引入 復(fù)習(xí)基本共射極放大電路的結(jié)構(gòu)及各元件的名稱和作用。二、新授（一）基本共射極放大電路分析（1）基本共射極放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)無(wú)輸入信號(hào)（ui=0）時(shí)電路的狀態(tài)稱為靜態(tài)，只有直流電源Ucc加在電路上，三極管各極電流和各極之間的電壓都是直流量，分別用IB、IC、UBE、UCE表示，它們對(duì)應(yīng)著三極管輸入輸出特性曲線上的一個(gè)固定點(diǎn)，習(xí)慣上稱它們?yōu)殪o態(tài)工作點(diǎn)，簡(jiǎn)稱Q點(diǎn)。IB、IC、UBE、UCE通常表示為IBQ、ICQ、UBEQ和UCEQ。 (a)共射放大電路 (b)直流通路 圖1 共射基本放大電路及其直流通路靜態(tài)值既然是直流，故可用交流放大電路的直流通路來(lái)分析計(jì)算。1 / 13在如圖1（b

2、）所示共射基本電路的直流通路中，由+UccRbb極e極地 可得:一般UCCUBEE，則 IBQ=（UCC-UBEQ）/RbUCC/Rb 當(dāng)UCC和Rb選定后，偏流IB即為固定值，所以共射極基本電路又稱為固定偏流電路。如果三極管工作在放大區(qū)，且忽略ICEO，則 ICQIBQ 由+UccRcb極c極e極地可得 UCEQ=UCC=ICQRC 如果按上式算得值小于0.3V，說(shuō)明三極管已處于或接近飽和狀態(tài)，ICQ將不再與IBQ成倍關(guān)系。此時(shí)ICQ稱為集電極飽和電流ICS，集電極與發(fā)射極間電壓稱為飽和電壓UCES。UCES值很小，硅管取0.3V?？捎上率角蟮?ICS =(UCC-UCES)/RC 一般情況

3、下，UccUCES ICSUCC/RC （2）微變等效電路分析法共射基本放大電路的微變等效電路，如圖2所示。從圖中可以看出，輸入電阻Ri為Rb與rbe的并聯(lián)值，所以輸入電阻為圖2 Ri基本共射電路的微變等效電路 Ri=Rb/rberbe 當(dāng)us被短路時(shí)，ib=0,ic=0，從輸出端看進(jìn)去，只有電阻Rc，所以輸出電阻為 R0=RC 從圖2中輸入回路可以看出 Ui=ibrbe令RL=RC/RL，其輸出電壓為 UO=-ic(RC/RL)=-icRL=-ibRL因此，電壓放大倍數(shù)為 Au=uo/ui=-iRL/rbe 式中，負(fù)號(hào)表示U0志ur相位相反。源電壓放大倍數(shù)為Aus= uo/ui= ui/us

4、uo/ui=Ri/Rs/(Rs+Ri)Au 由于Rbrbe,可得Aus=Rb/rbe/(Rs+Rb)/rbeAu-rbe/(Rs+rbe)RL/ rbe=RL(Rs+rbe)例1 某電子設(shè)備中一級(jí)放大電路如圖3（a）所示,已知IEQ=1.9mA, =50, 信號(hào)源內(nèi)阻Rs=500，試估算Au、Aus、Ri、Ro 。 解：首先畫出該電路的交流通路如圖3（a）所示，因?yàn)殡娮鑂el未并接旁路電容，三極管發(fā)射極通過(guò)Rel接地。將三極管用簡(jiǎn)化微變等效模型替換，畫出該電路的微變等效電路如圖3（c）所示。（1） 求rbe由于ICIEQ=1.9mA為已知.故rbe300+26mV/ICmA=300+502.6

5、/2.9()998注意!若ic未知,則必須通過(guò)靜態(tài)分析先求出IC。 （a）電路圖 （b）交流通路 （c）微變等效電路 （d）求的等效電路圖3 例1的圖（2）求輸入電阻Ri 從圖3（c）可以看出，輸入電阻Ri為Rb1、Rb2與、Rel支路的等效電阻Ri三者并聯(lián)。rbe與Rel中流過(guò)電流不同，流過(guò)rbe的電流為ib，而流過(guò)Rel的電流為ie，故rbe與Rel不能直接串聯(lián)相加。因?yàn)?ui=ibrbe+ieRel=ibrbe+(1+)Rel所以 Ri=ui/ib= rbe+(1+)Rel故 Ri= Rb1/ Rb2/ Ri=Rb/ Ri即 Ri= Rb/ rbe+(1+)Rel 則由公式可算出本題的R

6、i=6.69k（3）求輸出電阻Ro當(dāng)us被短路且RL時(shí)，如圖3（b）所示，由KVL可得 ibrbe+(1+) ibRel+ib(Rs/Rb)=0 ib=0即受控電流源開路，則ic=0 R0=uo/io=uo/iRc R0=RC 則本題中的R0=3.9 k（4）求放大倍數(shù)Au令RL=RC/RL，因?yàn)閡o=-icRL=-ib RL，所以Au= uo/ui = -RL/ (rbe+(1+) Rel ) 式中，負(fù)號(hào)表示uo與ui相伴相反。代入數(shù)據(jù)得Au=-6.43（5）求源電壓放大倍數(shù)AusAus=uo/us=(uo/ui)（ui/us）=AuiiRi/ii(Rs+Ri)=Ri/(Rs+Ri)Au 代

