（模拟电子技术笔记）晶体管放大电路笔记整理

文章目录

1.晶体管的结构与符号
2.晶体管的放大原理
3.晶体管的共射输入特性和输出特性
4.晶体管的三个工作区域和温度对晶体管特性的影响
5.晶体管共射接法时的主要参数
6.放大的概念
7.放大电路的性能指标
8.基本共射放大电路的组成和各元件的作用
9.基本共射放大电路的波形分析
10.放大电路的组成原则和两种实用的放大电路
11.放大电路的直流通路和交流通路
12.放大电路的分析方法-图解法
13.用图解法进行放大电路的失真分析
14.直流负载线和交流负载线
15.放大电路的等效模型及其建立方法
16.晶体管的h参数等效模型
17.基本共射放大电路的动态分析
18.选用合适的方法分析放大电路
19.放大电路中静态对动态的影响
20.静态工作点的稳定
21.典型的静态工作点稳定电路
22.稳定静态工作点的方法
23.基本共集放大电路
24.基本共基放大电路
25.晶体管放大电路三种接法的比较

1.晶体管的结构与符号

①晶体管是由两个背对背的PN结所组成的，全称为双极型晶体三极管（因为其同时存在两种极性的载流子，也就是电子和空穴），也被称为三极管。
②晶体管可以分为小功率管、中功率管和大功率管（如下图所示），这三种不同功率的晶体管可以通过外形来进行辨认（中功率三极管和大功率三极管都有孔便于安装散热器）。

③晶体管可以分为NPN型和PNP型两种类型（如下图所示），可以通过电路符号指向区分：箭头都是由P区指向N区。两者的工作原理是相同的，唯一不同的在于使用时偏置电源的极性相反。在以后的学习中，默认晶体管为硅材料的NPN型管。

④每一个晶体管都有发射区、基区和集电区三个区域，所对应的电极分别称为发射极、基极和集电极，两个背对背的PN结分别称为发射结和集电结。
⑤发射区的掺杂浓度最高（多子浓度高）；基区的掺杂浓度低并且很薄（一般只有几微米）；集电区的面积很大。发射区和集电区由于掺杂浓度不同所以不能互换。由于基区很薄，因此两个PN结的工作会互相影响，而不是简单地将两个PN结进行串联。

2.晶体管的放大原理

①晶体管所能实现的放大功能是由内部结构和外部条件共同决定的。晶体三极管的放大外部条件为：1.发射结正偏（基极和发射极之间的电压需要大于发射结开启电压）2.集电结反偏（集电极的电位要高于基极的电位）。
②晶体管的基本原理电路图如下所示：基本原理电路中，直流电源Vbb的作用是提供一个电压保证发射结正偏，Rb是用于限制基极电流（任何PN结在正向偏置时都要用一个电阻限制电流大小防止PN结损坏），直流电源Vcc的作用是保证集电结反偏（要求Vcc的电动势比Vbb高），电阻Rc的作用为将集电极电流的变化转换成电压的变化（后续还会讲到）。

③载流子的运动过程（以NPN型晶体管为例）：原理图如下所示。首先在直流电源Vbb的作用下，由于发射区多子浓度高，并且加上正向电压Vbb后发射结导通，因此大量电子从发射区通过扩散运动运动到基区产生大量“非平衡少子”，因为基区薄且多子浓度低，因此扩散到基区的电子只有极少数与空穴进行复合运动，又因为集电区面积大，因此在外电场作用下大部分扩散到基区的电子都通过漂移运动来到集电区。上述的运动是晶体管中载流子运动的主要部分。

④发射极的电流是由于扩散运动产生，基极的电流由于复合运动产生，集电极的电流是由漂移运动产生。尽管基区的多子，也就是空穴在电压Vbb的作用下也会向发射区发生扩散运动，但是由于其浓度低，因此其对整体的影响可以忽略不计。类似的，集电区的平衡少子（空穴）也会参与向基区的漂移运动（产生的电流记为Icbo），但是同样可以忽略不计。在近似情况下，发射极的电流Ie=集电极的电流Ic+复合电流Ib。由于一般情况下输入回路中的复合电流都很小，而输出回路中的集电极电流一般都较大，因此就实现了晶体管的放大功能。
⑤穿透电流Iceo=（1+直流电流放大系数）×Icbo，其中Icbo是指输入回路断开时输出回路中的反向电流的大小（也就是上一段所说的集电区中空穴向基区的漂移运动产生的电流），称为集电结反向电流，集电结反向电流受温度影响很大；直流电流放大系数在一定范围内可以视为一个常数，数值一般在几十到几百之间。而Ic=Ib×直流电流放大系数+Iceo，由于Iceo很小（一般和Ib同等数量级），因此在近似计算中，一般认为Ic=直流电流放大系数*Ib。

