四共發(fā)射極固定偏置電路

1、第三節(jié)：共發(fā)射極固定偏置電路一、共發(fā)射極簡單偏置電路存在的問題1、三極管電流放大倍數(shù) 或直不一致所帶來的問題每個(gè)三極管的 我直都不一樣，共發(fā)射極簡單偏置電路的Rb和Rc三極管的8值有著嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，所以，每一個(gè)放大器，必須按照三極管的£值量身訂做地設(shè)計(jì)一套偏置電阻，這樣非常不利于工業(yè)化大批量生產(chǎn)。2、電流放大倍數(shù) 源的溫度系數(shù)所帶來的問題三極管的£值會(huì)隨著溫度的變化而變化，溫度越高三極管的。值就會(huì)越大。如果在某個(gè)溫度條件下為放大器設(shè)計(jì)一套合理的偏置電阻，由于環(huán)境溫度變化之后，改變了三極管的 。值，會(huì)使集電極電流發(fā)生變化，集電極靜態(tài)工作電壓也會(huì)相應(yīng)地離開電源電壓一半的最 佳

2、位置，從而偏離最佳輸出動(dòng)態(tài)范圍。如果情況嚴(yán)重，還有可能使放大器完全喪失正常工 作狀態(tài)。3、上述兩個(gè)原因使得共發(fā)射極簡單偏置電路既不適合工業(yè)化大批量生產(chǎn)，也不能適應(yīng) 環(huán)境溫度的變化，所以必須用新的方案解決上述問題。、解決問炒方案如圖所示；靜態(tài)工作點(diǎn) 、基極靜態(tài)電壓Ub(FExRb2/( RbiRbs)2. 7V 、集電極電流x發(fā)射極電流Ieo= (Ubo - ULs) /RelihA 、集電極靜態(tài)電壓Uc=E-UiC TV2、穩(wěn)定工作點(diǎn)的原理在集電極靜態(tài)工作電流Ic=1mA的情況下，當(dāng) 由直最由于三極管的例直在50- 400之間，小=50的時(shí)候，基極電流最大Ib=20uA，由于流過基極分壓電阻

3、Rbi和Rb2的電流 |Rb=E/(Rbi+Rb2)=lmA=50倍的基極電流，對 Ubo的影響也很小。于是發(fā)射極電阻上的電壓 URetk能夠保持基本不變；流過發(fā)射極電阻的電流也就基本不變。又由于集電極電流與發(fā) 射極電流基本相等，所以集電極電流也基本保持不變；集電極靜態(tài)工作電壓也就能夠基本 保持不變。假設(shè)三極管的£值因溫升高而增大，發(fā)射極電流也隨之增大，發(fā)射極電阻上的電壓也 會(huì)隨之增大，基極與發(fā)射極之間的電壓 Ube就會(huì)因此而減小，發(fā)射極電流也被反過來減 小，從而達(dá)到了穩(wěn)定電路靜態(tài)工作點(diǎn)的目的。由于該電路結(jié)構(gòu)能在電阻參數(shù)相同的情況下，使所有的三極管獲得正常的靜態(tài)工作 點(diǎn)，所以特別適合

4、大批量工業(yè)化生產(chǎn)，并且能在環(huán)境溫度變化的情況下保持靜態(tài)工作點(diǎn)的 穩(wěn)定。3、去耦電容的作用如圖所示:如圖A所示：當(dāng)沒有去耦電容的時(shí)候，輸入信號電壓的變化使基極電流變化，發(fā)射極電 流也隨之發(fā)生變化，發(fā)射極電阻上的電壓也隨之同步發(fā)生變化。從而使基極與發(fā)射極之間 的電壓變化量減小，放大器因此而不能獲得正常的電壓放大倍數(shù)。如圖B所示：如果有了容量比較大的旁路電容，就會(huì)使發(fā)射極電壓在動(dòng)態(tài)條件下基本保 持不變，就能夠保證輸入信號電壓能使發(fā)射極與基極之間的電壓差產(chǎn)生正常的變化量，從 而使放大器獲得正常的電壓放大倍數(shù)。1、電壓放大倍數(shù)輸入信號正半周的情況當(dāng)輸入信號為正半周 Ui1=+9mV時(shí)，基極電壓由2.7V

