三极管及放大电路

1、4.2.2 基本共射极放大电路的工作原理基本共射极放大电路的工作原理 1. 静态静态(直流工作状态直流工作状态) 输入信号输入信号vi0时，时， 放大电路的工作状态称放大电路的工作状态称 为静态或直流工作状态。为静态或直流工作状态。 直流通路直流通路 b BEQBB BQ R VV I BQCEOBQCQ IIII VCEQ=VCCICQRc 例4.2.1 设VBB=4V, VCC=12V,Rb=220k, Rc=5.1k,=80,VBEQ=0.7V。试求IBQ，ICQ， VCEQ，并说明BJT的工作状态。 4.2.2 基本共射极放大电路的工作原理基本共射极放大电路的工作原理 2. 动态动态

2、输入正弦信号输入正弦信号vs后，后， 电路将处在动态工作情况。电路将处在动态工作情况。 此时，此时，BJT各极电流及电各极电流及电 压都将在静态值的基础上压都将在静态值的基础上 随输入信号作相应的变化。随输入信号作相应的变化。 交流通路交流通路 4. 3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法 4.3.1 图解分析法图解分析法 4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法 1. 静态工作点的图解分析静态工作点的图解分析 2. 动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析 3. 非线性失真的图解分析非线性失真的图解分析 4. 图解分析法的适用范围图解分析法的适用范围 1. BJT的的H参数及小信号

3、模型参数及小信号模型 2. 用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路 3. 小信号模型分析法的适用范围小信号模型分析法的适用范围 4.3.1 图解分析法图解分析法 1. 静态工作点的图解分析静态工作点的图解分析 采用该方法分析静态工作点，必须已知三极管采用该方法分析静态工作点，必须已知三极管 的输入输出特性曲线。的输入输出特性曲线。 共射极放大电路共射极放大电路 4.3.1 图解分析法图解分析法 1. 静态工作点的图解分析静态工作点的图解分析 列输入回路方程列输入回路方程 列输出回路方程（直流负载线）列输出回路方程（直流负载线） VCE=VCCiCRc 首

4、先，画出直流通路首先，画出直流通路 直流通路直流通路 bBBBBE RiV v 在输出特性曲线上，作出直流负载线在输出特性曲线上，作出直流负载线 VCE=VCCiCRc，与，与IBQ曲曲 线的交点即为线的交点即为Q点，从而得到点，从而得到VCEQ 和和ICQ。 在输入特性曲线上，作出直线在输入特性曲线上，作出直线 ，两线的交点，两线的交点 即是即是Q点，得到点，得到IBQ。 bBBBBE RiV v 根据根据vs的波形，在的波形，在BJT的输入特性曲线图上画出的输入特性曲线图上画出vBE 、 iB 的波形的波形 2. 动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析 tsin sms V v bB

5、sBBBE RiV vv 根据根据iB的变化范围在输出特性曲线图上画出的变化范围在输出特性曲线图上画出iC和和 vCE 的波形的波形 2. 动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析 cCCCCE RiV v 共射极放大电路中的电压、共射极放大电路中的电压、 电流波形电流波形 2. 动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析 3. 静态工作点对波形失真的影响静态工作点对波形失真的影响 截止失真的波形截止失真的波形 饱和失真的波形饱和失真的波形 3. 静态工作点对波形失真的影响静态工作点对波形失真的影响 PNP管共射电路中，输出电压信号底部削波，是 失真 例4.3.1 电路如图，设VBEQ=

6、0.7V （1）画出该电路的直流通路与交流通路 （2）估算静态电流IBQ，并利用图解法确定ICQ、VCEQ （3）写出加上输入信号后，电压vBE的表达式及输出 交流负载线方程 4. 图解分析法的适用范围图解分析法的适用范围 适用于幅度较大而工作频率不太高的工作情况。适用于幅度较大而工作频率不太高的工作情况。 优点：优点： 直观、形象。有助于建立和理解交、直流共存，直观、形象。有助于建立和理解交、直流共存， 静态和动态等重要概念；有助于理解正确选择电路参静态和动态等重要概念；有助于理解正确选择电路参 数、合理设置静态工作点的重要性。能全面地分析放数、合理设置静态工作点的重要性。能全面地分析放 大

