實例解讀模擬電子技術(shù)完全學習與應用配書光盤

textLogo二、基礎(chǔ)篇新浪微博：

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QQ群：214926972第10章電壓的放大——三極管小信號放大器新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站：QQ群：

/circuitfly 214926972實例解讀模擬電子技術(shù)完全學習與應用

Asimpleguidetoanalogelectroniccircuits,devices,andapplications楊欣YangX胡文錦HuWJ張延強ZhangYQ萊·諾克斯NokesL王玉鳳WangYF劉湘黔LiuXQ電路飛翔網(wǎng)免費提供本書及相關(guān)視頻教學、實驗演示等全方位學習資源

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10.1■實例引入——肌電假肢新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 214926972肌電假肢是一個典型的測控系統(tǒng)，它檢測神經(jīng)沖動，控制執(zhí)行機構(gòu)。10.1.1 小信號放大與功率放大新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 214926972放大信號的電壓為主的放大器稱為小信號放大器（smallsignalamplifier）。功率放大器（poweramplifier）放大信號的功率，或者說放大信號的電流。10.1.2 電壓放大不是一切新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 214926972如果把揚聲器接在A點上，計算揚聲器獲得的功率：如果在小信號放大器后加上功率放大器，而把揚聲器接到B點，獲得的功率為：10.2

■元器件A——話筒新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.2.1 聲控樓道燈新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.2.2 聲電轉(zhuǎn)換新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

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/circuitfly 21492697210.2.3 話筒的種類動圈式話筒、電容式話筒、駐極體話筒、炭粒式話筒等。新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.2.4 駐極體話筒的電氣參數(shù)額定電壓、電流。一般駐極體話筒的額定電壓2~10V范圍內(nèi)。靈敏度（sensitivity）。靈敏度指話筒在一定強度的聲音作用下輸出電信號的大小。輸出阻抗（outputimpedance）。話筒兩個管腳之間的阻抗稱為輸出阻抗。信噪比（signal-to-noiseratio，SNR）。信噪比等于有用信號與噪音信號的功率比值，通常使用dB為單位，換算關(guān)系是：新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.2.5小信號的放大10.3

■電路與應用A——放大器基礎(chǔ)新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.3.1 參數(shù)的表示方法新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 214926972用Δie表示E極電流的變化，它由E極電壓的變化Δve造成：為三極管E極電阻在交流下的阻抗。因為E極電壓的變化跟隨B極電壓的變化，所以上式可以寫成：10.3.2 為什么三極管可以放大信號新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 214926972而E極電流的變化會使C極電流也產(chǎn)生變化，所以上式還可以化為：還可以知道三極管C極電壓的變化，由C極電流的變化產(chǎn)生，即：10.3.2 為什么三極管可以放大信號新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 214926972負號表示C極電流越大，C極電壓越小，反之亦然（式9-5）。兩式聯(lián)立得到C極電壓的變化（輸出信號）與B極電壓的變化（輸入信號）之間的關(guān)系，也就是放大的交流電壓增益（ACgain）：10.3.2 為什么三極管可以放大信號新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 214926972當靜態(tài)工作點確定后，也就是找到了Q（IBQ,ICQ）點，如果此時ib在Q點附近變化了Δib，則ic隨著改變Δic。通常把Δic和Δib的比值作為交流增益hfe，即：10.3.3交流增益新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 214926972交流環(huán)境下，三極管存在于B極和E極之間的交流內(nèi)阻，需要考慮在計算和電路設(shè)計當中。交流內(nèi)阻是一個比較重要的物理量，它的值并不固定，由E極電流IE決定，近似計算式為：10.3.4 三極管的交流內(nèi)阻新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 214926972【例10.1】交流內(nèi)阻

：已知某偏置電路的參數(shù)：VCC=10V、R1=47kΩ、R2=6.2kΩ、RC=10kΩ、RE=1kΩ，求交流內(nèi)阻。解答：假設(shè)hFE=200，于是有：由于RIN(base)≥10R2：由VBE=0.7V，可得到：

進而得到C極、E極電流：由式10-3可計算出交流內(nèi)阻：10.3.4 三極管的交流內(nèi)阻10.4

■電路與應用B——共E極放大器新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.4.1 共E極放大器實例共E極放大器特征。電壓增益。

