半导体三极管及基本放大电路课件

半導體三極管及基本放大電路

8.1半導體三極管

半導體三極管又叫晶體三極管，通常簡稱為三極管或電晶體。它是放大電路最基本的元件之一。下麵介紹它的基本結構、工作原理和特性參數。

一、三極管的結構

三極管的內部結構為兩個PN結。這兩個PN結是由三層半導體區形成的。根據三層半導體區排列的不同方式，可分為NPN型和PNP型兩種類型，如圖8-1所示。圖8-1三極管的結構示意圖

兩種不同類型三極管的符號如圖8-2所示。在三層半導體區中，位於中間的一層叫基區；其中一側的半導體區專門用來發射載流子，叫發射區；另一側專門用來收集載流子，叫集電區。發射區和基區之間的PN結叫發射結，集電區和基區之間的PN結叫集電結。從三層半導體區分別引出三個電極，相應叫基極、發射極和集電極，分別用字母b、e、c來表示三個極。三極管的外形如圖8-3所示。圖8-2三極管的符號

圖8-3常見三極管的外形圖

(

a

)塑封管；(

b

)超小型管；(

c

)n功率管；(

d

)大功率管

為了保證三極管有電流放大作用，三極管在製造時有以下特點：

(1)基區很薄，一般只有幾微米到幾十微米厚，且摻雜濃度低。

(2)發射區摻雜濃度比基區和集電區高得多。

(3)集電結的面積比發射結大。

PNP和NPN兩種類型的三極管，按選用半導體材料的不同，又有矽管和鍺管之分。二、三極管的電流放大作用三極管在結構上的特點決定了三極管電流放大作用的內部條件。

為了實現它的電流放大作用，還必須具備一定的外部條件，這就是要給三極管的發射結加正向電壓，給三極管的集電結加反向電壓。對NPN管來說，可接成如圖8-4的電路。當我們改變電位器Rb的阻值時，就可以改變基極電流IB，集電極電流IC和發射極電流IE也將隨著改變。其實驗結果如表8.1所示。分析表8.1中的測量數據，可以得出以下結論：

(1)三極管各極之間的電流分配關係是

IE=IC+IB(8-1)且IC《IB。

圖8-4三極管電流放大作用的測試(2)基極電流IB增大時,集電極電流IC也隨之增大。我們把IC與IB的比值叫做三極管的直流電流放大係數，用表示，即或IC=IB

(8-2)它體現了三極管的電流放大能力。

(3)當IB有微小變化時，IC即有較大的變化。例如，當IB由10μA變到20μA時，集電極電流IC則由1.04mA變為2.03mA。這時基極電流IB的變化量為

ΔIB=0.02-0.01=0.01mA

而集電極電流的變化量為

ΔIC=2.03-1.04=0.99mA

這種用基極電流的微小變化來使集電極電流作較大變化的控制作用，就叫做三極管的電流放大作用。我們把集電極電流變化量ΔIC和基極電流變化量ΔIB的比值，叫做三極管交流放大係數,用β表示,即β=ΔIC/ΔIB。在工程計算時可認為≈β。

三、三極管的特性曲線為了正確地使用三極管，需要瞭解它的伏安特性曲線。三極管常用的特性曲線為輸入特性曲線和輸出特性曲線。三極管的特性曲線可用電晶體特性圖示儀直接顯示，也可以用圖8-5（a）所示實驗電路測得數據，然後逐點描出。1.輸入特性曲線當三極管集電極與發射極之間的電壓UCE為某一定值時，基極電流IB與基射極之間的電壓UBE的關係，稱為三極管的輸入特性。這一關係可表示為

IB=f(UBE)|UCE=常數圖8-5（b）為實測的輸入特性曲線。顯然，這一曲線與二極體正向特性曲線相似。圖8-5三極管特性的測試

（a）測試電路;（b）輸入特性曲線;（c）輸出特性曲線

2.輸出特性曲線當三極管基極電流IB為定值時，集電極電流IC與集射極之間的電壓UCE的關係，稱為三極管的輸出特性。這一關係可表示為

IC=f(UCE)|IB=常數

圖8-5（c）為實測的輸出特性曲線。該曲線的測試過程如下:

調節RW使IB=40μA，維持這一值不變，逐漸調大UCC，可測得圖8-5（c）中IB=40μA所示的曲線。當取不同的IB值時，可得到圖8-5（c）中所示的曲線族。

從輸出特性曲線可看出:

