晶体管放大电路

2、晶体管放大电路原理
2.1 晶体管和FET 的工作原理
2.1.1晶体管和FET 的放大工作的理解
晶体管和FET 的放大作用：晶体管或FET 的输入信号通过器件而出来，晶体管或FET 吸收此时输入信号的振幅信息，由电源重新产生输出信号，由于该输出信号比输入信号大，可以看成将输入信号放大而成为输出信号。

这就是放大的原理。

2.1.2晶体管和FET 的工作原理
1、双极型晶体管的工作原理
晶体管内部工作原理：对流过基极与发射极之间的电流进行不断地监视，并控制集电极-发射极间电流源使基极-发射极间电流的β倍的电流流在集电极与发射极之间。

就是说，晶体管是用基极电流来控制集电极-发射极电流的器件。

电源
电源
输入
输出
输出
（a ）双极型晶体管(以NPN 型为例) （b ）FET （以N 型JFET 为例）
A
被基极电流控制的电流源
检测基极电流的电流计
集电极（输出端）
基极（输入端）
发射极（公共端）
双极型晶体管的内部原理
2、FET 的工作原理
FET 内部工作原理：对加在栅极与源极之间的电压进行不断地监视，并控制漏极-源极间电流源使栅极-源极间电压的g m 倍的电流流在漏极与源极之间。

就是说，FET 是用栅极电压来控制漏极-源极电流的器件。

2.1.3分立元件放大电路的组成原理
放大电路的组成原理（应具备的条件）
1放大器件工作在放大区（三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置；结型FET 与耗尽型MOSFET 可采用自偏压方式或分压式偏置或混合偏置方式，增强型MOSFET 则一定要采用分压式偏置或混合偏置 方式）即要保证合适的直流偏置； （2）：输入信号能输送至放大器件的输入端； （3）：有信号电压输出。

判断放大电路是否具有放大作用，就是根据这几点，它们必须同时具备。

2.1.4晶体管放大电路的直流工作状态分析（以晶体管电路为例）
直流通路：在没有信号输入时，估算晶体管的各极直流电流和极间直流电压，将放大电路中的电容视为开路，电感视为短路即得。

它又被称为静态分析。

直流工作点：又称为静态工作点，简称Q 点。

在进行静态分析时，晶体管放大电路主要是求基极直流 电流I B 、集电极直流电流I C 、集电极与发射极间的直流电压U CE 。

FET 放大电路主要是求栅源电压U GS ， 漏极直流电流I D ，漏极与原极间的直流电压U DS 。

1、公式法计算Q 点 1)共e 接法
I B =(U CC -U BE )/R B I C =βI B U CE =U CC -I C R C
V
被栅极电压控制的
电流源
检测栅极电压的电压计
漏极（输出端）
栅极（输入端）
源极（公共端）
FET 的内部原理
自偏压式共射极接法
在I 1》I B 时，可认为I 1≈I 2，于是
CC
U B R
B R B R B
U
2
1
2+≈
E
BE
B
E C R U U I I -=≈
)(E C C CC CE R R I U U +-=
I B =I C /β
2)共b 接法
U CC =I B R B +U BE +I E R E = I B R B +U BE + (1+β)I B R E
I C = I B β
)(E C C CC CE R R I U U +-=
CC
U B R
B R B R B U
2
12+≈
E
BE
B E
C R U U I I -=
≈
)(E C C CC CE R R I U U +-=
I B =I C /β
3)共c 接法
U CC =I B R B +U BE +I E R E = I B R B +U BE + (1+β)I B R E
E C CC CE R I U U -= I C = I B β
CC
U B R
B R B R B U 2
12+≈
＋－
－
＋＋
－
U o U i U s
R s R B2
＋
C 1
R E
C E ＋
R L
U CC
R C
R B1
＋C 2
(a )
分压式共射极接法
I 1
I 2
I C I B I E
分压式共基接法
自偏压式共基接法
自偏压式共集接法
E
BE
B E
C R U U I I -=
≈ E C CC CE R I U U -=
I B =I C /β
2、图解法计算Q 点
三极管的电流、电压关系可用输入特性曲线和输出特性曲线表示，可以在特性曲线上，直接用作图的方法来确定静态工作点。

