第3章 晶体三极管及其放大电路
??UUii Ri???Rb//rbe?rbe (3-39)
???I?IIi1b由于微变等效电路中存在受控电源，输出电阻的求法应采用外加电压法。即图3-22b所示电路中中令负载开路（RL??）和信号源为零（Us?0，保留内阻）情况下，在输出端外加一电压?，产生电流I? ，则可得输出电阻为 U??URo??IUs?0RL????rce//Rc?Rc (3-40)
对于一个放大电路来说，输入电阻越高越好，输出电阻越低越好。因为输入电阻越高，一是减小信号源的负担，放大电路从信号源取用电流小；二是减少信号源内阻对放大电路的影响，使得信号源电压在内阻上的损耗减少；第三，若作为多级放大电路的后级，后一级的输入电阻大，对前级的放大倍数影响小。而输出电阻低意味着负载变动时，输出电压变化较小，即带负载能力较强。共发射极放大电路的输入电阻(Ri?rbe)较低；而集电极负载电阻Rc为几千欧的电阻，故输出电阻比较高。一般共发射放大电路用在多级放大电路的中间级。
例3-8 在例3-8图所示放大电路中，已知Rb＝200kΩ，Rc＝2kΩ，RL＝8kΩ， UCC＝12V，β＝50，①试近似估算静态工作点；②求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻；③若负载开路，求电压放大
??U?Us。 倍数；④若Rs＝50Ω和Rs＝500Ω，RL＝8kΩ，求Auso解：①由直流通路可得
?U?UBEUCC12IB?CC???60μA
RbRb200?103 IC??IB?50?60?3 mA
RbC1+Rs+TRc+＋UccC2+UCE?UCC?ICRc?12?3?2?6V
②晶体管的输入电阻为
+uiRLuo-例3-8图usrbe?rbb??(1??)UT26?200?(1?50)?0.863 kΩ IE2--根据图3-22b所示的微变等效电路，可得
?UR?2//8?Au?o???L??50??83.07
?Ur0.963ibe?URi?i?Rb//rbe?120//0.863?0.863 kΩ
?Ii Ro?Rc?2 kΩ ③若负载开路，则
?UR2? Au?o???c??50???103.84 ?Uirbe0.963由此可见，放大电路接上负载电阻RL后，电压放大倍数要下降。而在实际应用中尽可能使放大倍数稳定，故应采取一定措施。 ④ 当Rs＝50 Ω，RL＝8 kΩ时，
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第3章 晶体三极管及其放大电路
??U?UU0.963oo???Ri??83.07? Aus?????i?A??78.97 u?UR?R0.05?0.963iUssiUs若Rs＝500 Ω，RL＝8 kΩ，则
??U?UUoo???Ri??83.07?0.963??54.68 Aus?????i?Au?URs?Ri0.5?0.963iUsUs?称为源电压放大倍数。由上述计算可见，信号内阻的存在将使源电压放大倍数下降，而且输入Aus电阻越小，源电压放大倍数下降的越多。因此，当信号源为电压源时，要求电压源内阻(或电流源内电导)尽量小。
3.3放大电路静态工作点的稳定
3.3.1温度对放大电路静态工作点的影响
对于图3-14a所示的共发射极放大电路，电路的优点是电路组件少，电路简单，易于调整。但由于
UCCRcIC2iC/mAQ/28060Q1/Q2IB?UCC?UBE，当电源电压UCC和偏置电阻Rb确定
RbIC1Q140Q//2后，基极电流IB就为某一常数。因此，当环境温度变化、电源电压波动或组件参数变化时，静态工作点将不稳定，尤其是温度变化引起Q点漂移。这是由于晶体三极管的一
ICEOQUCE2UCE1//1iB?20μA0UCC0uCE/V图3-23 温度对静态工作点的影响些参数如集射极反向穿透电流ICEO、电流放大系数β和发射结电压UBE都会随着环境稳定变化而变化，使静态工作点随之漂移，放大电路就可能进入非线性区，产生非线性失真。
温度对晶体管参数的影响最终表现为使集电极电流增大。温度升高时，使集射极反向穿透电流ICEO增大，晶体管的输出特性曲线上移，如图3-23所示。常温下，静态工作点为Q点，负载开路情况下，交直流负载线重合。若环境温度升高，使得ICEO增大，工作点电流从IC1增加到IC2，工作点电压从UCE1减小到UCE2，晶体管输出特性曲线为虚线部分，则静态工作点移动到Q1点移到了
