16.4 基本放大器的性能 基本放大器分为共发射极放大器，共基极放大器和共集电极放大器三种，各种实际放大电路都是这三种基本放大电路的变形和组合。 本节用等效电路法分析上述三种基本放大电路的性能，并对分析结果进行比较和讨论。注意其中适合于工程计算的简单实用的分析方法和概念。 各种放大器均可统一表示为如图16-32所示的组成框图。 图中，US ， RS代表输入信号电压源的等效电动势和内阻。RL为放大器负载。图中所标注的电压和电流均为交流有效值，方向为假定正方向。 衡量放大器放大性能的主要指标是增益、输入电阻、输出电阻、频率失真和非线性失真等。一. 放大器的性能指标 图16-32 小信号放大器的组成框图第(35)页 图16-33 放大器输出电阻1. 输入电阻： 定义2. 输出电阻： 将信号源US短路（如为电流源应开路），输出端加电压U0，如产生电流I0，则定义 3. 增益包括电压增益（又称电压放大倍数），电流增益（又称电流放大倍数）以及功率增益（功率放大倍数）(1). 电压增益. 定义 称为外观电压增益（简称电压增益）. 定义 称为源电压增益。图16-34 电压增益（16-30）两者之间关系是：(2). 电流增益. 外观电流增益（简称电流增益）. 源电流增益两者关系： （16-30）图16-35 电流增益(3). 功率增益(4). 电压增益的一般表达式 任何放大电路（不管采用什么连接方式，不管是单级或多级），在图16-37中我们用四端网络框图来表示。图16-36 功率增益图16-37 一般放大系统第(36)页 该系统的电流增益 ，输入阻抗为Ri ，则该电路系统的电压增益（16-32） 如果放大系统是同相放大器，式（16-32）取正号，正号可以省去；如果是反相放大器，应取负号。同时，注意 Ai 与 Ri 应该相互对应。 4. 频率响应 它表示放大器的增益与信号频率之间的关系。由于放大电路一般含有电抗元件，因而放大器对于不同频率的输入信号具有不同的放大能力。这样，相应的增益应是频率的复函数，即 式中，A（）是增益的幅值，A()是增益的相角，图16-38是相应的曲线。幅值随变化的特性A()称为幅频特性；相角随变化的特性A()称为相频特性。两者统称为放大器的频率特性（或频率响应），由图16-38（a）可见，信号频率太高或太低A()均要降低。A0称为中频增益，A() 降为 时，对应的频率fL及fH分别称为下限频率及上限频率，放大器的频带宽度定义为:图图 16-38 频率响应曲线频率响应曲线 二. 放大器性能分析的一般步骤1步骤：根据实用电路画出交流通路（又称交流等效电路）用混合型等效电路取代三极管 根据克希荷夫定律列电路方程，求解，获得放大器2. 交流通路交流通路是指与分析交流工作状态有关的电路(无关的删去)，它反映出交流分量流通的路径。各项性能指标以图16-39(a)为例，直流电源UCC不产生交流压降，可认为交流短路;直流电源一端往往接地,电源短路即意味着电源端接地。电容C1C2 CE是电介电容,电容量大,容抗几乎为零，可认为交流短路,于是便得图16-39(b)交流通路。图中注出交流电流的流向。3.画交流通路的原则:.大电感量电感开路，因为L.直流电源端接地。.大电容量电容短路，因为 图16-39第(37)页按画交流通路的原则，首先画出图16-40(a)实用电路的交流通路，如图16-40(b)，再把三极管用混合型等效电路代替，便得 图16- 40(c) 或图16-40(d) 。三. 共发射极放大电路分析根据微变等效电路，求放大器性能指标如下:1.共发输入电阻按定义(16-33)2.(外观)电压增益一般 rceRL ，故I0Ib解答图16-40共发射极电路交流分析3.电流增益(16-35)于是(16-34)4.输出电阻按定义，它应该是在US=0的条件下，由负载端向放大器看进去的一个电阻，由于 rceRC故 R0 RC (16-37) R0 = rce/RC (16-36)图16-41注:公式(16-34)亦可根据式(16-32)直接求得，只要把式(16-33)及式(16-35)代入式(16-32)即可:四. 