3.晶体管的共射输入特性和输出特性

3.晶体三极管的共射输入特性和输出特性（输入固定电压，输出固定电流）
①共射电路是指晶体管的输入回路和输出回路都使用了相同的发射极。
②输入特性曲线：晶体管的共射输入特性是指在输出回路电压Uce确定的情况下，输入回路电流Ib随输入回路电压Ube的变化（以Ube为自变量而Ib为因变量）。该特性曲线可以通过测试（仪器测试或逐点测试）得出。

③输入特性曲线分析：当Uce为零时，相当于发射极和集电极连接在一起，可以直接视为一个PN结，因此其输入特性曲线也像是一个PN结的伏安特性曲线。Uce增大时，集电结收集电子的能力增强，因此Ic增大而Ib减小，表现在图像上就是输入特性曲线右移。当Uce增大到一定程度时，其收集电子的能力已经足够强，因此继续增大Uce，曲线的变化将变得很不明显，因此对于小功率晶体管，用Uce大于1V的一条输入特性曲线就可以近似表示所有Uce大于1V的输入特性曲线。
④输出特性曲线：输出特性描述的是当输入回路中的电流Ib一定时，输出回路中的电流Ic随输出回路中的电压Uce的变化（Uce为自变量而Ic为因变量）。当Uce较小时，Ic随Uce变化很大，而进入放大状态后曲线基本上是横轴的平行线，其原因与之前输入特性的解释相似：当Uce较小时，增大Uce则集电极收集电荷的能力明显增强，但是当Uce大到一定程度后，集电极收集电荷的能力变强就不明显了。

⑤对于上图Ic基本上仅仅取决于Ib而不随Uce改变的区域称为放大区，表现为横轴的平行线（对于放大电路中的晶体管，希望其能长期处于此状态）；Ic随Uce迅速变化的区域称为饱和区（曲线的左侧）；Ib=0以下的区域称为截止区。工作在饱和区和截止区的三极管就没有放大能力了。
⑥在Uce不变的情况下，Ic变化量和Ib的变化量之比就是晶体管的放大系数。实际中工作在放大区不同工作点时晶体管的放大倍数不相等（实际输出特性如下图所示，可见曲线有向上的趋势而不是横轴的平行线）。理想晶体管就是在放大区不同工作点放大系数处处相等并且直流放大系数与交流放大系数相等的晶体管，因此理想晶体管中的穿透电流为零。在今后的近似分析中，默认把晶体管进行理想化处理。

4.晶体管的三个工作区域和温度对晶体管特性的影响

①晶体管的三个工作区域：工作在截止区的晶体管，Ube小于开启电压，不满足发射结正偏，此时电路中可以近似认为没有电流，因此Uce就是输出回路的电动势Vcc；工作在饱和区的晶体管，Ube大于开启电压，但是Uce小于Ube，因此不满足集电结反偏（饱和状态可以理解为是一种发射有余但是收集不足的情况），此时输出回路电流Ic小于放大系数与输入电流Ib的乘积。
②晶体管工作状态判断：只需要测出晶体管三极的电位就可以得知晶体管工作在什么区域：如果Ube小于开启电压，则一定工作在截止区；接着如果集电极电位高于基极的电位则晶体管工作在放大区，否则工作在饱和区。Uce又被称为管压降。
③模拟电子电路中晶体管一般工作在放大区域，而数字电路中晶体管则多工作在截止区或者饱和区，称晶体管工作在开关状态。由于晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流Ic几乎仅仅取决于输入回路的电流Ib，因此工作在放大区的晶体管中的输出回路可以等效为一个由电流Ib控制的电流源Ic。
④温度对晶体管特性的影响：温度升高会使得晶体管的穿透电流Iceo增大（因为少数载流子在温度变化时数量变化相对来说比较大）、放大系数增大，在Ube不变的情况下Ib增大（或者说Ib不变的情况下Ube会减小）。含有晶体管的电路因此会受到温度影响，所以需要解决电路的温度稳定性问题才能得到实用的放大电路。

