第5章 双极型晶体管及其放大电路

5.1放大器的组成原理及直流偏置电路5.2放大器图解分析法5.3放大器的交流等效电路分析法5.4共集电极放大器和共基极放大器5.5场效应管放大器5.6放大器的级联

第5章基本放大电路5.1放大器的组成原理及直流偏置电路一.基本放大器的组成原则二.放大器的直流通路和交流通路三.放大器直流偏置电路晶体管的一个基本应用就是构成放大器。晶体管放大器涉及的问题很多，这些问题将在后续章节中逐一讨论。本节主要讨论：

5.1.1基本放大器的组成原则基本放大器通常是指由一个晶体管构成的单级放大器。根据输入、输出回路公共端所接的电极不同，实际有共发射极、共集电极和共基极三种基本(组态)放大器。下面以最常用的共发射极电路为例来说明放大器的一般组成原理。RB是基极偏置电阻；RC为集电极负载电阻；RL是外接负载电阻。

Us是内阻为Rs的正弦电压源，为放大器提供输入信号Ui。

电容C1、C2称为耦合电容，其作用是隔直流通交流。按这种方式连接的放大器，通常称为阻容耦合放大器。电容C1、C2的取值通常为微法级的大电容。如C1=10µF，当输入频率高于1000Hz时，其容抗

通过上述实例可以看出，用晶体管组成放大器时应该遵循如下原则：图2–16共射极放大电路

(2).输入信号必须加在基极—发射极回路。由于正偏的发射结其iE(iＣ)与uBE的关系仍满足

(1).必须将晶体管偏置在放大状态，并且要设置合适的工作点。为减小直流功耗，在保证不截止的的条件下，工作点应设置在ICQ较小处。因此，只有将输入信号加到基极—发射极回路，使其uBE=UBEQ+ui，才能对iＣ进行有效地控制，实现放大。

具体连接时，若射极作为公共支路(端)，则信号加到基极；反之，信号则加到射极。可见，放大器是一种直流和交流混合的电路

(3).必须设置合理的信号通路。当信号源及负载与放大器相接时，一方面不能破坏已设定好的直流工作点，另一方面应尽可能减小信号通路中的损耗。

实际中，若输入信号的频率较高(几百赫兹以上)，采用阻容耦合则是最佳的连接方式。

5.1.2直流通路和交流通路

一个放大器既有直流偏置，又有交流输入信号。因此，其分析的内容无外乎两个方面：

一是直流(静态)工作点分析，即在没有信号输入时，估算晶体管的ICQ和UCEQ。二是交流(动态)性能分析，即在输入信号作用下，确定晶体管在工作点处各极电流和极间电压的变化量，进而计算放大器的各项交流指标。

对于阻容耦合放大器，由于电路中存在电抗元件，所以直流通路和交流通路是各不相同的。为了分别进行分析，必须首先确定出直流和交流通路。

确定直流通路和交流通路的方法是：

直流通路：将原放大电路中的电容开路，电感短路，直流电源保留，得直流通路。

交流通路：将原放大电路中的耦合（旁路）大电容短路（相对输入信号频率的小电容保留）;直流电源对地短路，得交流通路。C1，C2开路直流通路交流通路C1，C2短路UCC对地短路旁路电容C1，C2，CE开路C1，C2，CE短路UCC对地短路直流通路交流通路

5.1.3放大状态下的偏置电路

晶体管在放大应用时，要求外电路将晶体管偏置在放大区，而且在输入信号的变化范围内，管子始终工作在放大状态。

对偏置电路的要求是：

①.偏置下的静态工作点在环境温度变化或更换管子时应力求稳定，即保持ICQ和UCEQ稳定；

②.电路形式要简单。例如采用一路电源，尽可能少用电阻等；③.对信号的传输损耗应尽可能小。如信号通道中的分压、分流损耗要小。此外，对直流能量的损耗也要小。下面将介绍几种常用的偏置电路。

