晶体管单级放大电路的仿真与分析，晶体管放大电路的两种分析方法

关于晶体管共射极放大电路的基本分析方法(参照附录1 )，以前已经说过。 本文重点与大家分享电路的性能分析，特别是电路的频率响应和频率选择特性，仍然非常有趣。 主要内容如下。

输入输出电阻的通带怎么样提高增幅一节7号电池能放大电路吗？ 158MHz频带调谐放大电路，调频接收机图1是共射极放大电路。

图1公共端的放大电路图

“黑盒子”

如果将放大电路用一个箱子覆盖，只留下输入端子和输出端子，则任何放大电路都可以看作是两个端口网络。

左为输入端口，内阻为Rs正弦波信号源Vs作用时，放大电路得到输入电压Vi，同时产生输入电流Ii；

右侧为输出端口，输出电压Vo、输出电流Io、RL为负载电阻。

根据放大电路不同，在Vs和RL相同的条件下，Ii、Vo、Io不同，这表示根据放大电路不同，从信号源求出的电流不同，对同一信号的放大能力也不同；

即使是同一放大电路，Vo也会因相同振幅、不同频率的Vs而不同。 也就是说，同一放大电路对不同频率信号的放大能力也有差异。

输入和输出电阻图2输入电阻的定义

输入电阻Ri是从放大电路输入端观察到的等效电阻，被定义为输入电压有效值Vi和输入电流有效值Ii之比：

Ri=Vi/Ii (公式1 ) ) ) )

那么，在输入电路图1中串联万用表XMM1，设定交流-电流范围； 将万用表XMM2并联，设定在交流-电压范围内，即可测量该电路的输入电阻。

图2输入电阻的测量

万用表XMM1的显示数、电流有效值20.267A；

万用表XMM2显示数、电压有效值349.973A；

因此，输入电阻等于17.27

图3输入电阻测量、万用表读数

在实际电路中，放大电路图1的输入阻抗是R1和R2的并联R1//R2。

(因为一般认为电源的阻抗为0； 由于晶体管基极电流极小，所以可以认为晶体管自身的输入阻抗非常大)

偏置电路R1和R2并联值为100k///22k约等于18k。 该值与实际电路测量值17.27基本一致。

电容器C1和C2是分离基极和集电极的直流电压，仅使交流成分通过的耦合电容器。

如图4所示，电容器C1和输入阻抗、与电容器C2连接的输出端负载电阻RL分别形成高通滤波器，是仅使高频通过的滤波器。

图4输入输出端的高通滤波器

基于电容器C1高通滤波器的截止频率是fc，

fc=1/2RC=1/2*10F*18k 0.9Hz (

由电容器C2和输出端子的负载引起的高通滤波器的截止频率fe会因为输出端子上连接了不同的负载电阻而发生变化。 因此，在设计电路的过程中，事先考虑好对该电路施加什么样的负荷是很重要的。

图5输出电阻的定义

Vo是带负载输出电压的有效值，

VO=rl/(rorl ) VO ) (式3 ) ) ) ) ) ) VO=rl/(rorl ) VO ) ) ) ) VO ) ) VO ) VO ) ) VO ) VO )式3 ) ) VO ) VO ) ) VO ) VO ) VO ) rl ) rl ) rl ) VO ) VO )

输出电阻

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取得VO’和VO的值，就可以得出输出电阻。 从输出电阻式中也可以看出，Ro越小，负载电阻RL变化时的Vo变化越小，被称为放大电路的负载能力越强。

