2-双极型晶体管及其放大电路2

1、2-3 晶体管放大电路的放大原理晶体管放大电路的放大原理(2)输入信号必须加在基极输入信号必须加在基极发射极回路。发射极回路。产生产生uBE，或改变基极电流或改变基极电流iB，这样才能改变晶体管输出回路，这样才能改变晶体管输出回路的电流，从而放大输入信号；的电流，从而放大输入信号；只有一个放大管的放大器为基本放大器，共有三只有一个放大管的放大器为基本放大器，共有三种组态。种组态。(3)必须设置合理的信号通路，当加入信号源和负载必须设置合理的信号通路，当加入信号源和负载时，一方面不能破坏已设置好的直流工作点，另一时，一方面不能破坏已设置好的直流工作点，另一方面应尽可能减小信号通路中的损耗。方面应

2、尽可能减小信号通路中的损耗。基本放大电路的组成原则基本放大电路的组成原则(1)必须根据所用晶体管的类型提供合适的直流电源，必须根据所用晶体管的类型提供合适的直流电源，将晶体管偏置在放大状态。并且要设置合适的静态工将晶体管偏置在放大状态。并且要设置合适的静态工作点；作点；UCC：直流电源直流电源RCUoUsVRsUiC1RB(UCC)C2RLUCCRB: 基极偏置电阻基极偏置电阻RC：集电极偏置电阻集电极偏置电阻RL：负载电阻负载电阻US、RS：正弦信正弦信号源电压及内阻号源电压及内阻直流通路和交流通路直流通路和交流通路（当放大器没有送入交流信号时，即（当放大器没有送入交流信号时，即ui=0时）

3、时）分析对象：直流成份分析对象：直流成份直流通路（直流通路（偏置电路偏置电路） 进行直流（静态）工作点分析进行直流（静态）工作点分析进行交流（动态）性能分析进行交流（动态）性能分析（加入交流信号，电路中信号处于变化状态）（加入交流信号，电路中信号处于变化状态）分析对象：交流成分分析对象：交流成分交流通路交流通路RCUoUsVRsUiC1RB(UCC)C2RLUCC共射极放大电路共射极放大电路RBUCCRC (a)直流通路直流通路(b)交流通路交流通路RCUousRsRBRLIiIo（1）画直流通路的原则：）画直流通路的原则：C开路开路L短路短路（2）画交流通路的原则：）画交流通路的原则：C短路

4、短路直流电源对地短路（恒压源处理）直流电源对地短路（恒压源处理）L开路开路放大器的分析方法主要有两种：放大器的分析方法主要有两种：图解法：图解法：在晶体管特性曲线上通过作图确定工作在晶体管特性曲线上通过作图确定工作点及其在信号作用下的相对变化量。（辅助方法）点及其在信号作用下的相对变化量。（辅助方法） 特点：特点：形象、直观，对理解放大原理、波形关系形象、直观，对理解放大原理、波形关系及非线性失真有帮助，但对于小信号放大器，用及非线性失真有帮助，但对于小信号放大器，用图解法难以准确地进行定量分析。图解法难以准确地进行定量分析。 等效电路法：等效电路法：利用器件模型进行电路分析的方法。利用器件模

5、型进行电路分析的方法。（主要方法）（主要方法） 特点：特点：运算简便，结果误差小。运算简便，结果误差小。 2-4 放大电路的静态分析和设计放大电路的静态分析和设计应用晶体管时，首先要将晶体管设置在合应用晶体管时，首先要将晶体管设置在合适的工作区间（即提供合适的适的工作区间（即提供合适的偏置电路偏置电路），如进），如进行语音放大需将晶体管设置在放大区，如应用在行语音放大需将晶体管设置在放大区，如应用在数字电路，则晶体管工作在饱和区或截止区。数字电路，则晶体管工作在饱和区或截止区。 因此，如何分析和设置晶体管的工作状态是因此，如何分析和设置晶体管的工作状态是晶体管应用的一个关键。晶体管应用的一个关

