C5 · BJT

增益与阻抗：放大器受邻居影响

放大器位于信号源和负载之间。这一单元亲手接上或重或轻的负载，看上一单元的理想增益在实际中怎样被削减，以及是什么决定了这种削减。

改变负载，看增益被削减

虚线波峰是没有负载时的理想输出，粗曲线是实际输出。减小负载电阻、接上重负载，实际输出就缩到虚线以内；增大负载电阻，输出又接近理想值。用滑块比较轻负载和重负载时输出相差多少。

负载电阻 RLRL = 0.20 kΩ

实际电压增益 Av

Av = -gm (Rc || RL) = -32

Rout = Rc = 1 kΩ   ·   |Av|max = 192

负载电阻小于 Rc。它与 Rc 并联，使等效电阻大大减小，实际增益降到理想值的一小部分。

重负载 · 增益被削

输入阻抗：源所见的电阻

从提供信号的信号源一侧看进放大器，它表现为一个电阻。在共射极电路中，这个输入阻抗是小信号输入电阻 rπ 与偏置电阻并联后的值。信号源总有自己的内阻 Rs，与输入阻抗构成分压，所以输入阻抗小的话，只有一部分信号源电压到达基极，一开始就损失了信号。

输出阻抗：负载所见的电阻

反过来，从输出一侧，也就是从集电极看进放大器，负载看到的又是一个电阻。晶体管的输出在理想情况下是内阻无穷大的电流源，所以负载看到的输出阻抗实际上就是集电极电阻 Rc。因此接上负载电阻 RL，它就与 Rc 并排，也就是并联在一起。输出阻抗越小，接同样的负载时电压被削减得越少。

负载削减增益

负载 RL 与集电极电阻 Rc 并联，所以信号电流看到的等效电阻是 Rc || RL。因此实际电压增益为 Av = -gm (Rc || RL)，总是小于无负载时的 -gm Rc。负载越重，也就是 RL 越小，并联值越小，增益被削减得越多。要把多级连起来得到大增益，前一级的输出阻抗必须远小于后一级的输入阻抗，才不会损失信号，所以设计放大器时，阻抗和增益同样要仔细考虑。

观察Rout = Rc

输出阻抗就是集电极电阻。

选择vbe = vs · rπ / (rπ + ?)

输入按输入电阻与源电阻之比进入。

填空Av = -gm (Rc || ?)

实际增益正比于 Rc 与负载的并联。

自己来Rc || RL = Rc RL / (Rc + ?)

并联值等于积除以和。

回到第一屏

负载越重，实际输出越缩到虚线以内；减轻负载，它又接近虚线。那条虚线是无负载时的理想增益 -gm Rc，实际输出总是比它小的 -gm (Rc || RL)。决定削减多少的，是输出阻抗 Rc 与负载 RL 的并联。同样，在输入一侧，输入阻抗与信号源内阻构成分压，把信号分掉。放大器从不孤立存在，增益总是和相邻的阻抗一起决定；到这里，BJT 放大器就走完了一圈。

放大器从不孤立存在。输入阻抗 Rin(≈ rπ)是信号源看到的电阻，与信号源内阻 Rs 构成分压，削减输入；输出阻抗 Rout(= Rc)是负载看到的电阻，负载 RL 与 Rc 并联。所以实际电压增益 Av = -gm (Rc || RL) 总是小于无负载时的 -gm Rc，负载越重削减越多。要不损失信号地把各级连起来，前一级的 Rout 必须远小于后一级的 Rin。

接下来的脉络

BJT 用小电流控制大电流。下一组将认识另一种晶体管 MOSFET，它不用电流而用电压，也就是只靠加在栅极上的电场来开关沟道。第一单元从栅极几乎没有电流、因而输入阻抗非常大这一点出发，看它的结构和阈值电压。