晶体管作为放大器

对于充当放大器的晶体管，应该对其进行适当的偏置。我们将在下一章讨论适当偏置的必要性。在这里，让我们重点关注晶体管如何作为放大器工作。

晶体管放大器

晶体管通过提高微弱信号的强度来充当放大器。施加到发射极基极结的直流偏置电压使其保持正向偏置状态。无论信号的极性如何，都会保持该正向偏置。下图显示了晶体管作为放大器连接时的样子。

输入电路中的低电阻使得输入信号的任何微小变化都会导致输出发生明显变化。输入信号引起的发射极电流贡献集电极电流，该电流流经负载电阻R _L时，会在其两端产生较大的压降。因此，小输入电压会产生大输出电压，这表明晶体管起到放大器的作用。

例子

假设所施加的输入电压发生 0.1v 的变化，这会进一步导致发射极电流发生 1mA 的变化。这个发射极电流显然会引起集电极电流的变化，同样是1mA。

放置在集电极上的 5kΩ 负载电阻将产生电压

5kΩ × 1mA = 5V

因此可以观察到，输入中 0.1v 的变化会导致输出中 5v 的变化，这意味着信号的电压电平被放大。

放大器性能

由于多采用共发射极连接方式，我们先了解一下与该连接方式相关的几个重要术语。

输入电阻

由于输入电路为正向偏置，因此输入电阻较低。输入电阻是基极-发射极结对信号流提供的阻力。

根据定义，它是在恒定集电极-发射极电压下基极-发射极电压的微小变化 (ΔV _BE ) 与基极电流变化 (ΔI _B )的比率。

输入电阻，$R_i = \frac{\Delta V_{BE}}{\Delta I_B}$

其中，R _i = 输入电阻，V _BE = 基极-发射极电压，I _B = 基极电流。

输出电阻

晶体管放大器的输出电阻非常高。集电极电流随集电极-发射极电压的变化而变化非常小。

根据定义，它是在恒定基极电流下集电极-发射极电压变化 (ΔV _CE ) 与集电极电流变化 (ΔI _C )之比。

输出电阻 = $R_o = \frac{\Delta V_{CE}}{\Delta I_C}$

其中 Ro ₌输出电阻，V _CE = 集电极-发射极电压，IC ₌集电极-发射极电压。

有效集电极负载

负载连接在晶体管的集电极上，对于单级放大器，输出电压从晶体管的集电极获取，对于多级放大器，输出电压从晶体管电路的级联级收集。

根据定义，它是交流集电极电流所见的总负载。对于单级放大器，有效集电极负载是 R _C和 R _o的并联组合。

有效集电极负载，$R_{AC} = R_C // R_o$

$$= \frac{R_C \times R_o}{R_C + R_o} = R_{AC}$$

因此，对于单级放大器，有效负载等于集电极负载 R _C。

在多级放大器（即具有多个放大级）中，下一级的输入电阻R _{i也会受到影响。}

有效集电极负载变为 R _C、 Ro_和R _i的并联组合，即

有效集电极负载，$R_{AC} = R_C // R_o // R_i$

$$R_C // R_i = \frac{R_C R_i}{R_C + R_i}$$

由于输入电阻R _i很小，因此有效负载减小。

电流增益

当观察到输入和输出电流变化时以电流表示的增益称为电流增益。_{根据定义，它是集电极电流变化（ΔI C}）与基极电流变化（ΔI _B）之比。

电流增益，$\beta = \frac{\Delta I_C}{\Delta I_B}$

β的取值范围为20～500。电流增益表示输入电流变为集电极电流的β倍。

电压增益

当观察到输入和输出电流的变化时以电压表示的增益称为电压增益。_{根据定义，它是输出电压变化 (ΔV CE} ) 与输入电压变化 (ΔV _BE )的比率。

电压增益，$A_V = \frac{\Delta V_{CE}}{\Delta V_{BE}}$

$$= \frac{变化\: 输出\: 电流\乘以有效\: 负载}{变化\: 输入\: 电流\乘以输入\: 电阻}$$

$$= \frac{\Delta I_C \times R_{AC}}{\Delta I_B \times R_i} = \frac{\Delta I_C}{\Delta I_B} \times \frac{R_{AC}}{R_i} = \beta \times \frac{R_{AC}}{R_i}$$

对于单级，R _AC = R _C。

然而，对于多级，

$$R_{AC} = \frac{R_C \times R_i}{R_C + R_i}$$

其中R _i是下一级的输入电阻。

功率增益

当观察到输入和输出电流的变化时以功率表示的增益称为功率增益。

根据定义，它是输出信号功率与输入信号功率的比值。

功率增益，$A_P = \frac{(\Delta I_C)^2 \times R_{AC}}{(\Delta I_B)^2 \times R_i}$

$$= \left ( \frac{\Delta I_C}{\Delta I_B} \right ) \times \frac{\Delta I_C \times R_{AC}}{\Delta I_B \times R_i}$$

= 电流增益 × 电压增益

因此，这些都是涉及放大器性能的重要术语。