电子技术基础第五版第四章模拟部分课件

1、2021/3/14 1 第四章 2021/3/14 2 4 4 双极结型三极管及放大电路基础双极结型三极管及放大电路基础 4.1 半导体三极管半导体三极管 4.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法 4.4 放大电路静态工作点的稳定问题放大电路静态工作点的稳定问题 4.5 共集电极放大电路和共基极放大电路共集电极放大电路和共基极放大电路 4.2 共射极放大电路的工作原理共射极放大电路的工作原理 4.6 组合放大电路组合放大电路 4.7 放大电路的频率响应放大电路的频率响应 2021/3/14 3 4.1 半导体三极管半导体三极管 4.1.1 BJT的结构简介的结构简介 4.1.2 放大状态下

2、放大状态下BJT的工作原理的工作原理 4.1.3 BJT的的VI特性曲线特性曲线 4.1.4 BJT的主要参数的主要参数 2021/3/14 4 半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类 型型:NPN型和型和PNP型。型。 两种类型的三极管两种类型的三极管 发射结发射结(Je) 集电结集电结(Jc) 基极基极,用B或b表示（Base） 发射极发射极,用E或e 表示（Emitter）; 集电极集电极,用C或c 表示（Collector）。 发射区发射区 集电区集电区 基区基区 三极管符号三极管符号 4.1.1 BJT的结构简介的结构简介 2021/

3、3/14 5 BJT结构特点结构特点: 发射区的掺杂浓度最高发射区的掺杂浓度最高; 集电区掺杂浓度低于发射区集电区掺杂浓度低于发射区,且面积大且面积大; 基区很薄基区很薄,一般在几个微米至几十个微米一般在几个微米至几十个微米,且掺且掺 杂浓度最低。杂浓度最低。 管芯结构剖面图管芯结构剖面图 2021/3/14 6 三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下,通过载流通过载流 子传输体现出来的。子传输体现出来的。 外部条件外部条件: 发射结正偏发射结正偏 集电结反偏集电结反偏 4.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理 1. 内部载流子的传输

4、过程内部载流子的传输过程 由于三极管内有两种载流子由于三极管内有两种载流子( (自自 由电子和空穴由电子和空穴) )参与导电参与导电, ,故称为双故称为双 极型三极管或极型三极管或BJTBJT ( (Bipolar Junction Transistor) )。 发射区：发射载流子发射区：发射载流子 集电区：收集载流子集电区：收集载流子 基区：传送和控制载流子基区：传送和控制载流子 （以（以NPNNPN为例）为例） IC= InC+ ICBO IE=IB+ IC 2021/3/14 7 2. 电流分配关系电流分配关系 发射极注入电流发射极注入电流 传输到集电极的电流传输到集电极的电流 设设 E

5、 nC I I 即即 根据传输过程可知根据传输过程可知 IC= InC+ ICBO 通常通常 IC ICBO E C I I 则则有有 为电流放大系数。它只为电流放大系数。它只 与管子的结构尺寸和掺杂浓度与管子的结构尺寸和掺杂浓度 有关，与外加电压无关。一般有关，与外加电压无关。一般 = 0.9 0.99 。 IE=IB+ IC 放大状态下放大状态下BJTBJT中载流子的传输过程中载流子的传输过程 2021/3/14 8 1 又设又设 B CEOC I II 则则 是另一个电流放大系数。同样，它也只与管是另一个电流放大系数。同样，它也只与管 子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。子的结构

6、尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。 一般一般 1 。 根据根据IE=IB+ IC IC= InC+ ICBO E nC I I 且令且令 B C CEOC I I II 时，时，当当 ICEO= (1+ ) ICBO（穿透电流）（穿透电流） 2. 电流分配关系电流分配关系 2021/3/14 9 3. 三极管的三种组态三极管的三种组态 共集电极接法共集电极接法,集电极作为公共电极集电极作为公共电极,用用CC表示。表示。 共基极接法共基极接法,基极作为公共电极基极作为公共电极,用用CB表示表示; 共发射极接法共发射极接法,发射极作为公共电极发射极作为公共电极,用用CE表示表示; BJT的三种组

