共發(fā)射極基本放大電路分析

【摘 要】電子技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，如何讓學(xué)生學(xué)好知識(shí)，提高學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的職業(yè)技術(shù)人才，在教學(xué)中注重教學(xué)方法是關(guān)鍵，也是實(shí)踐性教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】電子技術(shù)；共發(fā)射極基本放大電路；教學(xué)方法

一、三極管放大器的組成元件

下圖為共發(fā)射極基本放大電路。當(dāng)輸入端加入微弱的交流電壓信號(hào)ui時(shí)，輸出端就得到一個(gè)放大了的輸出電壓uo。由于放大器的輸出功率比輸入功率大，而輸出功率通過(guò)直流電源轉(zhuǎn)換獲得，所以放大器必須加上直流電源才能工作。從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，放大器實(shí)質(zhì)上是能量轉(zhuǎn)換器，它把直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能。放大器是由三極管、電阻、電容和直流電源等元器件組成。對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行處理最基本的形式是放大。在生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，從傳感器獲得的模擬信號(hào)通常都很微弱，只有經(jīng)過(guò)放大后才能進(jìn)一步處理，或者使之具有足夠的能量來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成特定的工作。放大電路的核心器件是三極管，三極管的電流放大作用與三極管內(nèi)部PN的特殊結(jié)構(gòu)有關(guān)。（其中ui是要放大的輸入信號(hào)，uo是放大以后的輸出信號(hào)，VBB是基極電源，該電源的作用是使三極管的發(fā)射結(jié)處在正向偏置的狀態(tài)，VCC是集電極電源，該電源的作用是使三極管的集電結(jié)處在反向偏置的狀態(tài)，RC是集電極電阻。）三極管猶如兩個(gè)反向串聯(lián)的PN結(jié)，如果孤立地看待這兩個(gè)反向串聯(lián)的PN結(jié)，或?qū)蓚€(gè)普通二極管串聯(lián)起來(lái)組成三極管，是不可能具有電流的放大作用。具有電流放大作用的三極管，PN結(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特殊性是：（1）發(fā)射區(qū)半導(dǎo)體的摻雜濃度遠(yuǎn)高于基區(qū)半導(dǎo)體的摻雜濃度，且發(fā)射結(jié)的面積較小，這樣做是為了便于發(fā)射結(jié)發(fā)射電子。（2）集電結(jié)的面積要比發(fā)射結(jié)的面積大，便于收集電子。（3）聯(lián)系發(fā)射結(jié)和集電結(jié)兩個(gè)PN結(jié)的基區(qū)非常薄，且摻雜濃度也很低。上述的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是三極管具有電流放大作用的內(nèi)因。要使三極管具有電流的放大作用，除了三極管的內(nèi)因外，還要有外部條件。三極管的發(fā)射極為正向偏置，集電結(jié)為反向偏置是三極管具有電流放大作用的外部條件。放大器是一個(gè)有輸入和輸出端口的四端網(wǎng)絡(luò)，要將三極管的三個(gè)引腳接成四端網(wǎng)絡(luò)的電路，必須將三極管的一個(gè)腳當(dāng)公共腳。取發(fā)射極當(dāng)公共腳的放大器稱為共發(fā)射極放大器，基本共發(fā)射極放大器的電路如圖所示。圖中的基極和發(fā)射極為輸入端，集電極和發(fā)射極為輸出端，發(fā)射極是該電路輸入和輸出的公共端，所以，該電路稱為共發(fā)射極電路。

二、放大器概述

放大器：把微弱的電信號(hào)放大為較強(qiáng)電信號(hào)的電路?；咎卣魇枪β史糯?。共發(fā)射極基本放大電路。當(dāng)輸入端加入微弱的交流電壓信號(hào)ui時(shí)，輸出端就得到一個(gè)放大了的輸出電壓uo。在放大器的輸入端加入一個(gè)交流電壓信號(hào)ui，使電路處于交流信號(hào)放大狀態(tài)（動(dòng)態(tài)）。當(dāng)交變信號(hào)ui經(jīng)C1加到三極管V的基極時(shí)，它與原來(lái)的直流電壓UBE（設(shè)為0.7V）進(jìn)行疊加，使發(fā)射結(jié)的電壓為uBE=UBE+ui?；鶚O電壓的變化必然導(dǎo)致基極電流隨之發(fā)生變化，此時(shí)基極電流為iB=IB+ib。由于三極管具有電流放大作用，基極電流的微小變化可以引起集電極電流較大的變化。如果電流放大倍數(shù)為β，則集電極電流為iC=βiB，即集電極電流比基極電流增大β倍，實(shí)現(xiàn)了電流放大。經(jīng)放大的集電極電流iC通過(guò)電阻RC轉(zhuǎn)換成交流電壓uce。所以三極管的集電極電壓也是由直流電壓UCE和交流電壓uce疊加而成，其大小為uCE=UCE+uce=UCC-iCRC。放大后的信號(hào)經(jīng)C2加到負(fù)載RL上。由于C2的隔直作用，在負(fù)載上便得電壓的交流分量uce，即uo=uce=-iCRC。式中“一”號(hào)表示輸出信號(hào)電壓U0與輸入信號(hào)電壓Ui相位相反（相差1800），這種現(xiàn)象稱為放大器的反相放大。放大電路中，左邊是輸入端，外接信號(hào)源，vi、ii分別為輸入電壓和輸入電流；右邊是輸出端，外接負(fù)載，vo、io分別為輸出電壓和輸出電流。

三、放大倍數(shù)的分類

第一，電壓放大倍數(shù)：A■=■ （1）；第二，電流放大倍數(shù)：A■=■（2）；第三，功率放大倍數(shù)：Ap=■（3），三者關(guān)系為：Ap=■=■=Ai·Av。

四、放大器的增益

增益G：用對(duì)數(shù)表示放大倍數(shù)。單位為分貝（dB）。第一，功率增益GP =10lgAP（dB）。第二，電壓增益Gv=20lgAv（dB）。第三，電流增益Gi=20lgAi （dB）。增益為正值時(shí)，電路是放大器，增益為負(fù)值時(shí)，電路是衰減器。例如，放大器的電壓增益為20dB，則表示信號(hào)電壓放大了10倍。又如，放大器的電壓增益為-20dB，這表示信號(hào)電壓衰減到1/10，即放大倍數(shù)為0.1。

不難看出，通過(guò)以上分析，能夠很容易理解到信號(hào)的放大過(guò)程及其原理，為更進(jìn)一步理解和學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]付植桐.電子技術(shù)（第2版）[M].高等教育出版社，2004

[2]林平勇，高嵩.電工電子技術(shù)（第3版）[M].高等教育出版社，2007