7、电路的静态、动态工作情况。大电路的静态、动态工作情况。 缺点：缺点： 不能分析工作频率较高时的电路工作状态，也不不能分析工作频率较高时的电路工作状态，也不 能用来分析放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性能用来分析放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性 能指标。能指标。 4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法 1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 建立小信号模型的意义建立小信号模型的意义 建立小信号模型的思路建立小信号模型的思路 当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三 极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，从而极管小范围内的特性

8、曲线近似地用直线来代替，从而 可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性 电路来处理。电路来处理。 由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路 的分析非常困难。建立小信号模型，就是将非线性器的分析非常困难。建立小信号模型，就是将非线性器 件做线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。件做线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。 1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数的引出参数的引出 ),( CEB1BE vvif 在小信号情况下，对上两式取全微分得：在小信号情况下，对上两式取全微分

9、得： CE CE BE B B BE BE ddd BCE v v vv v IV i i 用小信号交流分量表示：用小信号交流分量表示：vbe= hieib+ hrevce ic= hfeib+ hoevce 对于对于BJT双口网络，已知输入输出双口网络，已知输入输出 特性曲线如下：特性曲线如下： iB=f(vBE) vCE=const iC=f(vCE) iB=const 可以写成：可以写成：),( CEB2C vifi CE CE C B B C C ddd BCE v v IV i i i i i BJT双口网络双口网络 CE B BE ie V i h v 输出端交流短路时的输入电阻；

10、输出端交流短路时的输入电阻； 输出端交流短路时的正向电流传输比或电输出端交流短路时的正向电流传输比或电 流放大系数；流放大系数； 输入端交流开路时的反向电压传输比；输入端交流开路时的反向电压传输比； 输入端交流开路时的输出电导。输入端交流开路时的输出电导。 其中：其中： 四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（H参数）。参数）。 vbe= hieib+ hrevce ic= hfeib+ hoevce CE B C fe V i i h B CE BE re I h v v B CE C oe I i h v 1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模

11、型 H参数的引出参数的引出 1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数小信号模型参数小信号模型 根据根据 可得小信号模型可得小信号模型 BJT的的H参数模型参数模型 vbe= hieib+ hrevce ic= hfeib+ hoevce BJT双口网络双口网络 1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数小信号模型参数小信号模型 H H参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。 H H参数与工作点有关，在放大区基本不变。参数与工作点有关，在放大区基本不变。 H H参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。参数都是微变

12、参数，所以只适合对交流信号的分析。 受控受控电流源电流源h hfe fei ib b ，反 ，反 映了映了BJTBJT的基极电流对集电的基极电流对集电 极电流的控制作用。电流极电流的控制作用。电流 源的流向由源的流向由ib的流向决定。的流向决定。 hrevce是一个受控电压是一个受控电压 源。反映了源。反映了BJT输出回路输出回路 电压对输入回路的影响。电压对输入回路的影响。 1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 模型的简化模型的简化 hre和和hoe都很小，常忽都很小，常忽 略它们的影响。略它们的影响。 BJT在共射连接时，其在共射连接时，其 H参数的数量级一般为：参数的数量级

13、一般为： S1010 101010 52 433 oefe reie e hh hh h 1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数的确定参数的确定 一般用测试仪测出；一般用测试仪测出； rbe 与与Q点有关，可用图示仪测出。点有关，可用图示仪测出。 rbe= rbb + (1+ ) re 其中对于低频小功率管其中对于低频小功率管 rbb200 则则 )mA( )mV(26 )1(200 EQ be I r )mA( )mV(26 )mA( )mV( EQEQ e II V r T 而而 (T=300K) 一般也用公式估算一般也用公式估算 rbe （忽略（忽略 re ） 4.3

14、.2 小信号模型分析法小信号模型分析法 2. 用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路 （1）利用直流通路求）利用直流通路求Q点点 共射极放大电路共射极放大电路 b BEBB B R VV I 一般硅管一般硅管VBE = 0.7V，锗管，锗管VBE = 0.2V， 已知已知。 BC II LC c CECC CE )(RI R VV V 共射极放大电路共射极放大电路 放大电路如图所示。已知放大电路如图所示。已知BJT的的 =80， Rb=300k ， Rc=2k ， VCC= +12V，求：，求： （1）放大电路的）放大电路的Q点。此时点。此时BJT工作在

