这一章在干嘛?

Q 点搭好后,小信号怎么放大?答案是:把三极管换成一个简单的「re 等效模型」,剩下的就是纯电路计算。本章给你一套通用流程:画直流通路定 Q 点 → 画交流通路换模型 → 求 Z i 、Z o 、A v 。三种组态各算一遍,最后打包成对比表。

5.1 re 模型:把三极管简化成三个元件

5.2 固定偏置共射放大器:第一遍完整流程

5.3 分压偏置与射极偏置的交流账

5.4 射随器与共基:性格互补

5.5 带上负载与信号源:两端口视角

5.6 级联与达林顿:增益不够,级数来凑

5.7 re 模型 vs 混合模型

5.1 re 模型:把三极管简化成三个元件

小信号下,BE 结在 Q 点附近就是一颗动态电阻 re,输出侧是一个受控电流源 β·Ib:

原书图 5.16 原书图 5.16:共射组态的 re 模型:输入是 r_e,输出是受控源

r

e

= 26 mV / I

E

(I

E

用直流 Q 点的值,单位 mA,结果单位 Ω)

为什么是 26 mV?

来自 PN 结方程在室温下的热电压 V T = kT/q ≈ 26 mV。温度不变时,r_e 只由静态电流决定。

共基组态同样适用(r_e 在 E-B 之间):

原书图 5.18 原书图 5.18:共基 re 等效电路

5.2 固定偏置共射放大器:第一遍完整流程

电容对直流开路、对交流近似短路。把 VCC 交流接地、换上 re 模型:

原书图 5.20 原书图 5.20:共射固定偏置放大器

原书图 5.24 原书图 5.24:输入输出波形:注意输出与输入反相 180°——共射的招牌特征

Z

i

= β·r

e

| Z

o

= R

C

| A

v

= −R

C

/r

e

| A

i

= β

负号的意义:

输入升高、输出反而降低(经 R_C 压降放大)。共射是三种组态里唯一反相的。

5.3 分压偏置与射极偏置的交流账

分压偏置(Q 点稳)+ 旁路电容 CE(把 RE 交流短路,保住增益)是最常见的实战组合:

原书图 5.26 原书图 5.26:分压偏置共射放大器

旁路电容的作用:

不旁路时增益掉到 −R C /R E (很小);旁路后恢复 −R C /r e 。代价是低频截止点抬高——增益和带宽的经典矛盾,第 9 章细说。

5.4 射随器与共基:性格互补

射随器(共集):Zi 很大、Zo 很小、Av≈1——天生缓冲器:

原书图 5.36 原书图 5.36:射极跟随器:输出跟随输入,增益略小于 1

共基:Av 大且同相、高频性能好,但 Zi 只有 re(几十欧):

原书图 5.42 原书图 5.42:共基组态交流分析

5.5 带上负载与信号源:两端口视角

真实电路总要接 RL(负载)和 Rs(源内阻),增益要打两次折扣:

原书图 5.54 原书图 5.54:三种负载情况:(a) 空载 (b) 带负载 (c) 再算上源内阻

原书图 5.61 原书图 5.61:两端口系统:把放大器看成一个黑盒

A

v

(带载) = A

vNL

·R

L

/(R

L

+R

o

) → 总增益再乘 R

i

/(R

i

+R

s

) 得源电压增益

5.6 级联与达林顿:增益不够,级数来凑

多级相乘:Av总 = Av1·Av2·…(注意前级输出阻抗 vs 后级输入阻抗的衰减):

原书图 5.67 原书图 5.67:级联系统:总增益 = 各级增益之积

达林顿连接:两管复合,β 变成 β1·β2(几千倍),输入阻抗也更高:

原书图 5.73 原书图 5.73:达林顿组合:整体像一颗超 β 的三极管

5.7 re 模型 vs 混合模型

教材里还有一套 h 参数(混合)模型,两者本质相同,只是参数换算:hie = β·re,hfe = β:

原书图 5.101 原书图 5.101:混合模型与 re 模型对照:共射 / 共基一一对应