新概念模拟电路——晶体管构建的放大电路静态分析【Fire Man】

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一、晶体管引入与特性

Section1.基本放大电路的构建

(1) 通过一个简单的放大电路实现对一个微小正弦波的放大

• 放大电路的基本工作原理图
  
  基本工作过程(1 - 8)。
  注意: 如果E_B不合适,会导致波形的中心位置(图中的I_BQ、I_CQ等)发生偏移,最终导致子图7的波形上移或者下移,输出波形的不是上面就是下面会被削掉。或者Rc,Ec不合适,也会出现类似的结果。
  
  理论电路存在的问题
  
  为了提供一定量的偏置，可通过以下方法解决
  

Section2.耦合

如何将信号源输入进放大电路呢？这里就采用耦合的方法

（1） 什么是耦合？

耦合,英文为coupling ,源自couple (两个东西的对接)虽然在不同的领域耦合有不同的解释,但是在电子学领域,耦合的含义是两组或者两组以上的电子学系统通过合适的方法(无论有线、无线,电阻、电容、变压器或者空间场),实现能量或者信息的传递。简单来说就是实现不同系统之间能量或者信息的传递。

（2）阻容耦合

• 阻容耦合的仿真电路图（VF4为电容C1 的电压）（C1是完成输入耦合的目的是将输入信号成功耦合到输入端，R_C 将电流变化演变成电压变化目的是找出合适的静态工作点 ，R_B 是提供静态偏执的）
  
  C1起到的是输入耦合的作用，负责在不影响晶体管静态工作点的情况下，将输入信号耦合到放大电路中。
  工作原理如下： 在输入信号为0的静态, C1 内含大量的电荷,使其具有与 U_BEQ 完全相等的电压,在输入信号开始变化时,由于电容C1容值很大,且输入端存在一定的阻值,使其充放电时间常数很大,输入信号对它的快速充电或者放电,都不足以改变C1两端的电压,即C1两端电压为恒定值。因此,输入信号变正时,C1 左侧电位上升，导致C1 右侧电位跟着上升，U_BE 上升，i_B 变大，输入信号就被成功引入到了晶体管的基极。

（3）仿真演示

• 工作原理中讲到了输入信号不足以改变C1两端的电压，现在看一下仿真结果
  输入信号信息
  
  VF1为输入信号，VF4为电容电压，VF3为耦合后的输入信号（在VF4即电容电压的基础上上波动，和原理相同）
  
• 看一下电容上的变化，最大的幅度变化3.91mV，而电容上的电压有686.61mv，所以电容的充放电对电容基本没有影响。
  
  

Section3.晶体管的四种放大状态

（1）截至状态

（2）放大状态

（3）饱和状态

• 唯一关键特征，I_BQ 增加的同时，I_CQ 不在增加。
  

（4）倒置状态

• 简单来说就是C和E管脚接反导致的。
  

Section4.晶体管电路的静态求解

（1）放大结构的定义和判断

在一个电路中，当“电源电流方向”与晶体管“期望电流方向”吻合，则该电路属于放大结构。期望电流方向指：图中红色箭头的方向。

• 直流通路：完整电路中去掉除信号外的耦合部分，只留下影响晶体管直流(静态)状态的那部分电路。利用直流通路可以快速求出静态工作点。下列八幅图均为直流通路。
• 可以看出,子图(a)、子图(b)、子图(d)、子图(f)属于放大结构，其余都不是。在这些不是放大结构的电路中,实线为“期望电流方向" ,虚线为"电源电流方向"。子图(e)中的电容阻断了基极电流。
  
• 判断晶体管工作状态的法则
  

（2）静态工作点的估算

• 计算步骤如下