跳转到内容

第2章 本章小结

刘宝玲 主编,张静、张艳、安维胜、徐惠民 编著高等教育出版社《电子电路基础(第2版)》大学本科 · 教材双语助读 (Alt+Y)

本章主要介绍了双极型晶体管的工作原理和由双极型晶体管构成的各种单元电路。

晶体管具有放大作用所需的内部条件是:基区很薄,且掺杂浓度很低,发射区的掺杂浓度远大于基区和集电区的掺杂浓度,集电结结面积大。所需的外部条件是:发射结正偏、集电结反偏。晶体管的输入电流对输出电流的正向控制作用是实现信号放大的原因。根据外加电压的不同,晶体管有饱和、放大、截止和击穿4个工作区域。温度变化时,晶体管的参数 v_(BE) 、 I_(CBO) 、 β 等随之变化。主要参数有电流放大系数 α 和 β,极间反向电流 I_(CBO) 、 I_(CEO),极限参数 I_(CM) 、 V_((BR)CEO) 、 P_(CM) 和高频参数 f_(α) 、 f_(β) 、 f_(T) 。

放大电路有三条组成原则:①要有合适的直流Q点;②输入信号能顺利地加至输入端;③输出信号能顺利地送至负载。其主要性能指标有输入电阻、输出电阻、增益、通频带和非线性失真等。

对放大电路来说,直流 Q 点是基础,交流放大是目的,在电路中是交、直流共存。在分析电路时,应遵循“先静态,后动态”的原则,先画出直流通路,找出直流 Q 点,再画出交流通路,进行交流分析,主要是计算电路的性能指标或分析电压、电流的波形等。分析方法有图解法和等效电路法,图解法是利用晶体管的伏安特性曲线及外部电路特性用作图的方法对放大电路进行分析,形象直观,多用于分析 Q 点位置、最大不失真输出电压和失真情况; 等效电路法是将晶体管用合适的模型来等效,用解线性电路的方法进行分析计算,其步骤为: ① 找 Q 点, ② 定参数, ③ 画电路, ④ 求指标 Aᵥ 、 Rᵢ 、 Rₒ 等。

由于温度对工作点的影响,使电路性能不稳定,故实际应用中采用典型的 Q 点稳定电路,它在电路结构上采取了两点措施:第一,采用分压式电路固定基极电位;第二,发射极接入电阻 R_(E) 实现自动调节作用。

共射、共集、共基是单管放大电路的三种基本组态,各有优缺点。共射放大电路的电压、电流和功率增益都比较大,应用最为广泛;但在高频情况下,共基放大电路就比较合适;共集电路的独特优点是输入电阻很大,输出电阻很小,高频特性也比较好,常用于多级放大电路的输入级、输出级和缓冲级。

常见的电流源电路有镜像电流源及其两种改进型、威尔逊电流源、比例电流源、微电流源和多路电流源电路,由于电流源在直流通路中相当于一个恒定电流 I₀ ,在交流通路中相当于一个大电阻 Rₒ ,故电流源的主要应用是作直流偏置电路和有源负载,也常用作直流电平移动电路和电流的传输与放大。

差放的基本特性是放大差模信号、抑制共模信号,以成倍的元件换取抑制零点漂移的能力,即靠电路的对称和电流源输出电阻 R_(EE) 的负反馈抑制共模信号,因此应尽力改善差放的匹配程度和提高 R_(EE) 。重点是交流小信号分析,有几点结论:①差放的性能与输出方式有关,而与输入方式无关;②双端输出的电压增益与半边电路相同,而单端输出的电压增益约为双端输出的1/2;③双端输出的输出电阻为 2R_(C) ,单端输出的输出电阻是它的1/2;④差模输入电阻均为半边电路的2倍。电流源在差放电路中作为有源负载所起的独特作用是可以将双端输出电路变为单端输出电路,而且增益没有损失。实际的非理想对称差放需要考虑失调电压、电流及它们的温漂。

功放通常工作在大信号状态,因此,从功放的组成和分析方法,到元器件的选择,都与小信号放大电路有着明显的区别。提高效率的主要途径是降低直流 Q 点,但 Q 点越低,非线性失真越大,因此采用互补对称电路,解决效率与失真的矛盾;由于乙类放大电路存在交越失真,实际均为甲乙类互补对称电路;采用图解法进行分析;计算的指标主要是输出功率和效率;功率管接近尽限使用,存在选择功率管的 3 个条件;单电源供电互补对称电路指标的计算和双电源供电电路一样,只要用 V_(cc)/2 代替各相关公式中的 V_(cc) 即可;采用复合管的准互补输出电路可使功率管做到特性对称和增大最大输出功率,但要注意复合管的组成原则和特点;在实用电路中需要注意功率管的散热问题、二次击穿和保护措施,保证功率管的安全工作。

多级放大电路可满足多方面的性能要求,有阻容耦合、变压器耦合和直接耦合三种常见的耦合方式,各有优缺点,主要介绍了集成电路应用的直接耦合放大电路。直接耦合带来的级间直流电位匹配和零点漂移的问题,可分别用直流电平移动电路和采用差放来解决;其静态工作点的计算复杂,需首先找出最容易确定的环节,然后再计算其他各处的静态电位和电流,有时只能通过解联立方程来求解;多级放大电路总的电压增益等于组成它的各级放大电路电压增益的乘积,只是在进行单级计算时要考虑级间的相互影响,输入电阻就是其第一级的输入电阻,输出电阻等于最后一级的输出电阻,需要注意电压增益虽然提高了,但是通频带变窄了;将晶体管三种基本组态放大电路适当组合,扬长避短,获得更佳的电路性能,如共射-共基、共集-共基、共集-共射等多级放大电路的高频特性较好,广泛应用于宽带放大电路中,差放也经常采用组合电路。

共 0 题