三極管放大電路

一個基本放大電路必須有如圖2.1.1(a)所示各組成部分：輸入信號源、晶體三極管、輸出負載以及直流電源和相應(yīng)的偏置電路。其中，直流電源和相應(yīng)的偏置電路用來為晶體三極管提供靜態(tài)工作點，以保證晶體三極管工作在放大區(qū)。就雙極型晶體三極管而言，就是保證發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。輸入信號源一般是將非電量變?yōu)殡娏康膿Q能器，如各種傳感器，將聲音變換為電信號的話筒，將圖像變換為電信號的攝像管等。它所提供的電壓信號或電流信號就是基本放大電路的輸入信號。圖2.1.1(b)是最簡單的共發(fā)射極組態(tài)放大器的電路原理圖。我們先介紹各部件的作用。晶體管V2.直流電源UCC3.基極偏流電阻Rb4.集電極電阻Rc5.耦合電容C1、C2晶體三?管晶體三?管輸入佶號瀰□□n底的館置電銘圖2.1-1敕大電器基本須成與共發(fā)射極基卑放大電路

U)敢大電路基卒組成框斑屮〔刃電路原理圖、放大電路的工作原理在圖2.1.1(b)所示基本放放大電路中，我們只要適當(dāng)選取Rb、Rc和UCC的值，三極管就能夠工作在放大區(qū)。下面我們以它為例，分析放大電路的工作原理。無輸入信號時放大器的工作情況在圖2.1.1(b)所示的基本放大電路中，在接通直流電源UCC后，當(dāng)ui=0時，由于基極偏流電阻Rb的作用，晶體管基極就有正向偏流IB流過，由于晶體管的電流放大作用，那么集電極電流IC=BIB，集電極電流在集電極電阻Rc上形成的壓降為UC=ICRc。顯然，晶體管集電極-發(fā)射極間的管壓降為UCE=UCC-ICRc。當(dāng)ui=0時，放大電路處于靜態(tài)或叫處于直流工作狀態(tài)，這時的基極電流IB、集電極電流IC和集電極發(fā)射極電壓UCE用IB、ICQ、UCEQ表示。它們在三極管特性曲線上所確定的點就稱為靜態(tài)工作點，其習(xí)慣上用Q表示。這些電壓和電流值都是在無信號輸入時的數(shù)值,所以叫靜態(tài)電壓和靜態(tài)電流。輸入交流信號時的工作情況當(dāng)在放大器的輸入端加入正弦交流信號電壓ui時，信號電壓ui將和靜態(tài)正偏壓UBE相串連作用于晶體管發(fā)射結(jié)上，加在發(fā)射結(jié)上的電壓瞬時值為uBE=UBE+ui如果選擇適當(dāng)?shù)撵o態(tài)電壓值和靜態(tài)電流值，輸入信號電壓的幅值又限制在一定范圍之內(nèi)，則在信號的整個周期內(nèi)，發(fā)射結(jié)上的電壓均能處于輸入特性曲線的直線部分，如圖2.1.2(a)，此時基極電流的瞬時值將隨uBE變化，如圖2.1.2(b)?；鶚O電流iB由兩部分組成，一個是固定不變的靜態(tài)基極電流IB;—個是作正弦變化的交流基極電流iboiB=IB+ib由于晶體管的電流放大作用，集電極電流iC將隨基極電流iB變化，如圖2.1.2(c)所示。(Jy?■■圖2.L2諛大器的工作權(quán)況輜入持性曲線和芾的波形i(陽基概電流的瞬形卜3第電攝電詭的潑孫丨3艮上壓降的彼闿斗0)管壓降的淤形同樣，iC也由兩部分組成：一個是固定不變的靜態(tài)集電極電流IC；一個是作正弦變化的交流集電極電流ic。其瞬時值為iC=IC+ic(2.1.2)現(xiàn)在討論集電極電阻Rc上的電壓降uRc。因為uRc=iCRc，所以它要隨iC變化，如圖2.1.2(d)所示。由于UCC=iCRc+uCE，所以在圖2.1.2(d)上，管壓降的瞬時值uCE相當(dāng)于UCC虛線下面的空白部分。