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双极性晶体管的放大、静态分析

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qbwww|  楼主 | 2022-10-2 15:04 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
看这张图∶

或许你很熟悉,没错,它就是共射放大电路的简化图形,不难看出,利用一个电源,同样可以使电路工作在放大状态,因为此时,发射结正偏,集电结反偏,只是此时没有交流信号过来,此时的状态,称之为静态。
在此电路中,UBE保持恒定,基极电流IB就恒定,集电极电流也保持βIB,也属于恒定,输出端UCE=Ucc-Ic*Rc,也会恒定,这就为施加交流信号提供了基础。
在此电路的基础之上,在输入端施加一个交流信号,在输出端就会产生一个放大的交流信号,此时的状态,称之为动态。原图就变成了如下形式∶

在此电路中,加入两个电容C1、C2,他俩的作用相同,都是隔直通交的作用,使静态下的直流,不会对交流信号造成干扰。
施加的交流信号ui会通过隔直电容C1加在UBE的两端,UBE发生变化,IB、IC都会发生对应的变化,IC的变化,会引起UCE的变化,再通过隔直电容C2,输出波形就变成了下图的形式∶

通过上图可知,输出电压u0获得了放大的波形。所以,在动态情况下,三极管同样具有放大作用,放大倍数依然是β,它与静态时的放大倍数基本保持一致,但受到外界环境温度的影响较大。
上面这个电路,就跟人的五官一样,一个都不能少,不能错,错了的话,放大电路可能就会失去意义。C1、C2隔直通交,R1提供基极电流,R2将集电极电流转化为电压,并最终得到放大后的u0。比如这个图,如下∶

电容C1会阻断正偏电压,静态放大得不到满足,所以不能进入动态下的放大。
再比如这个图,如下∶

电容C1会短掉交流信号,尽管静态放大满足条件,但动态放大信号被短接,仍然不能满足动态放大。

静态分析


上篇对双极性晶体管的放大作用做了一下简单分析,知道了要实现放大作用,不但静态下要满足条件,动态下也对电路有所要求。本篇就介绍一下关于静态分析的相关内容。
那么,何为静态分析呢?为什么要做静态分析呢?这是今天要解决的两个问题。
所谓静态分析,就是要确定IB、UBE、IC、UCE的取值大小。

对于NPN型双晶体管,UBE就是发射结的导通电压,对于硅管,取0.7V,对于锗管,取0.3V。
在做静态分析时,交流信号是不参与其中的,只分析直流作用下的取值。
知道了UBE的大小,确定其他三个量取值,就比较简单了。
根据回路电压方程可知∶IB=Ucc-UBE/RB。
确定了IB,根据IC=βIB,得到IC的取值。
知道了IC,根据电压方程可知∶UCE=UCC-IC*Rc。
这样,IB、UBE、IC、UCE四个值就可以确定,过程确实比较简单。

那么,为什么要确定这四个值哪?这是今天要解决的第二个问题。
首先确定,确定了静态工作点,电路的放大作用不成问题,问题是保证施加的交流信号不失真,这才满足动态放大的效果。比如,若静态工作点选择较低,对应的IB和IC就会比较小,UCE同样会比较小,加入交流信号以后,就有可能使晶体管进入截止状态,而导致交流信号失真,这种失真称为截止失真。

静态工作点选择过高也不行,若选择过高,IB和IC就会比较大,UCE就会比较大,加入交流信号以后,就有可能使晶体管进入饱和状态,也会导致交流信号失真,这种失真称为饱和失真。

可见,合理选择静态工作点是多么的重要,它是确定电路能够顺利且不失真放大的前提条件,只有静态工作点选择对了,才能确保放大电路可靠工作,不然的会,就有可能导致电路不正常或发生误动作。
同样需要注意下,β值受温度的影响比较大,温度越高,β值越大,这样就越容易引起饱和失真,会有误动的可能。所以,对于电子电路,保持室温恒定是多么的重要。

选择动态工作点,在电路上就是要根据电路特性正确选择UCC、Rb、Rc值的大小,若UCC是已知的,那么就要确定Rb、Rc值的大小。
这么一说静态分析,是不是也感觉挺简单的呢?

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沙发
hk6108| | 2022-10-2 18:49 | 只看该作者
本帖最后由 hk6108 于 2022-10-2 19:00 编辑

交流负载线的设定,
静态工作点应该是  Vcc/3  。

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评论
hk6108 2022-10-5 15:25 回复TA
同时满足 阻抗匹配与交流对称 所需的条件,最大不失真输出方能实现。 
板凳
hk6108| | 2022-10-3 07:42 | 只看该作者
共射骨干架构,管子没饱和,
就是 有源电阻,阻值为  1+β 个 Rb 並联。

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