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QQ群：214926972第10章电压的放大——三极管小信号放大器新浪微博： 电路飞翔网站：QQ群：

/circuitfly 214926972实例解读模拟电子技术完全学习与应用

Asimpleguidetoanalogelectroniccircuits,devices,andapplications杨欣YangX胡文锦HuWJ张延强ZhangYQ莱·诺克斯NokesL王玉凤WangYF刘湘黔LiuXQ电路飞翔网免费提供本书及相关视频教学、实验演示等全方位学习资源

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10.1■实例引入——肌电假肢新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 214926972肌电假肢是一个典型的测控系统，它检测神经冲动，控制执行机构。10.1.1 小信号放大与功率放大新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 214926972放大信号的电压为主的放大器称为小信号放大器（smallsignalamplifier）。功率放大器（poweramplifier）放大信号的功率，或者说放大信号的电流。10.1.2 电压放大不是一切新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 214926972如果把扬声器接在A点上，计算扬声器获得的功率：如果在小信号放大器后加上功率放大器，而把扬声器接到B点，获得的功率为：10.2

■元器件A——话筒新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.2.1 声控楼道灯新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.2.2 声电转换新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.2.2 声电转换新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.2.3 话筒的种类动圈式话筒、电容式话筒、驻极体话筒、炭粒式话筒等。新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.2.4 驻极体话筒的电气参数额定电压、电流。一般驻极体话筒的额定电压2~10V范围内。灵敏度（sensitivity）。灵敏度指话筒在一定强度的声音作用下输出电信号的大小。输出阻抗（outputimpedance）。话筒两个管脚之间的阻抗称为输出阻抗。信噪比（signal-to-noiseratio，SNR）。信噪比等于有用信号与噪音信号的功率比值，通常使用dB为单位，换算关系是：新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.2.5小信号的放大10.3

■电路与应用A——放大器基础新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.3.1 参数的表示方法新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 214926972用Δie表示E极电流的变化，它由E极电压的变化Δve造成：为三极管E极电阻在交流下的阻抗。因为E极电压的变化跟随B极电压的变化，所以上式可以写成：10.3.2 为什么三极管可以放大信号新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 214926972而E极电流的变化会使C极电流也产生变化，所以上式还可以化为：还可以知道三极管C极电压的变化，由C极电流的变化产生，即：10.3.2 为什么三极管可以放大信号新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 214926972负号表示C极电流越大，C极电压越小，反之亦然（式9-5）。两式联立得到C极电压的变化（输出信号）与B极电压的变化（输入信号）之间的关系，也就是放大的交流电压增益（ACgain）：10.3.2 为什么三极管可以放大信号新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 214926972当静态工作点确定后，也就是找到了Q（IBQ,ICQ）点，如果此时ib在Q点附近变化了Δib，则ic随着改变Δic。通常把Δic和Δib的比值作为交流增益hfe，即：10.3.3交流增益新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 214926972交流环境下，三极管存在于B极和E极之间的交流内阻，需要考虑在计算和电路设计当中。交流内阻是一个比较重要的物理量，它的值并不固定，由E极电流IE决定，近似计算式为：10.3.4 三极管的交流内阻新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 214926972【例10.1】交流内阻

：已知某偏置电路的参数：VCC=10V、R1=47kΩ、R2=6.2kΩ、RC=10kΩ、RE=1kΩ，求交流内阻。解答：假设hFE=200，于是有：由于RIN(base)≥10R2：由VBE=0.7V，可得到：

进而得到C极、E极电流：由式10-3可计算出交流内阻：10.3.4 三极管的交流内阻10.4

■电路与应用B——共E极放大器新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.4.1 共E极放大器实例共E极放大器特征。电压增益。

频率特性。新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.4.2 静态工作点（直流分析）新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.4.2 静态工作点（直流分析）新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.4.3 电压增益（交流分析）电压增益分析又称为交流分析，3点原则：所有电容视为短路。电源视为短路。出现交流内阻。新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.4.3 电压增益（交流分析）输入阻抗。共E极放大器的输入阻抗：新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.4.3 电压增益（交流分析）输出阻抗。新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.4.3 电压增益（交流分析）电压增益，为输出信号Vout与输入信号Vin的电压之比，也就是C极电压与B极电压之比，或者说是电阻RC上的电压，与

上的电压之比。因为Ic≈Ie，所以RC与

上的电流认为相等（E极电流流过

），所以电压增益为：新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.4.3 电压增益（交流分析）【例10.2】基础共E极放大器：图所示某共E极放大器的输入阻抗、输出阻抗、电压增益。解答：前面计算得：计算出大器的输入阻抗为：输出阻抗为：放大器的交流增益为：10.5

■电路与应用C——共E极放大器深层问题新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.1 前级电路阻抗对电压增益的影响交流分析，耦合电容相当于短路。假如此时有一个信号源Vs向共E极放大器输入一个正弦信号，由于信号源Vs存在一定的输出阻抗Rs，这个输出阻抗Rs与共E极放大器的输入阻抗