（1）曲線起始部分較陡。IC=0，UCE=0，UCE↑→IC↑，說明IC與UCE成正比。（2）當UCE增加到大於1V時，曲線變化逐漸趨於平穩。UCE進一步增大，曲線也不再產生顯著變化，而呈現一條基本與橫軸平行的直線。

四、三極管的工作狀態在三極管的輸出特性曲線上,可以把三極管的工作狀態分為三個區域，即截止區、放大區和飽和區，如圖8-6所示。1.放大狀態

三極管處於放大狀態的條件是發射結正偏和集電結反偏。這就是輸出特性曲線上IB＞0和UCE＞1V的區域。我們把這個區域叫放大區。三極管在放大區的特徵是：IC由IB決定，而與UCE關係不大。即IB固定時，IC基本不變，具有恒流的特性。改變IB，則可以改變IC，而且IB遠小於IC，表明IC是受控制的受控電流源，有電流放大作用。圖8-6三極管的三個工作區

2.截止狀態當三極管的基極開路或發射結處於反向偏置時，三極管處於截止狀態。從特性曲線上來看，IB=0的那條曲線以下的區域，即為截止區,見圖8-6。在此區域內，三極管沒有放大作用。當三極管截止時，c、e之間的電壓基本上等於UCC，而IC≈0，故三極管呈現出高電阻，c、e之間相當於斷路，截止狀態的三極管相當於一個斷開的開關。

3.飽和狀態

當發射結、集電結都處於正向偏置時，三極管處於飽和狀態。當集電極外接電阻RC阻值很大，或者基極電流IB較大時就會出現這種情況。在輸出特性曲線上，飽和區確切範圍不易明顯地劃出，它大致在曲線族的左側，UCE較小的區域（UCE＜UBE），見圖8-6。當三極管處於飽和狀態時，儘管增大基極電流IB的值，集電極電流IC卻基本保持不變，此時三極管失去了放大作用。飽和時三極管c與e間的電壓記作UCES，稱為飽和壓降。一般規定小功率

矽管的UCES≈0.3V，鍺管UCES≈0.1V。例8.1在圖8-7電路中，當電路輸入UI分別為-2V，2V，6V時，試判斷三極管的工作狀態。分析：該電路IC的最大飽和電流是產生此ICS所需要的基極電流

若電路中，IB＞IBS，三極管飽和；0＜IB＜IBS，三極管是放大狀態。解（1）當UI=-2V，IB≤0，三極管V是截止狀態。

(2）當UI=2V時，IB＜IBS，三極管V是放大狀態。（3）當UI=6V時，IB＞IBS，三極管V是飽和狀態，所以，判斷三極管飽和的條件是：

五、三極管主要參數三極管的參數用來表示管子的性能，是選用三極管的依據。其主要參數有下麵幾個。

1.電流放大倍數

電流放大倍數是表示三極管的電流放大能力的參數。由於製造工藝的離散性，即使同一型號的三極管，其值也有很大差別。常用三極管的值一般在20～200之間。

若三極管的值小，則電流放大效果差。但值太大的三極管，性能不穩定。在三極管管殼上點有紅、黃、綠、藍、灰、白等色點，作為值的分擋標記(見附錄Ⅳ)。

2.穿透電流ICEO

基極開路時,集電極與發射極之間的反向電流稱作穿透電流。性能良好的管子ICEO比較小。ICEO與周圍溫度有關。溫度升高時，ICEO急劇增大，這對三極管的工作會產生很不利的影響。

3.集射極反向擊穿電壓UCE（BR）

基極開路時,加在集(電-發)射極之間的最大允許電壓稱為集射極反向擊穿電壓。三極管使用時，若UCE>UC（BR），將導致三極管擊穿損壞。

4.集電極最大允許電流ICM

集電極電流IC超過一定數值時，三極管的β值將顯著下降。β值下降到規定允許值（額定值的2/3）時的集電極電流值叫集電極最大允許電流。六、集電極最大允許功耗PCM

三極管工作時，集電結處於反偏置，電阻很大。IC通過集電結時，產生熱量使結溫升高。結溫過高，管子將燒壞。因此，對集電極耗散功率要有限制。集電結最大允許承受的功率叫集電極最大允許功耗。使用時應保證：UCE·IC＜PCM。8.2放大電路的組成和基本工作原理

