模拟电路之半导体器件基础(2)

1、1.1.晶体三极管输出特性曲线是用来描述什么的晶体三极管输出特性曲线是用来描述什么的? ? 具有哪些特点具有哪些特点? ?输出特性曲线可以分为那几个区输出特性曲线可以分为那几个区? ?2.MOS2.MOS场效应管可分为哪四类场效应管可分为哪四类? ?3.3.场效应管的输出电流场效应管的输出电流I ID D受哪两个电压的影响受哪两个电压的影响? ?4.4.场效应管的符号场效应管的符号复习复习SGDBiDiDSGDB内容提要：内容提要：1.1.放大器的主要性能指标和传输特性（放大器的主要性能指标和传输特性（理解理解）2.2.放大器的基本分析方法放大器的基本分析方法图解法和微变等效电图解法和微变等效

2、电路法（路法（掌握掌握）3.3.双极型晶体管和场效应管的偏置电路（双极型晶体管和场效应管的偏置电路（理解理解）4.4.双极型晶体管和场效应管放大器的基本组态双极型晶体管和场效应管放大器的基本组态CECE(CS)(CS)、CB(CG)CB(CG)、CC(CD)CC(CD)、以及射极（源极）带有电、以及射极（源极）带有电阻的阻的CE(CS)CE(CS)放大器。（放大器。（掌握掌握）5 5.双极型晶体管和场效应管有源负载放大器（双极型晶体管和场效应管有源负载放大器（掌握掌握）6 6.多极放大器的耦合及主要性能指标的计算（多极放大器的耦合及主要性能指标的计算（掌握掌握）第三章放大电路基础第三章放大电路

3、基础3.13.1放大电路的基本概念放大电路的基本概念放大电路：放大电信号的装置放大电路：放大电信号的装置电信号电信号电流电流电压电压+-放大电路结构示意图放大电路结构示意图vsvi+-+-voRL放放大大电电路路直流电源直流电源麦克风输出信号放大电路扬声器直流电压源直流功率扩音器系统框图小信号 基本放大电路一般是指由一个三极管与相应元基本放大电路一般是指由一个三极管与相应元件组成的三种基本件组成的三种基本组态组态放大电路。放大电路。 1.1.放大电路主要用于放大电路主要用于放大微弱信号放大微弱信号，输出电压或，输出电压或电流在幅度上得到了放大，电流在幅度上得到了放大，输出信号的能量得到输出信号

4、的能量得到了加强。了加强。 2.2.输出信号的能量实际上是由输出信号的能量实际上是由直流电源直流电源提供的，提供的，只是经过三极管的控制，使之转换成信号能量，只是经过三极管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载。提供给负载。放大电路的基本特征放大电路的基本特征共发射极、共集电极、共基极共发射极、共集电极、共基极一、共发射极基本放大电路组成一、共发射极基本放大电路组成共发射极基本放大电路共发射极基本放大电路(a)(a)原理电路原理电路VCCRSRbVBBRCC1C2T+RL+vi+vo+iCiBiEVS (b) (b)习惯画法习惯画法+VCCRSRbRCC1C2T+RLvi+vo+iCiBiEv

5、sAB参数的表示方法参数的表示方法: :VBE:直流电压直流电压值值vBE:直流电压值和交流瞬时值直流电压值和交流瞬时值Vbe:交流电压有效值交流电压有效值:交流电压瞬时值交流电压瞬时值)( BEbeVv晶体管晶体管T T-放大元件放大元件, ,要保证集电结要保证集电结反偏反偏, ,发射结正偏发射结正偏, ,使晶使晶体管工作在放大区。体管工作在放大区。基极偏置电阻基极偏置电阻使发使发射处于正偏，并提供大射处于正偏，并提供大小适当的静态的基极电小适当的静态的基极电流。流。共发射极基本电路共发射极基本电路 +VCCRSRbRCC1C2T+RLvi+vo+iCiBiEvsR RS S: :信号源内阻

