3.1 识读共发射极放大器
由NPN型硅管组成的共发射极接法的基本放大电路如图3-1所示。由PNP型三极管组成的基本放大电路只是电源极性与NPN型电路相反,分析的方法则完全相同。
图3-1 基本放大电路
了解电路各元件的作用,包括晶体管VT、电阻RB和RC、电容器C1和C2等,是分析电路的基础。特别是晶体管VT的作用,电路输出的信号电压、电路和功率都远比输入信号的电压、电流和功率要大,这是由晶体管的放大作用产生的。然而能量是不能放大的,实质上是由于晶体管的控制作用,直流电源输出了大的信号电流、电压和功率,且其变化规律完全与输入信号相似,所以晶体管是一个能量控制器。而放大电路研究的主要问题就是既要“放得大”,又要“放得像”,即失真要小。在电路中的电流iB、iC和电压uBE、uCE中,均含有直流分量和交变信号分量两部分,因此分析电路时要应用分析非正弦周期电流电路的方法,将电路分解为静态(直流)和动态(交变信号)两部分,分别进行研究。
3.1.1 共发射极放大器直流电路分析
静态是当放大电路没有输入信号时的工作状态,静态分析是要确定放大电路的静态值(直流值)IB、IC、UBE和UCE。
静态值既然是直流,故可以用交流放大电路的直流通路来分析计算。图3-2所示为共发射极放大电路的直流通路。图3-1中的电容C1和C2可视为开路。
图3-2 直流通路
由图3-2的直流通路1,可得出静态时的基极电流
由于UBE(硅管约为0.6V)比UCC小得多,故可忽略不计。
集电极电流
IC≈βIB
静态时,由图3-2的直流通路2,可得出集-射极电压为
UCE=UCC-RCIC
3.1.2 共发射极放大器交流电路分析
在小信号情况下,如果仅对放大电路电压、电流的变化量感兴趣,可以采用小信号模型分析法对放大电路作比较精确的分析。小信号模型分析法是将放大电路中的晶体管以其小信号模型代替,得到放大电路的微变等效电路进行分析。
图3-3(a)所示的电路为图3-1所示交流放大电路的交流通路。对交流量来讲,电容C1和C2视为短路;同时,一般直流电源的内阻很小,可以忽略不计,对交流来讲直流电源也可以认为对地是短路的。据此可画出交流通路。再把交流通路中的晶体管用它的微变等效电路代替,即可得到放大电路的微变等效电路,如图3-3(b)所示。
图3-3 共发射极放大器的交流通路及其微变等效电路
设输入信号是正弦交流信号,图3-3(b)中的电压和电流可用相量来表示,如图3-4所示。
图3-4 正弦信号输入下的微变等效电路
输入电阻:rI=RB//rBE≈rBE (rBE≪RB)
输出电阻:rO≈RC
电压放大倍数:Au=,其中