用图解法的关键是正确的作出直流负载线，通过直流负载线与i B =I BQ 的特性曲线的交点，即为Q 点。

读出它的坐标即得I C 和U CE 图解法求Q 点的步骤为：
1）：通过直流负载方程画出直流负载线， 2）：由基极回路求出I B
3）：找出i B =I B 这一条输出特性曲线与直流负载线的交点就是Q 点。

读出Q 点的坐标即为所求。

共射极放大电路 为例
2.1.5 FET 放大电路的直流工作状态分析 1、解析法
已知电流方式及栅源直流负载线方程，联立求解即可求得工作点。

如：
S
D GS GSoff GS DSS D R i u U U I i -=-=2
)1(
将下式代入上式，解一个i D 的二次方程，有两个根，舍去不合理的一个根，留下合理的一个根便是I DQ 。

2、图解法
画出N 沟道场效应管的转移特性如图所示。

对于自偏压方式，栅源回路直流负载线方程为
S D GS R i u -=
在转移特性坐标上画出该负载线方程如图(a)所示。

分别求出JFET 的工作点为Q 1点，耗尽型MOSFET 的工作点为Q 2点，而与增强型MOSFET 转移特性则无交点。

对于混合偏置方式，栅源回路直流负载线方程为
BEQ C
输入回路直流偏流线，求I BQ
CEQ CE
C 输出回路直流负载线 ，求I CQ 、U CEQ
GS
(a )
GS
(b )
R G1＋R G2
G2U DD 图解法求直流工作点
(a)自偏压方式；(b)混合偏置方式
t u i t
u BE U BE Q
i B t I B Q i C t I C Q u CE U CE Q
0000S D DD G G G GS R i U R R R u -+=
2
12
画出该负载线如图(b)所示，对于三种不同类型的场效应管的工作点分别为Q ′1、Q ′2及Q 3。

这里要特别注意的是，对JFET ，R G2过大，或R S 太小，都会导致工作点不合适，如图(b)虚线所示。

2.1.6晶体管放大电路的交流工作状态分析（以共射极晶体管电路为例）
1、图解法
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，放大器的交流通路如图所示。

由图可知，由于输入电压连同U BEQ 一起直接加在发射结上，因此，瞬时工作点将围绕Q 点沿输入特性曲线上下移动，从而产生i B 的变化，如图所示。

瞬时工作点移动的斜率为 :
L
CE C k u i k '-=∆∆=
1
画出交流负载线之后，根据电流i B 的变化规律，可画出对应的i C 和u CE 的波形。

在图中，当输入正弦电压使i B 按图示的正弦规律变化时，在一个周期内Q 点沿交流负载线在Q 1到Q 2之间上下移动，从而引起i C 和u CE 分别围绕I CQ 和U CEQ 作相应的正弦变化。

由图可以看出，两者的变化正好相反，即i C 增大，u CE 减小；反之， i C 减小，则u CE 增大。

交流负载线的特点：(1)必须通过静态工作点(2)交流负载线的斜率由R"L 表示(R"L =R c //R L )
交流负载线的画法（有两种）：
1）先作出直流负载线，找出Q 点；
作出一条斜率为R"L 的辅助线，然后过Q 点作它的平行线即得。

（此法为点斜式）
2）先求出U CE 坐标的截距（通过方程U"CC =U CE +I C R"L ） 连接Q 点和U"CC 点即为交流负载线。

（此法为两点式）
根据上述交流图解分析，可以画出在输入正弦电压下，放大管各极电流和极间电压的波形，如图所示。

观察这些波形，可以得出以下几点结论： 1)放大器输入交变电压时，晶体管各极电流的方向和极间电压的极性始终不交流通路
i B
I B Q t
i B
I B Q
u BE u BE
t
i i Bmin
Q
U BE Q
(a )
放大器的交流图解分析-----
输入回路的工作波形
Q
i C
i Bmax i Bmin
i C
I C Q
t
t
u CE u CE
U CC
U CE Q
I C Q R L
′I C Q
U CC
R C
交流负载线k ＝－
R C ′1
Q 1
Q 2
I B Q
(b )
A
放大器的交流图解分析
输出回路的工作波形
2)晶体管各极电流、电压的瞬时波形中，只有交流分量才能反映输入信号的变化，因此，需要放大器输出的是交流量。

