單管電壓放大電路是最基本的放大電路。晶體管放大電路有三種基本連接方式:共發(fā)射極接法、共基極接法和共集電極接法,如圖4-1所示。一般作電壓放大時(shí),常采用共發(fā)射極電路。
圖4-1晶體管放大電路的三種連接方式
圖4-2所示為一個(gè)典型的共發(fā)射極電壓放大電路,VT為放大晶體管, R 1 、 R 2 為基極偏置電阻, R 3 為集電極電阻, R 4 為發(fā)射極電阻, C 1 、 C 2 為耦合電容, C 3 為發(fā)射極旁路電容。
圖4-2單管電壓放大電路
(1)直流工作點(diǎn)
晶體管放大電路能夠正常工作的前提是,必須使晶體管有合適的直流工作點(diǎn),并保持工作點(diǎn)的穩(wěn)定。
單管共發(fā)射極電壓放大電路的直流回路如圖4-3所示。可見(jiàn),除集電極電阻 R 3 外,其余三個(gè)電阻( R 1 、 R 2 、 R 4 )都是用來(lái)建立和穩(wěn)定VT的直流工作點(diǎn)的。 R 1 、 R 2 將電源電壓分壓后作為VT的偏置電壓(即工作點(diǎn)),發(fā)射極電阻 R 4 上形成的電流負(fù)反饋具有穩(wěn)定工作點(diǎn)的作用。
圖4-3直流回路
晶體管易受溫度等外界因素影響而造成工作點(diǎn)漂移,因此自動(dòng)穩(wěn)定工作點(diǎn)是很重要的。
當(dāng)溫度上升造成工作點(diǎn)上升時(shí),VT的發(fā)射極電流 I e 增大使 R 4 上的電壓降(即VT的發(fā)射極電壓 U e )上升。由于VT的基極偏置電壓 U b 是固定的(由 R 1 、 R 2 分壓所得),因此發(fā)射極電壓 U e 上升必然使VT的基極-發(fā)射極間電壓 U be 下降。 U be 下降使得基極電流 I b 下降,導(dǎo)致VT的集電極電流 I c 和發(fā)射極電流 I e 隨之下降,迫使工作點(diǎn)回落,其結(jié)果是保持了工作點(diǎn)基本不變。
當(dāng)因某種原因造成工作點(diǎn)下降時(shí),則電路按相反的方向自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整,最終使工作點(diǎn)保持基本穩(wěn)定。
(2)交流信號(hào)放大
共發(fā)射極電壓放大電路的交流回路如圖4-4所示。對(duì)交流信號(hào)而言,電容 C 1 ~ C 3 相當(dāng)于短路,電池也可視為短路。 R b 為晶體管VT的基極電阻, R b 等于圖4-2中偏置電阻 R 1 與 R 2 的并聯(lián)值,即 R b = R 1 ∥ R 2 。 R c 為VT的集電極負(fù)載電阻,在放大器輸出端開(kāi)路( U o 端未接負(fù)載)的情況下, R c 就是圖4-2中的 R 3 ,即 R c = R 3 。
圖4-4交流回路
放大過(guò)程如下:當(dāng)在放大電路輸入端(VT基極)加入一個(gè)交流信號(hào)電壓 U i 時(shí),晶體管VT的基極電流 I b 將隨 U i 的變化而變化,使其集電極電流 I c 也隨之變化,并在負(fù)載電阻 R c 上產(chǎn)生電壓降。因?yàn)榫w管VT的集電極電流 I c 是基極電流 I b 的 β 倍,所以在其集電極處便得到一個(gè)放大了的輸出電壓 U o 。
由于在共發(fā)射極電壓放大電路中,輸出電壓是電源電壓與集電極電流在集電極電阻上的壓降的差值,因此輸出電壓 U o 與輸入電壓 U i 相位相反,集電極電流 I c 與輸入電壓 U i 相位相同。各點(diǎn)波形如圖4-5所示。
圖4-5電壓放大電路工作波形
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