放大电路的输入阻抗和输入电阻是如何计算.doc

放大电路的输入阻抗和输入电阻是如何计算，它们的高低起到什么作用？

对于普通的共发射极放大电路而言，输入电阻的计算方法是首先算出BE结的等效电阻，rbe=rb+(1+β）26(mv)/Ie(ma)欧姆，知道了管子的β，和静态电流IE就可以算出rbe值。一般小信号放大器的IE=1-2毫安时，rbe=1k欧姆左右。式中rb=300欧姆，是管子的基区电阻。

然后再把rbe 与基极偏流电阻RB并联算出真正的输入电阻。RB一般比较大，可以忽略。

输出电阻RO约等于RC值。
输入电阻大一些好，可以减轻被放大信号的信号源负担，少索取信号源电流，使信号源有效的信号电压尽量加在放大器上。
输出电阻小一些好，可以使放大器带负荷的能力强一些。可以多一些的输出电流。

集成运放电路中有源负载放大电路如何分析与计算 
集成运放电路中有源负载放大电路如何分析与计算 发表于：2010年01月04日

集成运放电路中有源负载放大电路如何分析与计算?  【相关知识】：恒流源电路分析，恒流源电路的恒流值和恒流源内阻计算,多级放大电路和差分放大电路的动态指标计算等。
【解题方法】：恒流源负载放大电路的分析过程如下：
        （1）快速找出放大电路中的各种恒流源电路；
        （2）计算恒流源电路的恒流值及其内阻，得到等效恒流源，将恒流源负载放大电路转换成一般放大电路。
        （3）采用一般多级或差分放大电路的分析方法计算放大电路的指标。
【解答过程】：非有源负载放大电路的放大倍数与动态范围是一对矛盾。图1是一般单管放大电路，静态工作点为：

图1

        负载开路时的中频交流放大倍数等于。当晶体管选定后，若要增加放大倍数，只有增加集电极电阻，而的增加将导致迅速减少，降低动态工作范围。
        既要保证集电极的动态电阻足够大，又要保证静态工作点稳定的惟一方法是选择恒流源（有源）负载。
        [例1]图2(a)是uA741运放电路中间级放大电路的简化电路图。设三极管的放大倍数，基极体电阻，NPN管集电极和发射极之间的动态电阻，PNP管集电极和发射极之间的动态电阻，，试计算电路的放大倍数，输入和输出电阻。

图2
        1．静态偏置分析
        图2(a)中，和构成镜像恒流源，既提供的静态偏置，同时作为的有源负载。将用恒流源等效后，图2(a)的直流通路变成图2(b)。

        2．动态（交流）分析
        图2(b)的交流通路如图3(a)，微变等效电路如图3(b)，其中

图3

        。
        （1）放大倍数计算
        由图3(b)可得，

        （2）输入电阻计算

        （3）输出电阻计算
        第一级的输出电阻为：

        输出电阻计算的的电路如图4所示。

图4

        [例2] 图5(a)是uA741运放电路输入差分级放大电路的简化电路图，试画出其电路模型。

图5
        1．静态偏置分析
        、和、构成CC-CB型复合电路，其静态偏置由恒流源和、构成镜像恒流源提供，。
        静态偏置用恒流源代替后的等效直流通路如图5(b)。
        2．动态分析
        、、和、、构成精密镜像恒流源电路，。差分输出电流，输出放大倍数增加一倍。、、同时作为、管的有源负载。等效后的交流通路如图6。三极管用微变模型替换后的差分放大电路的电路模型如图7。

图6

图7
第七章 半导体三极管及基本放大电路

半导体三极管（简称晶体管或三极管）是一种重要的半导体器件。它对电流具有放大作用。利用三极管的电流放大作用，可以组成各类放大电路，用以放大微弱的电信号。本章介绍几种最基本、最常用的单管放大电路，其基本概念、基本工作原理及其分析方法是电子技术的基础知识。其后简介多级放大电路及多级放大电路的级间耦合方式。最后对放大电路中广泛应用的反馈及其对放大电路的性能的影响做简单介绍。