5.晶体管共射接法时的主要参数

①晶体管的主要参数可以分为直流参数、交流参数和极限参数。
②直流参数：包括直流放大系数、集电结反向电流、穿透电流等（集电结反向电流和穿透电流只需要知道一个就可以求解出另外一个）；交流参数：包括交流放大系数，fT(使得交流放大系数为1时的信号频率）。这是因为构成晶体管的两个PN结都含有结电容，而信号频率发生变化时结电容会发生变化，因此晶体管的交流放大系数会受到电路频率的影响。
③极限参数是描述晶体管不会损坏的参数：Icm是最大集电极电流，当Ic太大时放大系数会明显下降，因此通常需要Ic小于Icm；Pcm是最大集电极耗散功率（如果太大会导致温升过快使得晶体管损坏）；U（br)ceo是指ce之间的击穿电压（因为晶体管中集电结始终处于反向偏置的状态，因此反向电压太大会被击穿）。由极限参数可以在坐标图中得出晶体管的安全工作区（电流不能过大，电压不能过大，温升不能太快），是两条直线和一条双曲线构成的坐标区域。

6.放大的概念

①放大是对模拟信号最基本的处理。
②放大的对象是变化量（输入信号为零时称放大电路处于静态，反之为动态），常用通频带内的正弦波信号作放大电路的测试信号（任何信号都可以分解为若干正弦波的叠加）；放大的本质是能量的控制与转换：利用有源元件（能够控制能量的元件）实现，通过一个直流电源供电将小的能量转化为大的能量；放大的特征是功率的放大，也就是信号源的提供的是小功率而负载上获得的是大功率，这也使判断电路能否放大的出发点；放大的基本要求是不失真：失真是指三极管在其工作周期内不完全处于放大区。

7.放大电路的性能指标

①放大电路的性能指标研究的是动态性能，其主要包括放大倍数、输入电阻和输出电阻、
通频带。
②对于任何信号而言，任何放大电路均可用视为一个二端口网络，两个端口分别是输入端口和输出端口。对于输入端口，有带内阻的信号源、输入电压和输入电流等物理量；对于输出端口，有输出电流和输出电压等物理量（这些物理量均用复数表示，表示要同时研究幅值和相位）。
③放大倍数是输出量和输入量之比，根据电流电压组合有四种情况，其中我们最关心的是输出电压和输入电压的比值Auu（电压放大倍数），此外还有电流放大倍数（输出电流和输入电流之比）、互阻放大倍数（输出电压和输入电流之比）和互导放大倍数（输出电流和输入电压之比）。
④输入电阻是从输入端进行观察的等效电阻：由于输入端口的电压和电流可以测出，因此输入电压和输入电流的有效值之比就是输入电阻；输出电阻是将输出等效为有内阻的电压源，而电压源的的内阻就是输出电阻。输出电阻的计算公式为：(U/U0-1)*Rl，其中U表示空载时输出电压的有效值，U0表示有负载时输出电压的有效值，Rl为负载的电阻大小。输入电阻和输出电阻是为了解决电子电路相互连接时产生的影响而引入的概念。
⑤通频带（中频段）用于衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。因为放大电路中往往存在电容、电感以及半导体元件，使得放大电路在频率太高或太低时放大倍数下降并产生相移。使得放大倍数下降到0.707倍的频率分别称为称为下限频率和上限频率，上下频率之间即为通频带。
⑥此外还有最大不失真输出电压Uom（用交流有效值表示）以及最大输出功率和最大输出效率等性能指标。目前我们所研究的都是小功率的放大电路。

8.基本共射放大电路的组成和各元件的作用

①晶体管是一个有源元件（能够控制能量的元件），是整个放大电路的核心；Vbb和Rb：使得Ube大于开启电压（使发射结正偏），并且有合适的输入电流Ib;Vcc：使得Uce大于Ube（使集电结反偏），同时作为负载的电源；Rc：将Ic的变化量转化成电压的变化。
②Rc上的电压变化必然导致Uce的变化：Rc增大多少，则Uce就会减小多少。
③动态信号作用时，首先会使Ib发生变化，Ib变化就会导致Ic发生变化，接着导致Rc上的电压变化，最终转化为Uce的变化。
④当信号源输入电压为零时（输入信号短路为零），晶体管各极的电流电压称为静态工作点Q。Q点包括四个物理量，分别是两个电流Ibq和Icq以及两个电压Ubeq和Uceq。

