第04章三极管及放大电路基础(康华光)-1

1、第四章第四章 三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础 重点：重点： 1.了解三极管的基本构造、工作原理和特性了解三极管的基本构造、工作原理和特性 曲线，理解主要参数的意义；曲线，理解主要参数的意义； 2.理解三极管的电流分配和电流放大作用；理解三极管的电流分配和电流放大作用； 3.会判断三极管的工作状态。会判断三极管的工作状态。 4.掌握各类三极管放大电路的分析方法掌握各类三极管放大电路的分析方法:(1) 静态的工作点估算法静态的工作点估算法; (2)动态的微变等效电动态的微变等效电 路分析法路分析法,即即AV、Ri 和和Ro的计算方法。的计算方法。 （1-2） 4.1 半导体三极管简介半导

2、体三极管简介 晶体三极管晶体三极管,双极型晶体管双极型晶体管(Bipolar Junction Transistor,简称简称BJT) B E C N N P 基极基极 发射极发射极 集电极集电极 NPN型型 PNP型型 一一. 基本结构基本结构三层半导体 三层半导体, 两个两个PN结。结。 P N P 集电极集电极 基极基极 发射极发射极 B C E 集电结集电结 c集电结集电结c 结结 发射结发射结 e发射结发射结e 结结 （1-3） 基极基极 B 发射极发射极 E N P N 集电极集电极 C 二二. 图形符号图形符号 NPN型三极管型三极管 PNP型三极管型三极管 B E C B E

3、C （1-4） 三三. 三极管的三种连接方式三极管的三种连接方式 共集电极接法共集电极接法:集电极作为输集电极作为输 入输出公共端入输出公共端, 用用CC表示。表示。 共基极接法共基极接法: 基极作为输入基极作为输入 输出公共端输出公共端, 用用CB表示；表示； 共发射极接法共发射极接法: 发射极作为发射极作为 输入输出公共端输入输出公共端, 用用CE表示；表示； c b e 输入输入 输出输出 e b c 输入输入 输出输出 e b c 输入输入输出输出 （1-5） 四四.电流放大原理电流放大原理(以以NPN管共管共e 极为例极为例) RB EC EB RC B E C IE IC + VC

4、E - - VBE IB + - - 若若:VCVBVE , e 结正偏结正偏,c 结反偏结反偏 则电路特点：则电路特点： IE = IC IB :直流直流电流放大系数电流放大系数 BCEOBC IIII B C I I B C I I 或或： :交流电流放大系数交流电流放大系数 三极管处在放大状态时三极管处在放大状态时,二者的二者的 数值近似相等。因此数值近似相等。因此,在以后的计在以后的计 算中算中,一般取：一般取： 三极管具有放大电流作用的外部条三极管具有放大电流作用的外部条 件是件是: 电流电流 变化量变化量 发射结正偏发射结正偏, 集电结反偏集电结反偏。 E EB RB RC （1-

5、6） B E C N N P EB RB EC IE 因发射结正偏，因发射结正偏， 发射区电子向基发射区电子向基 区扩散，从区扩散，从EB、 EC“”补充电补充电 子，形成子，形成I IE E 进入进入P P 区的电子区的电子 少部分与基区的少部分与基区的 空穴复合，被空穴复合，被EB “+ +”吸引，形成吸引，形成I IB B 因因PNPN结反偏，结反偏，C C 旁边的电子漂旁边的电子漂 移进入集电区移进入集电区 而被而被EC “+ +”收收 集，形成集，形成I IC C IB IC 多数扩散到多数扩散到 集电结旁边。集电结旁边。 三极管具有放大电流作用的内部条三极管具有放大电流作用的内部条

6、 件是：件是： 基区的厚度及其基区的厚度及其掺杂浓度掺杂浓度。 （1-7） 五五.开关特性开关特性(以以NPN管共管共e 极为例极为例) (1)当当VBVCVE , e 结正偏结正偏,c 结正偏结正偏 则电路特点：则电路特点： VCE 0, IBIC /RC 无无电流放大作用电流放大作用, 称为饱和状态称为饱和状态 这时三极管这时三极管CE端相当于接通。端相当于接通。 原因原因:VCE小小,收集电子的能力不够强。收集电子的能力不够强。 (2)当当VCVEVB ,e结反偏结反偏,c结反偏结反偏: 则电路特点：则电路特点： IB 0 , IC0 , VCE EC 无无电流放大作用电流放大作用, 称