§7-1 双极型晶体三极管

双极型晶体三极管因为有空穴和电子两种载流子参与导电，故称双极型，它又称晶体三极管、晶体管、半导体三极管等，本书常简称为三极管。
一、 三极管的结构
三极管的结构示意如图所示，图7-1(a)是NPN型管，图7-1(b)是PNP型管，它们是用不同的掺杂方式制成的，不论是硅管还是锗管，都可以制成这两个类型。它们有三个区，分别称为发射区，基区和集电区。由三个区各引出一个电极，分别为发射极，基极和集电极，发射区和基区之间的PN结称为发射结，集电区和基区之间的PN结称为集电结。
三极管制造工艺的特点是：发射区的掺杂浓度高，基区很薄且掺杂浓度低，集电结的面积大，这些是保证三极管具有电流放大作用的内部条件。
图7-1 三极管的结构示意图

c

c

e

发射结

集电结

集电区

发射区

基区



(a)

e

发射结

集电结

发射区

基区

集电区



(b)

b

b

N

P

N

P

P

N

三极管的电路符号如图7-2所示，箭头方向表示发射结正偏时发射极电流的实际方向。
二、三极管的放大原理
（一）三极管处于放大状态的工作条件
(a) NPN管

图7-2 三极管的电路符号

(b) PNP管
 

为了使三极管具有放大作用，除了要具备前面讲过的内部条件外，还必须具备适当的外部条件，即外加电压保证发射结正向偏置，集电结反向偏置；对于NPN管来说，要求UB>UE，UC>UB；对于PNP管来说，则要求UB<UE、UC<UB。

（二）三极管内部载流子的运动规律
图7-3是一个简单的放大电路，由于输入和输出回路以发射极为公共端，所以称为共发射极电路（共射电路）。下面就以这种NPN管共射电路为例，通过分析晶体管内部载流子的运动情况和电流分配关系,讲明三极管的放大原理。
IC

IB

RB

VCC

图7-3 基本共射放大电路

IE

VBB

RC

1. 发射区向基区发射电子的过程
由于发射结正偏，发射区的多子电子不断地越过发射结扩散到基区，并不断地由电源向发射区补充电子，形成发射极电子电流IEN；同时基区的多子空穴也会扩散到发射区，形成基区空穴电流IEP，这两个电流的实际方向相同，这两种电流之和构成三极管发射极电流IE。由于基区空穴的浓度远低于发射区中电子的浓度，IEP很小，一般可以忽略。
2．电子在基区扩散和复合的过程
电子到达基区后，在靠近发射结一侧的电子浓度最高，离发射结越远浓度越低。于是电子要继续向集电结方向扩散。在扩散过程中有部分电子与基区的空穴复合而消失，
这样形成了基极复合电流IBN。由于基区很薄且空穴的浓度很低，所以只有一小部分电子与空穴复合，而绝大部分电子能扩散到集电结的边沿。因此IBN很小，它基本上等于基极电流IB。
3．集电区收集电子的过程
由于集电结反向偏置，有利于少子的漂移，所以基区扩散到集电结边沿的电子在电场的作用下很容易漂移过集电结，到达集电区，这样就形成了集电极电子电流ICN，由上述分析我们可以得出结论ICN=IEN－IBN，通常IEN>>IBN，因此，常用ICN=IEN。
图7-4 三极管内部载流子的运动

IC

IE

IEN

ICN

VBB

ICEO

IB

RB

N

P

N

VCC

RC

IBN

IEP

4．集电极的反向电流ICEO
集电区和基区的少子在集电结反向电压作用下，也要向对方漂移，形成反向饱和电流ICEO，由于该电流是由少子形成的，所以它的数值很小，通常可以忽略，但它受温度的影响很大，易使管子工作不稳定，所以制造时应设法减小它。
综上所述，三个电极上的电流关系分别表示为：
IE=IEN+IEP≈IEN =ICN+IBN (7-1)
IC=ICN+ICBO (7-2)
IB=IEP+IBN－ICBO≈IBN－ICBO (7-3)

(三) 三极管的电流分配关系
1. IC、、IE、IB间的关系
IE=IEN+IEP=ICN+IBN+IEP=（IC－ICBO）+（IB＋ICBO）=IC+IB (7-4)
上式说明，发射极电流等于集电极电流和基极电流之和。
2.       IC与IB间的关系
由前面的分析可知，发射区注入基区的电子，绝大部分扩散到达集电区，形成ICN，只有很小一部分与基区的空穴复合，形成IBN。这种扩散和复合的比例是由三极管内部结构所决定，管子制好后，这个比例就确定了。定义
(7-5)
将式（7-2）及（7-3）代入上式得
(7-6）
—三极管共发射极直流电流放大系数
上式表示了三极管内部固有的电流分配规律，即发射区每向基区注入一个复合用的载流子，就要向集电区供给个载流子。同时它也表示了基极电流对集电极电流的控制能力，所以，通常讲三极管是电流控制器件。
3.     IE和IB的关系
(7-7)
三、三极管的共射特性曲线
三极管的极间电压和电流之间的关系常用三极管特性图示仪测出，用输入和输出两组特性曲线来表示。以下介绍图7-3所示的基本共射电路的特性曲线。
（一）输入特性曲线
三极管的共射特性曲线表示了以UCE为参考变量时，IB和UBE间的关系，即

