?3.
按照 Ri的定义，在图 2―33( b)电路的输入端加一电压 Ui,这时，从输入端看进去的电阻为 RB‖ rbe,因此 Ri= RB‖ rbe
U
i
R
i
＋
＋
－ －
R
s
R
B2
r
be
I
i
R
C
R
L
U
o
＋
－
( b )
e
I
b
βI
b
r
ce
R
o
I
c
I
o
b c
R
B1
4,
按照 Ro的定义,在图 2― 33(b)电路的输出端加一电压 Uo,并将 Us短路时,
因 Ib=0,则受控源 βIb=0。 这时,从输出端看进去的电阻为 RC,因此
CU
o
o
o RI
UR
s
0
(2― 48)
另外,放大器的输入,输出电阻还可以通过测量求得 。 测量电路分别如图 2― 34(a),(b)所示 。 在图 (a)
中,分别测出已知电阻 R两端到地的电压 U′i和 Ui,因而输入电流 Ii为
＋
－
U
s
R
s
＋
－
U
i
′
R I
i
＋
－
U
i
R
i
放大器
R
L
( a )
＋
U
s
R
s
S＋
－
U
o
放大器
R
L
( b )
－
＋
－
U
o
′
R
o
图 2― 34Ri和 Ro
(a) Ri的测量电路； (b)Ro的测量电路
R
UU
U
I
U
R
R
UU
R
U
I
ii
i
i
i
i
iiR
i
首先打开 S,测得负载开路电压 U′o,然后闭合 S,测得接入负载时的电压 Uo。
L
o
o
o
o
Lo
L
o
R
U
U
R
U
RR
R
U
)1(?
5,源电压放大倍数 Aus
Aus定义为输出电压 Uo与信号源电压 Us的比值,即
u
is
i
i
o
s
i
s
o
us ARR
R
U
U
U
U
U
UA
(2―51)
可见,|Aus|<|Au|。 若满足 Ri Rs,则 Aus≈Au。
U
i
R
i
＋
＋
－ －
R
s
R
B2
r
be
I
i
R
C
R
L
U
o
＋
－
( b )
e
I
b
βI
b
r
ce
R
o
I
c
I
o
b c
R
B1
6,将旁通电容 CE开路即发射极接有电阻 RE时的情况此时,对交流信号而言,发射极将通过电阻 RE接地,
其交流等效电路如图 2― 35所示 。 由图可知
Ebbebi RIrIU )1(
＋
－
U
s
R
s
＋
－
U
i
R
b2
R
b1
R
E
r
be βI b
R
C
R
L
＋
－
U
o
I
b
图 2― 35 发射极接电阻时的交流等效电路而 Uo仍为 -βIbR′L,则电压放大倍数变为
Em
Lm
Ebe
L
i
o
u Rg
Rg
Rr
R
U
UA
1)1(?
(2―52)
可见放大倍数减小了 。 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
E
L
u R
RA (2― 53)
与此同时,从 b极看进去的输入电阻 R’i变为
Ebe
b
i
i RrI
UR )1(
即射极电阻 RE折合到基极支路应扩大 (1+β)倍 。 因此,放大器的输入电阻为
Ri=RB1‖ RB2‖ R’i
(2― 54)
显然,与式 (2― 46)相比,输入电阻明显增大了 。
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。
例 5 在图 2―33( a)电路中，若 RB1=75kΩ，
RB2=25kΩ,RC=RL=2kΩ,RE=1kΩ,UCC=12V,晶体管采用 3DG6管,β=80,r bb′=100Ω,Rs=0.6kΩ,试求该放大器的直流工作点 ICQ,UCEQ及 Au,Ri,Ro
