沒有考試也溫習系列(1)基本共射放大電路靜態工作點分析

Author: Jackie Long

共發射極放大電路(common emitter amplifier circuit)是三極管放大電路應用中最廣泛的一種,前級小信號由三極管基極和發射極輸入,經三極管放大後由集電極和發射極輸出,此電路連接形式因發射極為輸入與輸出共用而得名。


如下圖所示的基本共發射極放大電路,其中,三極管Q1為電流放大功能的核心元件。直流電壓VCC一方面經基極電阻RB給Q1的發射結提供靜態偏置電位,另一方面經集電極電阻RC給Q1的集電極提供靜態偏置電位。合理的RB與RC取值可以使發射結正偏、集電結反偏,因此Q1處於放大狀態。

電容C1與C2為耦合電容,利用電容隔直流通交流的特性,電容C1將信號源Us耦合進三極管基極,並將由此產生的基極電流放大,同時將放大後的集電極電流經RC轉換後,再由電容C2耦合至負載RL輸出信號,RS為信號源的內阻

沒有考試也溫習系列(1)基本共射放大電路靜態工作點分析

為方便後續分析計算,我們假設電路中三極管Q1本體參數如下:

發射結正向壓降VBEQ=0.6V,電流放大倍數β=100,基極的體電阻r'b =0歐姆,熱電壓VT=26mV,要記住哦,後面用得上的哈

通常我們對放大電路進行分析時,都會以先分析靜態參數再分析動態參數的順序進行,為什麼?因為靜態參數是動態參數的基礎,也就是說,放大電路首先要處於放大狀態(靜態參數)才可以進行信號的放大(動態參數),如果放大電路本身不在放大狀態(如截止或飽和或失真),你進行的動態參數分析是沒有任何意義的,如浮雲一般。

這跟運動員一樣,你首先得具備健康的體魄,年齡、身高、體重、肺活量、血壓、體溫等數據符合相應項目的要求(靜態參數),然後才能進行更高層次的運動(交流參數),

我說上圖所示的放大電路是在放大狀態,但有人會不信呀,我也要拿出證據呀!事實是檢驗真理的惟一標準,我們來計算一下電路的靜態參數:

靜態參數也叫

靜態工作點(Quiescent operation point),簡稱"Q點",通常是在直流通路下分析計算的。所謂直流通路,是在沒有輸入信號源(交流)的情況下,由直流電壓產生的直流電流經過的通路,要獲取直流通路需要做以下幾件事:

1、電容開路:電容有隔直流通交流的功能,在直流狀態下,相當於無窮大的電阻;

2、電感短路:電感對交流的相應感抗,但在直流狀態下,相當於一根導線;

3、交流源置0:因為是在計算直流通路相關的參數;

處理後如下圖所示:

沒有考試也溫習系列(1)基本共射放大電路靜態工作點分析

這樣信號源、負載都與三極管Q1斷開,我們再將相應的直流電壓與電流標記一下(都有個Q字母下標表示靜態工作點參數),以方便我們做進一步的分析,如下圖所示:

沒有考試也溫習系列(1)基本共射放大電路靜態工作點分析

我們需要分析的參數有三個:基極靜態電流IBQ、集電極靜態電流ICQ、集電極-發射級電壓VCEQ(我們最終目的是要VCEQ的值來證明集電結處於反向電壓偏置狀態)

這樣就有兩個迴路電壓公式,如下所示:

沒有考試也溫習系列(1)基本共射放大電路靜態工作點分析

沒有考試也溫習系列(1)基本共射放大電路靜態工作點分析

沒有考試也溫習系列(1)基本共射放大電路靜態工作點分析

正所謂紙上得來終覺淺 絕知此事要躬行,我們用仿真軟件Multisim來分析一下這個電路,並與我們計算的結果對比一下,如下圖所示:

沒有考試也溫習系列(1)基本共射放大電路靜態工作點分析

(將電流與電壓探針放到裡面是為了截圖的方便)可以看到結果是一致的,此時三極管Q1各個極的電位如下圖所示:

沒有考試也溫習系列(1)基本共射放大電路靜態工作點分析

謎底終於解開了,發射結正偏(0.6V),集電結反偏(-7.2V),說明當前的電路確實是在放大狀態。

下一節我們用小信號等效模型分析方法進行交流動態參數的分析計算,麼麼噠~~


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