图7-5 三级管共射输入特性曲线

UCE=0

UCE≥1

70

60

50

40

30

20

10

UBE（V）

0.8

0.2 0.4 0.6 0.8

iB（µA）

上图是一个NPN管的输入特性曲线。下面分两种情况来讨论：
1. UCE=0V时，b、e间加正向电压。此时发射结和集电结均正偏，相当于两个二极管正向并联的特性。
2. UCE≥1V时，集电极的电位比基极高，集电结反偏，此时集电结收集电子的能力已接近极限，以至于UCE再增加，IB也不再明显减少，即输入特性曲线基本不再右移，可近似认为UCE≥1V时的输入特性曲线重合。
3．UCE在0~1V之间时，输入特性曲线在图示的两条特性曲线之间，随UCE 的增加右移。
总之，三极管的输入特性曲线与二极管的正向特性相似。
（二）输出特性曲线
三极管的共射输出特性曲线表示以IB为参变量时，IC和UCE间的关系。即

图7-6 是一个NPN管的共射输出特性曲线。从图中我们看到三极管的工作状态可以分为三个区域，现分别讨论如下：

1．截止区
一般将输出特性曲线IB≤0的区域称为截止区，这时IB≈0，IC≈0，UCE≈VCC，三极管呈截止状态，相当于一个开关断开。对于NPN硅型管，当UBE≤0.5V时三极管已截止，但为了可靠截止，通常认为UBE≤0V时，发射结反偏，三极管截止。对于PNP管，当UBE≥0.1V时，可以说发射结反偏，三极管截止。
2．放大区
发射结正偏、集电结反偏的区域称放大区，也就是曲线近似水平的部分。它的特点是：（1）IC的大小受IB的控制，且ΔIC>>ΔIB。（2）各条曲线近似水平，IC与UCE的变化基本无关，近似恒流特性，说明三极管在放大区相当于一个受控恒流源，具有较大的动态电阻;(3)随着UCE的增加，曲线有些上翘。这是由于UCE增加后，基区有效宽度变窄，是电子和空穴在基区复合的机会减小。也就是说维持相同的IC所需的IB将较少，这样在保证IB不变时，IC将略有增加。
3．饱和区
曲线的直线上升和弯曲部分是饱和区。当UCE<UBE时，集电结正偏，内电场减弱。这样不利于集电区收集从发射区到达基区的电子，使得在相同IB时，IC的数值比放大状态下要小。我们把UCE=UBE称为临界饱和。饱和时c、e间电压记作UCE(Sat),深度饱和时UCE(Sat)很小，小功率管通常小于0.3V，相当于一个接通的开关。
临界饱和时的集电极电流 (7-8)
对应的基极电流 (7-9)
若此时的基极电流IB>IBS，则三极管呈饱和状态，即
(7-10)
上式常被用来判断三极管是否处于饱和状态。
四、三极管的主要参数
三极管的主要性能参数有：
（一）电流放大系数
1．共发射极直流电流放大系数
它是指在共射电路中，在静态时，UCE一定的情况下，三极管的集电极电流与基极电流的比值，即