7、态的三种组态 2021/3/14 10 + - b c e 共射极放大电路 VBB VCC vBE iC iB+ - vCE iB=f(vBE) vCE=const (2) 当当vCE1V时时, vCB= vCE - - vBE0,集电结已进入反偏状态，开始收集电结已进入反偏状态，开始收 集电子，基区复合减少，同样的集电子，基区复合减少，同样的vBE下下 IB减小，特性曲线右移。减小，特性曲线右移。 (1) 当当vCE=0V时时,相当于发射结的正向伏安特性曲线。相当于发射结的正向伏安特性曲线。 1. 输入特性曲线输入特性曲线 （以共射极放大电路为例）（以共射极放大电路为例） 4.1.3 BJT

8、的的V-I 特性曲线特性曲线 0.4 0.2 (V) (uA) BE 80 40 0.80.6 iB v 1V CE v =0V v CE 2021/3/14 11 饱和区饱和区:iC明显受明显受vCE控制的区域控制的区域,该区该区 域内域内,此时，此时，发射结正偏，集电结正发射结正偏，集电结正 偏偏。 iC=f(vCE) iB=const 2. 2. 输出特性曲线输出特性曲线 输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域: : 截止区截止区:iC接近零的区域接近零的区域,相当相当iB=0的的 曲线的下方。此时曲线的下方。此时, vBE小于门槛电压小于门槛电压。 硅管硅管0.5V，锗管，锗管0

9、.1V 放大区放大区:iC平行于平行于vCE轴的区域轴的区域,曲线基曲线基 本平行等距。此时本平行等距。此时,发射结正偏，集发射结正偏，集 电结反偏电结反偏。 4.1.3 BJT的的V-I 特性曲线特性曲线 2021/3/14 12 (1) 共发射极直流电流放大系数共发射极直流电流放大系数 =（ICICEO）/IBIC / IB vCE=const 1. 电流放大系数电流放大系数 4.1.4 BJT的主要参数的主要参数 2021/3/14 13 4.1.4 BJT的主要参数的主要参数 (2) 共发射极交流电流放大系数共发射极交流电流放大系数 = IC/ IB vCE=const 当当ICBO和

10、和ICEO 很小时，很小时， ， 可以不加区分。可以不加区分。 2021/3/14 14 2. 极间反向电流极间反向电流 (1) 集电极基极间反向饱和电流集电极基极间反向饱和电流ICBO 发射极开发射极开路时路时, ,集电结的反向饱和电流。集电结的反向饱和电流。 4.1.4 BJT的主要参数的主要参数 2021/3/14 15 (2) 集电极发射极间的反向饱和电流集电极发射极间的反向饱和电流ICEO ICEO=（1+ ）ICBO 4.1.4 BJT的主要参数的主要参数 2. 极间反向电流极间反向电流 2021/3/14 16 (1) 集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM (2) 集电极最

11、大允许功率损耗集电极最大允许功率损耗PCM PCM= ICVCE 3. 极限参数极限参数 4.1.4 BJT的主要参数的主要参数 2021/3/14 17 3. 极限参数极限参数 4.1.4 BJT的主要参数的主要参数 (3) 反向击穿电压反向击穿电压 V(BR)CBO发射极开路时的集电结发射极开路时的集电结 反反 向击穿电压。向击穿电压。 V(BR) EBO集电极开路时发射结的反集电极开路时发射结的反 向击穿电压。向击穿电压。 V(BR)CEO基极开路时集电极和发射基极开路时集电极和发射 极间的击穿电压。极间的击穿电压。 几个击穿电压有如下关系几个击穿电压有如下关系 V(BR)CBOV(BR

12、)CEOV(BR) EBO 2021/3/14 18 4.1.5 温度对温度对BJT参数及特性的影响参数及特性的影响 (1) 温度对温度对ICBO的影响的影响 温度每升高温度每升高10,ICBO约增加一倍。约增加一倍。 (2) 温度对温度对 的影响的影响 温度每升高温度每升高1, 值约增大值约增大0.5%1%。 (3) 温度对反向击穿电压温度对反向击穿电压V(BR)CBO、V(BR)CEO的影响的影响 温度升高时温度升高时,V(BR)CBO和和V(BR)CEO都会有所提高。都会有所提高。 2. 温度对温度对BJT特性曲线的影响特性曲线的影响 1. 温度对温度对BJT参数的影响参数的影响 202

