【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 rRrIRIUUA 39。39。 ?? ????? (726) iRsR suiR 基本放大電路 48 此時(shí)放大電路向信號(hào)源吸取電流 ，而放大電路輸入端接受信號(hào)電壓為 ，所以輸入端的輸入電阻 為： 愈大的電路，表示其輸入端向信號(hào)源取用的電流 愈小。對(duì)信號(hào)源來說， 是與信號(hào)源內(nèi)阻 串聯(lián)的， 大意味著 上的電壓降小，使放大電路的輸入電壓 能比較準(zhǔn)確地反映信號(hào)源真實(shí)電壓 。因此，要設(shè)法提高放大電路的輸入電阻，尤其當(dāng)信號(hào)源的內(nèi)阻較高時(shí)更應(yīng)如此。例如，要提高測(cè)量?jī)x器測(cè)量的精確度，就必須采用高輸入電阻的前置放大電路與信號(hào)源連接。 iiiu iRiR iiiRsRsRiRiu suiii iuR ?(727) 基本放大電路 49 在圖 （ b）中，從電路的輸入端看進(jìn)去的等效輸入電阻為： （ 3）輸出電阻 放大器帶上負(fù)載 以后，由于 ，所以放大倍數(shù)和輸出電壓都要降低。這是由于 圖 （ b） 中由負(fù)載 端向放大電路內(nèi)部看的等效電壓源內(nèi)阻的壓降增大的緣故。 beBiii rRiuR //??(728) oRCL RR ?39。LRLR 基本放大電路 50 放大器的輸出端在空載和帶負(fù)載時(shí)，其輸出電壓將有所改變，放大器帶負(fù)載時(shí)的輸出電壓將比空載時(shí)的輸出電壓有所降低，如空載時(shí)的輸出電壓為 ，而帶負(fù)載時(shí)的輸出電壓為 ，則有： 整個(gè)放大器可看成一個(gè)內(nèi)阻為 ,大小為 的電壓源。這個(gè)等效電源的內(nèi)阻 就是放大器的輸出電阻。 ＜ 是因?yàn)檩敵鲭娏髟? 上產(chǎn)生電壓降的結(jié)果，這就說明 越小，帶負(fù)載前后輸出電壓相差得越小，亦即放大器受負(fù)載的影響越小，所以一般用輸出電阻 來衡量放大器帶負(fù)載的能力， 越小帶負(fù)載的能力越強(qiáng)。 采用等效電路法求 ： ?oUoUoRoRoRoR?oUoU ?oUoRoRoRoLLoo RRRUU??39。(729) 基本放大電路 51 圖 求輸出電阻的等效電路法 基本放大電路 52 例 計(jì)算 圖 、 、 。圖中晶體管的 UBE=。 uA iRoR圖 三極管共射極放大電路 基本放大電路 53 在了解放大電路的原理基礎(chǔ)上，用圖解法進(jìn)一步分析電路。所謂圖解法，就是利用晶體管的特性曲線，用作圖的方法來分析放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，觀察輸出信號(hào)的電壓變化情況。 用圖解法分析放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn) 現(xiàn)以 圖 720所示的共射極放大電路進(jìn)行圖解分析。為了在三極管的輸出特性曲線上找到靜態(tài)工作點(diǎn)，在圖中三極管集電極 發(fā)射極端電壓 和電流 的關(guān)系由下式?jīng)Q定： 圖解分析法 CEu CiCCCCCE RiVu ??CCECCCC RuRVi ?? (731) (732) 基本放大電路 54 電源 和電阻 是常數(shù)，這樣 和 之間按照線性規(guī)律變化。根據(jù)兩點(diǎn)法可求得這直線，通常用短路點(diǎn) M和開路點(diǎn) N確定，即 N點(diǎn)的確定：取 =0,則 ； M點(diǎn)的確定：取 =0，則 。連接 M、 N兩點(diǎn)，即可得到一條直線，直線的斜率為， 即 。 CCV CR Ci CEuCiCCCE Vu ? CEu CCCC RVi ?CR1? CR1ta n ???圖 共射極電路的靜態(tài)工作點(diǎn) （ a） =0的放大電路 。（ b）直流通道 iu 基本放大電路 55 直線 MN的位置和斜率僅取決于直流參數(shù) VCC和 RC，故這條直線又稱作直流負(fù)載線。 如 圖 （ a） 中已知電路參數(shù) VCC = 12V， RC=3kΩ，RB=300kΩ， RL=2kΩ， C1=C2=10μF， β=50。