共发射极基本放大电路分析
【摘要】电子技术是一门实践性很强的课程,如何让学生学好知识,提高学习兴趣,培养适应当今社会发展的职业技术人才,在教学中注重教学方法是关键,也是实践性教学的一个重要环节。
【关键词】电子技术;共发射极基本放大电路;教学方法
一、三极管放大器的组成元件
下图为共发射极基本放大电路。
当输入端加入微弱的交流电压信号ui时,输出端就得到一个放大了的输出电压uo。
由于放大器的输出功率比输入功率大,而输出功率通过直流电源转换获得,所以放大器必须加上直流电源才能工作。
从这一点来说,放大器实质上是能量转换器,它把直流电能转换成交流电能。
放大器是由三极管、电阻、电容和直流电源等元器件组成。
对模拟信号进行处理最基本的形式是放大。
在生产实践和科学实验中,从传感器获得的模拟信号通常都很微弱,只有经过放大后才能进一步处理,或者使之具有足够的能量来驱动执行机构,完成特定的工作。
放大电路的核心器件是三极管,三极管的电流放大作用与三极管内部pn的特殊结构有关。
(其中ui是要放大的输入信号,uo是放大以后的输出信号,vbb是基极电源,该电源的作用是使三极管的发射结处在正向偏置的状态,vcc是集电极电源,该电源的作用是使三极管的集电结处在反向偏置的状态,rc是集电极电阻。
)三极管犹如两个反向串联的pn结,如果孤立地看待这两个反向串联的pn结,或将两个普通二极管串联起来组成三极管,是不可能具有电流的放大作用。
具有电流放大作用的三极管,pn结内部结构的特殊性是:(1)发射区半导体的掺杂浓度远高于基区半导体的掺杂浓度,且发射结的面积较小,这样做是为了便于发射结发射电子。
(2)集电结的面积要比发射结的面积大,便于收集电子。
(3)联系发射结和集电结两个pn结的基区非常薄,且掺杂浓度也很低。
上述的结构特点是三极管具有电流放大作用的内因。
要使三极管具有电流的放大作用,除了三极管的内因外,还要有外部条件。
三极管的发射极为正向偏置,集电结为反向偏置是三极管具有电流放大作用的外部条件。
放大器是一个有输入和输出端口的四端网络,要将三极管的三个引脚接成四端网络的电路,必须将三极管的一个脚当公共脚。
取发射极当公共脚的放大器称为共发射极放大器,基本共发射极放大器的电路如图所示。
图中的基极和发射极为输入端,集电极和发射极为输出端,发射极是该电路输入和输出的公共端,所以,该电路称为共发射极电路。
二、放大器概述
放大器:把微弱的电信号放大为较强电信号的电路。
基本特征是功率放大。
共发射极基本放大电路。
当输入端加入微弱的交流电压信号ui时,输出端就得到一个放大了的输出电压uo。
在放大器的输入端加入一个交流电压信号ui,使电路处于交流信号放大状态(动态)。
当交变信号ui经c1加到三极管v的基极时,它与原来的直流电压ube(设为0.7v)进行叠加,使发射结的电压为
ube=ube+ui。
基极电压的变化必然导致基极电流随之发生变化,此
时基极电流为ib=ib+ib。
由于三极管具有电流放大作用,基极电流的微小变化可以引起集电极电流较大的变化。
如果电流放大倍数为β,则集电极电流为ic=βib,即集电极电流比基极电流增大β倍,实现了电流放大。
经放大的集电极电流ic通过电阻rc转换成交流电压uce。
所以三极管的集电极电压也是由直流电压uce和交流电压uce叠加而成,其大小为uce=uce+uce=ucc-icrc。
放大后的信号经c2加到负载rl上。
由于c2的隔直作用,在负载上便得电压的交流分量uce,即uo=uce=-icrc。
式中“一”号表示输出信号电压u0与输入信号电压ui相位相反(相差1800),这种现象称为放大器的反相放大。
放大电路中,左边是输入端,外接信号源,vi、ii 分别为输入电压和输入电流;右边是输出端,外接负载,vo、io分别为输出电压和输出电流。
三、放大倍数的分类
第一,电压放大倍数:a■=■(1);第二,电流放大倍数:a ■=■(2);第三,功率放大倍数:ap=■(3),三者关系为:ap=■=■=ai·av。
四、放大器的增益
增益g:用对数表示放大倍数。
单位为分贝(db)。
第一,功率增益gp =10lgap(db)。
第二,电压增益gv=20lgav(db)。
第三,电流增益gi=20lgai (db)。
增益为正值时,电路是放大器,增益为负值时,电路是衰减器。
例如,放大器的电压增益为20db,则表示信号电压放大了10倍。
又如,放大器的电压增益为-20db,这表
示信号电压衰减到1/10,即放大倍数为0.1。
不难看出,通过以上分析,能够很容易理解到信号的放大过程及其原理,为更进一步理解和学习打下基础。
参考文献
[1]付植桐.电子技术(第2版)[m].高等教育出版社,2004
[2]林平勇,高嵩.电工电子技术(第3版)[m].高等教育出版社,2007。