图5-32 基本放大电路的直流通路
由图5-32的直流通路得出基极电流:
UCC?UBEQIBQ? (5-8)
RB其中UBEQ为发射结正向偏置电压,一般硅管为0.7 V(锗管为0.3V),远小于Ucc,故忽略不计。则:
UIBQ?CC (5-9)
RB由三极管电流放大特性可得:
ICQ??IBQ (5-10)
因此,集电极-发射极电压为:
UCEQ=UCC-ICQRC (5-11)
图解法:在三极管的输出特性曲线上作直流负载线,直流负载线关系式由方程UCE=UCC-ICRC确定,负载线与三极管的某条输出特性曲线(由IB确定)相交于一点,这点就是Q点,如图5-33所示。
图5-33 图解法确定基本放大电路的静态工作点
(2) 动态分析法 动态是指放大电路有输入信号时的工作状态。当放大电路加入交
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流信号ui时,利用动态分析确定放大电路的电压放大倍数Au、输入电阻ri和输出电阻ro。此时,电路中各电极的电压电流都是直流量和交流量叠加而成的。
三极管的微变等效电路:
由于放大电路中存在的三极管为非线性器件,直接计算较为复杂,通常我们认为在输入信号为微小信号时,三极管上的电压和电流可以近似是线性的,由此将三极管进行微变等效变化,这样的放大电路称为微变等效电路。
三极管的电路图如图5-35(a)所示,根据三极管的输入特性(图5-34)可知,当输入信号ui很小时,在静态工作点Q附近的工作段可认为是直线。当UCE为常数时,ΔUBE与ΔIB之比:
rbe?ΔUBEΔIBUCE?ubeibUCE (5-12)
称为三极管的输入电阻。低频小功率三极管的输入电阻常用下式估算:
rbe?300?(1?β)26IEQ (5-13)
图5-34 从晶体管的输入特性曲线求rbe
在小信号的条件下,rbe是一个常数,由rbe确定输入回路的电压uBE、电流ib之间的关系。因此,三极管的输入回路基极与发射极之间可用等效电阻rbe代替。
当三极管工作于放大区,输入回路的ib给定时,三极管输出回路(集电极与发射极间)可用一个大小为βib的理想受控电流源来等效。
如图5-35(b)所示,得到三极管的微变等效电路。
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图5-35 三极管的微变等效电路 (a)电路图 (b)三极管等效电路
共射极放大电路的微变等效电路:
放大电路的微变等效电路是在放大电路的交流通路和晶体管的微变等效电路的基础上得出的。交流通路就是在信号源的作用下,只有交流电流流过的路径,画交流通路时,电容短路,直流电源Ucc相当于导线接地处理,图5-36就是图5-31共射极放大电路所对应的交流通路。
图5-36 放大电路的交流通路
在共射极放大电路的交流通路的基础上将三极管变化为微变等效电路,我们就得到共射极放大电路的微变等效电路,如图5-37所示。
图5-37 共射极放大电路的微变等效电路
(1) 电压放大倍数Au 电压放大倍数是衡量放大电路放大能力的指标,它是输出电压与输入电压之比。即:
Au?uo (5-14) ui 33
图5-37所示电路中,
uo=-icRL′=-βibRL′
ui=ibrbe
??uoβibRLβRLAu????? (5-15)
uiibrberbe式中
RL′=RC‖RL (5-16)
“-”表示输入信号与输出信号相位相反。
(2) 输入电阻ri 根据戴维南定理可知,输入电阻ri就是从放大电路输入端往里看进去的等效电阻。图5-37所示电路中,
ri=rbe‖RB (5-17)
(3) 输出电阻ro 根据戴维南定理可知,放大电路对于负载RL而言,相当于一个具有等效电阻和等效电动势的信号源,这个信号源的内阻就是放大电路的输出电阻。图5-37所示电路中,
ro=RC (5-18)
【例5-1】电路如图5-31所示,β=50,UBEQ=0.7V,RB=560KΩ,RC=5KΩ,RL=5KΩ,UCC=12V,试求:
(1) 静态工作点Q;
(2) 电路的电压放大倍数Au、输入电阻ri和输出电阻ro。 解:(1) IBQ?UCC?UBEQ12V-0.7V??0.02mA
RB560K?ICQ=βIBQ=50×0.02mA=1mA
UCEQ=UCC-ICQ RC=12V-1mA× 5KΩ=7V
(2) IEQ≈ICQ =1mA
rbe?300?(1??)2626mA?300?(1?50)?1626?≈1.6KΩ IEQ1mA?uoβRL50?2.5Au???????78.125≈-78.1
uirbe1.6
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ri=rbe‖RB≈1. 6 KΩ ro=RC=5KΩ
二、射极输出器 1.电路的组成
交流信号从基极输入,从发射极输出,所以也称为射极输出器。在接法上属于共集电极接法,共集电极电路如图5-38所示。
图5-38 射极输出器
2.静态分析
射极输出器的直流通路如图5-39所示。
图5-39 射极输出器直流通路由图5-39可知:
IUCC—UBEQBQ?(1?β)R E?RBICQ=βIBQ UCEQ=UCC-IEQRE 3.动态分析
射极输出器的微变等效电路如图5-40所示。
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(5-19)(5-20) (5-21)