7、为截止状态称为截止状态 这时三极管这时三极管CE端相当于断开。端相当于断开。 原因原因: VBE0, VBC0。 E EB RB RC RB EC EB RC B E C IE IC + VCE - - VBE IB + - - （1-8） IB( A) VBE(V) 80 60 40 20 硅管硅管VBE 0.60.7 V 锗管锗管VBE 0.20.3V 放大状态放大状态 死区电压：死区电压： 硅管硅管0.5V 锗管锗管0.2V 放大状态时放大状态时: VBE越大越大, IB越大越大 六六.特性曲线特性曲线(以以NPN管共管共e 极为例极为例) 1、输入特性输入特性(IB VBE/ /VCE

8、=constant) 当当VCE 1V时：时： 硅管硅管VBE 0.7 V, 锗管锗管VBE 0.3V 饱和状态饱和状态 75 25 IC VCE VBE RB IB EC EB RC B E C IE VBE 死区电压死区电压: 截止状态截止状态 （1-9） 2、输出特性输出特性(IC VCE/ /IB=constant) IC VCE VBE RB IB EC EB RC B E C IE 原因：原因： (1)当当uCE=0 V时，因时，因 集电极无收集作用，集电极无收集作用， iC=0。 (2)uCE Ic 。 (3)当当uCE 1V后后, 收集电子的能力足够强。这时收集电子的能力足够强

9、。这时, 发射到基区的电发射到基区的电 子都被集电极收集子都被集电极收集, 形成形成iC。所以。所以uCE再增加再增加, iC基本保持不变。基本保持不变。 同理，可作出同理，可作出iB=其他值的曲线。其他值的曲线。 从从输出特性上输出特性上 如何求如何求 或或 ？ IB= 60 A IC(mA ) 4 3 2 1 VCE(V) 3 6 9 12 0 20 A 80 A 100 A 40 AICEO 饱和区饱和区 截止区截止区 放大区放大区 （1-10） C C C CEC C R E R VE I 特点特点:VCE0, IBIC , (1)饱和区饱和区: IB= 60 A IC(mA ) 4

10、3 2 1 VCE(V) 3 6 9 12 0 20 A 80 A 100 A 40 A 饱和区饱和区 IC VCE VBE RB IB EC EB RC B E C IE 3、三极管的工作状态及其判断方法、三极管的工作状态及其判断方法 三极管可工作在三个区域：饱和区、截止状区、放大区三极管可工作在三个区域：饱和区、截止状区、放大区 VCE VBE区域区域 , 发射结发射结e 正偏正偏 , 集电结集电结c正偏。正偏。 （1-11） 如何判断是否饱和？如何判断是否饱和？ 方法方法1:若若VBVC VE且且VCE0 方法方法2: IB ICS 三极管可靠饱和三极管可靠饱和 C C CS R E I

11、 C C C CEC C R E R VE I 特点：特点：VCE 0, IBIC ， 本图中：本图中： 其中：其中：ICS为为VCE0的的IC 这时三极管这时三极管C 、 E端相当于端相当于: 一个接通的开关。一个接通的开关。 C E EC RC IC VCE IC VCE VBE RB IB EC EB RC B E C IE （1-12） (2) 截止区：截止区： VBE0,IB 0区域区域,发射发射e结反偏结反偏,集电集电c结反偏结反偏 特点特点:VBE死区电压死区电压, IB00,ICICEO 0 , IB= 60 A IC(mA ) 4 3 2 1 VCE(V) 3 6 9 12

12、0 20 A 80 A 100 A 40 A 截止区截止区 IC VCE VBE RB IB EC EB RC B E C IE VCEEC （1-13） 如何判断是否截止？如何判断是否截止？ 方法方法1: VBE 0(或或 死区电压死区电压) 方法方法2: VCVEVB 三极管可靠截止三极管可靠截止 特点特点:VBE死区电压死区电压, IB00, IC ICEO 0,VCE EC 这时三极管这时三极管C 、 E端相当于端相当于: 一个断开的开关。一个断开的开关。 C E EC RC IC VCE IC VCE VBE RB IB EC EB RC B E C IE （1-14） (3) 放大