共(發)射極連接的單管交流放大電路是三極管放大電路的基本形式。下麵以簡單的共射電路為例，介紹放大電路的組成。

一、放大電路各元件的作用

圖8-8為共射接法的基本放大電路。需要放大的交流信號從輸入端AB送入，放大以後的信號，從輸出端CD取出。發射極是輸入回路和輸出回路的公共端，故該電路稱為共射放大電路。圖88共射基本放大電路

（a）共射電路;（b）習慣畫法

電路中各元件的作用如下：

V：NPN型三極管,起放大作用，是整個放大電路的核心元件。

UCC:直流電源。作用有兩個方面，一是為放大電路提供能量，二是保證三極管處於放大狀態。

Rb:基極偏流電阻。電源可通過Rb給三極管發射結加以正向偏置電壓。另外，當UCC一定時，通過改變Rb可給基極提供一個合適的基極電流Ib，這個電流通常稱為偏置電流，簡稱偏流。只有具備合適的偏流，輸出電壓才不會失真。

Rc:集電極電阻。它將集電極電流ic的變化轉換成集電極-發射極之間電壓uCE的變化，實現電壓放大。C1、C2：分別稱為輸入端和輸出端的耦合電容。利用電容對直流阻抗無窮大、對交流阻抗很小的特點，通過C1把交流信號耦合到三極管，同時隔斷電路與信號源之間的直流通路；通過C2從三極管集電極把交變輸出信號送給負載，同時隔離集電極與負載之間的直流通路。所以，C1、C2的作用是隔離直流，通過交流。對於圖8-8（a）所示電路，在實際應用中為了簡化電路，在畫圖時往往省略電源符號，只畫出電源電壓的端點並標以UCC，這樣就得到了圖8-8（b）所示的習慣畫法。

二、放大電路中的電流波形從以上元件介紹中,我們初步瞭解到在放大電路中既有直流又有交流。交流就是需要放大的變化信號，直流就是為放大建立條件。當交流信號ui作用於圖8-9電路時，我們以基極電流為例，說明在電路中電流電壓的波形及表示符號。

(1)直流分量：如圖8-10（a）所示的波形，是基極直流電流，用IB表示。

(2)交流分量：如圖8-10（b）所示的波形，是基極交流電流，用ib表示。圖8-9放大電路

圖8-10信號波形

(3)總變化量:如圖8-10（c）所示的波形，是交流電流和直流電流疊加後形成的,用iB表示基極總電流:

iB=IB+ib。

三、放大電路的工作狀態通過對電路工作狀態的分析,可以瞭解放大電路的工作原理。

1.放大電路沒有信號輸入的情況

放大電路無信號輸入時，電路中各處只有直流電流和電壓存在。這些直流電流和電壓是IB、IC、IE、UBE、UCE，如圖8-11所示。其直流電流、電壓的波形和圖8-10（a）中所示波形相同。

圖8–11沒有輸入信號時的放大電路2.放大電路有輸入信號的情況當放大電路輸入端有交流信號輸入時，如圖8-12所示。此時電路各處有交流電流分量ib、ic、ie通過。若輸入信號電壓為ui=Umsinωt時，電路中各處的交流波形和圖8-10（b）中所示的相同。這些交流分量分別和沒有信號輸入時的直流分量電流疊加，即圖8-12中的uBE、iB、iC、uCE等。這些合成後的實際電流波形和圖8-10（c）中所示的相同，是單向脈動電流。圖8–12有輸入信號時的放大電路

四、電路中的直流通道和交流通道圖8-12放大電路中的電流是由直流分量和交流分量疊加而成的。但是，由於電路中有電容元件C1、C2，因而直流分量電流和交流分量電流通過的路徑不同。我們把直流分量電流通過的路徑叫直流通道（或直流通路），交流分量電流通過的路徑叫交流通道（或交流通路）。直流通路如圖8-13所示，電容C1、C2對直流相當於開路。放大電路的交流通路如圖8-14（b）所示，電容C1、C2對交流信號可以看成短路。直流電源的內阻很小，對交流信號也可以看成短路。所以圖8-14(a）放大電路中的交流通路可畫成圖8-14（b）所示的通路。

圖8–13放大電路的直流通路

圖8-14放大電路的交流通路

根據三極管的結構，按圖8-14（b）交流通路中所示的電流、電壓正方向，ui、ib、ic是同相位的。圖中輸出電壓uo的標定正方向和ic標定正方向相反，所以，uo=-icR′L，負號表示uo和ic標定正方向相反，亦表明了輸出電壓uo和輸入電壓ui是反相位的。綜上所述，放大器在工作過程中，電路中同時並存著交流、直流兩種分量的電流。直流分量IB、IC、UBE、UCE為放大建立條件，而交流分量ib、ic、ube、uce則反映了交變信號的放大及傳輸過程。