9.基本共射放大电路的波形分析

①设置静态工作点的必要性：通过图像分析可知，只有设置了静态工作点，才可以在所需分析的电路中不产生失真：如果去掉输入回路的电源Vbb，则Ube无法持续保持发射结正偏这一条件。合适的静态工作点首先要保证电路不失真，但是静态工作点不只是保证电路不失真，而是几乎影响着放大电路中几乎所有的动态参数，因此不能只考虑保证不失真的方面。
②动态信号需要驮载在静态Ube之上，通过电路分析可知输出电压信号和输入电压信号反相，这是共射放大电路的一大特征。
③对于NPN型三极管的共射接法：饱和失真是指当信号源产生的电压很大时，Ube变得很大，因此产生很大的Ib，由此又产生很大的Ic，因此在Rc上就产生了很大的电压，甚至大于Vcc，使得输出电压为零但是小不下去的情况，此时晶体管工作在饱和状态，产生底部失真；截止失真是指当信号源产生的电压很小时，Ube变得很小，由此产生的Ib也很小，又由此产生很小的Ic，因此Rc上几乎没有压降，导致所有的压降都在输出电压上，甚至达到了Vcc但大不上去的情况，此时晶体管工作在截止状态，产生顶部失真。并非所有电路的底部失真都是饱和失真，也不是所有电路的顶部失真都是截止失真。

④想要放大电路不失真，必须让晶体管在信号作用的整个工作周期内始终处于放大区。

10.放大电路的组成原则和两种实用的放大电路

①放大电路的组成原则：静态工作点合适，也就是需要选择合适的直流电源和合适的其他电路参数：直流电源要使得发射结正偏，集电结反偏或零偏。动态信号能够作用到晶体管的输入回路，并能在负载上获得放大了的动态信号。
②对实用的放大电路的额外要求：共地（信号源与放大电路、放大电路和负载有同一个公共端，这样做可以使得电路不易受到外界干扰）、直流电源的种类尽可能少（降低电路的复杂性）、负载上没有直流分量。展示基本原理的放大电路中的问题体现在：使用了两种直流电源，并且信号源于放大电路不共地使得电路容易受到外界干扰。
③直接耦合放大电路：信号源与放大电路、放大电路与负载之间直接进行连接。该电路减少了直流电源的种类并且实现了信号源与放大电路共地。但是存在在负载电阻Rb1在流入交流信号时其上会有交流损失，并且会在负载上有直流分量的不足之处（会造成能量的额外损耗），因此实际电路很少采用这一种方法。电路图如下所示：Ibq=流过Rb2的电流-流过Rb1的电流。

④阻容耦合放大电路：在电路输入回路和输出回路中分别加入两个耦合电容，由于电容具有隔直流通交流的功能，因此将其中一个电容置于负载分路上以隔绝直流分量，另一个电容置于信号源的传输线处替代原有的电阻以避免直流损失。这两个电容的容量应该足够大，使得对于交流信号近似为短路（作用是隔直流通交流）。在静态时，C1和C2上的电压分别是Ubeq和Uceq。电路图如下所示：

⑤阻容耦合放大电路能够解决直接耦合电路的问题（即输出中存在直流信号并且有交流损失），但是具体什么情况下使用什么电路需要具体问题具体分析。如果信号源的频率很低，则可能使用阻容耦合放大电路造成的能量损失更多，此时就应该选择直接耦合放大电路。

11.放大电路的直流通路和交流通路

11.放大电路的直流通路和交流通路
①任何的放大电路一定存在直流电源和交流信号两个要素，这就使得电路的分析复杂化。放大电路的直流通路和交流通路就是用于简化放大电路的分析的，直流通路用于解决静态工作点的问题，而交流通路用于研究动态参数变化。但是实际电路中是无法将直流通路和交流通路分开的。
②直流通路：令信号源的电压为零，但是需要保留信号源内阻（信号源内阻可能影响到电路的静态工作点）；电容相当于开路，电感相当于短路。交流通路：大容量电容相当于短路；无内阻的直流电源（目前所学习的电路中的电源都是无内阻的理想电源）相当于短路。
③基本共射放大电路的直流通路和交流通路：基本共射放大电路的直流通路如下所示：将Ubeq作为已知条件（一般取0.7V），可以分析得到以下公式，从而估算出静态工作点（之所以是估算，是因为实际过程中Ubeq需要实测而不是取0.7V，此时Ibq会有一定的计算误差）。输入回路电压Vbb越大，Ubeq取不同值所引起的Ibq的误差越小，当Vbb太小时需要使用其他方法来求解Ibq。在算出静态工作点并确定其合适后，可以接着作出交流通路进行分析。

