一、什么是放大電路?
放大電路義稱為放大器,它是使用最為廣泛的電子電路之一、也是構成其他電子電路的基礎單元電路。所謂放大,就是將輸人的微弱信號(簡稱信號,指變化的電壓、電流等)放大到所需要的幅度值且與原輸入信號變化規律一致的信號,即進行不失真的放大。只有在不失真的情況下放大才有意義。放大電路的本質是能量的控制和轉換,根據輸入回路和輸出回路的公共端不同,放大電路有三種基本形式:共射放大電路、共集放大電路和共基放大電路。
放大電路的特點:
1、有靜態和動態兩種工作狀態,所以有時往往要畫出它的直流通路和交流通路才能進行分析;
2、電路往往加有負反饋,這種反饋有時在本級內,有時是從后級反饋到前級,所以在分析這一級時還要能“瞻前顧后”。在弄通每一級的原理之后就可以把整個電路串通起來進行全面綜合。
二、什么是微變等效電路?
微變等效電路是當電路中某一部分用其等效電路代替之后,未被代替的部分電壓和電流均不發生變化,也就是說電壓和電流不變的部分只是等效部分以外的電路。
微變等效電路特點:
① 微變等效電路的對象只對變化量。因此,NPN型管和PNP型管的等效電路完全相同。
② 微變等效電路是在正確的Q點上得到的,如Q點設置錯誤,即Q點選在飽和區或截止區時,等效電路無意義。
③ 不能用微變等效電路求靜態工作點。
④ 微變等效電路中的電壓和電流全部用交流量的有效值表示,電壓和電流的方向按網絡的定義方向,不要隨意改變。
輸入回路的微變等效電路
從晶體管的輸入特性曲線可見,共射極接法的晶體管的輸入回路可用管子的輸入電阻 來等效代替。其輸入回路的等效電路如圖(b)左半部所示。
工作中rbe用下式估算:
IE是發射極靜態電流,單位為mA。
從晶體管的輸出特性曲線可見。晶體管輸出回路可以等效為一個受控的恒流源,如圖(b)右半部分所示。
三、放大電路的微變等效電路
畫放大電路的微變等效電路的步驟是:
(1)畫出晶體管的微變等效電路,標定基極B、集電極C、發射極E和公共地的位置。
(2)將直流電源UCC及所有的電容短路(將放大電路轉換成交流通路),再將其它元件對號入座。
四、放大器的性能分析
畫出微變等效電路以后,就可以用求解線性電路的方法計算放大器的主要性能指標,包括電壓放大倍數 、輸入電阻ri和 輸出電阻ro 。
1.電壓放大倍數
當放大電路的輸出端開路時,
2.輸入電阻 ri
放大電路對信號源來說是一個負載,可以用一個電阻等效代替,這個電阻既是信號源的負載,又是放大電路的輸入電阻。輸入電阻定義為放大電路的輸入電壓與輸入電流之比值,即
通常要求放大器的輸入電阻高一些, ri愈大,放大電路從信號源吸取的電流愈小,減輕信號源的負擔。
3.放大電路的輸出電阻ro
對負載(或后一級放大電路)來說,放大電路相當于一個具有內阻ro 和Uo‘恒壓源的信號源,這個等效電源的內阻ro 就是放大電路的輸出電阻。
ro越小,負載變化時,輸出電壓的變化也越小,說明放大電路帶負載能力越強。
放大電路的輸出電阻ro ,定義為
【例1】 在圖(a)所示電路中,若晶體管為3DG100,已知在工作點處β=40 ,設UBE =0.7V。
(1)計算靜態工作點;
(2)求rbe ;
(3)計算電壓放大倍數 ;
(4)若 CE 開路,再計算電壓放大倍數 ;
(5) CE未斷開時,求放大電路的輸入電阻 ri、輸出電阻 rO。/
解:(1)確定靜態工作點。
(2)求 rbe 。
(3)求 。
畫出微變等效電路如圖(b)。
(4)當CE開路時,微變等效電路如圖(c)。
可見,在CE 開路時,電路的放大能力大大減小,因而在分壓式靜態工作點穩定電路中,通常需加旁路電容CE。
(5)由上圖的圖(b)微變等效電路得
【例2】共發射極基本放大電路如圖所示,已知UCC=12V ,RC =3KΩ,RL=3KΩ,RA=24KΩ晶體管的β=40 。
(1)估算靜態值Ia 、Ic 和uce ;
(2)求出 A U、ri 、r0 。
解:(1)確定靜態工作點
(2)放大倍數
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