6、信号源内阻V VS S：信号源：信号源共发射极放大电路共发射极放大电路+VCCRSRbRCC1C2T+RLvi+vo+iCiBiEvsbBECCB RVVI- -= =图中图中硅管：硅管：V VBEBE0.7V0.7V锗管锗管: V: VBEBE0.2V0.2V当当VBE VCC时，时，bCCBRVI 集电极电源集电极电源为为电路提供能量。并保电路提供能量。并保证集电结反偏。证集电结反偏。耦合电容耦合电容-隔离直流信号同隔离直流信号同时将交变信号送到时将交变信号送到发射结发射结并并顺利输出顺利输出共发射极基本电路共发射极基本电路 +VCCRSRbRCC1C2T+RLvi+vo+iCiBiEvs

7、集电极电阻集电极电阻将变化将变化的电流转变为变化的电的电流转变为变化的电压。压。IB无输入信号无输入信号(vi = 0)时时: vo = 0vCE = VCE？ vCE = VCC iC RC vo 0vCE = VCE+ voIC二、共发射极基本放大电路的工作原理二、共发射极基本放大电路的工作原理+VCCRbRCC1C2T+vi+vo+vBEvCEiCiBiEiBtOiCtOvCEtOvitOVCEvotO结论：结论： 加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大小加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了一个均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了一个交流量

8、。交流量。+集电极电流集电极电流直流分量直流分量交流分量交流分量动态分析动态分析iCtOiCtICOiCticO静态分析静态分析放大电路中只加交流分量？放大电路中只加交流分量？放大电路的分析方法放大电路的分析方法静态分析静态分析动态分析动态分析（vi i = = 0 0）的工作状态的工作状态。静态工作点分析静态工作点分析动态：动态：（vi i 0 0）。2. 2. 直流通路和交流通路直流通路和交流通路 因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中如果电容的容量足够大，可以认为它对交流分量如果电容的容量足够大，可以认为它对交流分量不起作用，即不起作用，即对交流

9、短路对交流短路。而。而对直流可以看成开对直流可以看成开路路。这样，交直流所走的通路是不同的。这样，交直流所走的通路是不同的。直流通路：直流通路：无信号时电流（直流电流）的通路，无信号时电流（直流电流）的通路， 用来用来计算静态工作点计算静态工作点。共发射极组态基共发射极组态基 本放大电路本放大电路C1cRbvi+vo+be+VCCRCC2+cRbbe+VCCRC(a)(a)直流通路直流通路交流通路：交流通路：有信号时交流分量（变化量）的通有信号时交流分量（变化量）的通 路，用来路，用来计算电压放大倍数计算电压放大倍数、输入电输入电 阻阻、输出电阻输出电阻等动态参数。等动态参数。vi+ +voR

10、cbRbce(b)(b)交流通路交流通路共发射极组态基共发射极组态基 本放大电路本放大电路C1cRbvi+vo+be+VCCRCC2+复习复习1.VBE,vbe，vBE分别表示什么分别表示什么? ?2.共射极基本放大电路中共射极基本放大电路中T, Rc, Rb, VCC, C的作用分别是什么的作用分别是什么?3.有小信号时有小信号时,基极电流有哪两部分组成基极电流有哪两部分组成?4.画直流通路的方法画直流通路的方法?5.画交流通路的方法画交流通路的方法? 组成放大电路应该遵循的原则：组成放大电路应该遵循的原则：（1 1）要有直流通路，）要有直流通路，E E结正偏，结正偏，C C结反偏，并保证结

11、反偏，并保证 有合适的直流工作状态；有合适的直流工作状态；（2 2）要有交流通路，且交流通路不受到直流电源影）要有交流通路，且交流通路不受到直流电源影 响，信号能加入，信号能够取出响，信号能加入，信号能够取出放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标1.1.电压增益电压增益iovVV = =A :定义定义电压增益电压增益=20lg Av (dB)o VoViIiV SV SRviSiiosisovsARRRVVVVVV = = = = =A :定定义义考虑信号源内阻时的电压放大倍数考虑信号源内阻时的电压放大倍数o VoV iIiV SV SR 从信号源从信号源右边向放大器右边向放大器视入的电

