放大电路输入端加上交流信号ui后的工作状态,称为动态。放大电路加上ui后,ui和直流电源ucc共同作用,因此电路中既有直流量(由ucc产生)又有交流量(由ui产生)。各电压、电流都是在静态工作点ibq、icq、ubeq、uceq基础上叠加一个随着ui变化的交流分量而组成。
放大电路输入端加上交流信号后,如图1所示电路中,ib和ic分别是基极和集电极电流总量,都是在静态值ibq、icq基础上叠加交流ib、ic得到的;发射结压降ube、管压降uce也是在静态值ubeq、uceq基础上叠加交流量ube、uce得到的。
图1 基本共射极放大电路
1、输入特性曲线上由输入电压ui求基极电流ib
如图1所示的电路输入幅度为uim的正弦信号ui后,由于电容的耦合作用,使晶体管基-射极的电压ube在原静态值ubeq的基础上发生变化,如图2所示,此时ube为
(2-1-4)
(a)输入回路求ib
(b)输出回路求ic和ice
图2 图解法分析放大电路的动态工作情况
由于晶体管基-射极的电压ube具有控制基极电流ib的作用,基极电流ib也将随ube变化。由于输入特性是非线性的,因此只有在动态范围较小且静态值ubeq适当时,才可认为ib随ui按正弦规律变化,即
(1)
2、由输出特性和输出端负载求ic和uce
由图1可见,动态时,管压降uce与集电极电流的合成量ic之间的关系仍然是线性的,即
uce=ucc-icrc
(2)
当负载开路时,输出端的负载线就是直流负载线。基极总电流ib是在静态值ibq的基础上叠加一个随ui按正弦规律变化的交流量ib,则集电极总电流ic为
(3)
同理可得,总的管压降uce
uce=ucc-icrc=ucc-(icq+ic)rc=(ucc-icqrc)-icrc=uceq+uce
(4)
其中,由于电容c2的隔直作用,输出电压uo=uce的波形如图2(b)所示。
当放大电路的输出端接负载rl后,输出特性上的负载将发生变化,这是如图3(a)所示,输出端的等效负载电阻为。由决定的负载线称为交流负载线。接上rl后的交流负载线如图3(b)所示。
(a)交流通道
(b)交流负载线
图3 接上负载后基本放大电路的交流通道和负载线
交流负载线的画法:由直流负载线确定q点的,过q点做一条斜率为的直线即为交流负载线。注意交流负载线与直流负载线在阻容耦合时是不同的,但在直接耦合电路中是一致的。
综上所述,可总结以下几点:
(1)无输入信号时,晶体管的电流、电压都是直流量,当放大电路输入电压信号后ib、ube、uce都在原来静态值的基础上叠加了一个交流量。虽然ib、ube、uce的瞬时值是变化的,但它们的方向始终是不变的。
(2)输出电压uo为与ui同频率的正弦波,且输出电压uo幅度比输入电压ui幅度大得多。
(3)电流ib、ic与输入电压ui同相,而输出电压uo与输入电压ui反相,即共射极放大电路具有反相作用。