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晶体管

单管共射放大电路原理图解析

单管共射放大电路原理图解析

  共射电路是放大电路中应用最广泛的三极管接法,信号由三极管基极和发射极输入,从集电极和发射极输出。因为发射极为共同接地端,故命名共射极放大电路。

  上图为共射极放大电路,输入回路与输出回路以三极 管的发射极为公共端。输入信号ui通过电容C1加到三极管的基 极,引起基极电流iB的变化,iB的变化又使集电极电流ic发生变 化,且ic的变化量是iB变化量的倍。由于有集电极电压,uCE= UCC-iCRC,uCE中的变化量经耦合电容C2传送到输出端,从而得 到输出电压uo。当电路中的参数选择恰当时,便可得到比输入信 号大得多的输出电压,以达到放大的目的。

  信号传递如图所示,共射极放大电路所要放大的是交流小信号Vi,Vi通过耦合电容C1以电压的形式加到三极管的B~E之间,以电流的形式通过B~E。电子(负电荷)的传递方向为E~B。Vcc和Rb用来提供B~E接面适当的正向偏压以及可使三极管进入线性工作区的电流。这个部分称为输入回路。Vcc和Rc用来提供B~C接面适当的反向偏压。电子(负电荷)的传递方向为B~C。集电极收集大量电子(负电荷),少数空穴(正电荷)漂移到基极与基极的空穴一起复合掉一部分E向C的电子(负电荷)。被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补给。由于E的电子浓度大于B,电位小于B,电源Eb在补充空穴的同时带来了从E~B~C的大量电子。三极管完成放大电流作用。放大了的信号电流通过Rc在C极上产生压降。这个压降就是输出端信号电压,是交流,可以通过电容C2耦合出去。Vcc,Rc和三极管CE极构成输出回路。RL是负载电阻。

  晶体三极管由半导体材料硅或锗制成。各种管的外形和管芯在制造工艺上各有不同,但最基本的结构只有NPN型和PNP型两种,管芯内部包含由两个PN结组成的三个区(发 射区、基区、集电区)。

  (1)截止区 减小基极电流IB、集电极电流IC也随着减小,当IB=0时,IC0,即特性曲线几乎与横轴重合,这时,三极管相当于一个断开的开关。

  (2)饱和区 三极管的发射结、集电结均处于正向偏置,IC基本上不受IB控制(ICIB),晶体管失去了电流放大作用。这时,VCE很小,晶体管相当于一个接通的开关,使电源电压VCC几乎全加到集电极电阻RC上。

  (3)放大区 发射结正向偏置、集电结反向偏置,IC的变化取决于IB(IC=IB),基本上与VCE无关,晶体管具有电流放大作用。这时晶体管工作于线性放大区。 截止、放大、饱和三个区的VBE数值见表1-1。

  对放大器的基本要求是:有的电压放大倍数,输出电压波形失真要小。放大器工作时,晶体管应工作在放大区,如果静态工作点选择不当,或输入信号过大,都会使输出波形产生非线性失真。一般采用改变偏置电阻RB的方法来调节静态工作点。当放大器的输入信号幅值较小时,在保证输出电压波形不失真的条件下,常选取较低的静态工作点,以降低放大器噪声和电源的能量损耗。实际使用中,常通过测量RC上电压的方法来测量集电极电流IC。

  放大器的电压增益Au可用交流输出电压峰值Uop除以输入电压峰值Uip来计算

  当发射极旁路电容CE的容量足够大时,CE的容抗近似于零,CE与发射极电阻RE的并联总阻抗也近似于零,晶体管的发射极相当于交流接地,则电压增益的计算公式为

  放大器的输入电阻Ri为分压电阻RB1,RB2及晶体管输入电阻rbe三者的并联值,即

  当发射极旁路电容CE断开时,在发射极电阻上产生串联电流负反馈,则电压增益为

  (1)创建如图1-1所示单管共射放大电路。单击仿真开关,进行仿真分析。调节基极偏置电阻RW,观察示波器输出波形,使三极管工作在放大状态。用数字万用表或动态测试探针分别测量节点电压VB、VC、VE及输出电压Uo,并记录测量结果于表1-2中。

  (2)在电路中加上负载电阻RL=4.7 K。单击仿真开关,进行仿真分析。调节基极偏置电阻RW,观察示波器输出波形,使三极管工作在放大状态。用数字万用表或动态测试探针分别测量节点电压VB、VC、VE及输出电压Uo,并记录测量结果于表1-2中。

  (3)把电路集电极偏置电阻RC改为5.1 K。单击仿真开关,进行仿真分析。调节基极偏置电阻RW,观察示波器输出波形,使三极管工作在放大状态。用数字万用表或动态测试探针分别测量节点电压VB、VC、VE及输出电压Uo,并记录测量结果于表1-2中。

  (1)熟悉电路图后,在万用板上按要求焊接电路,经检查无误后方可接通电源。

  此电路实际上是由一个偏置电阻构成的固定偏置电路,结构简单,调试方便。只要改变RW就改变了静态工作点。为调整最佳工作点可借助示波器观测输出波形。

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