8.3放大電路的基本分析方法（一）——工程估算法

常用的分析放大電路的方法有兩種：工程估算法和圖解法。工程估算法就是從放大器的直流通路和交流通路分析放大器的工作情況。

一、靜態工作點的估算沒有輸入信號時，放大電路各處的直流電流、直流電壓值叫放大器的靜態工作點。根據直流通路可以估算出放大器的靜態工作點。以圖815為例，先估算基極電流IB，再估算其他值。計算公式有：圖8–15單管放大電路

(8-3)

IC=βIB

(8-4)

UCE=UCC-ICRC

式中,UBE的估算，對於矽管取0.7V；對鍺管取0.3V。在式（8-3）中，當UCCUBE時，UBE可略去不計。例8.2試估算圖8-15所示的放大電路的靜態工作點。設UCC=12V，RC=3kΩ，RB=300kΩ，=50。

二、動態交流指標的估算採用工程估算法計算放大器的交流性能指標，例如放大電路的電壓放大倍數等，需要有放大電路的交流等效電路。交流等效電路首先要解決的是三極管的非線性問題。當放大器中的交流信號變化範圍很小時，三極管基本上可以看成是線上性範圍內工作的。

因此可以用一個等效的線性化電路模型來代替三極管。所謂等效，就是從線性化電路模型的三個引出端看進去，電壓、電流的變化關係和原來的三極管一樣，這樣的線性化電路模型也稱為三極管的微變等效電路。用線性化電路模型來代替三極管之後，具有非線性元件的放大電路就轉化成我們熟悉的線性電路了。

1.三極管的線性化電路模型

1）輸入回路當三極管輸入回路僅有很小的輸入信號時，ib只能在靜態工作點附近作微量變化。三極管的輸入特性曲線如圖8-16所示，在Q點附近基本上是一段直線。此時三極管輸入回路可用一等效電阻代替（如圖8-17所示）。圖8-16三極管的輸入特性

圖8–17三極管輸入回路模型

圖8-17中的等效電阻rbe稱為三極管的輸入電阻，它的大小可用下麵公式進行估算：

rbe=300+(1+β)

(8-6)

IE是發射極靜態電流，單位是mA。對於小功率三極管，當IE=（1～2）mA時，rbe約為1kΩ。

2）輸出回路當三極管輸入回路僅有微小的輸入信號時，可以認為輸出特性曲線是一組互相平行且間距相等的水平線。所謂平行且間距相等，是指變化相同的數值時，輸出特性曲線平移相等的距離，如圖8-18所示。圖8-18理想的輸出特性

在這種情況下，三極管的β值是一常數，集電極電流變化量ΔIC與發射極電壓uce無關，僅由ΔIB大小決定。所以三極管輸出回路相當於一個受控制的恒流源。

3）三極管的線性化電路模型綜上所述，三極管的線性化電路模型如圖8-19所示。

2.共發射極放大器的小信號等效電路將放大器的交流通路（圖8-14(b)）中的三極管用三極管的線性化電路模型代替後,該電路便是共射放大電路的小信號等效電路，如圖8-20所示。圖8–19三極管的線性化電路模型

圖8–20放大器的小信號等效電路

3.交流指標的估算

1）電壓放大倍數因為

Ui=Ibrbe

Uo=-IcR′L

其中

R′L=RL∥Rc

所以

不帶負載時(8-7)2）放大器的輸入電阻ri

放大電路的輸入端和信號源相連接。對信號源來說，放大電路相當於信號源的一個負載。該負載可用一等效電阻ri來代替，這個等效電阻ri稱為放大器的輸入電阻。從圖8-20可見：

ri=Rb∥rbe

一般地，Rb》rbe，所以共射放大電路的輸入電阻：

ri≈rbe

(8-8)3）放大器的輸出電阻ro

放大電路的輸出端和負載相連。對負載來說，放大電路相當於一個有內阻的信號源。這個信號源的內阻便是放大器的輸出電阻。由圖8-20可得放大電路的輸出電阻：

ro=Rc

(8-9)需要注意的是，ri和ro都是放大電路的交流動態電阻，它們是衡量放大電路性能的重要指標。一般情況下，要求輸入電阻儘量大一些，以減小對信號源信號的衰減；輸出電阻儘量小一些，以提高放大電路的帶載能力。