13、1/3/14 19 4.2 共射极放大电路的工作原共射极放大电路的工作原 理理 4.2.1 基本共射极放大电路的组成基本共射极放大电路的组成 输入回路（基极回路）输入回路（基极回路）输出回路（集电极回路）输出回路（集电极回路） 2021/3/14 20 简化电路及习惯画法简化电路及习惯画法 习惯画法习惯画法 共射极基本放大电路共射极基本放大电路 2021/3/14 21 vi=0 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 2021/3/14 22 vi=Vsin t 2021/3/14 23放大电路的放大电路的静态和动态静态和动态 静态静态: :输入信号为零（输入信

14、号为零（v vi i= 0 = 0 或或 i ii i= 0= 0）时）时, ,放放 大电路的工作状态大电路的工作状态, ,也称也称直流工作状态直流工作状态。 动态动态: :输入信号不为零时输入信号不为零时, ,放大电路的工作状放大电路的工作状 态态, ,也称也称交流工作状态交流工作状态。 电路处于静态时电路处于静态时, ,三极管个电极的电压、电三极管个电极的电压、电 流在特性曲线上确定为一点流在特性曲线上确定为一点, ,称为称为静态工作点静态工作点， 常称为常称为Q点。一般用点。一般用IB、 IC、和、和VCE （或（或IBQ、ICQ、 和和VCEQ ）表示。）表示。 2021/3/14 2

15、4 直流通路和交流通路直流通路和交流通路 交流通路交流通路 直流通路直流通路 耦合电容：通交流、隔直耦合电容：通交流、隔直 流流 直流电源和耦合电容对直流电源和耦合电容对 交流相当于短路交流相当于短路 共射极放大电路共射极放大电路 2021/3/14 25 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 静态工作情况分析静态工作情况分析 动态工作情况分析动态工作情况分析 BJT的小信号建模的小信号建模 共射极放大电路的小信号模型分析共射极放大电路的小信号模型分析 2021/3/14 26 共射极放大电路共射极放大电路

16、 1. 用近似估算法求静态工作点用近似估算法求静态工作点 cCCCCE BC b BECC B RIVV II R VV I 根据直流通路可知根据直流通路可知: 采用该方法采用该方法,必须已知三极管的必须已知三极管的 值值。 一般硅管一般硅管VBE=0.7V,锗管锗管VBE=0.2V。 直流通路直流通路 + - 一、一、 静态工作情况分析静态工作情况分析 4.3.1 图解分析法图解分析法 2021/3/14 27 采用该方法分析静态工作点采用该方法分析静态工作点,必须已知三极管必须已知三极管 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 2. 用图解分析法确定静态工作

17、点用图解分析法确定静态工作点 首先首先,画出直流通路画出直流通路 直流通路直流通路 IB VBE + - IC VCE + - 2021/3/14 28 直流通路直流通路 IB VBE + - IC VCE + - 列输入回路方程列输入回路方程: VBE =VCCIBRb 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 在输入特性曲线上在输入特性曲线上,作出直线作出直线 VBE =VCCIBRb,两线两线 的交点即是的交点即是Q点，得到点，得到IBQ。 在输出特性曲线上在输出特性曲线上,作出直流负载线作出直流负载线 VCE=VCCICRc,与与 IBQ曲线的

18、交点即为曲线的交点即为Q点，从而得到点，从而得到VCEQ 和和ICQ。 vCE iC 斜率斜率 - 1 Rc Rc VCC VCC vCE iC 斜率斜率 - 1 Rc IBQ Rc VCC VCC vCE iC 斜率斜率 - 1 Rc Q IBQ Rc VCC VCC vCE iC 斜率斜率 - 1 Rc Q VCEQ ICQIBQ Rc VCC VCC vCE iC 斜率斜率 - 1 Rc Q ICQIBQ Rc VCC VCC vCE iC 2021/3/14 29 二、二、 动态工作情况分析动态工作情况分析 由交流通路得纯交流负载线由交流通路得纯交流负载线: 共射极放大电路共射极放大电

19、路 交流通路交流通路 ic vce + - vce= -ic (Rc /RL) 因为交流负载线必过因为交流负载线必过Q点点, 即即 vce= vCE - VCEQ ic= iC - ICQ 同时同时,令令R L = Rc/RL 1. 交流通路及交流负载线交流通路及交流负载线 则交流负载线为则交流负载线为 vCE - VCEQ= -(iC - ICQ ) R L 即即 iC = (-1/R L) vCE + (1/R L) VCEQ+ ICQ 斜率斜率 - 1 Rc Q VCEQ ICQIBQ Rc VCC VCC vCE iC 斜率斜率 - 1 Rc Q VCEQ ICQIBQ Rc VCC

