📜  晶体管作为放大器

📅  最后修改于: 2020-11-26 09:21:43             🧑  作者: Mango


为了使晶体管用作放大器,应适当偏置。我们将在下一章中讨论适当偏见的必要性。在这里,让我们集中讨论晶体管如何作为放大器工作。

晶体管放大器

晶体管通过提高弱信号的强度来充当放大器。施加到发射极基极结的直流偏置电压使其保持正向偏置状态。无论信号的极性如何,都将保持该正向偏置。下图显示了作为放大器连接的晶体管的外观。

晶体管

输入电路中的低电阻使输入信号的任何细微变化都能导致输出的明显变化。输入信号引起的发射极电流贡献了集电极电流,当集电极电流流过负载电阻R L时,集电极电流会在其两端产生较大的压降。因此,较小的输入电压会导致较大的输出电压,这表明晶体管可以用作放大器。

假设施加的输入电压发生0.1v的变化,这进一步导致发射极电流发生1mA的变化。该发射极电流显然会产生集电极电流的变化,该变化也为1mA。

负载电阻5kΩ放置在集电极上会产生

5 k欧姆×1 mA = 5V

因此,可以观察到,输入电压的变化为0.1v,输出电压的变化为5v,这意味着信号的电压电平被放大。

功放性能

由于通常采用常见的发射器连接方式,因此让我们首先了解一些有关此连接方式的重要术语。

输入电阻

当输入电路为正向偏置时,输入电阻将较低。输入电阻是基极-发射极结对信号流的反作用。

根据定义,它是很小的变化在比基极-发射极电压(ΔVBE)以恒定的集电极-发射极电压在基极电流(ΔIB)所得到的变化。

输入电阻$ R_i = \ frac {\ Delta V_ {BE}} {\ Delta I_B} $

其中R i =输入电阻,V BE =基极-发射极电压,I B =基极电流。

输出电阻

晶体管放大器的输出电阻非常高。集电极电流随集电极-发射极电压的变化而略有变化。

根据定义,它是在集电极-发射极电压(ΔVCE)变化以恒定的基极电流在集电极电流(ΔIC)所得到的变化的比率。

输出电阻= $ R_o = \ frac {\ Delta V_ {CE}} {\ Delta I_C} $

其中R o =输出电阻,V CE =集电极-发射极电压, IC =集电极-发射极电压。

有效收集器负载

负载连接在晶体管的集电极上,对于单级放大器,输出电压从晶体管的集电极获取,对于多级放大器,输出电压从晶体管电路的级联收集。

根据定义,它是交流集电极电流所见的总负载。对于单级放大器,有效的集电极负载是R C和R o的并联组合。

有效收集器负载,$ R_ {AC} = R_C // R_o $

$$ = \ frac {R_C \ times R_o} {R_C + R_o} = R_ {AC} $$

因此,对于单级放大器,有效负载等于集电极负载R C。

在多级放大器中(即具有一个以上的放大级),下一级的输入电阻R i也会出现。

集电极的有效负载变为R C ,R o和R i的并联组合,即

有效收集器负载,$ R_ {AC} = R_C // R_o // R_i $

$$ R_C // R_i = \ frac {R_C R_i} {R_C + R_i} $$

由于输入电阻R i很小,因此有效负载减小了。

当前收益

当观察到输入和输出电流的变化时,以电流为单位的增益称为“电流增益” 。根据定义,它是在集电极电流(ΔIC)变化到在基极电流(ΔIB)的变化的比率。

当前收益$ \ beta = \ frac {\ Delta I_C} {\ Delta I_B} $

β的值在20到500的范围内。电流增益表示输入电流变为集电极电流的β倍。

电压增益

当观察到输入和输出电流的变化时,以电压为单位的增益称为电压增益。根据定义,它是在输出电压(ΔVCE)的变化,以在输入电压的变化的比率(ΔVBE)。

电压增益$ A_V = \ frac {\ Delta V_ {CE}} {\ Delta V_ {BE}} $

$$ = \ frac {更改\:in \:输出\:当前\ times有效\:负载} {Change \:in \:输入\:当前\ times输入\:电阻} $$

$$ = \ frac {\ Delta I_C \ times R_ {AC}} {\ Delta I_B \ times R_i} = \ frac {\ Delta I_C} {\ Delta I_B} \ times \ frac {R_ {AC}} {R_i} = \ beta \ times \ frac {R_ {AC}} {R_i} $$

对于单级,R AC = R C。

但是,对于多阶段

$$ R_ {AC} = \ frac {R_C \ times R_i} {R_C + R_i} $$

其中R i是下一级的输入电阻。

功率增益

观察到输入和输出电流变化时的功率增益称为功率增益

根据定义,它是输出信号功率与输入信号功率之比。

功率增益$ A_P = \ frac {(\ Delta I_C)^ 2 \ times R_ {AC}} {(\ Delta I_B)^ 2 \ times R_i} $

$$ = \ left(\ frac {\ Delta I_C} {\ Delta I_B} \ right)\ times \ frac {\ Delta I_C \ times R_ {AC}} {\ Delta I_B \ times R_i} $$

=电流增益×电压增益

因此,这些都是涉及放大器性能的重要术语。