放大電路設(shè)計(jì)及分析課件

1、第2章 放大電路的工作2.1 觀察放大電路的波形2.2 放大電路的設(shè)計(jì)2.3 放大電路的性能2.4 共發(fā)射極應(yīng)用電路第2章 放大電路的工作2.1 觀察放大電路的波形2.1.1 5倍的放大 放大電路的作用是將小信號放大為大信號，例如，將0.1V的信號提高為1V信號即是放大。 首先，用晶體管組成一般的放大電路，并用示波器對各部分的工作進(jìn)行觀察。 圖2.1是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)電路?？匆幌戮w管就知道，晶體管有三個(gè)端子，分別是集電極、基極、發(fā)射極。在圖2.1的電路中，基極為輸入，集電極為輸出，發(fā)射極為公用（地）端。因此，稱圖2.1為共發(fā)射極放大電路（Common EmitterAmplifier）。作為信號放大

2、用IC的有名的OP放大器，在其內(nèi)部起放大作用的部分電路當(dāng)中，使用的就是共發(fā)射極放大電路。集電極基極輸出接地（信號共用）輸入直流電源圖2.1 在該電路中，當(dāng)輸入信號是由實(shí)驗(yàn)用的正弦波發(fā)生器產(chǎn)生的1KHz、1Vp-p的正弦波信號時(shí)，其輸入輸出波形如圖2.2所示 輸入信號Vi為1Vp-p,輸出信號Vo的振幅（波形上下之間的值）為5Vp-p，如果用對數(shù)來表示，則為20Ig5=14dB. 仔細(xì)對波形進(jìn)行觀察可知，輸出波形的相位相對于輸入波形有180度的改變（波形反轉(zhuǎn)） 第2章 放大電路的工作第2章 放大電路的工作圖2.2 輸入電壓Vi與輸出電壓Vo的波形（200us/div，1V/div）（Vi為1Vp

3、-p,Vo為5Vp-p，即是5倍的放大。因?yàn)橹芷跒?ms，信號的頻率為1KHz,Vi與Vo的相位相反）vivo第2章 放大電路的工作2.1.2 基極偏置電壓 圖2.3是輸入信號Vi與晶體管基極電位Vb的波形 Vb的振幅和相位完全與Vi相同，Vb的波形是在交流成分上疊加約2.6V的直流電壓的波形。 該直流電壓稱為基極偏置電壓，產(chǎn)生偏置電壓的電路（在該電路中，為R1與R2）稱為偏置電路。 所謂偏置（bias）是“偏離”的意思，在圖2.1中，將基極電位偏離了直流2.6V，故有這樣的稱呼。 位于輸入端的電容C1是切去基極偏置電壓（直流）僅讓加在輸入端的交流成分過的電容。由于它使輸入信號與電路或者電路與

4、電路相耦合，所以稱為耦合電容。第2章 放大電路的工作圖2.3輸入電壓Vi與基極電位Vb的波形（200us/div，1V/div）（Vo以0V為中心作正負(fù)振動(dòng)，即是交流。Vb等于在直流偏置上疊加Vi）vivb第2章 放大電路的工作2.1.3 基極發(fā)射極間電壓為0.6V 圖2.4為基極電位 與發(fā)射極電位 的波形。在交流上 與 振幅與相位是完全相同的波形。如圖2.3所示，與 在交流上是相同的波形，所以發(fā)射極電位 成為與輸入信號完全相同的波形。 因此，當(dāng)在晶體管的基極上加信號時(shí)，即使從發(fā)射極將信號取出，也完全沒有電壓放大作用（電壓放大倍數(shù)為1） 再來注意圖2.4中的直流電位。 是在+2.6V的直流上疊