是串联的关系。新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.1 前级电路阻抗对电压增益的影响新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.1 前级电路阻抗对电压增益的影响信号源Vs的信号会被Rs消耗一部分，常常使用衰减（attenuation）来描述被消耗了多少，用“At”来表示：因为衰减，电压增益要在原来的基础上乘以衰减量At。于是得到：新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.1 前级电路阻抗对电压增益的影响【例10.3】前级电路阻抗的影响：假设信号源Vs的输出阻抗Rs为150Ω，计算共E极放大器的实际电压增益。

解答：由例10.2已经得到共E极放大器的电压增益

，且

，于是得实际电压增益：新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.3旁路电容对电压增益的影响新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.4 稳定电压增益根据电压增益计算式

，分母是一个受E极电流影响的量，还会因温度的变化而改变，这使得放大器的电压增益不稳定。在没有旁路电容的情况下，电压增益计算式

，如果RE远大于

，的影响就变得非常有限。但是RE过大，电压增益会变小。新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.4 稳定电压增益折衷办法让E极电阻RE部分被旁路。原来的RE“拆成”了RE1和RE2，其中只有RE2被电容C2旁路。由于RE1和RE2串联可保证静态工作点不变

。在交流分析中，没有被旁路的电阻RE1留在了E极上。新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.4 稳定电压增益如果RE1大于10倍的

，增益为：

根据图示参数，可计算得到此时的电压增益：新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.4 稳定电压增益部分旁路E极电阻，还可提高放大器的输入阻抗，此时三极管B-E极之间输入阻抗为：于是，电路的整体输入阻抗，也就是共E极放大器的输入阻抗为：新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.4 稳定电压增益【例10.4】稳定电压增益：假设图示共E极放大器的

，计算电压增益。解答：电阻RE2被旁路，且

，所以得：新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.5旁路电容的选择旁路电容需要保证它10倍的容抗小于或等于电阻RE2或RE的阻值，即：假设共E极放大器的输入信号频率Vin范围为100~2000Hz，于是旁路电容的容量应该不小于：新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.6 后级电路阻抗对电压增益的影响共E极放大器的电压增益还受后级电路的阻抗影响，也就是我们通常说的负载的阻抗。共E极放大器的输出上有一个负载RL，在交流分析中RL将与RC形成并联关系，这样，电压增益计算变成

：新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.6 后级电路阻抗对电压增益的影响由于负载RL与电阻RC并联，并联电阻无论如何也要比RC的阻抗小，所以负载必然拉低放大器的电压增益：新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.6 后级电路阻抗对电压增益的影响【例10.5】实际的共E极放大器：当向图示共E极放大器输入10mV的正弦信号时，求输出信号的幅度，并画出波形。注意把信号源内阻、负载阻抗考虑进计算中。新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.6 后级电路阻抗对电压增益的影响解答：第一步，静态工作点分析（直流分析），假设hFE=200，于是有：由于RIN(base)≥10R2，可简化计算：由VBE=0.7V，可得到：新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.6 后级电路阻抗对电压增益的影响进而得到C极、E极电流：得三极管C极电压为：

求出交流内阻：新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.6 后级电路阻抗对电压增益的影响第二步，电压增益的计算（交流分析），电阻RE2被旁路，已知负载RL阻抗为10kΩ，所以得：新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.6 后级电路阻抗对电压增益的影响考虑前级电路的阻抗。首先，放大器的总输入阻抗为：放大器的最终电压增益为：新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.6 后级电路阻抗对电压增益的影响于是，当输入信号为10mV时，共E极放大器输出10mV×6.4=64mV的信号，但输入、输出信号之间有180°相差。新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.7 共E极放大器的电流增益共E极放大器的电流增益由输出电流与输入电流的比值来计算：10.6

■元器件B——达林顿管新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.6.1 “双胞胎”三极管达林顿管（darlingtontransistor）新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.6.2 增益的极大提高达林顿管具有非常高的直流增益hFE，如BC372在IC=100mA时hFE可达25000！。达林顿管正向偏置电压VBE是普通三极管的2倍，这个问题是两个三极管的B-E极串联结构所带来的：VBE（Dar）≈1.4V新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.6.2 增益的极大提高达林顿管的C-E极之间的饱和电压VCE(sat)较三极管高，带来的是功耗的增加，在电路符号中三极管Q2是不能达到饱和的，因为Q2：VCE2=VBE2+VCE1所以VCE2一定会比VCE1大0.7V左右。拿达林顿管BC372来说，在IC=250mA时，其VCE(sat)=1V，明显高于普通三极管的0.2V左右的电压。10.7

