放大电路分析基础教材_第1页
放大电路分析基础教材_第2页
放大电路分析基础教材_第3页
放大电路分析基础教材_第4页
放大电路分析基础教材_第5页
已阅读5页,还剩127页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

第6章放大电路分析基础6.1放大电路工作原理6.2共发射极放大电路的静态分析6.3共发射极放大电路的动态分析6.4工作点稳定的典型电路——射极偏置电路6.5共集电极电路——射极输出器6.6共基极电路6.8多级放大器1、放大的意义:所谓放大就是利用晶体管的电流或电压控制作用,将微弱电压或电流不失真放大到需要的数值,称之为放大。2、放大电路的框图:传感器直流电源电压放大功率放大执行元件微弱电压或电流放大到需要的数值放大实质:直流能交流能,使PO(VO或IO)得到放大!三极管——换能器动态是目的,静态是保证(不失真)!

交流通路直流通路

交流信号、直流信号并存!

动态静态特点首先介绍一下放大器中常用符号的意义。

由于放大器电路中既有直流成分又有交流成分,因而晶体管的各极电流、电压都有瞬时值、直流分量和交流分量之分。

uBE(小写字母、大写下标)——基极到发射极电压的瞬时值;UBE(大写字母、大写下标)——基极到发射极电压的直流成分;

ube(小写字母、小写下标)——基极到发射极交流电压的瞬时值;Ube(大写字母、小写下标)——基极到发射极交流电压复数量简化表示,也表示ube的有效值;

Ubem——ube的峰值或振幅。用下式可以清楚地表示出它们的含义6.1放大电路工作原理放大电路的组成原理

(1)必须保证BJT工作在放大区

(2)必须保证信号的放大

一个放大电路能正常放大,必须遵循下面的二点原则:第一,晶体管必须工作于放大状态,即发射结正偏UBE>0;集电结反偏

UBC<0;第二,输入信号Ui(Ii)能有效地输入到三极管的输入端进行放大;而放大后的输出信号UO(IO)能有效地从输出端取出。1.基本放大电路元器件的作用1)、元件的作用V:NPN三极管是核心的元件起放大作用UBB:保证NPN管发射结正偏UBE=0.70vUcc:保证NPN管集电结反偏 UBC<0C1C2:耦合(隔直)电容起“隔直流、通交流”的作用RC:集电极负载电阻是将集电极电流的变化转换为电压的变化RB:基极偏流电阻,调节基极电流的大小以基本共射放大电路为例2)、工作原理及电路中各点波形(1)交流信号Ui=0,电路中只有直流信号UBE、UCE

、IB

、IC

为图中虚线所示(2)加入交流信号Ui≠O

电路中各点电流电压的信号瞬时值是直流成份与交流成份的叠加(3)∵uCE=UCC-iCRC

所以uCE的变化规律和ui,uBE,iB,iC的变化规律相反,所以输出电压uo和输入电压ui相反,即uo和ui和反相(4)耦合电容C2的隔直作用uCE直流分量被隔直,只有交流分量被输出uCE=UCC-iCRC以基本共射放大电路为例共发射极放大电路中各点的波形

无直流分量A、画法:3、单电源供电的共射放大电路及画法以基本共射放大电路为例RB=300kΩ>RC=4kΩ保证集电结反偏,即UBC<0B、讨论以下几种放大电路的情况

(1)Rb=0(2)Rb接地

(3)Rb并一个电容

(4)Rb接C1左端1放大电路的静态分析(1)当Ui=0

时,电路中各处的电流和电压都是不变的直流量输入回路:UBEQ,IBQ,对应输入特性曲线上一个Q输出回路:UCEQ,ICQ,对应输出特性曲线一个QQ点称为静态工作点2040输入特性曲线6.2共发射极放大电路的静态分析(2)求静态值(用直流通路即可)

对直流而言,电容C可视为开路可得直流通路直流通路共发射极固定偏置放大电路直流通路(3)静态工作点的求法图解法(直流负载线作法)IBQ=40μA直流负载线uCE=Ucc-icRc联M、N点即得直流负载线。直流负载线和IB=40μA