在手册中用hFE表示。
2．共发射极交流电流放大系数ß
在共射电路中，UCE一定的情况下，集电极电流变化量ΔIC与基极电流变化量ΔIB的比值，即

在手册中用hfe表示。在IE的一个较大范围内，≈，以后我们常利用这种近似关系进行计算。
（二）极间反向电流
1．集电极-基极反向饱和电流ICBO

图7-7 测ICBO的电路

µA

图7—7 测ICBO的电路

指发射极断开时，集电极和基极之间的反向饱和电流，它是由集电区和基区的少数载流子的漂移运动所形成的，其值很小，受温度的影响较大。可以通过图7-7所示电路测量。
2．集电极-发射极反向饱和电流ICEO
指基极开路、集电结反偏和发射结正偏时的集电极电流，称穿透电流，它是ICBO的（1+）倍，因此，ICEO受温度的影响更严重，故而，在选用三极管时，要选用ICEO小的管子，且β值也不宜太大。
极间反向饱和电流是衡量三极管质量好坏的重要参数，其值越小，管子工作越稳定。实际工作中硅管比锗管稳定，应用较多。
三级管的主要极限参数有：
1．集电极最大允许功耗PCM
指集电极允许消耗的最大功率。三极管所消耗的功率PC=ICUCE。这个参数决定于管子的温升，使用时不能超过，而且要注意散热条件（管子使用的上限温度，硅管约为150℃，锗管约为70℃），实际使用时，若PC>PCM，就会使管子的性能变坏或烧毁。
2．集电极最大允许电流ICM
在IC的一个很大范围内，β值基本不变。但当IC超过一定数值后，β将明显下降，此时的IC值就是ICM。当IC>ICM时，管子并不一定会损坏。
3．反向击穿电压
（1）集电极开路时，发射极和基极间的反向击穿电压UBR（EBO）。
这是发射结所允许加的最高反向电压，超过这个极限发射结将会击穿。
（2）发射极开路时，集电极和基极间的反向击穿电压UBR（CBO）。
这是集电结所允许加的最高反向电压，一般管子的此值为几十伏，高反压管可达几百伏甚至上千伏。
（3）基极开路时，集电极和发射极间的反向击穿电压UBR（CEO）。

§7-2 三极管共发射极基本放大电路

一、 三极管共发射极基本放大电路的组成
图7-8是一个单管共射放大电路。它由三极管、电阻、电容等元件组成。它们的作用如下：
+
ui
-

+VCC

RLQ

RC

RB

+

+

C2

C1

图7-8 共发射极基本放大电路

图中NPN型管是这个电路的核心，它具有能量转换和控制作用，是一个有源器件，起放大作用。直流电源VCC为发射结提供正向偏置电压，为集电结提供反向偏置电压，也是信号放大的能源，没有它放大电路就无法工作。RC是三极管的集电极负载电阻，通过它可以把三极管集电极电流的变化转换成电压的变化送到输出端,其值一般为几千欧至几十千欧；RB是基极偏置电阻，它和电源VCC一起为基极提供合适的基极电流（常称为偏流），以保证三极管不失真地放大，其值一般为几十千欧至几百千欧；C1、C2称为耦合电容，它们的作用是“隔直流，通交流”；RL是外接负载。
二、共发射极放大电路的静态分析
当输入信号ui为零时，放大电路只有直流电源作用，电路中的电压和电流都是直流量，称为直流工作状态或静止状态，简称静态。这时三极管的基极电流IB和基极与发射极间的电压UBE，集电极电流IC和集电极与发射极间的电压UCE，分别代表着输入、输出特性曲线上的一个点，习惯上称它们为静态工作点，简称Q点。
图7-9 基本共射放大电路的直流通路

Rc

UBE

+VCC

-

IC

+

UCE

+

-

IB

RB

T

静态工作点可以由放大电路的直流通路采用估算法求得，也可以用图解法确定。
（一）   估算法求静态工作点
首先画出上述基本共射放大电路的直流通路，如图7-9，利用基尔霍夫电压定律（KVL）可列出以下方程：
VCC=IBRB+UBE
则 （7-11）
式中UBE，对于硅管约为0.7V，锗管约为0.2V（绝对值）。由上式可以看出，VCC和Rb选定后，IB即为固定值，所以基本共射放大电路又称为固定偏流式共射放大电路。
因为三极管工作在放大区，故
(7-12)
(7-13)
至此,由式(7-11), 式(7-12)及式(7-13)就能估算出放大电路的静态工作点。
(二)用图解法确定静态工作点
放大电路的图解法，就是在三极管输入、输出特性曲线上，用作图的方法确定放大电路的静态工作点或动态工作情况。步骤如下：
1．作直流负载线
图7-10(a)由虚线AB分成两部分,左边为非线性部分,右边为线性部分,右边部分有如下关系式：
uCE=VCC-iCRC



iC(mA)

