第3章 晶体三极管及其放大电路

????/s?AusH??UoUs?U??UsUb/eUo?? ?Us/Ub/e?Aus m??/1j?CM1j?C/???(?gmRL)?//Rs?rbeR?1j?CRL?1j?CMrb/e11?1?j(ffH1)1?j(ffH2)

(3-78)

/ 式中 Aus m??gmRL??rb/eRs?rbb/?rb/e????RL ，为中频增益。

Rs?rbe fH1?11? (3-79) /2?RC2?[(Rs?rbb/)//rb/e][Cb/e?(1?gmRL)Cb/c]fH2?11 (3-80) ?///2?RLCM2?RLCb/c?UCC考虑到C?Cb?e?CM>>Cb/c于是满足fH1<

??Rb1RcC2TAusH?Aus m?1 (3-81)

1?j(ffH1)C1Rsui放大器的带宽增益积为

/Aus mfH?gmRL??usRb2(a)ReCeuoRL?rb/eRs?rbb/?rb/e?1 (3-82)

2?RCC1Rs++?Ib?Ic??Ib+C2+rbe?Aus mfH为带宽－增益积。可见，选定电路参数和三极

?Us-管参数后Au0fH基本上是个常数，因此，放大器的低频电压增益与通频带存在矛盾。

3.6.3单级阻容耦合放大电路的频率特性 1 . 低频段小信号微变等效电路

低频段时图3-45b 所示单级共射极RC耦合放大器的小信号等效电路如图3-45b 所示，若满足

Rs+Ce?Ib+C1+Rc(b)RLUo-??Ic+C2+Us-(c)?rbeRc-+?R?Ibc?RLUo-1??Re (3-83) ?Ce基极回路，XCe?(1??)图3-45 低频小信号等效电路?影响也被忽略，C1、C2和Ce被保留，然后将Ce折算到则流过Re的电流可以忽略，同时CM1。Ce对输出电路基本不存在折算问题，且通常Ce??C2，因而，?CeCe对输出回路的影响可以忽略，等效后的电路如图3-45c所示，该电路有三个RC电路环节。当信

号频率提高时，它们的作用相同，都有利于放大倍数的提高，相当于高通环节，有下限截止频率。

图3-45c所示电路，实际上为RC高通电路，其电压增益为：

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第3章 晶体三极管及其放大电路

1??Uo?A?A (3-84) usLus m?(1?jf/f)(1?jf/f)L1L2Us11，fL2?其中， fL1? (3-85)

2?(Rs?rbe)C12?(Rc?RL)C2可见，图3-45a所示RC耦合单级放大电路满足(3-83)的条件下，其低频响应有两个转折频率点fL1和fL2，考虑到(Rs?rbe)<<(Rc?RL)，因此满足

AuAum0.707Aum低频段中频段高频段?fL1>>fL2，因此，可取fL1作为下限截止频率。

由于Ce接在发射极电路，流过它的电流Ie是基极电流

??BW0.7fIb的(1??)倍。Ce的大小对电压放大倍数的影响较大，因

此，Ce是影响低频响应的主要因素。

图3-46所示是单级阻容耦合共射放大电路的频率特

性，图a是幅频特性,图b是相频特性。

例3-14 试设计一阻容耦合单级晶体三极管放大器。已知

00?fL(a)fHf90o180oUCC??12 V，RL?3 k?，Rs?300 ?，性能要求：Au?50，Ri?1 k?，RL?3 k?，fL?100 Hz，

??45o???45o(b)270ofH?100 kHz，且电路的稳定性好。

解：(1)选择电路方案。考虑到要求电路的稳定性好，采

图3-46 单级放大器及其频率特性用分压式射极偏置共射极放大电路。由于要求fH?100 kHz，因此选用高频小功率管S9013，其参数为ICM?20 mA，U(BR)CEO?20 V，fT?150 MHz。通常要求??Au，故选??60。 (2) 设置静态工作点

由于是小信号电压放大器，按照分压偏置式共发射极放大电路静态工作点的设置方法，电路

1UCC?3 V，且要426求Ri (Ri?rbe)?1 k?，由rbe?200?(1??)，得到

IE26?IC?IE??1.95 mA，取IC?1.5 mA

1000?20026rbe?200?(1??)?1257 Ω?1000 Ω，

1.5U?UBE?1.53 k?，取标称值电阻则 RE?BIE如例3-14图所示。由式(3-41)，取UB?50 k??UCCc1.5 k?56 k?Rb1?RPRC1R1C2TRL3 k?Rsuius24 k?Rb2Re1.5 k?Ceuo例3-14 图RE?1.5 k?，由式(3－41)得

UB3?60Rb2????24 k?

(5~10)IC5?1.5U?UBRb1?CCRb2?72 k?，为了调整工作点得方便，取Rp?50 k?电位器与R1?56 k?

UB固定电阻串连组成Rb1。

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第3章 晶体三极管及其放大电路

由式(3-45)得 RL?/Aurbe?/RLRL0.838?3Rc???1.16k?，取标称值电阻Rc?1.2 k? /RL?RL3?0.838由于(Rs?rbe)?(Rc?RL)，于是由式(3-85 )计算C1

1C1?(3~10)?10.2 μF，取标称值电容

2?fL(Rs?rbe)Aum10.707Aum1?0.838 k?