5、加1KHz的交流信號，但是， 是在約比它低0.6V（在圖中為0.62V）即+2V上疊加同樣的交流信號。第2章 放大電路的工作圖2.4 基極電位 Vb與發(fā)射極電位Ve 的波形（200us/div，1V/div）( Vb與 Ve的交流振幅幾乎相同，而直流電位相差約0.6V，這是晶體管電路的特點(diǎn))vevb第2章 放大電路的工作2.1.4 兩種類型的晶體管 實(shí)際上晶體管有兩種類型，分別稱NPN晶體管和PNP晶體管。它們都有如圖2.5所示的兩個(gè)PN結(jié)。 該P(yáng)N結(jié)圖2.6所示的二極管?？梢赃@樣認(rèn)為，晶體管在基極發(fā)射極間和基極集電極間連接著二極管（顯然，晶體管不是圖2.5所示的那樣將兩個(gè)二極管連接在一起）。

6、 在一般的放大電路中，使基極發(fā)射極間的二極管ON（導(dǎo)通），基極集電極間的二極管OFF（截止）來設(shè)置晶體管各端子的電位（偏置電壓）。第2章 放大電路的工作圖2.5 晶體管的PN結(jié)（在雙極晶體管中有兩種類型，可根據(jù)電源情況靈活使用。通常使用正電源的NPN型晶體管）第2章 放大電路的工作PNPN結(jié)陽極陰極VIO0.60.7V硅二極管的正向壓降約0.60.7V(a) PN結(jié)（b） I-V特性圖2.6 二極管特性第2章 放大電路的工作 在圖2.1的電路中，也使基極發(fā)射極間的二極管ON，基極發(fā)射極間電壓VBE(在圖2.4中Vb與Vc之電壓差)與普通硅二極管的正向壓降是相同的值，即0.60.7V。 雙極晶體

7、管（普通的晶體管）與在數(shù)據(jù)表上寫著的小信號、功率、低頻和高頻等用途沒有關(guān)系，在進(jìn)行放大工作時(shí)，肯定為VBE0.60.7V。 在晶體管電路中，這樣極其重要的事情。不夸張地說，只要知道VBE0.6V與歐姆定理，無論怎樣復(fù)雜的晶體管電路都能進(jìn)行解析和設(shè)計(jì)第2章 放大電路的工作2.1.5 輸出集電極電壓的變化部分 圖2.7是發(fā)射極電位Ve與集電極電位Vc的波形。至今所見到的波形Vb與Ve是輸入信號Vi相同的波形，不進(jìn)行電壓放大。但是，如圖2.7所示，在集電極呈現(xiàn)出Vi被放大的波形（相位與Vi相反） 相對于發(fā)射極電阻RE，如圖2.4所示，Ve振幅為2V0.5V,所以晶體管的發(fā)射極電流ie（=在RE上流動(dòng)

8、的電流）是以1mA為中心，在0.5mA的變化(2V0.5V)/2k=1mA0.25mA。 在晶體管的各端子流動(dòng)的電流有圖2.8所示的關(guān)系。但是與集電極ic相比，則ib是非常小的值，可以忽略不計(jì)，則ic=ib。第2章 放大電路的工作圖2.7 發(fā)射極電位Ve與集電極電位Vc的波形（200us/div，2V/div）(Vc與Ve是相反，在Vc出現(xiàn)將Ve放大了的電位)vc15vve第2章 放大電路的工作ibicieibicie基極電流集電極電流發(fā)射極電流ie=icib（ibic）圖2.8 晶體管各端子的電流（表示交流成分時(shí)，用小寫的符號，NPN型與PNP型晶體管的電流方向完全相反）第2章 放大電路的工

9、作 因此，在圖2.1的電路中，集電極電流ic也與ie相同為1mA0.25mA。換一個(gè)看法，如圖2.9所示，將輸入信號Vi的電壓變化Vi（此時(shí)為0.5V）變化成電流變化ic（此時(shí)為0.25mA），則可以將圖2.1的電路看出是由集電極進(jìn)行輸出的電源。 進(jìn)而，利用集電極與電源間接入RC（稱為集電極負(fù)載電阻），ic以電阻上的壓降形式再次變回到電壓的變化Vc，并由集電極取出。第2章 放大電路的工作ViicVi認(rèn)為是由輸入電壓控制的可變電流源 圖2.9 將電壓變化成電流的變化（對共發(fā)射極放大電路如果改變一下看法，也可以說是由輸入電壓控制的可變電流源）第2章 放大電路的工作 因?yàn)镽C是接在電源與集電極之間，