和 Aus等项指标。
解 按估算法计算 Q点：
VRRIUU
mA
R
UU
II
VU
RR
R
U
ECCQCCC E Q
E
BEQB
EQCQ
CC
BB
B
B
1.5)12(3.212)(
3.2
1
7.03
312
2575
25
21
2
下面计算交流指标。
kRRR
k
I
rr
r
R
U
U
A
LCL
CQ
bbbe
be
L
i
o
u
122
1
3.2
26
801 0 0
26
将 rbe,R′L的阻值代入上式,得
50)80(
16.0
1
2
111575
80
1
180
21
u
is
i
s
o
us
Co
beBBi
u
A
RR
R
U
U
A
kRR
krRRR
A
例 6 在上例中,将 RE变为两个电阻
RE1和 RE2串联,且 RE1=100Ω,RE2=900Ω，
而旁通电容 CE接在 RE2两端,其它条件不变,试求此时的交流指标 。
解 由于 RE=RE1+RE2=1kΩ,所以 Q
点不变 。 对于交流通路,现在射极通过
RE1接地 。 因而,交流等效电路变为图
2― 35所示电路,只是图中 RE=RE1=100Ω。
此时,各项指标分别为
可见,RE1的接入,使得 Au减小了约 10倍 。 但是,由于输入电阻增大,因而 Aus与 Au的差异明显减小了 。
8)8.8(
66.0
6
2
61.0811[2575])1([
8.8
1.0811
180
)1(
121
1
u
is
i
s
o
us
Co
EbeBBi
Ebe
L
i
o
u
A
RR
R
U
U
A
kRR
kRrRRR
Rr
R
U
U
A
2―7 共集电极放大器和共基
2― 7― 1共集电极放大器
共集电极放大电路如图 2― 36(a)所示 。 图中采用分压式稳定偏置电路使晶体管工作在放大状态 。 具有内阻 Rs的信号源 Us从基极输入,信号从发射极输出,
而集电极交流接地,作为输入,输出的公共端 。 由于信号从射极输出,所以该电路又称为射极输出器 。
＋
－
－
＋
U
o
U
i
U
s
R
s
R
B2
C
1
R
E
R
L
U
CC
R
B1
( a )
＋
C
2
图 2― 36
(a)电路； (b)交流等效电路图 2― 36
(a)电路； (b)交流等效电路
U
i
R
i
＋
＋
－
－
R
s
U
s
R
B1
( b )
I
b
R
o
R
B2
r
be
βI
b
b c
I
c
I
e
R
E
R
L
I
o
R
i
′
I
i
e
1.电压放大倍数 Au
由图 2―36( b),可得如下关系式
LEL
Lbe
L
i
o
u
Lbbebobebi
LbLEeo
RRR
Rr
R
U
U
A
RIrIUrIU
RIRRIU
)1(
)1(
)1(
)1()(
因而
(2― 55)
式中：
式 (2― 55)表明,Au恒小于 1,一般情况下,满足 (1+β)R′L>>rbe,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 。
2.电流放大倍数 Ai
在图 2― 36(b)中,当忽略 RB1,RB2的分流作用时,则 Ib=Ii,而流过 RL的输出电流 Io为
LE
E
i
o
i
LE
E
b
LE
E
eo
RR
R
I
I
A
RR
R
I
RR
R
II
)1(
)1(
由此可得
(2―56)
3.输入电阻 Ri
由图 2―36( b)可知，从基极看进去的电阻
R′i为
iBBi
LbeL
RRRR
RrR
21
)1(?