例8.3在圖8-14（a）電路中，三極管β=50,rbe=1kΩ,Rb=300kΩ，Rc=3kΩ，RL=2kΩ，求:

（1）接入RL前、後的電壓放大倍數；（2）放大器的輸入電阻、輸出電阻。解：（1）ＲＬ未接時，RL接入後，(2)ri≈rbe≈1kΩ，ro=Rc=2kΩ

該例題表明：接入負載RL後，電壓放大倍數下降。8.4放大電路的基本分析方法（二）——圖解法

應用三極管的輸入、輸出特性，通過作圖的方法來分析放大電路的工作性能，稱作圖解法。

一、放大電路無信號輸入的情況如圖8-15的放大電路，當無信號輸入時（相當於輸入端短路），放大電路是直流通路。以AB為分界線，把該放大電路直流通道的輸出回路分為兩部分，如圖8-21(a)：左側是三極管，電壓UCE與電流IC的關係是三極管的輸出特性，如圖8-21(b)所示；右側是直流電源UCC與電阻Rc組成的支路，電流電壓關係是一直線方程：U′CE=UCC-I′CRc；用兩點法可畫出該直線MN，其中M0,UCCRc，N（UCC0）。圖8–21放大電路輸出回路圖解

因左、右側兩部分共同組成了一個整體電路，流過同一電流，即IC=I′C；AB端又是同一電壓Uce=U′ce，將圖8-21（b）和圖8-21（c）合在一起，構成圖8-21（d）。輸出特性曲線座標中的直線MN就稱為放大器的直流負載線。直流負載線斜率：

|tanα|

靜態工作點的確定：直流負載線MN和IB（=）的交點Q便是靜態工作點

靜態工作點Q的座標，即Q（UCE,IC），反映了放大電路無信號輸入時的直流值。這與前面用估算法求出的結果接近。

二、放大電路有信號輸入後的情況

1.輸入回路

基極電流ib可根據輸入信號電壓ui，從管子的輸入特性上求得。設輸入信號電壓ui=20sinωtmV，根據靜態時IB=40μA，當送入信號後，加在e、b極間的電壓是一個在（700±20）mV範圍內變化的脈動電壓。而基極電流ib是一個在20～60μA範圍內變化的脈動電流，該脈動電流由兩個分量組成，即直流分量IB和交流分量ib。交流分量的振幅是20μA（見圖8-22）。圖8-22放大器的圖解分析

2.不接負載電阻RL時的電壓放大倍數

由基極電流ib的變化，便可分析放大電路各量的變化規律，如圖8-22所示。當基極電流在20～60μA範圍內變化時，放大器將在直流負載線上的AB段工作。這時iC與uCE的波形如圖8-22所示，iC和uCE均包含直流分量IC、UCE。uce的振幅為4.5V，ic的振幅為0.9mA。故放大器的電壓放大倍數為

3.接入負載電阻RL時的電壓放大倍數從估算法中我們已知道，接入RL後，總負載電阻是Rc與RL並聯後的等效電阻R′L，這時應該確定新的負載線。新負載線與橫軸反方向的夾角是：

α′=

arctan

(R′L=Rc∥RL)新的負載線稱為“交流負載線”。因為當輸入信號為零時，放大電路工作在靜態工作點Q上，所以交流負載線必定要通過Q點。根據交流負載線的斜率和一個已知點Q的座標，我們便可以將交流負載線CD畫出。如圖8-23所示。從圖中得uce的振幅為2.8V，所以帶載後電壓放大倍數為

圖8-23交流負載線

比不帶載時的值小，這與估算法中的結果一致。

三、電路參數對放大器工作的影響以上分析的放大電路，已假定有一個比較合適的靜態工作點，因此，ic、uce的變化規律基本上和ib、ube一致，放大電路的輸出信號幾乎沒有波形失真。若靜態工作點設置不合適，將會使輸出信號產生嚴重失真。下麵分別分析電路參數Rb、Rc、UCC對放大器電路（見圖8-15)工作的影響。

1.Rb的影響在其他條件不變時，如果UCC、Rc不變，則直流負載線不變，改變Rb時，IB=改變，這就使靜態工作點Q沿直流負載線上下移動。當Q點過高（Q′點）或過低（Q″點）時，ic將產生飽和或截止失真。ic失真，uce也對應失真，如圖8-24所示。

2.Rc的影響若Rb、UCC不變，改變Rc也可得到不同的靜態工作點，如圖8-25(a)所示。Rc增大，負載線斜率減小，工作點左移;Rc減小，負載線斜率增大，工作點右移。當Rc增大較多時，Q點將移至Q″，放大器進入飽和區而失去放大作用。圖8-25Rc、UCC與靜態工作點的失真