10、所以RC的壓降是相對于電源產(chǎn)生的。因此，RC的壓降增加（Vi增加，ic就增加），則相對GND的集電極電位Vc就減少。RC的壓降減少（Vi減少，則ic就減少），則Vc就增加。因此，相對于Vi，Vc的相位是反相位（相位差為180）。 由圖2.4和圖2.5可知，發(fā)射極接地時(shí)，在晶體管的各端子出現(xiàn)的信號相位是：基極發(fā)射極間為同相位，基極集電極間和發(fā)射極集電極間為反相位。 圖2.10是集電極電位Vc與輸出信號Vo的波形。 由此可知，電容C2將Vc的直流成分（此時(shí)為5V）截去，僅將交流成分作為輸出信號取出（C2是起著與C1一樣作用的耦合電容）。第2章 放大電路的工作 圖2.10 集電極電位Vc與輸出電壓V

11、o的波形 （200us/div，2V/div）(用電容將Vc的直流截去，則輸出Vo，Vo是以0V為中心振動(dòng)的交流信號)vovc第2章 放大電路的工作2.2 放大電路的設(shè)計(jì)2.2.1 求各部分的直流電位 首先，在圖2.1的電路中，基極的直流電位VB（為vb的直流部分，或者沒有輸入信號時(shí)的基極電位）是用R1和R2對電源電壓Vcc進(jìn)行分壓后的電位，所以，流進(jìn)晶體管的基極電流的直流成分IB是很小的，可以忽略，則 發(fā)射極的直流電位VE（ve的直流成分），如圖2.4所示，僅比VB低的基極發(fā)射極間的電位VBE，如設(shè)VBE=0.6V，則VE為：第2章 放大電路的工作 發(fā)射極上流動(dòng)的直流電流IE（ie直流成分）

12、為： 集電極的直流電壓Vc（vc的直流成分）為電源電壓減去RC的壓降而算得的值，所以VC為： 在式中，基極電流為很小的值，所以可以忽略，則Ic=IE。 以上求得的各部分的直流電位表示圖2.11中第2章 放大電路的工作Vcc輸入輸出Vce=0.6VIB=0Ic=IEIc.Rc圖2.11 共發(fā)射極放大電路中各部分的直流電位（基極的輸入阻抗非常高，如果認(rèn)為集電極電流與發(fā)射極電流相等就簡單了）2.2.2 求交流電壓放大倍數(shù) 接著求圖2.1所示電路的交流放大倍數(shù)（交流增益）。 由于晶體管的基極發(fā)射極間存在的二極管是在導(dǎo)通情況下使用（交流電最為0），所以基極端子的交流電位（=vi)直接的出現(xiàn)在發(fā)射極，因此

13、，交流輸入電壓vi引起的ie的交流變化部分ie為： 另為，令集電極電流的交流變化部分為ic，則vc的交流變化部分vc為：進(jìn)而認(rèn)為，集電極電流=發(fā)射極電流，則ic=ie 第2章 放大電路的工作 另一方面，因用C2將vc的直流成分截去，故交流輸出信號vo即為vc的本身：因此，該電路的交流電壓放大系數(shù)AV: 放大系數(shù)AV與晶體管的直流放大系數(shù)hFE無關(guān)，而是由RC與RE之比來決定的（因?yàn)檎J(rèn)為基極電流為0，所以與hFE無關(guān)，然而，嚴(yán)格來說是有關(guān)的。）第2章 放大電路的工作第2章 放大電路的工作 另外，RE的值增大，則放大電倍數(shù)AV減小，所以可以認(rèn)為該電路由RE加反饋。因此，稱RE為發(fā)射極反饋電阻。由于