3)将输出与输入的波形对照，可知两者的变化规律正好相反，通常称这种波形关系为反相或倒相。

2、微变等效电路法
采用微变等效电路法的思想是：当信号变化的范围很小（微变）时，可以认为三极管电压、电流变化量之间的关系是线性的。

根据导出的方法不同，晶体管交流小信号电路模型可分为两类：一类是物理型电路模型，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，其中应用最广的是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。

2.1.6晶体管放大电路的非线性失真分析（以共射极晶体管电路为例）
在使用放大电路时，一般是要求输出信号尽可能的大，但是它要受到三极管非线性的限制。

有时输入信号过大或者工作点选择不恰当，输出电压波形就会产生失真。

这种失真是由于三极管的非线性引起的，所以它被称为非线性失真。

1、输入信号过大引起的非线性失真
它主要表现在输入特性的起始弯曲部分，输出特性的间距不匀，当输入又比较大时，就会使I b 、U ce 和I c 的正负半周不对称，即产生非线性失真。

如图所示 2、工作点不合适引起的失真
当工作点设置过低，在输入信号的负半周，工作状态进入截止区，从而引起I b 、U ce 和I c 的波形失真，称为截止失真如图所示
当工作点设置过高，在输入信号的正半周，工作状态进入饱和区，此时I b 继续增大而I c 不再随之增大，因此引起I c 和U ce 的波形失真，称为饱和失真。

如图所示
由于放大电路有失真问题，因此它存在最大不失真输出电压幅值U om 。

最大不失真输出电压是指：当工作状态一定的前提下，逐渐增大输入信号，三极管还没有进入截止或饱和时，输出所能获得的最大电压
输出。

当电压受饱和区限制时CES CEQ om U U U -= ，当电压受截止区限制时L
CQ om R I U '= 2.1.7晶体管偏置电路
晶体管在放大应用时，要求外电路将晶体管偏置在放大区，而且在信号的变化范围内，管子始终工作在放大状态。

此时，对偏置电路的要求是：①电路形式要简单。

例如采用一路电源，尽可能少用电阻等；②偏置下的工作点在环境温度变化或更换管子时应力求保持稳定；③对信号的传输损耗应尽可能小。

1、固定偏流偏置电路
由图可知，U CC 通过R B 使e 结正偏，则基极偏流为
输入信号过大引起的非线性失真
Q
交流负载线
i C
t 0
i C i B
u CE u CE
t
(a )
Q
交流负载线
i i C
i B
0t
u CE u CE
(b )
t
点不合适产生的非线性失真
(a)截止失真；(b)饱和失真
R R
B
on BE CC BQ R U U I )
(-=
只要合理选择R B ,R C 的阻值，晶体管将处于放大状态。

此时
C
CQ CC CEQ BQ
CQ R I U U I I -==β
这种偏置电路虽然简单，但主要缺点是工作点的稳定性差。

由上式可知，当温度变化或更换管子引起β,I CBO 改变时，由于外电路将I BQ 固定，所以管子参数的改变都将集中反映到I CQ ,U CEQ 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。

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I B 的相反变化去自动抑制I C 的变化，从而使I CQ 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R E 。

由图可知，不管何种原因，如果使I CQ 有增大趋向时，电路会产生如下自我调节过程：
I CQ ↑→I EQ ↑→ U EQ (=I EQ R E )↑
↓
I CQ ↓← I EQ ↓←U BEQ (= U EQ -U EQ )↓
结果，因I BQ 的减小而阻止了I CQ 的增大；反之亦然。