13、区放大区： 特点特点: IC= IB , 且且 IC = IB , VCEECIC RC IB= 60 A IC(mA ) 4 3 2 1 VCE(V) 3 6 9 12 0 20 A 80 A 100 A 40 A 放大区放大区 IC VCE VBE RB IB EC EB RC B E C IE IC= IB区域区域 , 发射结发射结e正偏，集电结正偏，集电结c反偏反偏 （1-15） 判断是否放大的方法：判断是否放大的方法： 方法方法1: 先判断是否截止？先判断是否截止？ 再判断是否饱和？再判断是否饱和？ 若既不是截止若既不是截止, 也不是饱和也不是饱和, 且且 VCVE 放大状态放大状态

14、 。 方法方法2: VCVBVE且且VBE硅管硅管(0.5 0.7)V,锗管锗管(0.2 0.3)V 则三极管处在放大状态。则三极管处在放大状态。 特点：特点： IC= IB , 且且 IC = IB ，VCEECIC RC 这时三极管这时三极管C 、 E端相当于端相当于: 一个受电流控制的恒流源。一个受电流控制的恒流源。 C EEC RC IC VCE IB IC VCE VBE RB IB EC EB RC B E C IE （1-16） (4) 倒置状态倒置状态 UBERB IB EC EB RC B E C 若若VBE硅管硅管0.5V,锗管锗管0.2V， 且且VE VC 即即: VBV

15、EVC 三极管处在倒置状态。三极管处在倒置状态。 注意：分析注意：分析PNP管时，须将所有的电管时，须将所有的电 压电流方向、大于小于号方向反过来。压电流方向、大于小于号方向反过来。 （1-17） IC(mA ) 1 2 3 4 VCE(V)3 6912 IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A (5) 过损耗区过损耗区(晶体管不能工作的区域晶体管不能工作的区域) VCEICPCM的区域的区域 过损耗区：过损耗区： VCEICPCM （1-18） 七、主要参数七、主要参数 1. 电流放大系数电流放大系数 (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： =IC /

16、 /IB 共发射极共发射极交流电流放大交流电流放大系数系数： = IC / / IB 注意：注意：交交直电流放大系数虽含义不同直电流放大系数虽含义不同,但但当当三极管处在三极管处在 放大状态放大状态情况下情况下, ICBO和和ICEO很小时很小时,两者数值接近。在两者数值接近。在 以后的计算中以后的计算中, 一般作近似处理：一般作近似处理： 共基极共基极交流电流放大交流电流放大系数系数： = IC / / IE (2)共共基基极直流电流放大系数：极直流电流放大系数： =IC / /IE 且且: = / /(1+ ) （1-19） 537 040 51 B C . . . I I 40 0400

17、60 5132 B C . . I I 和和。求求：已已知知图图示示输输入入特特性性曲曲线线 在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理： （1-20） ICBO A + EC A ICEO IB=0 + 注意：注意：ICEO=(1+ )ICBO （1-21） 基极开路时，集电极与发射极之间允许的最大反基极开路时，集电极与发射极之间允许的最大反 向电压。向电压。 （1-22） ICM V(BR)CEO IC VCE O 安全工作区安全工作区 （1-23） 温度对温度对ICBO的影响的影响 温度对温度对的影响的影响 温度对温度对 的影响的影响 4、温度对反向击穿电压、温度对反

18、向击穿电压V(BR)CBO、V(BR)CEO的影响的影响 5. 温度对温度对BJT特性曲线的影响特性曲线的影响 （1-24） =50， VSC =12V， RB =70k ， RC =6k 当当VSB = - -2V，2V，5V时，时， 晶体管的静态工作点晶体管的静态工作点Q位位 于哪个区？于哪个区？ 当当VSB =- -2V时：时： mA2 6 12 max C SC C R V I 此时：此时： VBE 0 IB=0 ， IC=0 IC最大饱和电流：最大饱和电流： Q位于截止区位于截止区 IC VCE IB VSC RB VSB C B E RC VBE （1-25） 此时：此时： IC0

19、.95mA。 Q位于放大区位于放大区。 VSB =2V时：时： 9mA01. 0 70 7 . 02 B BESB B R VV I IB0.95mAICmax2mA IC VCE IB VSC RB VSB C B E RC VBE VSB =5V时时: 此时：此时：ICICmax2mA。 IC 和和IB 已不是已不是 倍的关系。倍的关系。 Q 位于饱和区。位于饱和区。 mA061.0 70 7 .05 B BESB B R VV I IB500.0613.05mAICmax2mA （1-26） 4.2 阻容耦合基本共射放大电路阻容耦合基本共射放大电路 适用范围适用范围:放大中高频率信号放大