交流通路如下所示（只有确定了该电路的静态工作点合适来画交流通路才有意义）：

④阻容耦合放大电路的直流通路和交流通路：直流通路即为断开两个电容后的电路，得到的静态工作点计算如下图所示。当Vcc远大于Ubeq时甚至可以认为Ibq=Vcc/Rb（远大于需要根据误差范围来确定是否成立）。阻容耦合放大电路中直流通路和交流通路有着很大的区别。阻容耦合放大电路的交流通路如下所示，用于研究电路的动态参数：

⑤模拟电路的表达式一定要写成完整形式，但是计算时可以进行估算（此时需要写出近似条件）。小功率放大电路中一般Ibq为微安级别，Icq为毫安级别，Uceq为几伏。

12.放大电路的分析方法-图解法

①图解分析是进行放大电路分析最古老最直接的方法。图解法首先需要实测输入特性曲线和输出特性曲线。将基本原理放大电路划分为两个内电路和两个外电路后，由于静态工作点同时位于内电路和外电路的特性方程上，因此可以列出对应的输入回路和输出回路的内外电路联系的方程：Ube=Vbb-IbRb，Uce=Vcc-IcRc。分别在输入特性曲线图和输出特性曲线图中按上述方程作出两条直线，两条直线称为负载线。负载线与输入回路特性曲线的交点即为Q点，代入Q点所对应的Ubeq，便可以在输出特性曲线图中找出对应的Q点。

②电压放大倍数的分析计算：由给定的Ui变化量可以在输入曲线图中得到Ib的变化量：相当于输入回路负载线的左右平移，找出平移后的负载线与输入特性曲线的交点，交点与原交点纵坐标的差即为Ib的变化量，横坐标的差即为Ube的变化量。由此可以进一步得到Ic的变化量：在输出特性曲线中找到新的Ib所对应的曲线（如果原先未画出该曲线则需要实测）与输出回路负载线的交点，该交点与原先交点在纵轴上的差就是Ic的变化量，横轴之差就是Uce的变化量。最终求出电压放大倍数（因为输入电压和输出电压反相，因此电压放大倍数的符号为负）。
③上述分析中要求Ui的变化量不能太大，因为只有Ui的变化量足够小时，才能够将输入特性曲线的一部分等效为直线。但是如果Ui太小也会使得结果不准确，因此要使得所取的Ui大小适中。
④在上述方法中使用正弦波方法和增量方法都可以求解放大系数。

13.用图解法进行放大电路的失真分析

13.用图解法进行放大电路的失真分析
①图解法的特点是直观清晰，但是很少用于求放大电路的放大系数（因为要求图中所取的信号变化量要很小，否则容易产生较大的误差），但是可以用图解法来分析放大电路的失真。
②当输入信号是正弦波时，只有在其峰值两端的输入特性曲线可以视为直线的情况下，Ib才也是正弦波。
③对于NPN型的共射电路，截止失真是在输入回路首先产生失真，从而导致输出回路也失真，图像上体现为顶部失真。可以通过增大Vbb使得驮载在直流信号上的交流信号的负半轴峰值也大于开启电压来消除截止失真（相当于平移正弦信号）。在基本共射放大原理电路中，减小Rb的方法是不能消除截止失真的。
④对于NPN型的共射电路，饱和失真是输出回路产生的失真而输入回路并没有产生失真，图像上体现为底部失真。可以通过增大Rb、或减小Rc、或降低放大系数（换晶体管）三种方法来消除饱和失真，也可以使用减小Vbb或增大Vcc两种方法来消除，但是不推荐（直流电源是一个复杂电路，尽可能少做改变）。
⑤放大电路最大不失真电压Uom：用有效值表示，在已知静态工作点的情况下可以通过计算得出最大不失真电压Uom。通过比较（Uceq-Uces）（Uces为饱和管压降，一般可以通过测量获得，一般取0.1V-0.3V）与（Vcc-Uceq），取其中较小的一个，除以根号二即可得到。