所以与共射电路相比，由于 R′i显著增大，因而共集电路的输入电阻大大提高了。
(2― 57)
4.输出电阻 Ro
在图 2― 36(b)中,当输出端外加电压 Uo,而将 Us短路并保留内阻 Rs时,
2― 37所示电路 。 由图可得
＋
－
U
o
r
be
R
s
R
B2
R
B1
βI
b
R
o
′
R
E
R
o
I
o
I
e
I
o
′
I
b
图 2― 37求共集放大器 Ro的等效电路
1
1
)1(
)(
0
21
sbe
EoEU
b
o
o
sbe
o
o
o
beo
BBss
sbebo
Rr
RRR
I
U
R
Rr
I
U
R
III
RRRR
RrIU
s
则由 e极看进去的电阻 R′o为所以,输出电阻
(2―58)
2― 7― 2共基极放大器
图 2― 38(a)给出了共基极放大电路 。
图中 RB1,RB2,RE和 RC构成分压式稳定偏置电路,为晶体管设置合适而稳定的工作点 。 信号从射极输入,由集电极输出,而基极通过旁通电容 CB交流接地,
作为输入,输出的公共端 。 按交流通路画 出该放大 器的交 流等效电 路如 图
2― 38(b)所示 。
C
1
－
＋
U
i
＋
R
E
＋
C
2
R
CR
B1
R
B2
＋ C
B
－
＋
U
o
R
L
U
CC
( a )
图 2― 38
(a)共基极放大电路； (b)交流等效电路图 2― 38
(a)共基极放大电路； (b)交流等效电路
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
1.电压放大倍数 Au
由图 2― 38(b)可知
LCL
be
L
i
o
u
LCbobebi
RRR
r
R
U
U
A
RRIUrIU
)(,
(2― 59)
所以式中：
2,电流放大倍数 Ai
在图 2―38( b)中，由于输入电流
Ii≈Ie,而输出电流
LC
C
co RR
RII
,故有
LC
C
LC
C
e
c
i
o
i RR
R
RR
R
I
I
I
IA
(2―60)
显然,Ai<1。 若 RC>>RL,则 Ai≈α,即共基极放大器没有电流放大能力 。 但因 Au>>1,所以仍有功率增益 。
3.输入电阻 Ri
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 R′i为
1
1
be
EiEi
be
e
i
L
r
RRRR
r
I
U
R
所以
(2― 61)
4.输出电阻 Ro
由图 2― 38(b)可知,若 Ui=0,则 Ib=0,βIb=0,显然有
Co RR?
(2― 62)
2― 7― 3 三种基本放大器性能比较
以上我们分析了共射,共集和共基三种基本放大器的性能,为了便于比较,现将它们的性能特点列于表 2― 1中 。
其中,共射极电路既有电压增益,又有电流增益,所以应用最广,常用作各种放大器的主放大级 。 但作为电压或电流放大器,它的输入和输出电阻并不理想 —
—即在电压放大时,输入电阻不够大且输出电阻又不够小；而在电流放大时,则输入电阻又不够小且输出电阻也不够大 。
2―8 放大器的级联
2― 8― 1级间耦合方式
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 。 常用的耦合方式有三种,即阻容耦合,变压器耦合和直接耦合 。
阻容耦合是通过电容器将后级电路与前级相连接,其方框图如图 2― 39(a)
所示 。 由于电容器隔直流而通交流,所以各级的直流工作点相互独立,这样就给设计,调试和分析带来很大方便 。 而且,只要耦合电容选得足够大,则较低频率的信号也能由前级几乎不衰减地加到后级,实现逐级放大 。
U
o
R
E2
U
CC
( a )
U
o
U
CC
图 2― 40
(a)垫高后级的发射极电位； (b)
(c)电阻和恒流源电平移位； (d)NPN,PNP管级联图 2― 40
(a)垫高后级的发射极电位； (b)
(c)电阻和恒流源电平移位； (d)NPN,PNP管级联
U
o
U
CC
( b )
图 2― 40