14、負(fù)反饋，RE有抑制因hFE的分散性和VBE的溫度變化而產(chǎn)生的發(fā)射極電流變化的作用。 這樣一來，晶體管的信號放大電路也不是那樣的難理解，這是因?yàn)閹缀踔挥蓛蓚€(gè)電阻RE與RC之比就能決定放大倍數(shù)的緣故。將圖2.1電路的交流放大倍數(shù)的求法總結(jié)在圖2.12。第2章 放大電路的工作輸入vi輸出vo=vcVccvcvc表示信號的變化量小寫字母表示交流成分Av是所求的交流電壓增益圖2.12 求電壓增益（假設(shè)集電極電流與發(fā)射極電流相等，令發(fā)射極上出現(xiàn)的交流成分等于輸入信號，則RE與RC之比就為放大倍數(shù)）第2章 放大電路的工作2.2.3 電路的設(shè)計(jì) 由于已經(jīng)求得各部分電位和交流放大倍數(shù)，下面就具體進(jìn)行設(shè)計(jì)，求出圖

15、2.1電路的參數(shù)。 在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要明確“制作什么樣性能的電路”，或有這樣的要求，即“請制作這樣性能的電路”。 在表中表示設(shè)計(jì)規(guī)格。這里除了電壓放大倍數(shù)與最大輸出電壓，其他沒有特別的規(guī)定。表2.1 共發(fā)射極放大電路的設(shè)計(jì)規(guī)格電壓增益5（14dB）倍最大輸出電壓5Vp-p頻率特性任意輸入輸出阻抗任意第2章 放大電路的工作2.2.4 確定電源電壓 首先確定電源電壓。最大輸出電壓是重點(diǎn)。為了輸出5Vp-p的輸出電壓，顯然必須要5V以上的電源電壓。 其次，為了使集電極電流流動(dòng)，由于發(fā)射極電阻RE上最低加12V的電壓，所以電源電壓最低必須為67V。 在這里，決定采用與OP放大器的電源電壓（15V）一樣的

16、15V。 第2章 放大電路的工作 圖2.13 用PNP型晶體管的共發(fā)射極放大電路第2章 放大電路的工作2.2.5 選擇晶體管 圖2.5所示，晶體管有PNP和NPN兩種類型。圖2.1是用NPN晶體管組成的電路。用PNP組成的電路如圖2.13。 使用PNP晶體管的電路與使用NPN晶體管的電路，其電流方向相反。為了使偏置電壓的極性相反，就成為將電源GND進(jìn)行交換的形式。在這里采用的是NPN型晶體管。 現(xiàn)在，具體來選擇晶體管。晶體管依照其用途大致分為高頻（2SAxxxx，2SCxxxx）與低頻（2SBxxxx,2SDxxxx）進(jìn)一步還可以分為小信號與大功率（在型號上不能區(qū)分）。 晶體管的型號有幾千多種

17、，所以在其中選擇自己所需要的型號是很困難的。第2章 放大電路的工作 在追求最終性能（噪音大小和高頻特性等）的情況下。晶體管的特性左右電路的特性，所以必須要慎重選擇器件。 在實(shí)驗(yàn)電路中沒有考慮到很周全，但在實(shí)際電路中是不可以，所以只要不超過晶體管的最大定值，無論那種型號都能工作。反之，如果遇到此類型的電路，不必要太在意型號，只要是NPN型晶體管的任何一種都可以。 考慮一下晶體管的最大額定值，因電源電壓為15V，所以在集電極基極間和集電極發(fā)射極間有可能最大電壓加到15V（加上大振幅輸入信號時(shí)）。因此，選擇集電極基極間的電壓VcBo與集電極發(fā)射極間的電壓VcEo的最大額定值為15V以上的器件。第2章