14.直流负载线和交流负载线

①对于一些存在电感的放大电路（如阻容耦合放大电路），其直流通路和交流通路的区别较大，因此在分析此类电路时需要将直流负载线和交流负载线分开以方便分析。
②阻容耦合共射放大电路的交流负载线：交流负载线一定过静态工作点（Q点），并且斜率决定于Rc与Rl的并联电阻。Q点位于交流负载线的中点时电路的最大不失真电压Uom最大。
③图解法直观形象，该方法适用于分解静态工作点和与静态工作点紧密相关的失真问题和求解最大不失真电压Uom，但是不太适合求解其他的动态参数，因为会产生较大误差。

15.放大电路的等效模型及其建立方法

①求解放大系数时用图解法难以准确求出，因此可以使用等效模型法，其中核心就是建立晶体管的等效模型。
②等效电路法：半导体器件的非线性特性使得放大电路的分析复杂化，利用线性元件建立模型来描述一定条件下非线性器件的特性称为建立等效模型，或称为构造等效电路。利用晶体管的等效电路来分析放大电路的方法称为等效电路法。
③需要建立晶体管的哪些等效模型？首先需要建立静态工作点的直流等效模型；接着在静态的基础上加上低频小信号建立交流等效模型来分析放大倍数和输入输出电阻，该交流等效模型称为微变等效电路；最后需要在静态的基础上加上高频小信号构成高频等效模型来分析电路高频状态下的特性（考虑结电容的影响）。本课程中不考虑高频等效模型。
④构造方法：可以只从外部特性构造，这样构造的模型一般较为简单，适用于近似分析；也可以从内部结构来进行构造，这样构造的模型一般较为复杂，适用于EDA（电子设计自动化）分析。一般情况下使用外部特性的构造方式即可满足估算的需要。
⑤晶体管的直流等效模型：输入回路等效为一个恒压源，输出回路等效为一个电流控制的电流源。利用估算法求解静态工作点实际上已经隐含使用了该直流等效模型。

16.晶体管的h参数等效模型

16.晶体管的h参数等效模型
①晶体管的h参数等效模型是交流的等效模型，也叫作混合参数等效模型。
②h参数等效模型的建立过程：在低频小信号作用下，可以将晶体管视为一个二端口网络，其中输入回路和输出回路各自为一个端口。由于Ube和Ic均是Ib和Uce的二元函数，因此最终结果中Ube的变化量和Ic的变化量都可以表示为Ib和Uce的全微分形式，其中线性组合的参数就称为H参数（四个参数可以构成一个矩阵）。表达式如下图所示，上述表达式的参数量纲可以构造等效模型：在输入回路中添加一个电阻和受控电压源，输出回路中有一个受控电流源和一个并联电阻。

③h参数的物理意义：h11有电阻量纲，实际上就是be之间的动态电阻；h12无量纲，称为内反馈系数，用于描述Uce的变化对Ube的影响（只有在一定范围内输出电压的变化才会影响输入电压）；h21无量纲，是电流放大系数；h22有电导量纲，相当于ce之间的等效电导（当Uce足够大时趋近于零）。
④简化的h参数模型：在一定情况下H参数方程的内反馈系数项和电导项可以忽略：当Uce足够大时可以忽略内反馈系数，当把晶体管视作理想晶体管时可以忽略等效电导，因此在输出电压足够大的理想晶体管电路中可以忽略内反馈系数的等效电导。在简化的h参数模型中只剩下等效电阻Rbe和受控电流源，因此只需要知道Rbe和放大系数即可得到整个模型的信息。Rbe的求解：Rbe由基区体电阻、发射结电阻和发射区体电阻构成，其中基区体电阻不能忽略，发射区体电阻数值很小可以忽略，发射结的电阻可以通过PN结的电流方程求出。Rbe的最终近似表达式为：基区体电阻+（1+放大倍数）Ut/Ieq（即如下图所示公式）其中基区体电阻可以通过查阅手册获得，放大系数可以通过在工作区域测试获得，Ut在常温下为26mV，Icq可以通过静态分析获得。从输入特性曲线可以看出，控制其他条件不变时，Q点越高（静态工作电流Ieq越大），Rbe越小。