一、固定偏流电路

最简单的偏置电路如图所示。由图可知，UCC通过RB使e结正偏，则基极偏流为只要合理选择RC的阻值，晶体管将处于放大状态。此时

这种偏置电路主要缺点是工作点的稳定性差。由计算式可知，当温度变化或更换管子引起β，ICBO改变时，由于外电路将IBQ基本固定，所以管子参数的改变都将集中反映到ICQ，UCEQ的变化上。结果会造成工作点较大的漂移，甚至使管子进入饱和或截止状态。+ICEO

↓

ICQ↓←

IBQ

↓←UBEQ(=UBQ-UEQ)↓

↑

↑

↑ICQ↑→IEQ↑→

UEQ(=IEQRE)↑

二、电流负反馈型偏置电路使工作点稳定的基本原理，是在电路中引入自动调节机制，用IB的相反变化去自动抑制IC的变化，从而使ICQ稳定。这种机制通常称为负反馈。实现方法是在管子的发射极串接电阻RE，如图所示。其原理是：不管何种原因，如果使ICQ有增大趋向时，电路会产生如下自我调节过程：

↓↓

↓显然，RE的阻值越大，调节作用越强，则工作点越稳定。但RE过大时，因UCEQ过小会使Q点靠向饱和区。因此，要二者兼顾，合理选择RE的阻值。从而可得工作点的计算式：由电路知

三、分压式偏置电路分压式偏置电路如图示，通过增加一个电阻RB2，可将基极电位UB固定。这样由ICQ引起的UE变化就是UBE的变化，因而增强了UBE对ICQ的调节作用，有利于Q点的近一步稳定。兼顾RE和UCEQ而取这是确定RB1、RB2和RE的基本依据通常选取从分析的角度看，在电路的基极端用戴维南定理等效：此时其中RB=RB1‖RB2，UBB=UCCRB2/(RB1+RB2)。如果RB1、RB2取值不大，满足I1>>IBQ，则估算工作点时，可按下式近似求出：这是实际中估算该电路静态工作点常用的公式。

【例】图示电路中。已知β=100，

UCC=12V，RB1=39kΩ，RB2=25kΩ，RC=RE=2kΩ。试计算工作点ICQ和UCEQ。

解

若按估算法直接求ICQ，可得

显然两者误差很小。因此，在今后分析中可按估算法来求工作点。39k25k2k2k12Vβ=100与上述稳定Q点的原理相类似，实际中还可采用电压负反馈型偏置电路。除此之外，在集成电路中，还广泛采用恒流源作偏置电路，即用恒流源直接设定ICQ。放大状态下的直流偏置电路小结放大器的主要性能指标电压放大倍数

电流放大倍数互导放大倍数互阻放大倍数1.放大倍数A2.输入电阻Ri3.输出电阻Ro

4.非线性失真系数THD输入、输出动态范围5.频率特性作业P189

5-2,5-3,5-4，

5-5,5-6.放大状态下的直流偏置电路小结5.2放大器图解分析法

对放大器进行分析，通常有两种方法:

等效电路法是一种利用器件模型进行电路分析的方法，它具有运算简便、结果误差小的优点，所以是放大器分析的主要方法。本节以共射极放大器为例介绍图解法。图解法是在晶体管特性曲线上通过作图确定工作点及其信号作用下的相对变化量。这种方法具有形象、直观的优点。对于小信号放大器，图解法难以准确地进行定量分析。因此，该方法通常是作为放大器分析的辅助方法。

1.图解法2.等效电路法。5.2.1直流图解分析直流图解分析是在晶体管输出特性曲线上，用作图的方法确定直流工作点，求出ICQ、UCEQ。由集电极回路可列出如下方程组：

特性曲线方程直流负载线方程由基极回路，可用计算法求出：直流通路直流负载线

k=－1/RC

图解法步骤：iB＝IBQuCE0NQMiCUCEQUCCRC●●UCC●③确定Q点的坐标，即量得Q点的纵坐标为ICQ，横坐标则为UCEQ

②作直流负载线；①在输出特性上画出

iB=IBQ的一条特性曲线；直流负载线MN与特性曲线iB=IBQ的交点Q，即为直流工作点；ICQ在输出特性上找两个特殊点：

M点：uCE=0，iC=12/3=4mA

N点：iC=0，uCE=UCC=12V连接M、N得到直流负载线。

举例：RB=560kΩ，RC=3kΩUCC=12V试用图解法确定直流工作点。●●●62解由估算法可得由Q点的坐标量得ICQ=2mA，UCEQ=6V。与IB=20μA的特性曲线的交点Q，即为直流工作点。电路参数改变对工作点的影响

