SRM2264M12前已指出,BJT的重要特性之一是具有电流控制(即电流放大)作用,利用这一特性可以组成各种放大电路。单管放大电路是复杂放大电路的基本单元。本节将以基本共射极放大电路为例,介绍放大电路的组成及工作原理。

基本共射极放大电路的组成,图4.2,1是基本共射极放大电路的原理图。其中BJT是核心元件,起放大作用。直流电源ybb通过电阻Rb给BJT的发射结提供正偏电压,并产生基极直流电流ib(常称为偏流,而提供偏流的电路称为偏置电路)。直流电源ycc通过电阻Rc,并与ybb和Rb配合,给集电结提供反偏电压,使BJT工作于放大状态。电阻Rc的另一个作用是将集电极电流的变化转换为电压的变化,再送

到放大电路的输出端。us是待放大的时变输入信号,加在基极与发射极间的输人回路中,输出信号从集电极一发射极间取出,发射极是输入回路与输出回路的共同端(称为“地”,用“上”表示),所以称为共发射极放大电路。

基本共射极放大电路,基本共射极放大电路的工作原理

设图4.2.1中的时变信号vs为正弦信号。显然,放大电路中的电压或电流既含有直流成分,又含有交流成分,称为交、直流共存。交流信号叠加在直流量上。分析计算及设计时,常将直流和交流分开进行,即分析直流时,可将交流源置零,分析交流时可将直流源置零,总的响应是两个单独响应的叠加。

静态(直流工作状态),输人信号ri=o时,放大电路的工作状态称为静态或直流工作状态。此时,电路中的电压、电流都是直流量。

静态时,BJT各电极的直流电流及各电极间的直流电压分别用ib、ic、vbE、vcE表示,这些电流、电压的数值可用BJT特性曲线上的一个确定的点表示,该点习惯上称为静态工作点Q①,因此常将上述四个电量写成ibQ、rcQ、vbEQ、vcEQ。

在放大电路中设置静态工作点是必不可少的。因为放大电路的作用是将微弱的输入信号进行不失真地放大,为此,电路中的BJT必须始终工作在放大区域。如果没有直流电压和电流,如设图4.2,1中的vbb=0,当输人电压rs的幅值小于发射结的门坎电压yth(硅管0.5Ⅴ、锗管0.1Ⅴ)时,则在输人信号的整个周期内BJT始终是截止的,因而输出电压没有变化量。即使输人电压幅值足够大,BJT也只能在输人信号正半周大于ylh的时间内导通,这必然使输出电压出现严重失真。所以必须要给放大电路设置合适的静态工作点c静态工作点可以由放大电路的直流通路(直流电流流通的路径)用近似计算法求得。这种方法比较简便,具体步骤如下:

画出放大电路的直流通路,标出各支路电流。

令图4.2.1中的vs=0,可得其直流通路如图4.2,2所示电路的直流通路.

由基极一发射极回路求r:Q(或JEQ),由图4.2.2可知

IBQ=vbb-vbeq/rb (4,2,1)

Q系Quiescent的字头。

式中,vbeq常被认为是已知量,硅管约为(0,6~0.7)v.锗管约为(0.2~0.3)Ⅴ。

由BJT的电流分配关系求得

fcQ=bibQ+iceq≈bibq         (4.2.2)

由集电极一发射极回路求vceQ

vceQ=vcc-icqrc            (4.2.3)

静态工作点还可以用图解法求得,这在后面再介绍．

例4,2.1 设图4,2.1所不电路中的vbb=4V.vvc=12v,Rb=220 kΩ,Rc=5.1 kΩ,卩=80,vbeq=0.7V.试求该电路中的电流ibQ、icQ、电压vcEQ,并说明BJT的下作状态.

解:iBQ=vbb-vbEQ/Rb=4Ⅴ-0.7Ⅴ/220×103Ω=1.5*10-5a=15ua

icQ≈bibQ=80×15uA=1200uA=1.2mA

ycEQ=ycc~rcQRc=12Ⅴ-1.2×10ˉ3×5.1×103V≈5.9Ⅴ

由vbEQ=0,7Ⅴ,ycEQ≈5.9Ⅴ知,该电路中的BJT工作于发射结正偏、集电结反偏的放大区。

动态,图4,2,1中输人正弦信号vs后,电路将处在动态工作情况。此时,BJT各极电流及电压都将在静态值的基础上随输入信号作相应的变化。基极一发射极间的电压vbE=ybEQ+ube,vbe是us在发射结上产生的交流电压。当ube的幅值小于ybEQ,且使发射结上所加正向电压仍然大于vth时,vbE随vs的变化必然导致受其控制的基极电流ib、集电极电流fc产生相应变化,即ib=ibQ+ib,ic=JcQ+ic,其中ic=bib是交流电流。与此同时,集电极一发射极间的电压vcE也将发生变化,vcE=vcc-Jcrc=ycEQ+uce。需要说明的是,在ps的正半周,ubE、

jb、ic都将在静态值的基础上增加,电阻Rc上的电压降也在增加,因此,电压vcE在静态ycEQ的基础上将减小。在vs的负半周,情况则相反,于是1,cc与vs是反相的。将uce用适当方式取出来,作为该放大电路的输出电压。只要选择合适的电路参数,就可以使输出电压的幅度比输人电压的幅度大得多,实现电压放大作用。

如果只分析放大电路的交流参数,一般要画出交流通路(交流电流流通的路径)。

画交流通路的原则是:

对交流信号,电路中内阻很小的直流电压源(如ycc等)可视为短路;内阻很大的电流源或恒流源可视为开路。对一定频率范围内的交流信号,容量较大的电容可视为短路。