共发射极拓展电路的剖析
对拓展电路可分静态和动态两种状况来剖析。
静态是当拓展电路没有输入信号时的作业状况,这时拓展电路中的电流和电压,
,
,
和
称为静态值(直流重量)。静态剖析是要断定拓展电路的静态值,拓展电路的质量与其静态值的联络甚大。
动态是当拓展电路有输入信号时的作业状况(如图十.1所示),这时拓展电路中的电流和电压为,
,
,
和
,它们都富含直流重量和沟通重量
,
,
,
和
。动态剖析是要断定拓展电路的电压拓展倍数
,输入电阻
和输出电阻
等。
因为拓展电路中电压和电流的称号较多,符号纷歧样,今列成表1,以便差异。
称号 | 静态值 | 沟通重量 | 总电压或总电流 | 直流电源 | |||
瞬时值 | 有用值 | 瞬时值 | 均匀值 | 电动势 | 电压 | ||
基极电流 集电极电流 发射极电流 | |||||||
集-射极电压 基-射极电压 | |||||||
集电极电源 基极电源 发射极电源 |
1、静态剖析
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图2 图1 所示沟通拓展电路的直流通路 |
① 用拓展电路的直流通路断定静态值
静态值已然是直流,故可用沟通拓展电路的直流通路来剖析核算。图十.2是图十.1所示拓展电路的直流通路。画直流通路时,电容和
可视作开路。
由图2的直流通路,可得出静态时的基极电流
(1)
因为(硅管均为0.6V)比
小得多,故可疏忽不计。
由可得出静态时的集电极电流
(2)
静态时的集-射极电压则为
(3)
例1、在下图(即图1)所示的拓展电路中,已知=12V,
=4k
,
=300 k
,
=37.5,试求拓展电路的静态值。
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图1 | 图2 |
解:
上图的直流通路如下(即图2),可得出拓展电路的静态值如下:
② 用图解法断定静态值
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图3 用图解法断定拓展电路的静态作业点 |
图解法对错线性电路的一种剖析办法。
依据式(3)
可得出:
=0时
=0时
就可在图3的晶体管输出特性曲线组上作出一向线,它称为直流负载线。负载线与晶体管的某条(由断定)输出特性曲线的交点Q,称为拓展电路的静态作业点,由它断定拓展电路的电压和电流的静态值。
由图3可见,基极电流的巨细纷歧样,静态作业点在负载线上的方位也就纷歧样。依据对晶体管作业状况的请求纷歧样,要有一个相应纷歧样的适宜的作业点,这可改动
的巨细来取得。因而,
很首要,它断定晶体管的作业状况,一般称它为偏置电流,简称偏流。发作偏流的电路,称为偏置电路,在图2中其途径为
发射结
“地”,一般是改动偏置电阻
的阻值来调整偏流
的巨细。
例2、在下图(a)(即图1) 所示的拓展电路中,已知=12V,
=4k
,
=300 k
,晶体管的输出特性曲线组已给出如下图(b)(即图3)所示。(1)作直流负载线;(2)求静态值。
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(a) | (b) |
解:
(1)由=0时,
=12V和
=0时,
可作出直流负载线。
得出静态作业点Q(图(b)),静态值为
=40
A,
=1.5mA,
=6V
2、动态剖析
当拓展电路有输入信号时,晶体管的各个电流和电压都富含直流重量和沟通重量。直流重量一般即为静态值,由上面所述的静态剖析来断定。动态剖析是在静态值断定后剖析信号的传输状况,思考的仅仅电流和电压的沟通重量(信号重量)。微变等效电路法和图解法是动态剖析的两种底子办法。
①微变等效电路法
所谓拓展电路的微变等效电路,即是把非线性元件晶体管所构成的拓展电路等效为一个线性元件,也即是把晶体管线性化,等效为一个线性元件。
(1)晶体管的微变等效电路
图4(a)所示是晶体管的输入特性曲线,对错线性的。但当输入信号很小时,在静态作业点Q邻近的作业段能够为是直线。当为常数时,
与
之比
(4)
称为晶体管的输入电阻。在小信号拓展区,是一常数。对沟通重量则能够写成
。因而,晶体管的基极与发射极之间可用
等效替代(图十.5)。
低频小功率晶体管的输入电阻常用下式预算
它一般为几百欧到几千欧。是对沟通而言的一个动态电阻。
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图4从晶体管的特性曲线求![]() ![]() |
图十.4(b)是晶体管的输入特性曲线,在拓展区是一组近似与横轴平行的直线。当为常数时,
与
之比
(6)
即为晶体管的电流拓展系数。在小信号拓展区,是一个常数。对沟通重量则可写成
,这标明
受
的操控联络。因而,晶体管的集电极与发射极之间可用一等效电流源替代(图5),因其电流
受
操控,故称为电流操控电流源,或简称受控电流源,并用菱形符号标明,以便与独立电源的圆形符号相差异。