这条输出特性曲线的交点Q即为静态工作Q:ICQ=1.5mAUCEQ=6v直流负载线斜率:直流通路例1:共射放大电路Rb=470kΩ,Rc=6kΩ,Vcc=20V,用图解法在三极管输出特性曲线上求静态工作点Q,(设UBE=0.7

硅管)估算法直流通路

6.2.3电路参数对静态工作点的影响

1.Rb对Q点的影响为明确元件参数对Q点的影响,当讨论Rb的影响时,固定Rc和UCC。Rb变化,仅对IBQ有影响,而对负载线无影响。如Rb增大,

IBQ减小,工作点沿直流负载线下移;如Rb

减小,IBQ增大,则工作点沿直流负载线上移,如图所示。输入回路直流负载线(a)Rb变化对Q点的影响2.Rc对Q点的影响

Rc的变化,仅改变直流负载线的N点,即仅改变直流负载线的斜率。

Rc减小,N点上升,直流负载线变陡,工作点沿iB=IBQ这一条特性曲线右移。

Rc增大,N点下降,直流负载线变平坦,工作点沿iB=IBQ这一条特性曲线向左移。如图6.6(b)所示。

3.UCC对Q点的影响

UCC的变化不仅影响IBQ,还影响直流负载线,因此,UCC对Q点的影响较复杂。

UCC上升时,IBQ增大,同时直流负载线M点和N点同时增大,故直流负载线平行上移,所以工作点向右上方移动。

UCC下降,IBQ下降,同时直流负载线平行下移,所以工作点向左下方移动,如图6.6(c)所示。实际调试中,主要通过改变电阻Rb来改变静态工作点,而很少通过改变

UCC来改变工作点。6.3放大电路的动态分析所谓动态即(ui≠0)分析动态:用交流通路如图.对交流信号,电容C相当短路,理想电压源内阻为0,直流电源接地。动态分析要求:Au、ri和r0等。动态分析的方法:1.图解分析法2.微变等效电路分析法0共发射极固定偏置放大电路的交流通路交流通路1)、图解分析法(1)动态图解的步骤(无负载)

动态图解分析,就是利用三极管的特性曲线分析放大电路的动态活动范围,分析的步骤就是按照信号的流程ui→uBE→iB→iC→uCE→uo.(1)动态图解的步骤(无负载)A.在输入回路中加

ui=0.02sinωt(v)uBE=0.7+0.2sinωtiB=IB+ib=(40+20sinωt)μA共发射极基本放大电路suB.在输出回路中,由于IB的变化,引起输出回路中IC,、UCE的变化iC=IC+iC=(1.5+0.75sinωt)mAuCE=UCE+uCe=(6-3sinωt)VuO=-3sinωtV共发射极基本放大电路su直流负载线从图中的数据可得出ui=0.02v,uo=-3v,∴|Au|=|uo/ui|=3/0.02=150.uo与ui反相,所以共发射极放大电路具有反相功能。(2)放大电路带负载的动态分析A、交流负载的特点与做法

特点:(i)直流负载斜率为交流负载斜率为比直流负载陡.(ii)交流负载线会通过静态工作点Q,因为交流信号过Q点时与静态的情况相同(iii)所以过Q点作一条斜率为的直线即为交流负载线IB=40μA直流负载线UCE=Ucc-IcRc交流负载线uce=icR'L交流负载线的具体做法(i)带负载时RL的动态图解选Q点

ICQ=1.5mA,UCEQ=6V(ii)从直角三角形QCA

可得出当△IC=1.5mA时(与Q点对应)△UCE=ICQRL′=1.5×2=3V可求出:UCE=UCEQ+△UCE=6+3=9V

对应于A点(iii)联AQ,并延伸到B点,得AB线,即为交流负载线,因为AB线既Q通过点,同时其斜条为:IB=40μA直流负载线uCE=Ucc-icRc交流负载线uCE=Ucc-icR'L放大电路交流通路B、Au的求法图2-18带载时的动态图解

△Ui=0.72-0.70=0.02V△Uo=4.5-6=-1.5V(3)静态工作点Q位置与非线失真的关系(a)输入回路的动态图解;b)输出回路的动态图解A、Q点处于负载线的中央,可获最大不失真输出直流负载线uCE=Ucc-icRcB、Q

