【模拟电子技术基础】第2章 基本放大电路(晶体管、场效应管放大电路及其派生电路)

本文主要是介绍【模拟电子技术基础】第2章 基本放大电路(晶体管、场效应管放大电路及其派生电路),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

5 晶体管单管放大电路的三种基本接法

5.1 基本共集放大电路

一、电路的组成

晶体管应工作在放大区,即u_{BE}>U_{on},u_{CE}\gg u_{BE}

基本共集放大电路中,晶体管输入回路加基极电源V_{BB},与R_bR_e共同确定合适的基极静态电流;晶体管输出回路加集电极电源V_{CC},它提供集电极电流和输出电流。

直流通路中,电源V_{BB}V_{CC}的负端接地;交流通路中,集电极是输入回路和输出回路的公共端。

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交流信号u_i输入时,产生动态的基极电流i_b驮载在静态电流I_{BQ}之上,通过晶体管得到放大了的射极电流i_E,其交流分量i_e在发射极电阻R_e上产生交流电压即为输出电压u_o

由于发输出电压由发射极获得,故也称共集放大电路为射极输出器。

二、静态分析

直流通路回路方程

V_{BB}=I_{BQ}R_b+U_{BEQ}+I_{EQ}R_e=I_{BQ}R_b+U_{BEQ}+(1+\beta)I_{BQ}R_e

于是乎得到基极静态电流、发射极静态电流和管压降U_o<U_i

I_{BQ}=\frac{V_{BB}-U_{BEQ}}{R_b+(1+\beta )R_e}

I_{EQ}=(1+\beta)I_{BQ}

U_{CEQ}=V_{CC}-I_{EQ}R_e

三、动态分析

基本晶体管放大电路分析 - 知乎

根据电压放大倍数的定义,利用\dot{I_b}\dot{I_c}的控制关系,可得出

\dot{A_u}=\frac{\dot{U_o}}{\dot{U_i}}=\frac{I_eR_e}{I_b(R_b+r_{be})+I_eR_e}=\frac{(1+\beta)I_bR_e}{I_b(R_b+r_{be})+(1+\beta)I_bR_e}

\dot{A_u}=\frac{(1+\beta)R_e}{(R_b+r_{be})+(1+\beta)R_e}

\dot{A_u}大于0且小于1,即\dot{U_o}\dot{U_i}同相且U_o<U_i

R_i=\frac{\dot{U_i}}{\dot{I_i}}=\frac{\dot{U_i}}{\dot{I_b}}=\frac{\dot{I_b}(R_b+r_{be})+\dot{I_e}R_e}{\dot{I_b}}

R_i=R_b+r_{be}+(1+\beta)R_e

发射极电阻R_e等效到基极回路时,将增大到(1+\beta)倍,因此共集放大电路的输入电阻比共射放大电路的输入电阻大得多,可达几十千欧到几百千欧。

R_o=R_e//\frac{R_b+r_{be}}{1+\beta}

基极回路电阻R_b等效到射极回路时,应减小到原来的1/(1+\beta)。由于通常情况下,R_e取值较小,r_{be}也多在几百欧到几千欧,而\beta至少几十倍,所以R_o可以减小到几十欧。

5.2 基本共基放大电路

交流通路中,输入回路和输出回路的公共端为基极。

\dot{U}=0,发射极电位U_{EQ}=-U_{BE},集电极电位U_{CQ}=V_{CC}-I_{CQ}R_c,可得静态工作点

I_{EQ}=\frac {V_{BB}-U_{BEQ}}{R_e}

I_{BQ}=\frac {I_{EQ}}{1+\beta }

U_{CEQ}=U_{CQ}-U_{EQ}=V_{CC}-I_{CQ}R_c+U_{BEQ}

\dot{A_i}=\frac {\dot{U_o}}{\dot{U_i}}=\frac {\dot{I_c}R_c}{\dot{I_e}R_e+\dot{I_b}r_{be}}=\frac {\beta R_c}{r_{be}+(1+\beta)R_e}

\dot{R_i}=\frac {\dot{U_i}}{\dot{I_i}}=\frac {\dot{I_e}R_e+\dot{I_b}r_{be}}{\dot{I_e}}=R_e+\frac {r_{be}}{1+\beta}

R_o=R_c

由于共基电路的输入回路电流为i_E,而输出回路电流为i_C,所以无电流放大能力

共基放大电路的输出电压与输入电压同相;输入电阻较共射电路小;输出电阻与共射电路相当,均为R_c,最大的优点是频带宽。

5.3 三种接法的比较

(1)共射电路既能放大电流又能放大电压。输入电阻居三种电路之中,输出电阻较大,频带较窄。常作为低频电压放大电路的单元电路。

(2)共集电路只能放大电流不能放大电压,是三种接法中输入电阻最大、输出电阻最小的电路,并具有电压跟随的特点。常用于电压放大电路的输入级和输出级,在功率放大电路中也常采用射极输出的形式。

(3)共基电路只能放大电压不能放大电流,具有电流跟随的特点;输入电阻小,电压放大倍数、输出电阻与共射电路相当,是三种接法中高频特性最好的电路。常作为宽频带放大电路。

6 场效应管放大电路

6.1 场效应管放大电路的三种接法
6.2 场效应管放大电流静态工作点的设置方法及其估算

一、基本共源放大电路

二、自给偏压电路

三、分压式偏置电路

6.3 场效应管放大电路的动态分析

一、场效应管的低频小信号等效模型

二、基本共源放大电路的动态分析

与共射放大电路类似,共源放大电路具有一定的电压放大能力,且输出电压与输入电压反向,只是共源电路比共射电路输入电阻大得多。

要提高共源电路的电压放大能力,最有效的方法是增大漏极静态电流I_{DQ}以增大g_{m}

三、基本共漏放大电路的动态分析

7 基本放大电路的派生电路

7.1 复合管放大电路

一、复合管

(1)晶体管组成的复合管及其电流放大系数

(2)场效应管与晶体管组成的复合管及其跨导

(3)复合管的构成原则

二、复合管共射放大电路

三、复合管共源放大电路

四、复合管共基放大电路

7.2 共射-共基放大电路
7.3 共集-共基放大电路

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