12、阻。视入的电阻。2. 2. 输入电阻输入电阻o VoV iIiV SV SRiiiIVR = = 表明了放大器对信号源的影响程度。表明了放大器对信号源的影响程度。输入电阻越大，放大器对信号源的影响越小，放输入电阻越大，放大器对信号源的影响越小，放大器取用信号源的电流越小；反之则影响越大。大器取用信号源的电流越小；反之则影响越大。根据根据R Ri i的定义，显然的定义，显然R Ri i中不包含中不包含R RS S3. 3. 输出电阻输出电阻 o VoV iIiV SV SR 从负载从负载R RL L左左边向放大器视入边向放大器视入的等效电阻。的等效电阻。反映了放大器带负载能力的强弱反映了放大器带

13、负载能力的强弱 输出电阻越大，放大器带负载的能力越弱；反输出电阻越大，放大器带负载的能力越弱；反之，则越强。之，则越强。根据根据R RO O的定义，显然的定义，显然R RO O中不包含中不包含R RL LoooIVR = = 0V S= = =LR 4. 4. （带宽）通频带（带宽）通频带通常将放大倍数在高频和低频段分别下降为中频段通常将放大倍数在高频和低频段分别下降为中频段放大倍数的放大倍数的1/ 时，所包括的频率范围。时，所包括的频率范围。f|Av |0.707|Avo|Avo|fLfH下限频率下限频率上限频率上限频率 BW=fH-fL 放大器的通频带放大器的通频带必须大于或等于信必须大于

14、或等于信号的带宽。号的带宽。25. 5. 非线性失真非线性失真12322VVVD=非线性失真可用非线性失真系数来衡量非线性失真可用非线性失真系数来衡量所有的谐波总量与基波成分之比，定义为非线性所有的谐波总量与基波成分之比，定义为非线性失真系数。失真系数。6. 6. 最大输出功率最大输出功率 是指在输出信号不失真的情况下能够提供的最大是指在输出信号不失真的情况下能够提供的最大输出功率。输出功率。BiOV 1CE vBEv三极管的输入和输出特性曲线三极管的输入和输出特性曲线iB=020 A40 A60 A80 A100 A36iC(mA )1234vCE(V)912O静态工作点静态工作点Q：IB、

15、IC、VCE 。静态分析：静态分析：确定放大电路的静态值。确定放大电路的静态值。3. 3. 放大电路的静态分析放大电路的静态分析静态分析：常采用静态分析：常采用近似估算近似估算法和法和图解图解法；法；如无特别说明，则认为如无特别说明，则认为I ICBOCBO=0=0约定：约定：对对NPN管如无特别说明就认为是硅管，反之，管如无特别说明就认为是硅管，反之，对对PNP管，如无特别说明就认为是锗管。管，如无特别说明就认为是锗管。1.1.近似估算法近似估算法当当VBE VCC时，时，+VCCRbRcT+VBEVCEICIBbCCBRVI 放大电路的分析方法放大电路的分析方法CCBERIVVbB= =

16、列输入回路方程列放大特性方程BCII=列输出回路方程CCCECRIVVC=CCCCCEBCbBECCBRIVVII ,RVVI- -= = =- -= =得：例例1 1：用估算法计算静态工作点。用估算法计算静态工作点。已知：已知：VCC=12V，RC=4k ，Rb=300k ， =37.5。解：列出输入回路方程解：列出输入回路方程mA5 . 1mA04. 05 .37BC= = = = =II +VCCRbRCT+VBEVCEICIBVV CCCCCE645112= =x- -= =- -= =.RIVVmAmAbCCB04030012.= = = RVICCBERIVVbB= = 三极管特性