点选得过低,产生截止失真,Uo顶部被削平.解决办法:使Q↑:Rb↓→IBQ↑→Q↑截止区直流负载线uCE=Ucc-icRcC、Q点选得过高,产生饱和失真,Uo底部被削平解决办法:

Q↓:1.Rb↑→IBQ↓→Q↓2.Rc↓,直流负载线变陡,由饱和区进入放大区饱和区放大区想要能够进行不失真的放大,必须遵循的基本原则:1、三极管应工作在放大状态,既保证发射结正偏,ube>0,集电结反偏ubc<0,这一点由直流电源来保证。2、输入信号能有效地加到三极管的输入端,输出信号经放大后,能有有效地从输出端输出。这一点输入回路和输出回路来保证。

6.3.3简化微变等效电路分析法

1.BJT的等效电路前面介绍的计算法和图解法是分析放大电路的两个基本方法。计算法的特点是简捷,图解法的特点是直观。但在分析多级放大器,尤其是带负反馈的放大器时,还要考虑到各级之间的相互影响,需要计算各级放大电路的输入电阻、输出电阻及放大倍数,这时仅仅依靠前面叙述的基本方法还有一定的困难,因此有必要进一步掌握BJT的微变等效电路的计算方法。建立小信号模型的意义建立小信号模型的思路

当放大电路的输入信号电压很小时,就可以把三极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替,从而可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性

电路来处理。

由于三极管是非线性器件,这样就使得放大电路的分析非常困难。建立小信号模型,就是将非线性器件做线性化处理,从而简化放大电路的分析和设计。

微变等效电路法的主要思路,就是设法将一个非线性的BJT元件用一个线性电路来等效,这样就可以很方便地运用线性电路的计算方法来分析放大器了。所谓等效,就是指在一定的条件下,两种不同的事物在外观上或实质上具有相同的效果。对于BJT而言,其等效的条件就是“输入、输出信号都比较小”,即工作在小信号下。我们知道,一只晶体管总是由输入回路和输出回路两部分组成,如图所示。vBEvCEiBcebiCBJT双口网络

与输入回路相对应的是BJT的输入特性曲线,如图6.13(c)所示;与输出回路相对应的是BJT的输出特性曲线,如图6.13(d)所示。所以,讨论BJT的等效电路就要从它的特性曲线着手。

图6.13BJT的等效电路的导出1)BJT输入回路的等效电路

BJT的输入端b、e极之间可以等效为一个电阻rbe,称为BJT的输入电阻,见图6.13(b)的左边。由BJT的输入特性曲线分析知道,rbe是一个非线性电阻,但如果当输入信号电压ΔUBE很小时,基极电流变化范围ΔIB也很小,这时可将输入特性曲线上工作点Q附近的一小段曲线用一直线来代替,由此求得(6―5)

并可近似认为rbe是一个线性电阻,如图6.13(c)所示。在常温小信号下

一般情况下,当IE=1mA~2mA时,小功率BJT的rbe≈1kΩ左右。rbb′是基区体电阻,低频管的rbb′=300Ω,高频小功率管的为几十欧到一百欧。本书一般采用rbb′=300Ω。(6―6)2)BJT输出回路的等效电路

BJT的输出特性尽管比较复杂,但只要抓住它的电流放大这个最本质的一环,就抓住了问题的根本。基于这样的认识,我们略去输出特性上的一些次要因素,将特性曲线近似为一组水平的直线,就可认为iC只受iB的控制,而与uCE无关了,即可认为iC具有恒流ΔIC=βΔIB的特性,如图6.13(d)所示。当BJT输出端c、e极之间的变化电压ΔUCE很小时,工作点Q附近的输出特性曲线是可以作此近似的。这样,就可将BJT的输出回路等效为一个恒流源ΔIC=βΔIB,见图6.13(b)的右边。

需要指出的是:

(1)等效电流源不是一个独立电源,它是在进行电路分析时虚拟出来的,是受输入电流ΔIB控制的,当ΔIB=0(ΔUBE=0)时,等效电流源就不存在了,所以称此为受控电源。

(2)等效电流源的流向是由、的假定正方向决定的,如图6.13(b)所示。

3)BJT的简化等效电路(称h参数等效电路)