頻率特性。新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.4.2 靜態(tài)工作點（直流分析）新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

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/circuitfly 21492697210.4.3 電壓增益（交流分析）電壓增益分析又稱為交流分析，3點原則：所有電容視為短路。電源視為短路。出現(xiàn)交流內(nèi)阻。新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.4.3 電壓增益（交流分析）輸入阻抗。共E極放大器的輸入阻抗：新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.4.3 電壓增益（交流分析）輸出阻抗。新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.4.3 電壓增益（交流分析）電壓增益，為輸出信號Vout與輸入信號Vin的電壓之比，也就是C極電壓與B極電壓之比，或者說是電阻RC上的電壓，與

上的電壓之比。因為Ic≈Ie，所以RC與

上的電流認為相等（E極電流流過

），所以電壓增益為：新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.4.3 電壓增益（交流分析）【例10.2】基礎(chǔ)共E極放大器：圖所示某共E極放大器的輸入阻抗、輸出阻抗、電壓增益。解答：前面計算得：計算出大器的輸入阻抗為：輸出阻抗為：放大器的交流增益為：10.5

■電路與應用C——共E極放大器深層問題新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.1 前級電路阻抗對電壓增益的影響交流分析，耦合電容相當于短路。假如此時有一個信號源Vs向共E極放大器輸入一個正弦信號，由于信號源Vs存在一定的輸出阻抗Rs，這個輸出阻抗Rs與共E極放大器的輸入阻抗

是串聯(lián)的關(guān)系。新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.1 前級電路阻抗對電壓增益的影響新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.1 前級電路阻抗對電壓增益的影響信號源Vs的信號會被Rs消耗一部分，常常使用衰減（attenuation）來描述被消耗了多少，用“At”來表示：因為衰減，電壓增益要在原來的基礎(chǔ)上乘以衰減量At。于是得到：新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.1 前級電路阻抗對電壓增益的影響【例10.3】前級電路阻抗的影響：假設(shè)信號源Vs的輸出阻抗Rs為150Ω，計算共E極放大器的實際電壓增益。

解答：由例10.2已經(jīng)得到共E極放大器的電壓增益

，且

，于是得實際電壓增益：新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.3旁路電容對電壓增益的影響新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.4 穩(wěn)定電壓增益根據(jù)電壓增益計算式

，分母是一個受E極電流影響的量，還會因溫度的變化而改變，這使得放大器的電壓增益不穩(wěn)定。在沒有旁路電容的情況下，電壓增益計算式

，如果RE遠大于

，的影響就變得非常有限。但是RE過大，電壓增益會變小。新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.4 穩(wěn)定電壓增益折衷辦法讓E極電阻RE部分被旁路。原來的RE“拆成”了RE1和RE2，其中只有RE2被電容C2旁路。由于RE1和RE2串聯(lián)可保證靜態(tài)工作點不變

。在交流分析中，沒有被旁路的電阻RE1留在了E極上。新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.4 穩(wěn)定電壓增益如果RE1大于10倍的

，增益為：

根據(jù)圖示參數(shù)，可計算得到此時的電壓增益：新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.4 穩(wěn)定電壓增益部分旁路E極電阻，還可提高放大器的輸入阻抗，此時三極管B-E極之間輸入阻抗為：于是，電路的整體輸入阻抗，也就是共E極放大器的輸入阻抗為：新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.4 穩(wěn)定電壓增益【例10.4】穩(wěn)定電壓增益：假設(shè)圖示共E極放大器的

，計算電壓增益。解答：電阻RE2被旁路，且

，所以得：新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.5旁路電容的選擇旁路電容需要保證它10倍的容抗小于或等于電阻RE2或RE的阻值，即：假設(shè)共E極放大器的輸入信號頻率Vin范圍為100~2000Hz，于是旁路電容的容量應該不小于：新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.6 后級電路阻抗對電壓增益的影響共E極放大器的電壓增益還受后級電路的阻抗影響，也就是我們通常說的負載的阻抗。共E極放大器的輸出上有一個負載RL，在交流分析中RL將與RC形成并聯(lián)關(guān)系，這樣，電壓增益計算變成

