基本放大電路的動(dòng)態(tài)分析

基本放大電路

通過昨天的學(xué)習(xí)，我們知道了一個(gè)基本放大電路的結(jié)構(gòu)、放大的條件。好了，現(xiàn)在萬(wàn)事俱備，只欠“輸入交流信號(hào)”這個(gè)東風(fēng)了。

基本放大電路-動(dòng)態(tài)分析

1.BJT特性測(cè)試

為了能夠更好地理解放大電路的放大功能，我們先來(lái)補(bǔ)充一個(gè)小問題，BJT的工作特性是怎樣的，為什么可以作為放大電路的核心元件？為此，先來(lái)測(cè)試一下BJT的工作特性，如下圖：

?

上圖一般稱為BJT輸出特性曲線，其中每條線都是在取定一個(gè)電流Ib的情況下，集電極電流Ic（縱軸）隨集射電壓Vce變化而產(chǎn)生。即，選定Ib=const，則可確定唯一的特性曲線，可對(duì)應(yīng)讀出Ic、Vce（即BJT是用基極的電流Ib控制集電極的電流Ic），可計(jì)算工作點(diǎn)處的直流電流放大倍數(shù)：

根據(jù)測(cè)得的△Ib和△Ic，可以計(jì)算出交流電流放大倍數(shù)：

2.動(dòng)態(tài)分析

以基本共射極放大電路為例，既然BJT是用基極電流控制集電極電流，接下來(lái)只需要讓“東風(fēng)”吹入基極，如圖所示，此處的“東風(fēng)”設(shè)置為Vp-p=20mV，f=1kHz的交流信號(hào)：

在動(dòng)態(tài)分析(交流仿真分析)中，需要完成一下三個(gè)步驟：

①直流源被置0；

②電容被短路、電感被開路；

③只有交流電壓源與電流源被作為激勵(lì)。

此處省略過程，直接看輸入輸出波形：

圖中藍(lán)色-通道A波形為輸入波形，掃描刻度為10mV/Div，紅色-通道B波形為輸出波形，掃描刻度為500mV/Div。明顯可見，

①輸出波形較輸入波形放大了很多；

②輸入波形與輸出波形反相（相位差180°）。

從波形上看，輸出波形是有些許失真的，因此，用失真分析儀測(cè)得此時(shí)有5.43%的失真。

3.性能指標(biāo)

為了讓大家更加清晰地認(rèn)識(shí)以上的仿真數(shù)據(jù)，接下來(lái)用以下3個(gè)參數(shù)概括基本放大電路的性能：

①電壓放大倍數(shù)

即：放大電路的輸出電壓與輸入電壓之比。根據(jù)仿真數(shù)據(jù)，可得（其中的“-”號(hào)是為了表明反相關(guān)系）：

根據(jù)電路結(jié)構(gòu)參數(shù)，電壓放大倍數(shù)的理論值（此處不做理論推導(dǎo)）為：

其中，

電壓放大倍數(shù)表征了基本放大電路的電壓放大能力，可見理論值與實(shí)測(cè)值是有誤差的，這與電路結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，比如失真程度也會(huì)影響誤差的大小。

②輸入電阻

測(cè)量方法：交流信號(hào)源串接R=1KΩ的電阻，分別測(cè)量串接前后的輸入電壓Ui及U'i，則輸入電阻按照下式計(jì)算（請(qǐng)大家試著自己完成）：

輸入電阻理論上就是從信號(hào)輸入端看進(jìn)去的等效電阻，用于衡量放大電路對(duì)信號(hào)源（交流輸入信號(hào)）的影響，其值越大，表明從信號(hào)源獲取的輸入電壓越大。

③輸出電阻

測(cè)量方法：分別測(cè)量RL開路和接通時(shí)的輸出電壓及Uo及U'o，則輸出電阻按照下式計(jì)算（請(qǐng)大家試著自己完成）：

若把基本放大電路看做是一個(gè)信號(hào)源，則輸出電阻就是這個(gè)信號(hào)源的內(nèi)阻。輸出電阻用于衡量放大電路帶負(fù)載的能力。

帶負(fù)載能力說(shuō)明：

①若想負(fù)載獲得穩(wěn)定的電流，則輸出阻抗越大越好。

解析：諾頓定理，將放大電路視為電流源。則此時(shí)從輸出端看進(jìn)去的電路阻抗（輸出阻抗）就是RC與電流源并聯(lián)的值，因此RC越大，則其分流越小，負(fù)載獲得的電流越穩(wěn)定；

②若想負(fù)載獲得穩(wěn)定的電壓，則輸出阻抗越小越好。

解析：戴維南定理，將放大電路視為電壓源。此時(shí)從輸出端看進(jìn)去的電路阻抗（輸出阻抗）則為RC與電壓源串聯(lián)的值，因此RC越小，則其分壓越小，負(fù)載獲得的電壓越穩(wěn)定；

至此，我們看到基本放大電路確實(shí)將輸入的交流信號(hào)進(jìn)行了放大，這種放大性能可用電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻這3個(gè)性能指標(biāo)衡量，本文中省略了它們的理論推導(dǎo)。

那么，新問題來(lái)了，可以說(shuō)這個(gè)放大電路的結(jié)構(gòu)參數(shù)是我精心選擇的（仍然有5.43%的失真度）。如果選擇的參數(shù)不合適，基本放大電路會(huì)是怎樣的工作狀態(tài)呢？