2.5 静态工作点稳定电路 p63
2.5.1 温度对工作点的影响。
1、t↑→ube↓→ibq↑→icq↑( 前面的单管放大电路中: )
2、t↑→βicq↑
最终导致静态工作点往饱和区移动,使输出波形产生饱和失真。(p64图2.5.1)
2.5.2 分压式静态工作点稳定电路
1、组成、原理。
p64图中,rb2为上偏置电阻,rb1为下偏置电阻,re为发射极电阻,ce为射极旁路电容,它的作用使电路的交流信号放大能力不因re存在而降低。
当rb1、rb2选择适当,使流过rb2的电流i b2>>ib时,流过rb1的电流i b1=i b2-ib≈i b2 ,则
由上式可知,ub由rb1、rb2分压而定,与温度变化基本无关。
如果温度升高使ic增大,则ie增大,发射极电位ue=iere升高,结果使ube=ub-ue减小,ib相应减小(输入特性曲线),从而限制了ic的增大,使ic基本保持不变。上述稳定工作点的过程可表示为
t(温度)↑→ic↑→ie↑→ue↑ ube↓→ib↓
ic要提高工作点的热稳定性,应要求i1≥(5~10)ib,ub≥(5~10)ube 。今后如不特别说明,都认为这个电路满足上述条件。
2、静态与动态分析。
1)静态。应当指出,分压式工作点稳定电路只能使工作点基本不变。实际上,当温度变化时,由于β变化,ic也会有变化。
在热稳定性中,β随温度变化的影响最大,利用re可减小β对q点的影响。也可采用温度补偿的方法减小温度变化的影响。
2)动态。其中
例:如图已知。求:1、q
3、若求q估算结果表明,当三极管的β由30增大至60时,分压式静态工作点稳定电路的q点基本保持不变,这正是此种放大电路的优点。(批量生产或维修时非常方便)
2.6 双极型三极管放大电路的三种基本组态 p67
根据输入信号与输出信号公共端的不同,双极型三极管放大电路有三种基本的接法,或称三种基本的组态,即共射组态、共集组态和共基组态。(看哪个极交流接地)
2.6.1共集电极放大电路。
工作原理:参见p67图(a)
电源ucc给三极管vt的集电结提供反偏电压,又通过基极偏置电阻rb给发射结提供正偏电压,使三极管vt工作在放大区。输入信号电压ui通过输入耦合电容c1加到三极管vt的基极,输出信号电压uo从发射极通过输出耦合电容c2送到负载rl上。
abc)1.静态分析。
根据图(a)电路的直流通路可求得。
icq ≈βibq
uceq=vcc-ieqre ≈vcc-icqre
2.动态分析。
1)电流放大倍数。
图(c)的等效电路中,因为rb较大,忽略其分流作用,如图有。
故。2)电压放大倍数。
由图:输入电压为和上面电压之和 ,输出电压为上面之电压。
故可以看出,au<1,当时 au≈1
or:即 uo=ui ,uo与ui幅度相近、相位相同,表明uo跟随ui的变化而变化,因此本电路又称为射极跟随器。
3)输入电阻(忽略rb分流作用)
若考虑rb,则。
4)输出电阻 p68
按照输出电阻的测量方法(p42),短路信号源,保留信号源内阻,除去负载电阻,在输出端加交流电压,产生电流,则。
故: 其中:
故: 因:
故忽略,得:
一般几十欧左右。
如果考虑re,则。
特点:共集电路的电压跟随特性好,输入电阻高,输出电阻低,且具有一定的电流放大能力和功率放大能力。应用:
(1)用作高输入电阻的输入级。共集电路输入电阻高,用作输入级时,可使放大电路的输入信号电压基本上等于信号源电压。 (2)用作低输出电阻的输出级。
共集电路输出电阻低,用作输出级时,可减小负载变动对电压放大倍数的影响,稳定输出电压,提高放大电路的带负载能力。 (3)用作多级放大电路的中间级。共集电路用作中间级时,可以隔离前后级的影响,故又称为缓冲级,起阻抗变换作用。
例2.6.1 (p69)已知vcc=10v re=5k6 rb=240k rs=10k rl=5k6 β=40
求q求ai au aus ri ro(aus称为源电压放大倍数)
解: 其中。其中。故
aus: 如图:因为
所以故。得。
代入数值:
已知代入数值:
2.6.2共基极放大电路 p70
电路如图(p70 图b)
原理:vcc经rb1、rb2分压后加至vt基极使je正偏,vcc使jc反偏。输入信号经c1、cb加至je,输出。
信号由集电极经c2输出。基极为公共端。
1、 静态分析。
忽略ib,则:
2、 动态分析。
画出微变等效电路如图。
1)电流放大倍数。
由图可得:所以。
是三极管的共基电流放大系数。其略小于1,近似于1。
故共基极放大电路没有电流放大作用。
2)电压放大倍数。
由图可得:(图中)
所以。可见其电压放大倍数与共射电路的电压放大倍数但无负号。即。
输出与输入电压相位相同。
3)输入电阻。
若不考虑电阻re,则。
说明共基接法输入电阻是共射接法的。
若考虑电阻re,则。
4)输出电阻。
若不考虑电阻rc,则。
即比共射接法时高得多,约为后者的(1+β)倍。
若考虑电阻rc,则。
例:(p72)图中,已知vcc=12 v rc=5k1 re=2k rbl=1k5
rb2=5k,rl=5k1 三极管的β=50
①试估算放大电路的静态工作点;
②估算放大电路的ai、au、ri和ro
解:① 其中:
故: 2.6.3三种基本组态的比较。
①共射电路同时具有较大的电压放大倍数和电流放大倍数,输入电阻和输出电阻值比较适中,所以,一般只要对输入电阻、输出电阻和频率响应没有特殊要求的地方,均常采用。因此,共射电路被广泛地用作低频电压放大电路的输人级、中间级和输出级。
②共集电路的特点是电压跟随,这就是电压放大倍数接近于1而小于1,而且输入电阻很高、输出电阻很低,由于具有这些特点,常被用作多级放大电路的输入级、输出级或作为隔离用的中间级。
首先,可以利用它作为测量放大器的输入级,以减小对被测电路的影响,提高测量的精度。
其次,如果放大电路输出端是一个变化的负载,那么为了在负载变化时保证放大电路的输出电压比较稳定,要求放大电路具有很低的输出电阻。此时,可以采用射极输出器作为放大电路的输出级,以提高带负载能力。
最后,共集电路也可以作为中间级,以减小前后两级之问的相互影响,起隔离作用。
共基电路突出特点是输入电阻低,使得三极管结电容的影响降低,因而频率响应改善。常用于各高频、宽带放大。因其输出电阻高,电路可作为恒流源。
晶体管放大电路三种基本组态的比较:(p74)
静态工作点稳定电路
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