晶體管低頻放大器

晶體管低頻放大器主要是用來(lái)放大低頻小信號(hào)電壓的放大器，頻率從幾十赫到一百千赫左右

一、晶體管的偏置電路

為了使放大器獲得線性的放大作用，晶體管不僅須有一個(gè)合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，而且必須使工作點(diǎn)穩(wěn)定。由于溫度對(duì)管子參數(shù)β、Icbo、Ube的影響，最終都集中反映在Ic的變化上，為了消除這種影響，我們通過(guò)晶體管偏置的直流或電壓的負(fù)反饋?zhàn)饔檬轨o態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定下來(lái)，常見的兩種偏置電路及工作點(diǎn)穩(wěn)定原理如下表

表一、

晶體管放大器的偏置電路

電路

工作點(diǎn)穩(wěn)定原理

計(jì)算公式

電流負(fù)電反饋

設(shè)溫度T↑，直流負(fù)反饋過(guò)程

結(jié)果使Ic維持不變

U=(1/3-1/5)Ec
Re=(1/3-1/5)Ec/Ic
Rb=Rb1//Rb2
===(2-5)Re
Ub=Rb1Ec/(Rb1+Rb2)

電壓負(fù)電反饋

設(shè)溫度T，直流負(fù)反饋過(guò)程

結(jié)果使Ic維持不變

Rb=β(Ec-Ube)/Ic-βRc
Ic=Ec/(Rc+Rb/β)
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通常取
Rb/Rc=(2-10)

二、放大器的三種電路形式

放大器是一種三端電路，其中必有一個(gè)端是輸入和輸出的共同“地”端，如果這個(gè)共“地”端接于發(fā)射極的，稱為共射電路，接于集電極的，稱為共集電路，接于基極的，稱為共基電路，這三種有不同的性能，見下表

三種電路形式及其性能比較

	電路	電壓放大倍數(shù)	電流放大倍數(shù)	輸入電阻	輸出電阻
共射電路		10-100 大	10-1000 大	100Ω-50KΩ 中	10KΩ-500KΩ 中
共集電路		0.9-0.999 小	10-1000 大	因負(fù)載不同，可達(dá)50MΩ左右大	1-100Ω 小
共基電路		100-10000 （實(shí)用）大	0.9-0.999 小	10-500Ω左右小	500KΩ-5MΩ 大

三、圖解法

所謂圖解法，就是利用晶體管輸入和輸出的特性曲線，通過(guò)作圖來(lái)分析放大器性能的方法，圖解法能直觀和全面地表明三極管放大的工作過(guò)程，并能計(jì)算放大器的某些性能指標(biāo)，現(xiàn)舉例子來(lái)說(shuō)明圖解法的圖解過(guò)程，
例：已知下圖電路中的參數(shù)及輸入電壓Ui=15sinωt（毫伏）要求用圖解法確定電路的靜態(tài)工作點(diǎn)參數(shù)Ibq、Icq、Iceq,并計(jì)算電壓和電流的放大倍數(shù)Ku、Kio。

圖解法步驟
1、確定基極度回路的靜態(tài)工作點(diǎn)，從輸入特性曲線中選取直線段的中點(diǎn)Q（此點(diǎn)的Ubeq=0.7伏，Ibq=40微安）為基極回路的靜態(tài)工作點(diǎn)，通過(guò)選取合適的Eb或Rb（一般通過(guò)調(diào)整Rb）來(lái)滿足工作點(diǎn)的要求，
2、作直流負(fù)載線從上圖可得負(fù)載線方程為Uce=Ec-IcRc,它的軌跡為一根直線，若令I(lǐng)c=0,得Uce=Ec=20伏，在橫軸上標(biāo)出N點(diǎn)；又令Uce=0,得Ic=Ec/Rc=20伏/6千歐=3.3毫安，在縱軸上標(biāo)出M點(diǎn)，連結(jié)M、N就是直流負(fù)載線。它與Ib=40微安的輸出特性曲線相交于Q，由Q點(diǎn)找出Icq=1.8毫安，Uceq=9伏，Q點(diǎn)就是集電極回路的靜態(tài)工作點(diǎn)，今后為簡(jiǎn)便起見，靜態(tài)的電流、電壓不再加下標(biāo)Q表示，Ic、Ie即Icq、Ieqo
3、作波形，在輸入特性上作出波形Ut=15sinωt（毫伏），并根據(jù)Ut的波形，作出ib、ic及Uce的波形
從圖解法法得以下幾點(diǎn)
（1）從波形正弦性可以判斷靜態(tài)工作點(diǎn)Q的選取是否合適。
（2）從圖解得知輸入電壓Ui與集電極輸出電壓Uo反相，基極電流ib、集電極度電流Ic與輸入電壓Ui同相。
（3）上述圖解法是在空載情況下進(jìn)行的若考慮負(fù)載電阻RL的作用，交流負(fù)載應(yīng)為RL=RC//RL。由于交流負(fù)載線與直流負(fù)載線均相交于Q，故通過(guò)Q點(diǎn)作出傾斜角a'=(arctg)1/RL的直線M'N'，稱為交流負(fù)載線。

四、等效電路法與h參數(shù)

1、簡(jiǎn)化的h參數(shù)等效電路
“微變”是指晶體管的Ib、Ube、Ic、Uce在靜態(tài)工作點(diǎn)Q 附近只作微量的變化。其中Ib、Ube為晶體管的輸入變量，面Ic、Uce為輸出變量。若把晶體管看作含受控源的二端口網(wǎng)絡(luò)，就可以用四個(gè)h參數(shù)模擬晶體管的物理結(jié)構(gòu)，從而得出晶體管的h參數(shù)等效電路如圖7-1-4所示h的定義如下：
hie=△Ube/△Ib -------△Uce=0,--hfe=△Ic/△Ib -----△Uce=0
hre=△Ube/△Uce ------△Ib=0, --hoe=△Ic/△Uce ----△Ib=O
幾個(gè)參數(shù)有各自的物理意義：hie是輸出端短路時(shí)的輸入電阻，也就是輸入特性曲線斜率的倒數(shù)；hfe是輸出端短路的電流放大系數(shù)，即β（共發(fā)射極）或a（共基極）；hre是輸入端開路的內(nèi)反饋系數(shù)，它表示輸出電壓對(duì)輸入電壓影響的程度；hoe是輸入端開路時(shí)的輸出電導(dǎo)，即為輸出特性曲線的斜率
由于晶體管工作在低頻時(shí)，hre和hoe兩個(gè)參數(shù)小到可以忽略不計(jì)，通常用hie和hre兩個(gè)參數(shù)模擬低頻晶體管電路即可，這叫做簡(jiǎn)化后的h參數(shù)等效電路，如圖7-1-3所示，圖中的rbe、β即上述的hie、hfe.電流放大系數(shù)β（或hfe）可以從輸出特性曲線中求出或通過(guò)儀器測(cè)試出來(lái)，輸入電阻rbe由下式計(jì)算：
rbe=rb+(β+1)26（毫伏）/Ie（毫安）
式中：Rb為基區(qū)電阻，約為幾百歐姆，Ie為靜態(tài)發(fā)射極電流
求晶體管放大器的微變等效電路的方法如下：（1）晶體管以圖7-1-3示出的等效模擬型代替；（2）所有直流電源、隔直電容，旁路電容都看作短路；（3）其它元件按原來(lái)相對(duì)位置畫出，
利用等效電路可以求取放大器的放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻以及分析放大器的頻率特性。