改变RBuCE/V21012012340A30A20A10AiC/mA4684MNQRBQ2RBQ1IB↓IB↑Q3IB=0改变RCuCE/V21012012340A30A20A10AiC/mA4684MNQQ1Q3RCQ2uCE/V21012012340A30A20A10AiC/mA4684QCE直流负载线

k=－1/RCiB

＝IBQuCE0NQMiCUCEQUCCRC●●UCC●ICQ

图解法步骤：③确定Q点的坐标，即量得Q点的纵坐标为ICQ，横坐标则为UCEQ

②作直流负载线:①在输出特性上画出

iB=的一条特性曲线；直流负载线MN与特性曲线iB=IBQ的交点Q，即为直流工作点；直流图解分析特性曲线方程直流负载线方程△uCE应由RC和RL决定

5.2.2交流图解分析

交流图解分析是在输入信号作用下，通过作图来确定放大管各级电流和极间电压的变化量。此时的交流通路：交流通路

交流图解分析的步骤如下:iB变化的幅度IbmuBE=UBEQ+Uimsinωt

1.由放大器的输入回路确定iB的变化：

在晶体管的发射结回路，由于输入电压连同UBEQ一起直接加在发射结上，因而产生iB的变化:IBQIBQuBEuBEiBmaxiBminiBtiBtQUBEQUim

iB围绕IBQ变化时，引起iC和uCE如何改变？

2.画交流负载线:瞬时工作点移动的轨迹iB＝IBQuCE0NQMiCUCEQUCCICQUCCRC●●●直流负载线

k=－1/RC

此时必须依据交流通路在输出特性上画出iB变化时瞬时工作点移动的轨迹，即交流负载线。交流负载线特点：

①.交流负载线必然过Q点；可见交流负载线是一条过Q点且斜率为－1/RL′的直线。②.交流负载线的斜率为

其中RL′=RC‖RL。这是因为△uCE=－△iCRL′QiCuCEUCCUCEQICQUCCRCIBQA交流负载线k＝－RL1'ICQRL'画一条过Q点且斜率为－1/RL′的直线，即为交流负载线。交流负载线的画法在何种情况下交流负载线与直流负载线重合?uCE变化的幅度UcemiC变化的幅度IcmQiCiCCQIttuCEuCEUCCUCEQICQUCCRCQ1Q2IBQA交流负载线k＝－RL1'交流负载线是输入信号作用下瞬时Q点移动的轨迹。iBmaxiBmin如电压放大倍数

3.由交流负载线确定iC和uCE的变化量tt000tiuuBEUBEQIBQiBut000tCEtiCICQUCEQuo根据交流图解分析，放大管各极电流和极间电压的波形，如图所示。

(1).输入交变电压时，晶体管各极电流和极间电压的方向始终不变。只是在直流量上叠加一交流量。(2).各极电流、电压的瞬时波形中，需要放大的是交流量。但为了确保交流量不失真，直流量又是必不可少的。(3).输出与输入的波形相位相反。因此，共射放大器为反相放大器。输出电压的顶部因截止而限幅5.2.3直流工作点与放大器非线性失真的关系直流工作点的位置如果设置不当，会使放大器输出波形产生明显的非线性失真。Q交流负载线iC0t0iC0tuCEuCEiBiBIBQuBEuBEtQUBEQ1.若Q点过低：UCEQICQiCuCE产生截止失真输出电压的低部因饱和而限幅2.若Q点过高：Q交流负载线iCiCiB0tuCEuCE0t0UCEQICQiCuCE可见，为了使放大器不产生截止和饱和失真，必须根据输出电压的大小设置合适的静态工作点。产生饱和失真●●