uCE

UCE

IC

iB=IB

VCC

Q

（b） 图解分析

-

+

uCE

B

Rc

VCC

A

iC

（a） 输出回路

图7-10 静态工作点的图解

这是直线方程，可用截距法在输出特性曲线的坐标平面内作出该直线。输出回路中的iC和uCE既要满足三极管的伏安关系，又要满足外电路的伏安关系，由这两伏安关系曲线的交点便可确定IC和UCE。
2．求静态工作点
直流负载线与iB=IB对应的那条输出特性曲线的交点即为静态工作点Q。
IB通常仍采用前面讲过的估算法算出，当然也可以在输入特性图上用图解法确定。
例7.2.1 试用估算法和图解法求图7-11（a）所示放大电路的静态工作点，已知图中三极管的β=50，其输出特性曲线如图7-11（b）所示。
C2

3kΩ

-

+

300kΩ

 

4kΩ

C1

+

ui

+12V

+

uo

+

-

图7-11 （a）

图7-11 （b）

iB=0

4

2

10

8

12

4

3

6

uCE(V)

IC(mA)

2

Q

20μA
 

40μA
 

60μA
 

80μA
 

1

解：1. 用估算法求静态工作点
先画出图7-11（a）的直流通路，如图7-11（c），由该图可知：
+

IB

300kΩ

图7-11（c）

+12V

-

UBE

4kΩ

IC

UCE

+

-

T

37.7μA≈40μA
1.88mA≈2μA
12.31.88=6.36V
2. 用图解法求静态工作点
首先用估算法求出IB，再在输出特性曲线的坐标平面内作出直流负载线。本题的直流负载线方程为：

用截距法可以确定这条直线与两坐标轴的交点分别为(12，0)和(0，4)，连接这两点，即可作出直流负载线，它与iB=IB=40μA的输出特性曲线的交点就是Q点，从曲线上查出此时Q点为：IB=40μA，IC=2mA，UCE=6V。与估算法所得结果一致。
三、用图解法分析动态工作情况
动态是指交流信号加入放大电路的工作状态。此时，放大电路在直流电源和交流输入信号的共同作用下，电路中的响应既有直流分量又有交流分量。在某一合适的小范围内，可以将三极管的特性曲线视作线性关系，仍可使用叠加原理分析。放大电路中的电压、电流的表示方法如下表：

名 称直流分量交流分量瞬时叠加值瞬时值幅 值电流 IBibIbmiB=IB+ib集电极电流 IC icIcm iC=IC+ic 集-射电压 UCE uceUcem uCE=UCE+uce
一般由放大电路的交流通路来分析放大电路中各个交流量的变化规律及动态性能。画放大电路的交流通路图的原则是：（1）由于在交流通路中只考虑交流电压的作用，直流电源VCC内阻很小，可将它作短路处理；（2）由于电容足够大，对交流量也可视为短路。
下面以例7.2.1的电路为例加以具体分析。
（一）输入回路
已知直流电流IB≈40μA，在图7-12（a）的输入特性曲线中找出IB≈40μA时所对应的直流电压UBE=0.7V。
由于电容C1对交流电压相当于短路，故b－e间总电压uBE=UBE+ui。
输入特性曲线下方即为uBE的波形。它在UBE的基础上按正弦规律变化。
uBE的最大瞬时值对应的iB值为60μA，其最小瞬时值对应的iB值为20μA，而iB也应在静态IB基础上按正弦规律变化。

IB

ωt

uBE（V）

0

60

50

40

30

20

10

uBE（V）

0.8

0.6

0.7

iB（µA）

图7-12（a） 图解法分析输入回路三极管动态工作情况

iB（µA）

（二）   输出回路
输出回路的电压uCE和iC也可以看成是由直流分量和交流分量叠加而成。此时，有
(7-14)
由于在静态时电容C2已充电到UCE，极性如图7-11（a）示，因此有
（7-15）
图7-13 共射电路的交流输出回路

+

ic

-

+

uce

Rc

RL

-

uo

由交流通路图7-13知
(7-16)
将式（7-16）代入式（7-15）得
(7-17)
该式被称为交流负载线方程式，它所代表的直线为交流负载线。
这条交流负载线的作法是：令iC=0，据式（7-17）有，在uCE轴上很容易确定这一点C。又由于交流信号为零的时刻，既是动态过程的一个点，又是静态点，交流负载线也必经Q点。连接C点与Q点，并延长至iC轴的交点D，即可作出交流负载线。
从前面的分析知IB的变化范围为20μA～60μA，对应于IB=60μA和IB=20μA的交流负载线与输出特性曲线的交点分别为Q1和Q2。当基极电流iB变化时，放大电路的动态工作点也随之改变，顺序是由Q点→Q1点→Q点→Q2点→Q点，根据工作点移动的轨迹，可画出IC和uCE的波形，见图7-12（b）。
IC