Q2，则动态范围由原来的Q1/～Q1//变化
到Q2～Q2，从图3-23中可以看出Q2已进入饱和区，将产生饱和失真。
因此，稳定静态工作点关键是稳定集电极电流IC，使IC尽可能不受温度的影响而保持稳定。为此，通常将图3-14a所示的共发射极放大电路改成分压偏置式发射极偏置放大电路，如图3-24所示。 3.3.2 分压偏置式共发射极放大电路
图3-24所示电路是在图3-14a所示
(a)////?UCC?UCCRb1C1RcC2Rb1I1ICRcIBRsTuiusRb2ReCeuoRLUBI2uBETuCEIERb2Re(b)图3-24 基极分压射极偏置电路(a)原理电路(b)直流通路的共发射极放大电路基础上，引入发射极电阻Re和基极偏置电阻Rb2，构成分压偏置式共发射极放大电路。电容Ce为交流旁路电容，其容量应选得足够大。它对直流量相当于开路，而对于交流信号相当于短路，以免Re对交流信号产生压降使电压放大倍数下降。 1．静态工作点的估算
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第3章 晶体三极管及其放大电路
图3-24a所示分压偏置式共发射极放大电路的直流通路如图3-24b所示。根据KCL可得: I1?I2?IB，若合理选择电路参数，使得I1?I2??IB，则有
UCC
Rb1?Rb2 I1?I2?基极电位为
UB?I2Rb2?Rb2UCC （3-41）
Rb1?Rb2上式表明，只要选择I1?I2??IB，则基极电位UB近似由电源电压UCC、分压电阻Rb1和Rb2决定，而与晶体管的参数无关，即基本不随温度变化而变化。若使I1≈I2 >> IB，则要减小Rb1和Rb2，这必然使得放大电路的输入电阻下降而影响放大电路的性能，工程应用中各电极电流和电压的选择如下
??I1?I2?(5~10)IB ( 硅管)??I1?I2?(10~20)IB ( 锗管) （3-42） ?11?UE?(~)UCC53? 由直流通路可知，
U?UBE (3-43) IC?IE?BRe上式中UB和Re为固定值，当UB>>UBE 时，则有IC?IE?UB不随温度而变，可以近似认为集Re电极电路IC与温度无关，放大电路的静态工作点得以稳定。若使IC固定不变，要满足UB>>UBE。但UB太高，会使发射极电位UE也随之增大，这样使得UCE下降，从而减少输出电压得线性动态范围，一般对于硅管取UB=(3～5) UBE，锗管取UB=(1～3) UBE。由式(3-41)～ (3-43)可知，若
(1??)Re??(Rb1//Rb2)，图3-24所示放大电路的静态工作点稳定的效果较好，通常需要满足
?Re?10(Rb1//Rb2)。
根据三极管电流分配原理，可得基极电流为
IB?集射极电压为
IC? (3-44)
UCE?UCC?IC(Rc?Re) (3-45)
由式(3-42)、(3-43)、(3-44)及(3-45)可估算放大电路的静态工作点。 2．静态工作点的稳定过程
ibic+++RL?Ii?Ib+I?1?I2b+Ube?c?Ic??Ib
Rs+-+Rb1Rb2ubeuce--Rs+?rbee+usui-RcuoUi?Re-Us-Rb1Rb2Rc?IeUo-?RL--（a）Ri（b）Ro图3-25 分压式射极偏置电路的等效电路(a) 交流通路49 (b) 微变等效电路第3章 晶体三极管及其放大电路
分压偏置式放大电路静态工作比较稳定是由于引入了电阻Re，其两端电压与集电极电流有关，即UE?ICRe，当由于环境温度的变化使得集电极电流IC增大时， UE随之提高，使得UBE减小，
从而使IB减小，IC也随之下降，集电极电流近似不变。上述的调节过程如下
T↑→IC↑→UE?ICRe↑→UBE（＝UB－UE）↓→IB↓ IC↓ 3．动态参数的计算
图3-24a的分压偏置式放大电路的交流通路及微变等效电路如图3-25所示。 （1） 电压放大倍数
??Uo??先根据定义：Au?，用电路中的已知量表示待求量Uo和Ui，即可求得Au。由图3-25b
?Ui???I?(R//R)???I?R? UoccLcL?