可见，通过R E 对I CQ 的取样和调节，实现了工作点的稳定。

显然， R E 的阻值越大，调节作用越强，则 工作点越稳定。

但R E 过大时，因U CEQ 过小会使Q 点靠近饱和区。

因此，要二者兼顾，合理选择R E 的阻值。

2、分压式偏置电路
分压式偏置电路如图所示，它是电流负反馈型偏置电路的改进电路。

由图可知，通过增加一个电阻R B2，可将基极电位U B 固定。

这样由I CQ 引起的U E 变化就是U BE 的变化，因而增强了U BE 对I CQ 的调节作用，有利于Q 点的近一步稳定。

从分析的角度看，在该电路的基极端用戴文宁定理等效，可得如图的等效电路。

图中，R B =R B1‖R B2,U BB =U CC R B2/(R B1+R B2)。

此时，
)
()1()(E C CQ CC CEQ BQ
CQ E
B on BE C
C BQ R R I U U I I R R U U I +-==++-=
ββ
如果R B1 、R B2取值不大，在估算工作点时，则I CQ 可按下式直接求出：
CC
B B B B BB E
on BE BB EQ CQ U R R R U U R U U I I 2
12
)
(+=
=-=≈
3、电流源偏置电路
在电子电路中，特别是模拟集成电路中，广泛使用不同类型的电流源，为各种基本放大电路提供稳定的偏置电流R B
U CC
R C
R E
电流负反馈型偏置电路
R B1
U CC
R C
R E
(a )
R B2
U CC
R C
R E
(b )
R B I U BB
I B Q
分压式偏置电路
(a)电路；(b)用戴文宁定理等效后的电路
（1）三极管电流源
当I B 一定时，只要晶体管不饱和也不击穿，I C 就基本恒定。

因此，固定偏流的晶体管，从集电极看进去相当于一个恒流源。

由交流等效电路知，它的动态内阻为r ce ，是一个很大的电阻。

为了使I C 更加稳定，可以采用分压式偏置电路(即引入电流负反馈)，便得到图(b)所示的单管电流源电路。

图(c)为该电路等效的电流源表示法，图中R o 为等效电流源的动态内阻。

利用图(b)电路的交流等效电路可以证明，R o 近似为
)1(33B
be ce o R R r R r R +++≈β
式中，R B =R 1‖R 2
需要指出，晶体管实现恒流特性是有条件的，即要保证恒流管始终工作在放大状态，否则将失去恒流作用。

这一点对所有晶体管电流源都适用。

带补偿的三极管电流源
利用二极管来补偿三极管V BE 随温度变化的影响。

集成电路中，常用三极管接成二极管来实现。

（2）基本电流源
在单管电流源中，要用三个电阻，所以不便集成。

为此，用一个完全相同的晶体管V 1,将集电极和基极短接在一起来代替电阻R B2和R E ，便得到图所示的镜像电流源电路。

由图可知，参考电流I r 为
r
CC
r BE CC r R U R U U I ≈-=
由于两管的e 结连在一起，所以I B 相同，I C 也相同。

由图可知 β
2
122
2C r B r C C I I I I I I -=-==
因此可得 2
112+=
ββr
C I I
如果β1》1,则I C2≈I r 。

可见，只要I r 一定，I Ｃ2就恒定；改变I r ,I C2也跟着改变。

两者的关系好比物与镜中的物像一样，故称为镜像电流源。

将上述原理推广，可得多路镜像电流源，如图所示。

图中为三路电流源，V 5管是为了提高各路电流的精度而设置的。

因为在没有V 5管时，I C1=I r -4I B1,加了V 5管后， I C1 = I r - 4I B1 /(1+β5)，故此可得
r
C C C I I I I 4)1()
1(5151432+++=
==ββββ
因β1(1+β5)4容易满足，所以各路电流更接近I r ，并且受β的温度影响也小。

在集成电路中，多路镜像电流源是由多集电极晶体管实现的，图(a)电路就是一个例子。

它利用一个三集电极横向PNP 管组成双路电流源(横向PNP 管是采用标准工艺，在制作NPN 管过程中同时制作出来的一种PNP 管，其等价电路如图(b)所示。

（3）比例电流源
U CC
R I r
I C1V 1
V 2
C2
镜像电流源
U CC
R r
I r
V I C4
4
V 2
I C2
V 3
I C3
V 5
多路镜像电流源
I r
R I C1
I C2
CC
C3
R I r
I C2
I C3
V 3
V 2
V 1
U CC
(a )(b )
采用图所示的比例电流源电路。