20、VCC vCE iC 斜率斜率 - 1 Rc 斜率斜率 1 Rc/ RL Q VCEQ ICQIBQ Rc VCC VCC vCE iC 过输出特性曲线上过输出特性曲线上 的的Q点做一条斜率为点做一条斜率为- - 1/R L 直线，该直线即为直线，该直线即为 交流负载线。交流负载线。 RL= RLRc， 是是 交流负载电阻。交流负载电阻。 交流负载线是有交流负载线是有 交流输入信号时工交流输入信号时工 作点的运动轨迹。作点的运动轨迹。 如果不外接负载电阻如果不外接负载电阻RL,则直则直 流负载线和交流负载线重合流负载线和交流负载线重合 2021/3/14 30 2. 输入交流信号时的图解分析输

21、入交流信号时的图解分析 4.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析 共射极放大电路共射极放大电路 Q IBQ VBEQ vBE/V iB/uA t t vBE/V iB/uA Q Q Q IBQ VBEQ vBE/V iB/uA t t vBE/V iB/uA Q Q Q IBQ VBEQ vBE/V iB/uA t t vBE/V iB/uA 20 40 60 Q ICQ VCEQ vCE/V iC/mA vCE/V iC/mA t t 交流负载线交流负载线 Q Q Q ICQ VCEQ vCE/V iC/mA vCE/V iC/mA t t 交流负载线交流负载线 20uA 40uA 60

22、uA Q Q Q ICQ VCEQ vCE/V iC/mA vCE/V iC/mA t t 交流负载线交流负载线 20uA 40uA 60uA Q Q Q ICQ VCEQ vCE/V iC/mA vCE/V iC/mA t t 交流负载线交流负载线 20uA 40uA 60uA 通过图解分析通过图解分析,可得如下结论可得如下结论: 1. 1. vi vBE iB iC vCE |-vo| 2. 2. vo与与vi相位相反相位相反; ; 3. 3. 可以测量出放大电路的电压放大倍数可以测量出放大电路的电压放大倍数; ; 2021/3/14 31用图解法分析非线性失真用图解法分析非线性失真 静态

23、工作点过低静态工作点过低,引引 起起 iB、iC、vCE 的波的波 形失真形失真 ib ui 结论结论:iB 波形失真波形失真 O Q O t t O vBE/V iB / A vBE/V iB / A IBQ 截止失真截止失真 2021/3/14 32 iC 、 vCE ( (vo ) )波形失真波形失真 NPN 管截止失真时管截止失真时 的输出的输出 vo 波形。波形。 vo =vce O iC t O O Q t vCE/V vCE/V iC / mA ICQ UCEQ vo顶部失真顶部失真 2021/3/14 33 饱和失真饱和失真 截止失真截止失真 由于放大电路的工作点达到了三极管由

24、于放大电路的工作点达到了三极管 的饱和区而引起的非线性失真。对于的饱和区而引起的非线性失真。对于NPN管管, 输出电压表现为底部失真。输出电压表现为底部失真。 由于放大电路的工作点达到了三极管由于放大电路的工作点达到了三极管 的截止区而引起的非线性失真。对于的截止区而引起的非线性失真。对于NPN管管, 输出电压表现为顶部失真。输出电压表现为顶部失真。 注意注意:对于对于PNP管管,由于是负电源供电由于是负电源供电,失真失真 的表现形式，与的表现形式，与NPN管正好相反。管正好相反。 2021/3/14 34 用图解法估算最大输出幅度用图解法估算最大输出幅度 O iB = 0 Q uCE/V i

25、C / mA A C B DE 交流负载交流负载 线线 输出波形没有输出波形没有 明显失真时能够输明显失真时能够输 出最大电压。即输出最大电压。即输 出特性的出特性的 A、B 所所 限定的范围。限定的范围。 Q 尽量设在线段尽量设在线段 AB 的中点。则的中点。则 AQ = QB,CD = DE 问题问题:如何求最大不失真如何求最大不失真 输出电压输出电压? Vomax=min(VCEQ-VCES), ICQRL 2021/3/14 35 放大电路的动态范围放大电路的动态范围 放大电路要想获得放大电路要想获得大的不失真输出幅大的不失真输出幅 度度,要求要求: 工作点工作点Q要设置在输出特性曲线

