共发射极基本放大电路

接线图 2023年07月21日 22:53 307 admin

在保证三极管发射结正偏，集电结反偏这一条件下，三极管基极电流发生微小的变化ΔIB，会引起集电极电流发生较大变化，即ΔIC＝βΔIB。而且在放大过程中，集电极电源的直流电能转变为交流电能输出。
　　那么在交流放大电路中，能否利用输入的交流信号电压作为发射结正向电压而直接加到三极管的基极，使三极管集电极电流也发生较大变化，从而实现放大作用?下面我们结合图1（a）来进行讨论。
　　根据三极管内部的结构，图1（a）的基极回路可以等效成图1（b）。我们知道，三极管的发射结具有单向导电性，而且存在死区。如果加在三极管基极上的交流信号电压ui很小，不能超过发射结死区电压［图1（c）中虚线］，则基极没有电流产生，谈不上放大作用。如果增大交流信号电压ui，那么ui按正弦规律变化时，由于发射结的单向导电作用，ui的负半周使发射结反向偏置，三极管截止，也不能产生相应的基极电流和集电极电流。当ui正半周时，由于三极管输入特性的非线性，因此只有ui的顶部能

共发射极基本放大电路第1张
　　图1 不设静态工作点的放大电路

　　a) 不设静态工作点的输入回路 b) 发射结等效电路
　　c) 不设静态工作点时的输入信号波形

　　大于发射结死区电压，使三极管产生基极电流，如图1（c）所示。显然，这时基极电流的波形和输入信号的波形大大不同，产生了严重失真。当然，由此产生的集电极电流也会出现严重失真。造成这种失真的原因主要是三极管输入特性的非线性和发射结的单向导电性所致。
　　1、静态工作点的设置
　　为了消除上述失真，必须在未加入交流信号之前，先给三极管加上一个直流基极电流（简称偏流），这个电流可由GB1和电阻RB来提供，RB又叫基极偏置电阻，如图2（a）所示。
　　无交流信号输入时，放大电路的状态称为静态。由图2（a）可见， GB1通过RB给三极管加了直流偏置电流，相应的基极电压UBE、集电极电流IC、集电极电压UCE在静态时也都是不变的直流电量。这些直流电量对应着三极管输入特性曲线和输出特性曲线上某一个点，这个点称为放大电路的静态工作点Q。与静态工作点相应的这些直流电量分别记作基极电流IBQ、基极电压UBEQ、集电极电流ICQ和集电极电压UCEQ。

共发射极基本放大电路第2张

图2 共发射极基本放大电路

　　a) 静态时的共发射极基本放大电路 b) 动态时的共发射极基本放大电路
　　c) 设置静态工作点时的输入信号波形
　　有交流信号输入时，放大电路的状态称为动态。动态时，交流信号ui和基极电压UBEQ一起叠加到三极管发射结上，由ui引起的基极变化电流ib也桑加在基极电流IBQ上，如图2-41（b）和（c）所示。只要IBQ选择适当，在交流信号ui的正半周引起基极总电流iB增大，负半周引起基极总电流iB减小，加到发射结上的总电压UBEQ始终为正，并大于死区电压，这样在ui整个周期内，三极管的集电极总电流iC＝βiB，处于正常放大状态。
　　由此可见，设置适当的静态工作后，目的就是使放大电路工作在线性放大状态，避免信号在放大过程中产生失真。同时也说明，放大电路必须有直流偏置电路。
　　2、共发射极放大电路的组成
图2（a）是由NPN型三极管组成的最基本的放大电路。整个电路分成输入回路和输出回路两部分。1、1′端为放大电路的输入端，用来接收输入信号。2、2′端为输出端，用来输出放大后的信号。图中“⊥”表示公共端，也称为接“地”。实际上公共端不一定真的与大地相连接，只是表明该点为电位的参考点，电路中其他各点电位都是相对“⊥”而言。由于图中三极管的发射极是输入和输出回路的公共端，故称为共发射极放大电路。顺便指出，根据不同要求，也可分别把三极管的基极和集电极作为输入和输出回路的公共端，分别叫作共基极放大电路和共集电极放大电路，它们各自具有不同的特性。因此，放大电路有三种连接组态。
在实际电路中，基极回路不必使用单独的电源，而是通过基极偏置电阻RB直接取自集电极电源来获得直流基极电压，使电路较为简化，如图3（a）所示。此外，在画电路图时，往往省略电源的图形符号，而用其电位的极性及数值来表示，如图3（b）所示。图中＋UGB表示该点接电源GB的正极，而电源的负极就接在电位为零的“⊥”上。

共发射极基本放大电路第3张

图3 共发射极基本放大电路的习惯画法

　　a) 单电源供电 b) 习惯画法
　　下面我们以图图3（b）为例来说明放大电路中各元器件的作用：
　　1. 三极管V：具有电流放大作用，是放大电路中的核心器件。
　　2. 基极偏置电阻RB：RB的作用是向三极管的基极提供合适的偏置电流，并向发射结提供必须的正向偏置电压。选择适当的RB的数值，就可使三极管有适当的静态工作点。RB阻值一般取几十千欧到几百千欧之间。
　　3. 集电极直流电源GB：它的正极通过RC接三极管的集电极，负极接三极管的发射极。电源GB有两个作用，一方面通过RB给三极管提供发射结正偏电压，同时又给三极管的集电结提供反偏所需的电压，使三极管处于放大工作状态。另一方面给放大电路提供能源，由于三极管的放大作用实质上是，用输入端能量较小的信号去控制输出端能量较大的信号，三极管本身并不能凭空创造出新的能量，输出信号的能量来源于集电极电源GB，因此，它是整个放大电路的能源。电源GB的电压一般取值为几伏到几十伏。
　　4. 集电极负载电阻RC： RC的作用是把三极管的电流放大作用以电压放大的形式表现出来，若RC＝0则三极管的集电极电压将等于电源电压，即使在由输入信号引起集电极电流的变化情况下，集电极电压也仍保持不变，因此不可能有交流信号电压传送给负载电阻。RC阻值一般取几百欧到几千欧。共发射极基本放大电路第4张
　　5. 耦合电容器C1和C2：它们分别接在放大电路输入端和输出端。利用它对直流电呈现的阻抗较大，对交流电呈现的阻抗较小，即“隔直流通交流”的特点，一方面可避
免放大电路的输入端与图4由PNP型三极管组成信号源之间、输出端与负载之间直成的共发射极基本放大电路流电的互相影响，使三极管的静态工作点不致因接入信号源和负载而发生变化。另一方面又要保证输入和输出的交流信号畅通地进行传输。通常C1和C2选用电解电容器，取值为几微法到几十微法。
　　三极管有NPN型和PNP型两大类。用PNP型三极图4 由PNP型三极管
　　管也可以组成放大电路，如图4所示。由于NPN型和组成的共发射极基本放大电路
　　PNP型这两类三极管的极性不同，因此在放大电路中必须注意电源的极性和电容器的极性，不能搞错。