ri??ViI?i??Vi?ViRB??Virbe?(1??)RE??Vi?ViRB2??ViRB2??Virbe?(1??)RE (5-34)
ri?RB1//RB2//[rbe?(1??)RE](c) 输出电阻 ro = RC
例5-4 在图5-28 所示的分压式偏置共射放大电路中,已知 VCC=24V,RB1=33 KΩ, RB2=10KΩ,RC=3.3KΩ,RE =1.5KΩ,RL =5.1KΩ,晶体管的β=66,设RS=0。求:① 估算静态工作点。② 画微变等效电路③ 计算电压放大倍数。④ 计算输入、输出电阻。⑤ 当RE 两端未并联旁路电容时,画其微变等效电路,计算电压放大倍数,输入、输出电阻。
解 ① 估算静态工作点
VBE?0.7(V)VB?RB2RB1?RB2VCC??1033?10VBRE??24?5.6(V)
IC?IE?VB?VBERE5.61.5
?3.8(mA)VCE?VCC?IC(RC?RE)?24?3.8?(3.3?1.5)?5.76(V)② 画微变等效电路如图5-28(d) 所示 ③ 计算电压放大倍数 由微变等效电路得:
Av??Vo?Vi???(RL//RC)rbe??66?(5.1//3.3)300?(1?66)263.8??174
④ 计算输入、输出电阻
ri?RB1//RB2//rbe?33//10//0.758?0.69(K?)
ro = RC= 3.3KΩ
⑤当RE 两端未并联旁路电容时其微变等效电路如图5-28(e) 所示。 电压放大倍数
rbe?300?(1?66)?Au??Vo?Vi?263.8?0.758(K?)??66?(5.1//3.3)0.758?(1?66)?1.5??(RL//RC)rbe?(1??)RE
??1.3输入、输出电阻
ri?RB1//RB2//(rbe?(1??)RE)?33//10//(0.758?(1?66)?1.5)?7.66(K?) ro?RC?3.3(K?)
从计算结果可知,去掉旁路电容后,电压放大倍数降低了,输入电阻提高了。这是因
为电路引入了串联负反馈,负反馈内容下一章讨论。
5.5 射极输出器
5-25
图5-29(a)所示的是阻容耦合共集电极放大电路。由图可见,放大电路的交流信号由晶体管的发射极经耦合电容C2输出,故名射极输出器。
图5-29(c)射极输出器的交流通路可见,集电极是输入回路和输出回路的公共端。 输入回路为基极到集电极的回路,输出回路为发射极到集电极的回路。所以,射极输出器从电路连接特点而言,为共集电极放大电路。
射极输出器与已讨论过的共射放大电路相比,有着明显的特点,学习时务必注意。
+VCC RB C1 + RS vS iB vCE vBE RE + C2 RL vo VBE RE RB IB VCE IE vbe RS vS RB RE RL vo +VCC ib vce (a) 共集电极放大电路 (b) 直流通路 (c) 交流通路
图5-29 共集电极放大电路
5.5.1 静态分析
图2-29(b)为射极输出器的直流通路。由此确定静态值。
VCC?IBRB?UBE?IERE , IE?IB?IC?(1??)IB
IB?IE?VCC?VBERB?(1??)REVCC?VBERB1???RE (5—35)
VCE?VCC?IERE?(1??)RE
5.5.2 动态分析
由图5-29(c)所示的交流通路画出微变等效电路,如图5-30所示。
1. 电压放大倍数
由微变等效电路及电压放大倍数的定义得:
??(1??)I?(R//R) VobEL??I?r?V? Vibbeo?r?(1??)I?(R//R)?IbbebEL?(1??)I?b(RE//RL)??Vo? Av?VI?brbe?(1??)I?b(RE//RL)i?VSI?iI?b ?I?bRS V?irbe RB I?e RL ?VoRE
图5-30射输器的微变等效电路
5-26
?(1??)(RE//RL)rbe?(1??)(RE//RL) (5-36)
从式 (5-36) 可以看出:射极输出器的电压放大倍数恒小于1,但接近于1。
若(1+β)(RE//RL)>>rbe,则Av≈1,输出电压V?o≈V?i,Av为正数,说明V?o与V?i不但大小基本相等并且相位相同。即输出电压紧紧跟随输入电压的变化而变化。因此,射极输出器也称为电压跟随器。
