模拟技术
书接上回。上回讲了“静态工作点”这个对放大电路非常重要的参数,这回我们来说说别的对放大电路非常重要的参数。
01放大倍数是怎么估算的
首先,对于一个放大电路,放大倍数肯定是至关重要的,那么我们就先来看看电压的放大倍数是怎么估算的。
三极管的主要参数我们可以在网上查到,除了工作电压范围、最大功率,还有一个就是电流放大系数。这个电流放大系数通常用“β”表示。顾名思义,这个就是一个三极管放大能力的值观体现。在基极输入一个小电流,在三极管的集电极和发射极间就会有一个“β”倍的电流,如果基极的电流是波动的,我们将在集电极和发射极间得到一个“β”倍的波动。电流的放大倍数有了,怎么样才能得到我们想要的输出端的电压放大倍数呢?
就要用到下面的公式了:
Av=-β(Rc/rbe)
rbe指的是三极管发射结对信号的等效电阻,其大小随静态工作电流的变化而成反比变化。也就是说静态工作电流越大,它就越小,静态工作电流越小,它就越大。通常它的范围在800~2000Ω之间。作为粗略的估算,我们通常将它设为1.5kΩ。
Rc指的是接在集电极上的负载电阻,通过它,电流的变化就成为了电压的变化。
公式中的负号表示输出信号与输入信号的相位相反,当输入信号上升时,输出信号是下降的,它们的大小变化规律正好相反。
现在,我们将具体的值赋予公式中对应的因子,就可以估算出电路大概的电压放大倍数了。例如,β=200,Rc=2 kΩ。那么,其电压放大倍数大概是266.7倍。
02输入电阻和输出电阻的估算
好,接下来是对输入电阻和输出电阻的估算。
放大器的输入电阻和输出电阻也是影响放大器性能的重要因素。对于电压放大器来说,如果输入电阻太小,信号在输入时就会有很大的损耗;如果输出电阻太大,则信号输出时也有很大的损耗。所以我们希望电压放大器的输入电阻大一些,而输出电阻要小一些。
放大器的输入电阻等于偏置电阻与三极管输入电阻的并联值,即:
Ri=Rb//rbe
例如,此图中的偏置电阻Rb的值比三极管输入电阻rbe大得多,所以可以认为Ri≈rbe。对于我们做的放大器来说,绝对可以算作要求不高的,所以我们可以用这个公式估算我们的放大器的输入电阻。
同样,放大器的输出电阻约等于集电极电阻Rc,即:Ro≈Rc,图中放大器的输出电阻为2kΩ。
好了,现在关于我们做的那些简单之极的功放,各个元件的原理和作用都讲了,为什么要用这样的值也讲了,大家以后就可以根据这些知识来选择自己的元件参数了。
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