17、方程三极管特性方程BCII = = 列出输出回路方程列出输出回路方程 CCCECRIVVC= = 例例2 2：用估算法计算图示电路的静态工作点。：用估算法计算图示电路的静态工作点。BC II = =由输入方程可由输入方程可得：得：由输出方程可由输出方程可得：得：IE+VCCRbRCT+VBEVCEICIBEEbBBECCRIVRIV = =EbBECCB) 1(RRVVI - -= =EECCCCCERIRIVV- - -= =放大特性方程放大特性方程:EBBEbB) 1 (RIVRI = =VCC+-ui+-uoR1VCCRc+C2C1RLR2+C3R1VCCRcR2画直流等效电路画直流等效

18、电路列输入回路方程列输入回路方程CCBE21BCCBVVRRIRII=BCII=三极管特性方程三极管特性方程解得解得05mA. 0R1RRVVIC21BECCB-=5mA. 205mA. 050IIBC=列输出回路方程列输出回路方程8V. 1V455. 212RIIVVCCBCCCE=-=-=例例3 3电路如图所示，已知电路如图所示，已知V VCCCC=12V=12V，管子的，管子的=50=50，U UBEBE=0.7V=0.7V，R R1 1=20k=20k，R R2 2=4k=4k，R RC C=4k=4k，R RL L=4k=4k，求求I IB B、I IC C、U UCECE2.2.图

19、解分析法图解分析法优点：优点： 能直观地分析和了解静态值的变能直观地分析和了解静态值的变化对放大电路的影响。化对放大电路的影响。+VCCRbRCT+VBEVCEICIBiB=020 A40 A60 A80 A100 A36iC(mA )1234vCE(V)912O用作图的方法确定静态值用作图的方法确定静态值3. 3. 由输出回路方程由输出回路方程V VCE=VCCICRc，在输出特，在输出特性曲线上确定性曲线上确定两个特殊点两个特殊点, ,即可画出即可画出直流负载线直流负载线。 列输入回路方程列输入回路方程 VCC =IBRb + V VBE ，求出求出IB4.4.直流负载线与直流负载线与IB

20、对应的对应的那条输出特性曲线的交点，那条输出特性曲线的交点，即为要求的静态工作点即为要求的静态工作点Q，读出其坐标可得静态参数读出其坐标可得静态参数ICQ和和VCEQ。2.2.在输出特性曲线上，找出对应在输出特性曲线上，找出对应IBQ的那条输出特性曲线的那条输出特性曲线2、静态工作状态的图解分析法及步骤、静态工作状态的图解分析法及步骤(VCC,0)、(0,VCC /Rc)+VCCRbRCT+VBEVCEICIBbBECCBRVVI- -= = ICVCECCCRVVCCvCE /ViC/mA直流负载线直流负载线QO 试用图解法确定题图试用图解法确定题图(a)(a)所示电路的静所示电路的静态工作

21、点态工作点I ICQCQ和和V VCEQCEQ。图。图(b)(b)为晶体管的输出为晶体管的输出特性曲线，晶体管的特性曲线，晶体管的V VBEBE= 0.7V= 0.7V。练习练习3.5分析三种情况下的直流负载线及分析三种情况下的直流负载线及Q点变化情况点变化情况（a a）VCCCC与与RC C不变，不变，IB B增大时，增大时，Q点上移点上移vCE /ViC/mAQ2Q3Q1IB3IB2IB1CCCRVVCC（b b）VCCCC与与IB B不变，不变，RC增大时，直流负载线如何变化？增大时，直流负载线如何变化？vCE /ViC/mAQ2C1CCRVVCCC2CCRVC3CCRVQ3Q1RC3R