：新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.6 后級電路阻抗對電壓增益的影響由于負載RL與電阻RC并聯(lián)，并聯(lián)電阻無論如何也要比RC的阻抗小，所以負載必然拉低放大器的電壓增益：新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.6 后級電路阻抗對電壓增益的影響【例10.5】實際的共E極放大器：當向圖示共E極放大器輸入10mV的正弦信號時，求輸出信號的幅度，并畫出波形。注意把信號源內(nèi)阻、負載阻抗考慮進計算中。新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.6 后級電路阻抗對電壓增益的影響解答：第一步，靜態(tài)工作點分析（直流分析），假設(shè)hFE=200，于是有：由于RIN(base)≥10R2，可簡化計算：由VBE=0.7V，可得到：新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.6 后級電路阻抗對電壓增益的影響進而得到C極、E極電流：得三極管C極電壓為：

求出交流內(nèi)阻：新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.6 后級電路阻抗對電壓增益的影響第二步，電壓增益的計算（交流分析），電阻RE2被旁路，已知負載RL阻抗為10kΩ，所以得：新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.6 后級電路阻抗對電壓增益的影響考慮前級電路的阻抗。首先，放大器的總輸入阻抗為：放大器的最終電壓增益為：新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.6 后級電路阻抗對電壓增益的影響于是，當輸入信號為10mV時，共E極放大器輸出10mV×6.4=64mV的信號，但輸入、輸出信號之間有180°相差。新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.5.7 共E極放大器的電流增益共E極放大器的電流增益由輸出電流與輸入電流的比值來計算：10.6

■元器件B——達林頓管新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.6.1 “雙胞胎”三極管達林頓管（darlingtontransistor）新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.6.2 增益的極大提高達林頓管具有非常高的直流增益hFE，如BC372在IC=100mA時hFE可達25000！。達林頓管正向偏置電壓VBE是普通三極管的2倍，這個問題是兩個三極管的B-E極串聯(lián)結(jié)構(gòu)所帶來的：VBE（Dar）≈1.4V新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.6.2 增益的極大提高達林頓管的C-E極之間的飽和電壓VCE(sat)較三極管高，帶來的是功耗的增加，在電路符號中三極管Q2是不能達到飽和的，因為Q2：VCE2=VBE2+VCE1所以VCE2一定會比VCE1大0.7V左右。拿達林頓管BC372來說，在IC=250mA時，其VCE(sat)=1V，明顯高于普通三極管的0.2V左右的電壓。10.7

■電路與應用D——共C極電流放大器新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.1 共C極電流放大器實例共C極電流放大器（common-collectoramplifier）的輸出阻抗比較低，可以在一個具有較大輸出阻抗的信號源與低阻抗負載之間，實現(xiàn)阻抗匹配。換句話說，共C極電流放大器具有電流放大的功能，而其電壓放大并不明顯。新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.1 共C極電流放大器實例輸入信號Vin經(jīng)過共E極放大器放大后，由共C極電流放大器進行電流放大后，驅(qū)動低阻抗負載RL（揚聲器）工作。共C極電流放大器處于其中，可以成為一個良好的“紐帶”。新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.2 共C極電流放大器（E極跟隨器）輸出信號與輸入信號同相、幾乎等幅，所以共C極電流放大器又稱為E極跟隨器（emitter-follower），E極的電壓總是比B極的電壓低0.7V，如果B極電壓改變，那E極電壓也會跟隨著變化，只不過一定比B極低0.7V。新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.2 共C極電流放大器（E極跟隨器）輸入阻抗。新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.2 共C極電流放大器（E極跟隨器）輸出阻抗。新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.2 共C極電流放大器（E極跟隨器）電壓增益。新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.2 共C極電流放大器（E極跟隨器）電流增益。新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.2 共C極電流放大器（E極跟隨器）功率增益。把電壓增益