把它單獨畫出，如圖2.1.2(e)所示。顯然，uCE也由兩部分組成：一個是固定不變的靜態(tài)管壓降UCE，另一個是作正弦變化的交流集電極-發(fā)射極電壓uce。如果負載電阻RL通過耦合電容C2接到晶體管的集電極-發(fā)射極之間，則由于電容C2的隔直作用，負載電阻RL上就不會出現(xiàn)直流電壓。但對交流信號uce，很容易通過隔直電容C2加到負載電阻RL上，形成輸出電壓uo。如果電容C2的容量足夠大，則對交流信號的容抗很小，忽略其上的壓降，則管壓降的交流成分就是負載上的輸出電壓，因此有uo=uce(2.1.3)把輸出電壓uo和輸入信號電壓Ui進行對比，我們可以得到如下結(jié)論:輸出電壓的波形和輸入信號電壓的波形相同，只是輸出電壓幅度比輸入電壓大。輸出電壓與輸入信號電壓相位差為180。通過以上分析可知，放大電路工作原理實質(zhì)是用微弱的信號電壓Ui通過三極管的控制作用去控制三極管集電極電流iC，iC在RL上形成壓降作為輸出電壓。iC是直流電源UCC提供的。因此三極管的輸出功率實際上是利用三極管的控制作用，直流電能轉(zhuǎn)化成交流電能的功率。三、放大電路的主要性能指標(biāo)分析放大器的性能時，必須了解放大器有哪些性能指標(biāo)。各種小信號放大器都可以用圖2.1.3所示的組成框圖表示，圖中Us代表輸入信號電壓源的等效電動勢，Rs代表內(nèi)阻。也可用電流源等效電路oUi和Ii分別為放大器輸入信號電壓和電流的有效值,RL為負載電阻，Uo和Io分別為放大器輸出信號電壓和電流的有效值。衡量放大器性能的指標(biāo)很多，現(xiàn)介紹輸入、輸出電阻，增益，頻率失真和非線性失真等基本指標(biāo)。1.輸入、輸出電阻對于輸入信號源，可把放大器當(dāng)作它的負載，用Ri表示，稱為放大器的輸入電阻。其定義的放大器輸入端信號電壓對電流的比值，即Ri=對于輸出負載RL,可把放大器當(dāng)作它的信號源，用相應(yīng)的電壓源或電流源等效電路表示，如圖2.1.4(a)和(B)所示。圖中Ui是將RL移去，Us或者Is在放大器輸出端產(chǎn)生的

開路電壓。In是將RL短接，Us或者Is在放大器輸出端產(chǎn)生的短路電流。ro是等效電流源或電壓源的內(nèi)阻，也就是放大器的輸出電阻。它是在放大器中的獨立電壓源短路或獨立電流源開路、保留受控源的情況下，從RL兩端向放大器看進去所呈現(xiàn)的電阻。因此假如在放大器輸出端外加信號電壓U，計算出由U產(chǎn)生的電流I,則ro=U/I,如圖2.1.4(c)。ro，ri只是等效意義上的電阻。如在放大器內(nèi)部有電抗元件，ro，ri應(yīng)為復(fù)數(shù)值。增益增益，又稱為放大倍數(shù)，用來衡量放大器放大信號的能力。有電壓增益、電流增益、功率增益等。1)電流、電壓增益因為,又,所以電壓增益用Au表示，定義為放大器輸出信號電壓與輸入信號電壓的比值。即因為,又,所以電壓增益用Au表示，定義為放大器輸出信號電壓與輸入信號電壓的比值。即增益Ai和源電流增益同樣，電流Ais分別定義為：，，2)功率增益功率增益表示放大器放大信號功率的能力，定義為：一個信號源能夠提供的最大功率，就是信號源加到匹配負載上的功率，我們定義為信號源額定功率，它是度量信號源功率容量大小的參數(shù)。負載能否得到這么大的功率，取決于負載是否與信號源內(nèi)阻匹配。額定功率與負載大小無關(guān)，而實際得到的功率則與負載大小有關(guān)。頻率失真因放大電路一般含有電抗元件，所以對于不同頻率的輸入信號,放大器具有不同的放大能力。