22、C2RC1直流负载线变得平坦，直流负载线变得平坦，Q点移近饱和区。点移近饱和区。（c c）RC C与与IB B不变，不变，VCC增大时，直流负载线？增大时，直流负载线？VCE /ViC/mAQ2CCC1RVVCC1CCC2RVCCC3RVQ3Q1VCC3VCC1VCC3VCC2I IBQBQVCC2直流负载线平行右移，直流负载线平行右移，Q点移向右上方。点移向右上方。复习复习1.1.静态分析的两种方法是什么静态分析的两种方法是什么? ?步骤步骤? ?四四 放大电路的动态分析放大电路的动态分析-图解分析法图解分析法icABibvivo 由由vo和和vi的峰值（或峰峰值）之比可得放大电路的的峰值（

23、或峰峰值）之比可得放大电路的电压放大倍数。电压放大倍数。1.1.图解步骤图解步骤QvCE/VttiB B/ AIBtiC C/mAICiB B/ AvBE/VtvBE/VVBEVCEiC C/mAvCE/VOOOOOOQABi i1 1i i2 2I IBQBQI ICQCQ 直流负载线不变的情况下直流负载线不变的情况下, ,放大电路的工放大电路的工作点随基极电流的变化沿着直流负载线变化的作点随基极电流的变化沿着直流负载线变化的轨迹称为动态工作范围轨迹称为动态工作范围. .2.2.动态工作范围和交流负载线动态工作范围和交流负载线QiC C/mAvCE/VOOiB2iB1iB3BA+VCCRbR

24、CC1C2T+ +vo+uBEvCEiCiBiERLvi(a)电路图电路图RbRCvivORL+ + +- - -RSeS+ +- -ibicbce(b)交流通路交流通路RbRCvivORL+ + +- - -RSeS+ +- -ibicbce(b)交流通路交流通路iC= ICQ+icRL=RC/RL=RCRLRC+ +RL由交流通路得：由交流通路得：ic= vceRLvCE = VCEQ+vce因为因为所以所以 iC -ICQ= - (vCE-VCEQ)/RLiVC / mAOvCE/ VCCQ交流负载线交流负载线直流负载线直流负载线LR-1称为交流负载线称为交流负载线CLRR =LRiC

25、-ICQ= (VCEQ-vCE)/RL3.3.Q点的选择点的选择如果如果 设置不合适，晶体管进入截止区或饱和区设置不合适，晶体管进入截止区或饱和区工作，将造成工作，将造成非线性失真非线性失真。若若Q Q设置过高，设置过高， 晶体管进入饱晶体管进入饱和区工作，造成和区工作，造成饱和失真饱和失真。Bvo 适当减小基适当减小基极电流可消除极电流可消除失真。失真。VCEQvCE/VttiC C/mAICiC C/mAvCE/VOOOA若若Q Q设置过低，设置过低，晶体管进入截晶体管进入截止区工作，造止区工作，造成截止失真。成截止失真。 适当增加基适当增加基 极电流可消除极电流可消除 失真。失真。viv

26、otiB B/ AiB B/ AvBE/VtvBE/VVBEOOOQQvCE/VtiC C/mAvCE/VOOVCE如果如果 设置合适，设置合适，信号幅值过大信号幅值过大也可产生失真，也可产生失真，减小信号幅值减小信号幅值可消除失真。可消除失真。( (动画动画3-1)3-1)最大的不失真电压输出最大的不失真电压输出 一般一般交流负载线的中央交流负载线的中央，即可以得到，即可以得到最大的动态工作范围。最大的动态工作范围。 当信号幅度不大时当信号幅度不大时，为了降低直流电源，为了降低直流电源V VCCCC的能的能量消耗，在不产生失真和保证一定电压增益的前量消耗，在不产生失真和保证一定电压增益的前提

27、下，提下，常把常把Q Q点选的低一些点选的低一些。综上：综上：放大电路中的电压和电流，即放大电路中的电压和电流，即iB，iC，vCE ,vBE（瞬时总量）都包含两个分量：（瞬时总量）都包含两个分量：静态直流量：静态直流量：IB ,IC ,VBE ,VCE输入电压引起的交流量：输入电压引起的交流量：ib , ic , vbe和和vce 由于输出端电容的隔直通交作用，由于输出端电容的隔直通交作用，vCE中的交流分量中的交流分量vce就是输出端电压，幅度远比就是输出端电压，幅度远比vi大，即实现放大作用大，即实现放大作用所以放大电路中的信号是交直流并存：所以放大电路中的信号是交直流并存：iB=IB+