18、 放大電路的工作特性頻率fT/MHz發(fā)射極電流IE/mA圖2.14 2SC2458的頻率特性與發(fā)射極電流的關(guān)系（通常晶體管具有一增加發(fā)射極電路=工作電流，則頻率特性就有變好的傾向）60040在IE=40mA時(shí)頻率特性最好共發(fā)射極電路Vce=10V Ta=25第2章 放大電路的工作2.2.6 確定發(fā)射極電流的工作點(diǎn) 接著是設(shè)定工作點(diǎn)。晶體管的性能，特別是頻率特性隨著發(fā)射極電流（或者集電極電流）變化而產(chǎn)生很大變化。 在圖2.14中2SC2458的頻率特性與發(fā)射極電流的曲線圖。fT稱為晶體管的特性頻率，它表示交流電流放大系數(shù)為1時(shí)的頻率。它的值隨發(fā)射極電流從30500MHz有很大的變化。關(guān)于fT先了

19、解這些就可以了。 由該曲線圖可知，如果希望頻率特性最好（fT最高），必須將設(shè)定在IE=40mA。 對于噪聲特性也一樣，存在著噪聲最小的集電極電流。在同一晶體管中，頻率特性好的發(fā)射極電流與噪聲特性最好的發(fā)射極電流不同。 該電路那樣小信號共發(fā)射極電路的發(fā)射極電流大小是從0.1mA至數(shù)毫安第2章 放大電路的工作2.2.7 確定Rc與RE的方法 電路的放大倍數(shù)是由Rc與RE之比來決定的，所以令A(yù)V=5，取Rc：RE=5:1。 為了吸收基極發(fā)射極間電壓VBE隨溫度的變化，而使工作點(diǎn)穩(wěn)定，RE的直流壓降必須在1V以上。這是因?yàn)閂BE約為0.6V，然而它具有-2.5V/的溫度特性，這是由于VBE的變化，發(fā)射

20、極電位也變化，集電極電流也發(fā)生變化的緣故。 在這里，取RE得壓降為2V，因此Ic=1mA（設(shè)Ic=IE），則第2章 放大電路的工作 晶體管的集電極發(fā)射極間電壓VCE為集電極電位VC減去發(fā)射極電位VE，得出VCE 晶體管的集電極耗損Pc(在集電極發(fā)射極間發(fā)生的功率損耗，它變成熱量)為： Pc必須在規(guī)定的最大額定值一下（2SC2458的最大額定值是200mW）第2章 放大電路的工作 還有，Rc的值太大，則在Rc本身的壓降變化，集電極電位下降，在輸出振幅大時(shí)，集電極電位靠近發(fā)射極電位，削去輸出波形的下側(cè)。反之，Rc的值太小時(shí)，電位靠近電源電壓，削去輸出波形的上側(cè)。 因此，在最大輸出振幅時(shí)，如果電位關(guān)

21、系成為削去波形的關(guān)系，則在必要時(shí)調(diào)節(jié)VE或者Ic的設(shè)定來重新求出Rc和RE。 最好的辦法是將集電極電位Vc設(shè)定在Vcc與VE的中點(diǎn)，但是像本設(shè)計(jì)那樣，只要滿足最大輸出振幅的規(guī)格，也就沒有必要特地去將集電極電位Vc設(shè)定在中點(diǎn)。第2章 放大電路的工作2.2.8 基極偏置電路設(shè)計(jì) 設(shè)發(fā)射極電阻RE的壓降=發(fā)射極電位，為VE=2V，由于VBE=0.6V，所以基極電位VB必須是2.6V（=2V+0.6V）。 由于基極電位是由R1于R2對電源電壓進(jìn)行分壓之后的電位，所以，如果設(shè)R2的壓降為2.6V，R1的壓降12.4V(=15V-2.6V)即可。 另外，在晶體管的基極流動(dòng)的基極電流為集電極電流的1/hFE

