第二章三極管基本放大器

其次章三極管基本放大器基本放大電路一般是指由一個(gè)三極管與相應(yīng)元件組成的三種基本組態(tài)放大電路。

1.放大電路主要用于放大微弱信號(hào)，輸出電壓或電流在幅度上得到了放大，輸出信號(hào)的能量得到了加強(qiáng)。2.輸出信號(hào)的能量事實(shí)上是由直流電源供應(yīng)的，只是經(jīng)過(guò)三極管的限制，使之轉(zhuǎn)換成信號(hào)能量，供應(yīng)應(yīng)負(fù)載。共放射極組態(tài)溝通基本放大電路的組成圖2.1共放射極組態(tài)溝通基本放大電路Rb—固定偏置電阻器RC—集電極負(fù)載電阻器RL—負(fù)載C1、C2—耦合電容器靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的關(guān)系放大電路建立正確的靜態(tài)，是保證動(dòng)態(tài)工作的前提。分析放大電路必須要正確地區(qū)分靜態(tài)和動(dòng)態(tài)，正確地區(qū)分直流通道和溝通通道。動(dòng)態(tài)——時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，也稱溝通工作狀態(tài)。靜態(tài)——時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，也稱直流工作狀態(tài)。直流通道和溝通通道

(a)直流通道圖2.2共射極放大電路的直流通道和溝通通道(b)溝通通道靜態(tài)工作狀態(tài)的估算法IBQ、ICQ和VCEQ這些量代表的工作狀態(tài)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)，用Q表示。在測(cè)試基本放大電路時(shí)，往往測(cè)量三個(gè)電極對(duì)地的電位VBQ、VEQ和VCQ即可確定三極管的靜態(tài)工作狀態(tài)。依據(jù)直流通道可對(duì)放大電路的靜態(tài)進(jìn)行計(jì)算靜態(tài)工作狀態(tài)的圖解分析法圖2.3共射極放大電路靜態(tài)工作狀態(tài)的圖解分析放大電路的靜態(tài)工作狀態(tài)的圖解分析如圖2.3所示。溝通負(fù)載線1.通過(guò)輸出特性曲線上的Q點(diǎn)做一條直線，其斜率為-1/R'L。2.R‘L=RL∥Rc，是溝通負(fù)載電阻。3.溝通負(fù)載線是有溝通輸入信號(hào)時(shí)Q點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。4.溝通負(fù)載線與直流負(fù)載線相交于Q點(diǎn)。

圖2.4動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)的圖解分析溝通分析的圖解法圖解步驟：（1）依據(jù)靜態(tài)分析方法，求出靜態(tài)工作點(diǎn)Q。（2）依據(jù)ui在輸入特性上求uBE和iB。（3）作溝通負(fù)載線。（4）由輸出特性曲線和溝通負(fù)載線求iC和uCE。0(a)輸入回路(b)輸出回路uCEiCQICQUCCuBEiB0uBEtiBt0iCt0t①②③④Q'Q'QQ"Q"IBQUBEQuCEUCEQ直流負(fù)載線溝通負(fù)載線00飽和失真輸出回路ouCEiCQICQiCtotQ'Q"uCEUCEQo輸入回路IuBEiBouBEtiBto①②Q'QQ"IBQUBEQo截止失真輸出回路輸入回路IuBEiB0uBEtiBt0②QIBQUBEQ0(b)截止失真0uCEiCICQiCt0tQ'QUCEQ0uCEQ'放大電路的最大不失真輸出幅度1、工作點(diǎn)Q要設(shè)置在溝通負(fù)載線的中間部位2、留意區(qū)分“最大溝通電壓增益”與“最大不失真輸出幅度”。存在電壓增益的最大值是因?yàn)棣路植嫉牟粍蛘?。非線性失真由于三極管存在非線性，使輸出信號(hào)產(chǎn)生了非線性失真。非線性失真系數(shù)：在某一正弦信號(hào)輸入下，輸出波形因非線性而產(chǎn)生失真，其諧波重量的總有效值與基波重量之比，用THD表示，即:三極管的中頻微變等效模型把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效成一個(gè)線性電路，然后用線性電路的分析方法來(lái)分析。等效的條件是晶體管在中頻小信號(hào)（微變量）狀況下工作。這樣就能在靜態(tài)工作點(diǎn)旁邊的小范圍內(nèi)，用直線段近似地代替晶體管的特性曲線。三極管的中頻微變等效模型（續(xù)1）輸出特性曲線在放大區(qū)域內(nèi)可認(rèn)為呈水平線，集電極電流的微小變更ΔIC僅與基極電流的微小變更ΔIB有關(guān)，而與電壓VCE無(wú)關(guān)，故集電極和放射極之間可等效為一個(gè)受ib限制的電流源，即：共放射極基本放大電路的中頻微變等效電路rbe+ov&－cI&bI&CBEbI&bRcRLRb+iv&