15、哪个区域？工作在哪个区域？ （2）当）当Rb=100k 时，放大电路的时，放大电路的Q点。此时点。此时BJT工工 作在哪个区域？（忽略作在哪个区域？（忽略BJT的饱和压降）的饱和压降） 解：解：（1）A40 300k 2V1 b BECC BQ R VV I （2）当）当Rb=100k 时，时， 3.2mAA4080 BQCQ II 5.6V3.2mA2k-V12 CQcCCCEQ IRVV 静态工作点为静态工作点为Q（40 A，3.2mA，5.6V），），BJT工作在放大区。工作在放大区。 其最小值也只能为其最小值也只能为0，即，即IC的最大电流为：的最大电流为： A120 100k 2V1

16、 b CC BQ R V ImA6 . 9A12080 BQCQ II V2 . 79.6mA2k-V12 CQcCCCEQ IRVV mA6 2k 2V1 c CESCC CM R VV I CMBQ II 由由于于 ，所以，所以BJT工作在饱和区。工作在饱和区。 VCE不可能为负值，不可能为负值， 此时，此时，Q（120uA，6mA，0V），）， 4.2.2 当开关S分别接通A、B、C三位置时，BJT各工作在 其输出特性曲线的哪个区域，并求出相应的集电极电 流 2. 用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路 （2）画小信号等效电路）画小信号等效电路 H

17、参数小信号等效电路参数小信号等效电路 2. 用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路 （3 3）求放大电路动态指标求放大电路动态指标 根据：根据： )( bebbi rRi v bc ii )/( Lcco RRi v 则电压增益为：则电压增益为： )( )/( )( )/( )( )/( beb Lc bebb Lcb bebb Lcc i o rR RR rRi RRi rRi RRi A v v v 电压增益电压增益 H参数小信号等效电路参数小信号等效电路 2. 用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路 （3）求

18、放大电路动态指标）求放大电路动态指标 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻 令令 0 i v0 b i0 b i Ro = Rc 所以所以 beb b bebb b i i i i )( rR i rRi ii R vv Ls R,0 t t o v v i R 例4.3.2 电路如图，BJT的=40， rbb=200,VBEQ=0.7V 试求该电路的Av，Ri，Ro。若RL开路，则Av如何变化？ 3. 小信号模型分析法的适用范围小信号模型分析法的适用范围 放大电路的输入信号幅度较小，放大电路的输入信号幅度较小，BJTBJT工作在其工作在其V VT T特特 性曲线的线性范围（即放大区）内。性曲线

19、的线性范围（即放大区）内。H H参数的值是在静态参数的值是在静态 工作点上求得的。所以，放大电路的动态性能与静态工工作点上求得的。所以，放大电路的动态性能与静态工 作点参数值的大小及稳定性密切相关。作点参数值的大小及稳定性密切相关。 优点优点： 分析放大电路的动态性能指标分析放大电路的动态性能指标(Av 、Ri和和Ro等等)非常非常 方便，且适用于频率较高时的分析。方便，且适用于频率较高时的分析。 4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法 缺点缺点： 在在BJT与放大电路的小信号等效电路中，电压、电与放大电路的小信号等效电路中，电压、电 流等电量及流等电量及BJT的的H参数均是针对变化量参

20、数均是针对变化量(交流量交流量)而言的，而言的， 不能用来分析计算静态工作点。不能用来分析计算静态工作点。 4.3.8 4.3.8 画出所示电路的小信号等效电路，设电路画出所示电路的小信号等效电路，设电路 中各电容容抗均可忽略。中各电容容抗均可忽略。 4.4 放大电路静态工作点放大电路静态工作点 的稳定问题的稳定问题 4.4.1 温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响 4.4.2 射极偏置电路射极偏置电路 1. 基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路 2. 含有双电源的射极偏置电路含有双电源的射极偏置电路 3. 含有恒流源的射极偏置电路含有恒流源的射极偏置电路 4.4.1 温度对静

