模电第二章-三极管的课件PPT课件

1、 三极管及放大电路基础 三极管及放大电路基础 三极管及放大电路基础 半导体三极管的结半导体三极管的结 构示意图如图所示。构示意图如图所示。 它有两种类型它有两种类型:NPN型型 和和PNP型。型。 2.1.1 BJT的结构简介的结构简介 (a) NPN型管结构示意图型管结构示意图 (b) PNP型管结构示意图型管结构示意图 (c) NPN管的电路符号管的电路符号 (d) PNP管的电路符号管的电路符号 三极管及放大电路基础 集成电路中典型集成电路中典型NPNNPN型型BJTBJT的截面图的截面图 2.1.1 BJT的结构简介的结构简介 三极管及放大电路基础 三极管的放大作用是在一定的外部条件控

2、制下，通过载三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载 流子传输体现出来的。流子传输体现出来的。 2.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理 1. 内部载流子的传输过程内部载流子的传输过程 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） 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，故称为双参与导电，故称为双 极型三极管或极型三极管或BJTBJT ( (Bipolar Junction Transistor) )

3、。 IC= ICN+ ICBO 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 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 三极管及放大电路基础 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 发射结正偏发射结正偏多子扩散多子扩散IE=IEN+ IEP 很多电很多电 子扩散子扩散 到基区到基区 IEIEN 发射极电流发射极电流IE 三极管及放大电路基础 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 基极复合电流基极复合电流IBN 扩散到基区的电子与基区的多子（空穴）扩散到基区的电子与基

4、区的多子（空穴） 复合，形成复合电流复合，形成复合电流IBN 三极管及放大电路基础 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 集电极电流集电极电流IC 集电结反偏集电结反偏漂移增强漂移增强 载流子被集载流子被集 电极收集形电极收集形 成电流成电流ICN 加上集电极和加上集电极和 基极间的反相基极间的反相 饱和电流饱和电流 集电极电流集电极电流 三极管及放大电路基础 2. 电流分配关系电流分配关系 根据传输过程可知根据传输过程可知 IC= ICN+ ICBO 通常通常 IC ICBO 为共基极直流电流放大系为共基极直流电流放大系 数。它只与管子的结构尺寸和数。它只与管

5、子的结构尺寸和 掺杂浓度有关，与外加电压无掺杂浓度有关，与外加电压无 关。关。 一般一般 = 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 发射极注入电流 传输到集电极的电流 设 E CN I I 即 E C I I 则有 三极管及放大电路基础 1 设 是共射极直流电流放大系数。同样，它也只是共射极直流电流放大系数。同样，它也只 与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无 关。一般关。一般 1 。 根据根据IE=IB+ IC IC= ICN+ ICBO E CN I I B C CE

6、OC I I II时，当 2. 电流分配关系电流分配关系 CBOEC III CBOBCC IIII)( CBOBC III 1 1 1 CBOCEO II 1 1 OCBC III E 则则 三极管及放大电路基础 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。 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； 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； BJT的三种组态的三种组态 三极管及放大电路基础 共基极放大电路共基极放大电路 4. 放大作用放大作用 若若 vI = 20mV 电压放大倍数电

7、压放大倍数 49 20mV V98. 0 I O v v v A 使使 iE = -1 mA， 则则 iC = iE = -0.98 mA， vO = - iC RL = 0.98 V， 当 = 0.98 时，时， 三极管及放大电路基础 综上所述，三极管的放大作用，主要是依综上所述，三极管的放大作用，主要是依 靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到 达集电极而实现的。达集电极而实现的。 实现这一传输过程的两个条件是：实现这一传输过程的两个条件是： （1）内部条件：内部条件：发射区杂质浓度远大于基区发射区杂质浓度远大于基区 杂质浓度，且基区很薄。杂质浓度

8、，且基区很薄。 （2）外部条件：外部条件：发射结正向偏置，集电结反发射结正向偏置，集电结反 向偏置。向偏置。 三极管及放大电路基础 2.1.3 BJT的的V-I 特性曲线特性曲线 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，相当于发射结的正向伏安特性曲线。时，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

