第5讲基本共射放大电路的工作原理
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共射极基本放大电路工作原理
1.输入信号ui=0时,输出信号uo=0。这时在直流电源电压VCC作用下通过RB产生了IBQ,经晶体管的电流放大,转换为ICQ,ICQ通过RC在C-E极间产生了UCEQ 。IBQ、ICQ、UCEQ均为直流量,即静态工作点。
2.若输入信号电压ui,即ui≠0时,称为动态。通过电容C1送到晶体管的基极和发射极之间,与直流电压UBEQ叠加,这时基极总电压为
uBE=UBEQ+ui
这里所加的ui为低频小信号,工作点在输入特性曲线线性区域移动,电压和电流近似为线性关系。在ui的作用下产生基极电流ib,这时基极总电流为
iB=IBQ+ib
iB经晶体管的电流放大,这时集电极总电流为
iC=ICQ+ic
iC在集电极电阻RC上产生电压降iCRC(为了便于分析,假设放大电路为空载),使集电极电压uCE=VCC-iCRC
经变换: uCE=UCEQ+(-icRC)
即 uCE=UCEQ+uce
由于电容C2的隔直作用,在放大器的输出端只有交流分量uce输出,输出的交流电压为
uo=uce=-icRC
式中,“-”号表示输出交流电压uo与ic相位相反。
只要电路参数能使晶体管工作在放大区,且RC足够大,则uo的变化幅度将比ui变化幅度大很多倍,由此说明该放大器对ui进行了放大。
电路中,uBE、iB、iC和uCE都是随ui的变化而变化,它的变化作用顺序如下:
ui→uBE→iB→iC→uCE→uo
放大器动态工作时,各电极电压和电流的工作波形,如图7-1-12所示。
图7-1-12 共射极基本放大电路各极电压、电流工作波形
从工作波形我们可以看出:
输出电压uo的幅度比输入电压ui的幅度大,说明放大器实现了电压放大。ui、ib、ic三者频率相同,相位相同,而uo与ui相位相反,这叫做共射极放大器的“倒相”作用。
讲 稿
海军航空工程学院 第 4-1 页 教 学 内 容 目的、要求、方法、手段、时间分配等
第四讲
第15章 基本放大电路
【课程回顾】二极管的单向导电性,三极管的放大作用。
【引入】以校园广播系统为例,引入本章内容。
校园广播系统由麦克风、前级放大器、后级功率放大器、定时播放器和扬声器组成。播音员用麦克风讲话,提取的信号经过前级放大器,它的作用是电压放大,放大的信号送入进行后级功率放大器,从而推动扬声器放声。而定时播放器主要的作用是定时播放铃声、广播或歌曲。
【本章要求】
1. 理解单管交流放大电路的放大作用和共发射极、共集电极放大电路的性能特点;
2. 重点掌握静态工作点的估算方法和放大电路的微变等效电路分析法;
3. 了解放大电路的频率特性、互补功率放大电路的工作原理;
4. 了解差分放大电路的工作原理和性能特点。
【概述】
放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。
放大的实质是用小能量的信号通过三极管的电流控制作用,将放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。
放大电路:能够对输入信号(交流或直流)在幅度或功率上进行不失真(不失真:直观上看是指输入信号和输出信号波形除了幅度上的不同以外,其他参数完全相同)的放大功能的电路,叫做放大电路。放大电路包括接收外部输入信号的输入回路、具有放大能力的放大器件和为负载提供信号的输出回路三部分。
放大电路的分类:
(1)按电路组成分:分立元件放大电路,集成放大电路;
(2)按电路结构分:单级放大电路和多级放大电路;
(3)按功能分:电压放大电路(基本共射放大电路、分压偏置放大电路,多级放大电路和差分放大电路),功率放大电路(互补对称功率放大电路)。