21、态工作点的影响温度对静态工作点的影响 4.1.6节讨论过，温度上升时，节讨论过，温度上升时，BJT的反向电流的反向电流 ICBO、ICEO及电流放大系数及电流放大系数 或或 都会增大，而发射结都会增大，而发射结 正向压降正向压降VBE会减小。这些参数随温度的变化，都会会减小。这些参数随温度的变化，都会 使放大电路中的集电极静态电流使放大电路中的集电极静态电流ICQ随温度升高而增加随温度升高而增加 （ICQ= IBQ+ ICEO） ，从而使，从而使Q点随温度变化。点随温度变化。 要想使要想使ICQ基本稳定不变，就要求在温度升高时，基本稳定不变，就要求在温度升高时， 电路能自动地适当减小基极电流电

22、路能自动地适当减小基极电流IBQ 。 4.4.2 射极偏置电路射极偏置电路 （1 1）稳定工作点原理）稳定工作点原理 目标：温度变化时，目标：温度变化时， 使使IC维持恒定。维持恒定。 如果温度变化时，如果温度变化时，b 点电位能基本不变，则可点电位能基本不变，则可 实现静态工作点的稳定。实现静态工作点的稳定。 T 稳定原理：稳定原理： IC IE VE 、VB不变不变 VBE IB IC （反馈控制）（反馈控制） 1. 基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路 (a) 原理电路原理电路 (b) 直流通路直流通路 b点电位基本不变的条件：点电位基本不变的条件： I1 IBQ ， CC b2

23、b1 b2 BQ V RR R V 此时，此时， VBQ与温度无关与温度无关 VBQ VBEQ Re取值越大，反馈控制作用越强取值越大，反馈控制作用越强 一般取一般取 I1 =(510)IBQ ， VBQ =35V 1. 基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路 （1 1）稳定工作点原理）稳定工作点原理 1. 基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路 （2 2）放大电路指标分析）放大电路指标分析 静态工作点静态工作点 CC b2b1 b2 BQ V RR R V e BEQBQ EQCQ R VV II )( ecCQCCeEQcCQCCCEQ RRIVRIRIVV I I CQ BQ

24、 电压增益电压增益 画小信号等效电路画小信号等效电路 （2 2）放大电路指标分析）放大电路指标分析 电压增益电压增益 输出回路：输出回路： )/( Lcbo RRi v 输入回路：输入回路： ebbebeebebi )1(RiriRiri v 电压增益：电压增益： ebe Lc ebeb Lcb i o )1( )/( )1( )/( Rr RR Rri RRi A v v v 画小信号等效电路画小信号等效电路 确定模型参数确定模型参数 已知，求已知，求r rbe be )mA( )mV(26 )1(200 EQ be I r 增益增益 （2 2）放大电路指标分析）放大电路指标分析 （可作为公

25、式用）（可作为公式用） 输入电阻输入电阻 则输入电阻则输入电阻 放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻 （2 2）放大电路指标分析）放大电路指标分析 )1( ebebi Rri v b2 i b1 i e i )1( RRRr iii vvv be bi b R b2b1e i i i 11 )1( 1 1 RRRr i R be v )1(| ebeb2b1 RrRR 输出电阻输出电阻 输出电阻：输出电阻： oco / RRR 求输出电阻的等效电路求输出电阻的等效电路 网络内独立源置零网络内独立源置零 负载开路负载开路 输出端口加测试电压输出端口加测试电压

26、0)()( ecbsbeb RiiRri 0)()( ebccebct Riiriiv 其中：其中： b2b1ss /RRRR 则则 )1( esbe e ce c t o RRr R r i R v 当当 co RR 时，时， co RR （一般一般 ） cceo RrR （2 2）放大电路指标分析）放大电路指标分析 2. 含有双电源的射极偏置电路含有双电源的射极偏置电路 （1 1）阻容耦合阻容耦合 静态工作点静态工作点 00 EEEe2e1BEBb )()(VIRRVIR EC II )()( e1e1EcCEECCCE RRIRIVVV C B I I BE 1II)( 2. 含有双电源

27、的射极偏置电路含有双电源的射极偏置电路 （2 2）直接耦合直接耦合 3. 含有恒流源的射极偏置电路含有恒流源的射极偏置电路 静态工作点由恒流源提供静态工作点由恒流源提供 分析该电路的分析该电路的Q点及点及、 、 v A i R o R 4.5 共集电极放大电路和共集电极放大电路和 共基极放大电路共基极放大电路 4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路 4.5.2 共基极放大电路共基极放大电路 4.5.3 放大电路三种组态的比较放大电路三种组态的比较 4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路 1.1.静态分析静态分析 共集电极电路结构如图示共集电极电路结构如图示 该电路也称为该电路也称为

