级联放大器

虽然 C-B（共基极）放大器以比 C-E（共发射极）配置更宽的带宽而著称，但 C-B 的低输入阻抗（10 Ω）是许多应用的限制。解决方案是在 C-B 级之前放置一个低增益 C-E 级，该级具有中等高的输入阻抗 (kΩs)。

阶段在一个 级联 串联堆叠的配置，而不是标准放大器链的级联。

“电容耦合三级共发射极放大器” 用于级联示例的电容耦合。级联放大器配置具有较宽的带宽和中等高的输入阻抗。

共源共栅放大器由共发射极和共基极组合而成。这是一个等效的交流电路，电池和电容器被短路代替。

带宽电容和米勒效应

了解共源共栅配置的宽带宽的关键是米勒效应 . 米勒效应 是带宽抢夺集电极-基极电容乘以电压增益A v . 该 C-B 电容小于 E-B 电容。因此，人们会认为 C-B 电容几乎没有影响。然而，在 C-E 配置中，集电极输出信号与基极输入异相。集电极信号与基极信号反向电容耦合。此外，集电极反馈比基极信号大 (1-Av) 倍。请记住，对于反相 C-E 放大器，Av 是负数。因此，小的 C-B 电容看起来比其实际值大 (1+|Av|) 倍。这种电容增益降低反馈随频率增加，降低了 C-E 放大器的高频响应。

下图 C-E 放大器的近似电压增益为 -RL/rEE。通过偏置将发射极电流设置为 1.0 mA。 REE=26mV/IE =26mV/1.0mA =26 Ω。因此，Av =-RL/REE =-4700/26 =-181。 pn2222 数据表列出 Ccbo =8 pF.[FAR] 米勒电容为 Ccbo(1-Av)。增益 Av =-181，负，因为它是反相增益。 Cmiller =Ccbo(1-Av) =8pF(1-(-181)=1456pF

共基极配置不受米勒效应的影响，因为接地的基极屏蔽了集电极信号，使其不会被反馈到发射极输入端。因此，C-B 放大器具有更好的高频响应。为了有一个中等高的输入阻抗，C-E 级仍然是可取的。关键是降低 C-E 级的增益（大约为 1），从而将米勒效应 C-B 反馈降低到 1·CCBO。总 C-B 反馈是反馈电容 1·CCB 加上实际电容 CCB，总共 2·CCBO。这与 181·CCBO 相比有相当大的降低。 -2 C-E 级增益的米勒电容为 Cmiller =Ccbo(1-Av)=Cmiller =Ccbo(1-(-1)) =Ccbo·2。

降低共发射极增益的方法是降低负载电阻。 C-E 放大器的增益约为 RC/RE。 1mA 发射极电流下的内部发射极电阻 rEE 为 26Ω。有关 26Ω 的详细信息，请参阅“REE 的推导”，请参阅 REE。集电极负载RC是加载C-E级的C-B级发射极的电阻，26Ω。 CE 增益放大器增益约为 Av =RC/RE=26/26=1。这个米勒电容是 Cmiller =Ccbo(1-Av) =8pF(1-(-1)=16pF。我们现在有一个中等高的输入阻抗 CE 级而不会受到米勒效应，但没有 CE dB 电压增益。CB 级提供高电压增益，AV =-181。共源共栅的电流增益为 CE 级的 β，CB 为 1，总体为 β。因此，共源共栅具有中等高的 CE 输入阻抗，良好的增益和良好的带宽CB。

SPICE：用于比较的共源共栅和共发射极。

级联与。共发射极放大器比较

共源共栅放大器和共发射极放大器的 SPICE 版本如上图所示。网表如下表所示。交流电源 V3 通过节点 4 驱动两个放大器。该电路的偏置电阻在示例问题级联中计算。

SPICE 波形。请注意，为了可见性，输入乘以 10。

用于打印交流输入和输出电压的 SPICE 网表。

<前> *来自 XCircuit 的 SPICE 电路 <03502.eps> v3.20 V1 19 0 10 Q1 13 15 0 q2n2222 Q2 3 2 A q2n2222 R1 19 13 4.7k V2​​ 16 0 1.5 C1 4 12 3 2 0 2 N 2 0 2 5 K 4 6 SIN(0 0.1 1k) ac 1 R3 1 2 80k R4 3 9 4.7k C2 2 0 10n C3 4 5 10n R5 5 6 80k V4 1 0 11.5 V5 9 0 20 V6 5 2n 2 0 2n 模型 q.7n =2 19f bf=150 + vaf=100 ikf=0.18 ise=50p ne=2.5 br=7.5 + var=6.4 ikr=12m isc=8.7p nc=1.2 rb=50 + re=0.4 rc=0.3 cje=26p tf=0.5 n + cjc=11p tr=7n xtb=1.5 kf=0.032f af=1) .tran 1u 5m .AC DEC 10 1k 100Meg .end

上图中的波形显示了共源共栅级的操作。输入信号显示为乘以 10，以便它可以与输出一起显示。请注意，共源共栅、共发射极和 Va（中间点）输出均与输入反相。共源共栅和公共发射器都具有大振幅输出。 Va 点的直流电平约为 10V，大约介于 20V 和地之间。信号比 C-E 增益为 1 所能解释的要大，是预期的三倍。

级联与共发射极带宽。

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上图显示了共源共栅和共发射极放大器的频率响应。负责 AC 分析的 SPICE 语句，摘自列表：

<前> V3 4 6 SIN(0 0.1 1k) ac 1 .AC DEC 10 1k 100Meg

注意 V3 语句末尾的“ac 1”是必需的。共源共栅具有稍好的中频增益。然而，我们主要是寻找在 -3dB 点测量的带宽，低于每个放大器的中频增益。这由上图中的垂直实线表示。也可以将感兴趣的数据从肉豆蔻打印到屏幕，SPICE 图形查看器（命令，第一行）：

肉豆蔻 6 -> 打印频率 db(vm(3)) db(vm(13)) 索引频率 db(vm(3)) db(vm(13)) 22 0.158MHz 47.54 45.41 33 1.995MHz 46.95 42.06 37 5.012MHz 44.63 36.17 

索引 22 给出了共源共栅 vm(3)=47.5dB 和共发射极 vm(13)=45.4dB 的中频 dB 增益。在许多印刷线路中，索引 33 最接近于下降 3dB，而​​共发射极电路的 42.0dB 为 45.4dB。对应的 Index 33 频率约为 2Mhz，即共发射极带宽。索引 37 vm(3)=44.6db 比 47.5db 下降了大约 3db。对应的Index37频率为5Mhz，共源共栅带宽。因此，共源共栅放大器具有更宽的带宽。我们不关心增益的低频衰减。这是由于电容器的原因，可以用更大的电容器来补救。我们的共源共栅示例的 5MHz 带宽虽然比共发射极示例更好，但对于 RF（射频）放大器来说并不是示例。一对具有较低电极间电容的射频或微波晶体管应该用于更高的带宽。在 RF 双栅极 MOSFET 发明之前，BJT 共源共栅放大器可以在 UHF（超高频）电视调谐器中找到。

审查

• 一个级联 放大器包含一个共发射极级，由共基极级的发射极加载。
• 重载的 C-E 级增益低为 1，克服了米勒效应
• 共源共栅放大器具有高增益、中等高输入阻抗、高输出阻抗和高带宽。

相关工作表：

• A 类 BJT 放大器工作表