實例解讀模擬電子技術(shù)完全學(xué)習(xí)與應(yīng)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(xué)習(xí)與應(yīng)用

Asimpleguidetoanalogelectroniccircuits,devices,andapplications楊欣YangX胡文錦HuWJ張延強(qiáng)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(xué)、實驗演示等全方位學(xué)習(xí)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(jī)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(yáng)聲器接在A點上，計算揚(yáng)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(yáng)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(qiáng)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(yīng)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(fù)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(dāng)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(dāng)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(jìn)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(yīng)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(rèn)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(yīng)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(dāng)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(yuǎn)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(yīng)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(fù)載的阻抗。共E極放大器的輸出上有一個負(fù)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(fù)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(fù)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(dāng)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(fù)載阻抗考慮進(jìn)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(jìn)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(fù)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(dāng)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(dá)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(dá)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(dá)林頓管具有非常高的直流增益hFE，如BC372在IC=100mA時hFE可達(dá)25000！。達(dá)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(dá)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(dá)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(dá)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(yīng)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(fù)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(jìn)行電流放大后，驅(qū)動低阻抗負(fù)載RL（揚(yáng)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(rèn)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(fù)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(fù)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(dá)林頓管E極跟隨器實現(xiàn)阻抗匹配【例10.7】達(dá)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(fù)載RL（揚(yáng)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(dá)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(dá)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(dá)林頓管E極跟隨器實現(xiàn)阻抗匹配可得達(dá)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(fù)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(dá)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(dá)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(dá)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(fù)載RL時電壓增益遠(yuǎn)小于1，沒有任何放大的效果。10.8

■電路與應(yīng)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(jìn)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(rèn)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(jìn)行阻抗匹配并進(jìn)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(fù)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(fù)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■