18 / 32 · 概念
BJT 偏置为小信号留出空间
估算带发射极负反馈的工作点和小信号增益。
课时内容可免费阅读,选课后可保存学习进度。
先偏置,再加信号
双极型晶体管可以放大直流工作点附近的小变化。NPN 在正向放大区工作时,使用 和选定的 近似。β 和 VBE 都不是精确常数。饱和和截止是不同工作区,因此使用放大区模型后应检查电压。
考虑有意理想化的 5 V 电路:基极由理想 1.7 V 电源保持,发射极通过 1 kΩ 接地,集电极通过 2 kΩ 接 5 V。假定 VBE = 0.7 V、β = 100。发射极电压为 1 V,发射极电流为 1 mA。集电极电流为发射极电流的 β/(β+1) 倍,即 0.990099 mA。集电极电压为 3.019802 V,VCE 为 2.019802 V。
在工作点附近线性化
采用室温近似 VT = 25.85 mV,跨导 为 38.3017 mS。其倒数约为 26.1085 Ω。忽略晶体管输出电阻,并在简单小信号估计中取较大 β,未旁路的发射极电阻使增益为 ,约 −1.9491。
因此,10 mV 峰值基极信号产生约 19.49 mV 峰值、反相的集电极变化。小信号估计是局部的;增加幅度使晶体管进入截止或饱和,会破坏线性模型。发射极电阻降低增益,但减弱了对 β 和原始结特性的依赖。
基极电源很重要
理想基极源可提供约 9.90 μA 基极电流而不下降。真实电阻分压器不能假定理想。应以戴维南电压和电阻替代它,包含基极电流,并重新求直流工作点。耦合和旁路电容也具有频率相关效应。
分别记录偏置点和信号增益,明确每个数值使用哪些近似。教科书晶体管估计不是经过资格确认的器件模型,也不是保证可用的实体放大器设计。
自己试试
同样集电极电流流过 RC = 3 kΩ 时,集电极电压是多少?
阅读解释
VC = 5 − 0.990099 mA × 3 kΩ = 2.029703 V;VE = 1 V 时,VCE 为 1.029703 V。使用相同小信号近似前,应检查工作区和信号裕量。