第三章 晶体管放大器基础要点

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第三章 晶体管放大器基础

§3.1 知识点归纳

一、基本概念

·向放大器输入信号的电路模型一般可以用由源电压S v 串联源内阻S R 来表示，接受被放大的信号的电路模型一般可以用负载电阻C R 来表示（图3-1）。

·未输入信号（静态）时，放大管的直流电流电压称为放大器的工作点。工作点由直流通路求解。

·放大器工作时，信号（电流、电压）均迭加在静态工作点上，只反映信号电流、电压间关系的电路称为交流通路。

·放大器中的电压参考点称为“地”，放大器工作时，某点对“地”的电压不变（无交流电压），该点为“交流地”。

·交流放大器中的耦合电容可以隔断电容两端的直流电压，并无衰减地将电容一端的交流电压传送到另一端，耦合电容上应基本上无交流电压，或即是交流短路的。傍路电容也是对交流电流短路的电容。

·画交流通路时应将恒压源短路（ 无交流电压），恒流源开路（ 无交流电流）；耦合、傍路电容短路（ 无交流电压）。

·画直流通路时应将电容开路（电容不通直流），电感短路（电感上直流电压为零）。

二、BJT 偏置电路

1．固定基流电流（图3-7a ）

·特点：简单，B I 随温度变化小；但输出特性曲线上的工作点（CE V 、C I ）随温度变化大。

·Q 点估计

B

BE

CC B R V V I -=

，B C I I β≈，C C CC CE R I V V -= ·直流负载线

C CE

C CC C R v R V i -=

2．基极分压射极偏置电路（图3-14）

·特点：元件稍多。但在满足条件10>E R β（21//R R ）时，工作点Q （CE V ，C I ）

随温度变化很小，稳定工作点的原理是电流取样电压求和直流负反馈（§7.4.4）。

·Q 点估算：

E

BE CC E C R V R R R V I I /)(

212

-+≈≈，

()CE CC C E C V V R R I ≈-+

直流负载线

E C CE

E C CC C R R v R R V i +-

+≈

以上近似计算在满足)//(1021R R R E >β时有足够的准确性。

三、基本CE 放大器的大信号分析

·交流负载线是放大器（图3-6b ）工作时，动点（CE v ，C i ）的运动轨迹。交流负载线

经过静态工作点，且斜率为

L C R R //1

-

。

·因放大器中晶体管的伏安特性的非线性使输出波形出现失真，这是非线性失真。非线性失真使输出信号含有输入信号所没有的新的频率分量。

·大信号时，使BJT 进入饱和区产生饱和失真；使BJT 进入截止区，产生截止失真。NPN 管CE 放大器的削顶失真是截止失真；削底失真是饱和失真。对于PNP 管CE 放大器则相反。

·将工作点安排在交流负载线的中点，可以获得最大的无削波失真的输出。

四、BJT 基本组态小信号放大器指标

1．基本概念：

输入电阻i R 是从放大器输入口视入的等效交流电阻。i R 是信号源的负载，i R 表明放大器向信号源吸收信号功率。放大器在输出口对负载L R 而言，等效为一个新的信号源（这说明放大器向负载L R 输出功率0P ），该信号源的内阻即输出电阻0R 。

·任何单向化放大器都可以一个通用模型来等效（图3-36）。由此模型，放大器各种增益定义如下：

端电压增益：

0V i v A v =

源电压增益：

0VS s v A v =

，i

VS V

s i

R A A R R =+

电流增益：

i i i i A 0=

负载开路电压增益（内电压增益）：

00L V i

R v A v →∞

=

，

0L

V V L

R A A R R =

+

功率增益：

||||P V I i

P A A A P =

=

·v A 、vs A 、i A 、0v A 的分贝数为||lg 20A ；

p

A 的分贝数为P A lg 10。

·不同组态放大器增益不同，但任何正常工作的放大器，必须1>P A 。 2．CE 、CB 、CC 放大器基本指标v A ，管端输入电阻i R '，管端输出电阻0

R '。 用电流控制电流源（c b i i β=）BJT 低频简化模型（图2-24）导出的三个组态的上述基本指标由表3-1归纳。

表3-1 BJT 三种基本放大器小信号指标

1．基本概念

·多级放大器的级间耦合方式主要有电容耦合（阻容耦合）（图3-39）、变压器耦合（图

3-41）和直接耦合（图3-42、3-43）三种方式。

·对于直接耦合放大器，其工作频率的下限可以为零（称为直流放大器），但输出易发生所谓“零点漂移”（输出端静态电压缓慢变化），形成假信号。零点漂移的主要原因是前级工作点随温度变化，这种变化因级间直接耦合被逐级放大。在输出端出现可观的漂移电压。

·直流放大器由于输入输出不能使用隔直耦合电容，希望在无输入信号时，输入端口和输出端口的静态直流电压为零。满足这种条件的直流放大器称为满足零输入、零输出条件。只有用正负双电源供电的直流放大器才能实现零输入和零输出。

·由于供电电压源存在内阻，使各级放大器发生“共电耦合”，这种共电耦合可能导致放大器指标变坏甚至自激。放大器中的电源去耦电路就是为了减小和消除共电耦合（图3-39、3-40）。

2．多级放大器指标计算

·后级放大器的输入电阻是前级放大器的负载，在计算前级放大器的增益时，一定要把这个输入电阻计为负载来计算增益。

·第一级放大器的输入电阻即多级放大器的输入电阻；末级放大器的输出电阻即多级放大器的输出电阻。

·计算多级放大器电压增益的一般方法是求出各级增益，再将其相乘。对BJT 多级基本放大器的一种有效的计算增益的方法是“观察法”，应该掌握。

BJT 两种重要的组合放大电路是共射—共基和共集—共基组态，其实用电路之一分别是图3-45（CE-CB ）和图3-47（CC-CB ），应能画出并计算这两个电路的指标。

§3.2 习题解答

3-1 下面各电路都不能作为放大器正常工作，试说明理由。

[解]

错误：基级无直流通路，0B I =。 错误：

BE B V V ==常数，使发射结被交流短路。 改正：1C 处应短路，再将1C 移至 不能加入信号电压。

B R 左侧。

改正：可在B V 支路串一个电阻或去掉B V ，

用B R 提供B E 结正偏。