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[導(dǎo)讀]學(xué)過模電的朋友應(yīng)該對三極管或者場效應(yīng)管的放大電路(本文所說的放大電路均指電壓放大)不會感到陌生吧,這可是模電中的重點(diǎn),但是也是難點(diǎn),自己知道很重要,就是搞不明白怎么回事,沒關(guān)系這次就以三極管放大電路的三種組態(tài)為例給大家簡單說一下放大電路的放大倍數(shù)計算公式。

學(xué)過模電的朋友應(yīng)該對三極管或者場效應(yīng)管的放大電路(本文所說的放大電路均指電壓放大)不會感到陌生吧,這可是模電中的重點(diǎn),但是也是難點(diǎn),自己知道很重要,就是搞不明白怎么回事,沒關(guān)系這次就以三極管放大電路的三種組態(tài)為例給大家簡單說一下放大電路的放大倍數(shù)計算公式。

三極管組成的基本組態(tài)放大電路可以分為三種,分別是共射放大電路、共基放大電路和共集放大電路。

1、共射放大電路

電路原理圖如下:

①、放大倍數(shù)為:A=-Rc/Re。根據(jù)需求設(shè)計Rc和Re的取值。②、輸入阻抗:Zin = beta * Re。(R1與R2為三極管提供偏置電壓,這里先忽略,當(dāng)然實際應(yīng)該考慮)。由于三級管的電路放大特性,Re折算到輸入端需要放大beta倍,所以輸入阻抗高。③、輸出阻抗:Zout = Rc。為了降低三級管的電流,降低功耗,所以Rc一般取值很大。④、頻率特性:由于存在密勒效應(yīng),三極管基極和集電極之間的寄生電容在放大區(qū)會擴(kuò)大A倍反應(yīng)到輸入端,所以頻率特性較差,無法放大高頻信號。

2.共集放大電路

共集放大電路的輸入電阻很大,輸出電阻很小,但是只有電流放大能力,沒有電壓放大能力,一般接近但小于1,共集放大電路的交流通路如下。

乍一看感覺和發(fā)射極沒電阻的共集放大電路很像,區(qū)別就是交流地的位置不一樣,自己可以對比一下,以便于區(qū)分。交流放大倍數(shù)的公式為:

從公式中也可以看出來電壓放大倍數(shù)是不可能大于1的,通常1+β很大,再加上后面乘上一個大電阻Re',所以,這個結(jié)果是接近于1的。這個公式中就一個Re'和上面兩種放大電路的公式不一樣,其值等于Re并上R L,其他字母所代表的含義和上面相同。

3.共基放大電路

共基放大電路輸入電阻很小,輸出電阻很大,而且頻率特性好,但是共基放大電路只有電壓放大能力,并沒有電流放大能力,直接看一下交流通路電路圖。

這個電路是不是看起來很怪,電流從發(fā)射極流入集電極流出的是共基極放大電路(看這個電流流向本身就感覺很怪,但是他確實就這樣),通過共射電路的介紹我相信大家應(yīng)該對原理圖上的四個元件很熟悉了,我們直接來看一下這個電路的公式:

其實這個電壓放大倍數(shù)的大小是和共射放大電路發(fā)射極不接電阻時是一樣的,只不過二者相差一個負(fù)號,公式中每個字母代表的含義和共射極放大電路也是一樣的,也就是β表示三極管的放大倍數(shù),R L'等于R c并上R L,R b b'是由基極引線電阻和基區(qū)體電阻組成的,R b'e的計算方法也和共射放大電路相同。

如何判別三極管的三種工作狀態(tài)

簡單來說,判別工作于何種工作狀態(tài)可以根據(jù)Uce的大小來判別,Uce接近于電源電壓VCC,則三極管就工作于載止?fàn)顟B(tài),載止?fàn)顟B(tài)就是說三極管基本上不工作,Ic電流較小(大約為零),所以R2由于沒有電流流過,電壓接近0V,所以Uce就接近于電源電壓VCC。

若Uce接近于0V,則三極管工作于飽和狀態(tài),何謂飽和狀態(tài)?就是說,Ic電流達(dá)到了最大值,就算Ib增大,它也不能再增大了。

以上兩種狀態(tài)我們一般稱為開關(guān)狀態(tài),除這兩種外,第三種狀態(tài)就是放大狀態(tài),一般測Uce接近于電源電壓的一半。若測Uce偏向VCC,則三極管趨向于載止?fàn)顟B(tài),若測Uce偏向0V,則三極管趨向于飽和狀態(tài)。

放大電路穩(wěn)定工作原理

1:由于溫度上升使集電極Ic增加,發(fā)射極電流Ie跟著增大,R4兩端的電壓IeR4跟著增大,Ub是分壓電阻提供,Ub基本保持不變, 由于Ube=Ub-IeR4,因此Ube會下降,相應(yīng)基極電流Ib就會減小,集電極Ic增加被抑制,從而穩(wěn)定集電極電流直流工作點(diǎn),從而降低了溫度上升對電路的不良影響。

2:R4反饋電阻放大電路關(guān)鍵元件,適當(dāng)增加R4阻值,反饋越大,穩(wěn)定性好。因此要根據(jù)實際電路設(shè)計進(jìn)行合理選擇,為了減小交流能量在R4上的損耗,增加了C3電容讓交流旁路到地,可以提高放大電路的交流增益。

3:電流負(fù)反饋偏置電路具有良好的溫度穩(wěn)定性,只要選擇合適的偏置電阻阻值,設(shè)計好合理的直流工作點(diǎn),就可以讓放大電路穩(wěn)定可靠地工作。因此是放大電路中應(yīng)用較多的偏置電路。

如果要應(yīng)用好三極管,那么上述三種基本組態(tài)放大電路就一定要掌握好。

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