22、=200,則流動(dòng)的基極電流為0.005mA。 因此，有必要在R1與R2流過比積極電流大得多的電流，使得基極電流能夠忽略。在這里，在R1與R2上流動(dòng)的電流取為0.1mA（認(rèn)為“大得多”=10倍以上就可以）即R1與R2為: 但是，這個(gè)R1與R2的值在E24系統(tǒng)數(shù)列的電阻中沒有的，所以不改變R1與R2的比值（比值以改變VB的值就變化），在E24系統(tǒng)的阻值中來挑選，取值R1=100K,R2=22K。 在圖2.15中，表示至此所求的常數(shù)及其部分的直流電位。可得出，實(shí)際電位幾乎與計(jì)算值相等。第2章 放大電路的工作第2章 放大電路的工作輸入輸出+15V0.12mA2.6V0.6V1mA1mA2V3V10V圖

23、2.15 共發(fā)射極電路的DC電位（實(shí)驗(yàn)值與計(jì)算值幾乎一直。這可由VBE=0.6V及歐姆定律來解釋）第2章 放大電路的工作2.2.9 確定耦合電容C1與C2的方法 C1與C2是將基極或集電極的直流電壓截去僅讓交流成分進(jìn)行輸入輸出的耦合電容，但是圖2.16，C1與輸入電阻、C2與連接連接在輸出端的負(fù)載電阻分別形成高通濾波器僅讓高頻通過的濾波器。 當(dāng)C1與C2取很小的值時(shí)，在濾波效果上難于通過低頻，頻率特性下降，在此去C1=C2=10F。 關(guān)于圖2.1電路的交流輸入電阻，如設(shè)晶體管的輸入阻抗為無限大，則電源的阻抗在交流上是與GND相同的阻抗（即為0），所以輸入阻抗為R1與R2的并聯(lián)連接的值R1/R2

24、（晶體管的基極電流極小，所以晶體管本身的輸入阻抗可以看成非常大）第2章 放大電路的工作電容器阻止直流，讓交流成分通過R1/R2高通濾波器2.16 共發(fā)射極放大電路的高通濾波器（換而言之，高通濾波器，即讓高頻通過，將低頻和直流截去） 因此，由C1形成的高通濾波器的截止頻率fc（振幅特性下降3dB-即下降到 的頻率）為：第2章 放大電路的工作 要注意，由該C2形成的高通濾波器的fe，會(huì)因輸出端接有不同的負(fù)載電阻而發(fā)生變化（例如接在輸出端電路的輸入阻抗等）。所以，預(yù)先考慮一下接有什么樣的負(fù)載是至關(guān)重要的。第2章 放大電路的工作2.2.10 確定電源去耦電容C3與C4的方法 C3與C4是電源的去耦電容

25、即降低電源對GND的交流阻抗用的電容（稱為旁路電容）。當(dāng)沒有這個(gè)電容時(shí)，電路的交流特性變得很奇特，嚴(yán)重時(shí)對電路產(chǎn)生震蕩。 電容的阻抗為1/(2fC)，頻率越高，阻抗應(yīng)該越大。但是，實(shí)際上因內(nèi)部感抗成分等因素的影響，從圖2.17的某個(gè)頻率開始，阻抗反而變高。在結(jié)構(gòu)上，小容量電容器在高的頻率處，而容量的電容器則在較低的頻率處，電容的阻抗變得最低。 因此，在電源上并聯(lián)連接如圖2.18的小容量的電容器C3和大容量的電容器C4，在很寬的頻率范圍降低電源對GND的阻抗。第2章 放大電路的工作阻抗/0.020.1頻率/kHz10010(a)鋁電解電容0.1100.1F0.01F0.001F（b）薄膜電容圖2