如前所述,一个非线性的BJT元件,在小信号条件下可以用一个线性电路来替代,BJT的简化等效电路如图6.14所示。

BJT的简化等效电路又称h参数等效电路。在h参数中,rbe用hie表示,β用hfe表示。h参数中的第二个下标“e”表示在共e极电路中(若第二个下标为“b”或“c”,则表示在共b极或共c极电路中)。图6.14BJT的h参数等效电路从输入特性看:uBE是iB和uCE的函数uBE=f1(iB,uCE)从输出特性看:iC是iB和uCE

的函数iC=f2(iB,uCE)iBuBEiCuCEibicubeuce4)简述BJTh参数等效电路从输入特性看:uBE是iB和uCE的函数uBE=f1(iB,uCE)从输出特性看:iC是iB和uCE

的函数iC=f2(iB,uCE)对两个表达式求全微分i——输入r——反向传输f——正向传输o——输出e——共射接法ibicubeuce(1)

uCE=常数,iB=常数的意义uCE=常数→duCE=0即输出端只有直流输出,没有交流输出。相当于输出端交流短路。

iB=常数→diB=0即输入端只有直流电流输入,没有交流电流。相当于输入端交流开路。因为此时只有直流电流和电压,所以是在静态工作点附近的情况。ibicubeuce参数的意义和求法duBE等表示无限小的信号增量。假定在小信号的作用下,即电压、电流的变化没有超过特性曲线的线性范围,则无限小的信号增量就可以用有限的增量来代替,即可以用电压、电流的交流分量来代替。(2)短路输入阻抗物理意义:反映了输入电压对输入电流iB的控制能力。几何意义:表示输入特性的Q点处的切线的斜率的倒数单位:Ω,102~103Ω

在小信号的情况下是常数。(常称为输入电阻)

iBuBE

uBE

iB对输入的小交流信号而言,三极管相当于电阻hie——rbe。ibicubeuce(3)开路电压反馈系数物理意义:反映了输出回路uCE对输入回路uBE影响的程度几何意义:在输入特性上表示Q点附近输入特性曲线横向的疏密。它是一个无量纲的量(10-4)。

uBEiBuBE

uCEibicubeuce(4)短路电流放大系数物理意义:晶体管对电流的放大能力,即β几何意义:在输出特性上表示Q点附近输出特性曲线的纵向疏密。它是一个无量纲的量。(10~102)

iCiCuCE

iBibicubeuce(5)开路输出导纳物理意义:反映了输出电压uCE对输出电流iC的控制能力几何意义:保持iB不变,有ΔuCE,则引起ΔiC,反映了输出特性曲线的倾斜程度。单位:西门子(S)(10~102μS)

iCiCuCE

uCEibicubeuceubeibuceicubeuceic很小,一般忽略。cbe

等效电路的引出ibibrcecerbebhreuce+-rce很大,一般忽略。rbeibibbceicubeuceicrbeibibbce

(1)

电压源和电流源的性质☆它们是虚构的☆它们是受控源☆它们的极性不能随意假定(2)

等效电路只对微变成分等效(3)h参数是在Q点附近求出的,因此它们与Q点的位置有关,Q点不同、等效电路的参数也不同。ibibrcecerbebhreuce+-注意的问题2.BJT电路分析法

1)画简化微变等效电路以共发射极基本放大电路为例,并将其电路图重新画在图6.15(a)中。

首先要指出的是,等效电路是在变化量的基础上推导出来的,目的是帮助我们去分析BJT在小信号时的工作状况,所以我们可以先画出放大电路的交流通道,如图6.15(b)所示,然后将图6.15(b)中的BJT用简化等效电路来代替,如图6.15(c)所示。由于在分析及测试时经常用正弦波作为输入量,所以图中的电压和电流都采用复数符号表示。(c)简化微变等效电路(b)交流通道2)求电压放大倍数由图6.15(c)可求得“-”号表示与反相。式中,

需要注意的是电压放大倍数与β和静态工作点的关系。当工作点较低时,

且β1,所以

,代入公式(6―12)得

电压放大倍数与β无关,而与静态工作点的电流IEQ呈线性关系。增加IEQ,也将随着增大。

3)求输入电阻和输出电阻

(1)输入电阻ri和输出电阻ro的概念。与电压放大倍数

一样,输入电阻ri、输出电阻ro也是衡量放大器性能的重要指标。为帮助我们理解ri、ro,下面先忽略电路中所有电抗元件的作用,将放大器等效为如图6.16所示的电路。