由图可知
222111R I U R I U E BE E BE +=+
因为 2
2
12
221
11ln
ln
S E S S E T BE S E T BE I I I I I U U I I U U =
== 所以 122121ln ln E E T E E T BE BE I I U I I U U U -==-
当两管的射极电流相差10倍以内时：
mV U I I U U U T E E T BE BE 6010ln ln
2
121≈==-
即室温下，两管的U BE 相差不到60mV ，仅为此时两管U BE 电压(>600mV)的10%。

因此，可近似认为U BE1≈U BE2。

这样，式222111R I U R I U E BE E BE +=+ 简化为2211R I R I E
E = 若β》1，则I E1≈I r , I E2≈I C2,由此得出r C I R R I 2
1
2≈
可见，I C2与I r 成比例关系，其比值由R 1和R 2确定。

参考电流I r 现在应按下式计算：
1
11R R U R R U U I r CC
r BE CC r +≈+-=
（4）微电流电流源
在集成电路中，有时需要微安级的小电流。

如果采用镜像电流源，R r 势必过大。

这时可令比例电流源电路图中的R 1=0,便得到图所示的微电流电流源电路。

因2221R I U U E BE BE += 1
22121ln ln
E E T E E T BE BE I I
U I I U U U -==- 所以 2
122122ln )(1E E T BE BE E I I
R U U U R I =-=
当β1>>1时，I E1≈I r ,I E2≈I C2，由此可得 2
22ln C r C T I I
I U R =
此式表明，当I r 和所需要的小电流一定时，可计算出所需的电阻R 2。

2.1.8 FET 偏置电路
I r
C2
2
I r
E2I E1
1、固定偏压电路
U GSQ =-E G 要确定I DQ 和U DSQ ,可以在输出特性曲线上根据输出回路的直流负载线方程 u DS =E D -I D r D
2、自偏压电路
自偏压电路利用漏极直流电流I D 在源极电阻R S 上产生的压降形成自偏压。

由图可知，输入回路的直流偏置电压方程为
u GS =-i D R s 如果场效应管的转移特性曲线可表示为
则静态工作点Q 也可以通过计算来确定。

3、混合偏置电路
4、恒流源电路
2.2晶体管放大器三种基本组态 2.2.1共射(CE)放大电路
共射晶体放大器的输入端为基极和发射极，输出端为集电极和发射极，发射极是公共端，故称为共射放大器。

E G
R G
C 1
C 2
R D
＋E D
R L
V C S
R G
C 1
C 2
R D
＋E D R L
R S
(a )(b )
GSQ I DQ i D
u GS
斜率
R S －1Q
V
2
(1)GS D DSS p u i I U ≈-12/14/[1S DSS P S DSS P
D S DSS P
D
GS P DSS
R I U R I U I I U U I ---==-R S C 1
C 2R 1
R G (a )
R D C 3＋E 斜率
R S
－1
i D
Q
(b )
u 0U T U GSQ
R 1＋R 2
R 2E D
(R 1＋R 2)R 2R S E D I DQ R 2
V 212
GS D D S R u E i R R R =-+(a )＋E D I R I O V V 2＋E D
I g R V 1
V 2V 3I O1I O2
(b )＋E D
R V 1I O
(c )V 2
V 3
R 场效应管电流源 (a) 基本电流源；(b)多路输出电流源；(c)威尔逊电流源
1、分压式共射极接法
有C E 时：
电压放大倍数A u
由图可知
L C L
CQ b b e b b be be
L be L C i o u L C b L C c o be
b i R R R mV I mV r r r r r R r R R U U A R R I R R I U r I U ='Ω+=++='-=-==
-=-=='')
()
()
(26)1()()
()(βββββ
电流放大倍数A i
β
ββ≈<<>>+⋅+==
=+=+=+=i C L be B L
C C be B B
i o i B B B B
be B b
i L C C
b
L C C c o A R R r R R R R r R R I I A R R R R r R I I R R R I R R R I I 则若满足其中，,,//21
输入电阻R i
be B B i r R R R 21=
＋－
－
＋＋
－
U o U i U s
s R B2
＋
C 1
R E
C E ＋
R L
U CC
R C R B1＋C 2
(a )
分压式共射极接法
I 1 I 2
I C I B I E
U i R i
＋
＋－
－R s R B2
r be
I i
R C R L
U ＋
－
(b )
e
I b βI b r ce
R o
I c I o
b c
R B1有C E 的等效电路
＋－
U s
s ＋
－U i
R b2
R b1
R E
r be
βI b
R C
R L ＋－
U o
I b 无C E 的等效电路
输出电阻R o
C U o
o o R I U R s ==
=0
无C E 时：
此时，对交流信号而言，发射极将通过电阻R E 接地，因此必须考虑它的影响
E
m L m E be L i o u R g R g R r R U U A +'
-≈++'-==
1)1(ββ 可见放大倍数减小了。

