基本放大電路

昨天，在進(jìn)行BJT特性測試時，得到了它的輸出特性曲線圖，如果翻開教材，基本上講到三極管的內(nèi)容都會有這個輸出特性曲線圖，它對于三極管，或者更確切點(diǎn)說，對于放大電路有什么實際意義？今天就來解決這個問題。

基本放大電路-工作狀態(tài)

1.BJT的三種工作狀態(tài)

根據(jù)BJT在電路中的工作狀態(tài)，一般將其輸出特性曲線圖劃分為三個工作區(qū)域，如圖所示：

如圖所示，每條曲線基本呈現(xiàn)出兩個階段：一是集電極電流Ic隨集射電壓Uce的增大快速增長，二是Uce繼續(xù)增大時，集電極電流Ic基本不變。

一般將輸出特性曲線圖劃分為三個工作區(qū)，即圖中的放大區(qū)、截止區(qū)和飽和區(qū)。

2.放大狀態(tài)

BJT之所以稱為電流控制型元件，是因為：取基極電流Ib=const（主控），則集射電壓Uce變化時，集電極電流Ic（被控）基本不變。此描述即為輸出特性曲線中的放大區(qū)，請看圖中Ib=40μF對應(yīng)的曲線，再看Ib=60μF對應(yīng)的曲線。

構(gòu)建基本共射極放大電路如圖所示：

取Rp=500k*2.2%=11kΩ，此時，

Vb(dc)=3.71V

Vc(dc)=4.33V

Ve(dc)=3.05V

則：三極管Q1的發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。

輸入輸出波形如下圖所示。其中，藍(lán)色-通道A為輸入波形，刻度為10mV/Div；紅色-通道B為輸出波形，刻度為500mV/Div）。

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則，輸入電壓有效值Ui=7.07mV，輸出電壓有效值Uo=796mV，輸入與輸出存在放大關(guān)系：

總諧波失真降至1.742%。

3.數(shù)據(jù)分析

①輸入端：輸入信號20mVp-p（1kHz），即輸入幅值為10mV的正弦波。

②Q1基極獲得交流電壓19mVp-p（輸入信號通過電容C1傳輸至基極），發(fā)射極獲得交流電壓3.88mVp-p，集電極測得交流電壓2.23Vp-p。

以上數(shù)據(jù)表明：

a.發(fā)射極交流電壓相比于基極交流電壓無放大作用，且與基極交流電壓同相位；

b.集電極交流電壓相比于基極交流電壓具有放大作用，且與基極交流電壓反相。

③Q1基極直流偏置電壓為3.71V，發(fā)射極直流偏置電壓為3.05V，集電極直流偏置電壓為4.33V。

以上數(shù)據(jù)表明：

a.Ube=Vb-Ve約為0.66V，發(fā)射結(jié)正偏；

b.Ubc=Vb-Vc約為-0.62V，集電結(jié)反偏。

即，BJT工作于放大區(qū)的條件是：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。

④Q1基極電流25.9μAp-p，發(fā)射極電流1.14mAp-p，集電極電流1.11mAp-p。

以上數(shù)據(jù)表明集電極電流與發(fā)射極電流近似相等，且比基極電流大得多。

4.小貼士

關(guān)于放大過程的說明

通過以上分析，放大過程可描述為：

輸入信號經(jīng)耦合電容C1傳輸至BJT的基極，并在基極形成變化的電壓信號△ub，發(fā)射極電壓的變化△ue與△ub同相，由△ue形成發(fā)射極電流△ie，在△ib很小的情況下，△ie與△ic近似相等（KCL），集電極電阻Rc將△ic轉(zhuǎn)換為△uc（歐姆定律），并從集電極輸出至負(fù)載。

關(guān)于相位關(guān)系的說明

關(guān)于BJT三個極電壓的相位關(guān)系，請參閱下圖：

圖中，藍(lán)色為基極電壓波形，綠色為發(fā)射極電壓波形，紅色為集電極電壓波形。

問題1：圖中的基極與發(fā)射極電壓波形并不是如前所述的同相位，

答：電路中電容Ce的移相作用導(dǎo)致。

問題2：基極與集電極電壓波形反相，

答：因為Rc接于電源與集電極之間，則Rc的壓降必然是相對于電源產(chǎn)生的，當(dāng)Rc壓降增加時，相對GND的集電極電位Vc必然減小，反之，Rc壓降減小，則集電極電位Vc增加。以上描述也可用下式表達(dá)：

Vc=Vcc-ic*Rc

在此道個歉，本來打算今天介紹電路結(jié)構(gòu)參數(shù)不合適時，基本放大電路會如何工作。結(jié)果又用了這么長的篇幅介紹參數(shù)合適時的放大狀態(tài)，只是希望能把放大狀態(tài)說的明白些，如果還有我沒說明白的，請移步留言區(qū)。