1.在固定式偏置電路中:隻提高β值,不改變其他電路參數,則放大倍數明顯提高;提高β值的同時,人為調整電路參數以保持
不變,則電壓放大倍數變化不大。
2.在分壓式偏置電路,在電路其他參數不變的條件下增大β值,電路的電壓放大倍數則變化不大。
在分析基本放大電路(如圖1所示)的電壓放大倍數時,通常采用微變等效電路法。在電路小信号工作條件下,運用微變等效電路法分析圖1電路,可以得出該電路的電壓放大倍數為:
(1)
式中,β是三極管的電流放大系數,
是三極管的等效輸入電阻,其計算公式為:
(2)
式(2)表明
的大小與β值和電路的靜态發射極電流
有關,若要通過提高β值來提高電壓放大倍數,必須同時考慮β值對
的影響。
對于圖1基本放大電路,設其他參數不變,隻提高三極管的電流放大系數β值,電路的電壓放大倍數能否明顯提高。一般讨論此問題的教科書這樣認為:當β值增大時,
在靜态電流一定的條件下,由式(2)可見,
也增大,從而導緻電壓放大倍數
基本不增大。即得出隻增大三極管的β值,不能使電路的電壓放大倍數明顯增大的結論。
這個結論的前提是:“在靜态電流
一定的條件下”。問題是:在其他參數不變,隻增大β值時,
是否能保持不變。按照圖1電路中直流信号的路徑,可得出基極直流電流:
(3)
式(3)說明,
的大小與β值無關,即增大β值後
不變。而:
(4)
式(4)說明,當β值增大時
也增大,他不能保持不變。若要保持
不變,隻能通過改變電路其他參數,但這不符合設定的條件。所以,前述結論不能成立。
式(2)也可以寫成:
(5)
式(5)說明,增大β值時隻要
不變,
就不變。因此由式(1)可得出增大β值可以明顯提高電壓放大倍數的結論。
對于上述分析進行實驗驗證。實驗電路如圖1所示,分别采用9013和3DG6兩種三極管,實驗電路其他參數不變,隻更換不同β值的三極管。實驗數據如表1所示。
從表1中數據可以看出,用2種不同型号三極管實驗均得出:随着β值的增大,
不變,
增大,電壓放大倍數也明顯增大,與上述分析結論一緻, 當然在β值增大時,若能保證
不變(調節電阻
),則由式(2)可知
将增大,由式(1)得電壓放大倍數基本不變。對此結論進行實驗,驗證實驗電路同前。實驗中每當改變β值時,調節電阻
保持靜态電流
不變。實驗數據如表2所示。
從表2中數據可以看出,當β值增大時,調節
以保證
(
減小),電壓放大倍數也基本不變,與上述分析結論一緻。
以上分析和實驗均證明:對于圖1所示固定式偏置電路,其他電路參數不變隻提高電流放大系數β時,
也會增大,從而導緻
不變,電壓放大倍數
明顯增大;而多數教科書卻以
不變為前提,得出電壓放大倍數基本不變的結論。問題的關鍵在于,
保持不變是通過改變
獲得的。若保持電路其他參數不變,則
也會随β值的增大而增大,從而得出2種完全不同的結論。
然而對于另一種可以穩定靜态工作點的分壓式偏置放大電路,如圖2所示。當其他電路參數不變,隻增大β值時,他的靜态電流
卻可以自動保持不變,從而使電壓放大倍數
基本不變。
分析如下:按照圖2電路中直流信号的路徑,B點點位應是:
(6)
發射極電流:
(7)
從式(6)和式(7)可以看出,
的大小與β值基本無關,至于電路參數有關。隻要電路參數不變,增大β值基本時
就基本不變。運用微變等效電路法分析圖2電路,可以得出該電路的電壓放大倍數為:
(8)
由式(2)和式(8)可以得出,當β值增大時,
基本保持不變,所以
将增大,從而使電壓放大倍數基本不變。
綜上所述,三極管的電流放大系數β值對單級共發射極放大電路電壓放大倍數的影響與電路的組成有關。對于圖1所示固定式偏置電路,在電路其他參數不變的條件下增大β值,電路的電壓放大倍數将會明顯增大;而對于圖2所示分壓式偏置電路,在電路其他參數不變的條件下增大β值,電路的電壓放大倍數則變化不大。對于同一固定式偏置電路,電流放大系數β的變化對電壓放大倍數的影響也會因前提條件的不同而得出不同的結論:隻提高β值,不改變其他電路參數,則放大倍數明顯提高;提高β值的同時,人為調整電路參數以保持
不變,則電壓放大倍數變化不大。
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