20、中高频率信号 一一. 电路组成电路组成 条件条件VC VB VE VCC RB VBB RC T + vi + vo C2 RL + + RS + vs C1 电路改进：采电路改进：采 用单电源供电用单电源供电 RS + vs RB RC C1 C2 T + + RL + vi + vo VCC VC VB VE RB RC （1-27） +VCC RS + vs RB RC C1 C2 T + + RL + vi + vo简化电路简化电路 阻容耦合基本阻容耦合基本 共射放大电路共射放大电路 (固定偏置电路固定偏置电路) RS + vs RB RC C1 C2 T + + RL + vi +

21、vo VCC （1-28） +VCC RB RC C1 C2 T + vi + vo 二、放大原理二、放大原理 1、当、当vi =0时时(静态静态)的的各点波形各点波形 =0 IB IC VCE= VCC- -IC RC + VBE - - + + VCE - - =0 VBE IC vBE t iC t vi t vo t vCE t IB iB t IC= IB VCE （1-29） IC VCE O IB VBE O 结论：结论： Q IBQ VBEQ Q VCEQ ICQ （1-30） +VCC RB RC C1 C2 T + vi + vo vCE=VCC- -iC RC + vBE

22、 - - iB iC + + vCE - - iC= iB 2、当、当vi 0时时(动态动态)的的各点波形各点波形 条件：条件：vi为中高频率信号为中高频率信号 VBE IC vBE t iC t vi t vo t vCE t IB iB t VCE （1-31） 三三. 放大原理总结放大原理总结 (1)为使晶体管工作于放大区为使晶体管工作于放大区, 使使e结正偏结正偏, c结反偏结反偏 必须正确设置静态工作点。必须正确设置静态工作点。 (2)放大实质放大实质: vi变化变化 vBE变化变化 iB变化变化 iC变化变化 vCE 变化变化经电容耦合只输出交流信号经电容耦合只输出交流信号vo (

23、3)在有信号输入时在有信号输入时, 放大电路内部同时存在着交、直流放大电路内部同时存在着交、直流 两种成分，而且信号正负半周迭加在静态值两种成分，而且信号正负半周迭加在静态值(以以Q为中心为中心 点点)的基础上变化的基础上变化, 但不改变各电量的极性但不改变各电量的极性, 从而保证从而保证e 结结 正偏正偏, c 结反偏。结反偏。 四四.符号规定符号规定 直流量：大写字母、大写下标直流量：大写字母、大写下标 VA 交直迭加量交直迭加量:小写字母、大写下标小写字母、大写下标 vA 交流量交流量: 瞬时值：小写字母、小写下标瞬时值：小写字母、小写下标 va 有效值：大写字母、小写下标有效值：大写字

24、母、小写下标 Va （1-32） (1)画直流通道画直流通道 直流电流能流直流电流能流 通之处通之处 2.4 放大电路的分析方法放大电路的分析方法(阻容耦合基本电阻容耦合基本电 路路) 一、静态分析一、静态分析 求求vi =0 时时(VCC单独作用时单独作用时)的的IBQ ,VBEQ , ICQ ,VCEQ 断开断开 断开断开 +VCC RS vs RB RC C1 C2 T + + + RL + vi + vo 直流通道直流通道 +VCC RB RC T IBQ VBEQ ICQ VCEQ 1、估算法、估算法 （1-33） (2) 估算估算IBQ 根据根据KVL： VCCIBQ RB+VBE

25、Q B BEQCC BQ R VV I VBEQ取硅管取硅管0.60.7V,锗管锗管0.20.3V。 RB称为称为偏置电阻偏置电阻，IBQ称为称为偏置电流偏置电流。 (3) 估算估算ICQ 根据晶体管电流放大作用根据晶体管电流放大作用 ICQ IBQ (4) 估算估算VCEQ 根据根据KVL： VCCICQ RC+VCEQ VCEQ VCC ICQ RC +VCC RB RC T IBQ VBEQ ICQ VCEQ （1-34） 2.图解法图解法(使用条件使用条件: 已知输出特性曲线已知输出特性曲线) (3.)与与 IBQ对应的输出对应的输出 特性曲线与直流负载特性曲线与直流负载 线的交点就是