26、放大区的中要设置在输出特性曲线放大区的中 间部位间部位; 要有合适的交流负载线要有合适的交流负载线。 2021/3/14 36 BJT的三个工作区的三个工作区 Q Q1 Q2 vCE/V iC/mA 放大区放大区 0 iB=40uA 80uA 120uA 160uA 200uA饱和区饱和区 截止区截止区 当工作点进入饱和区或截止区时当工作点进入饱和区或截止区时, 将产生非线性失真将产生非线性失真。 饱和区特点饱和区特点: iC不再随不再随iB的增加而线性增加的增加而线性增加,即即BC ii 此时此时 CB ii 截止区特点截止区特点:iB=0, iC= ICEO vCE= VCES ,典型值为

27、硅管典型值为硅管0.2V-0.3V 锗管锗管0.1V 2021/3/14 37 CCBC CEbc BJT (1) (2)(3) (4) VI I VRR 、 例题：图中画出了某固定偏流放大电路值的输出特 性及交、直流负载线，试求： 电源电压，静态电流 和管降压的值； 电阻， 的值； 输出电压的最大不失 真幅度； 要使该电路能不失真地放大，基极正弦电流的最 大幅值是多少？ Q 0.8 共射极放大电路共射极放大电路 4.5 2021/3/14 38 0.8 Q 由图题可知) 1 ( CEcCCC VRIV因 。故 值的大小，的交点即 直流负载线与横坐标轴 V6 CC CC V V V3mA1A2

28、0 CECB VIIQ，点的位置可知，由 CECCC 0VVI 时，当 解 CEcCCC VRIV k265 1020 V7 . 0V6 6 B BECC b I VV R CCBEbB KVL)2(VVRI定律：由 4.5 2021/3/14 39 k3 101 36 3 C CECC c I VV R 为最大幅值。由图题可知，A20)4( max B I 为交流输出范围为中心，以V5 . 48 . 0Q 由交流负载线可知：)3( V5 . 135 . 4故最大不失真幅度为 0.8 Q 4.5 2021/3/14 40 放大电路如图所示。已知放大电路如图所示。已知 BJTBJT的的 =80=

29、80, , R Rb=300kb=300k, , R Rc=2kc=2k， V VCC= +12VCC= +12V，求，求: : （1 1）放大电路的）放大电路的Q Q点。点。 此时此时BJTBJT工作在哪个区域工作在哪个区域? ? （2 2）当）当R Rb=100kb=100k时，求放大电路的时，求放大电路的Q Q点。点。 此时此时BJTBJT工作在哪个区域？（忽略工作在哪个区域？（忽略BJTBJT的饱和压降）的饱和压降） 共射极放大电路共射极放大电路 例题例题: 例题例题:PP.185 4.1.1 4.2.3 2021/3/14 41 作业作业: :pp.186 4.2.3pp.186 4

30、.2.3 2021/3/14 42 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当放大电路的输入信号电压很小时, ,就可以把三极就可以把三极 管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替, ,从而可以从而可以 把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来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。处理。 由于三极管是非线性器件由于三极管是非线性器件, ,这样就使得放大电路的这样就使

31、得放大电路的 分析非常困难。建立小信号模型分析非常困难。建立小信号模型, ,就是将非线性器件做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。线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。 2021/3/14 431. 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 在小信号情况下在小信号情况下,对上两式取全微分得对上两式取全微分得 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

32、对于对于BJT双口网络双口网络,已知输入输已知输入输 出特性曲线如下出特性曲线如下: 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 2021/3/14 44 CE B BE ie V i h v 输出端交流短路时的输入电阻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

33、; 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四个参数量纲各不相同,故称为混合参数（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型 H参数的引出参数的引出 2021/3/14 451. 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

34、模型 vbe= hieib+ hrevce ic= hfeib+ hoevce BJT双口网络双口网络 2021/3/14 461. 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参数都是小信号参数, ,即微变参数或交流参数。即微变参数或交流参数。 H H参数与工作点有关参数与工作点有关, ,在放大区基本不变。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。参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。 受控电流源受控电流源h hfe fei ib b , ,反映 反映 了了BJTBJT的基极电流对集电极的基极电流