3.直流電源UCC的影響其他參數不變，升高電源電壓UCC，直流負載線平行右移，Q點偏向右上方（圖825(b)），使放大電路動態範圍擴大，但同時三極管的靜態功耗也增大。綜上所述，改變Rb、Rc、UCC均能改變放大器的靜態工作點。但由於採用調整Rb的方法來調整靜態工作點最為方便，因此在調整靜態工作點時，通常總是首先調整Rb。另外還應注意到，即使Q點選擇合適，參數合理，倘若輸入信號過大，輸出信號也會產生失真。圖8-24工作點選擇不當引起的失真

8.5工作點穩定的放大電路

實用演示電路如圖8-26所示，當輸入信號為ui=20sinωtmV時，輸出信號uo在示波器上的波形為sin

ωtV，放大電路正常工作。當溫度升至45℃時，uo波形失真。一、放大電路靜態工作點的穩定如前一節所述，為了使放大電路正常工作，必須選擇恰當的靜態工作點，也就是合理地選取Rb、Rc、UCC等參數。除了這些參數以外，當溫度變化、電源電壓波動時，放大電路的靜態工作點也會受到影響而移動，致使放大器不能正常工作。要使放大電路正常工作，必須設法使靜態工作點Q穩定，即穩定直流工作狀態的IC、UCE等值。

圖8-26固定偏置式共射放大電路

實踐證明，造成靜態工作點不穩定的因素中，溫度變化是最重要的。這是因為三極管的特性參數β、UBE、ICEO等都隨溫度的變化而變化。這些都會導致IC變化而引起工作點不穩定。圖8-26電路即是一基極偏流固定的電路，又稱為固定偏置式共射放大電路。這種電路的基極偏置電流：

IB=

幾乎不隨溫度變化。這種偏置電路雖然簡單，但IC的穩定性很差。當溫度升高時，IC增大，導致放大電路不能正常工作。一般情況下，可以從電路結構上採取措施，如圖8-27所示的電路是最常用的電路，稱為分壓式偏置放大電路。

圖8–27分壓式偏置放大電路

三、工作點穩定的放大電路下麵介紹分壓式偏置放大電路（見圖8-27）的特點。1.利用分壓電阻Rb1和Rb2來固定基極電位UB

如圖8-27所示，當Rb1和Rb2中流過的電流分別是I1、I2，且I1=I2+IB時，若I1>>IB，則I1≈I2，所以基極電位是

(8-10)

2.射極電阻RE的負回饋作用

Re的負回饋作用可以穩定靜態工作點。因為UBE=UB-IERe，所以，當集電極電流IC因溫度升高而增大時，該電路穩定工作點的過程如下：

t℃↑→IC↑→IE↑→UBE↓→IB↓→IC↓在這一變化過程中，溫度升高的效果就相當於基極有一個增量ΔIB，由ΔIB引起發射極電流增量ΔIE。ΔIE在Re上建立的電壓回饋到輸入端，使ΔIB減小，這種現象稱為交流負回饋。

Re既然有抑制IE變化的作用，當有信號時，對iE的交流分量也同樣起抑制作用，使放大電路的放大倍數減小。為了克服這一缺點，在Re兩端並接電容Ce，使Ce對交流信號近似短路，不致因負回饋引起放大倍數減小。Ce稱為射極旁路電容，其大小選擇見經驗值。

3.關於電路參數的經驗值

對於圖827所示的電路，當I1>>IB時，I1≈I2，UB≈

當UB>>UBE時，IE≈

在這兩個條件存在的情況下，UB、IE的大小只和電路參數有關，不隨溫度變化，與三極管的β值也無關。I1、UB愈大，電路工作點的穩定性愈好。

但需要提出的是，在實際電路中，I1、UB均不能太大。當I1太大時（即Rb1、Rb2阻值太小時），一方面由於Rb1、Rb2上功耗增大，另一方面Rb1、Rb2對信號源分流作用加大，致使電路的放大倍數降低。