26、.17 電容器的阻抗（在理想上阻抗是1/2fC，應(yīng)該與頻率成反比的下降，但在高頻情況下，偏離了理想的特性而具有一定的阻抗）第2章 放大電路的工作 但是，小容量的電容器是在高頻情況下降低阻抗用的，所以如果不配置在電路近鄰，則電容器的引線增長，由于引線本身的電阻，電源的阻抗不能降低。 在此，采用C1=0.1F的疊加陶瓷電容器，C4=10F的鋁電解電容器。 通常小容量電容器0.010.1F的陶瓷電容器（薄膜電容器為NG），大容量電容器是1100F的鋁電解電容器。 另外，在這樣低頻率的電路中，即使沒有小容量C3，電路也能正常工作。但是在高頻電路中，比起大電容C4來，C3起著更為重要的作用。 從習(xí)慣上來

27、說，旁路電容也由大電容和小電容兩條通路構(gòu)成。第2章 放大電路的工作VccC4 10C3 0.1大容量的電容器，即使離開電路一些也沒有問題為了減少布線的阻抗，把小容量的電容器安置在緊靠電路的邊上圖2.18 電源的去耦（旁路）電容（在低頻電路中，去耦電容的安裝位置不是問題，但在高頻電路中，安裝位置比什么都重要。引線也要短。）第2章 放大電路的工作2.3 放大電路的性能2.3.1 輸入阻抗 圖2.19表示測量輸入阻抗Zi的方法。它是信號源上連接串聯(lián)電阻Rs、由串聯(lián)電阻兩端的振幅vs與vi之差來求輸入電抗的方法。該測量的考慮方法為，加在電路上的輸入電壓vi是信號電壓vs用Rs于Zi進(jìn)行分壓后的值。 圖

28、2.20表示vs=1Vp-p(1KHz),Rs=18k時(shí)的波形 。vi為0.5Vp-p（vs的1/2）,所以知道Zi值與Rs相等，即=18k。 這個(gè)值是偏置電路的R1與R2的并聯(lián)連接值R1/R2的本身值。第2章 放大電路的工作Zi=R1/R2 =18K輸入阻抗vsvi共發(fā)射極放大電路vo圖2.19 輸入電阻的測定（Rs是為測量輸入阻抗而接入的電阻。在一般的電路中，Rs為數(shù)十歐以下。根據(jù)Rs的接入，輸出輸入特性（振幅）如何變化，就可以推定出輸入阻抗的值。）第2章 放大電路的工作vivs200s/div,200mV/div圖2.20 測量輸入阻抗的波形（在信號源上串接上Rs=18k，然后接到電路上

29、，則電路的輸入信號vi振幅就下降，這是輸入阻抗變低的緣故。）第2章 放大電路的工作2.3.2 輸出阻抗 圖2.21測量輸出阻抗的方法。它是在輸出端接上負(fù)載電阻RL來測量輸出振幅vo，然后與無負(fù)載（RL）時(shí)的輸出振幅做比較來求輸出電抗的方法。這是因?yàn)?，vo為無負(fù)載是的輸出振幅用Zo與RL進(jìn)行分壓后的值。 Zo值與RL相等，即知道為Zo=10k。這個(gè)值為集電極電阻Rc本身的值。如圖2.22。 圖2.23，改變對晶體管的看法，則可以認(rèn)為是由輸入信號控制的電流源。因此，由輸出端看到的該電路的阻抗為Rc與電流源并聯(lián)連接的值。 所謂電流源，是指即使負(fù)載變化，其電流也不改變，可以認(rèn)為內(nèi)部阻抗是無限大。所以，

30、由輸出端看到的電阻為Rc本身。第2章 放大電路的工作Zo=Rc輸出阻抗共發(fā)射極放大電路vivo圖2.21 輸出電阻的測定（RL是為測量輸出阻抗而接入的電阻。在一般的電路中，RL為數(shù)十至數(shù)百千歐。根據(jù)RL的接入，輸出輸入特性（振幅）如何變化，就可以推定出輸入阻抗的值。）第2章 放大電路的工作vivo200s/div,1V/div圖2.22 測量輸出阻抗的波形（接上負(fù)載電阻RL=10K,則輸出電壓vo由5Vp-p下降到2.5Vp-p。這是由于輸出阻抗變高的緣故）第2章 放大電路的工作晶體管可看作電流源Vcc的阻抗在交流上與GND一樣輸出阻抗為Rc本身的值電流源的阻抗為VccRcC2vi輸出從交流角