Q2
 

Q1
 

D

ICRLR

ωt

iB=0

C

12

4

3

uCE(V)

iC(mA)

2

Q

20μA
 

40μA
 

60μA
 

80μA
 

1

iC

图7-12（b）图解法分析输出回路三极管动态工作情况

由以上图解分析，可得出以下几个重要结论：
（1）在合适的静态工作点和输入信号幅值足够小的条件下（保证三极管工作在特性曲线的线性区），三极管的极间电压uBE和uCE及三极管的电极电流iB和iC都是由两个分量线性叠加而成的，其中一个是由直流电源VCC引起的直流响应，另一个是随输入信号ui而变化的交流响应。
（2）当输入信号ui是正弦波时，电路中各交流响应都是与输入信号同频率的正弦波，其中ube、ib、ic与ui同相，而uce、uO与ui反相。输出电压与输入电压反相是共射放大电路的一个重要特性。
（3）输出电压uo和输入电压ui是同频率的正弦波，而且可以看出所谓放大作用是指输出信号的交流分量与输入信号的关系。
（三）非线性失真
放大电路的任务是将输出信号进行不失真的放大。所谓失真是指输出信号的波形与输入信号的波形不相似。产生失真的原因有多种，其中最基本的原因是Q点设置不当或输入信号幅值过大，使三极管在工作时进入了饱和区或截止区（即进入了三极管特性曲线的非线性区），这样输出信号就会产生失真，这种由于三极管特性的非线性造成的失真称为非线性失真。下面分析两种非线性失真：
1．截止失真
由于静态工作点Q的位置偏低，且输入电压ui的幅度又相对较大，就会在ui的负半周的部分时间内出现uBE小于发射结导通电压的情况，此时iB=0，三极管工作在截止区，使iB的负半周出现了平顶；从输出特性分析，则是uCE的正半周被削平，这种由于三极管的截止而引起的失真称为截止失真，见下图7-14。

IB

ωt

(a) 从输入特性分析截止失真

iB(µA）
（µA）

uBE（V）

o

uBE（V）

0.8

0.6

0.7

iB（µA）

 

o

 

图7-14 图解法分析截止失真

iC(mA)

uCE(V)

(b) 从输出特性分析截止失真

UCER

IC

o

o

Q2
 

Q1
 

D

C

 

o

uCE(V)

Q

ωt

iC（mA）

 

 

2．饱和失真
若静态工作点Q的位置偏高，且输入信号ui幅值又相对比较大时，则在ui正半周的部分时间内，三极管进入饱和区工作，此时iB虽然不失真，但ic=βib的关系已不存在，ib增加，ic却不随之增加，其正半周出现了平顶，相应地uCE的负半周出现了平顶，见图7-15。这种由于三极管的饱和而引起失真称为饱和失真。

uCE(V)

UCE

IC

o

o

Q2
 

Q1
 

D

iB=0

C

o

uCE(V)

iC(mA)

Q

ωt

iC（mA）

图7-15图解法分析饱和失真

由以上分析可知，为了减小和避免非线性失真，应合理选择Q点，并适当限制输入信号的幅度。通常Q点应大致选在交流负载线的中点；当ui幅值较小时，为减小管子的功耗和噪声，Q点还可适当低些。晶体管放大电路若出现截止失真，通常可以通过提高Q点的办法来消除它，即通过减小基极电流来达到。若出现饱和失真，则应使基极电流减小，使Q点适当离开饱和区。
以上讨论的放大电路的图解分析法可以直观、全面地了解放大电路的工作过程，它既可用于静态分析，又可用于动态分析，尤其适用于分析大信号的工作情况，但这种方法的分析结果误差较大，也较麻烦，对于分析放大电路的其他性能指标，以及分析较复杂的放大电路均比较困难，因此有必要研究其它更有效的方法，这就是下面要讨论的微变等效电路法。
三、 用微变等效法分析动态工作情况
在图解法分析放大电路时，我们发现当Q点在特性曲线的线性区、且输入信号的幅度足够小时，三极管各极间电压、电流的交流分量基本是与输入信号同频率的正弦波，这说明它们之间的关系基本上是线性的。在上述条件下，可以用线性模型来代替三极管。这样非线性放大电路就可以等效为线性电路了。本书只研究三极管的交流小信号模型，既微变等效电路，利用它来分析放大电路的动态工作情况，可使电路的分析计算大为简化。
1．输入端的等效电路
三极管的特性曲线在Q点附近的AB段，基本上是一直线。则ΔuBE与ΔiB成正比，其比值用线性电阻rbe表示，于是
（7-18）
rbe称为三极管的输入电阻，如果三极管只在Q点附近的线性段工作，则三极管的输入电阻就可以用rbe等效代替。rbe通常用下式估算：
(7-19)
图7-17 由三极管输出特性求β