(a)垫高后级的发射极电位； (b)
(c)电阻和恒流源电平移位； (d)NPN,PNP管级联
U
CC
( c )
U
o Q
U
i Q
R
I
o
图 2― 40
(a)垫高后级的发射极电位； (b)
(c)电阻和恒流源电平移位； (d)NPN,PNP管级联
U
o
U
CC
( d )
N P N
P N P
2― 8― 2级联放大器的性能指标计算
分析级联放大器的性能指标,一般采用的方法是：通过计算每一单级指标来分析多级指标 。 在级联放大器中,
由于后级电路相当于前级的负载,而该负载正是后级放大器的输入电阻,所以在计算前级输出时,只要将后级的输入电阻作为其负载,则该级的输出信号就是后级的输入信号 。 因此,一个 n级放大器的总电压放大倍数 Au可表示为
unuu
no
oo
i
o
i
o
u AAAU
U
U
U
U
U
U
UA
21
)1(01
21
(2― 64)
可见,Au为各级电压放大倍数的乘积。
级联放大器的输入电阻就是第一级的输入电阻 Ri1。 不过在计算 Ri1时应将后级的输入电阻 Ri2作为其负载,即
211 iL RRii RR
(2― 65)
而级联放大器的输出电阻就是最末级的输出电阻
Ron。 不过在计算 Ron时应将前级的输出电阻 Ro(n-1)作为其信号源内阻,即
)1( nosn RRono RR
(2― 66)
2― 8― 3
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 。
一,共集 —共射 (CC―CE) 和共射 —
共集 (CE―CC) 组合放大器
CC―CE 和 CE―CC 组合放大器的交流通路分别如图 2― 42(a),(b)所示 。 利用共集放大器输入电阻大而输出电阻小的特点,将它作为输入级构成 CC―CE 组合电路时,放大器具有很高的输入电阻,这时源电压几乎全部输送到共射电路的输入端 。
＋
－
U
o
R
B1
( a )
R
i
↑
R
B2
R
C2
R
L
R
o
－
＋
U
i
＋
－
U
s
R
s
R
E1
R
o1
↓
V
1
V
2
图 2― 42CC―CE 和 CE―CC
(a)CC―CE 电路； (b)CE―CC 电路图 2― 42CC―CE 和 CE―CC
(a)CC―CE 电路； (b)CE―CC 电路
＋
－
U
o
R
B1
( b )
R
i
R
B2
R
L
R
o
↓
－
＋
U
i
V
1
R
C1
R
i2
↑
R
E2
V
2
例 8 放大电路如图 2―43 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。
R
s
＋
－
U
s
R
E1
5,3 k
V
Z
R
R
C2
3k
R
E3
3k
－ U
EE
( － 6 V )
R
L
U
o
－
＋
0,2 k
V D
1
V
1
V
2
V
3
(＋ 6 V )
＋ U
CC
2k
U
Z
图 2―43 例 8电路
解 该电路为共集,共射和共集三级 直 接 耦 合 放 大 器,亦可看作 CC--
CE―CC 组合放大器 。 为了保证输入和输出端的直流电位为零,电路采用了正,负电源,并且用稳压管 VZ和二极管 VD1分别垫高 V2,V3管的射极电位 。 而在交流分析时,
因其动态电阻很小,可视为短路 。
(1)输入电阻 Ri：
k
RRrRR
krR
iEbeRRii
bei
iL
150)23.5)(1001(3
))(1(
2
2111
22
21
(2)输出电阻 Ro,
45
1001
5.13
3
1
3
32
33
22
23
beC
ERRoo
Co
rR
RRR
kRR
os
二,共射 —共基 (CE―CB) 组合放大器
CE―CB 组合放大器及其交流通路分别如图 2― 44(a),(b)所示 。 由于共基放大器的输入电阻很小,将它作为负载接在共射电路之后,致使共射放大器只有电流增益而没有电压增益 。 而共基电路只是将共射电路的输出电流接续到输出负载上 。 因此,这种组合放大器的增益相当于负载为 R′L(=RC‖ RL)的一级共射放大器的增益,即
