电晶体偏压电路TransistorsBiasCircuits课件

分壓器偏差Voltage-Divider Bias)使用單獨的直流電源VBB，提供基極與射極接面的偏壓，是為了方便說明電晶體的工作情形，因為它的變動情形與VCC無關，更實用的方法即使用單電壓源如圖5-9所示。經由設計，使此分壓偏壓電路之基極電流I2，則因可忽略基極電流的負載影響，故分壓電路易於分析。這個IBI2的分壓電路，稱為剛性分壓器(stiff vol divider)，因基極電壓值與電晶體種類、溫度幾乎不相關。要分析IB小於I2的分壓器，先利用未負載分 壓公式計算基極電壓：公式5-1 知道基極電壓以後，可以算出電路的各 個電壓與電流如下：公式5-2 公式5-3 公式5-4 算出VC與VE後可求VCE：VCE=VCVE 例 DC=100，試求BJT剛性分壓器偏 壓電路的VCE和IC。解 大部分之分壓電路計算都會用到例題5-2的基本分析方法，但 可能會有些情況需要精確的分析運算。理想情況下，分壓器的 輸出是固定不變的，這代表電晶體不會是沉重的負載。.(略)要驗證分壓器是否有固定輸出，必須檢查從B極端看進去的DC 輸入阻抗：圖5-11 分壓器偏壓的負載效應(Loading Effects of Voltage-Divider Bias)BJT基極的直流輸入電阻:BJT的直流 輸入阻抗與DC成正比，所以會隨著 不同的電晶體而改變。當電晶體工作 於線性區時，射極電流為DCIB。因 BJT的電流增益，從基極電路看進去 的射極電阻值較實際值多DC倍。即 RIN(BASE)=DCRE 此為分壓器的有效負載，如圖5-11。藉比較DCRE和R2，可很快估算出分壓器的負載效應。只要DCRE比R2至少大十倍，負載效應將10%，此分壓器為剛 性分壓器。如果DCRE小於十倍的R2，則它將與R2形成並聯 例 試求圖5-12電晶體中從基 極看進去的輸入阻抗。假設 DC=125。解 RIN(BASE)=DCRE=(125)(1.0k)=125k 分壓器偏壓的穩定度分壓器偏壓的穩定度(Stability of Voltage-Divider Bias)茲分析BJT分壓器偏壓電路對基極電路的負載效應。從BJT B極端往外看，可將圖5-13(a)重繪成(b)圖。將戴維寧定理 套用到圖中A點左邊的電路。則 此BJT基極分壓器偏壓電路的戴維寧等效電路，顯示於圖 5-13(c)中的黃灰色區域。依照克希荷夫電壓定律，基極-射極 等效電路為：由歐姆定律，求得 將IB以IE/DC代入，求得IE為若RTH/DC10R2,故可用無負載分壓器近似值來計算各電氣量。直流偏壓為 交流分析：交流分析：分析放大器的交流信號工作情形，須先取得交流等效電路：(1)設C1,C2,C3之容抗值Xc在信號頻率下夠低而視為0。(2)設直流電壓源無內阻，故其兩端無ac壓差,而以接地取代(此稱ac接地)。圖 6-10(a)圖6-8共射極放大器的ac等效電路圖如6-10(a)所示。圖中R1,R2都有一端交流接地(紅色)，此因實際電路中，它們都是接到Vcc,但Vcc在分析中已被交流接地了。因旁路電容C3使得射極交流接地，所以圖6-8的放大器稱為共射極放大器.若信號源內部電阻Rs不為零，則計算基極實際信號電壓時,必須考慮三個因素(1)Rs(2)偏壓電阻R1|R2(3)BJT基極端的交流輸入阻抗Rin(base)圖 6-11(a)圖 6-11為求交流電源向基極端看進去的交流輸入阻抗表示式，使用簡化的r參數模型。如圖6-12，電晶體集極連接了RC而由基極端看進去的輸入阻抗為 輸出阻抗：輸出阻抗：共射極放大器往集極看進去的輸出阻抗，約略等於集極電阻 圖 6-12例：求基極信號電壓,已知 IE=3.8 mA電壓增益：利用圖6-14的模型，可求得共射極放大器交流電壓增益公式。式6-5是從基極到集極的電壓增益。若想取得從信號源電壓到集極的總增益，必須考慮輸入電路的衰減效應衰減（Attenuation）是訊號通過電路時，訊號電壓降低的現象，相對應地，此時增益小於1。舉例，若訊號振幅少了一半，則衰減率是，因增益是衰減的倒數，故可表為0.5的增益。若某訊號源產生了10mV的輸入訊號，且訊號源內阻與負載所形成的組合，使得輸出訊號具有2mV的電壓。若某訊號源產生了10mV的輸入訊號，且訊號源內阻與負載所形成的組合，使得輸出訊號具有2mV的電壓。在這種情形下，衰減率是10mV/2mV=5。換而言之，輸入訊號衰減了5倍。而這個結果可以是用放大增益表示出來，即1/5=0.2。放大器從基極到集極的電壓增益是Av從訊號源到基極的衰減率是Vs/Vb。此衰減是由訊號源內阻和放大器的總輸入電阻所造成，故衰減率為 圖6-15放大器的總電壓增益為衰減率倒數 基極到集極的電壓增益。圖6-15射極旁路電容對電壓增益的影響射極旁路電容對電壓增益的影響射極旁路電容在交流信號分析中阻抗為零，讓射極電阻短路，可使射極端交流接地。進而使放大器的增益達到最大值，而令。旁路電容的設計原則是，放大器的最低工作頻率下，旁路電容的阻抗 XC 必須小於RC的/10。亦即例：若放大器工作頻率範圍由200Hz到10kHz，求可作旁路電容之最小C2值。