26、线的交点就是Q点。点。 Q点对应在纵轴与横点对应在纵轴与横 轴上的就是静态工作轴上的就是静态工作 值值ICQ与与VCEQ IC VCE B BEQCC B R VV I Q VCC ICQ VCEQ (1)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(VCEIC的外特性的外特性) 直流负载线方程直流负载线方程(VCEIC关系关系): VCE VCC IC RC 直负线直负线 IBQ (2)估算估算IBQ ： VCC RC （1-35） 二、动态分析二、动态分析 (1)画交流通路画交流通路 vS 单独作用且频率较高单独作用且频率较高 交流通路中交流通路中VCC ,C1 ,C2应应

27、短接短接 +VCC RS vs RB RC C1 C2 T + + + RL + vi + vo 求求vS 单独作用时单独作用时vo , Av , ri , ro 1.图解法图解法(使用条件使用条件:已知输入、输出特性曲线已知输入、输出特性曲线) RS vs + RB + vi RC + vo RL + vce - - ic （1-36） CL ce c RR v i / 为线性关系。为线性关系。 即交流电压即交流电压vce、电流、电流ic 是沿着斜率为：是沿着斜率为：- -1/ /(RL/RC)的直的直 线轨迹变化的。线轨迹变化的。 该轨迹怎样画在输出特性坐标上？该轨迹怎样画在输出特性坐标上

28、？ 注意：输入、输出特性坐标是交直流情况均包含。注意：输入、输出特性坐标是交直流情况均包含。 动态时动态时vceic是叠加在直流值是叠加在直流值VCEQ、ICQ基础上变化的基础上变化的 这条直线通过这条直线通过Q点点称为称为交流负载线交流负载线。 RB RC + vi + vo RL RS vs + + vce - - ic 动态时动态时vceic 关系：关系： （1-37） IC VCE VCC Q IBQ VCC RC (2)作交流负载线作交流负载线交直流迭加量 交直流迭加量vCEiC的动态轨迹的动态轨迹 交流负载线交流负载线 直流负载线直流负载线 最大输出电压范围最大输出电压范围 vce

29、可以变化范围可以变化范围 ic可以变化可以变化 范围范围 作法：过作法：过Q点且斜率为点且斜率为- -1/ /(RL/RC)的直线的直线 vCE t （1-38） (3)若已知若已知vi、特性曲线、特性曲线、Q点点, 如何用图解法求如何用图解法求vo、Av？ 画出画出vCE 将输入将输入vi迭加在静态值迭加在静态值 VBE上上,画出画出vBE 的变化量的变化量 设设 vi=Vim sin t v 画出画出iB 画出画出iC 交流负载线交流负载线 IC (mA) VCE(V) Q 80 A 60 A 40 A 6 4 3 2 IB ( A) VBE(V) Q 80 60 40 先按前述步骤作出交

30、流负载线先按前述步骤作出交流负载线 vo t vCE t vBE t iB t iC= iB t （1-39） im om u V V A 由图看出：由图看出：vo与与vi反相！反相！ 放大倍数：放大倍数： 交流负载线交流负载线 IC (mA) VCE(V) Q 80 A 60 A 40 A 6 4 3 2 IB ( A) VBE(V) Q 80 60 40 vo t vCE t vBE t iB t iC= iB t Vom Vim （1-40） IC VCE vCE 可输出最大而可输出最大而 不失真信号不失真信号 (4) 失真分析失真分析 若选择合适的静态工作点若选择合适的静态工作点 iC

31、 交负线交负线 （1-41） IC VCE vCE 输出波形输出波形 iC 截止失真截止失真 交负线交负线 （1-42） IC VCE vCE 输出波形输出波形 饱和失真饱和失真 交负线交负线 iC （1-43） vCE iC IC VCE 交负线交负线 （1-44） 2、小信号模型分析法、小信号模型分析法(微变等效电路法微变等效电路法) (1) 三极管的线性化三极管的线性化(小信号小信号)模型模型 ic ib + vce - - c b e + vbe - - 等效条件等效条件:BJT处在线性放大状态处在线性放大状态; 分析动态分析动态,信号很小信号很小;工作在中低频段工作在中低频段 等等