R
B3
( a )
＋
－
U
s
R
s
U
i
＋
C
1
R
B2
＋
C
3
R
B1
R
C
＋
C
2
U
CC
U
o
＋
C
E
R
E
R
L
V
2
V
1
U
o1
图 2― 44 CE―CB
(a)电路； (b)交流通路图 2― 44 CE―CB
(a)电路； (b)交流通路
＋
－
U
s
R
s
( b )
R
i
R
B
＋
－
U
i
V
1
R
i2
V
2
U
o1
R
C
R
L
R
o
＋
－
U
o
121
2
2
1
1
1
2
1
1
1
21
11
211
a
I
I
I
I
I
I
I
I
A
r
R
r
Ra
Ir
RaI
U
U
A
e
c
b
c
b
c
i
o
i
be
L
be
L
bbe
Lb
i
o
u
而
接入低阻共基电路使得共射放大器电压增益减小的同时,也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
。
按照 Ri的定义，在图 2―33( b)电路的输入端加一电压 Ui,这时，从输入端看进去的电阻为 RB‖ rbe,因此 Ri= RB‖ rbe
U
i
R
i
＋
＋
－ －
R
s
R
B2
r
be
I
i
R
C
R
L
U
o
＋
－
( b )
e
I
b
βI
b
r
ce
R
o
I
c
I
o
b c
R
B1
4,
按照 Ro的定义,在图 2― 33(b)电路的输出端加一电压 Uo,并将 Us短路时,
因 Ib=0,则受控源 βIb=0。 这时,从输出端看进去的电阻为 RC,因此
CU
o
o
o RI
UR
s
0
(2― 48)
另外,放大器的输入,输出电阻还可以通过测量求得 。 测量电路分别如图 2― 34(a),(b)所示 。 在图 (a)
中,分别测出已知电阻 R两端到地的电压 U′i和 Ui,因而输入电流 Ii为
＋
－
U
s
R
s
＋
－
U
i
′
R I
i
＋
－
U
i
R
i
放大器
R
L
( a )
＋
U
s
R
s
S＋
－
U
o
放大器
R
L
( b )
－
＋
－
U
o
′
R
o
图 2― 34Ri和 Ro
(a) Ri的测量电路； (b)Ro的测量电路
R
UU
U
I
U
R
R
UU
R
U
I
ii
i
i
i
i
iiR
i
首先打开 S,测得负载开路电压 U′o,然后闭合 S,测得接入负载时的电压 Uo。
L
o
o
o
o
Lo
L
o
R
U
U
R
U
RR
R
U
)1(?
5,源电压放大倍数 Aus
Aus定义为输出电压 Uo与信号源电压 Us的比值,即
u
is
i
i
o
s
i
s
o
us ARR
R
U
U
U
U
U
UA
(2―51)
可见,|Aus|<|Au|。 若满足 Ri Rs,则 Aus≈Au。
U
i
R
i
＋
＋
－ －
R
s
R
B2
r
be
I
i
R
C
R
L
U
o
＋
－
( b )
e
I
b
βI
b
r
ce
R
o
I
c
I
o
b c
R
B1
6,将旁通电容 CE开路即发射极接有电阻 RE时的情况此时,对交流信号而言,发射极将通过电阻 RE接地,
其交流等效电路如图 2― 35所示 。 由图可知
Ebbebi RIrIU )1(
＋
－
U
s
R
s
＋
－
U
i
R
b2
R
b1
R
E
r
be βI b
R
C
R
L
＋
－
U
o
I
b
图 2― 35 发射极接电阻时的交流等效电路而 Uo仍为 -βIbR′L,则电压放大倍数变为
Em
Lm
Ebe
L
i
o
u Rg
Rg
Rr
R
U
UA
1)1(?
(2―52)
可见放大倍数减小了 。 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
E
L
u R
RA (2― 53)
与此同时,从 b极看进去的输入电阻 R’i变为
Ebe
b
i
i RrI
UR )1(
即射极电阻 RE折合到基极支路应扩大 (1+β)倍 。 因此,放大器的输入电阻为