28、射极输出器射极输出器 eb BEQCC BQ )1(RR VV I eCQCCeEQCCCEQ RIVRIVV BQCQ II eEQBEQbBQCC RIVRIV BQEQ )1(II 由由 得得 直流通路直流通路 小信号等效电路小信号等效电路 4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路 2.2.动态分析动态分析 交流通路交流通路 4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路 2.2.动态分析动态分析 电压增益电压增益 输出回路：输出回路： 输入回路：输入回路： Lbbeb Lbbbebi )1( )( Riri Riiri v 电压增益：电压增益： 1 )1( )1( )1( )1( L

29、be L Lbe L Lbeb Lb i o Rr R Rr R Rri Ri A v v v 其中其中 LeL / RRR LbLbbo )1()(RiRii v 一般一般 beL rR ，则电压增益接近于，则电压增益接近于1 1，同同相相与与 io vv 电压跟随器电压跟随器 1 v A即即。 4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路 2.2.动态分析动态分析 输入电阻输入电阻 当当1 ， beL rR 时，时， Lbi /RRR 输入电阻大输入电阻大 )1(| )1( Lb L i b i i i i i RrR RrR i R be be vv vv 输出电阻输出电阻 由电路列出方

30、程由电路列出方程 e bbtR iiii )( sbebt Rri v et e RiR v 其中其中 bss / RRR 则则输出电阻输出电阻: : rR R i R 1 / bes e t t o v 当当 1 bes e rR R， 1 时，时， bes o rR R 输出电阻小输出电阻小 4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路 2.2.动态分析动态分析 rR RR 1 / bes eo 共集电极电路特点：共集电极电路特点： 同同相相与与 io vv 电压增益小于电压增益小于1 1但接近于但接近于1 1， 输入电阻大，对电压信号源衰减小输入电阻大，对电压信号源衰减小 输出电阻小，带

31、负载能力强输出电阻小，带负载能力强 )1(/ Lbebi RrRR 1 v A。 4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路 例4.5.1 电路如下图所示，已知的， ，试求该电路的静态工作点、 、，并说明它属于什么组态。 4.5.2 共基极放大电路共基极放大电路 1.1.静态工作点静态工作点 直流通路与射极偏置电路相同直流通路与射极偏置电路相同 CC b2b1 b2 BQ V RR R V e BEQBQ EQCQ R VV II )( ecCQCC eEQcCQCCCEQ RRIV RIRIVV I I CQ BQ 2.2.动态指标动态指标 电压增益电压增益 输出回路：输出回路： 输入回路

32、：输入回路： 电压增益：电压增益： LcL / RRR 交流通路交流通路 小信号等效电路小信号等效电路 Lbo Ri v bebi ri v be L i o r R A v v v 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻 co RR 2.2.动态指标动态指标 小信号等效电路小信号等效电路 be ee iiiii RR )1( i e e RiR/ i v beb ri/ i v be i e i iiii )1(/ r R iR vv vv r R 1 | be e 4.5.3 放大电路三种组态的比较放大电路三种组态的比较 1.1.三种组态的判别三种组态的判别 以输入、输出信号的位置为判断依据：

33、以输入、输出信号的位置为判断依据： 信号由基极输入，集电极输出信号由基极输入，集电极输出共射极放大电路共射极放大电路 信号由基极输入，发射极输出信号由基极输入，发射极输出共集电极放大电路共集电极放大电路 信号由发射极输入，集电极输出信号由发射极输入，集电极输出共基极电路共基极电路 2.2.三种组态的比较三种组态的比较 3.3.三种组态的特点及用途三种组态的特点及用途 共射极放大电路：共射极放大电路： 电压和电流增益都大于电压和电流增益都大于1 1，输入电阻在三种组态中居中，输，输入电阻在三种组态中居中，输 出电阻与集电极电阻有很大关系。适用于低频情况下，作多级放出电阻与集电极电阻有很大关系。适