31、度看CviCRc輸出Rc圖2.23 共發(fā)射極電路的輸出電阻（關(guān)鍵是將晶體管看作電流源，電源Vcc的阻抗可看作幾乎為0。共發(fā)射極電路的輸出阻抗不一定很低）2.3.3 放大倍數(shù)與頻率特性 圖2.24電壓放大倍數(shù)及相位的頻率特性（1KHz10KHz）曲線，如對電路的放大倍數(shù)進(jìn)行正確的測量，放大倍數(shù)為12.8dB（約4.4倍），比之前設(shè)定的Av（14dB=5倍）略低一些。 在之前計(jì)算是設(shè)定Ic=Ie。但是實(shí)際晶體管的hFE為有限的值，所以 ,Ic比Ie要小一些。因此，實(shí)際的放大倍數(shù)（增益）也比計(jì)算值要低一些（如嚴(yán)格地講進(jìn)行計(jì)算，不僅與hFE有關(guān)，而且與晶體管的輸入阻抗hIE也有關(guān)）。第2章 放大電路的

32、工作第2章 放大電路的工作HP4192A相位電壓增益截止頻率:3981.07KHz增益:12.81dB輸入電壓:0.099V20.017.512.5 0 -2.5 -5.01K 10K 100K 1M 10M180120600-60-120-180相位/度響應(yīng)/dB頻率/Hz圖2.24 實(shí)驗(yàn)電路的頻率特性（這是由阻抗分析儀進(jìn)行測量的，它是由矢量電壓與信號發(fā)生器組合在一起的。截止頻率和增益都能夠正確地得到）第2章 放大電路的工作 但是，設(shè)定的增益與實(shí)際的增益誤差為10%左右。 反過來說，產(chǎn)生10%的誤差，并不意味著要采用精度更高的電阻來替代確定增益的電阻RE與RC，5%精度的電阻就足夠了。 在圖

33、2.25中，表示的是低頻率的頻率特性。低頻截止頻率fcl為0.8Hz，這與之前計(jì)算出來的、在輸入側(cè)形成的高通濾波器的截止頻率幾乎是一致的（因?yàn)闆]有接負(fù)載，在輸出側(cè)形成的高通濾波器可以忽略）。第2章 放大電路的工作FREQ RESPfCL3dBX=808.26mHzYa=9.74667dBFxd Y 100.02m Log(Hz)共發(fā)射極100k0.020.02.5/Div (dB)圖2.25 實(shí)驗(yàn)電路低頻范圍的頻率特性第2章 放大電路的工作2.3.4 高頻截止頻率 由圖2.24可知，該電路的高頻截止頻率fch（放大倍數(shù)下降3dB的頻率）是3.98MHz，直至高頻范圍都有響應(yīng)。 例如，無線電的A

34、M廣播頻率的上限約為2MHz左右，可以知道，該電路所具有的頻率特性是可以用到收音機(jī)的高頻端（在天線接收到的信號，按原有頻率進(jìn)行處理的電路） 但是，看一下前面的表2.1，所用晶體管2SC2458的截止頻率fT為80MHz。fT是hfe（交流電流放大系數(shù)）為1時(shí)的頻率，它是器件頻率特性的標(biāo)志性特性。但是，即使使用fT=80MHz的晶體管，電路的截止頻率仍是比它低一個(gè)數(shù)量級的值。這有些奇怪！第2章 放大電路的工作相位電壓增益截止頻率:6606.93KHz增益:12.74dB輸入電壓:0.099V圖2.26 使用2SC2668時(shí)的頻率（將圖2.1電路的晶體管2SC2458換成fT更高2SC2668，頻率特性比圖2.24拓寬了2倍）HP4192A20.017.515.012.510.0 7.5 0 -2.5 -5.0180120600-60-120