UB也不能太大。若UB太大，UCE減小，電路動態工作範圍會變小。通常，該電路的經驗值是：矽管：I1=（5～10）IB，UB=（3～5）V

鍺管：I1=（10～20）IB，UB=（1～3）V

電容Ce的容抗：～

三、電路的靜態工作點在分析圖8-27所示電路的靜態工作點時，應先從計算UB入手，按照I1>>IB的假定，可得到當UB>>UBE時，可以近似地認為：

IC≈IE≈

從以上分析我們還看到一個現象：就是IC的大小基本上與三極管的參數無關。因此，即使三極管的特性不一樣，電路的靜態工作點IC也沒有多少改變。這在批量生產或常需要更換三極管的地方，很為方便。

四、電壓放大倍數的計算圖8-27由於接入了旁路電容，因而此時的電壓放大倍數和基本放大電路相同。即不帶負載時帶負載後其中，R′L=Rc∥RL。8.6射極輸出器

一、電路結構射極輸出器的電路如圖8-28所示。從圖中可以看出，三極管集電極直接接到直流電源上，輸出信號從發射極電阻兩端引出，所以稱作射極輸出器。從該電路的微變等效電路（圖8-29）上可以看到，集電極是輸入回路和輸出回路的公共端，所以又稱為共集放大電路。

二、射極輸出器的特點射極輸出器有以下幾個特點：

(1)靜態工作點穩定。從圖8-28的直流通路可得圖8–28射極輸出器

圖8–29射極輸出器的微變等效電路

所以

射極輸出器中的電阻具有穩定靜態工作點的負回饋作用，這一點在8.5節中已介紹，在此不再贅述。

(2)電壓放大倍數近似為1。由圖8-29微變等效電路可得

Uo=IeR′L=(1+β)IbR′L

其中R′L=Re∥RL。

Ui=Ibrbe+IeR′L=Ib[rbe+(1+β)R′L]

電壓放大倍數為

(8-18)在（8-18）式中，一般有rbe(1+β)R′L，所以Au≈1,而略小於1。

Au略小於1，表明輸出電壓幅度和輸入電壓近似相等；Au＞0,說明輸出電壓和輸入電壓同相位。故射極輸出器又稱為射極跟隨器。(3)輸入電阻高，輸出電阻低。由圖8-29微變等效電路的輸入端還可得出射極輸出器的輸入電阻：

ri=Rb∥［rbe+(1+β)R′L］≈Rb∥(1+β)R′L(8-19)式中，(1+β)R′L是輸出回路的R′L折算到基極回路的等效電阻。通常Rb阻值較大，約為幾十千歐姆到幾百千歐姆，同時（1+β)R′L的值也大，所以射極輸出器輸入電阻高，可達幾十千歐姆到幾百千歐姆。

射極輸出器的電壓uo≈ui，當輸入電壓ui一定時，輸出電壓uo相當穩定。表明射極輸出器有恆壓輸出特性，故射極輸出器輸出電阻很小。若不計信號源內阻時，輸出電阻ro的估算公式為

ro≈rbeβ(8-20)可見射極輸出器有很小的輸出電阻，一般ro為幾歐姆到幾百歐姆。為了降低輸出電阻值可選用β值較大的三極管。

三、射極輸出器的應用射極輸出器的特點是電壓跟隨，即輸入電阻很大、輸出電阻很小、電壓放大倍數接近於1而小於1。

由於具有這些特點，射極輸出器常被用作多級放大電路的輸入級和輸出級或作為隔離用的中間級。首先，可以利用它作為測量放大器的輸入級。由於它具有輸入電阻高，從信號源取用的電流小的特點，因而它可以提高測量精度並減小對被測電路的影響。其次，在利用射極輸出器作為中間級時，其高輸入阻抗對前一級影響很小；對後一級來說，因它的輸出電阻低，又有射極跟隨性，在與輸入電阻不高的共射放大電路配合時，既可保證輸入相位不變，又可起到阻抗變換作用，從而提高多級放大電路的放大能力。

第三，射極輸出器輸出電阻低，所以它帶載能力強。若放大器的負載是一個變化的負載，在負載變化時，為了保證放大器的輸出電壓比較穩定，就要求放大器具有低輸出電阻才行。這時，就可以用射極輸出器作為放大器的輸出級。8.7多級放大電路

在實際工作中，為了放大微弱的信號，用一個三極管組成的放大電路，其電壓放大倍數往往是不夠的。為了達到更高的放大倍數，需要將若干個單管放大電路連接起來，組成多級放大電路。為了保證信號在各級間不失真地逐級放大，還有些問題需要討論。

二、級間耦合方式在多級放大電路中，各級之間的連接方式叫級間耦合。常用的級間耦合有阻容耦合、直接耦合和變壓器耦合（見圖8-30）。圖8-30多級放大電路極間耦合方式