7、入數(shù)據(jù)或得 Aus=-5.98（二）共集電極放大電路共集電極放大電路的組成如圖4(a)所示。圖4(b)為其微變等效電路，由交流通路可見(jiàn)，基極是信號(hào)的輸入端，集電極則是輸入、輸出回路的公共端，所以是共集電極放大電路，發(fā)射極是信號(hào)的輸出端，又稱射極輸出器。各元件的作用與共發(fā)射極放大電路基本相同，只是Re除具有穩(wěn)定靜態(tài)工作的作用外，還作為放大電路空載時(shí)的負(fù)載。 (a)電路圖 (b)微變等效電路圖4 共集電極放大電路1靜態(tài)分析由圖4(a)可得方程 VCC=IBRB+UBE+(1+)IBRE 則 IB= (VCC - UBE )/RB+(1+)RE IC=IB UCE= Vcc-IEREVcc-ICRE

8、 2動(dòng)態(tài)分析（1）電壓放大倍數(shù)Au由圖圖4(b)可知ui=ibrbe+ieRL=ibrbe+(1+)RLuo=ieRL=(1+)ibRL式中：RL=RE/RL。故Au=uo/ui=ib(1+)RL/ Ibrbe+(1+)RL= (1+)RL/ rbe+(1+)RL 一般（1+)RL rbe ，故Au1，即共集電極放大電路輸出電壓與輸入電壓大小近似相等，相位相同，沒(méi)有電壓放大作用。（2）輸入電阻RiRi=ui/ib=ibreb+(1+)ibRL/ Ib = rbe+(1+)RL故 Ri= RB/ RL=RB/rbe+(1+)RL 說(shuō)明,共集電極放大電路的輸入電阻比較高,它一般比共射基本放大電路的

9、輸入電阻高幾十倍到幾百倍.（3)輸出電阻Ro將圖4(b)中信號(hào)源Us短路,負(fù)載RL斷開,計(jì)算R0的等效電路如圖5所示。圖5 計(jì)算輸出電阻的等效電路由圖4可得I=Ie+Ib+Ib=Ie+(1+)Ib=Uo/(RE+(1+)U/(rbe+RS)式中：Rs=RS/RB。故 uo/i=RE/( rbe+RS/1+)通常Re一般較小，所以R0(rbe+RS)/(1+)=rbe+(RS/Rb)/ 1+ 式中，信號(hào)源內(nèi)阻和三極管輸入電阻rbe都很小，而管子的值一般較大，所以共集電極放大電路的輸出電阻比共射極放大電路的輸出電阻小得多，一般在幾十歐左右。3特點(diǎn)和應(yīng)用共集電極放大電路的主要特點(diǎn)是：輸入電阻高，傳遞

10、信號(hào)源信號(hào)效率高。輸出電阻低，帶負(fù)載能力強(qiáng)；電壓放大倍數(shù)小于或近似等于1而接近于1；且輸出電壓與輸入電壓同相位，具有跟隨特性。雖然沒(méi)有電壓放大作用，但仍有電流放大作用，因而有功率放大作用。這些特點(diǎn)使它在電子電路中獲得了廣泛的應(yīng)用。（1）作多級(jí)放大電路的輸入級(jí)由于輸入電阻高可使輸入放大電路的信號(hào)電壓基本上等于信號(hào)源電壓。因此常用在測(cè)量電壓的電子儀器中作輸入級(jí)。（2）作多級(jí)放大電路的輸出級(jí)由于輸出電阻小提了放大電路的帶負(fù)載能力，故常用于負(fù)載電阻較小和負(fù)載變動(dòng)較大的放大電路的輸出級(jí)。（3）作多級(jí)放大電路的緩沖級(jí)將射極輸出器接在兩級(jí)放大電路之間，利用其輸入電阻高、輸出電阻小的特點(diǎn)?？勺髯杩棺儞Q用，在兩

11、級(jí)放大電路中間起緩沖作用。（三）共基極放大電路共基極放大電路的主要作用是高頻信號(hào)放大，頻帶寬，其電路組成如圖6所示。圖6中RB1、RB2為發(fā)射結(jié)提供正向偏置，公共端三極管的基極通過(guò)一個(gè)電容器接地，不能直接接地，否則基極上得不到直流偏置電壓。輸入端發(fā)射極可以通過(guò)一個(gè)電阻或一個(gè)繞組與電源的負(fù)極連接，輸入信號(hào)加在發(fā)射極與基極之間（輸入信號(hào)也可以通過(guò)電感耦合接入放大電路）。集電極為輸出端，輸出信號(hào)從集電極和基極之間取出。圖6 共基極放大電路1.靜態(tài)分析由圖6不難看出，共基極放大電路的直流通路與共射極分壓式偏置電路的直流通路一樣，所以與共射極放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算相同。2.動(dòng)態(tài)分析共基極放大電路的微

12、變等效電路如圖6所示，由圖6可知說(shuō)明，共基極放大電路的輸出電壓與輸入電壓同相位，這是共射極放大電路的不同之處；它也具有電壓放大作用，Au的數(shù)值與固定偏置共射極放大電路相同。由圖6可得它是共射極接法時(shí)三極管輸入電阻的倍，這是因?yàn)樵谙嗤腢i作用下，共基極法三極管的輸入電流,比共射接法三極管的輸入電流大倍，這里體現(xiàn)了折算的概念，即將rbe從基極回路折算到射極電路的輸入電阻 可見(jiàn)，共射極放大電路的輸入電阻很小，一般為幾歐到幾十歐。圖6 共基極放大電路的微變等效電路由于在求輸出電阻RO時(shí)令。則有，受控電流源作開路處理，故輸出電阻RoRC由式可知，共基極放大電路的電壓倍數(shù)較大，輸出和輸入電壓相位相同；輸入電阻較小。輸出電阻較大。由于共基極電路的輸入電流為發(fā)射極電流。輸出電流為集電極電流，電流放大倍數(shù)為/，小于1且近似為1，因此共基極放大電路又叫電流跟隨器。共基極放大電路主要應(yīng)用于高頻電子電路中。作業(yè)布