Ri=RB1‖ RB2‖ R’i
(2― 54)
显然,与式 (2― 46)相比,输入电阻明显增大了 。
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。
例 5 在图 2―33( a)电路中，若 RB1=75kΩ，
RB2=25kΩ,RC=RL=2kΩ,RE=1kΩ,UCC=12V,晶体管采用 3DG6管,β=80,r bb′=100Ω,Rs=0.6kΩ,试求该放大器的直流工作点 ICQ,UCEQ及 Au,Ri,Ro
和 Aus等项指标。
解 按估算法计算 Q点：
VRRIUU
mA
R
UU
II
VU
RR
R
U
ECCQCCC E Q
E
BEQB
EQCQ
CC
BB
B
B
1.5)12(3.212)(
3.2
1
7.03
312
2575
25
21
2
下面计算交流指标。
kRRR
k
I
rr
r
R
U
U
A
LCL
CQ
bbbe
be
L
i
o
u
122
1
3.2
26
801 0 0
26
将 rbe,R′L的阻值代入上式,得
50)80(
16.0
1
2
111575
80
1
180
21
u
is
i
s
o
us
Co
beBBi
u
A
RR
R
U
U
A
kRR
krRRR
A
例 6 在上例中,将 RE变为两个电阻
RE1和 RE2串联,且 RE1=100Ω,RE2=900Ω，
而旁通电容 CE接在 RE2两端,其它条件不变,试求此时的交流指标 。
解 由于 RE=RE1+RE2=1kΩ,所以 Q
点不变 。 对于交流通路,现在射极通过
RE1接地 。 因而,交流等效电路变为图
2― 35所示电路,只是图中 RE=RE1=100Ω。
此时,各项指标分别为
可见,RE1的接入,使得 Au减小了约 10倍 。 但是,由于输入电阻增大,因而 Aus与 Au的差异明显减小了 。
8)8.8(
66.0
6
2
61.0811[2575])1([
8.8
1.0811
180
)1(
121
1
u
is
i
s
o
us
Co
EbeBBi
Ebe
L
i
o
u
A
RR
R
U
U
A
kRR
kRrRRR
Rr
R
U
U
A
2―7 共集电极放大器和共基
2― 7― 1共集电极放大器
共集电极放大电路如图 2― 36(a)所示 。 图中采用分压式稳定偏置电路使晶体管工作在放大状态 。 具有内阻 Rs的信号源 Us从基极输入,信号从发射极输出,
而集电极交流接地,作为输入,输出的公共端 。 由于信号从射极输出,所以该电路又称为射极输出器 。
＋
－
－
＋
U
o
U
i
U
s
R
s
R
B2
C
1
R
E
R
L
U
CC
R
B1
( a )
＋
C
2
图 2― 36
(a)电路； (b)交流等效电路图 2― 36
(a)电路； (b)交流等效电路
U
i
R
i
＋
＋
－
－
R
s
U
s
R
B1
( b )
I
b
R
o
R
B2
r
be
βI
b
b c
I
c
I
e
R
E
R
L
I
o
R
i
′
I
i
e
1.电压放大倍数 Au
由图 2―36( b),可得如下关系式
LEL
Lbe
L
i
o
u
Lbbebobebi
LbLEeo
RRR
Rr
R
U
U
A
RIrIUrIU
RIRRIU
)1(
)1(
)1(
)1()(
因而
(2― 55)
式中：
式 (2― 55)表明,Au恒小于 1,一般情况下,满足 (1+β)R′L>>rbe,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 。
2.电流放大倍数 Ai
在图 2― 36(b)中,当忽略 RB1,RB2的分流作用时,则 Ib=Ii,而流过 RL的输出电流 Io为
LE
E
i
o
i
LE
E
b
LE
E
eo
RR
R
I
I
A
RR
R
I
RR
R
II
)1(
)1(
由此可得
(2―56)
3.输入电阻 Ri
由图 2―36( b)可知，从基极看进去的电阻
R′i为
iBBi
LbeL
RRRR
RrR
21
)1(?