图6.16放大器的等效电路①输入电阻ri。一个放大器总是要从输入信号源处或前一级的放大电路处取得电流的,所以,对于信号源(或前级放大电路)来说,放大器就相当于一个负载电阻,这个负载电阻就是放大器的输入电阻ri。由图6.16可知,ri就是从放大器的输入端A、B两端向右边看进去的等效电阻,即(6―13)(6―14)②输出电阻ro。对于负载电阻RL或后一级的放大电路来说,放大器相当于是一个有内阻的信号源,这个内阻就是放大器的输出电阻ro。由图6.16可知,ro就是从放大器的输出端(C、D两端)向左边看进去的戴维南等效电阻,其定义为(6―15)

求ro的方法有:方法一:按定义求得。按照ro的定义,令信号源短路(),保留其内阻Rs,将负载开路(RL=∞),在放大器的输出端外加一电压,如图6.17所示,求出相应的,代入式(6―15)中,即可求得ro。

方法二:通过实验的方法求得。在图6.15的电路中:第一步:测出放大器空载(RL=∞)时的输出电压。第二步,测出放大器带负载RL时的输出电压因为(6―16)

故可由式(6―16)求得(6―17)

由式(6―17)及图6.16可知:①当RL=∞(输出端开路,或称放大器空载)时,。②当RL≠∞(称放大器带负载RL)时,。这时由于ro的存在,使输出电流在ro上产生了电压,即(6―18)(2)利用微变等效电路计算输入电阻ri和输出电阻ro。由上面分析知道,输入电阻ri是从放大电路的输入端向右边看进去的等效电阻,输出电阻ro是放大电路开路时从输出端向左边看进去的等效电阻。因此,由图6.15(c)可求得:当Rb>>rbe时

式中,rce是BJT的输出电阻(在BJT完整的h参数等效电路中,rce=1/hoe),数值很大,一般在10kΩ~200kΩ之间。

4)当信号源具有内阻Rs时,求电压放大倍数式(6―12)所表示的

是指放大电路输出端电压对输入端电压的放大倍数。图6.18信号源有内阻的共射放大电路

(a)电路图;

(b)简化微变等效电路

先画出简化微变等效电路,如图6.18(b)所示。由图(b)得到因为所以(6―21)

式(6―21)是求的一般式。当rbe<<Rb时,ri=Rb∥rbe≈rbe,则式中“-”号表示与反相。6.4工作点稳定的典型电路——

射极偏置电路6.4.1温度对工作点的影响三极管VBE、β、ICBO参数均为温度的函数:

VBE↓

温度T↑→{β↑}→IC↑→Q↑ICBO↑ICBO:

硅管小(可忽略),锗管大。所以,即使静态工作点选得很好,也会因温度T↑→ICQ↑→Q点上移→饱和失真。

为使放大器能获得稳定的工作点,我们可以适当地选取反馈信号,在T↑→ICQ↑时,设法将IB↓→ICQ↓,利用IB的变化去牵制IC,近似地维持IC或IE不变,来达到工作点稳定的目的。下面介绍一种工作点稳定的典型电路——射极偏置电路。6.4.2射极偏置电路电路如图6.19(a)所示。为了稳定静态工作点Q,画出直流通道,如图6.19(b)所示。

图6.19射极偏置电路

(a)电路图;(b)直流通道

1.电路的基本特点

1)UB固定由图6.19(b)的直流通道可知,当电路满足条件:就可近似地认为UB固定不变。

2)存在直流电流负反馈由图6.19(b)的直流通道还可知,

UE=UB-UBE

就可认为IC近似不变,即认为IC与BJT的参数(ICEo,β,UBE)几乎无关,因此,IC不仅很少再受温度的影响,而且当换用β不同的管子时,Q点也近似不变,有利于批量生产。稳定静态工作点Q的物理过程:T↑→IC↑(IE)↑→UE↑(=IE↑Re)→UBE↓(=UB(固定)-UE↑)ICIB↓

