单管电压放大电路是最基本的放大电路。晶体管放大电路有三种基本连接方式:共发射极接法、共基极接法和共集电极接法,如图4-1所示。一般作电压放大时,常采用共发射极电路。
图4-1晶体管放大电路的三种连接方式
图4-2所示为一个典型的共发射极电压放大电路,VT为放大晶体管, R 1 、 R 2 为基极偏置电阻, R 3 为集电极电阻, R 4 为发射极电阻, C 1 、 C 2 为耦合电容, C 3 为发射极旁路电容。
图4-2单管电压放大电路
(1)直流工作点
晶体管放大电路能够正常工作的前提是,必须使晶体管有合适的直流工作点,并保持工作点的稳定。
单管共发射极电压放大电路的直流回路如图4-3所示。可见,除集电极电阻 R 3 外,其余三个电阻( R 1 、 R 2 、 R 4 )都是用来建立和稳定VT的直流工作点的。 R 1 、 R 2 将电源电压分压后作为VT的偏置电压(即工作点),发射极电阻 R 4 上形成的电流负反馈具有稳定工作点的作用。
图4-3直流回路
晶体管易受温度等外界因素影响而造成工作点漂移,因此自动稳定工作点是很重要的。
当温度上升造成工作点上升时,VT的发射极电流 I e 增大使 R 4 上的电压降(即VT的发射极电压 U e )上升。由于VT的基极偏置电压 U b 是固定的(由 R 1 、 R 2 分压所得),因此发射极电压 U e 上升必然使VT的基极-发射极间电压 U be 下降。 U be 下降使得基极电流 I b 下降,导致VT的集电极电流 I c 和发射极电流 I e 随之下降,迫使工作点回落,其结果是保持了工作点基本不变。
当因某种原因造成工作点下降时,则电路按相反的方向自动进行调整,最终使工作点保持基本稳定。
(2)交流信号放大
共发射极电压放大电路的交流回路如图4-4所示。对交流信号而言,电容 C 1 ~ C 3 相当于短路,电池也可视为短路。 R b 为晶体管VT的基极电阻, R b 等于图4-2中偏置电阻 R 1 与 R 2 的并联值,即 R b = R 1 ∥ R 2 。 R c 为VT的集电极负载电阻,在放大器输出端开路( U o 端未接负载)的情况下, R c 就是图4-2中的 R 3 ,即 R c = R 3 。
图4-4交流回路
放大过程如下:当在放大电路输入端(VT基极)加入一个交流信号电压 U i 时,晶体管VT的基极电流 I b 将随 U i 的变化而变化,使其集电极电流 I c 也随之变化,并在负载电阻 R c 上产生电压降。因为晶体管VT的集电极电流 I c 是基极电流 I b 的 β 倍,所以在其集电极处便得到一个放大了的输出电压 U o 。
由于在共发射极电压放大电路中,输出电压是电源电压与集电极电流在集电极电阻上的压降的差值,因此输出电压 U o 与输入电压 U i 相位相反,集电极电流 I c 与输入电压 U i 相位相同。各点波形如图4-5所示。
图4-5电压放大电路工作波形
责任编辑:lq6
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