28、ib ， iC=IC+ic vBE=VBE+vbe ，vCE=VCE+vce复习复习1.1.静态分析的两种方法是什么静态分析的两种方法是什么? ?步骤步骤? ?2.2.动态分析的图解法动态分析的图解法? ? 3.3.非线性失真分为哪两种非线性失真分为哪两种? ?是怎样形成的是怎样形成的? ?五五 放大电路的动态分析放大电路的动态分析-小信号模型法小信号模型法 用红线代替黑线，用红线代替黑线，在微变的情况下，在微变的情况下，所产生的误差工程所产生的误差工程上是允许的上是允许的用红线代替黑线，在微变的用红线代替黑线，在微变的情况下，所产生的误差工程情况下，所产生的误差工程上是允许的上是允许的基本思

29、想基本思想: : 用线性等效电路取代非线性器件用线性等效电路取代非线性器件晶体三极管晶体三极管低频低频小信号小信号变化量变化量使用条件：使用条件：1.BJT H1.BJT H（HybridHybrid）参数的引出）参数的引出 放大电路是一个双口网络。从端口特性来研究放大电路是一个双口网络。从端口特性来研究放大电路，可将其等效成具有某种端口特性的等效放大电路，可将其等效成具有某种端口特性的等效电路。电路。viv0- - -+ + +iii0双口网络双口网络vBE=f1(iB ,vCE)iC =f2(iB ,vCE)dvBE=vBEiBVCEdiB+ +vBEvCEdvCEIBdiC=iCiBVC

30、EdiB+ +iCvCEdvCEIB微分微分vBE- -+ +cbe+ +- -vCEiCiBviv0- - -+ + +iii0双口网络双口网络BJTBJT在共发射极接法构成的双口网络在共发射极接法构成的双口网络vbe=hieib+ +vcehreic =hfeib+ +vcehoedvBE=hiediB+ +dvCEhredvBE=hfediB+ +dvCEhoe在小信号作用下，无限小的信号增量就可以用有在小信号作用下，无限小的信号增量就可以用有限的增量来代替限的增量来代替Vbe=hieIb+ +VcehreIc =hfeIb+ +Vcehoe或或2.H2.H参数的物理意义参数的物理意义v

31、CE= vCE1- -vCE2O OiBvBEvBEiBvBEvCE1vCE2(a)h(a)hieie h hrere参数的物理意义参数的物理意义hre=vBEvCEib=0hie=vBEiBvce=0单位为单位为无量纲无量纲输出端交流短路输出端交流短路时的输入电阻时的输入电阻输入端交流开路时输入端交流开路时的反向电压传输比的反向电压传输比OQiCvCEvCEiCiCVCEO(b)hfe和和hoe的意义的意义iBhfe=iCiBvce=0hoe=iCvCEib=0单位为单位为S无量纲无量纲输出端交流短路时的输出端交流短路时的正向电流传输比正向电流传输比输入端交流开路输入端交流开路时的输出导纳时

32、的输出导纳3.H3.H参数的小信号模型参数的小信号模型- -eevbebhie=rbe- -+ + +hrevcecvce+ +hfeib=ibhoe1 1= =rce- -icic =hfeib+ +vceh0evbe=hieib+ +vcehre小结：小结：等效只对微变量（交流）等效，电路中直流电等效只对微变量（交流）等效，电路中直流电 压源短路，直流电流源开路；压源短路，直流电流源开路；ib的正方向随意假设，的正方向随意假设，ib b流入基极和流出基极均流入基极和流出基极均可，若可，若ib b正方向规定流入正方向规定流入b b极，则受控电流源的方极，则受控电流源的方向向hreib的方向必