－①電壓放大倍數(shù)式中RL’=RC//RL②輸入電阻輸入電阻Ri的大小確定了放大電路從信號(hào)源吸取電流（輸入電流）的大小。為了減輕信號(hào)源的負(fù)擔(dān)，一般希望Ri越大越好。另外，較大的輸入電阻Ri也可以降低信號(hào)源內(nèi)阻Rs的影響，使放大電路獲得較高的輸入電壓。在上式中由于Rb比rbe大得多，Ri近似等于rbe，在幾百歐到幾千歐，一般認(rèn)為是較低的，并不志向。cI&bI&Rirbe+oV&－CBE+iV&－bI&bRcRLRb+－iI&③輸出電阻對(duì)于負(fù)載而言，放大器的輸出電阻Ro越小，負(fù)載電阻RL的變更對(duì)輸出電壓的影響就越小，表明放大器帶負(fù)載實(shí)力越強(qiáng)，因此總希望Ro越小越好。上式中Ro在幾千歐到幾十千歐，一般認(rèn)為是較大的，也不志向。rbe+V&－cI&bI&CBEbI&bRcRbI&Ro的計(jì)算方法是：信號(hào)源iV&短路，斷開(kāi)負(fù)載RL，在輸出端加電壓V&，求出由產(chǎn)生的電流I&，則輸出電阻Ro為：V&例2.1：圖示電路，已知V12CC=U，300B=RkΩ，3C=RkΩ，3L=RkΩ，3s=RkΩ，50=b，試求：（1）RL接入和斷開(kāi)兩種狀況下電路的電壓放大倍數(shù)uA&；（2）輸入電阻Ri和輸出電阻Ro；（3）輸出端開(kāi)路時(shí)的源電壓放大倍數(shù)susUUA&&&o=。（1）RL接入時(shí)的電壓放大倍數(shù)uA&為：78963.0333350beL-=+′′-=￠-=rRAub&RL斷開(kāi)時(shí)的電壓放大倍數(shù)uA&為：156963.0350beC-=′-=-=rRAub&（2）輸入電阻Ri為：96.0963.0//300//beB?==rRRikΩ輸出電阻Ro為：3Co==RRkΩ（3）39)156(131oo-=-′+=+=′==uisiisisusARRRUUUUUUA&&&&&&&&有射極電阻器的共放射極放大電路Rsus+－+ui－RL+uo－+UCCRCC1C2VRB++RE（1）計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)有射極電阻器的共放射極放大電路（續(xù)）Rsus+－+ui－RL+uo－+UCCRCC1C2VRB++RE（2）溝通計(jì)算rbecI&bI&CBEbI&bRcRLRBRERsUsUiUoUi靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的共放射極放大器條件：I2>>IB，則與溫度基本無(wú)關(guān)。調(diào)整過(guò)程：I2I1IBRb1---上偏置電阻器Rb2---下偏置電阻器（1）靜態(tài)計(jì)算Rb1、Rb2選用相同溫度系數(shù)的電阻器（同一批號(hào)），以減小溫度變更對(duì)三極管基極電位的影響。Re應(yīng)選溫度系數(shù)盡量低的電阻器（2）溝通計(jì)算1、為什么要設(shè)置穩(wěn)定的Q點(diǎn)？（1）Q點(diǎn)設(shè)置不合適的話，將使輸出波形失真（2）放大倍數(shù)與Q點(diǎn)有關(guān)2、環(huán)境溫度對(duì)工作點(diǎn)穩(wěn)定的影響當(dāng)溫度上升時(shí)，三極管的反向飽和電流ICBOUBE、?IC從而影響Au靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的共放射極放大器

存在的意義共集電極放大電路Rsus+－+ui－RL+uo－+UCCC1C2TRBRE++（1）靜態(tài)計(jì)算信號(hào)從基極輸入，從放射極輸出。Rsus+－+ui－RL+uo－+UCCC1C2TRBRE++

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共集電極放大器的微變等效電路

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（2）動(dòng)態(tài)分析表明:同相、無(wú)電壓放大。表明:輸入阻抗較高。Rsus+－+ui－RL+uo－+UCCC1C2TRBRE++

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共集電極放大器的微變等效電路

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表明:輸出阻抗較小。U輸出電阻的計(jì)算要點(diǎn)：（1）斷開(kāi)RL，令Ui=0。（2）在輸出端加電壓U，使該電壓在rbe上形成大小為Ib的電流。射極輸出器的特點(diǎn)：①電壓放大倍數(shù)小于1，但約等于1，即電壓跟隨。②輸入電阻較高。③輸出電阻較低。射極輸出器的用途：射極跟隨器具有較高的輸入電阻和較低的輸出電阻，這是射極跟隨器最突出的優(yōu)點(diǎn)。射極跟隨器常用作多級(jí)放大器的第一級(jí)或最末級(jí)，也可用于中間隔離級(jí)。用作輸入級(jí)時(shí)，其高的輸入電阻可以減輕信號(hào)源的負(fù)擔(dān)，提高放大器的輸入電壓。用作輸出級(jí)時(shí)，其低的輸出電阻可以減小負(fù)載變更對(duì)輸出電壓的影響，并易于與低阻負(fù)載相匹配，向負(fù)載傳送盡可能大的功率。例2.2：假如用例2.1的共放射極放大器去推動(dòng)一個(gè)阻抗為16歐姆的揚(yáng)聲器，其溝通電壓增益是多少？假如改為下圖所示的連接方式，其溝通電壓增益有何改善？3k300k3kRL+uo－+UCCC2C3RBRE++Rsus+－