所以与共射电路相比，由于 R′i显著增大，因而共集电路的输入电阻大大提高了。
(2― 57)
4.输出电阻 Ro
在图 2― 36(b)中,当输出端外加电压 Uo,而将 Us短路并保留内阻 Rs时,
2― 37所示电路 。 由图可得
＋
－
U
o
r
be
R
s
R
B2
R
B1
βI
b
R
o
′
R
E
R
o
I
o
I
e
I
o
′
I
b
图 2― 37求共集放大器 Ro的等效电路
1
1
)1(
)(
0
21
sbe
EoEU
b
o
o
sbe
o
o
o
beo
BBss
sbebo
Rr
RRR
I
U
R
Rr
I
U
R
III
RRRR
RrIU
s
则由 e极看进去的电阻 R′o为所以,输出电阻
(2―58)
2― 7― 2共基极放大器
图 2― 38(a)给出了共基极放大电路 。
图中 RB1,RB2,RE和 RC构成分压式稳定偏置电路,为晶体管设置合适而稳定的工作点 。 信号从射极输入,由集电极输出,而基极通过旁通电容 CB交流接地,
作为输入,输出的公共端 。 按交流通路画 出该放大 器的交 流等效电 路如 图
2― 38(b)所示 。
C
1
－
＋
U
i
＋
R
E
＋
C
2
R
CR
B1
R
B2
＋ C
B
－
＋
U
o
R
L
U
CC
( a )
图 2― 38
(a)共基极放大电路； (b)交流等效电路图 2― 38
(a)共基极放大电路； (b)交流等效电路
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
1.电压放大倍数 Au
由图 2― 38(b)可知
LCL
be
L
i
o
u
LCbobebi
RRR
r
R
U
U
A
RRIUrIU
)(,
(2― 59)
所以式中：
2,电流放大倍数 Ai
在图 2―38( b)中，由于输入电流
Ii≈Ie,而输出电流
LC
C
co RR
RII
,故有
LC
C
LC
C
e
c
i
o
i RR
R
RR
R
I
I
I
IA
(2―60)
显然,Ai<1。 若 RC>>RL,则 Ai≈α,即共基极放大器没有电流放大能力 。 但因 Au>>1,所以仍有功率增益 。
3.输入电阻 Ri
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 R′i为
1
1
be
EiEi
be
e
i
L
r
RRRR
r
I
U
R
所以
(2― 61)
4.输出电阻 Ro
由图 2― 38(b)可知,若 Ui=0,则 Ib=0,βIb=0,显然有
Co RR?
(2― 62)
2― 7― 3 三种基本放大器性能比较
以上我们分析了共射,共集和共基三种基本放大器的性能,为了便于比较,现将它们的性能特点列于表 2― 1中 。
其中,共射极电路既有电压增益,又有电流增益,所以应用最广,常用作各种放大器的主放大级 。 但作为电压或电流放大器,它的输入和输出电阻并不理想 —
—即在电压放大时,输入电阻不够大且输出电阻又不够小；而在电流放大时,则输入电阻又不够小且输出电阻也不够大 。
2―8 放大器的级联
2― 8― 1级间耦合方式
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 。 常用的耦合方式有三种,即阻容耦合,变压器耦合和直接耦合 。
阻容耦合是通过电容器将后级电路与前级相连接,其方框图如图 2― 39(a)
所示 。 由于电容器隔直流而通交流,所以各级的直流工作点相互独立,这样就给设计,调试和分析带来很大方便 。 而且,只要耦合电容选得足够大,则较低频率的信号也能由前级几乎不衰减地加到后级,实现逐级放大 。
U
o
R
E2
U
CC
( a )
U
o
U
CC
图 2― 40
(a)垫高后级的发射极电位； (b)
(c)电阻和恒流源电平移位； (d)NPN,PNP管级联图 2― 40
(a)垫高后级的发射极电位； (b)
(c)电阻和恒流源电平移位； (d)NPN,PNP管级联
U
o
U
CC
( b )
图 2― 40
(a)垫高后级的发射极电位； (b)
(c)电阻和恒流源电平移位； (d)NPN,PNP管级联
U
CC
( c )
U
o Q
U
i Q
R
I
o
图 2― 40
(a)垫高后级的发射极电位； (b)
(c)电阻和恒流源电平移位； (d)NPN,PNP管级联
U
o
U
CC
( d )
N P N
P N P
2― 8― 2级联放大器的性能指标计算
分析级联放大器的性能指标,一般采用的方法是：通过计算每一单级指标来分析多级指标 。 在级联放大器中,
