举例浅解共发射极基本放大电路
北京交通运输学院 丁亮
共发射极基本放大电路如图1所示,
图 1
该电路是模拟电路中比较重要的一节。该电路是对前边学习的知识理解和综合运用,同时也是对后边学习模拟电路的基石。所以学好学懂该电路就显得十分必要,但该电路对初学者并非好理解。结合本人教学实践把该电路拆开分步举例教学效果很好。学生易懂、易接受、易记。分析方法如下:
一、该电路共有六个元件组成及功能是,即一个三极管V,放大电流;两个电阻RC、Rb,Rb通过电源保证发射结合适的正偏,RCRC另一个作用是把放大的电流转换成通过电源保证集电结反偏,
放大电压,也称为集电极负载电阻;两个电容C1 C2为耦合电容,
保证输入输出信号畅通且直流工作点不受影;一个直流供电电源
VCC搭建而成。
二、对于该电路我们还要明确两点: 1、放大电路就是把输入的
微弱电信号放大成足够大的输出信号;这是目的,说明放大器是一个加工弱信号的工厂。 2、放大器的实质上是能量转换器,它将直流电源转换成输出信号的能量。这工厂机器的能量是直流电
源。
三、分析工作原理:
1、放大电路的工作状态分为“静态”和“动态”两种。静态是指无交流信号输入时,电路中的电压、电流都不变的状态。动态是指放大电路有交流信号输入,电路中的电压、电流随输入信号作相应变化的状态。进一步理解举如下例子,放大电路好比广场放电影,放电影之前必须把光线和银幕校对合适,即光线大于小于银幕都不行,偏上、偏下、偏左、偏右均不行。只有光线框和银幕框重叠在一起才合适,注意这个“合适”很重要。只有白光无影像就是“静态”所以静态就是白光,是放映电影的前提,尤其要“合适”。放大电路里的合适静态工作点偏上、偏下均不行,和放映电影很相似。“动态”就是挂上胶片放映随内容而变化,是不确定的,所以称为动态。
详细分析如下:把三极管集电极和发射极(集—射)两极之间看成是一个活电阻。可以把三极管比做“自来水笼头”控制水流量大小的“扳手”是基极,“进水口”是集电极,“出水口”是发射极。扳手的位置的改变就改变了水的流量,也就是改变了对水的阻力,水笼头扳手改变了对水流的阻了,所以水笼头对水的阻力是“活的”。三极管集—射两极导通于否受控于基极,即基极电流控制集—射两极电流,所以三极管集—射两极是“活电阻”。
放大电路静态工作点所谓“合适”就是把“扳手的位置” 放在中间,即水流量不大不小。也就是基极电流在三极管输出特性曲线中间,集—射电流不大不小。可调整偏置电阻Rb使之有合适的静态工作点,这样交流信号经放大后,波形才不产生失真。(Rb是决定三极管工作状态的元件)
2、见图2所示输入交流信号vi通过电容C1的耦合送到三
图 2
极管的基极和发射极。电源VCC通过偏置电阻Rb为放大管提供发射结直流偏压VBEQ,交流信号vi与直流偏压VBEQ叠加的vBE波形如图2(b)所示,基极电流iB产生的相应变化,如图2(c)所示。这部分看图比较好理解。微弱信号加在输入端基极上(就是加在水笼头的扳手上),基极电流的改变就改变了集电极的电流,基极电流IB大,集电极电流IC大 (IC=βIB),基极电流IB小,集电极电流IC小。基极电流改变对集—射两极实质改变的是集—射两极之间的电阻;基极电流大结论是集—
射两极之间的电阻小(IC大),基极电流小导致集—射两极电阻大(IC小)。这一点清楚了就很好分析该电路为什么是“反相放大器”。因为共发射极放大器的输出信号取自集电极与发射极之间,我们可以等效为集电极电阻RC与集—射两极和直流电源组成串联电路。如图3所示,基极电压增大,即基
图3
极电流增大,集电极电流随着增大,说明集—射两极之间电阻减小,通过分压原理集—射两极间电压下降,电阻RC电压增大。结论是:基极电压上升导致集电极电压下降。同样道理基极电压下降,集电极电压上升。综上所述是输入端电流
iB经放大后获得对应的集电极电流iC如图
2(d)所示,电流iC增大时,负载电阻RC的压降也相应增大,集电极对地电压vCE降低,反之,电流iC变小,负载电阻RC的压降也相应减小,使集电极对地电压vCE升高。因此,集—射极电压vCE波形与输出电流iC变化相反,如图2(e)所示。vCE经耦合电容C2隔离直流成分,输出的只是放大信号的交流成分vo,波形如图2(f)所示。 由上可知,在共发射极基本放大电路中,输出电压vo与输入电压vi相位相反,幅度得到放大,因此,该电路通常也称为反相放大器。
浅解共发射极放大电路
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