32、效效 + rvce - - + vbe - - rbe + vce - - ib rce icib bc e 简化简化 模型模型 c rbe ib ib b e ic + vce - - + vbe - - (2) 三极管的简化线性化三极管的简化线性化(小信号小信号)模型模型 各参数经推导与实验证明：各参数经推导与实验证明： rbe103 ， r10- -310- -4 102 ， rce105 。 由于由于 r0和和rce , 三极管三极管等效为：等效为： （1-45） 三极管的线性化三极管的线性化(小信号小信号)模型的推导过程：模型的推导过程： ic ib + vce - - c b e

33、+ vbe - - 当当BJT处在线性放大状态处在线性放大状态;分析分析 动态动态,信号很小信号很小;工作在中低频段时工作在中低频段时: BJT相当于一个相当于一个无源无源线性双口网络。线性双口网络。 任何一个任何一个无源无源线性双口网络线性双口网络,其两其两 个端口上的电压电流个端口上的电压电流vbe、ib、vce、ic 关系可用关系可用H参数方程表示：参数方程表示： vbe=hie ib +hre vce ic=hfe ib +hoe vce 变量前的系数变量前的系数hie, hre , hfe , hoe 均为常数。由均为常数。由 方程方程三极管可等效为三极管可等效为: + hrevce

34、 - - + vbe - - hie( ) + vce - - hfeib 1 ( ) hoe icib bc e 等等 效效 （1-46） + hrevce - - + vbe - - hie( ) + vce - - hfeib 1 ( ) hoe icib bc e 各参数的物理意义、数量级经推导与各参数的物理意义、数量级经推导与 实验证明：实验证明： hie=rbe103 ，hre= r10- -310- -4 hfe = 102 ， 1/ /hoe=rce105 ic ib + vce - - c b e + vbe - - 简化简化 模型模型 c rbe ib ib b e ic

35、+ vce - - + vbe - - + rvce - - + vbe - - rbe + vce - - ib rce icib bc e 等等 效效 由于由于 r0和和rce ,可忽略它们的影响。可忽略它们的影响。 则三极管则三极管等效为：等效为： 各各h参数的物理意义参数的物理意义(自己看自己看)： CE B BE ie u i u h B CE BE re i u u h iB vBE vBE iB 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,用用rbe表示表示 输入端开路时的电压反馈系数输入端开路时的电压反馈系数,用用 r表示表示 iB vBE vBE vCE CE B

36、C fe u i i h B CE C oe i u i h iC iB iC vCE 输出端交流短路时电流放大系数输出端交流短路时电流放大系数 输入端开路时的输出电导输入端开路时的输出电导, 用用1/rce 表示表示 iC vCE iC vCE （1-49） 分析动态分析动态 信号很小信号很小 中低频中低频 rbe的量级从几百欧到几千欧。的量级从几百欧到几千欧。 注意注意: 当题目中当题目中rbe已给定时不已给定时不 用再计算。用再计算。 )mA( )mV(26 )1 ( E bbbe I rr (3) rbe的计算公式的计算公式 rbe与与Q点有关点有关,可用图示仪测出。可用图示仪测出。

37、当静态值当静态值IE=(0.15)mA时可用公式时可用公式 估算估算: ic ib + vce - - c b e + vbe - - 等等 效效对于低频小功率管：对于低频小功率管： )mA( )mV(26 )1 (200 E be I r c rbe ib ib b e ic + vce - - + vbe - - rbe （1-50） (4)微变等效电路微变等效电路(小信号等效电路小信号等效电路) 用用线性化模型线性化模型代替交流通道中的三极管即可代替交流通道中的三极管即可 RB RC + vi + vo RL RS + vs +VCC RS + vs RB RC C1 C2 T + +

38、RL + vi + vo 交流交流 通路通路 微变等微变等 效电路效电路 RC RL + vo - - RB rbe ibic ib ib RS + vS - - + vi - - ii （1-51） (5)电压增益电压增益(电压放大倍数电压放大倍数) Av的计算的计算 特点：特点：负载电阻越小，放大倍数越小。负载电阻越小，放大倍数越小。 i o u v v A beb Lb ri Ri be L r R 设设:RLRC /RL vo=-=- ibRL vi= =ibrbe 电压增益定义电压增益定义: Av= =vo / /vi RC RL + vo - - RB rbe ibic ib ib