那么采用兩點(diǎn)法確定 M、 N即： ① M點(diǎn)的確定：取 =0(AB短路 )，則 =12V/3kΩ=4mA，得如 圖 （ b）中的 M點(diǎn)（ 0， 4）。 ② N點(diǎn)的確定：取 =0(AB開路 ),則 =VCC=12V,得出如 圖 （ b） 中的 N點(diǎn)（ 12， 0）。 在 圖 （ b） 中， CEuCCCC RVi ?Ci CEuBEBBCC URIV ?? (733) 基本放大電路 56 所以 這樣直流負(fù)載線與 IB=40μA曲線的交點(diǎn)，就是靜態(tài)工作點(diǎn) Q，如 圖 （ b） 所示。 Q點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓、電流，就是靜態(tài)集電極電壓 UCE和靜態(tài)集電極電流 IC。改變電路參數(shù) VCC、 RC、 RB都可以改變靜態(tài)工作點(diǎn)的位置。但在實(shí)踐中，一般通過改變 RB的數(shù)值來改變靜態(tài)工作點(diǎn)。 基本放大電路 57 圖 輸出回路的圖解分析靜態(tài)工作點(diǎn) 基本放大電路 58 圖解法分析放大電路的動(dòng)態(tài)工作波形 在靜態(tài)工作點(diǎn) Q的 IB、 IC及 UCE的基礎(chǔ)上，由圖 (a）所示電路的輸入端，接入一個(gè)幅值為 20mV的交流電壓，即 (mV)，按下列步驟分析動(dòng)態(tài)過程： （ 1）在三極管的輸入特 性曲線上求基極電流的 變化波形 在 圖 上，也設(shè)置一個(gè) IB =40μA，對(duì)應(yīng) UBE = 點(diǎn) Q。 tu i ?s in20?圖7.22 圖解 和 的波形 BEuBi 基本放大電路 59 基本放大電路 60 （ 2）在三極管的輸出特性曲線上求集電極電流和電壓的變化波形 圖 723 圖 723 基本放大電路 61 圖 用圖解法分析共射極電路的動(dòng)態(tài)波形 基本放大電路 62 圖 723 圖 723 基本放大電路 63 基本放大電路 64 （ 3）電路的非線性失真與靜態(tài)工作點(diǎn)的關(guān)系 如果靜態(tài)工作點(diǎn)選在放大區(qū)的中間 ,這時(shí)輸出電壓的波形和輸入電壓波形是相似的正弦波 ,如圖 、圖 所示 ,這時(shí)稱為線性動(dòng)態(tài)范圍。相反，如果靜態(tài)工作點(diǎn)沒有選擇在放大區(qū)，而是沿負(fù)載線偏上或者偏下，這時(shí)輸出的電壓波形可能進(jìn)入三極管輸出特性曲線的飽和區(qū)或截止區(qū)，進(jìn)入這兩個(gè)區(qū)的輸出電壓信號(hào)不能保證與輸入電壓信號(hào)相似，這種情況的輸出信號(hào)叫做非線性失真，其中進(jìn)入截止區(qū)的失真稱截止失真；進(jìn)入飽和區(qū)的失真稱為飽和失真，如 圖 。 基本放大電路 65 ① 靜態(tài)工作點(diǎn)太低 （ Q″點(diǎn)）容易產(chǎn)生截 止失真。 此時(shí)由于靠近截止區(qū)， 在輸入電壓的負(fù)半周， 可能使三極管進(jìn)入截止 區(qū)，集電極電流 波 形的負(fù)半波底部被削平， 對(duì)于 NPN型管，其輸出 電壓 將產(chǎn)生頂部削平 的截止失真波形。為了避免截止失真，應(yīng)調(diào)小 RB將靜態(tài)工作點(diǎn)提高一點(diǎn)，一般要求 IB＞ Ibm。 Ciou724 飽和失真和截止失真 基本放大電路 66 基本放大電路 67 總之，為使放大電路既不出現(xiàn)截止失真又不出現(xiàn)飽和失真，一般宜將靜態(tài)工作點(diǎn)安排在交流負(fù)載線的中間位置。如 圖 EF 的中點(diǎn)附近，以保證三極管工作時(shí)有最大的不失真電壓輸出。 必須指出，三極管只有在較大信號(hào)推動(dòng)下（如處于大信號(hào)工作狀態(tài)的功率電路），失真問題才比較突出。而在小信號(hào)的電壓放大電路中，一般靜態(tài)電流選為幾毫安就能滿足動(dòng)態(tài)工作不產(chǎn)生非線性失真的要求。 