三极管三种放大电路讲解(三极管放大电路总结)
三极管三种放大电路讲解(三极管放大电路总结)Rbe: 晶体管输入电阻也就是be间电阻,在小信号的情况下,rbe是一常数。低频小功率晶体管输入电阻常用下式估算。NPN三极管电路及等效电路图图如下:Rb’e:发射节电阻,它的阻值与发射节电流有关;Re’: 发射区电阻,阻值较小,只有几欧姆,远小于rb’e.Re:简化以后电路图中,re=rb’e re’
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三极管放大有三种基本放大电路,分别是共射极放大电路、共集极放大电路和共基极放大电路。总结与比较如下图。
NPN三极管内部等效电路图
Rbb’: 基区本身的体电阻,几欧姆到几百欧姆之间,低频典型值为300欧姆,超高频管子只有几欧姆
Rb’e:发射节电阻,它的阻值与发射节电流有关;
Re’: 发射区电阻,阻值较小,只有几欧姆,远小于rb’e.
Re:简化以后电路图中,re=rb’e re’
NPN三极管电路及等效电路图图如下:
Rbe: 晶体管输入电阻也就是be间电阻,在小信号的情况下,rbe是一常数。低频小功率晶体管输入电阻常用下式估算。
β:晶体管的电流放大系数,一般在20~100之间。
Rbe=rbb’ (β 1)re’≈200(ohm) (β 1)*26(Ure: mV)/Ie(ib:mA 通常为2.4或者2.5ma)
下面来分析一个基本共发射极放大电路:
其:UCC=12, Rb=510kohm, Rc=5kohm,RL=5kohm, rbe=1kohm,β=80;
来看一下放大倍数。先把交流等效图画出来如下。
Au=Uo/Ui
Uo = β*ib*(RL//RC)
Ui=ib*Rbe
Au=Uo/Ui=β*ib*(RL//RC)/ib*Rbe=-β*(RL//RC)/rbe
通常RL’=RL//RC,那么Au = -β*RL’/rbe
把数字带入就可以求出来放大倍数为-200。
再来看一下输入电阻Ri,也就是从Ui处看进去的电阻值,从交流等效模型中可以看出,就是Rb//rbe,因此:
Ri = Rb//rbe= 510k//1k = 998
再来看一下输出电阻ro,也就是从输出端向放大电路看进去的交流等效电阻。对于基本放大电路来说,就是RC与rce并联值,如:ro = rce//Rc≈Rc。(一般电流源的内阻很大,即rce很大)。
从这里也可以看出,如果接RL,输出电阻就是RC//RL,如果不接RL那么输出电阻就是Rc。红色划掉的线是错的,当初我是那么认为是对的。记住一点放大电路的输出电阻是不包含负载RL的。这里知道一点,空载放大倍数(Au0)和带载放大倍数(Au),也就是有没有RL是两个放大倍数。不做过多解释,只是用下面的式子给大家做个说明。
这个电路进一步的优化,就是改成分压式放大电路,其温度特性更好,这篇文章主要是为了注册电气工程师考试,因此不去看那么深入的东西,只是看放大倍数。如下图所示。
分析此电路,还是老样子,先画一下等效电路图。
所以输出电阻就是:
那么再来看看输入电阻,从图中可以看出,输出电阻就是Ro’和Re的并联,而Ro’ = Rce Re,前面讲过Rce很大,在串个Re那就更大了,因此可以忽略不计了。那么输出电阻就是Rc。
Ro=Rc
再来看一下放大倍数:
如果把所有的数值带入就可以算出来了。
这么做呢,会影响交流放大倍数,通常会在Re两端并个电容Ce,只要Ce足够大,其对交流的容抗就很小,对交流就像短路,而对直流没什么影响,因此这个电容就叫做发射极交流旁路电容,其大小为几十到几百微法。电路图就改成了如下所示。
此时的输入电阻,输出电阻,和电压放大倍数如下。
Rbe=rbb’ (β 1)re≈200(ohm) (β 1)*26(Ure:mV)/Ie(ib:mA 通常为2.4或者2.5ma)
令rbb’=5 Ie=2.98ma 那么rbe=886ohm
Ri=Rb1//Rb2//rbe,只要把对应的电阻值带入就可以求出来。
Ro= Rc 这个前面讲过了,不再过多重复。
电压放大倍数也跟基本电路的相同。
Au=Uo/Ui=β*ib*(RL//RC)/ib*Rbe=-β*(RL//RC)/rbe
通常RL’=RL//RC,那么Au = -β*RL’/rbe
来个例题,也是2020年的真题,令Rb1=20Kohm,Rb2=10kohm,Rc=2kohm,Re=2kohm,RL=6kohm,又知道Vcc=12V,放大倍数为37.5,求放大倍数,输入电阻和输出电阻。
先求静态工作点的各个参数,这样就能求rbe了,也就是看直流等效电路,前面没有讲过,这里简单介绍一下。把交流电容都断开就是直流等效电路了。
Ub =Rb2*UCC/(Rb1 Rb2) = 10*12/(20 10)=4V Ube=0.7V
Ie=(Ub-Ube)/Re=(4-0.7)/2=1.65mA
Rbe= rbb’ (β 1)re=200 (1 37.5)*26/Ie=806
Au=-β*(RL//RC)/rbe=-37.5*(2//6)/0.806=-69.8
Ri=rbe//Rb1/Rb2=10//20//0.806=0.719
Ro=Rc=2kohm
是不是很简单了。
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