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  • 晶體管負(fù)反饋放大電路的原理設(shè)計(jì)介紹
    • 發(fā)布時間:2021-09-28 18:18:18
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    晶體管負(fù)反饋放大電路的原理設(shè)計(jì)介紹
    串聯(lián)放大器與加入負(fù)反饋的思路
    之前講述的共射極放大電路,放大倍數(shù)只有5倍。就算再努力一點(diǎn),也只能達(dá)到十幾倍,放大倍數(shù)太小。本節(jié)嘗試把1KHz,10毫伏峰峰值的正弦波,放大100倍。
    單晶體管的放大倍數(shù)理論上最大能達(dá)到自身的h_FE,實(shí)際上考慮到放大電路的穩(wěn)定性,單晶體管的實(shí)際放大倍數(shù)往往小于h_FE。如果想進(jìn)一步提高放大倍數(shù),可以考慮把多級放大電路串聯(lián)起來。這種思路很好理解,如果第一級放大了3倍,第二級放大了4倍,那么總的放大倍數(shù)就是12倍。但是串聯(lián)放大器電路的頻率特性很差,且噪聲是每個放大器的噪聲之和,所以一般情況下,會在這樣的電路中加入負(fù)反饋。
    晶體管負(fù)反饋放大電路
    負(fù)反饋在電子電路中有著非常廣泛的應(yīng)用,采用負(fù)反饋是以降低放大倍數(shù)為代價,目的是為了改善放大電路的工作性能,如穩(wěn)定放大倍數(shù)、減少非線性失真、減小輸出阻抗等,所以在實(shí)用電子電路中幾乎都要引入負(fù)反饋。
    負(fù)反饋放大電路的第一級——共射極放大電路的改良
    共射極放大電路的放大倍數(shù),大致等于集電極電阻與發(fā)射極電阻的比值。在電源電壓與晶體管確定以后,制約放大倍數(shù)提升的主要因素就是集電極電阻與發(fā)射極電阻自身的壓降了。如果想實(shí)現(xiàn)100倍的放大,那么集電極電阻上的壓降V_RC就是發(fā)射極電阻壓降V_RE的100倍。而發(fā)射極電阻的壓降V_RE就是三極管發(fā)射極的電壓值V_E,考慮到穩(wěn)定性,這個值也不能太小(三極管受溫度影響時,工作特性會有一些變化,發(fā)射極電壓要有一定的裕量)。提高放大倍數(shù)需要V_E小一點(diǎn),三極管的穩(wěn)定工作又不能讓V_E太小,兩者相互矛盾。
    有沒有解決辦法呢?放大倍數(shù)是交流的增益,三極管穩(wěn)定工作依賴于直流的靜態(tài)工作點(diǎn),從交直流通路的角度考慮,可以找到既不破壞直流電位關(guān)系,又提高交流增益的方法:使用電容把并聯(lián)電阻接入交流通路,或者把串聯(lián)電阻短路。
    晶體管負(fù)反饋放大電路
    我們用此思路設(shè)計(jì)負(fù)反饋放大電路的第一級,分析交流通路,得到理論放大倍數(shù)為R2/R5=100倍;分析直流通路,可知R7+R5共同決定了的發(fā)射極電壓。
    晶體管負(fù)反饋放大電路
    負(fù)反饋放大電路的第二級——按三極管自身放大倍數(shù)來放大
    放大電路的每一級都要盡可能提高放大倍數(shù)。對于負(fù)反饋放大電路的第二級,可以讓電路的放大倍數(shù)接近于三極管自身的放大倍數(shù)。由于負(fù)反饋放大電路的放大倍數(shù)不依賴于某一級的放大倍數(shù),所以此處無需考慮第二級放大的穩(wěn)定性的問題。可以直接用電容把發(fā)射極電阻“交流短路”:分析直流通路的時候,通過電阻R2、R3、R8確定Q2的靜態(tài)工作點(diǎn);分析交流的時候,無視發(fā)射極電阻R3,以保證放大倍數(shù)盡可能的大。
    兩級之間,串聯(lián)電阻R4與電容C3。電容C3可以保證只通過交流信號,電阻R4可以決定電路的放大倍數(shù)。
    晶體管負(fù)反饋放大電路
    為什么多級串聯(lián)要把機(jī)型不同的晶體管交替使用
    在多級放大電路串聯(lián)的時候,通常會交替的將極性不同的晶體管組合起來使用。如果第一級是NPN,那么第二級就是PNP,第三級是NPN……。結(jié)合下圖,不難看出原因:如果第二級仍然是NPN,那么第二級的基極電壓V_B2等于第一級的集電極電壓V_C1。因?yàn)镼1工作在放大區(qū),所以V_C1是飽和壓降與發(fā)射極電壓之和,已經(jīng)是一個比較大的電壓了(最大時接近電源電壓,最小時為R5壓降+0.6V)。第二級的集電極電壓V_C2最小值也要大于V_C1,那么V_C2的取值范圍就很小了,電路會得不到最大的輸出電壓范圍。
    晶體管負(fù)反饋放大電路
    圖 如果第二級使用NPN三極管
    如果第二級是PNP三極管,那么0<V_C2<V_C1, V_C2的取值范圍較大,可以得到更大的輸出電壓范圍。因此會交替的將極性不同的晶體管組合起來使用。
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