这是因为R E 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A u 减小。

当(1+β)R E >>r be 时，则有 E
L
u R R A '-
≈ 与此同时，从b 极看进去的输入电阻R ′i 变为 E be b
i
i R r I U R )1(β++==
' 即射极电阻R E 折合到基极支路应扩大(1+β)倍。

因此，放大器的输入电阻为
R i =R B1‖R B2‖R ′i 显然，此时，输入电阻明显增大了。

对于输出电阻，尽管I c 更加稳定，但从输出端看进去的电阻仍为R C ，即R o =R C 。

2、自偏压式共射极接法
电流放大倍数A i
fe b
b
fe i o i h I I h I I A ===
i 输入电阻R i ie B i
i i h R I U
R //==
中频电压放大倍数A um 和A ums :
ie
L fe ie b L
b fe i o um
h R h h I R I h U U A '-='-== 式中“-”号，说明输出电压U o 与输入电压U i 反相。

um S i i
i o s i s o ums A R R R U U U U U U A +=⨯==
输出电阻R o
R R =
顺便指出,如果晶体管h oe 不可忽略,则
C oe
R h R //1
0=
2.2.2共集(CC)放大电路 1、分压式共集接法
电压放大倍数A u
L E L
L be L
i o u L
b be b o be b i L
b L E e o R R R R r R U U A R I r I U r I U R I R R I U =''++'+=
='++=+='+==)1()1()1()1()(ββββ A u 恒小于1，一般情况下，满足(1+β)R ′L >>r be ，因而又接近于1，且输出电压与输入电压同相。

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跟随器。

电流放大倍数A i
图中，当忽略R B1、R B2的分流作用时，则I b =I i ，而流过R L 的输出电流I o 为
L
E E i o i L
E E
b
L E E e o R R R I I A R R R I R R R I I ++==
++=+=)1()1(ββ
输入电阻R i
从基极看进去的电阻R ′i 为
i B B i L be L
R R R R R r R '
='++='21)1(β
与共射电路相比，由于R ′i 显著增大，因而共集电路的输入电阻大大提高了。