阐明:晶体管的输入特性曲线较为平整,具有恒流特性,其输出电阻(即为电源的内阻)的阻值很高,在微变等效电路中把它省略。
图5(b)即是得出的晶体管微变等效电路。
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(a) | (b) |
图5 晶体管及其微变等效电路 |
(2)拓展电路的微变等效电路
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(a)沟通通路 | (b)微变等效电路 |
图6 沟通拓展电路 |
由晶体管的微变等效电路和拓展电路的沟通通路可得出拓展电路的微变等效电路。如上所述,静态值可由直流通路断定,而沟通重量则由相应的沟通通路来剖析核算。图6(a)所示是图1所示沟通拓展电路的沟通通路。
对沟通重量讲,电容和
可视作短路;一同,一般直流电源的内阻很小,能够疏忽不计,对沟通讲直流电源也能够以为是短路的。据此就能够画出沟通通路。
再把沟通通路中的晶体管用它的微变等效电路替代,即为拓展电路的微变等效电路,如图6(b)所示。电路中的电压和电流都是沟通重量,标出的是参阅方向。
(3)电压拓展倍数的核算
设输入电压是正弦信号,图6(b)中的电压和电流都可用相量标明(图7)。
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图7微变等效电路 |
由图7可列出
式中
故拓展电路的电压拓展倍数
(7)
上式中的负号标明输出电压与输入电压
的相位相反。
当拓展电路输出端开路(未接)时,
(8)
比接时高。可见
愈小,则电压拓展倍数愈低。
例3、在图十.1中,=12V,
=4k
,
=300k
,
=37.5,
=4k
,试求电压拓展倍数
。
解:
在例1中已求出
晶体管的输入电阻为
故
式中
(4) 拓展电路输入电阻的核算
拓展电路对信号源(或对前级拓展电路)来说,是一个负载,可用一个电阻来等效替代。这个电阻是信号源的负载电阻,也即是拓展电路的输入电阻,即
(9)
它是对沟通讯号而言的一个动态电阻。
假如拓展电路的输入电阻较小:榜首,将从信号源取用较大的电流,然后添加信号源的担负;第二,经过信号源内阻和
的分压,使实习加到拓展电路的输入电压
减小,然后减小输出电压;第三,后级拓展电压的输入电阻,即是前级拓展电路的负载,然后将会下降前级拓展电路的电压拓展倍数。因而,一般期望拓展电路的输入电阻能高一些。
以图十.1的拓展电路为例,其输入电阻可从它的微变等效电路(图7)核算:
(十)
实习上的阻值比
大得多,因而,共发射极拓展电路的输入电阻底子上等于晶体管的输入电阻,是不高的。
留意:和
含义纷歧样,不能混杂。在电压拓展倍数
的式子中,是
,不是
。
(5)拓展电路输出电阻的核算
拓展电路对负载(或对后级拓展电路)来说,是一个信号源,其内阻即为拓展电路的输出电阻,它也是一个动态电阻。
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图8 沟通拓展电路有输入信号时的图解剖析 |
假如拓展电路的输出电阻较大(恰当于信号源的内阻较大),当负载改动时,输出电压的改动较大,也即是拓展电路带负载的才干较差。因而,一般期望拓展电路输出级的输出电阻低一些。
拓展电路的输出电阻可在信号源短路()和输出端开路的条件下求得。现以图1的拓展电路为例,从它的微变等效电路(图7)看,当
,
时,
,电流源恰当于开路,故
(11)
一般为几千欧,因而,共发射极拓展电路的输出电阻较高。
2、图解法
图8所示的即是沟通拓展电路有信号输入时的图解剖析,由图可得出下列几点:
1)沟通讯号的传输状况:
(即
)
(即
)
2)电压和电流都富含直流重量和沟通重量,即
因为电容的隔直效果,
的直流重量
不能抵达输出端,只需沟通重量
能经过
构成输出电压
。
3) 输入信号电压和输出电压
相位相反。如设公共端发射极的电位为零,那么,基极的电位添加为正数值时,集电极的电位下降为负数值;基极的电位下降为负值时,集电极的电位添加为正数值。一高一低,一正一负,两者改动相反。
此外,对拓展电路有一底子请求,即是输出信号尽也许不失真。所谓失真,是指输出信号的波形不像输入信号的波形。致使失真的要素有多种,其间最多见的是因为静态作业点不适宜或许是信号太大,使拓展电路的作业规划超出了晶体管特性曲线的线性规划。这种失真一般称为非线性失真。
在图9中。静态作业点的方位太低,即便输入的是正弦电压
,但在它的负半周,晶体管进入截止区作业,输出电压
的正半周被削平,严峻失真。这是因为晶体管的截止而致使的,故称为截止失真。
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图9 作业点不适宜致使输出电压波形失真 |
在图9中,静态作业点太高,在输入电压的正半周,晶体管进入饱满区作业,这时
能够不失真,可是
严峻失真了。这是因为晶体管的饱满而致使的,故称为饱满失真。
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