在实际电路图6中，输出电路先开路，即不连接负载，连接测试仪XMM2，设置交流-电压范围，即可测量电压VO’=1.716 v；

图6输出电阻测量，开路

然后，接通负载RL=10k，投入测试仪，设定为交流-电压范围，测定电压Vo=0.859V，根据式(4)求出输出电阻Ro10k；

图7测量输出电阻，接通负载RL，观察输出电压的变化

可知输出电阻Ro与电路内Rc电阻值一致，但这不是偶然的； 这是因为，如果将晶体管视为电流源，(即使负载变化，该电流也不会变化) )。

那么，电流源的内部阻抗可以认为是无限大，所以从输出端看到的阻抗，即输出阻抗就是RC本身。

图8晶体管视为电流源，输出电阻为RC

简单地说，(一般来说)晶体管共面放大电路的输入电阻是偏置电路R1和R2的并联，输出电阻是RC；

耦合电容器C1和C2分别由输入输出端和偏置电阻、RC构成高通滤波器。

通带通带用于测量放大电路对不同频率信号的放大能力。

因为放大电路中存在电容、电感、半导体器件的结电容等电抗元件，所以在输入信号的频率低或高的情况下，放大率的值会下降，产生相位偏移。

一般来说，放大电路仅适用于放大特定频率范围内的信号。

图9电路图1的频率响应

图9为电路图1的频率响应曲线。

中间段比较稳定，为13.81dB (约4.9倍，与理论值的5倍基本一致)。

20log(4.9 )13.81dB将倍率下降3dB定义为截止频率。

低频截止频率fc1=0.8Hz； 高频截止频率为fch=1MHz

怎么样(提高的倍率)如果想要提高的电路图1的倍率，可以更改RC和RE吗？

在前面的介绍中，我知道RC和RE的比决定了倍率Au。

但是，他们俩同时决定了电路的静态工作点。

如果想要不破坏电路的直流静态工作点，还想增加“元件”提高放大倍数，那容易想到的元件是——“电容”。

因为电容器隔断直流，通过交流，所以不影响直流的静态工作点。

图10发射极并联电容

如图10所示，将发射极电阻RE侧分为R=330、re’=1.6k两部分，保证静态总和保持2k不变。

在re’侧并联电容器C=100F时，保证在交流状态下直接短路re’。

Au=10k/330=30 (公式5 )

没有电阻r，用电容器c直接并联RE时，交流发射极电阻几乎为0。 从计算的观点来看，此时的交流扩大率应该是。

但是，显然是不可能的。

实际上倍率受到hFE、hIE的影响。 hFE是发射极间电流放大率，hIE是晶体管输入阻抗的常数。

共射极放大电路能实现的最大放大率为hIE。

1节5号电池可以放大电流吗？ 当然，把电路中的Vcc换成5号电池。

1节5号电池的电压为1.5V。

图11单5电池1节的放大电路图

VCC设置为12V并不常见，至少与手头只有一节7号电池相比更为常见。

在偏置电路中加入二极管后，二极管的正向导通电压下降到0.6V。

要将Vcc更换为电池，使晶体管工作在放大状态，晶体管的基极-发射极必须正向导通，以保证VBE。

这是增加一个二极管的作用，二极管导通一次后，其电压降保持为0.6V。 即使电池电压降低，晶体管的VBE也能进行放大动作。

158MHz频段调谐放大电路目前有三个电池，利用该电路可以实现无线收发、调频接收机的应用。

由于该应用涉及RF电平，在实际电路的组装中必须十分注意。

图12高频放大电路

用LC并联谐振电路替换电路图1中的集电极。

在谐振频率fo下阻抗无限大； 在其他频率下阻抗变小。

我们知道，如果集电极阻抗大，对倍率有利。

(谐振电路的阻抗，即集电极负载电阻与发射极电阻之比决定电路的增益。)

因此，电路的频率响应与谐振电路的曲线相似。 仅选择放大调谐频率fo附近的信号。

理论计算：

fo=1/2LC=140 MHz (公式6 ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) )。

那么实际的电路怎么样呢？ 这里晶体管选择了2SC3733。 请看图13

图13至图12的频率响应

正如预想的那样，电路在158MHz时增益最大，与理论计算的140MHz不同。

主要原因应该是晶体管的选择和电感问题。 很多书都出现了2SC2671。 班长没有做过实验。 做了实验的读者请告诉我。

附录1:1秒就能知道电路的放大率吗？ 晶体管的放大电路设计、参数的选择如此简单

看看这里，为班长点赞吧！ 欢迎来到评论区，在评论中讨论！ 对共射极放大电路进行总结，就是这种被认为最简单的电路，有信号发生器、低通滤波器、高频增强、高频放大等各种各样的变法。

因为大家熟悉每一个电路，很难记住，所以建议大家掌握直流交流、高频低频的分析方法。 这样，在应用和DIY的过程中，就可以马上使用了。

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