9、放大电路为例）（以共射极放大电路为例） 共射极连接共射极连接 三极管及放大电路基础 饱和区：饱和区：iC明显受明显受vCE控制的区域，控制的区域， 该区域内，一般该区域内，一般vCE0.7V (硅管硅管)。 此时，此时，发射结正偏，集电结正偏或反发射结正偏，集电结正偏或反 偏电压很小偏电压很小。 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，相当接近零的区域，相当iB=0 的曲线的下方。此时，的曲线的下方。此时， vBE小于死区小于死区 电压电压。 放大区：放大区：iC平行于平行

10、于vCE轴的区域，曲轴的区域，曲 线基本平行等距。此时，线基本平行等距。此时，发射结正偏，发射结正偏， 集电结反偏集电结反偏。 2.1.3 BJT的的V-I 特性曲线特性曲线 三极管及放大电路基础 （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=常数常数 1. 电流放大系数电流放大系数 2.1.4 BJT的主要参数的主要参数 与与iC的关系曲线的关系曲线 （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=常数 常数 三极管及放大电路基础 1. 电流放大系数电流放大系数 （3） 共基极直流电流放大系数共基

11、极直流电流放大系数 =（ICICBO）/ IEIC/IE （4） 共基极交流电流放大系数共基极交流电流放大系数 = IC/ IE vCB=常数常数 当当ICBO和和ICEO很小时，很小时， 、 ，可以不，可以不 加区分。加区分。 2.1.4 BJT的主要参数的主要参数 三极管及放大电路基础 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，集电结的反向饱和电流。路时，集电结的反向饱和电流。 2.1.4 BJT的主要参数的主要参数 三极管及放大电路基础 （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

12、ICEO=（1+ ）ICBO 2.1.4 BJT的主要参数的主要参数 2. 极间反向电流极间反向电流 三极管及放大电路基础 （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 2.1.4 BJT的主要参数的主要参数 三极管及放大电路基础 3. 极限参数极限参数 2.1.4 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

13、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)CEOV(BR) EBO 三极管及放大电路基础 2.1.5 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

14、，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 三极管及放大电路基础 2.2 共射极放大电路的工作原理共射极放大电路的工作原理 2.2.1 基本共射极放大电路的组成基本共射极放大电路的组成 基本共射极放大电路基本共射极放大电路 偏置电路：偏置电路： 直流电源直流电源V VBBBB通过电通过电 阻阻R Rb b给给BJTBJT的发射结提供正的发射结提供正 偏电压，并产生基极直流偏电压，并产生基极直流 电流电流I IB B( (常称为偏流，而提常称为偏流，而提 供偏流

15、的电路称为偏置电供偏流的电路称为偏置电 路路) ) 三极管及放大电路基础 2.2 共射极放大电路的工作原理共射极放大电路的工作原理 基本共射极放大电路基本共射极放大电路 直流电源直流电源V VCCCC是放大电路是放大电路 的能源，为输出信号提供的能源，为输出信号提供 能量，通过集电极负载电能量，通过集电极负载电 阻阻R Rc c，并与，并与V VBBBB和和R Rb b配合，配合， 给集电结提供反偏电压，给集电结提供反偏电压， 使使BJTBJT工作于放大状态。工作于放大状态。 三极管及放大电路基础 2.2 共射极放大电路的工作原理共射极放大电路的工作原理 基本共射极放大电路基本共射极放大电路

16、vs是待放大的时变输入是待放大的时变输入 信号，加在基极与发射极信号，加在基极与发射极 间的输入回路中，输出信间的输入回路中，输出信 号从集电极一发射极间取号从集电极一发射极间取 出出 三极管及放大电路基础 2.2. 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vs0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 三极管及放大电路基础 2.2.2 基本共射极

17、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 输入正弦信号输入正弦信号vs后，电路后，电路 将处在动态工作情况。此时，将处在动态工作情况。此时， BJT各极电流及电压都将在各极电流及电压都将在 静态值的基础上随输入信号静态值的基础上随输入信号 作相应的变化。作相应的变化。 交流通路交流通路 ce vVv CEOCE 集电极集电极-发射极间的电压发射极间的电压 三极管及放大电路基础 2.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法 2.3.1 图解分析法图解分析法 2.3.2 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

18、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 三极管及放大电路基础 直流通路原则：直流通路原则： （1）信号源（交流信号）视为短路；）信号源（交流信号）视为短路； （2）电容开路；）电容开路； （3）电感短路。）电感短路。 交流通路原则：交流通路原则： （1）直流源视为短路；）直流源视为短路； （2）电容短路；）电容短路；

