基本放大電路-工作狀态

　　1.BJT的三種工作狀态

　　根據BJT在電路中的工作狀态，一般将其輸出特性曲線圖劃分為三個工作區域，如圖所示：

　　如圖所示，每條曲線基本呈現出兩個階段：一是集電極電流Ic随集射電壓Uce的增大快速增長，二是Uce繼續增大時，集電極電流Ic基本不變。

　　一般将輸出特性曲線圖劃分為三個工作區，即圖中的放大區、截止區和飽和區。

　　2.放大狀态

　　BJT之所以稱為電流控制型元件，是因為：取基極電流Ib=const（主控），則集射電壓Uce變化時，集電極電流Ic（被控）基本不變。此描述即為輸出特性曲線中的放大區，請看圖中Ib=40μF對應的曲線，再看Ib=60μF對應的曲線。

　　構建基本共射極放大電路如圖所示：

　　取Rp=500k*2.2%=11kΩ，此時，

　　Vb(dc)=3.71V

　　Vc(dc)=4.33V

　　Ve(dc)=3.05V

　　則：三極管Q1的發射結正偏，集電結反偏。

　　輸入輸出波形如下圖所示。其中，藍色-通道A為輸入波形，刻度為10mV/Div；紅色-通道B為輸出波形，刻度為500mV/Div）。

　　則，輸入電壓有效值Ui=7.07mV，輸出電壓有效值Uo=796mV，輸入與輸出存在放大關系：

　　總諧波失真降至1.742%。

　　3.數據分析

　　①輸入端：輸入信号20mVp-p（1kHz），即輸入幅值為10mV的正弦波。

　　②Q1基極獲得交流電壓19mVp-p（輸入信号通過電容C1傳輸至基極），發射極獲得交流電壓3.88mVp-p，集電極測得交流電壓2.23Vp-p。

　　以上數據表明：

　　a.發射極交流電壓相比于基極交流電壓無放大作用，且與基極交流電壓同相位；

　　b.集電極交流電壓相比于基極交流電壓具有放大作用，且與基極交流電壓反相。

　　③Q1基極直流偏置電壓為3.71V，發射極直流偏置電壓為3.05V，集電極直流偏置電壓為4.33V。

　　以上數據表明：

　　a.Ube=Vb-Ve約為0.66V，發射結正偏；

　　b.Ubc=Vb-Vc約為-0.62V，集電結反偏。

　　即，BJT工作于放大區的條件是：發射結正偏，集電結反偏。

　　④Q1基極電流25.9μAp-p，發射極電流1.14mAp-p，集電極電流1.11mAp-p。

　　以上數據表明集電極電流與發射極電流近似相等，且比基極電流大得多。

　　4.小貼士

　　關于放大過程的說明

　　通過以上分析，放大過程可描述為：

　　輸入信号經耦合電容C1傳輸至BJT的基極，并在基極形成變化的電壓信号△ub，發射極電壓的變化△ue與△ub同相，由△ue形成發射極電流△ie，在△ib很小的情況下，△ie與△ic近似相等（KCL），集電極電阻Rc将△ic轉換為△uc（歐姆定律），并從集電極輸出至負載。

　　關于相位關系的說明

　　關于BJT三個極電壓的相位關系，請參閱下圖：

　　圖中，藍色為基極電壓波形，綠色為發射極電壓波形，紅色為集電極電壓波形。

　　問題1：圖中的基極與發射極電壓波形并不是如前所述的同相位，

　　答：電路中電容Ce的移相作用導緻。

　　問題2：基極與集電極電壓波形反相，

　　答：因為Rc接于電源與集電極之間，則Rc的壓降必然是相對于電源産生的，當Rc壓降增加時，相對GND的集電極電位Vc必然減小，反之，Rc壓降減小，則集電極電位Vc增加。以上描述也可用下式表達：

　　Vc=Vcc-ic*Rc

　　,

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