基础知识
发射极,发射极是什么意思
三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结,两个PN结把正块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区,排列方式有PNP和NPN两种。三极管的结构示意图如图1所示,电路符号如图2所示。
从三个区引出相应的电极,分别为基极b,发射极e和集电极c。发射区和基区之间的PN结叫发射结,集电区和基区之间的PN结叫集电极。共发射极放大电路
输入信号加在三极管的基极, 输出信号由集电极取出,发射极作输入回路和输出回路的公共电极时的放大电路,称为共发射极放大电路,图2.1.1为基本共发射极放大电路。在电子 设备中,它主要用于电压放大
(a) NPN型管 (b) PNP型管
图2.1.1 基本共发射极放大电路
图2.1.1(a)虚线框内为选用NPN型三极管的共发射极放大电路,VCC为正直流电压源。 Rb1和Rb2为基极上偏置电阻和下偏置电阻,作用是保证三极管基极有合适的直流电压VBQ, 这种偏置电路称为分压式偏置电路。Rc为集电极电阻,作用是将三极管的集电极信号电流Ic变换成集 电极信号电压Vc。Re为发射极电阻,具有稳定直流工作点的作用,因此,这种偏置电路又称为射极偏 置电路。Rb1、Rb2、Rc和Re的选择必须保证三极管工作在放大区,即发射结 正偏,集电结反偏,还要保证输出电压不进入三极管的饱和区和截止区,即不产生饱和、截止失真。
Vs为信号源电压有效值,并设vs=Vsm ,Rs为信号源内阻。Vi和Vo分别为放大电路的输入电压和输出电压的有效值。 RL为放大电路的负载。
Ce为发射极旁路电容,作用是使三极管集电极的输出信号电流Ic 不在Re上产生交流压降而直接入地。Cb1和Cb2分别为输入和输出耦合电容,作用 是传送交流,隔离直流,又称为隔直电容。这三个电容在使用频率不很高(几十千赫兹以下)时,都应选容量较大的电解 电容。
如果三极管选用PNP型,VCC选用负直流电压源,以保证发射结正偏,集电结反偏。 三个外接电解电容也应反接,如图2.1.1(b)所示。共发射极放大电路直流分析(静态分析):
直流分析就是计算三极管各电极的直流电压和直流电流,是保证三极管工作在放大区的先决条件。 由于直流确定以后是不变化的,又称为静态分析,直流电压和直流电流又称为静态电压和静态电流。在分析直流时先画 出直流通路,因为电容不能通过直流,所以直流通路就是将图2.1.1基本放大电路中的所有外接电容开路,
图2.1.2 共发射极放大电路的直流通路
静态工作点的计算
在图2.1.2(b)中
(2.2.1)
(2.2.2)
由图可得输入回路方程
由上式可得基极直流电流
(2.1.3)
式中:VBEQ为三极管的基射极间的直流电压(即发射结的导通电压),硅管取0.7V,锗管取0.2V。
集电极直流电流
(2.1.4)
发射极直流电流
(2.1.5)
集射极之间的直流电压
(2.1.6)
要使三极管工作在放大区,必须保证
(2.1.8)
共基极,共发射极,共集电极放大电路三种基本组态的比较:
静态工作点
在实用电路中,为了稳定直流工作点,三种基本电路都用 分压式偏置,不用简单偏置,只要满足条件(1+β)Re>>Rb,可用式(2.1.9)估算 ICQ,并用式(2.2.3)判断三极管是否工作在放大区。三极管工作在放大区只是必要条件,还要求输出电压 不产生饱和或截止失真。三种基本组态的性能特点列于下表2-2中
表中增加了一项功率放大倍数Ap,定义 为输出功率Aop与输入功率Aip的比值,即
式中,I'o为放 大电路中三极管的输出电流,I'i为三极管的输入电流。所谓放大电路,必须
具有功率放大作用。 共发射极电路的电压放大倍数和电流放大倍数都大于1;共集电极电路的电压放大倍数虽然小于1,但它有电流 放大;共基电路的电流放大倍数虽然小于1,但它有电压放大。因此三种基本组态电路都具有功率放大作用,所 以称为放大电路。
表中电压放大倍数和电流放大倍数中的负号,是表示输出信号与输入信号的相位相反,不是表示负值。电压放大倍数为负时,电流放大倍数就为正,反之电压放大倍数为正时,电流放大倍数就为负,因此电压放大倍数可以统一表示为如下形式
对共发和共基电路 R'L=Rc//RL,对共集电路R’L=Re//RL。
输入电阻和输出电阻大小的比较主要是对和,当然, 对放大器的Ri和Ro也有一定的影响。
上面的分析全部是用的NPN型管。如改用PNP型管,除静态电压和电流为负值外, 性能指标与NPN型管完全一样。
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