基本放大電路 68 合理地確定放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)和工作點(diǎn)的變動(dòng)范圍是保證放大器正常工作的條件 ,但是晶體管放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)往往因外界條件的變化而發(fā)生變動(dòng)。所以在設(shè)計(jì)放大電路時(shí)僅僅考慮工作點(diǎn)是否合適還不夠，還必須采取措施保證工作點(diǎn)的穩(wěn)定。 靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定的原因 前面討論的固定偏置放大電路，其靜態(tài)工作點(diǎn)是不穩(wěn)定的。因?yàn)楫?dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化，或調(diào)換管子時(shí)各管特性的不一致，以及電路元件和電源電壓的變化等都會(huì)引起工作點(diǎn)的變動(dòng)。在影響工作點(diǎn)不穩(wěn)定的諸多因素中，尤以溫度的變化影響最大。 工作點(diǎn)穩(wěn)定的放大電路 基本放大電路 69 圖 基本放大電路 70 溫度變化使放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)跟隨變化而帶來的嚴(yán)重后果是： ① 工作點(diǎn)變動(dòng)到非線性區(qū)域使放大器產(chǎn)生嚴(yán)重失真，失去放大作用；若工作點(diǎn)變動(dòng)到過流區(qū)則使管子燒毀，如 圖 。 ② 工作點(diǎn)改變后，晶體管的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)也隨之改變，使放大器的性能不穩(wěn)定。 基本放大電路 71 圖 溫度變化對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響 （ a） 25℃ 。（ b） 45℃ 基本放大電路 72 分壓式偏置電路 圖 ，稱為分壓式偏置放大電路，它與固定偏置電路的區(qū)別是：基極電壓由 RB RB2分 壓決定，并且接有發(fā) 射極電阻 RE。這是一 種常用的基本單元電 路，下面分析它的穩(wěn) 定工作點(diǎn)的原理。 圖 分壓式偏置放大電路圖 基本放大電路 73 由 VCC、 RB RB2構(gòu)成一個(gè)串聯(lián)分壓電路。因?yàn)槿龢O管的基極電流 IB很?。ㄎ矓?shù)量級(jí)），一般取 IB IB2≥ （ 5～ 10） IB，則： 此時(shí)基極電位 上式表明，只要 IB1 ≥ IB ，則 VB近似由 VCC和分壓電阻RB1 、 RB2所決定，而與晶體管的參數(shù)無(wú)關(guān)。 21112BBCCBBBB RRVIIII?????12111 BBBCCBBB RRRVRIV???(734) (735) 基本放大電路 74 再來看接入 RE后如何使 IC保持穩(wěn)定。由于 RE的存在，則有： () 式中， IERE是 RE上的直流電壓降， RE對(duì)交流信號(hào)也有電壓降，故在 RE兩端并聯(lián)上一個(gè)電容 CE， CE的容量一般約為幾十微法，對(duì)交流信號(hào)容抗很小，可視為短路，因而交流分量不會(huì)影響直流電壓降。所以 CE稱為發(fā)射極交流旁路電容。 因?yàn)?IE≈IC，所以有： EEBEBBE RIVVVU ????EBEBC RUVI )( ??() 基本放大電路 75 基本放大電路 76 基本放大電路 77 基本放大電路 78 基本放大電路 79 射極旁路電容 CE 的作用 在 圖 ，由于 RE的接入，雖然帶來了穩(wěn)定工作點(diǎn)的益處，但卻使放大倍數(shù)下降了，且 RE越大，下降得越多。如果在 RE上并聯(lián)一個(gè)大容量的電容 CE（低頻電路取幾十微法到幾百微法），如 圖 （ a）所示。由于 CE對(duì)交流可看做短路，因此對(duì)交流而言，仍可看做發(fā)射極接地。所以 CE被稱為射極旁路電容。根據(jù)電路需要，還可將 RE分成兩部分（ RE RE2），在交流的情況下 RE2被 CE短路，以兼顧靜態(tài)工作點(diǎn)和電壓