19、 （3）电感开路。）电感开路。 三极管及放大电路基础 2.3.1 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，必须已知三极管的输入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。输出特性曲线。 共射极放大电路共射极放大电路 三极管及放大电路基础 2.3.1 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 （输入直流负载线）（输入直流负载线） 列输出回路方程列输出回路方程 （输出直流负载线）（输出直流负载线） VCE=VCCiCRc 首先，画出直流通路首先，画出直流通路 直流通路

20、直流通路 bBBBBE RiV v 三极管及放大电路基础 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 三极管及放大电路基础 根据根据vs的波形，在的波形，在BJT的的输入特性曲线图输入特性曲线图上画出上画出vBE 、 iB 的的 波形波形 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 b

21、BsBBBE RiV vv 三极管及放大电路基础 根据根据iB的变化范围在的变化范围在输出特性曲线图输出特性曲线图上画出上画出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 三极管及放大电路基础 2. 动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析 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 三极管及放大电路基础 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 截止失真：截止失真： 因静态工作点因静态工作点Q Q偏低而产生的失真称为截止失真。偏低而产生的失真称为截止失真。

22、 三极管及放大电路基础 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 饱和失真：饱和失真： 因静态工作点因静态工作点Q Q偏高而产生的失真称为饱和失真。偏高而产生的失真称为饱和失真。 三极管及放大电路基础 例例画出电路的直流通路。 直流通路：直流通路： 解：解： + +VCC vs Rb Rc vo Cb1 Cb2 RL 4.交流负载线交流负载线 三极管及放大电路基础动态工作情况分析动态工作情况分析 将电路中的直流电源置零、耦合电容及旁路电容将电路中的直流电源置零、耦合电容及旁路电容 短路。短路。 举例：举例： + +VCC vs Rb Rc vo

23、Cb1 Cb2 RL vsRb Rc vo RL 三极管及放大电路基础 ocecCL (/ /)vi RRv 交流负载线交流负载线 ocecCLcL (/ /)vi RRi R v CECEQce CEQcCQL CEQCQLcL () Vv ViIR VIRi R v 三极管及放大电路基础 5.图解分析法的适用范围图解分析法的适用范围 幅度较大而工作频率不太高的情况幅度较大而工作频率不太高的情况 优点：优点： 直观、形象。有助于建立和理解交、直流共存，静态和直观、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数、合理设置动态等重要概念；有助于理解正确选择

24、电路参数、合理设置 静态工作点的重要性。能全面地分析放大电路的静态、动态静态工作点的重要性。能全面地分析放大电路的静态、动态 工作情况。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，也不能用来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指标。分析放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性能指标。 三极管及放大电路基础 2.3.2 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

25、把三极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，从而可以管小范围内的特性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，这样就使得放大电路的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，就是将非线性器件做分析非常困难。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。线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。 三极管及放大电路基础 1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小

26、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，已知输入双口网络，已知输入 输出特性曲线如下：输出特性曲线如下： 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

27、 v v IV i i i i i BJT双口网络双口网络 三极管及放大电路基础 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； 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

28、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 三极管及放大电路基础 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 三极管及放大电路基础 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

29、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 ，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。电流源极电流的控制作用。电流源 的流向由的流向由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输出回路电输出回路电 压对输入回路的影响。压对输入回路的影响。 三极管及放大电路基础 1.

30、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一般为 S1010 101010 52 433 oefe reie e hh hh h 三极管及放大电路基础 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

31、 )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 ） 三极管及放大电路基础 2.3.2 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大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路 前提前提: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

32、 )(RI R VV V 求求IEQ，估算估算rbe 三极管及放大电路基础 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 第一步：画小信号等效电路第一步：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 三极管及放大电路基础 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 第三步：求放大电路动态指标第三步：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 be

33、bb 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 三极管及放大电路基础 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 第四步：求输入和输出电阻第四步：求输入和输出电阻 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 三极管及放大电路基础 3. 小信号模型分析法的适

34、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特性特性 曲线的线性范围（即放大区）内。曲线的线性范围（即放大区）内。H H参数的值是在静态工作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作点参数点上求得的。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。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。 2.3.2 小信号模型分