■电路与应用D——共C极电流放大器新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.1 共C极电流放大器实例共C极电流放大器（common-collectoramplifier）的输出阻抗比较低，可以在一个具有较大输出阻抗的信号源与低阻抗负载之间，实现阻抗匹配。换句话说，共C极电流放大器具有电流放大的功能，而其电压放大并不明显。新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.1 共C极电流放大器实例输入信号Vin经过共E极放大器放大后，由共C极电流放大器进行电流放大后，驱动低阻抗负载RL（扬声器）工作。共C极电流放大器处于其中，可以成为一个良好的“纽带”。新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.2 共C极电流放大器（E极跟随器）输出信号与输入信号同相、几乎等幅，所以共C极电流放大器又称为E极跟随器（emitter-follower），E极的电压总是比B极的电压低0.7V，如果B极电压改变，那E极电压也会跟随着变化，只不过一定比B极低0.7V。新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.2 共C极电流放大器（E极跟随器）输入阻抗。新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.2 共C极电流放大器（E极跟随器）输出阻抗。新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.2 共C极电流放大器（E极跟随器）电压增益。新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.2 共C极电流放大器（E极跟随器）电流增益。新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.2 共C极电流放大器（E极跟随器）功率增益。把电压增益

Av和电流增益Ai相乘，就得到E极跟随器的功率增益Ap，由于

，所以常常认为Ap≈Ai。新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.2 共C极电流放大器（E极跟随器）【例10.6】E极跟随器：假设hfe=200，Rs=4kΩ，计算图示的共E极放大器的输入阻抗、输出阻抗、电压增益、电流增益、负载获得的功率增益。解答：E极跟随器的直流分析电路得到：新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.2 共C极电流放大器（E极跟随器）因此：在交流等效电路中，电压增益为：输入阻抗为：E极跟随器的总输入阻抗：新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.2 共C极电流放大器（E极跟随器）电流增益：功率增益Ap等于电流增益Ai，输出功率Ap由RE和RL分享，所以负载RL所获得的功率增益为：另外，E极跟随器的输出阻抗为：新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.3达林顿管E极跟随器实现阻抗匹配【例10.7】达林顿管E极跟随器实现阻抗匹配：假设Q1的hFE=150，Q2的hFE=hfe=10000，计算电路的总电压增益。并比较如果没有E极跟随器，共E极放大器直接驱动负载RL（扬声器）的电压增益。新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.3达林顿管E极跟随器实现阻抗匹配解答：E极跟随器的直流等效电路：Q2的E极电压：于是可得：可得达林顿管的交流内阻：新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.3达林顿管E极跟随器实现阻抗匹配可得达林顿管B极输入阻抗：

E极跟随器的总输入阻抗：

E极跟随器的总输入阻抗即是共E极放大器的负载，所以共E极放大器的电压增益为：新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.3达林顿管E极跟随器实现阻抗匹配E极跟随器的电压增益为：

两级放大器的总电压增益为：

如果没有达林顿管E极跟随器，共E极放大器的电压增益为：

可见，如果没有达林顿管E极跟随器实现阻抗匹配，共E极放大器直接驱动8Ω的负载RL时电压增益远小于1，没有任何放大的效果。10.8

■电路与应用E——共B极放大器新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.8.1 共B极放大器实例如果前级电路或器件的输出阻抗比较低，而前置放大器的输入阻抗比较高，就可以用共B极放大器进行一下阻抗匹配。新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.8.2 共B极放大器功率增益。把电压增益

Av和电流增益Ai相乘，就得到E极跟随器的功率增益Ap，由于

，所以常常认为Ap≈Ai。新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.8.2 共B极放大器输入阻抗、输出阻抗、电压增益、电流增益。新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.8.2 共B极放大器【例10.8】共B极放大器：计算图示共B极放大器的输入阻抗、输出阻抗、电压增益，假设hFE=250。解答：直流分析电路计算出

：新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.8.2 共B极放大器于是可得三极管的交流内阻：

分别计算出输入阻抗、输出阻抗、电压增益：

可见，共B极放大器的输入阻抗较低，适合对前级输出阻抗较小的电路或器件进行阻抗匹配并进行信号的放大。推荐参考书目10.9■设计与仿真——小信号放大器 新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 214926972输入的信号Vin的最大电压在50mV~60mV之间，而负载RL要求信号的最大电压至少为1V。10.9.1 设计需求新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 214926972共E极放大器成了电压放大器的输入信号Vin的最小幅度为50mV，如果要将它放大到1V，电压增益为：10.9.2 放大器设计新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 214926972已知负载RL=47kΩ，假设RC=10kΩ，有：由此可知：

可令：

VCQ=VCC/2=12V/2=6V于是有：可得：10.9.2 放大器设计新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 214926972得：让C极电阻RC的阻值等于E极电阻（RE1+RE2）阻值的10倍，所以：于是有：经过计算知

，在共E极放大器的直流等效电路中，有：10.9.2 放大器设计新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 214926972对于分压器偏置电路中的电阻R1、R2，可先假设R1=10kΩ，有：从而推出：

这样，就得到共E极放大器中所有电阻的参数：R1=10kΩ、R2=1.2kΩ、RC=10kΩ、RE1=360Ω、RE2=620Ω，它们使放大器的电压增益

为20。10.9.2 放大器设计新浪微博： 电路飞翔网站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.9.2 放大器设计10.10■