5、上升到2.709V，基極電流由10uA 增加到14.14uA。集電極電流Ic由1mA上升到1.414mA。集電極電阻上的電壓 Urc由5V增加 到7.07V，集電極與發(fā)射極之間的電壓Uce會(huì)因此由5V下降到2.93V ;輸出電壓的變化方向與輸入電壓的變化方向相反。電壓變化量 Uci=2.93V-5V=-2.07V。一個(gè)+9mV的輸入電壓，使輸出端發(fā)生的-2.07V的電壓變化。2、輸入信號負(fù)半周的情況當(dāng)輸入信號為負(fù)半周 Ui1=-9mV時(shí)，基極電壓由0.7V下降到0.691V，基極電流由10uA 減小到7.07uA。集電極電流Ic由1mA減小到0.707mA。集電極電阻上的電壓 Urc由5V減小

6、到 3.535V，集電極與發(fā)射極之間的電壓Uce會(huì)因此由5V上升到6.465V ;輸出電壓的變化方向與輸入電壓的變化方向相反。電壓變化量 Uc2=6.465V-5V=1.465V。一個(gè)-9mV的輸入電壓，使輸出端發(fā)生的 1.465V的電壓變化。3、電壓放大倍數(shù)Av的計(jì)算電壓放大倍數(shù)Av等于輸出電壓的變化量與輸入電壓變化量之比Av= Uc/A Ui=(U ci- Uc2)/( U i1- Ui2)=(2.93V -6.465V)/9mV - (- 9mV) * -196倍4、共發(fā)射極固定偏置電路的非線性失真從共發(fā)射極固定偏置電路的輸入與輸出電壓的數(shù)據(jù)來看，共發(fā)射極固定偏置電路與同 等條件下共發(fā)射

7、極簡單偏置電路的非線性失真相同。四、共發(fā)射極固定偏置電路的輸出電壓動(dòng)態(tài)范圍，和集電極靜態(tài)工作點(diǎn)由于集電極電壓只能在電源正電壓與發(fā)射極電壓之間變化，所以，集電極電壓的靜態(tài) 工作點(diǎn)處于發(fā)射極電壓與電源正電壓之間的中間位置的時(shí)候，具有最大的輸出電壓動(dòng)態(tài)范 圍。Uco=Ue+(E-Ue)/2五、共發(fā)射極固定偏置電路的設(shè)計(jì)原則1、發(fā)射極對地電壓 Ue的確定發(fā)射極對地電壓Ue是用來固定三極管發(fā)射極靜態(tài)工作電流Ie的，并不參與電路的放大。所以，Ue應(yīng)當(dāng)占電源電壓的一小部分，以保證放大器有足夠的輸出電壓動(dòng)態(tài)范圍；也就是 提高電源電壓的利用效率。但U e又不能選得太小，因?yàn)椴煌娜龢O管基極與發(fā)射極之間的導(dǎo)通電壓

8、U be不一致、而且Ube還會(huì)隨溫度的變化而變化（二極管的導(dǎo)通電壓與溫度的變化是反比關(guān)系），Ue太小會(huì)降低對放大器靜態(tài)工作電流 Ie的穩(wěn)定作用。所以，Ue最低不應(yīng)當(dāng)小于IV。2、基極偏壓電阻Rbi、Rb2的確定流過基極偏壓電阻Rbi、Rb2的電流iRb應(yīng)當(dāng)大大于三極管的基極電流。但過大的 iRb又會(huì) 導(dǎo)致Rbi和Rb2過小，從而帶來過多浪費(fèi)電流等問題。綜合考慮，應(yīng)選擇IRb約等于20-50倍的Ib比較合適。3、集電極靜態(tài)工作電壓的確定由于集電極電壓只能在電源電壓正極和發(fā)射極電壓之間變化，所以集電極靜態(tài)工作電 壓應(yīng)當(dāng)取電源電壓正極和發(fā)射極電壓差的一半。4、發(fā)射極去耦電容的容量越大，對電壓放大倍數(shù)的影響越小，但過大的電容量會(huì)必 然需要過大的體積和成本，精確計(jì)算的方法在放大器的頻率特性部分再具體介紹。六、共基極固定偏置電路與共發(fā)射極固定偏置電路的靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)計(jì)原理原理相同。課堂作業(yè)一、作業(yè)模式：1、條件：E=12V、Ico=1mA、律50 350。要求：畫出電路結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)并標(biāo)出元件和靜態(tài)參數(shù)、畫出輸入和輸出波形、計(jì)算電壓放大倍數(shù)Av、計(jì)算輸入阻抗Zi、輸出阻抗Zo、作業(yè)內(nèi)容：1、條件：E=16V、I