39、 RS + vS - - + vi - - ii （1-52） RC RL + vo - - RB rbe ibic ib ib RS + vS - - + vi - - ii (6)输入电阻输入电阻 Ri 的计算的计算 输入电阻的定义输入电阻的定义: Ri= =vi / /ii 是动态电阻是动态电阻,信号源的负载。信号源的负载。 Ri RS + vS - - + vi - - ii Ri 等效等效 be i B i i r v R v v bR i ii v B RB/rbe 输入电阻输入电阻Ri 越大，越大，vi 越大，输入电阻越大，输入电阻Ri越大越好。越大越好。 Ri= =vi / /

40、ii iRB （1-53） rbe RB RC RL RS + vS - - + vi - - iiibic + vo - - ib (7)输出电阻输出电阻 Ro 的计算的计算 对于负载对于负载RL而言，放大电路相当于有源二端线性网而言，放大电路相当于有源二端线性网 络，可用戴维南定理等效，戴维南等效内阻就是络，可用戴维南定理等效，戴维南等效内阻就是Ro 等效等效 RL Ro + voc - - + vo - - 输出电阻输出电阻Ro 越小越好。越小越好。 （1-54） rbe RB RC RL RS + vS - - + vi - - iiibic + vo - - ib 计算计算Ro方法方

41、法: 加压求流法：加压求流法：去掉负载，将输出端开路去掉负载，将输出端开路 将电路中的恒压源短接，恒流源断开，其余留下将电路中的恒压源短接，恒流源断开，其余留下 外加一个电压外加一个电压v ，引起一个电流，引起一个电流iRo = v/ /i =0=0 + v - - =0,相当于断开相当于断开 i Ro=v/ /i C c R v i v Ro=v/ /i RC （1-55） 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 三极管处在线性放大状态三极管处在线性放大状态; 分析动态分析动态; 输入信输入信 号很小。号很小。 此外，此外，H参数的值是在静态工作点上求得的，所以参数的值是

42、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作点参数值的大小及稳，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。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。 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数均是针对变化量(交流量交流量)而言而言 的，不能用来分析计算静态工作点。的，不能用来分析计算静态工作点。 （1-56） 放

43、大电路如图所示。放大电路如图所示。 已知已知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工作在哪个区工作在哪个区 域域?(2)当当Rb=100k 时时,放大电路的放大电路的Q点。此时点。此时 BJT工作在哪个区域工作在哪个区域?(忽略忽略BJT的饱和压降的饱和压降) 解：解：(1)A40 300k 2V1 b BECC BQ R VV I A120 100k 2V1 b CC BQ R V I mA6 2k 2V1 C CESCC CM R VV I 所以所以BJT工作在饱和区。此时工作在饱和区。此

44、时Q(120vA，6mA，0V) 例例1 ICQ IB 9.6mA ICQ IB 3.2mA VCEQVCCICQ RC 5.6V 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。 (2)当当Rb=100k 时时: 共射放大电路如图所示。设：共射放大电路如图所示。设：VCC12V12V，Rb=300k=300k, , Rc=3k=3k, ,RL=3k=3k,BJTBJT的的 =60=60。试求：。试求： 1 1、电路的静态工作点电路的静态工作点Q Q。 2 2、估算电路的电压放大倍数、输入估算电路的电压放大倍数、输入 电阻电阻Ri和输出电阻和输出

45、电阻Ro。3. 若输出电压的波形出现如若输出电压的波形出现如 下失真下失真 ，是，是 截止还是饱和截止还是饱和 失真？应调节哪个元件？如何调节？失真？应调节哪个元件？如何调节？ + + + C T b1 CC Rb V L + uo R - u + - i b2 C c R A40 300k V12 b BB BQ R V I 2mAA4050 QBCQ II 6V CCQCCCEQ RIVU 解：解： 1 1、 例例2 3 3、为截止失真。为截止失真。 应减小应减小Rb。 + + + C T b1 CC Rb V L + uo R - u + - i b2 C c R 2 2、画微变等效电路

46、、画微变等效电路 - - + + . c u Lo i b be Rr ic i b i . i i Ru b R 993 )mA( mV26 )(1200 E be I r 75 0.993k k3k50 be L u r R A Ri=rbe/Rbrbe=993 Ro=Rc=3k （1-59） 2.5 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 一一.影响静态影响静态工作点工作点Q稳定的因素稳定的因素 晶体管的老化、电源的波动、温度的变化等。其晶体管的老化、电源的波动、温度的变化等。其 中影响最大的是中影响最大的是温度的变化温度的变化。温度对。温度对Q点点的影响如下的影响如下： T IBQ(VBEQ

