放大电路的工作原理和三种基本放大组态
放大电路里通常是晶体三极管、场效应管、集成运算放大器等,这些器件也称为有源器件。 共射放大电路如图所示。Vcc是集电极回路的直流电源,也是给放大电路提供能量的,一般在几伏到几十伏范围,以保证晶体三极管的发射结正向偏置、集电结反向偏置,使晶体三极管工作在放大区。Rc是集电极电阻,一般在几 K 至几十K 范围,它的作用是把集电极电流iC的变化变成集电极电压uCE的变化。VBB是基极回路的直流电源,使发射结处于正向偏置,同时通过基极电阻Rb提供给基极一个合适的基极电流IBQ, 使三极管工作在放大区中适当的区域,这个电流IBQ常称为基极偏置电流,它决定着三极管的工作点,基极偏置电流IBQ是由VBB和基极电阻Rb共同作用决定的,基极电阻Rb一般在几十KΩ至几百KΩ范围。
如在输入端加上一个较小的正弦信号ui , 通过电容C1加到三极管的基极,从而引起基极电流iB在原来直流IBQ的基础上作相应的变化,由于ui是正弦信号,使iB随ui也相应地按正弦规律变化,这时的iB 实际上是直流分流IBQ和交流分量ib迭加后的量。同时iB的变化使集电极电流 iC 随之变化,因此iC也是直流分量IC和交流分量ic的迭加,但iC要比iB大得多(即β倍)。电流iC在电阻RC上产生一个压降,集电极电压uCE =VCC-iCRL,这个集电极电压uCE 也是由直流分量IC和交流分量 iC两部分迭加的。这里的 uCE和 iC相位相反,即当 iC增大时, uCE减少。由于C2的隔直作用,使只有 uCE的交流分量通过电容C2作为放大电路的输出电压uO。如电路参数选择适当,uO要比 uI的幅值要大得多,同时 uI与 uO的相位正好相反。电路中各点的电流、电压波形如图所示。
放大电路的图解法
放大电路有三种主要分析方法:一是图解法,二是微变等效电路法,三是计算机辅助分析法。
图解法是根据晶体管的输入和输出特性曲线,以及电路参数,在特性曲线上确定静态工作点Q的位置,并根据输入信号的波形,画出晶体管各点的电流电压波形,以及输出信号的波形。因此图解法分析放大电路可以分为静态分析和动态分析两步来做。
用图解法对放大电路的静态分析可分为两步,先根据输入回路的IB与 UBE的关系式在输入特性曲线上确定输入回路的静态工作点Q,随后根据输出回路的IC与UCE关系式式确定输出回路的静态工作点,求出ICQ和UCEQ。其中需要分别在输入特性图和输出图上作出直流负载线。
(a) (b)
图解法求静态工作点
(a) 输入回路的图解法 (b) 输出回路的图解法
动态工作情况分析:首先根据uI在输入特性上求iB的波形,然后根据iB在输出特性上求iC和uCE的波形。
要注意,放大电路中电压电流包含两个分量,一个是无输入信号时由静态工作情况决定的直流分量IBQ、ICQ、UCEQ;另一个是由输入电压引起的交流分量ib、ic和uce。
共射基本放大电路
一个晶体三极管可以看作为一个双口有源网络,由于晶体三极管只有三个极端,因此其中必须有一个极端作输入和输出的公共端。如果以其中发射极e作为输入和输出的公共端,基极b作为输入,集电极c 作为输出,则该放大电路称为共射放大电路。相应地以基极b作为输入和输出公共端,发射极e作为输入,集电极c 作为输出的称为共基放大电路。以集电极c 作为输入和输出公共端,基极b作为输入,发射极e作为输出的称为共集放大电路。这称为晶体三极管放大电路的三种基本放大组态。
放大电路三种基本组态
(a)共射放大电路 (b)共基放大电路 (c)共集放大电路
微变等效电路分析法
在放大电路输入信号电压很小时,就可以把晶体管小范围内特性曲线近似用直线来代替,从而把晶体管这个非线形元件用一个等效的线形电路来近似代替,然后利用分析线性电路的一些方法来分析晶体管的放大电路,这就是微变等效电路法的指导思想。
因此微变电路法只适用于小信号时电路分析,另外微变等效电路法只能用来求交流特性,即动态分析,不能求静态工作点,即微变的概念。 (1)晶体管的h参数及等效电路
晶体管h参数等效电路
(2)用h参数等效电路分析共射放大电路
对放大电路进行静态分析,主要是确定其静态工作点Q,即求出IBQ,ICQ,UCEQ。对放大电路进行动态分析,主要是计算放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。
用h参数微变等效电路分析共射放大电路 (a)共射放大电路 (b) h参数微变等效电路
静态工作点的计算
ICQ=?IBQ UCEQ=VCC-ICQRC
交流性能参数的计算 电压放大倍数
输入电阻