17.基本共射放大电路的动态分析

①将晶体管的交流等效电路替换基本原理放大电路的交流通路中的晶体管即可得到基本原理放大电路的交流等效通路，此处采用简化的h参数等效模型，可以得到如下所示的电路：

②基本共射放大电路的交流等效电路中中，各个物理量的计算如下所示：

由上述表达式可知，在基本共射放大电路中，动态电阻Rbe会影响电路的电压放大倍数，同时动态电阻Rbe会影响输入电阻的大小，这体现出电子电路中有一利有一弊的关系。可以通过诺顿定理将输出回路的电流源转化为电压源的形式。对于简单电路的输入输出电路，可以通过电路图进行直接判断。
③阻容耦合共射电路的动态分析：阻容耦合放大电路的电路图如下所示，其电路中各参数的计算如下：

④注意！输入电阻中一定不包含信号源内阻，输出电阻中一定不包含负载的电阻。输入电阻越大，放大电路输入端口的电压也越大（串联分压的原理）。

18.选用合适的方法分析放大电路

①对放大电路的分析可以使用图解法，也可以使用等效电路法。
②放大电路的分析要遵循”先静态，后动态“的原则，因为只有通过静态分析确定静态工作点属于合适的区域内之后，进行接下来的动态分析才有意义。
③当加在基极回路的电源电压Vbb很低以至于能够和BE之间的导通电压（一般是0.7V）相比时（不是远远大于），此时通过图解法能够得到较为准确的结果。
④直接耦合放大电路中负载的阻值会影响静态工作点，一般情况下会使得其电压放大倍数减小。

19.放大电路中静态对动态的影响

19.放大电路中静态对动态的影响
①静态工作点首先要解决的是让放大电路不失真，但是不仅如此，静态工作点还影响着放大电路几乎所有的动态参数。
②在阻容耦合放大电路中：通过增大电流放大倍数不一定能增大电压放大倍数（当Rbe远大于Rbb’时增大电压放大倍数是没有用的）；通过增大Rc有时候可行，但是需要适可而止从而避免饱和失真；增大负载电阻往往是不现实的；常用的方法是减小Rb（但是也需要适可而止从而避免饱和失真）。
③由类似的推理可知，静态工作点发生变化会影响输入电阻、电压放大倍数等动态参数。不能把电子电路中的表达式看成一个纯数学的公式，因为各个物理量之间不是相互孤立而是相互联系的。
④可以使用Multisim进行波形分析，对于能够用肉眼观察出来的失真（如底部或顶部的图像已经平了）已经是较为严重的失真了。可以使用失真度仪来辅助判断失真。

20.静态工作点的稳定

①由于静态工作点与众多动态参数紧密相关，因此在静态工作点发生变化时动态参数也会发生变化，这就造成了放大电路性能不稳定，反过来静态工作点的稳定可以使得放大电路的性能稳定。
②静态工作点的稳定其实决定于晶体管自身对温度的敏感性：当放大电路工作一段时间后产生温升，此时晶体管的特性就会发生变化（如放大倍数增大，Icq增大等），其中最主要的就是Icq增大，使得直流负载线上的静态工作点移动到更高处，因此我们就要想办法使得静态工作点在温度升高时下移，对此只能减小Ibq。静态工作点的稳定就是指Icq和Uceq在温度变化时基本不变，这是由Ibq的变化得来的Icq和Uceq的不变的。
③典型静态工作点稳定电路的组成：直接耦合放大电路的静态工作点稳定电路和阻容耦合放大电路的静态工作点稳定电路如下所示。两个电路的直流通路相同，如下所示：在直流通路中基极电压基本是由两个偏置电阻确定的（要求I1>Ibeq），并且在发射极和地面之间加入了一个电阻。对于阻容耦合放大电路，还需要在发射极和地面之间接入一个旁路电容（大电容，在交流通路中可以视为短路）。

④稳定电路的工作原理：Ubq基本上仅取决于两个偏置电阻的分压能力，因此其基本不随温度发生变化，在考虑Ubeq随温度的变化很小的情况下，Ieq就是稳定的，两者的计算公式如下所示。Ieq稳定则Icq和Uceq就能稳定。对于这样的直流通路，当温度升高时，Ic增大，则Ueq就会增大，而Ubq基本不变，因此导致Ibq减小，最后导致Icq减小，这样就可以使得静态工作点稳定。

⑤在该电路中输出回路中的物理量通过一定方式影响到输入回路，这种影响称为反馈，直流通路中的反馈称为直流反馈，反馈的结果使得输出量的变化减小的称为负反馈，反之为正反馈，在静态工作点稳定电路中的反馈就是负反馈。
⑥Re起到直流负反馈的作用，其阻值越大，反馈越强，静态工作点越稳定，但是也不能太大，使得静态工作点能让放大电路正常工作。