??I?r Uibbe???R?U??IR?obL Au?????L (3-46)
??rUIrbeibbe（2）输入电阻
由KCL得 Ii?I1?I2?Ib? Ri?（3）输出电阻
????UiUiUi??，于是 Rb1Rb2rbe???UiIi?????UiI1?I2?Ib?????Rb1//Rb2//rbe (3-47)
Ro?UI?rce//Rc?Rc (3-48)
Us?0RL???（4）旁路电容Ce的影响
如果将图3-24a的电容断开，其直流通路没有变化，交流通路和微变等效电路如图3-26所示。电路的电压放大倍数为
?R?????I??RLUobL? (3-49) Au?.??? ?r?(1??) I?RIr?(1??)RbbebebeeUi??I?r?IeR。由上式可见，发射极电阻Re的存在使得电压放大倍数下降，可通过旁路电式中Uibbee容Ce将Re交流短路。
由图3-26b 可得无旁路电容时分压偏置放大电路得输入电阻为
?.?URi?i?Rb1//Rb2//[rbe?(1??)Re] (3-50)
?Ii 50
第3章 晶体三极管及其放大电路
ibRs++Rb1Rb2ic++RL?IbRs+Us?b+c?Ic??Ib+Ui?ubeuce--UbeRb-?rbee?Ie+us+-ui-RcuoRcUo?RLRe---Re-（a）Ri(a) 交流通路（b）Ro图3-26 共射极无旁路电容时的等效电路(b) 微变等效电路由此可见发射极电阻Re的存在可以提高放大电路的输入电阻，因此通常将Re分成两部分，如例3-9图所示电路中R?e＋Re，其中Re的数值比较小，目的是提高放大电路的输入电阻，同时也是减少对电压放大倍数的影响。R?e比Re大得多，其作用是稳定静态工作点。
例3-9 在例3-9图所示是一个典型的分压式射极偏置放大电路。已知UCC＝12V，Rc＝6kΩ，Re＝
/300Ω， Re＝2.7kΩ，Rb1＝60 kΩ，Rb2＝20 kΩ, RL＝6 kΩ, β＝50，UBE＝0.6V，试求：①静态工作
?、输入电阻Ri和输出电阻Ro。 点IB、IC和UCE ；②电压放大倍数Au解：①根据式(3-41)和(3-43)可得
UB?Rb220UCC??12?3 V
Rb1?Rb260?20
UB?UBE3?0.6??0.8 mA
??ReRe0.3?2.7I0.8IB?C??16 μA
?50??Re)UCE?UCC?IC(Rc?ReIC??12?0.8?(6?0.3?2.7)?4. 8V?UCC
Rb1C1RcC2
RsTRLRsCeTusuiReuousuiRb2(a)Re/Rb1Rb2(b)ReuoRcRL例3-9图② 三极管的输入电阻为 rbe?200?(1??)2626?200?(1?50)??1.85 kΩ IE0.8交流通路如例3-26图b所示。
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