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三极管放大电路各点电压、电流波形图

 搜尽天下之美食 2018-06-22
  • 我们知道晶体三极管具有

    电压、电流

    放大功能,有

    饱和、放大、截止

    三个工作区,有

    共射、共基、共集

    三种基本接法,其输入、输出信号随接法不同而

    相位

    不同,下面就共射接法各点电压、电流变化情况做一探讨。通过分析我们可以进一步认识三极管的放大原理,为电路分析打下良好的基础。

三极管放大电路各点电压、电流波形图

共发射极放大电路

  • 上图中C1、C2分别是输入、输出耦合电容,Rb为基极偏置电阻,Rc为集电极负载电阻,VT为npn三极管,输入电压为u1、发射结输入电压为u2、集电极负载电阻Rc两端电压为u3、集电极发射极之间的电压为u4、最后的输出电压为u5,基极电流为ib,集电极电流为ic,电源为Ec,该电路属于典型的、基本的

    共射放大电路

    ,也即输入和输出的公共端为

    发射极

  • 我们通过选择合适的电路元件参数,使其

    发射结正偏、集电结反偏(Uc>Ub>0)

    ,那么该电路就工作在

    放大状态

    ,输入、输出电流满足

    ic=βib

    关系,也即集电极电流是基极电流的β倍。

  • 设输入为一正弦交流小信号u1

    (注意是小信号,也即在±0.7v内,如果超过了这个范围会出现饱和失真、截止失真问题)

    ,其大小和方向均做周期性变化,平均值为零;经过电容C1的耦合后其与原直流偏置电压Ube叠加后变成了脉动直流信号u2,也即u2的波形和u1一样,但u2均为正值即u2>0,u2的平均电压不在为零,这样做的目的是因为发射结导通有一个

    死区电压

    ,必须抬升电压后才能保证完整的信号输入,否则信号会被削去大部分,造成了严重的失真。见下图输入电压u1、u2波形图。

三极管放大电路各点电压、电流波形图

输入电压u1、u2波形图

  • 输入电压u1、u2是

    激励

    ,基极电流ib是

    响应

    ,基极电流ib、集电极ic的波形如下,ib与u1波形一致,也为脉动直流,三极管工作在放大区,符合ic=βib的关系,信号电流被放大,集电极电流ic波形与输入电流ib波形一致;也就是ib和ic是

    同相关系

    ,要增加都增加,要减小都减小;见下图输入电流与输出电流波形图。

三极管放大电路各点电压、电流波形图

输入输出电流波形图

  • 因为Rc是

    纯电阻

    ,因此集电极负载电阻两端电压u3与集电极电流ic是

    同相

    关系,它们之间的关系符合

    欧姆定律

    ,即u3=icRc,因此u3也是

    脉动直流

    ;而u4=Ec-u3,它们之间符合

    克希荷夫电压定律

    ,u3增大那么u4减小,它们的和是定值Ec,也就是它们存在

    反相关系

    ,那么u4与ic、ib也是反相关系,与u1也是反相关系,这就是共射接法的反相作用,根本原因是Rc的作用,试想如果我们从Rc上获取电压那么输入与输出就是同相关系了。u3u4的波形图如下图所示。它们均比输入电压u1幅度增大了许多。

三极管放大电路各点电压、电流波形图

u3u4变化波形

  • 由于u4在随着u1的变化而变化着,导致电容C4电压也指跟随变化,也即进行着充放电,而充放电的时候电流方向是不一样的,这样就将脉动直流电变成了交流电,也就输出电压u5是一个波形和u4一样,但有了负值,幅值远大于输入电压u1.且u5和输入电压u1是反相关系。

三极管放大电路各点电压、电流波形图

输出电压u5

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