通过以上分析可知，由于受晶体管截止和饱和的限制，放大器的不失真输出电压有一个范围，其最大值称为放大器输出动态范围，用峰--峰值Uopp表示。3.放大器的输出动态范围UOPP由图解可知：否则，产生截止失真。否则，将产生饱和失真。若若不截止范围不饱和范围UCES为临界饱和压降，约为0.7V39k2k12V2k●●42【例】

电路及晶体管的输出特性如图所示，试用图解法确定直流工作点；画出交流负载线；若输入电压使基极电流有10μA的正弦变化，试确定输出电压的变化量并求动态范围。●2V交流负载线k＝－RL1'iBmaxiBminUom

=1V25k2kRL′=RC||RL=2||2=1k作业P191

5-7,5-8,5-10，5-12，5-13.

一.填空题:

1.

载流子浓度差(梯度)

2.正向偏置

反向偏置

3.

PNP

硅

4.

1.4

-3

5.

50

NPN

6.

3.4

7.

N

结

8.

大

上移

拉大

9.

二阶低通

10.

6

5

11.

2500

455(500)

期中试题答案二.(a).

晶体管截止.ICQ=0,UCQ=12V

(b).

设晶体管放大导通,则

故晶体管处于放大状态.ICQ=3mA,UCEQ=3V(c).

因UGS=2V<UGS(th)=3V,场效应管截止.IDQ=0UDSQ=12V

三.(a).

反相过零比较器;(b).比例系数为2的同相比例器;

(c).反相半波精密整流电路:ui>0,V2导通,

V1

截止,uo=-ui

ui<0,V1导通,

V2

截止,uo=0;(d).稳压二极管双向限幅电路.tui/V04­4tu02/V08­8tuo40­0.73V四.1.A1构成方波振荡器.2.五.1.2.3.六.1.2.

取:R2=20k,R3=80k,R1=20k,R4=30k.

取:R1=20k,R2=10k,R3=20k,Rf=20k.3.本节主要内容：5.3放大器的交流等效电路分析法一.晶体管交流小信号等效电路模型二.共射极放大器的交流等效电路分析QiCuCEUCEQICQiBIBQuBEQUBEQ等效电路代替根据导出的方法不同，晶体管交流小信号等效电路模型可分为两类：5.3.1晶体管交流小信号等效电路模型一类是物理型等效模型。它是模拟晶体管结构及放大过程导出的电路模型，它有多种形式，其中较为通用的是混合π型电路模型；另一类是网络参数模型。它是将晶体管看成一个双端口网络，根据端口的电压、电流关系导出的电路模型。在低频，应用最广的是H参数电路模型。不论按哪种方法导出的电路模型，它们都应当是等价的，因而相互间可以进行转换。

我们只讨论混合π型电路模型。

混合π型电路模型工作在放大状态下的共射极晶体管如图所示。先忽略管内寄生效应的影响。

当输入交变电压ube加于发射结时，晶体管各极电压和电流的瞬时值为

对于晶体管的放大作用，我们关心的是微变量ube、ib、

ic和uce之间的相互关系。晶体管输入端ube控制iB的作用，可以用b、e极间相应的交流结电阻rbe来等效，如图所示。rbe的大小为静态工作点处uBE对iB的偏导值，即等效即e结交流电阻re折到b极支路的等效电阻，而折合系数为(1+β)。式中发射结交流电阻re。可以根据正向二极管电流方程求得，即可见，re与温度有关，并与晶体管直流工作电流IEQ成反比。室温下，UT=26mV，所以re=26mV/IEQ。因此，可得根据电流分配关系，ib对ic的控制作用，可以用接在c、e极间的一个受控电流源来等效，如图所示。

