【模拟电子技术Analog Electronics Technology 6】—— 共射放大电路的原理与改进
文章目录
- 1.放大电路的组成原则
- 2.像电子工程师一样思考——对不同放大电路的改进
- 3. 设置静态工作点的意义何在
在本文开始之前，先解释一下什么是共射： 即输入输出回路共同经过了发射区，这样的电路就叫做共射电路
1.放大电路的组成原则
- 静态工作点合适：合适的直流电源，合适的电路参数
- 动态信号能够作用与晶体管的输入回路
- 对实用放大电路的要求：共地，直流电源的种类尽可能少，负载上无直流分量
下面，我们会通过电路图一一对这些原则进行剖析
2.像电子工程师一样思考——对不同放大电路的改进
我们先看第一个电路：直接耦合放大电路
看起来和我们上一篇博文中的第一个电路差不多，但是，它有什么问题吗？？
- 直流电源有点多了，这里有两个，在实际运用中，直流电源能用一个的时候就不会用两个，这无形中会造成成本上的增加
- 直流电源和交流电源不共地，也就是它们接地端不是同一处。
- RbR_{b}Rb会消耗本来就微弱的交流信号，一般我们输入的交流信号都是由传感器获取的外界微弱的信号，如果再经过RbR_{b}Rb这么一折腾，那传入晶体管的交流信号就微乎其微了
我们来改进一下：
我们现在只是用了一个直流电源VCCV_{CC}VCC，至于交流信号所需要叠加的直流信号由Rb2R_{b2}Rb2转化，那么这样我们就可以把交流信号源和直流电压源共地，这样一次解决了上面的前两个问题，
但是：该电路还是有两个问题：
- Rb1R_{b1}Rb1仍然会消耗交流信号
- RLR_{L}RL会消耗直流分量，这个怎么理解呢？因为u0u_{0}u0是输出端，我们希望输出的只有经过放大之后的交流信号，但是显然，VCCV_{CC}VCC产生的电路也会经过RLR_{L}RL，这是我们不想看到的
我们再改进一下：首先，既然我们不想让RLR_{L}RL消耗直流分量，那利用电容的“通交阻直”的特点不就好了吗？也就是我们在RLR_{L}RL前加一个电容，这样直流分量就过不来了
另外，既然不想让Rb1R_{b1}Rb1消耗交流分量，那我们干脆直接将Rb1R_{b1}Rb1换成一个电容吧
改进后的电路如下：（阻容耦合共射放大电路）
另外，补充一点：这个阻容耦合电路在我们分离元件电路中是OK了，但是，大电容在集成电路中做起来比较困难，因此，在集成电路中，我们还是选择使用直接耦合放大电路
3. 设置静态工作点的意义何在
为什么放大的对象是动态信号，却要在晶体管信号为0时有合适的直流电流和极间电压？这个“在晶体管信号为0时有合适的直流电流和极间电压”就是设置静态工作点的内容
其实这个问题我们在之前的博文中提到过了，只不过当时并没有引入静态工作点的概念
归根结底也就是失真的问题！！
我们来看一些波形图：
首先输入信号是一个正弦信号：
这个信号肯定是不能被放大的，因为那些处于uiu_{i}ui轴下方的部分，uiu_{i}ui正半轴，但是电压小于0.7V的这些信号都无法使得三极管下面的PN结导通，因此继续这样放大会导致失真
所以，我们先得叠加一个直流分量，让叠加后波形最小得地方都大于0.7V，或者说，在原交流电流得基础上叠加一个直流电流，这个直流电流称之为IBQI_{BQ}IBQ，那么，叠加之后的电流信号如下图所示：
下面，我们再来看看输出电压的波形：
欸？大家有没有发现：为什么输出电压uCEu_{CE}uCE的波形和iBi_{B}iB之间有180°的相位差呢？我们结合上面阻容耦合放大电路来分析一下：当iBi_BiB最大时，由iC=βiBi_C = β i_BiC=βiB可知，iCi_CiC最大，因此，uRcu_{R_c}uRc最大，又由于VCCV_{CC}VCC不变，因此，此时的uCEu_{CE}uCE最小
而由于我们在输出端不想要直流分量，只需要经过放大的交流信号，因此，我们只需要加上一个电容器即可，最终的输出波形如下图所示：
那么这就是本次博文的全部内容啦，我们主要探讨了放大电路的原理，分析了不同电路的缺点并加以改进，最后探讨了设置静态工作点的意义，希望对大家有所帮助
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