單管電壓放大電路是最基本的放大電路。晶體管放大電路有三種基本連接方式:共發射極接法、共基極接法和共集電極接法,如圖4-1所示。一般作電壓放大時,常采用共發射極電路。
圖4-1晶體管放大電路的三種連接方式
圖4-2所示為一個典型的共發射極電壓放大電路,VT為放大晶體管, R 1 、 R 2 為基極偏置電阻, R 3 為集電極電阻, R 4 為發射極電阻, C 1 、 C 2 為耦合電容, C 3 為發射極旁路電容。
圖4-2單管電壓放大電路
(1)直流工作點
晶體管放大電路能夠正常工作的前提是,必須使晶體管有合適的直流工作點,并保持工作點的穩定。
單管共發射極電壓放大電路的直流回路如圖4-3所示。可見,除集電極電阻 R 3 外,其余三個電阻( R 1 、 R 2 、 R 4 )都是用來建立和穩定VT的直流工作點的。 R 1 、 R 2 將電源電壓分壓后作為VT的偏置電壓(即工作點),發射極電阻 R 4 上形成的電流負反饋具有穩定工作點的作用。
圖4-3直流回路
晶體管易受溫度等外界因素影響而造成工作點漂移,因此自動穩定工作點是很重要的。
當溫度上升造成工作點上升時,VT的發射極電流 I e 增大使 R 4 上的電壓降(即VT的發射極電壓 U e )上升。由于VT的基極偏置電壓 U b 是固定的(由 R 1 、 R 2 分壓所得),因此發射極電壓 U e 上升必然使VT的基極-發射極間電壓 U be 下降。 U be 下降使得基極電流 I b 下降,導致VT的集電極電流 I c 和發射極電流 I e 隨之下降,迫使工作點回落,其結果是保持了工作點基本不變。
當因某種原因造成工作點下降時,則電路按相反的方向自動進行調整,最終使工作點保持基本穩定。
(2)交流信號放大
共發射極電壓放大電路的交流回路如圖4-4所示。對交流信號而言,電容 C 1 ~ C 3 相當于短路,電池也可視為短路。 R b 為晶體管VT的基極電阻, R b 等于圖4-2中偏置電阻 R 1 與 R 2 的并聯值,即 R b = R 1 ∥ R 2 。 R c 為VT的集電極負載電阻,在放大器輸出端開路( U o 端未接負載)的情況下, R c 就是圖4-2中的 R 3 ,即 R c = R 3 。
圖4-4交流回路
放大過程如下:當在放大電路輸入端(VT基極)加入一個交流信號電壓 U i 時,晶體管VT的基極電流 I b 將隨 U i 的變化而變化,使其集電極電流 I c 也隨之變化,并在負載電阻 R c 上產生電壓降。因為晶體管VT的集電極電流 I c 是基極電流 I b 的 β 倍,所以在其集電極處便得到一個放大了的輸出電壓 U o 。
由于在共發射極電壓放大電路中,輸出電壓是電源電壓與集電極電流在集電極電阻上的壓降的差值,因此輸出電壓 U o 與輸入電壓 U i 相位相反,集電極電流 I c 與輸入電壓 U i 相位相同。各點波形如圖4-5所示。
圖4-5電壓放大電路工作波形
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