Download - 章节名称: 第二章 放大器基础 第二节 共发射极基本放大器 一、估算法
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第二章 放大器基础第二节 共发射极基本放大器一、估算法
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学习目标 1 、熟悉直流通路和交流通路的画法,并知道其分别是 Q 点和 ri 、 r0 及 Au 的分析依据。 2 、掌握静态工作点的分析及求解公式,并会应用这些公式有关问题。 3 、掌握 Q 点和 ri 、 r0 及 Au 的求解方法,并能分清有载和无载时 Au 的求解公式。
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分析放大器的性能,通常有以下三种方法,即估算法、图解法和等效电路法。本节以发射极基本放大器为例,着重介绍估算法和图解法的运用。用公式通过近似计算来分析放大器性能的方法称为估算法。在分析低频小信号放大器时,一般采用估算法较为简便。
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一、估算法1 、直流通路和交流通路
直流通路:把放大器中只允许直流电流通过的路径称为直流通路。
画 法:耦合电容、旁路电容均视为开路。交流通路:把交流信号通过的路径称为交流通路。
画 法:耦合电容、旁路电容和直流电源均视为短路。
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< 发射极基本放大器阻容耦合式原理电路 >
< 直流通路 > < 交流通路 >
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静态工作点( IBQ 、 ICQ 、 UCE )根据直流通路进行分析。
由直流通路图可分别从基极、集电极流向发射极两条支路进行电压、电流分析。
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2 、求静态工作点 ∵ VCC - IBQ Rb - UBEQ=0 VCC - ICQ Rc - UCEQ=0 ∴ IBQ= ( VCC-UBEQ ) /Rb
ICQ=βIBQ
UCEQ= VCC- ICQ Rc IBQ≈VCC/ Rb (忽略 UBEQ )
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练习题:电路如下图所示,设 VCC = 12V , Rc = 4 kΩ , Rc = 300 kΩ , β = 38 , UBEQ 忽略不计,求放大器的静态工作点。
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解: IBQ≈VCC/ Rb=12/300=0.04mA ICQ=βIBQ=38×0.04=1.5mA UCEQ= VCC- ICQ Rc =12-1.5×4=6V
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衡量放大电路的性能是通过性能指标来衡量
的,性能指标主要有输入电阻、输出电阻和电压放大倍数等参数,要分析以上交流参数,必须依据交流通路图 。
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在三极管的基极、发射极之间加入交流信号电压 ui 时,就会产生相应的基极变化电流 ib,就如同在一个电阻两端加上交流电压产生相应的电流一样,因此三极管的输入端可用一个的等效电阻 rbe 代替,它称为三极管的输入电阻 。
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3 、求输入电阻、输出电阻和电压放大倍数( 1 )三极管的输入电阻 rbe rbe=300+ ( 1+β ) 26/IEQ
注意: IEQ=IBQ+ ICQ
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从放大器的输入端看进去的交流等效电阻(不包括信号源内阻),称为放大器的输入电阻,它是用来衡量放大电路对输入信号源的影响,用 ri 表示。一般情况下,希望放大器的输入电阻尽可能的大,这样有利于减小信号源的负担 。
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( A )放大器输入电阻示意图
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放大器输出端看进去的交流等效电阻称为放大器的输出电阻,它是用来衡量放大电路所能驱动负载的能力,用 r0 表示。 r0 越小,当 RL 变化时,输出电压的变化也就越小,即放大器带负载的能力越强。
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( B )放大器输出电阻示意图
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( 2 )放大器的输入电阻 ri =Rb‖rbe
ri ≈ rbe (通常 Rb 远远大于 rbe ,)( 3 )放大器的输出电阻 r0= RC‖rce
r0 ≈ RC ( 一般 rce 远大于 RC )
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放大器电压放大倍数是用来衡量放大电路的电压放大能力,可定义为输出电压的幅值与输入电压的幅值之比( Au=Uo/Ui ),其中还要分空载和有载两种情况。
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放大器空载(即输出端为开路)时的电压放大倍数的分析,可根据放大器输入电阻和输出电阻 示意图( A )( B )图。 注意:输出端为开路时,放大器输出电阻示意图中不含负载电阻 RL 。
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( 4 )放大器空载时的电压放大倍数 输入信号电压: ui =ibrbe
输出信号电压: uO = -iCRC =-βibRC
电压放大倍数: Au= uO/ ui =-βibRC /ibrb
=-βRC/rbe
注 意:式中负号表示输入与输出信号反相 .
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< 放大器有载时的等效电路 >
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( 5 )放大器有载时的电压放大倍数 输出信号电压: uO= -iCRL’ ∵ ui 不变 ∴ Au= uO/ui=-iCRL’/ ibrbe
= -βRL’/rbe
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电压放大倍数除了可用无单位的数字表示之外,还可用增益表示,单位为分贝 (dB) 。同时,电流放大倍数和功率放大倍数也可用增益表示 。
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( 6 ) 放大器的增益 电压增益 Gu=20lgAu(dB) 电流增益 Gi=20lgAi(dB) 功率增益 Gp=10lgAp(dB)
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练习题: 某交流放大器输入电压是 10 毫伏 , 输入电流是 0.2 毫安 , 输出电压是 10 伏 , 输出电流为 20 毫安 , 求该放大器的电压放大倍数、电流放大倍数、功率放大倍数?若换成增益表示分别为多少?
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解: Au= Uo/Ui=10/0.01=1000 Ai= Io/Ii=20/0.2=100 Ap= Au Ai =1000×100=100000 Gu=20lgAu(dB)=60(dB) Gi=20lgAi(dB)=40(dB) Gp=10lgAp(dB)=50(dB)