参量gm称为跨导，反映ube对ic的控制能力。等效

为了直接反映ube对ic的控制能力，即其中

uCE变化时，由于基区调宽效应，iC和iB都将发生相应变化，可以分别用集电极输出电阻rce和反向传输电阻rbc等效，如图所示。等效

rce和rbc分别为

rce反映在输出特性上是曲线在Q点处切线斜率的倒数，其大小可根据厄尔利（Early）效应估算。可忽略

利用厄尔利效应估算参数rce的方法：将每条共射极输出特性曲线向左方延长，都会与uCE负轴相交于一点，其交点折合的电压UA称为厄尔利（Early）电压，如图所示。UA一般大于100V。iC0UCEQuCEICQ

uCEQiCIBQAUA如ICQ=2mA,UA取100V。以上分别模拟了放大管e结的正向控制特性、基区电流分配关系和基调效应，得到图示的交流等效电路。b′

基区体电阻rbb′的阻值较大，为几十到几百欧姆。这一影响可以用基极端b与内基极b′之间的电阻rbb′等效。cebPN＋N+Nrbb′b′reb′rcb′注意，此时参数中的b应改为b′。下面进一步讨论等效电路中如何反映晶体管固有的寄生效应的影响。平面管的结构示意图如图所示。cebPN＋N+NCb′cb′

晶体管的两个PN结存在结电容Ceb′rbb′考虑了以上寄生参量，和

的影响后，便得到完整的晶体管混合π型电路模型，如图示。因为e结正偏，主要是扩散电容，可用b′和e之间接一电容

等效。而c结反偏，主要是势垒电容，用b′和c之间的电容等效。当输入为正弦量时，则微变量均为微变正弦量，并用有效值表示，此时模型中的电量应改写为正弦量有效值，则低频工作时结电容可忽略，电路可简化为如下的低频模型：当小电流工作时（ICQ<0.5mA），因为可进一步忽略，则电路可简化为如下的压控型电路模型将和串联合并，得流控型电路模型压控型电路模型其中流控型电路模型实用的晶体管低频交流模型为几十~几百kΩ，通常可以忽略。这是分立元件的放大器分析中广泛采用的模型。取注意：对于PNP管,其交流模型与上述NPN管完全相同。晶体管交流小信号等效电路模型小结

混合π型电路模型低频流控型电路模型

分析方法利用晶体管交流模型分析放大器，可按以下步骤进行。第一步，根据直流通路估算直流工作点；第二步，确定放大器交流通路，用晶体管交流模型替换晶体管得出放大器的交流等效电路；第三步，根据交流等效电路计算放大器的各项交流指标。其中，关于工作点分析已在前面作过详细介绍，这里不再讨论。下面以共射放大器为例，着重讨论放大电路交流性能的分析方法。5.3.2共射极放大器的交流等效电路分析法旁通电容采用分压式稳定偏置电路，使晶体管有一合适稳定的工作点(ICQ，UCEQ)。共射极放大器交流通路交流等效电路共射极放大器的交流等效电路根据等效电路，共射极放大器的交流指标分析如下：

1.电压放大倍数Au式中

讨论：

(1).负号表明共射放大器输出电压与输入电压反相。

可见，Au几乎与β无关，而与静态电流ICQ近似成正比。(3).RL′(=RC‖RL)越大，Au越大。由于RC对输出信号产生分流损耗，因而要求尽可能大，但增大RC将受Q点的制约。所以应合理选择RC。(2).当ICQ<0.5mA，可忽略rbb′的影响，Au可近似为式中RB=RB1‖RB2。由此可得若满足RB>>rbe，RL<<RC，则

2.电流放大倍数Ai由图可以看出，流过RL的电流Io为

3.输入电阻通常满足RB1‖RB2>>rbe，故由图显而易见

按照Ro的定义，在图示电路的输出端加一电压Uo，并将Us短路，此时因Ib=0，所以受控源βIb=0。这时，从输出端看进去的电阻为：4.输出电阻负载RL开路5.非线性失真饱和失真截止失真Aus定义为输出电压Uo与信号源电压Us的比值，即可见，|Aus|<|Au|。若满足Ri

>>Rs，则Aus≈Au。6.源电压放大倍数Aus

7.发射极接有电阻RE时的情况若将共发射极放大器的旁通电容CE开路，此时对交流信号而言，发射极将通过电阻RE接地。其交流等效电路如所示。由图可知而Uo仍为－βIbRL′，则电压放大倍数变为

分母中增加一项(1+β)RE，即射极电阻RE折合到基极要增大(1+β)倍。显然，射极接电阻后，放大倍数减小了。这是因为RE的自动调节(负反馈)作用，使得输出随输入的变化受到抑制，从而导致Au减小。当(1+β)RE>>rbe时，则有