34、用于低频情况下，作多级放 大电路的中间级。大电路的中间级。 共集电极放大电路：共集电极放大电路： 只有电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。在三只有电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。在三 种组态中，输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好。可用于种组态中，输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好。可用于 输入级、输出级或缓冲级。输入级、输出级或缓冲级。 共基极放大电路：共基极放大电路： 只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入 电阻小，输出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好，常用于高电阻小，输出电阻与集电极电阻有关。高

35、频特性较好，常用于高 频或宽频带低输入阻抗的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动频或宽频带低输入阻抗的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动 的功能。的功能。 4.5.3 放大电路三种组态的比较放大电路三种组态的比较 4.6 组合放大电路组合放大电路 4.6.1 共射共射共基放大电路共基放大电路 4.6.2 共集共集共集放大电路共集放大电路 4.6.1 共射共射共基放大电路共基放大电路 共射共基放大电路共射共基放大电路 4.6.1 共射共射共基放大电路共基放大电路 21 o1 o i o1 i o vvv v v v v v v AAA )1( 2be1 be21 be1 L1 1 r r r R

36、A v be2 Lc22 be2 L22 2 )|( r RR r R A v 其中其中: : be2 Lc22 be12 be21 )|( )1(r RR r r A v所以所以: : 1 2 因为因为: : be1 Lc21 )|( r RR A v 因此因此: : 组合放大电路总的电压增益组合放大电路总的电压增益 等于组成它的各级单管放大电路等于组成它的各级单管放大电路 电压增益的乘积。电压增益的乘积。 前一级的输出电压是后一级前一级的输出电压是后一级 的输入电压，后一级的输入电阻的输入电压，后一级的输入电阻 是前一级的负载电阻是前一级的负载电阻RL。 电压增益电压增益: 2 be2 L

37、 1 r R 4.6.1 共射共射共基放大电路共基放大电路 输入电阻输入电阻: 输出电阻输出电阻: Ro Rc2 1211 / bebbbeb i i i rRRrR i u R T T1 1、T T2 2构成复合管，可等效为一个构成复合管，可等效为一个NPNNPN管管 (a) (a) 原理图原理图 (b)(b)交流通路交流通路 4.6.2 共集共集共集放大电路共集放大电路 4.6.2 共集共集共集放大电路共集放大电路 1. 复合管的主要特性复合管的主要特性 两只两只NPN型型BJT组成的复合管组成的复合管 两只两只PNP型型BJT组成的复合管组成的复合管 rberbe1 (1 1 ) rbe

38、2 4.6.2 共集共集共集放大电路共集放大电路 1. 复合管的主要特性复合管的主要特性 PNP与与NPN型型BJT组成的复合管组成的复合管 NPN与与PNP型型BJT组成的复合管组成的复合管 rbe rbe1 4.6.2 共集共集共集放大电路共集放大电路 2. 共集共集 共集放大电路的共集放大电路的Av、 Ri 、Ro i o v v v A Lbe L 1 1 Rr R 1 / / bebs eo rRR RR 式中式中 1 2 rberbe1(1 1)rbe2 R LRe/RL RiRb/rbe(1 ) R L 例.共射共基电路如图所示，已知两只BJT的 =100。VBEQ=0.7V,r

39、ce=,其他参数如图所示 (1)当ICQ=0.5mA,VCEQ1=VCEQ2=4V,R1+R2+R3=100k时，求Rc、 R1、R2、R3的值。 (2)求该电路的总电压增益AV。 (3)求该电路的输入电路Ri和输出电阻Ro。 4.7 放大电路的频率响应放大电路的频率响应 4.7.1 单时间常数单时间常数RC电路的频率响应电路的频率响应 4.7.2 BJT的高频小信号模型及频率参数的高频小信号模型及频率参数 4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应单级共射极放大电路的频率响应 4.7.4 单级共集电极和共基极放大电路的高频响应单级共集电极和共基极放大电路的高频响应 4.7.5 多级放大电路的频