6、键。(a) 输入特性近似输入特性近似 图图28晶体管伏安特性曲线的折线近似晶体管伏安特性曲线的折线近似uBE0iBUBE(on)0uCEiCUCE(sat)IB 0(b) 输出特性近似输出特性近似饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区 2-4-1 晶体管的直流模型和静态工作点的估算晶体管的直流模型和静态工作点的估算2-4 放大电路的静态分析和设计放大电路的静态分析和设计 图图29晶体管三种状态的直流模型晶体管三种状态的直流模型(a)截止截止状态模型；状态模型；(b)放大放大状态模型；状态模型；(c)饱和饱和状态模型状态模型 (b)ebcIBIBUBE(on)(a)ebc(c)ebcUBE(on)

7、UCE(sat) 2-4-1 晶体管的直流模型和静态工作点的估算晶体管的直流模型和静态工作点的估算2-4 放大电路的静态分析和设计放大电路的静态分析和设计 2-4-3 晶体管工作状态的判断方法晶体管工作状态的判断方法RBUBBUEERERCUCC(a)电路电路UBB - UEEUBE(on)且且UBBUCC，则晶体管截止则晶体管截止1、首先判断晶体管是否截止：、首先判断晶体管是否截止：此时：此时：IB=IC=IE=0，UBE=UBB - UEE，UCE=UCC - UEE。 2-4 放大电路的静态分析和设计放大电路的静态分析和设计RBUBBUEERERCUCC(a)电路电路2.再判断晶体管是处

8、于再判断晶体管是处于放大放大状态还是状态还是饱和饱和状态：状态：若若UBB - UEEUBE(on)则发射结正偏，下面关键则发射结正偏，下面关键是判断集电结是正偏还是是判断集电结是正偏还是反偏反偏可先假设处于放大状态可先假设处于放大状态 2-4-3 晶体管工作状态的判断方法晶体管工作状态的判断方法2-4 放大电路的静态分析和设计放大电路的静态分析和设计若假定为放大状态：则直流等效电路如图若假定为放大状态：则直流等效电路如图2-11(b)所示，所示，RBUBBRCUCCUEEREUBE(on)IB图图2-11(b) 放大状态下的等效电路放大状态下的等效电路RBUBBRCUCCUEEREUBE(o

9、n)IB UBB IBQRB UBE(on)(1+)IBQREUEE0()(1)BBEEBE OnBQBEUUUIRR ()CQBQEQCEQCCEECQCEIIIUUUIRR ()CEQBE onUU 若若则晶体管处于放大状态；则晶体管处于放大状态；则晶体管处于饱和状态；则晶体管处于饱和状态；()CEQBE onUU 若若例例 晶体管电路及其输入电压晶体管电路及其输入电压ui的波形如图所示。的波形如图所示。已知已知=50，试求，试求ui作用下输出电压作用下输出电压uo的值，并画的值，并画出波形图。出波形图。 RC3kUCC5VRB39kuiuo电路电路03tui/ /Vui波形图波形图03t

10、ui/ /V ui波形图波形图RC3kUCC5VRB39kuiuo0tuo/ /V uo波形图波形图50.3 解解:当当ui=0时，时，UBE=0，晶体管截，晶体管截止。止。ICQ=0,uo=UCEQ=UCC=5V。()0.06iBE onBQBuUImR 当当ui =3V时，晶体管导通且有：时，晶体管导通且有：3CQBQif in active region IImA 4CEQCCCQCUUIRV 所以晶体管处于饱和。所以晶体管处于饱和。uo=UCEQ=UCE(sat)=0.3V。例例 晶体管电路如下图所示。已知晶体管电路如下图所示。已知=100，试判，试判断晶体管的工作状态。断晶体管的工作