显然，输入电阻明显增大了。

即射极电阻RE折合到基极支路应扩大(1+β)倍。对于输入电阻，由于从b极看进去的输入电阻Ri′变为因此，放大器的输入电阻为对于输出电阻，尽管Ic更加稳定，但从输出端看进去的电阻仍为RC，即Ro=RC。共射极(共e)放大器性能小结Ro=RCRo=RC可简化对于PNP管共射放大器

其交流等效电路及交流性能指标与上述对应的NPN管共射放大器完全相同！若采用正电源如何?++截止失真饱和失真作业P192

5-12，5-13，

5-14，5-15，5-16。

晶体管交流小信号等效电路模型小结

混合π型电路模型低频流控型电路模型跨导为几十~几百kΩ，通常可以忽略。取共射极(共e)放大器性能小结Ro=RCRo=RCRE=0共集电极放大电路的组成：

5.4共集电极放大器和共基极放大器由于信号从射极输出，所以该电路又称为射极输出器。5.4.1共集电极放大器

1.电压放大倍数Au由图可得如下关系式

①.

Au为正，表明输出电压与输入电压同相；因而可见：②.Au恒小于1。由于通常满足(1+β)RL′>>rbe，因而Au又接近于1

。换句话说，输出电压几乎跟随输入电压变化。因此，共集电极放大器又称为射极电压跟随器。

2.电流放大倍数Ai当忽略RB1、RB2的分流作用时，Ib=Ii，则输出电流Io为从基极看进去的电阻Ri′为与共射电路相比，由于Ri′显著增大，因而提高了共集电路的输入电阻。

3.输入电阻Ri

4.输出电阻Ro当输出端外加电压Uo，而将Us短路并保留内阻Rs时，可得图所示电路。由图可得则由e极看进去的电阻Ro′为所以，输出电阻可见，共集电极放大器的输出电阻非常小RS′=RS||RB1||RB2由于上述射极支路和基极支路之间的相互折合关系，共集电极放大器才具有输入电阻大而输出电阻小的特点。Ri′和Ro′表达式的电路意义RS′正是这一特点，该放大器常用作多级电路的输入级、输出级和中间隔离级。

5.4.2共基极放大器共基极放大电路的组成：1.电压放大倍数Au由图可知所以可见，共基放大器的电压放大倍数与共射电路相同，但为正值，即输出电压与输入电压同相。

2.电流放大倍数Ai

在图中，由于输入电流Ii≈Ie=αIc，而输出电流

3.输入电阻Ri

显然，共基放大器输入电阻非常小。按上述基极支路和射极支路的折合关系，由射极看进去的电阻Ri′为

4.输出电阻Ro

由图可知，加压求流Ui=0时，因Ib=0，则βIb=0，因而有共集放大器共基放大器

共集、共基放大器（组态）电路小结三种基本放大器的性能比较共基放大器共射放大器共集放大器相位反相同相同相（最大）(最小)(最小)(最小)（最小）(较大)（较大）(较小)

【例题】

晶体管放大电路如图所示。已知晶体管的β=100，rbb′=250Ω。为了分别满足如下要求，电路应接成什么组态？三个端点①、②、③分别该如何接(哪个接信号源，哪个接输出，哪个接地或开路)？1.要求源电压放大倍数最大。此时

2.要求输出Uo≈－US;

3.要求输出Uo≈US;

4.要求接上RL=1kΩ的负载时，Uo≈|US|，并求输出电阻Ro=？5.要求同时获得一对大小相同极性相反的输出信号。1.要求源电压放大倍数最大。此时解：应接成射极接地的共发射极组态，即