必须指出,这里的UBE↓→IB↓,是指温度不变而言的,与T↑→UBE↓→IB↑→IC↑是两个概念,不能混淆。由式(6―23)及式(6―25)知道,I2和UB越大,越能稳定工作点Q,但同时也会带来放大电路其它性能指标的下降,故为兼顾其它指标,一般选取

I2=(5~10)IB

UB=(5~10)UBE

2.静态分析画出直流通道,如图6.19(b)所示。因为故可得静态工作点Q为

3.动态分析

1)画出简化微变等效电路射极偏置的简化微变等效电路如图6.20所示。图6.20射极偏置电路的简化微变等效电路

2)求电压放大倍数

由图6.20可得式中,R′L=Rc∥RL;

值得指出的是:射极电阻Re折合到基极回路时要扩大(1+β)倍,见式(6-31),这是因为Re上流过的电流。在图6.20微变等效电路的输入回路中,不能错误地将rbe串联Re,而应看成是rbe串联(1+β)Re。式中“-”号表示与反相。

可见由于Re的存在,电压放大倍数下降了,而且Re越大,

下降越多。这说明Re不仅对直流分量存在着负反馈,而且对交流分量也存在着负反馈,使BJT的交流输入电压也减小了。为了既能稳定直流分量,又不致削弱交流分量,解决的办法通常是在Re上并联一个大电容Ce(约几十微法~几百微法)。利用Ce对直流近似开路,对交流近似短路这一特性,使Re对交流电流不起负反馈作用,来保证既能稳定Q点,又不致使下降,如图6.21(a)所示。图中Ce为射极旁路电容。

图6.21有Ce的射极偏置电路(a)电路图;(b)简化微变等效电路

图6.21有Ce的射极偏置电路(a)电路图;(b)简化微变等效电路

图6.21(a)电路的简化微变等效电路如图(b)所示,由此等效电路可得

可以看出,在射极电阻Re两端并联旁路电容Ce后的电压放大倍数,与共射极基本放大电路的公式相同。

3)求输入电阻ri和输出电阻ro(1)求输入电阻ri。由图6.20得:

可见,当射极有电阻Re后,能提高放大电路输入电阻ri,这正是我们所希望的。放大器的输入电阻ri越大,输入电压衰减越小,就越接近信号源。所以,一般总希望ri尽可能高。但ri太高时容易受外界干扰,必须采取抗干扰措施。

综上所述:

Re的存在虽然使

下降了,但能带来提高ri的好处。

(2)求输出电阻ro。如图6.20简化微变等效电路所示。因为BJT的输出电阻rce很大,串联Re后的电阻r’o=rce+Re更大,故可得

ro=r'o∥Rc≈Rc例6电路如图所示,求:静态工作点;输入电阻;微变等效电路;电压放大倍数;输入电阻、输出电阻;当射极无旁路电容时的输入电阻。

6.4.3具有电流负反馈的共射极电路在图6.19(a)的电路中,虽然射极电阻Re对交流分量存在着负反馈,使电压放大倍数下降了,但是能提高放大电路的输入阻抗ri,这是一对矛盾。如何既能提高ri,又不致使下降太多,解决的办法是将射极电阻分成两部分:一个较小的Rf串联一个较大的Re,在Re两端并联一个旁路电容,如图6.22(a)所示。对图6.22(a)电路的直流通道来说,仍旧保持总的(Rf+Re)阻值不变,以此来保证静态工作点Q的稳定。对交流通道来说,Re被Ce交流短路,只有较小的Rf上存在着交流电流负反馈,如图6.22(b)所示。图6.22具有电流负反馈的共射极电路

(a)电路图;(b)简化微变等效电路图6.22具有电流负反馈的共射极电路

(a)电路图;(b)简化微变等效电路

下面来计算一下电路的ri、ro及:由图6.22(b)的简化微变等效电路可得:6.5共集电极电路——射极输出器6.5.1电路结构图6.23是一个共集电极电路——射极输出器。它与共发射极电路的不同之处是:c极直接接电源UCC,Re是e极负载电阻,信号电压Uo是从e极输出的,所以称为射极输出器。图6.23射极输出器

6.5.2电路分析

1.静态分析画出直流通道,如图6.24所示,求静态工作点Q。由图6.24可得:

UCC=IBRb+UBE+IEReUCC-UBE=IBRb+(1+β)IBRe

故静态工作点Q为(6―37)(6―38)(6―39)