35、对集电极 电流的控制作用。电流源的电流的控制作用。电流源的 流向由流向由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输出回路电输出回路电 压对输入回路的影响。压对输入回路的影响。 2021/3/14 471. 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都很小都很小,常忽常忽 略它们的影响。略它们的影响。 BJT在共射连接时在共射连接时,其其H参参 数的数量级一般为数的数量级一般为 S1010 101010 52 433 oefe reie e hh hh h 2021/3/14 481. BJT的的

36、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点有关点有关,可用图示仪测出。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 rbb 200 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 ） 2021/3/14 49 4.3.2 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

37、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 2021/3/14 50 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参数小信号等效电路参数小信号等效电路 2021/3/14 51 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

38、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 （可作为公式）（可作为公式） 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 2021/3/14 52 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

39、 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 2021/3/14 53 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特性曲特性曲 线的线性范围（即放大区）内。线的线性范围（即放大区）内。H H参数的值是在静态工作点参数的值是在静态工作点 上求得的。所以上求得的。所以, ,放大电路的动态性能与静态工作点参数值放大电路的动态性能与静态工作点参数值 的大小及稳

40、定性密切相关。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)非常方便非常方便, 且适用于频率较高时的分析。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与放大电路的小信号等效电路中,电压、电流等电电压、电流等电 量及量及BJT的的H参数均是针对变化量参数均是针对变化量(交流量交流量)而言的而言的,不能用来分不能用来分 析计算静态工作点。析计算静态工作点。 2021/3/14 54 1. 电路如图所示。电路如图所示。试画出其小信号等试画出其

41、小信号等 效模型电路。效模型电路。 -V C C R c R L R e R b2 R b1 C b2 C b1 + - vo + - vi + + c e b 解解: 例题例题 2021/3/14 55 放大电路如图所示放大电路如图所示 。 试求试求:（1）Q点点 (2) 例题例题 V0i A= v /v VS0s A= v /v oi RR 、 已知已知 =50。 (3)(3)若出现如下图所示的若出现如下图所示的 失真现象失真现象, ,问是截至失真问是截至失真 还是饱和失真还是饱和失真, ,应如何调应如何调 整电路中那个元件整电路中那个元件? ? 2021/3/14 56 作业作业: 4.

42、3.8(a) (d) 4.3.9 4.3.12 2021/3/14 57 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 2021/3/14 58 Q vCE/V iC/mA iB =0 IB Q1 1. 温度变化对温度变化对ICBO的影响的影响 温度温度T 输出特性曲线上移输出特性曲线上移 )( )C25CBO(CB

43、O 0 0 TTk T eII 2. 温度变化对温度变化对 的影响的影响 温度每升高温度每升高1 C , 要增加要增加0.5% 1.0% 温度温度T 输出特性曲线族间距增大输出特性曲线族间距增大 Q vCE/V iC/mA iB =0 IB Q1 总之：总之： ICBO ICEO T IC 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 2021/3/14 59 4.4.2 射极偏置电路射极偏置电路 2021/3/14 60 1. 稳定工作点原理稳定工作点原理 目标目标: :温度变化时温度变化时, ,使使I IC C维持恒定。维持恒定。 如果温度变化时如果温度变化时, ,b b点电位

44、能基点电位能基 本不变本不变, ,则可实现静态工作点的稳定。则可实现静态工作点的稳定。 T 稳定原理：稳定原理： IC IE IC VE 、VB不变不变 VBE IB （反馈控制）（反馈控制） b点电位基本不变的条件：点电位基本不变的条件： I1 IB , CC b2b1 b2 B V RR R V 此时此时, , 不随温度变化而变化。不随温度变化而变化。 VB VBE 且且Re可取可取 大些大些, ,反馈控制作用更强。反馈控制作用更强。 一般取一般取 I1 =(510)IB , VB =3V5V I1 VB IB 2021/3/14 61 2. 放大电路指标分析放大电路指标分析 静态工作点静

45、态工作点 CC b2b1 b2 B V RR R V e BEB EC R VV II )( ecCCCeEcCCCCE RRIVRIRIVV C B I I I1 VB IB 2021/3/14 62 工作点稳定，工作点稳定，增益下降。增益下降。 解决这个矛盾的方法是加电容解决这个矛盾的方法是加电容C Ce e。 电压增益电压增益 obcL v =-i (R /R ) 输出回路输出回路: : 输入回路输入回路: : ib beeeb bebe v =i r +i R =i r +i (1+)R 电压增益电压增益: : ebe Lc ebeb Lcb i o )1( )/( )1( )/( R