(a)阻容耦合；(b)直接耦合；(c)變壓器耦合

所謂阻容耦合和變壓器耦合，是指兩級放大電路之間通過電容或變壓器連接起來的方式。這兩種耦合方式共同的優點是：由於電容器和變壓器的隔離直流作用，各級的直流電路互不相通，因而每一級的靜態工作點都是相互獨立的，互不影響。這兩種耦合方式的缺點是：①不適合傳送緩慢變化的信號；②線上性積體電路中幾乎無法採用。直接耦合方式是指不經過電抗元件，把兩級放大電路直接連接。這種耦合方式不僅能放大交流信號，也能放大直流或緩慢變化的信號。但是，直接耦合時各級直流通路互相溝通，各級靜態工作點互相影響。直接耦合電路適宜集成化產品，它的應用領域已越來越大。

二、多級放大電路的電壓放大倍數在多級放大電路中，前一級的輸出電壓就是後一級的輸入電壓，如圖8-31所示。所以，對兩級放大電路，電壓放大倍數是

同理，對n級放大電路，電壓放大倍數為

Au=Au1·Au2·…·Aun

(8-23)

可見，多級放大電路總的電壓放大倍數，等於每一級電壓放大倍數的乘積。

圖8–31計算多級放大電路放大倍數的方框圖

必須指出的是，以上所指的每一級的電壓放大倍數，是已經把後一級的輸入電阻作為前一級的負載時得出的，因此它比每一級不帶負載時的放大倍數要小。例8.4電路如圖8-32所示，已知rbe1=2kΩ，rbe2=1.2kΩ，

=

=50,求多級放大電路的總電壓放大倍數。

圖8–32例題8.4電路

解：第二級輸入電阻第一級總負載電阻第一級電壓放大倍數再求第二級電壓放大倍數:

第二級總負載電阻第二級電壓放大倍數故總電壓放大倍數8.8功率放大器

電子設備中，常要求放大電路的輸出級帶動某些負載工作。例如，使儀錶指針偏轉，使揚聲器發聲，驅動自控系統中的執行機構等等。因而要求放大電路有足夠大的輸出功率。這種放大電路統稱為功率放大器。

一、對功率放大電路的一般要求我們前面介紹過的放大電路都是將輸入信號放大的電壓放大電路。對電壓放大電路的要求是使負載得到放大的不失真的電壓信號；對功率放大電路則主要要求它輸出足夠大的輸出功率。對功率放大電路的一般要求是：(1)在電子元件參數允許的範圍內，放大電路的輸出電壓和輸出電流都要有足夠大的變化量，以便根據負載的要求，提供足夠的輸出功率。

(2)具有較高的效率。放大電路輸出給負載的功率是由直流電源提供的。在輸出功率較大的情況下，如果效率不高，不僅造成能量浪費，而且消耗在電路內部的電能將轉換為熱量，使管子、元件等溫度升高。

(3)儘量減少非線性失真。由於功率放大電路的工作點變化範圍大，因此,輸出波形的非線性失真問題要比小信號放大電路嚴重得多。應對這個問題特別注意。

傳統的功率放大電路和負載之間往往採用變壓器耦合的方式，通過變壓器的阻抗變換作用，實現阻抗匹配，使負載得到最大的輸出功率。這種方法頻率特性差，特別是因為不利於電路的集成化，故已逐漸廢除。目前的功率放大電路主要採用無輸出變壓器的功放電路，這類電路稱為OTL型功率放大電路。

二、OCL互補對稱式功率放大電路（OCL電路）

1.電路和工作原理

OCL(OutputCapacitorLess，無輸出電容)互補對稱式功率放大電路，簡稱OCL電路，如圖8-33(a)所示。圖8-33

OCL電路及工作波形

(a)電路；(b)工作波形

電路中兩只三極管，V1為NPN型，V2為PNP型，但兩管材料和特性參數相同，特性對稱。由+UCC1和-UCC2兩個對稱直流電源供電。該電路可以看成是兩個複合的射極跟隨器。下麵分析電路工作原理。靜態時：由於兩管特性對稱，供電電源對稱，兩管射極電位UE=0，V1、V2均截止，電路中無功率損耗。動態時：忽略發射結死區電壓，在ui的正半周內，V1導通，V2

截止。V1以射極輸出器的形式將正方向的信號變化傳遞給負載。電流方向如圖8-33(a)中實線箭頭所示。

最大輸出電壓幅度受V1管飽和的限制，約為