①接信号源，②为输出端，③端接地。2.要求输出Uo≈－US;解：应接成射极接电阻的共发射极组态，即

①接信号源，②为输出端，③端开路。3.要求输出Uo≈US;解：应接成共集电极组态，即

①接信号源，②端接地或开路，③为输出端。若接成共基极组态，即

①端接地，②为输出端，③接信号源，将如何？4.要求接上RL=1kΩ的负载时，Uo≈|US|，并求Ro=？解：应接成共集电极组态，即

①接信号源，②端接地或开路，③接负载RL为输出端。5.要求同时获得一对大小相同极性相反的输出信号。解：应分别接成共集和共射组态，并同时输出，即

①接信号源，②为反相输出端，③为同相输出端。

当两个输出端分别接上数值不大的相同负载时，将如何？

5.5场效应管放大器

5.5.1场效应管偏置电路IDQUGSQ耗尽型MOS

一.自偏压电路

（只适用于结型和耗尽型管）

二.分压式偏置(或混合偏置)电路

（适用于各种类型的场效管）EMOSDMOSJFET

5.5.2场效应管的低频小信号模型简化恒流区该电路的性能指标分析如下：

5.5.3场效应管放大器分析

与晶体管放大器类似，场效应管也有三种基本放大组态，即共源、共漏和共栅放大电路。

一、共源放大器当源极接有电阻或源极电容开路时的情况

二、共漏放大器

共漏放大器电路及其等效电路分别如图所示。输出电阻RoUgs=Uo

三、共栅放大器

共栅放大器电路及其等效电路分别如图所示。作业P192

5-18,5-19,5-21，5-22,5-23,5-24.

【例题】在图示电路中，若UCC=12V，

RB1=75kΩ，RB2=25kΩ,RC=2kΩ,RE=1kΩ,晶体管β=80,r

bb′=100Ω。

1.试求该放大器的工作点ICQ、UCEQ

；2.试求Au、Ri和Ro；3.若将电阻RB1增大，则

Au、Ri和

Ro有何变化？4.若Rs=1kΩ，求Aus;5.若接RL=2kΩ的负载，则UO有何变化？6.若输入信号增大，UO波形变为，则产生何种失真？如何消除？7.若旁通电容CE开路，则Au、Ri和Ro有何变化？解：1.按估算法计算Q点：1k2k75k-12V25k2.试求Au、Ri和Ro；2k75k25k3.若将电阻RB1增大，则

Au、Ri和

Ro有何变化？

因此，RB1增大，引起Au减小，Ri增大，

而Ro不变。4.若Rs=1kΩ，求Aus;可见，输入电阻相对源内阻越大，则Aus越大。75k25k1k2k5.若接RL=2kΩ的负载，则UO有何变化？即输出电压减小一半75k25k1k2k由于在输入的正半周产生失真，对于PNP管应为截止失真。6.若输入信号增大，UO波形变为，则产生何种失真？如何消除？应将Q点上移，可减小RB1或增大RB2或减小RE。输出电阻不变Ro=RC＝2k7.若旁通电容CE开路，则Au、Ri和Ro何有变化？75k25k1k2k共射放大器共集放大器共射和共集（组态）放大器性能小结RE=05.6放大器的级联在许多应用场合，要求放大器有较高的放大倍数及合适的输入、输出电阻。而单级放大器通常不可能满足这一实际要求。因此，需要将多个基本放大器级联起来，构成多级放大器。由于三种基本放大器的性能不同，所以在构成多级放大电路时，应充分利用它们的特点，合理组合，用尽可能少的级数，来满足放大倍数和输入、输出电阻的要求。本节主要内容：1.简要说明多级放大器中级间的耦合方式；2.多级放大器性能指标的计算方法;3.实际中常用的几种组合放大器及其特点。

多级放大器各级之间连接的方式称为耦合方式。

级间耦合时，一方面要确保各级放大器有合适的直流工作点，另一方面应使前级输出信号尽可能不衰减地加到后级输入。5.6.1级间耦合方式特点：各级直流工作点相互独立；不能放大缓变信号。

1.阻容耦合

通过电容器将后级电路与前级相连接，其方框图如图示:＋－UiRi2

A2＋－UoCA1Ri2CCRi1

常用的耦合方式有以下三种2.变压器耦合变压器耦合框图如图所示＋－UiRi2A1

A2＋－UoN2N1R′i2Ri2特点：各级直流工作点相互独立；原副边交流可以不共地；且具有阻抗变换作用:若原边与副边的匝数比n=N1/N2，则原边看进去的等效负载为Ri2′=n2Ri2由于低频时变压器过于笨重，所以目前多用于高频电路。＋－UiRi2