ΔiB

IC

UCE

Q2
 

Q1
 

ΔiC

iB=0

o

uCE(V)

iC(mA)

Q

图7-16 由三极管输入特性求rbe
 

ΔiB

ΔuBE

IB

o

Q

A

B

uBE（V）

UBE

iB（µA）

2．输出端的等效电路
若三极管工作在输出特性曲线的放大区，特性曲线是一组近似与横轴平行的等间距平行线。此时iC的变化基本与uCE无关，主要受iB的控制，其电流放大系数β为常数
(7-20)
因此，如果三极管工作在Q点附近的线性区，其输出端可用受控电流源βib来等效代替。该受控电流源的大小与方向都受ib控制。
综上所述，三极管的简化微变等效电路如图7-18。
图7-18 三极管简化微变等效电路

ib
 

e

c

b

-

+

-

+

rbe

βib

ube

uce
 

ic

e

b

ube

+

-

+

uce

ib

-

c

3．用简化微变等效电路分析共射放大电路
(1) 用微变等效电路分析共射放大电路的步骤
① 计算三极管简化微变等效电路的参数rbe和β；
② 画放大电路的微变等效电路。先画出放大电路的交流通路，然后用三极管的微变等效电路取代它，即得到某放大电路的微变等效电路。
③按照分析线性电路的方法分析放大电路的微变等效电路，求电压放大倍数、输入电阻Ri、输出电阻Ro。




+VCC

RLQ

RC

RB

+

+

C2

C1

图7-19 共射电路及其简化微变等效电路

+





RL

 



RB

e

c

-

+

-

rbe

RC

（2）电压放大倍数
电压放大倍数是放大电路的基本性能指标，定义为输出电压与输入电压的变化量之比，当信号为正弦波时，电路中的电压、电流均用相量表示，则
(7-21)
由微变等效图7-19可知
-
其中，。由此得到
(7-22)
式中负号表示输出电压与输入电压反相。
（3）求输入电阻Ri
对于信号源或前级放大电路来说，放大电路就相当于一个负载电阻，此即为放大电路的输入电阻，即从图7-20 中AA，看进去的等效电阻，

放大电路

图7-20放大电路的输入电阻和输出电阻

B’

B

Ri

Ro

-

A’

+

RL

A

+

-

Ri

Ro

RS

～

～

～

定义

(7-23)
由图7-20知
因此， (7-24)
由图7-20可以看出，越大，则越接近，的衰减越小。所以是衡量放大电路对输入电压衰减程度的参数。
（4）求输出电阻Ro
对于负载或后级放大电路来讲，放大电路相当于一个有源二端网络，根据戴维南定理，可将其等效为一个理想电压源与电阻的串联。这个电阻就是该放大电路的输出电阻。即图7-20中从BB＇看进去的等效电阻。
求输出电阻的方法之一：将负载开路，求出放大电路的开路电压，再将负载短路，求出此时的短路电流，这样就有
(7-25)
由上面的微变等效电路图7-19，易知

求输出电阻的方法之二：采用电路基础中讲过的“加压求流法”，即在信号源短路和负载开路的条件下，在放大电路的输出端加电压，计算此时流入放大电路的电流，由此得
(7-26)
需要指出的是当=0时，=0，故=0，由此可得

据此得 (7-27)
由上可见，Ro越大，负载变化时，输出电压的变化也越大，说明放大电路带负载能力弱； Ro越小，负载变化时，输出电压的变化也越小，说明放大电路带负载能力强。所以，Ro是表征放大电路带负载能力的参数。放大电路的Ro越小越好。
例7.2.2 试用微变等效电路法计算图7-21a所示放大电路的电压放大倍数和输入、输出电