40、率响应多级放大电路的频率响应 研究放大电路的动态指标（主要是增益）随信研究放大电路的动态指标（主要是增益）随信 号频率变化时的响应。号频率变化时的响应。 频率响应的概念频率响应的概念 在放大电路的通频带中给出了频率特性的概念在放大电路的通频带中给出了频率特性的概念- 一、频率响应的概念一、频率响应的概念 幅频特性是描绘输入信号幅度幅频特性是描绘输入信号幅度 固定，输出信号的幅度随频率变化固定，输出信号的幅度随频率变化 而变化的规律。即而变化的规律。即 = = = A io /VV )( fA 幅度频率特性幅度频率特性 相频特性是描绘输出信号与输入相频特性是描绘输出信号与输入 信号之间相位差随频

41、率变化而变化信号之间相位差随频率变化而变化 的规律。即的规律。即 )( io fVVA 相位频率特性相位频率特性 这些统称放大电路的频率响应。这些统称放大电路的频率响应。 幅频特性偏离中频值的现象称为幅频特性偏离中频值的现象称为幅度频率失真幅度频率失真; 相频特性偏离中频值的现象称为相频特性偏离中频值的现象称为相位频率失真相位频率失真。 放大电路的幅频特性和相频特性，也称为频率响放大电路的幅频特性和相频特性，也称为频率响 应。因放大电路对不同频率成分信号的增益不同，从应。因放大电路对不同频率成分信号的增益不同，从 而使输出波形产生失真，称为而使输出波形产生失真，称为幅度频率失真幅度频率失真，简

42、称幅，简称幅 频失真。放大电路对不同频率成分信号的相移不同，频失真。放大电路对不同频率成分信号的相移不同， 从而使输出波形产生失真，称为从而使输出波形产生失真，称为相位频率失真相位频率失真，简称，简称 相频失真。幅频失真和相频失真是相频失真。幅频失真和相频失真是线性失真线性失真。 产生频率失真的原因是产生频率失真的原因是: : 1.1.放大电路中存在电抗性元件，放大电路中存在电抗性元件，例如耦合电容、例如耦合电容、 旁路电容、分布电容、变压器、分布电感等旁路电容、分布电容、变压器、分布电感等; ; 2. 2.三极管的三极管的 ( ( ) )是频率的函数。是频率的函数。 在研究频率特性时，三极管

43、的低频小信号模在研究频率特性时，三极管的低频小信号模 型不再适用，而要采用高频小信号模型。型不再适用，而要采用高频小信号模型。 4.7.1 单时间常数单时间常数RC电路的频率响应电路的频率响应 1. RC低通电路的频率响应低通电路的频率响应 （电路理论中的稳态分析）（电路理论中的稳态分析） RC电路的电压增益（传递函数）：电路的电压增益（传递函数）： 则则 1111 1 i o H 1 1 /1 /1 )( )( )( CsRsCR sC sV sV sAV fsj2j 且令且令 11 H 2 1 CR f 又又 )/j(1 1 Hi o H ffV V AV 电压增益的幅值（模）电压增益的幅

44、值（模） 2 H H )/(1 1 ff A V （幅频响应）（幅频响应） 电压增益的相角电压增益的相角 )/(arctan HH ff （相频响应）（相频响应） 增益频率函数增益频率函数 RC低通电路低通电路 最大误差最大误差 -3dB 频率响应曲线描述频率响应曲线描述 幅频响应幅频响应 2 H H )/(1 1 ff A V 1. RC低通电路的频率响应低通电路的频率响应 相频响应相频响应)/(arctan HH ff 最大误差最大误差 5.7 2. RC高通电路的频率响应高通电路的频率响应 RC电路的电压增益：电路的电压增益： 22 22 2 i o L /1 /1)( )( )( CR

45、s s sCR R sV sV sAV 幅频响应幅频响应 2 L L )/(1 1 ff AV 相频响应相频响应)/(arctan LL ff 输出超前输入输出超前输入 RC高通电路高通电路 4.7.2 BJT的高频小信号模型及频率参数的高频小信号模型及频率参数 1. BJT的高频小信号模型的高频小信号模型 模型的引出模型的引出 rbe-发射结电阻发射结电阻re归算归算 到基极回路的电阻。到基极回路的电阻。 -发射结电容发射结电容 -集电结电阻集电结电阻rbc -集电结电容集电结电容 Cbc rbb -基区的体电阻，基区的体电阻，b是假想的基区内是假想的基区内 的一个点。的一个点。 互导互导