值得指出的是:尽管射极输出器无电压放大作用,但射极电流Ie是基极Ib的(1+β)倍,输出功率也近似是输入功率的(1+β)倍,所以射极输出器具有一定的电流放大作用和功率放大作用。
2. 输入电阻
由图5-30微变等效电路及输入电阻的定义得
ri??ViI?i??Vi?ViRB??Virbe?(1??)(RE//RL) ?11RB?1rbe?(1??)(RE//RL) (5-37)
?RB//[rbe?(1??)(RE//RL)]一般RB和[rbe?(1??)(RE//RL)]都要比rbe大得多,因此射极输出器的输入电阻比共射放大电路的输入电阻要高。射极输出器的输入电阻高达几十千欧到几百千欧。 3. 输出电阻
根据输出电阻的定义,用加压求流法计算输出电阻,其等效电路如图5-30所示。图中已去掉独立源(信号源I?I? ib???)??VS。在输出端加上电压Vo。产生电流I0,由图5-31
RS rbe RB I?e?I?b得
????I???i??I???(1??)I??I?Iobbebe?(1??)??Vorbe?(RB//RS)??Vo??Vorbe?(RB?RE)???VoREro?RE//rbe?RS1?? ??Io ??VoRE ???VoRE
图5-31 共集放大电路的输出电阻 rbe?(RB//RS)1??ro???Vo?I?o??RE// (5-38)
在一般情况下,RB>>RS,所以 出电阻又可近似为ro?rbe?RS。而通常,RE。
??rbe?RS1??,因此输
?。若rbe??RS,则ro?rbe?射极输出器的输出电阻与共射放大电路相比是较低的,一般在几欧到几十欧。当ro较低时,射极输出器的输出电压几乎具有恒压性。
5-27
综上所述,射极输出器具有电压放大倍数恒小于1,接近于1,输入、输出电压同相,输入电阻高,输出电阻低的特点;尤其是输入电阻高,输出电阻低的特点,使射极输出器获得了广泛的应用。
例5-5 图 2-29(a) 所示的射极输出器。已知VCC=12V,RB=120KΩ,RE=4KΩ,RL =4KΩ,RS =100Ω,晶体管的β=40。求:①估算静态工作点;②画微变等电路;③计算电压放大倍数;④计算输入、输出电阻。
解:①估算静态工作点
IB?VCC?VBERB?(1??)RE?12?0.6120?(1?40)?4?40(?A)IC??IB?40?40?1.6(mA)VCE?VCC?IERE?12?1.6?4?5.44(V)
②画微变等效电路如图5-30 ③计算电压放大倍数
Av ?(1??)(RE//RL)rbe?(1??)(RE//RL)26IE?(1?40)?(4//4)0.95?(1?40)?(4//4)261.64?0.99
其中: rbe?300?(1??)?300?(1?40)?0.95(K?) ④计算输入、输出电阻
ri ?RB//[rbe?(1??)(RE//RL)]?120//[0.95?41?(4//4)]?49(K?) ro?RE//rbe?(RB//RS)1???4//0.95?(0.1//120)1?40?25.3(?)
5.5.3 射极输出器的作用
由于射极输出器输入电阻高,常被用于多级放大电路的输入级。这样,可减轻信号源的负担, 又可获得较大的信号电压。这对内阻较高的电压信号来讲更有意义。在电子测量仪器的输入级采用共集电极放大电路作为输入级,较高的输入电阻可减小对测量电路的影响。 由于射极输出器的输出电阻低,常被用于多级放大电路的输出级。当负载变动时,因为射极输出器具有几乎为恒压源的特性,输出电压不随负载变动而保持稳定,具有较强的带负载能力。
射极输出器也常作为多级放大电路的中间级。射极输出器的输入电阻大,即前一级的负载电阻大,可提高前一级的电压放大倍数;射极输出器的输出电阻小,即后一级的信号源内阻小,可提高后一级的电压放大倍数。这对于多级共射放大电路来讲,射极输出器起了阻抗变换作用,提高了多级共射放大电路的总的电压放大倍数改善了多级共射放大电路工作性能。
5.6多级放大电路
小信号放大电路的输入信号一般为毫伏甚至微伏量级,功率在1毫瓦以下。为了推动负载工作,输入信号必须经多级放大后,使其在输出端能获得一定幅度的电压和足够的功率。
5-28
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