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三極管的放大原理

作者:佚名    文章來源:本站原創    點擊數:    更新時間:2018-06-23
我們知道晶體三極管具有電壓、電流放大功能,有飽和、放大、截止三個工作區,有共射、共基、共集三種基本接法,其輸入、輸出信號隨接法不同而相位不同,下麵就共射接法各點電壓、電流變化情況做一探討。通過分析我們可以進一步認識三極管的放大原理,為電路分析打下良好的基礎。

共發射極放大電路,三極管的放大原理 
共發射極放大電路
上圖中C1、C2分別是輸入、輸出耦合電容,Rb為(wei) 基極偏置電阻,Rc為(wei) 集電極負載電阻,VT為(wei) npn三極管,輸入電壓為(wei) u1、發射結輸入電壓為(wei) u2、集電極負載電阻Rc兩(liang) 端電壓為(wei) u3、集電極發射極之間的電壓為(wei) u4、最後的輸出電壓為(wei) u5,基極電流為(wei) ib,集電極電流為(wei) ic,電源為(wei) Ec,該電路屬於(yu) 典型的、基本的共射放大電路,也即輸入和輸出的公共端為(wei) 發射極。
我們(men) 通過選擇合適的電路元件參數,使其發射結正偏、集電結反偏(Uc>Ub>0),那麽(me) 該電路就工作在放大狀態,輸入、輸出電流滿足ic=βib關(guan) 係,也即集電極電流是基極電流的β倍。
設輸入為(wei) 一正弦交流小信號u1(注意是小信號,也即在±0.7v內(nei) ,如果超過了這個(ge) 範圍會(hui) 出現飽和失真、截止失真問題),其大小和方向均做周期性變化,平均值為(wei) 零;經過電容C1的耦合後其與(yu) 原直流偏置電壓Ube疊加後變成了脈動直流信號u2,也即u2的波形和u1一樣,但u2均為(wei) 正值即u2>0,u2的平均電壓不在為(wei) 零,這樣做的目的是因為(wei) 發射結導通有一個(ge) 死區電壓,必須抬升電壓後才能保證完整的信號輸入,否則信號會(hui) 被削去大部分,造成了嚴(yan) 重的失真。見下圖輸入電壓u1、u2波形圖。

輸入電壓u1、u2波形圖,三極管的放大原理 
輸入電壓u1、u2波形圖
輸入電壓u1、u2是激勵,基極電流ib是響應,基極電流ib、集電極ic的波形如下,ib與(yu) u1波形一致,也為(wei) 脈動直流,三極管工作在放大區,符合ic=βib的關(guan) 係,信號電流被放大,集電極電流ic波形與(yu) 輸入電流ib波形一致;也就是ib和ic是同相關(guan) 係,要增加都增加,要減小都減小;見下圖輸入電流與(yu) 輸出電流波形圖。

三極管放大電路的輸入輸出電流波形圖 
輸入輸出電流波形圖
因為(wei) Rc是純電阻,因此集電極負載電阻兩(liang) 端電壓u3與(yu) 集電極電流ic是同相關(guan) 係,它們(men) 之間的關(guan) 係符合歐姆定律,即u3=icRc,因此u3也是脈動直流;而u4=Ec-u3,它們(men) 之間符合克希荷夫電壓定律,u3增大那麽(me) u4減小,它們(men) 的和是定值Ec,也就是它們(men) 存在反相關(guan) 係,那麽(me) u4與(yu) ic、ib也是反相關(guan) 係,與(yu) u1也是反相關(guan) 係,這就是共射接法的反相作用,根本原因是Rc的作用,試想如果我們(men) 從(cong) Rc上獲取電壓那麽(me) 輸入與(yu) 輸出就是同相關(guan) 係了。u3u4的波形圖如下圖所示。它們(men) 均比輸入電壓u1幅度增大了許多。

u3u4變化波形,三極管的放大原理 
u3u4變化波形
由於(yu) u4在隨著u1的變化而變化著,導致電容C4電壓也指跟隨變化,也即進行著充放電,而充放電的時候電流方向是不一樣的,這樣就將脈動直流電變成了交流電,也就輸出電壓u5是一個(ge) 波形和u4一樣,但有了負值,幅值遠大於(yu) 輸入電壓u1.且u5和輸入電壓u1是反相關(guan) 係。


輸出電壓u5

Tags:三極管的放大原理,三極管,放大原理  
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