21.典型的静态工作点稳定电路

①典型的静态工作点稳定电路称为分压式电流负反馈工作点稳定电路（也就是分压式偏置放大电路）。对于该电路除了一般的分析方法外，还可以从B端和地端看过去，通过戴维南定理将电路进行进一步的等效简化如下图所示：将输入回路等效为一个电源和一个等效电阻的串联形式，其中等效电源的电动势和等效电阻的阻值计算方法如下：

当Ie远远大于Ibq的情况下，Ubq就是Vbb，此时忽略了Rb上的压降。忽略Rb上压降的条件为：

如果满足判定条件，则可以进行上述所述的近似计算。
②带有旁路电容的阻容耦合放大电路的微变等效电路如下图所示：

根据电路，可以对电路的动态参数进行分析如下：

如果去掉旁路电容，则电路的微变等效电路如下：

去掉旁路电容后，电路的电压放大倍数如下：

电路的等效输入电阻如下：

在上面这个表达式中，最重要的地方是Re不是以自身的阻值出现的，而是始终带有(1+β)。
在满足一定条件下还可以进行如下估算：

上面的式子体现出来的内容是：去掉旁路电容的阻容耦合放大电路，在满足一定条件的情况下，电压放大倍数与晶体管的所有参数无关，而只与电路的电阻参数有关。
去掉旁路电容的阻容耦合放大电路有利有弊，好处是电压放大倍数基本与晶体管参数无关，从而有较好的温度稳定性，不好之处在于电压放大倍数大大缩小了。为了实现两全其美，人们把Re分为两部分，一部分加上旁路电容以提高放大倍数，而另一部分用于提高温度稳定性。

22.稳定静态工作点的方法

①稳定静态工作点的方法一共有两种，分别是引入直流负反馈和进行温度补偿。
②温度补偿是指利用对温度敏感的元件（如热敏电阻和二极管），在温度有变化时直接影响输入回路从而使得电路稳定的方法。例如可以在分压式偏置放大电路中用两个热敏电阻来代替原有的两个一般偏置电阻。温度系数是表征温度变化后热敏电阻阻值变化的物理量，当温度升高后电阻阻值增大则温度系数为正数，否则为负数。将下方的偏置电阻替换为负温度系数的热敏电阻就可以使得静态工作点稳定。
假设将如下电路中的Rb1替换为一个负温度系数的热敏电阻，那么就可以得到一个静态工作点稳定的放大电路：

其中的稳定原理可以表述为如下形式：

23.基本共集放大电路

①基本共集放大电路在发射极进行电压输出，因此也被称为射极输出器。基本共集放大电路的电路图如下图所示：

②基本共集放大电路的分析与基本共射放大电路的分析类似，公式如下图所示：

③射极输出器的微变等效电路如下图所示，其特点为：输入电阻大（可达到100KΩ以上），输出电阻小（可以达到100Ω以下）；只放大电流不放大电压（电压放大倍数小于零）；在一定条件下满足电压跟随作用（输入电压和输出电压同时以相同大小变化）。

射极输出器的电压放大倍数计算公式如下图所示：可以看出电压放大倍数小于一，并且输入电压和输出电压同向。

当(1+β)Re远大于Rb和Rbe之和时，电压放大倍数近似为一，此时的射极输出器称为射极跟随器。
④射极输出器中输入电阻与负载的电阻有关，其表达式如下所示：

射极输出器中的输出电阻与信号源的内阻有关，其表达式如下所示：

⑤射极输出器是一个在电路中用途相当广泛的电路。

24.基本共基放大电路

24.基本共基放大电路
①基本共基放大电路如下图所示：

基本共基放大电路的静态工作点计算如下图所示：

②动态分析中，基本共基放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻如下所示：

③基本共集放大电路特点：输入电阻小，频带宽（这是最重要的特点，因此基本共基放大电路常用于宽频带放大电路中）；只放大电压不放大电流。

25.晶体管放大电路三种接法的比较

①判断晶体管放大电路的接法的方法：从交流通路中的输入输出进行判断。如果从基极输入从集电极输出则为共射接法；如果从基极输入从发射极输出则为共集接法；如果从发射极输入从集电极输出则为共基接法。
②只需要通过判断晶体管放大电路的接法，就可以初步判断该放大电路的基本特点，如输入输出电阻、电压电流放大能力。