相應(yīng)的增益是頻率的復(fù)函數(shù)。即上式中，A（3）是增益的幅值，?A（3）是增益的相角，都是頻率的函數(shù)。我們將幅值隨W變化的特性稱為放大器的幅頻特性，其相應(yīng)的曲線稱為幅頻特性曲線；相角隨W變化的特性稱為放大器的相頻特性，其相應(yīng)的曲線稱為相頻特性曲線。它們分別如圖2.1.5（a）和（b）所示。在工程上，一個實際輸入信號包含許多頻率分量，放大器不能對所有頻率分量進行等增益放大，那么合成的輸出信號波形就與輸入信號不同。這種波形失真稱為放大器的頻率失真。要把這種失真限制在允許值范圍內(nèi)，則放大器頻率響應(yīng)曲線中平坦部分的帶寬應(yīng)大于輸入信號的頻率寬度。共基極放大器，共基極放大器放大電路2010年03月05日11:22www.elecfans.co作者：佚名用戶評論（0關(guān)鍵字：共基極放大器（1）放（32）共基極放大器，共基極放大器放大電路交流信號電壓疊加在直流電壓上，使晶體管基極、發(fā)射極之間的正向電壓發(fā)生變化，通過晶體管的控制作用，使集電極電流有更大的變化，它的變量在集電極電阻上產(chǎn)生大的電壓變量，從而實現(xiàn)電壓放大。放大器有三種組態(tài)：共基極、共發(fā)射極、共集電極。晶體管的基極靜態(tài)電流、電壓或集電極靜態(tài)電流、電壓在特性曲線上所對應(yīng)的點，稱為放大器的靜態(tài)工作點。放大器的性能指標(biāo)包括：1、放大倍數(shù)（增益）電壓增益：Ku=Uo/Ui或Kus=Uo/Us電壓增益：Ki=Io/Ii或Kis=Io/Is功率增益：Kp=Po/Pi=|UoIo/UiIi|=|KuKi|2、輸入、輸出電阻輸入電阻為放大器對信號源所呈現(xiàn)的負載效應(yīng)；或由放大器輸入端向放大器看進去的等效電阻，Ri=Ui/Ii。輸出電阻為將放大器的輸出端等效為具有內(nèi)阻的電壓源，則電壓源的內(nèi)阻即為放大器的輸出電阻；或由放大器輸出端向放大器看進去的等效電阻，Ro=Uo/Io。3、其它通頻帶，非線性失真系數(shù)，最大不失真輸出電壓，最大輸出功率與效率。下圖為共基極放大電路的電路圖.共基極放大電路是一種電流放大倍數(shù)略小于1,而電壓放大倍數(shù)大，其輸入信號Vi由E極輸入，輸出信號Vo由C極輸出。輸入與輸出信號與共集極放大器模式一樣，不會發(fā)生相位顛倒的情形。即輸出與輸電壓同相，同時其輸入電阻小，輸出電阻大。共基極放大電路特別突出的優(yōu)點在于晶體管的截止頻率，較之共射電路晶體管的截止頻率提高了(1+0)倍，故共基極電路有更高的工作頻率，適用于寬頻帶放大電路、高頻諧振放大器等，共基極電路在高頻電路中應(yīng)用是很廣泛的。F表是晶體管三種基本放大器的性能比較.

中大UiDE三神敲丈電痔形式曲衛(wèi)性能I：匕較電壓放大倍紋電流放丈倍數(shù)箭人電咀輪出電阻iO^)^-5i)EQ10Kf?-50(Xn10-160LCrlOOOi-idOfld9-0.禪lO-LdDC500KQ-5HQ0.9-Ol中大UiDE三神敲丈電痔形式曲衛(wèi)性能I：匕較電壓放大倍紋電流放丈倍數(shù)箭人電咀輪出電阻iO^)^-5i)EQ10Kf?-50(Xn10-160LCrlOOOi-idOfld9-0.禪lO-LdDC500KQ-5HQ0.9-Ol999OS黃時電共糜電園或載不同，可迭.爲(wèi)訓(xùn)S左10-5C0K左右L00>-li>000t實用》大共基極放大電路中，輸入信號是由三極管的發(fā)射極與基極兩端輸入的，再