??A?Au1u2Aum1ffL1fH1C1?C2?10 μF CE?(1~3)1R?r2?fH(Re//sbe)1???127 μF，取标称值电容

Aum0(a)?AuCE?220 μF。

工程应用中，耦合电容和旁路电容可以根据经验或参考其它电路酌情选用合适得值。在低频范围内，可选择 C1?C2?5~22 μF，CE?50~220 μF。 3.6.4 多级放大器的频率响应

假设由两级完全相同的单级共射极RC耦合放大电路级联

0.707AumAum1Aum2?Aum0.49AumBW1BW0.70fL1fLffHfH1(b)图3-47 多级放大器频率特性构成一个两级放大器，其中，单级放大器的幅频特性如图3-47a所示，中频段电压增益为

Aum1?Aum2，每级的上限频率fH1?fH2，下限频率fL1?fL2，两级放大器的中频增益为

2Aum?Aum1Aum2?Aum1，这时两级放大器的上、下限频率分别为fH和fL，而不是fH1和fL1，因

为在fH1和fL1处，两级放大器的电压增益为0.49Aum1，如图3-47b所示。显然，fH?fH1，

2fL?fL1，BW0.7?fH?fL?BW1?fH1?fL1。也就是说，多级放大器级联后，总电压增益提高

了，当通频带变窄了，这是多级放大器的一个重要概念。

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第3章 晶体三极管及其放大电路

思考题与习题

3-1 为什么放大电路能把小能量的电信号放大到所要求的程度？试说明组成放大电路的基本原则？ 3-2三极管具有放大作用的内部条件和外部条件是什么？三极管基本放大电路由哪些主要部分组

成？各元件有什么作用？放大电路的失真有哪几种？各自有什么特点？ 3-3什么是放大电路的静态分析？静态分析时依据什么电路？ 3-4什么是放大电路的动态分析？进行动态分析时依据什么电路？ 3-5放大电路的输出动态范围也可以通过实验的方法测得。如何用示波器观察基本共射放大电路的最大不失真输出电压波形？

3-6用直流电压表测得4个工作于放大状态的三极管的管脚电位如题3-1表所示，试判断其管脚、管型及材料。

3-7 某一晶体管的PCM=100mW、ICM=20mA、UBR(CEO) =15V。试问在下列几种情况下，何种是正常工作状态？

题3-1表 A B C 5 8 D 8 5.5 U1(V) 2.8 2.9 U2(V) 2.1 2.6 U3(V) 7 7.5 8.7 8.3 （1）UCE=3 V、IC=10 mA；（2）UCE =2 V、IC =40 mA；（3）UCE =6 V、IC =200 mA

3-8在某共发射极放大电路中，电源电压UCC＝12V，若用电压表测得晶体管三个极UB=4.5 V 、UE =3.8 V 、UC =8 V，试判断三极管的工作状态；若UB=4.5 V 、UE =3.8 V 、UC =4V，三极管的工作状态又如何？若UB=2.3 V 、UE =1.6 V 、UC =11.2V, 则三极管的工作点靠近输出特性的哪个区域？

3-9分别画出用NPN型三极管和PNP型三极管所组成的单级共射基本放大电路，标出电源电压及隔直电容的极性，并标明静态电流IB及IC的实际流向和静态电压UBE、UCE的实际极性。

3-10 题3-10图所示放大电路中，给定UCC?12 V，??80，

+ui0＋UccRbC1+uitRc+C2T+Uom0uotuo-题3-10图Rc?3 k?，若要求Uom?5 V且不失真，请选择电路的其他参数

值，确定静态工作点。

3-11用示波器观察题3-10图所示NPN管共射单级放大电路输出电压，得到题3-11图所示四种输出电压波形，试判断哪些波形出现了失真？分别写出失真的类型。

3-12 放大电路的直流通路如图3-uouoπ2π-uouo0?t0π2π?t0π(c)?t2π0π(d)?t2π(a)(b)题3-11图15b所示，正常工作点为Q，若工作点变为Q1和Q2，试分别说明题3-12图a、b，c是哪个参数引起静态工作点的移动？

0(a)iC/mAQ1iC/mAiC/mAQQ2Q1QQ2Q1QQ2uCE/V070 (b)uCE/V0(c)uCE/V题3-12图第3章 晶体三极管及其放大电路

3-13 三极管组成电路如题3－13图a～f所示，试判断这些电路能不能对输入的交流信号进行正常放大，并说明理由。

3-14试画出题3-14图所示各电路的交流通路和微变等效电路图，并说明各电路对正弦交流信号有无放大作用？为什么？请改正电路中的错误之处。

3-15 题3-15图a所示固定偏置放大电路中，三极管的输出特性及交、直流负载线如题3-15图b所示，试求：

(1)电源电压UCC，静态电流IB、IC和管压降UCE的值；

(2)电阻Rb、RC的值；

(3)输出电压的最大不失真幅度Uom。

Rs++ui＋UccRbC1++C3(a)Rc+C2TRb1RcC2T-Ucc+++++uiC1RLuo-RLRb2-+Ucc-Re(b)+Ceuo-Rb1C1++uiRcC2Rb1C2+T+RcRb2T-Ucc+C2+C1++ui+RLuo-RLuo--Rb2(c)Re-(d)Re题3-14图RbC1+uiRc+T＋UccC2++RLuo-题3-16图us--题3-15图

3-16放大电路如题3-16图所示，已知UCC?12V,Rb?360 k?, RL?Rc?2 k?,三极管的

题3-13图

Ube?0.7 V，β=60。试求：

（1）计算静态工作点

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