【模拟电子技术Analog Electronics Technology 6】―― 共射放大电路的原理与改进

匿名 (未验证) 提交于 2019-12-03 00:01:01

在本文开始之前,先解释一下什么是共射: 即输入输出回路共同经过了发射区,这样的电路就叫做共射电路

1.放大电路的组成原则

  1. 静态工作点合适:合适的直流电源,合适的电路参数
  2. 动态信号能够作用与晶体管的输入回路
  3. 对实用放大电路的要求:共地,直流电源的种类尽可能少,负载上无直流分量

下面,我们会通过电路图一一对这些原则进行剖析

2.像电子工程师一样思考――对不同放大电路的改进

我们先看第一个电路:直接耦合放大电路

看起来和我们上一篇博文中的第一个电路差不多,但是,它有什么问题吗??

  1. 直流电源有点多了,这里有两个,在实际运用中,直流电源能用一个的时候就不会用两个,这无形中会造成成本上的增加
  2. 直流电源和交流电源不共地,也就是它们接地端不是同一处。
  3. RbR_{b}会消耗本来就微弱的交流信号,一般我们输入的交流信号都是由传感器获取的外界微弱的信号,如果再经过RbR_{b}这么一折腾,那传入晶体管的交流信号就微乎其微了

我们来改进一下:

我们现在只是用了一个直流电源VCCV_{CC},至于交流信号所需要叠加的直流信号由Rb2R_{b2}转化,那么这样我们就可以把交流信号源和直流电压源共地,这样一次解决了上面的前两个问题,
但是:该电路还是有两个问题:

  1. Rb1R_{b1}仍然会消耗交流信号
  2. RLR_{L}会消耗直流分量,这个怎么理解呢?因为u0u_{0}是输出端,我们希望输出的只有经过放大之后的交流信号,但是显然,VCCV_{CC}产生的电路也会经过RLR_{L},这是我们不想看到的

我们再改进一下:首先,既然我们不想让RLR_{L}消耗直流分量,那利用电容的“通交阻直”的特点不就好了吗?也就是我们在RLR_{L}前加一个电容,这样直流分量就过不来了

另外,既然不想让Rb1R_{b1}消耗交流分量,那我们干脆直接将Rb1R_{b1}换成一个电容吧

改进后的电路如下:(阻容耦合共射放大电路)

另外,补充一点:这个阻容耦合电路在我们分离元件电路中是OK了,但是,大电容在集成电路中做起来比较困难,因此,在集成电路中,我们还是选择使用直接耦合放大电路

3. 设置静态工作点的意义何在

为什么放大的对象是动态信号,却要在晶体管信号为0时有合适的直流电流和极间电压?这个“在晶体管信号为0时有合适的直流电流和极间电压”就是设置静态工作点的内容

其实这个问题我们在之前的博文中提到过了,只不过当时并没有引入静态工作点的概念
归根结底也就是失真的问题!!
我们来看一些波形图:
首先输入信号是一个正弦信号:

这个信号肯定是不能被放大的,因为那些处于uiu_{i}轴下方的部分,uiu_{i}正半轴,但是电压小于0.7V的这些信号都无法使得三极管下面的PN结导通,因此继续这样放大会导致失真

所以,我们先得叠加一个直流分量,让叠加后波形最小得地方都大于0.7V,或者说,在原交流电流得基础上叠加一个直流电流,这个直流电流称之为IBQI_{BQ},那么,叠加之后的电流信号如下图所示:

下面,我们再来看看输出电压的波形:

uCEu_{CE}的波形和iBi_{B}之间有180°的相位差呢?我们结合上面阻容耦合放大电路来分析一下:当iBi_B最大时,由iC=βiBi_C = β i_B可知,iCi_C最大,因此,uRcu_{R_c}最大,又由于VCCV_{CC}不变,因此,此时的uCEu_{CE}最小

而由于我们在输出端不想要直流分量,只需要经过放大的交流信号,因此,我们只需要加上一个电容器即可,最终的输出波形如下图所示:

那么这就是本次博文的全部内容啦,我们主要探讨了放大电路的原理,分析了不同电路的缺点并加以改进,最后探讨了设置静态工作点的意义,希望对大家有所帮助

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