汪 濤
(咸寧職業(yè)技術學院, 湖北 咸寧 437100)
在日常生活中有很多信號是十分微弱的,需要放大電路先將這些微弱的信號進行放大,然后推動相應的設備工作。其中以晶體三極管為核心構(gòu)成的放大電路比較常見,它能對微弱的電信號進行電流、電壓和功率的放大。以晶體三極管為核心構(gòu)成的放大電路簡稱為三極管放大電路,通常由多級構(gòu)成,其種類很多,應用非常廣泛。相對初學者來講,三極管放大電路不易理解和掌握,事實上,三極管多級放大電路盡管形式多樣,但它們一般由共發(fā)射極、共集電極或共基極基本放大電路通過一定的耦合方式組成,只要弄清楚了這三種基本放大電路,由它們構(gòu)成的多級放大電路就不難理解和掌握。三種基本放大電路是模擬電路教學的重要內(nèi)容。
三種基本放大電路分析分為靜態(tài)分析和動態(tài)分析,也稱為直流分析和交流分析。在沒有信號輸入時,放大電路中各電流電壓都是保持不變的直流量,稱為靜態(tài),對靜態(tài)的分析稱為靜態(tài)分析;當有交流信號輸入時,輸入的交流信號會疊加在直流量上在放大電路中進行放大和傳輸,這時電路中的電壓和電流處于變化的狀態(tài),稱為動態(tài),對動態(tài)的分析稱為動態(tài)分析。在進行靜態(tài)分析時,首先要畫出放大電路的直流通路,然后通過解析法或圖解法求靜態(tài)工作點,即求IBQ、ICQ、UCEQ,設置靜態(tài)工作點的目的是為了防止信號在放大的過程中產(chǎn)生失真。在進行動態(tài)分析時,首先要畫出放大電路的交流通路和微變等效電路,然后在放大電路的微變等效電路中求電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri和輸出電阻ro。
如圖1(a)所示為分壓式偏置共發(fā)射極基本放大電路的電路結(jié)構(gòu)圖,輸入信號從基極輸入,從集電極輸出,發(fā)射極為輸入回路與輸出回路的公共端,故稱為共發(fā)射極基本放大電路。該電路引入了直流負反饋,它能穩(wěn)定靜態(tài)工作點,防止靜態(tài)工作點隨著溫度的變化而變化,從而產(chǎn)生波形失真。由圖1(b)所示直流通路可求得靜態(tài)工作點:
上式表明IEQ與三極管無關,從而達到了穩(wěn)定工作點的目的。根據(jù)三極管基極電流、集電極電流和發(fā)射極電流之間的關系可得:
如圖2(a)所示為共集電極基本放大電路的電路結(jié)構(gòu)圖,輸入信號從基極輸入,從發(fā)射極輸出,集電極為輸入回路與輸出回路的公共端,故稱為共集電極基本放大電路。該電路常稱為射極輸出器或射極跟隨器,它引入了電壓串聯(lián)負反饋,輸入電阻較大,而輸出電阻很小。
由圖2(b)所示直流通路可求得靜態(tài)工作點:
如圖3(a)所示為共基極基本放大電路的電路結(jié)構(gòu)圖,輸入信號從發(fā)射極輸入,從集電極輸出,基極為輸入回路與輸出回路的公共端,故稱為共基極基本放大電路。該電路引入了電流并聯(lián)負反饋,輸入電阻很小,而輸出電阻較大。觀察圖3(b)可以發(fā)現(xiàn)其直流通路與分壓式偏置共發(fā)射極基本放大電路完全相同,所以二者的靜態(tài)分析方法與結(jié)果也完成一樣。
共發(fā)射極、共集電極、共基極三種基本放大電路,由于電路結(jié)構(gòu)不同,其微變等效電路也不同,主要動態(tài)參數(shù)、特點及用途也不近相同。
如表1所示為三種基本放大電路主要動態(tài)參數(shù)的比較,從表中可以看出共發(fā)射極(分壓式偏置)與共基極基本放大電路的輸出電阻r0相同,電壓放大倍數(shù)Au大小相等,符號相反。三種電路具有以下不同特點和不同用途:
表1 三種基本放大電路主要動態(tài)參數(shù)的比較
(1)共發(fā)射極基本放大電路的電壓放大倍數(shù)較大,輸出電壓與輸入電壓反相,輸入電阻適中,輸出電阻較大,常用作多級放大電路的中間級。
(2)共集電極基本放大電路的電壓放大倍數(shù)接近1,輸入輸出電壓同相,輸入電阻較大,輸出電阻很小,常用作放大電路的輸入級和輸出級,也可用作中間級用來隔離前后級的相互影響。
(3)共基極基本放大電路的電壓放大倍數(shù)較大,輸入輸出電壓同相,輸入電阻很小,輸出電阻較大,常用作高頻、寬頻帶電路和恒流源電路。
三極管放大電路形式多樣,動靜態(tài)公式很多,不少學生學習起來感覺有些吃力,也容易忘記,但只要我們弄清楚三極管放大電路實質(zhì)是由共發(fā)射極、共集電極、共基極三種基本放大電路按一定方式組成的,分析方法基本相同,并運用比較的方法尋找這三種基本放大電路在電路結(jié)構(gòu)和動靜態(tài)公式的異同點,就一定能輕松地進一步掌握各種三極管放大電路。
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