在保证三极管发射结正偏,集电结反偏这一条件下,三极管基极电流发生微小的变化ΔIB,会引起集电极电流发生较大变化,即ΔIC=βΔIB。而且在放大过程中,集电极电源的直流电能转变为交流电能输出。
那么在交流放大电路中,能否利用输入的交流信号电压作为发射结正向电压而直接加到三极管的基极,使三极管集电极电流也发生较大变化,从而实现放大作用?下面我们结合图1(a)来进行讨论。
根据三极管内部的结构,图1(a)的基极回路可以等效成图1(b)。我们知道,三极管的发射结具有单向导电性,而且存在死区。如果加在三极管基极上的交流信号电压ui很小,不能超过发射结死区电压[图1(c)中虚线],则基极没有电流产生,谈不上放大作用。如果增大交流信号电压ui,那么ui按正弦规律变化时,由于发射结的单向导电作用,ui的负半周使发射结反向偏置,三极管截止,也不能产生相应的基极电流和集电极电流。当ui正半周时,由于三极管输入特性的非线性,因此只有ui的顶部能
图1 不设静态工作点的放大电路
a) 不设静态工作点的输入回路 b) 发射结等效电路
c) 不设静态工作点时的输入信号波形
大于发射结死区电压,使三极管产生基极电流,如图1(c)所示。显然,这时基极电流的波形和输入信号的波形大大不同,产生了严重失真。当然,由此产生的集电极电流也会出现严重失真。造成这种失真的原因主要是三极管输入特性的非线性和发射结的单向导电性所致。
1、 静态工作点的设置
为了消除上述失真,必须在未加入交流信号之前,先给三极管加上一个直流基极电流(简称偏流),这个电流可由GB1和电阻RB来提供,RB又叫基极偏置电阻,如图2(a)所示。
无交流信号输入时,放大电路的状态称为静态。由图2(a)可见, GB1通过RB给三极管加了直流偏置电流,相应的基极电压UBE、集电极电流IC、集电极电压UCE在静态时也都是不变的直流电量。这些直流电量对应着三极管输入特性曲线和输出特性曲线上某一个点,这个点称为放大电路的静态工作点Q。与静态工作点相应的这些直流电量分别记作基极电流IBQ、基极电压UBEQ、集电极电流ICQ和集电极电压UCEQ。