46、r RR Rri RRi A v v v obcLcL v ib bebe v-i (R /R )(R /R ) A = - vi rr 2021/3/14 63 iii R = v /i Ri 21b / bb RRR b iRb i =i +i i bbee 11 v+ Rr + 1+ R ebeb RrR1/ 输入电阻输入电阻 提高了提高了,相当于增加了一个相当于增加了一个(1+)Re的电的电 阻。阻。 输入电阻输入电阻 i i b R i 2021/3/14 64 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 输入信号端短路输入信号端

47、短路 负载开路负载开路 输出端口加测试电输出端口加测试电 压压 0)()( ecbsbeb RiiRri tcbcecbe v = (i - i )r +(i + i )R 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 （） Ro o R 2021/3/14 65 4.4.3 4.4.4 作业作业: 2021/3/14 66 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

48、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 2021/3/14 67 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 2021/3/14 68 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

49、通路交流通路 2021/3/14 69 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( Lbe 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, ,同相与 io vv 电压跟随器电压跟随器 1 v A

50、即即。 2021/3/14 70 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 ii i i i b b vv R = v i + i R ib bebL v = i r +(1+ )i R i b beL v i = r +(1+ )R i ii bbeL v = vv + Rr +(1+ )R bbeL = R | r +(1+ )R 其中其中 LeL / RRR 2021/3/14 71 输出电阻输出电阻 由电路列出方程由电路列出方程 e bbtR iiii )( sb

51、ebt 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 2021/3/14 72 rR RR 1 / bes eo 共集电极电路特点：共集电极电路特点： 同相同相与与 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，带负载能力强输出电阻小，带负载能力

52、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 2021/3/14 73 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 2021/3/14 74 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: : 输入回路输入回路: : 电压增益电压增益: : LcL / RRR 交流通路交流通路

53、 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 2021/3/14 75 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 2021/3/14 76 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以输入、输出信号的位置

54、为判断依据: : 信号由基极输入信号由基极输入, ,集电极输出集电极输出共射极放大电路共射极放大电路 信号由基极输入信号由基极输入, ,发射极输出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 2021/3/14 77 2.2.三种组态的比较三种组态的比较 pp.148 表4.5.1 2021/3/14 78 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入电阻在三种组态中居中, ,输出电阻与集电输出电阻

55、与集电 极电阻有很大关系。适用于低频情况下，作多级放大电路的中间级。极电阻有很大关系。适用于低频情况下，作多级放大电路的中间级。 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。在三种组态中，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。可用于输入级、输出级或缓冲输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好。可用于输入级、输出级或缓冲 级。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，输入电阻小，输只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电阻小，输

56、出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好，常用于高频或宽频带低输入阻抗出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好，常用于高频或宽频带低输入阻抗 的场合。的场合。 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 2021/3/14 79 2021/3/14 80 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 2021/3/14 81 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 2021/3/14 82 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

57、vvv v v v v v v AAA )1( 2be1 be21 be1 L1 1 r r r R 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等于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电压增益组成它的各级单管放大电路电压增益 的乘积。的乘积。 前一级的输出电压是后一级的输前一级的输出电压是后一级的输 入电压入电压,后一级的输入电阻是前一级的后一级的

58、输入电阻是前一级的 负载电阻负载电阻RL。 电压增益电压增益 2 be2 L 1 r R 2021/3/14 83 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 Ri i i i v Rb|rbe1Rb1|Rb2|rbe1 输出电阻输出电阻 Ro Rc2 2021/3/14 84 T1、T2构成复合管构成复合管,可等效为一个可等效为一个NPN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 2021/3/14 85 1BB ii 2EE ii 12CCC iii （1）等效电流放大系数大）等效电流放大系数大:12

59、 。 （2）等效输入电阻高。）等效输入电阻高。 （3）根据管子的类型）根据管子的类型,复合管有四种：复合管有四种： + +VCC vi T2 vo T1 T2 T1T 2021/3/14 86 T2 T1 T T2 T1 T T2 T1 T 等效管的类型与等效管的类型与T1 相同。相同。 2021/3/14 87 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)rbe2 2021/3/14 88 4.6.2 共集共集共集放大电路共集放

60、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 rberbe1 2021/3/14 89 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 2021/3/14 90 4.6.24.6.2 作业作业 4.5.2 4.5.34.5.2 4.