D07_BJT放大器.ppt

Chapter 7 BJT放大器 本章重點一覽 7.1 放大器 理想放大元件 主動模式 7.2 CE放大器 偏壓電路的設計 加上電容 7.3 小信號分析 BJT小信號模型 放大電路分析 放大器等效電路 無射極電容的CE放大器 本章重點一覽 7.4 CB放大器 小信號分析 7.5 CC放大器 小信號分析 CC放大器的應用 直流偏壓設計 7.6 結語 7.1 放大器 放大器的功能是將輸入信號忠實地放大，即輸出信號和輸入信號有相同的波形，差別只是振幅被放大。 實際的放大器無法百分之百將輸入信號忠實地放大，即放大信號的同時一定會產生失真。失真的程度往往是評估放大器好壞的重要依據 。 7.1 放大器 假如我們將一個小信號Vs接到VCCS的輸入端(V1 =Vs)，並將電源Vcc及一顆電阻(R)接到其輸出端 7.1 放大器 因此V2的變動量與Vs的變動量成比例，而比例常數 G= -kR (即增益)。 以上結果顯示VCCS是理想的放大元件，原因在於： 電路結構非常簡單。 增益由k及R共同決定，其中k為元件特性，但R值由使用者決定。 增益為常數，表示輸出信號與輸入信號波形相同而沒有變形。 7.1 放大器 若k為正數，則 與 反相，若k為正數，則 與 同相。 理想的VCCS實際上做不出來，但我們發覺BJT在特殊的工作狀態下，特性近似理想的VCCS，因此能作為很好的放大元件。 7.1 放大器 在BJT的三個工作模式中，截止模式顯然不能放大信號，因為此時IC=0，無法反應輸入信號的變化。 在飽和模式下，IC受VBE影響，但兩者並無明確關係，故不能忠實反應輸入信號的變化，因此也無法作為放大器。 7.1 放大器 主動模式是BJT三個工作模式中，唯一 和 具有明確關係： 其中 是電晶體的參數， 主動模式下，BJT特性類似理想VCCS，差別在於輸入電壓和輸出電流呈指數關係而不是理想的線性關係。 假如信號變動範圍很小，即所謂小信號範圍內，它們的變動量幾乎呈線性關係。 7.1 放大器 在小信號範圍內， 的變動 和 的 變動 呈線性關係。 定義兩者間的比例常數為： gm是BJT放大器最重要的參數，表示 對應  變動的比例，稱為傳導係數(transconductance)。 7.1 放大器 實際上只要 就可視為小信號範圍。 由於一般放大器面對的就是小信號，因此BJT仍是一顆很好的放大元件。 7.2 CE放大器 重要觀念澄清： BJT必須工作在active mode才能忠實放大信號。 BJT放大器主要利用IC隨VBE變動的特性，再由外接電阻將IC轉化為電壓變動，以完成放大功能。 假設電源電壓為VCC，我們必須先設計電路使BJT不僅工作在active mode且得到適當的偏壓(bias)。 7.2 CE放大器 Step1： B極偏壓 由於需工作在主動模式，所以我們首先設計電路使得： 最簡單達成的方式是如圖 　 因此只要適當選擇R1、 R1 的電阻值，便能得到 7.2 CE放大器 Step2：加入RE 7.2 CE放大器 7.2 CE放大器 除防止熱燒毀外，RE 還有一個重要功能是決定偏壓電流IE。 由於在主動模式下， 且 ，故RE與gm關係密切。 7.2 CE放大器 Step 3：加入 RC 如圖，我們必須加上一顆電阻RC，才能將電流轉換成電壓變動，達到信號放大的作用。 除將電流轉換成電壓變動外，RC的另一個功能是決定C極偏壓(VC)。 7.2 CE放大器 每顆電阻都有特定功用： R1、R2設定VB。 RE避免熱燒燬並設定IE(IC)。 RC將電流轉換成電壓變動並設定VC。 7.2 CE放大器 Step 4：直流偏壓設計 直流偏壓設計就是利用(R1，R2，RE，RC)四顆電阻，使BJT不僅工作在主動模式，且工作在適當的偏壓電流及端電壓。 我們通常選擇IC，VC，VB來訂定BJT的偏壓，然後IE，VB，VE也隨之確定。 7.2 CE放大器 IC通常選擇mA範圍的電流 端電壓方面，一般設計法則是選擇： 這個設計法則背後的邏輯是利用　　　作為B極偏壓，以防止熱燒燬。