46、CECE EB C EB C mVV ii g vv BJT的高频小信号模型的高频小信号模型 三极管物理模型三极管物理模型 简化模型简化模型 混合混合 型高频型高频 小信号模型。小信号模型。 1. BJT的高频小信号模型的高频小信号模型 忽略忽略rbc和和rce 2. BJT高频小信号模型中元件参数值的获得高频小信号模型中元件参数值的获得 低频时，混合低频时，混合 模型模型与与H参数参数模型等价模型等价 ebbbbe rrr EQ bbebbbe )()( I V rrrr T 11又又 所以所以 EQ eb )1( I V r T ebbebb rrr 又因为又因为 ebbeb rIV be

47、bm IVg T m eb 2 f g C 从手册中查出从手册中查出 Tcb fC和和 所以所以 T V I r g EQ eb m 2. BJT高频小信号模型中元件参数值的获得高频小信号模型中元件参数值的获得 低频时，混合低频时，混合 模型模型与与H H参数参数模型等价模型等价 4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应单级共射极放大电路的频率响应 1. 高频响应高频响应 Ce 1 1 1 11 1 1 M eb Vcb eb cb ebV cb oeb C Cj V ACj V Cj VA Cj VV I cb )( )( cbVM eb o V CAC V V A )(, 1 1 其中其中

48、 2 1 1 1 11 1 1 1 M o V cb o cb o V cb ebo C Cj V A Cj V Cj V A Cj VV I cb ) ( ) ( cb V M C A C ) ( 1 1 2 其中其中 cbMcbM LmV cb Lcb Lm V LmLVcb eb LebmebVcb eb LebmC eb o V CCCC RgA C RCj Rg A RgRACj V RVgVACj V RVgI V V A cb 1 )( )( 21 1 因此有因此有 很小，所以得很小，所以得由于由于 即即 cbLmebMeb CRgCCCC )( 1 1 )( sbbbeb s

49、bebs beb be eb i ebbb eb s RRrrR V rRR rR r r V rr r V RC f rRR rR r R rRR rR r r R rrRR rR r r RgA f f j A RCj A rRR rR r r Cj R Cj V RVg V V V V V V V V A H bebs beb be L bebs beb be eb L ebbebs beb be eb LmVSM H VSM VSM bebs beb be eb eb Lebm s s s eb eb o s o VSH 2 1 1 1 1 1 1 0 0 式中式中 增益增益带宽积带宽

50、积 将中频增益与通频带相乘所得的乘积称为将中频增益与通频带相乘所得的乘积称为增益增益带宽积带宽积 HVSM fA )()( cbLmebbbs Lm CRgCrR Rg 12 由上式可见，当电路参数及三极管都选定后，增益由上式可见，当电路参数及三极管都选定后，增益 -带宽积基本上是个常数，因此放大电路的中频增益与通带宽积基本上是个常数，因此放大电路的中频增益与通 频带存在矛盾，两这相互制约。频带存在矛盾，两这相互制约。 时时及及当当 bebsb rRRR )/arctan( H ff 180 2 1202020)/(lglglg HVSMVSH ffAA 例4.7.1 设电路在室温（300K）

51、下运行，且BJT的VBEQ=0.6V， rbb=100,0=100,Cbc=0.5pF,fT=400MHz;VCC=12V,Rb1=100k, Rb2=16k,Re=Rs=1k,RC=RL=5.1k,试计算该电路的中频源电压增 益及上限频率 Ce 2. 低频响应低频响应 Ce eb eb e e CC CC C C C 1 1 1 1 1 )( bbesbesbbess LCb bL Cb b LC L o IrRCjrRICjrRV RRCj IR RI Cj RR R V )(/)()/( )(/ 11 2 2 1 1 1 )( )( )/()/( )(/)(/ Lcb L bes L bes L VSM LL VSM Lcbbesbes L s o VSL RRC f rRC f rR R A ffjffj A RRCjrRCjrR R V V A 2 2 1 1 21 21 2 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 式中式中 )/arctan()/arctan( )/(lglglg )/( , ffff ffAA ffj AA CCC LL LVSMVSL L VSMVSL ebb 11 2 1 1 12 180180 1202020 1 1 为为幅频和相频特性表达式幅频和相频特性表达式 对低频特性的影响对低频特性的影响很大时