A2＋－UoA1Ri2Ri1

3.直接耦合

将前级输出直接或通过恒压器件接到下级输入的耦合方式。特点：可以放大缓变信号；便于电路集成化。

直接耦合使各级直流工作点相互影响，互不独立，给设计与分析带来困难。UCC-UEE稳压管电平移位NPN、PNP管级联垫高后级的发射极电位估算直接耦合放大器的工作点时：由于IBQ极小可近似为零。因此可忽略后级的IB（=0），只须考虑直流电平逐级传递的影响。这样可大大简化Q点的计算。直接耦合放大器直流电平配置的几种方式：直接耦合放大器中另一个突出问题是所谓零点漂移。实际中，如何有效克服零点漂移，成为直接耦合电路中至关重要的问题。Ui=0前级工作点随温度的变化会被后级传递并逐级放大，使得输出端产生很大的漂移电压，甚至造成后级过载。为此零点漂移通常又称为温度漂移。零点漂移现象：原因：分析级联放大器性能指标的方法：5.6.2级联放大器的性能指标计算

一.电压放大倍数Au方法1.计算前级Au1时，将后级的输入电阻作为其负载。通过每一单级指标的计算来计算多级指标因此在计算前级输出时，只要将后级的输入电阻作为其负载，则该级的输出电压就是后级的输入电压，即这样，一个n级放大器的总电压放大倍数Au可表示为可见，Au为各级电压放大倍数的乘积。或增益的分贝数为

方法2.

将前级输出电阻作源内阻，计算后级开路时的源电压放大倍数。以两级为例

二.输入电阻级联放大器的输入电阻就是第一级的输入电阻Ri1，如图所示。只是在计算Ri1时应将后级的输入电阻Ri2作为其负载，即

三.输出电阻级联放大器的输出电阻就是最末级的输出电阻Ron，如图所示。只是在计算Ron时应将前级的输出电阻Ro(n-1)作为其信号源内阻，即

【例1】放大器如图所示，试计算该电路的交流指标。画交流通路

解：实际应用的放大器，除了要有较高的放大倍数之外，往往还对输入、输出电阻及其它性能提出要求。根据三种基本放大电路的特性，将它们适当组合，取长补短，可以获得各具特点的组合放大器。5.6.3组合放大器一、共集—共射(CC–CE)组合放大器

CC–CE组合放大器的交流通路如所示。特点：①输入电阻大②源电压放大倍数近似为恒压激励下的共射电压放大倍数自举电路如何进一步提高共集放大器的输入电阻。基极偏置电阻使Ri减小。加自举电容C后，N点电位跟随输入Ui变化，使RB上的电流IRB大大减小，提高了偏置电路的等效输入电阻。自举电路特点：输出电阻小，带负载能力强；二.共射—共集(CE–CC)组合放大器共集放大器的动态范围UOPP已知UCC、RE和

RL如何设置工作点ICQ，使共集放大器的动态范围UOPP最大？【例2】

放大电路如图所示。已知晶体管β=100,rbe1=3kΩ,rbe2=2kΩ,rbe3=1.5kΩ，试求放大器的输入电阻、输出电阻及源电压放大倍数。

解：电路为直接耦合的CC–CE–CC组合放大器。电路采用正、负电源使输入和输出端的直流电位为零。用VZ和VD1分别垫高V2，V3管的射极电位，而对交流可视为短路。(1).输入电阻Ri

(2).输出电阻Ro:(3).源电压放大倍数Aus三.CE–CB组合放大器交流通路特点：输入电阻极小的共b电路作为共e放大器负载载，大大减弱了共射放大管内部的反向传输效应。其结果，一方面提高了电路高频工作时的稳定性，另一方面明显改善了放大器的频率特性。正是这一特点，使得CE–CB组合放大器在高频和宽带电路中获得广泛应用。

CE–CB组合放大器的增益，相当共e电路的电压增益和电流