11、状态。5VRBUBBRERCUCC500K1K2K 12V1.先判断晶体管是否处于截止状先判断晶体管是否处于截止状态：态：()BBBE onBBCCUUandUU 不处于截止状态！不处于截止状态！2.再判断晶体管是处于放大还是再判断晶体管是处于放大还是饱和状态：饱和状态：UBB - UBE(on) =IBQRB+(1+)IBQRE()20.7210(1)BBBE OnBQBEUUImARR 晶体管处于放大状态！晶体管处于放大状态！0.72CQBQIImA () 10CEQCCCQCEUUIRRV 例例 晶体管电路如下图所示。若已知晶体管工作晶体管电路如下图所示。若已知晶体管工作在放大状态，在放

12、大状态，=100，试计算晶体管的，试计算晶体管的IBQ，ICQ和和UCEQ。ICQUCEQ270kRBUBB6VIBQUCC12VRC3k 2-4-1 晶体管的直流模型和静态工作点的估算晶体管的直流模型和静态工作点的估算2-4 放大电路的静态分析和设计放大电路的静态分析和设计eRBUBE(on)bIBQIBQcICQUCCRCUCEQUBB(a) 电路电路ICQUCEQ270kRBUBB6VIBQUCC12VRC3k 解：因为工作解：因为工作在放大状态。用在放大状态。用模型代替晶体管，模型代替晶体管，得到直流等效电得到直流等效电路。路。()BBBQBBE onUIRU ()0.0226BBBE

13、 onBQBCQBQCEQCCCQCUUImRIImUUI RV (a) 电路电路ICQUCEQ270kRBUBB6VIBQUCC12VRC3k例：若例：若UBB从零增加，说明晶体管的工作区间以从零增加，说明晶体管的工作区间以及及IBQ、ICQ、UCEQ的变化情况？的变化情况？ 当当UBB在在00.7V之间时，之间时，两个结都反偏两个结都反偏，管子，管子处处于截止区于截止区。IBQ=ICQ0；UCEQUCC 分析：分析：(a) 电路电路ICQUCEQ270kRBUBB6VIBQUCC12VRC3k例：若例：若UBB从零增加，说明晶体管的工作区间以从零增加，说明晶体管的工作区间以及及IBQ、IC

14、Q、UCEQ的变化情况？的变化情况？ 分析：分析：当当UBB继续增大继续增大(0.7V)，发射结正偏，集电结反发射结正偏，集电结反偏偏，管子，管子进入放大区进入放大区。随着随着IBQ的增大，的增大，ICQ=IBQ也增大。也增大。UCEQ=UCC ICQRC不不断下降。断下降。 (a) 电路电路ICQUCEQ270kRBUBB6VIBQUCC12VRC3k例：若例：若UBB从零增加，说明晶体管的工作区间以从零增加，说明晶体管的工作区间以及及IBQ、ICQ、UCEQ的变化情况？的变化情况？ 分析：分析：当当UBB增大到增大到UCEQIBQ，这就要求这就要求RB1、RB2的取值愈的取值愈小愈好。但是

15、小愈好。但是RB1 、 RB2过小，过小，将增大电源将增大电源UCC的无谓损耗，的无谓损耗，因此要二者兼顾。通常选取因此要二者兼顾。通常选取UB1I锗管）硅管）()2010()105(BQBQII并兼顾并兼顾UCEQ而取而取11()53BCCUU 分析：电路的基极与地之间用戴维南定理等效分析：电路的基极与地之间用戴维南定理等效 (a)电路电路RB1UCCRCRERB2RB2UCC基极基极地地RB1RBUBB基极基极地地其中其中 RB=RB1RB2212BBBBCCBBRUUURR (b)用戴维南定理等效后的电路用戴维南定理等效后的电路UCCRCRERBICQUBBIBQ工作点计算：工作点计算： 11BBBE onBQBEBBBE onEUUIRRUUR BBBE onCQBQEUUIIR 例例 电路如图电路如图215(a)所示。已知所示。已知=100, UCC=12V,RB1=39k,RB2=25k,RC=RE=2k，试，试计算工作点计算工作点ICQ和和UCEQ。(a)电路电路RB1UCCRCRERB21239 2515BBBRRRk 解：解： (a)电路电路RB1UCCRCRERB2=100, UCC=12V, RB1=39k, RB2=25k, RC=RE=2k