Av和電流增益Ai相乘，就得到E極跟隨器的功率增益Ap，由于

，所以常常認為Ap≈Ai。新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.2 共C極電流放大器（E極跟隨器）【例10.6】E極跟隨器：假設(shè)hfe=200，Rs=4kΩ，計算圖示的共E極放大器的輸入阻抗、輸出阻抗、電壓增益、電流增益、負載獲得的功率增益。解答：E極跟隨器的直流分析電路得到：新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.2 共C極電流放大器（E極跟隨器）因此：在交流等效電路中，電壓增益為：輸入阻抗為：E極跟隨器的總輸入阻抗：新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.2 共C極電流放大器（E極跟隨器）電流增益：功率增益Ap等于電流增益Ai，輸出功率Ap由RE和RL分享，所以負載RL所獲得的功率增益為：另外，E極跟隨器的輸出阻抗為：新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.3達林頓管E極跟隨器實現(xiàn)阻抗匹配【例10.7】達林頓管E極跟隨器實現(xiàn)阻抗匹配：假設(shè)Q1的hFE=150，Q2的hFE=hfe=10000，計算電路的總電壓增益。并比較如果沒有E極跟隨器，共E極放大器直接驅(qū)動負載RL（揚聲器）的電壓增益。新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.3達林頓管E極跟隨器實現(xiàn)阻抗匹配解答：E極跟隨器的直流等效電路：Q2的E極電壓：于是可得：可得達林頓管的交流內(nèi)阻：新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.3達林頓管E極跟隨器實現(xiàn)阻抗匹配可得達林頓管B極輸入阻抗：

E極跟隨器的總輸入阻抗：

E極跟隨器的總輸入阻抗即是共E極放大器的負載，所以共E極放大器的電壓增益為：新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.7.3達林頓管E極跟隨器實現(xiàn)阻抗匹配E極跟隨器的電壓增益為：

兩級放大器的總電壓增益為：

如果沒有達林頓管E極跟隨器，共E極放大器的電壓增益為：

可見，如果沒有達林頓管E極跟隨器實現(xiàn)阻抗匹配，共E極放大器直接驅(qū)動8Ω的負載RL時電壓增益遠小于1，沒有任何放大的效果。10.8

■電路與應用E——共B極放大器新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.8.1 共B極放大器實例如果前級電路或器件的輸出阻抗比較低，而前置放大器的輸入阻抗比較高，就可以用共B極放大器進行一下阻抗匹配。新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.8.2 共B極放大器功率增益。把電壓增益

Av和電流增益Ai相乘，就得到E極跟隨器的功率增益Ap，由于

，所以常常認為Ap≈Ai。新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.8.2 共B極放大器輸入阻抗、輸出阻抗、電壓增益、電流增益。新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.8.2 共B極放大器【例10.8】共B極放大器：計算圖示共B極放大器的輸入阻抗、輸出阻抗、電壓增益，假設(shè)hFE=250。解答：直流分析電路計算出

：新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.8.2 共B極放大器于是可得三極管的交流內(nèi)阻：

分別計算出輸入阻抗、輸出阻抗、電壓增益：

可見，共B極放大器的輸入阻抗較低，適合對前級輸出阻抗較小的電路或器件進行阻抗匹配并進行信號的放大。推薦參考書目10.9■設(shè)計與仿真——小信號放大器 新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 214926972輸入的信號Vin的最大電壓在50mV~60mV之間，而負載RL要求信號的最大電壓至少為1V。10.9.1 設(shè)計需求新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 214926972共E極放大器成了電壓放大器的輸入信號Vin的最小幅度為50mV，如果要將它放大到1V，電壓增益為：10.9.2 放大器設(shè)計新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 214926972已知負載RL=47kΩ，假設(shè)RC=10kΩ，有：由此可知：

可令：

VCQ=VCC/2=12V/2=6V于是有：可得：10.9.2 放大器設(shè)計新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 214926972得：讓C極電阻RC的阻值等于E極電阻（RE1+RE2）阻值的10倍，所以：于是有：經(jīng)過計算知

，在共E極放大器的直流等效電路中，有：10.9.2 放大器設(shè)計新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 214926972對于分壓器偏置電路中的電阻R1、R2，可先假設(shè)R1=10kΩ，有：從而推出：

這樣，就得到共E極放大器中所有電阻的參數(shù)：R1=10kΩ、R2=1.2kΩ、RC=10kΩ、RE1=360Ω、RE2=620Ω，它們使放大器的電壓增益

為20。10.9.2 放大器設(shè)計新浪微博： 電路飛翔網(wǎng)站： QQ群：

/circuitfly 21492697210.9.2 放大器設(shè)計10.10■