电路估算法：分析放大器性能的简便方法

已知电路各元器件的参数，利用公式通过近似计算来分析放大器性能的方法称为估算法。在分析低频小信号放大器时，采用估算法较为简便。

当放大器输入交流信号后，放大器中总是同时存在着直流分量和交流分量两种成分。由于放大器中通常都存在电抗性元件，所以直流分量和交流分量的通路是不一样的。在进行电路分析和计算时注意把两种不同分量作用下的通路区别开来，这样将使电路的分析更方便。

1.估算静态工作点

由于静态只研究直流，为分析方便起见，可根据直流通路进行分析。所谓直流通路是指直流信号流通的路径。因电容具有隔直作用，所以在画直流通路时，把电容看作断路。例如图3-6（b）为图3-6（a）基本放大器的直流通路。由直流通路可推导出有关估算静态工作点的公式，如表3-1所示。

图3-6　放大电路

表3-1　估算静态工作点

2.估算放大器的输入电阻、输出电阻和电压放大倍数

由于输入、输出电阻及电压放大倍数均只与放大器的交流量有关，为了方便计算，只需画交流通路来进行分析。所谓交流通路，是指交流信号流通的路径。在画交流通路时，因电容通交流，而直流电源的内阻又很小，所以把电容和直流电源都视为交流短路。图3-7中图（b）为图（a）的交流通路。为了研究问题简便起见，三极管在低频小信号时，基极和发射极间用线性电阻rbe来等效，集电极和发射极间可等效为一恒流源，恒流源的电流大小为βib，方向与集电极电流ic的方向相同。等效后的电路如图3-7（c）所示。

该等效电路中

式中：IEQ为静态时发射极电流（mA）。一般情况下，rbe在1 kΩ左右。

（1）输入电阻。

放大器的输入电阻是指从放大器的输入端看进去的交流等效电阻。由等效电路图3-7（c）可得

图3-7　放大器的等效电路

式中“//”表示RB与rbe是并联关系。

因为　　RB＞＞rbe

所以　　Ri≈rbe

对信号源来说，放大器是其负载，输入电阻Ri表示信号源的负载电阻，如图3-8所示。一般情况下，希望放大器的输入电阻尽可能大些，这样，向信号源（或前一级电路）吸取的电流小，取得的信号电压ui就越大，有利于减轻信号源的负担。从上式可以看出，共发射极放大器的输入电阻是比较小的。

图3-8　放大器的输入电阻和输出电阻

（2）输出电阻。

对负载来说，放大器又相当于一个具有内阻的信号源，这个内阻就是放大器的输出电阻。从放大器等效电路图3-7（c）可看出：(www.xing528.com)

对负载来说，放大器相当于信号源，放大器的输出电阻Ro是信号源的内阻，如图3-8所示。当负载发生变化时，输出电压发生相应的变化，放大器的带负载能力差。因此，为了提高放大器的带载能力，应设法降低放大器的输出电阻。但是，从公式可看出，共发射极放大器的输出电阻是比较大的。

（3）电压放大倍数。

放大器的电压放大倍数是指输出电压uo与输入电压ui的比值，即

由等效电路图3-7（c）可看出

输入信号电压：

输出信号电压：

式中，为放大器的等效负载电阻。

则

放大器不带负载（即空载）时，上式中，即放大器空载时的电压放大倍数为

【例3-1】在共发射极基本放大器中，设VCC=12 V，RB=300 kΩ，RC=2 kΩ，β=50，RL=2 kΩ。试求静态工作点、输入电阻Ri、输出电阻Ro和电压放大倍数。

解：

静态偏置电流

静态集电极电流

静态集电极电压

三极管的交流输入电阻

放大器的输入电阻

放大器的输出电阻

等效负载电阻

放大器的电压放大倍数