输出电阻R o
当输出端外加电压U o ，而将U s 短路并保留内阻R s 时，可得图所示电路。

由图可得
B B s s
s be b o I I I R R R R R r I U )1()(21β+-=-='=''+-=
＋－－＋
U o
U i
U s R B2C 1R E R L
U CC
R B1
(a )
＋
C 2U i
R i
＋
＋－
－
s
U s
R B1
(b )
I R o
R B2
r be
βI b
b c
I I e
R E
R L
I o
R i ′I e
r be R R I o
I e I o ′I
则由e 极看进去的电阻R ′o 为
β
+'+='='1s
be o o o
R r I U R 所以，输出电阻
β
+'+='==
=10
s
be E o
E U b
o o R r R R R I U R s
2、自偏式共集接法
电流放大倍数A i :
b
b
fe i o i I I h I I A )1(+-==
输入电阻R i :
b L fe ie b b
L b fe b ie i i i R R h h R I R I h I h I U R //))1((//)1('++='++==
中频电压放大倍数A um 和A ums :
'++'+='++'+==L fe ie L fe b
L fe ie L b fe i o um
R h h R h I R h h R I h U U A )1()1())1(()1(
输出电阻R o : 由图(c)可知
(1)(1)fe L i
ums um s i s ie fe L h R R A A R R R h h R '+==
'++++22222220
2
(1)1()//1(1)s fe b E
b s ie fe s ie E
s ie s ie E
o U E fe s ie fe E
U I h I R U I R h h U I U R h R U R h R h R R R I h R h h R ==++=++=++++=
=
=++++
2.2.3共基(CB)
放大电路 1、分压式共基接法
电压放大倍数A u
L C L
be
L
i o u L C b o be b i R R R r R U U A R R I U r I U =''==
==ββ)(,
电流放大倍数A i
由于输入电流I i ≈I e ，而输出电流L
C C
c
o R R R I I +=
L
C C
L C C e c i o i R R R R R R I I I I A +=+==
α 显然，A i <1。

若R C >>R L ，则A i ≈α，即共基极放大器没有电流放大能力。

但因A u >>1，所以仍有功 率增益。

输入电阻R i
β
β
+='=+=='11be
E i E
i be e i L
r
R R R R r
I U R
输出电阻R o
若U i =0，则I b =0,βI b =0，显然有C o R R = 2、自偏式共基接法
电流放大倍数A i :
C 1－
＋U i ＋R E
＋C 2R C
R B1R B2
＋C B
－
＋U o R L U CC
(a )
I i －
＋U i R E R i
I e r be R i ′
βI b I c
R C
R o
R L
I o
－＋
U o (b )
I b
自偏压式共基接法 (1)fe b o
i h I I A I h I α=
=-=-+
(1)o i o i
ums um s s i s i
fe L
ie fe s
U U U R A A U U U R R h R h h R =
=⨯=+'=
++输入电阻R i :
B ie b
fe b
B ie i i i R h I h I R h I U R +=++==
)1()(
中频电压放大倍数A um 和A ums :
B
ie L fe b B ie L b fe i o
um R h R h I R h R I h U U A +'
=
+'
==
)(
输出电阻R o :
R o =R C
如果晶体管h oe 不可忽略,则求输出电阻的等效电路如图所示,
不难得到
C B
ie s s fe oe B ie s U o R R h R R h h R h R U U R s //)]1(1
)//([|012+++++==
=
2.3 FET 放大器三种基本组态 2.
3.1共源(CS)放大电路
1、分压式共源接法
电压放大倍数A um
)////(L D ds i m o R R r U g U -=
)////(L D ds m i
o
um R R r g U U A -==
输入电阻R i :
21//R R R I U R G i
i
i +==
输入电阻R 0:
通常有R G >>R 1∥R 2,于是
G i R R ≈ D ds R r R //0=
R S
C 1C 2R 1
R G
(a )
R D C S
＋E D
＋－
U i R 2
R L
＋
－
U o
＋
－
U i
R G
R 1R 2
g m U gs
d
R D
R L ＋－
U s
g (b )r ds
＋－U gs V
共源电路及等效电路
(ａ)电路; (b)等效电路
2、固定偏压共源接法
3、自偏压式共源接法
2.3.2共漏(CD)放大电路 1、分压式共漏接法
＋E (a )
(a )
o
o (b )
　R L )]
｜｜共漏电路及其等效电路
(1)(1)(1)m ds i
d ds L
m ds S m ds L
i o d L
ds L m ds S o m ds L um i ds L m ds S g r U I r R g r R g r R U U I R r R g r R U g r R A U r R g r R =
'++''=-=-
'+++'==-'+++
U i (a )U g d
(b )U (c )r (d )2
源极具有电阻的电路 (ａ)电路; (b)等效电路; (c)变换电路; (d)求R o 电路
L
m L
m u R g '+1输出电阻R o
输入电阻R i :
213G G G G i R R R R R +==
2、自偏压式共漏接法
R i =R G
由求输出电阻R o 的等效电路图可知 式中r ，
ds =R S ∥r ds ,而U gs =-U 2,因此,有 m
S o m S o o o o o o m o m gs m S S o R o R o g R U g R U U I U R U g U g U g I R U I I I I S S 1
111)(+=+===--=-='='+=⋅⋅
⋅
⋅⋅⋅⋅⋅⋅
⋅⋅⋅⋅
m
S g R 1=(b )
U i (a )
(c )
共漏电路及交流等效电路
(ａ)电路; (b)交流等效电路; (c)求R o 电路
(////)(////)1(////)gs i o
o m gs ds S L o m ds S L um i m ds S L U U U U g U r R R U g r R R A U g r R R =-===+2220
2
1//1i m gs ds
ds
o U ds
m m ds
U
I g U r U r R r I g g r ==-'''=
==
'+
2.3.3共栅(CG)放大电路
1、分压式共栅接法
放大倍数A u
'
'
L
m
gs
L
gs
m
i
o
v
R
g
V
R
V
g
V
V
A=
-
-
=
=&
&
&
&
&
输出电阻R o
d
R
V
o
o
o
R
I
V
R
L
s
=
=
∞
=
=0
'
'
&
&
&
输入电阻R i:
m
m
gs
m
gs
gs
i
i
i g
R
g
R
V
g
R
V
V
I
V
R
1
//
1
1
=
+
=
-
-
-
=
=
&
&
&
&
&
2、自偏压式共栅接法
2.4 晶体管三种基本组态的比较
2.5多级放大电路的性能指标
多级放大电路可以充分利用各个单级放大电路的优点，满足各种不同的要求。