对电压放大电路的主要的要求是使负载得到不失真的电压信号,讨论的主要指标是电压增益、输入和输出阻抗等,输出的功率并不一定大。而功率放大电路则不同,它主要要求获得一定的不失真(或失真较小)的输出功率,通常是在大信号状态下工作。为了获得大的输出功率,必须使输出信号电压大;输出信号电流大;放大电路的输出电阻与负载匹配。从能量控制的观点来看,放大电路实质上都是能量转换电路。功率放大电路和电压放大电路没有本质的区别。
共射共基共集放大电路三级之间的电位
共射共基共集放大电路是常见的三级放大电路。它由三个基本的单级放大电路组成,分别是共射放大电路、共基放大电路和共集放大电路。
在这个三级放大电路中,每个单级放大电路都扮演着不同的角色,并在电路的整体性能中起着不同的作用。
首先,我们来看看共射放大电路。共射放大电路是这个三级放大电路的第一级,其作用是将输入信号放大,并将其输出给后续的电路。在共射放大电路中,晶体管的基极是输入,发射极是输出,集电极则起到连接地的作用。由于集电极连接到地,因此,共射放大电路可以输出大电流,而且电压增益也比较高。因此,共射放大电路可以将微弱的信号放大成为足以被后续电路接收的信号。
接下来,我们看看共基放大电路。共基放大电路是这个三级放大电路的第二级。它的作用是将前面共射放大电路输出的信号作为输入,在保持放大增益的同时降低电阻。在共基放大电路中,基极被连接到地上,而发射极则是输出,集电极是输入。因此,共基放大电路既可以起到放大信号的作用,又可以作为电路的输入电阻。这对于后续级数的放大器来说非常关键,因为它可以保持整个电路的输入电阻较低。
最后,我们来看看共集放大电路。共集放大电路是这个三级放大电路的最后一级。其作用是将前面两级放大电路的信号作为输入,放大输出信号。在共集放大电路中,集电极被作为电路的输出端,而基极则是输入,发射极则连接到地。由于集电极连接到地,因此,共集放大电路的增益不高,但它可以产生高电流输出。因此,它可以用于驱动高电流负载,例如电机和LED等。
总的来说,共射共基共集放大电路三级之间的电位,是一个重要的电路设计问题。在设计电路时,需要仔细平衡每个单级放大电路的不同特性,以确保整个电路的性能都能得到最佳的优化。同时,设计师还需要考虑到电路中各种参数的相互作用,如电容、电感、阻值等等。只有这样,才能确保设计出高性能、可靠的放大器电路,满足不同应用的需要。
- 1 - 共射极单管交流放大器,输入与输出信号之间的相位关系
共射极单管交流放大器是“直接”放大技术,也就是说在一个射极管上实现电路的输入和输出。由于共射极单管交流放大器属于“直接”放大技术,在它的输入和输出之间存在一个简单的相位关系,它就是:输入信号的相位与输出信号的相位相差180度。
共射极单管交流放大器的工作原理很简单,其中射极管上的效应电压被称为输出信号,而输入信号取决于射极管的击穿电压,当输入信号上升时,射极管的击穿电压也将上升,一旦击穿电压上升到射极管允许的电压,射极管就会导通,将大量电流导入负载,从而产生输出信号。
由于共射极单管交流放大器没有明确的电感元件或电容元件,其输入信号和输出信号之间的相位同步时间比较短,尤其是在高频放大器中更为明显,这也是它在高频应用中有优势的原因之一。另外,由于输入信号和输出信号之间的相位同步时间比较短,也就是说,输入信号上升至射极管允许的电压时,输出信号也同时上升,因此,输入信号和输出信号之间的相位关系是:输入信号的相位与输出信号的相位相差180度。
为了更加准确地说明上述内容,我们可以用一个实际的例子来加以说明,比如,在一个共射极单管交流放大器中,当输入信号的脉冲宽度为3.3μS时,则输出信号的脉冲宽度也应为3.3μS。因此,在这种情况下,输入信号的相位与输出信号的相位相差180度。