35、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、电流等与放大电路的小信号等效电路中，电压、电流等 电量及电量及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)而言的，不能用而言的，不能用 来分析计算静态工作点。来分析计算静态工作点。 三极管及放大电路基础 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工作在哪个区域？工作在哪个区域？ （2）当）当Rb=100k 时，放大电路的时，

36、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 b CC BQ R V ImA6 . 9A12080 BQCQ II V

37、2 . 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），）， 三极管及放大电路基础 图示电路中，已知三极管的图示电路中，已知三极管的=100，VBE=0.7V，并假设通过，并假设通过 Rb1的电流远大于的电流远大于iB。试求电路的。试求电路的 、以及、以及Ri、Ro。 V A 解：解： CC 2b1b 2b B V RR R V V12. e BEB E R VV I mA41.

38、 + +VCC +18V Rb1 75K Re 1K vo C1 C2 Ce Rc 8.2K RL 6.2K vs Rs 1K Rb2 10K 三极管及放大电路基础 E be I mV26 1200r)( K082. 画出电路的小信号模型：画出电路的小信号模型： 求电压放大倍数：求电压放大倍数： i o V V V A beb Lb rI RI be LC r RR)/( be2b1bi rRRR/ Co RR 输入电阻：输入电阻： 输出电阻：输出电阻： 7169. be r K082. K28. Rc Rb2RL Rs rbe S V i V b I b I c I o V Rb1 三极管及

39、放大电路基础 2.4 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 2.4.1 共集电极放大电路共集电极放大电路 2.4.2 共基极放大电路共基极放大电路 2.4.3 放大电路三种组态的比较放大电路三种组态的比较 三极管及放大电路基础 2.4.1 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

40、直流通路直流通路 三极管及放大电路基础 小信号等效电路小信号等效电路 2.4.1 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 三极管及放大电路基础 2.4.1 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()(RiR

41、ii 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即即。 三极管及放大电路基础 2.4.1 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 三极管及放大电路基础 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 )( sbebt Rri v et e RiR v 其中其中 bss / R

42、RR 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 2.4.1 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 三极管及放大电路基础 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，带负载能力强 )1(/ Lbebi RrRR 1 v A 2.4.1 共集电极放

43、大电路共集电极放大电路 三极管及放大电路基础 2.4.2 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 三极管及放大电路基础 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 小信号等效电路小信号等效电路 Lbo Ri v bebi ri v be L i

44、o r R A v v v 三极管及放大电路基础 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 三极管及放大电路基础 2.4.3 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

45、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 三极管及放大电路基础 例：例：图示各电路具有不同的结构，请问：它们各属于什么组态？哪 些电路的输出电压波形是正确的？哪些是错误的？并加以改正。 设各vi 均为正弦波。 t vi 0 0t vo 解：解： 共基组态； 输出波形错误， 0t vo vo中的交流分量应 与vi同相。 - -VCC Rb1 Re vo C1 Rc Rb2 vi Cb （a） 三极管及放大电路基础 解：解： 共集组态； 输出波形正确。 0t vo t v

46、i 0 Rb2 vo Re C1 + +VCC Rb1 vi（b） 三极管及放大电路基础 2.2.三种组态的比较三种组态的比较 三极管及放大电路基础 2.5 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 2.5.1 温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响 2.5.2 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 三极管及放大电路基础 2.5.1 温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响 讨论过，温度上升时，讨论过，温度上升时，B

47、JT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，而发射结正向导通压都会增大，而发射结正向导通压 降降VBE会减小。这些参数随温度的变化，都会使放大电会减小。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路能自动地适当减小基极电流IBQ 。 三极管及放大电路基础 2.5.2 射极偏置电路射极

48、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，使目标：温度变化时，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点电位能基本不变点电位能基本不变，则可实现，则可实现 静态工作点的稳定。静态工作点的稳定。 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 三极管及放大电路基础 b点电位基本不变的条件点电位基本不变的条件： I1 IBQ CC b2b1 b2 BQ V RR R V 此时，此时， VBQ与温度无关与温度无关 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 =(5

49、10)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 三极管及放大电路基础 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） b点电位基本不变点电位基本不变 三极管及放大电路基础 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 三极管及放大电路基础 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 三极管及放大电路基础 电压增益电压增益 输出回路：输出回路：)/( Lcbo RRi v 输