2.5.1级间耦合
连接原则：1)静态时各级应设置合适的静态工作点；2)动态时信号能实现畅通有效的传递。

电压增益输入电阻输出电阻特点用途
共射
(CE)
反相，
电压增益
大
较大
(几千欧)
较大
(R c)
既有电压
放大和电
流放大作
用
应用广
泛，中间
级
共集
(CC)
同相，
近似为1
最大最小
输入电阻
高、输出
电阻低
阻抗变换
或电流放
大
共基
(CB)
同相，
电压增益
较大
最小
(几十欧)
较大
(R c)
频率特性
好
宽频或高
频放大电
路
1)阻容耦合
优点是电路简单，在分立元件电路中应用广泛。

缺点是不能放大频率较低的信号和直流信号，低频响应较差，且不便于集成化。

2)直接耦合
优点是低频特性好，可以放大变化缓慢的信号，易于集成化。

缺点是各级静态工作点相互影响，分析、设计和调试较困难；并且还存在零点漂移问题。

3)变压器耦合
优点是各级静态工作点互不影响，能实现阻抗变换。

缺点是频率特性不好，且非常笨重。

4)光电耦合
抗干扰能力强，数字电路中应用广泛。

忽略r c ,r e
2.5.2．多级放大电路的性能指标
∏=--=⋅⋅⋅⋅=⋅⋅⋅⋅==n k vk vn v v n n i i v A A A A V V V V V V V V A 1212
11210&&&&&&&&&&&&& 应考虑负载效应：后一级放大电路的输入电阻作为前一级放大电路的负载对它的影响。

i
i i i I V R R &&==1 当第一级为CC 电路时，应考虑第二级输入电阻的影响。

on o R R =
当末级电路为CC 电路时，应考虑末前级输出电阻的影响。

2.6晶体管电路的频率响应
2.6.1三极管的高频小信号模型
1．物理模型
发射结正偏，结电容由扩散电容决定(达一百皮法左右)；集电结反
偏，结电容由势垒电容决定(几个皮法)。

2．混合π模型
'b I &对集电极电流没有贡献； "b I &才能影响集电极电流的大
经密勒定理处理后得 c b c b h C C K C ''1)1(>>-=&c b c b h C C K K C ''21≈-=&&gd
gs gs C K C C )1('&-+=e b e b b e b m r V I V g '''0'0&&&β=β= e b m r g '0β=
简化的混合π模型
高频小信号模型
2.6.2场效应管的高频小信号模型。