47、恒定恒定) ICEO Q变变 ICQ 对对NPN单管电路：单管电路：造成造成Q点上移，易产生饱和失真。点上移，易产生饱和失真。 VBEQ(IBQ恒定恒定)ICQ IBQ + ICEO （1-60） 二、稳二、稳Q电路电路分压式偏置电路分压式偏置电路 (射极偏置电路射极偏置电路) 1.电路电路 RE射极直流射极直流 负反馈电阻负反馈电阻 CE 交流交流旁旁 路电容路电容 RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL + + + +VCC + vi + vo RS + vS RB1 RC RB2 RE +VCC I1 IBQ VB VE +VBEQ I2 ICQ IEQ + VCEQ 为何此

48、电路能为何此电路能 稳定稳定Q点点? 2.静态分析静态分析 (1)直流通路直流通路 （1-61） T VBEQ=VB- -VE IBQ IEQICQ VE=IEQRE ICQ (2) 静态工作点基本稳定的原理静态工作点基本稳定的原理 只要只要VB 稳定稳定 (3) 稳稳Q的条件的条件 只要只要VB稳定。稳定。 怎样稳定怎样稳定VB ? RB1 RC RB2 RE +VCC I1 IBQ VB VE +VBEQ I2 ICQ IEQ + VCEQ Q点稳定点稳定 （1-62） 条件一条件一: I2 IBQ即即I2=(510)IBQ (通过选择通过选择RB1 、RB2来实现来实现) 21BB CC

49、 RR V RB1、RB2越小，越小， I2越大，稳越大，稳 Q效果越好，但效果越好，但 I2太大将增加太大将增加 损耗，降低输入电阻。损耗，降低输入电阻。 因此一般取几十因此一般取几十k 。 CC BB B V RR R 21 2 VB与参数无与参数无 关，基本稳定关，基本稳定 若：若：I2 IBQ 则：则：I1I2IBQ I2 VBI2 RB2 RB1 RC RB2 RE +VCC I1 IBQ VB VE +VBEQ I2 ICQ IEQ + VCEQ （1-63） 条件二条件二: VBVBEQ即即VB=(510)VBEQ (通过选择通过选择RB1、RB2的比例来实现的比例来实现) E

50、E EQCQ R V II 这时可以认为这时可以认为Q点与温度无关。点与温度无关。 E B CQ R V I E BEQB R VV 可见：可见：IC受受VBEQ的影响。的影响。 若：若：VBVBEQ 则：则： T VBEQ ICQ不再受不再受VBEQ的影响的影响 RB1 RC RB2 RE +VCC I1 IBQ VB VE +VBEQ I2 ICQ IEQ + VCEQ ICQ （1-64） 21 21 BB CC RR V II CC BB B V RR R 21 2 CQ BQ I I E BEQB EQCQ R VV II VBI2 RB2 VCEQVCC ICQ RC IEQ RE

51、 3、稳、稳Q电路的静态分析方法电路的静态分析方法 估算法估算法 (实际常用实际常用,要求掌握要求掌握) 直流通路如下直流通路如下: RB1 RC RB2 RE +VCC I1 IBQ VB VE +VBEQ I2 ICQ IEQ + VCEQ （1-65） 微变等效电路微变等效电路 RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL + + + +VCC + vi + vo RS + vS 4、稳、稳Q电路的动态分析电路的动态分析 (1)电压增益电压增益Av的计算的计算 Av= =vo / /vi =-=- ib(RC /RL ) / /ibrbe =-=- (RC /RL) / /rbe (2)输入电阻输入电阻Ri的计算的计算 Ri= =vi / /ii RB1/RB2/rbe (3)输出电阻输出电阻Ro的计算的计算 RoRC icib ib rbe RB2 RB1 RS + vS - - + vi - - ii RC RL+ vo - - （1-66） RB1 RC C1 C2 RB2 RE RL + + +VCC + vi + vo RS + vS (1)静态情况静态情况? 直流通路如下直流通路如下: 5.稳稳Q电路电路 RB1 RC RB2 RE +VCC IBQ ICQ IEQ +