式(6―37)再次说明:如将射极电阻Re折合到基极回路中,则应将Re增大到(1+β)Re。

2.动态分析

1)画出简化微变等效电路简化微变等效电路如图6.25所示。由图6.25可看出,对交流信号来说,集电极c相当于接地,输入电压i加在b极和接地端(c极)之间,输出电压o是从e极和接地端(c极)两端取出,c极是输入回路和输出回路的公共端,故射极输出器又称为共集电极电路。2)求电压放大倍数由图6.25可知:式中故(6―40)

一般情况下,βR’L>>rbe,所以,射极输出器的电压放大倍数u接近于1,而又略小于1。3)输入电阻ri

由图6.25可知:(6―41)一般情况下,βR’L>>rbe,β>>1(6―42)故得(6―43)

由式(6―43)可以看出,射极输出器的输入电阻是比较高的,一般可达到几千欧到几百千欧。4)输出电阻ro

由6.3.2节知道,求ro的方法可令s短路(=0),保留其内阻Rs,将负载开路(RL=∞),在放大器的输出端外加一电压来求。为此,可在图6.25的基础上画出计算ro的等效电路,如图6.26(a)所示。图(a)中,D、F两端为输出端。为计算方便,我们对图6.26(a)的电路再作几次等效变换,如图(b)、图(c)、图(d)所示,这样可以避免烦琐的计算。图(b)中,R′s=Rs∥Rb。图6.26求射极输出器ro的等效电路

图(c)中,只是将图(b)的元件位置移动了一下。必须注意的是:流过rbe及R′s的电流是,流过Re的电流是。图(d)中,Re≈Re∥rce。其中,rce是BJT的输出电阻,数值很大。另外,考虑到ro应在输出回路中求,ro上流过的电流应是,所以,要将基极回路中的电阻rbe及R′s折合到射极回路中去。当认为流过rbe及R′s的电流也是的时候,则应将(rbe+R′s)缩小到。

最后,可求得从图(d)的输出端D、F两端看进去的输出电阻ro为一般情况下故(6―45)

(6―44)

由式(6―45)可以看出,射极输出器的输出电阻ro是很低的,约几十欧到几百欧。

例7已知某射极输出器的Rs=600Ω,rbe≈0.9kΩ,β=60,Rb=200kΩ,Re=3.9kΩ,求ro=?解:6.5.3电路的特点如前所述,射极输出器具有以下特点:(1)输入电阻高;(2)输出电阻低;(3)输出电压与输入电压同相;(4)电压放大倍数接近于1,略小于1;(5)虽无电压放大作用,但仍具有电流放大及功率放大作用。6.5.4射极输出器的应用由于射极输出器有以上一些特点,使其在电子电路中应用十分广泛。

1.利用它的输入电阻ri高,可作为多级放大器的输入级因为由图6.26及式(6―14)知道,ri高能使输入电压接近信号源电压。2.利用它的输出电阻ro低,可作为多级放大器的输出级因为由图6.26及式(6―18)知道,ro低能使输出电压接近电路的开路电压。3.作中间隔离级在多级放大器中,利用射极输出器的ri高、ro低,可将其接在两级共发射极放大电路的中间,作为阻抗变换用。因为当两级共射电路连接时,其等效电路如图6.27所示。由图6.27可知,第二级的输入为

而共射电路的输出电阻

较大,输入电阻

较小,所以会使

衰减很多。如果中间加了一级射极输出器,由于它的ri高和ro低,可使、衰减较小,起到缓冲作用。

图6.27两级等效电路6.6共基极电路6.6.1电路结构共基极电路的原理图如图6.28所示。图中,

是基极偏置电阻,为保证BJT有合适的静态工作点Q,集电极接入电阻Rc。

图6.28共基极电路6.6.2电路分析

1.静态分析电路的直流通道如图6.29所示。由图可见,此直流通道与6.4.2节射极偏置电路的直流通道是一样的,故静态工作点Q的计算式也与6.4.2节相同,在此不再赘述。

图6.29直流通道2.动态分析

1)画交流通道交流通道如图6.30所示。由图可知,对于交流信号来说,基极b相当于接地,输入电压

加在

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论