由于后级电路相当于前级的负载,而该负载正是后级放大器的输入电阻,所以在计算前级输出时,只要将后级的输入电阻作为其负载,则该级的输出信号就是后级的输入信号 。 因此,一个 n级放大器的总电压放大倍数 Au可表示为
unuu
no
oo
i
o
i
o
u AAAU
U
U
U
U
U
U
UA
21
)1(01
21
(2― 64)
可见,Au为各级电压放大倍数的乘积。
级联放大器的输入电阻就是第一级的输入电阻 Ri1。 不过在计算 Ri1时应将后级的输入电阻 Ri2作为其负载,即
211 iL RRii RR
(2― 65)
而级联放大器的输出电阻就是最末级的输出电阻
Ron。 不过在计算 Ron时应将前级的输出电阻 Ro(n-1)作为其信号源内阻,即
)1( nosn RRono RR
(2― 66)
2― 8― 3
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 。
一,共集 —共射 (CC―CE) 和共射 —
共集 (CE―CC) 组合放大器
CC―CE 和 CE―CC 组合放大器的交流通路分别如图 2― 42(a),(b)所示 。 利用共集放大器输入电阻大而输出电阻小的特点,将它作为输入级构成 CC―CE 组合电路时,放大器具有很高的输入电阻,这时源电压几乎全部输送到共射电路的输入端 。
＋
－
U
o
R
B1
( a )
R
i
↑
R
B2
R
C2
R
L
R
o
－
＋
U
i
＋
－
U
s
R
s
R
E1
R
o1
↓
V
1
V
2
图 2― 42CC―CE 和 CE―CC
(a)CC―CE 电路； (b)CE―CC 电路图 2― 42CC―CE 和 CE―CC
(a)CC―CE 电路； (b)CE―CC 电路
＋
－
U
o
R
B1
( b )
R
i
R
B2
R
L
R
o
↓
－
＋
U
i
V
1
R
C1
R
i2
↑
R
E2
V
2
例 8 放大电路如图 2―43 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。
R
s
＋
－
U
s
R
E1
5,3 k
V
Z
R
R
C2
3k
R
E3
3k
－ U
EE
( － 6 V )
R
L
U
o
－
＋
0,2 k
V D
1
V
1
V
2
V
3
(＋ 6 V )
＋ U
CC
2k
U
Z
图 2―43 例 8电路
解 该电路为共集,共射和共集三级 直 接 耦 合 放 大 器,亦可看作 CC--
CE―CC 组合放大器 。 为了保证输入和输出端的直流电位为零,电路采用了正,负电源,并且用稳压管 VZ和二极管 VD1分别垫高 V2,V3管的射极电位 。 而在交流分析时,
因其动态电阻很小,可视为短路 。
(1)输入电阻 Ri：
k
RRrRR
krR
iEbeRRii
bei
iL
150)23.5)(1001(3
))(1(
2
2111
22
21
(2)输出电阻 Ro,
45
1001
5.13
3
1
3
32
33
22
23
beC
ERRoo
Co
rR
RRR
kRR
os
二,共射 —共基 (CE―CB) 组合放大器
CE―CB 组合放大器及其交流通路分别如图 2― 44(a),(b)所示 。 由于共基放大器的输入电阻很小,将它作为负载接在共射电路之后,致使共射放大器只有电流增益而没有电压增益 。 而共基电路只是将共射电路的输出电流接续到输出负载上 。 因此,这种组合放大器的增益相当于负载为 R′L(=RC‖ RL)的一级共射放大器的增益,即
R
B3
( a )
＋
－
U
s
R
s
U
i
＋
C
1
R
B2
＋
C
3
R
B1
R
C
＋
C
2
U
CC
U
o
＋
C
E
R
E
R
L
V
2
V
1
U
o1
图 2― 44 CE―CB
(a)电路； (b)交流通路图 2― 44 CE―CB
(a)电路； (b)交流通路
＋
－
U
s
R
s
( b )
R
i
R
B
＋
－
U
i
V
1
R
i2
V
2
U
o1
R
C
R
L
R
o
＋
－
U
o
121
2
2
1
1
1
2
1
1
1
21
11
211
a
I
I
I
I
I
I
I
I
A
r
R
r
Ra
Ir
RaI
U
U
A
e
c
b
c
b
c
i
o
i
be
L
be
L
bbe
Lb
i
o
u
而
接入低阻共基电路使得共射放大器电压增益减小的同时,也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
。