共基极放大电路分析图16-42(a)是共基放大器实用电路，发射极有电阻RE使发射极有直流通路，电源经RB1与RB2分压,给NPN管基极有一正向偏置电压交流通路为图16-42(b)，根据交流电流的通路，该放大器输入与输出交流信号相位一致，故共基放大器是同相放大器，图16-42(c)是微变等效电路。注意:用三极管微变等效电路代替三极管时管子各引线脚必须一一对应!*第(38)页图图16-42共基极放大电路共基极放大电路1. 输入电阻按定义(16-38)一般 REre故根据图16-42(c)微变等效电路，求共基放大器性能指标如下:图16-43 共基放大器输入阻抗2.电流增益(16-39)一般 REre故3.外观电压增益负号表示输出电流方向与假定方向相反(16-40)可见，共基放大器的外观电压增益与共发放大器相同。外观电压增益亦可代入式(16-32)求得。因为4. 输出电阻五. 共集电极放大电路分析R0 RC（16-41）如图16-44。1.输入电阻Ri = RB/Ri( 16-42 )式中第(39)页图16-44 共集电极放大器则( 16-43 )上式右边第二项是RL折算到基极的值，当满足(1+)RLrbe以及RBRi时，而Ri (1+)RL ( 1 6-45 )负号表示实际方向与假定方向相反3. 外观电压增益2.电流增益( 16-44 )一般 (1+)RLrbe 则 Au 1( 16-46 )4. 输出电阻利用微变等效电路来求R0，如图16-45所示，将电压源短路，外加电压U0，若产生I0，则按定义:结论:式(16-46)表明，共集电极电路输出电压与输入电压同相，而且U0Ui，因而输出端电位跟随着输入端电位的变化而变化，故共集放大器又称射极跟随器。由于它的输出端是在发射极上，故又称射极输出器。而图16-45第(40)页故( 16-47 )式(16-47)表明，共集放大器的输出电阻包含两部分：RE和三极管接成共集连接时的输出电阻一般故（16-48）结论：综上所述，共集放大器的主要特点是电压放大倍数接近1；输入电阻高；输出电阻低。射极输出器的输出电阻远比共发或共基低，因而它具有恒压输出特性。表16-2是三种组态放大电路基本特性比较。例16-4 共发射极放大器实用电路如图16-46(a)，已知UBEQ伏， (3).求外观电压增益 ， C1C2 CE 对交流(2).画出交流通路(1).估算集电极静态工作点电流ICQ及UCEQ =100, bb=400均可认为短路。性能 共射电路共集电路 共基电路电压放大倍数大(几十至几百)小(小于1)大(几十至几百)电流放大倍数大()大(+1)小( )功率放大倍数大(几千)小(几千)中(几百)输入电阻中(几百欧至几千欧)大(几十千欧)小(几欧至几十欧)输出电阻 (不包直流负载电阻)中(几百欧至几千欧)小(几至几十欧)大(几百千欧)频率特性差好最好 主要用途功率放大倍数最大,使用最为广泛用于高输入电阻,低输出电阻电路及阻抗变换电路用于高频电路表2-2BJT三种组态放大电路基本特性比较组态解：由图16-46(c)及相应公式(16-17)RB = RB1/RB2 = 2.83 KUBB 伏ICQ = IBQ = 10010 A = 1mAUCEQ =UCC-ICQRC - IEQRE UCC - ICQ(RE+RC) = 8V(1)根据戴维南定理，由图16-46(b)电路，求出第(41)页返回返回返回返回返回返回返回返回(2).交流通路如图16-46(d)所示(3).根据外观增益公式即式(16-34):代入已知数，得:注意:计算如下(参阅图16-47).求基极直流电位，一般流过RB1及RB2的直流电流远大于IBQ 故在工程上常采用近似的方法以简化计算步骤，本例题亦可按下列简化步骤进行:图16-47rbeAu求 发射极直流电位求发射极静态电流 求集电极静态工作点电流求CE之间静态电压降求共发交流输入电阻图16-47第(42)页.求外观电压增益 例16-5 发射极输出器如图16-48所示，求：(1)估算静态工作点 ，(2)Au ， Ri， R0解:(1).选取 UBEQ=0.6伏，代入已知条件倍已知： ，图15-48(2).已知已知故故式中