33、须从的方向必须从e e极流向极流向c c极；反之若规定极；反之若规定ib b正正方向为流出方向为流出b b极，则受控电流源极，则受控电流源hrereib b的方向必须从的方向必须从c c极流向极流向e e极；这一对应关系不能改变；极；这一对应关系不能改变；等效电路的参数是工作点等效电路的参数是工作点Q的参数，所以参数与的参数，所以参数与直流电源有关。直流电源有关。H H参数等效电路只适用于几百参数等效电路只适用于几百kHZkHZ以下的信号。以下的信号。hre=vBEvCEib=0hfe=iCiBvce=0hie=vBEiBvce=0hOe=iCvCEib=0单位为单位为单位为单位为S无量纲无量

34、纲无量纲无量纲 低频情况下典低频情况下典型值型值1k1k 低频情况下低频情况下典型值典型值5050 低频情况下低频情况下约为约为5 5100uS100uS 低频情况下典型低频情况下典型值值2.5x102.5x10-4-44.BJT4.BJT的的H H参数小信号简化模型参数小信号简化模型vbe=hie ibic=hfe ibeicevbebib- -+ +rbeibcvce+ +- -ic =hfeib+ +vcehoevbe=hieib+ +vcehreibicicbceib ib晶体三极管晶体三极管微变等效电路微变等效电路vbe+ +- -vce+ +- -vbe+ +- -vce+ +-

35、-rbebec 晶体管的晶体管的b、e之间之间可用可用rbe等效代替等效代替。 晶体管的晶体管的c、e之间可用一之间可用一受控电流源受控电流源ic= ib等效代替等效代替。5.H5.H参数的确定参数的确定rbb:hfe（）和）和 hie（rbe）)(I)(26)1(rrEbbmAmVbe 用用H H参数测试仪或利用参数测试仪或利用晶体管特性曲线图示晶体管特性曲线图示仪测量仪测量6.6.图解法和微变等效电路法的比较图解法和微变等效电路法的比较确定静态工作点，合理安排电路工作点，判断确定静态工作点，合理安排电路工作点，判断电路失真情况，估算最大的动态范围，分析放大电路失真情况，估算最大的动态范围，

36、分析放大电路输出电压的最大幅值等常采用图解法；电路输出电压的最大幅值等常采用图解法；实际实际上运用估算法由直流通路计算上运用估算法由直流通路计算Q Q点更方便。点更方便。当输入电压幅度较小或当输入电压幅度较小或BJTBJT基本上在线性范围内基本上在线性范围内工作，或放大电路比较复杂时，采用微变等效电路工作，或放大电路比较复杂时，采用微变等效电路法进行动态分析和计算；法进行动态分析和计算；该法的关键是画微变等效该法的关键是画微变等效电路电路(a) (a) 共射基本放大电路共射基本放大电路3.43.4用微变等效电路法分析共发射极基本放大电路用微变等效电路法分析共发射极基本放大电路 (b)(b) h

37、 h参数小信号等效电路参数小信号等效电路一一. .求电压增益求电压增益iovVVA= =bebLbrIRI - -= = LCLbeLR/RRrR= = - -= = 当放大电路输出端开路时（即未接负载时）当放大电路输出端开路时（即未接负载时）vA = =- -= =LbeCRrR 输入电阻输入电阻= rbe / Rb rbeiiiI/VR= =输出电阻输出电阻0,.oooSL= = = =VR.IVRCR= =RoRi+ +C2+iCiBvCERbC1+VCCRCvo+iEvi例例3.13.1：电路如图所示，已知：电路如图所示，已知VCC=12V, RC= 3k, RB= 470k， rbb

38、= 200 ，晶体管，晶体管=100， (假设三极假设三极管为硅材料管为硅材料)试求试求: : 、 、 。vAiRoR解：采用近似估算法确定解：采用近似估算法确定Q Q点点 bBECCB RVVI- -= =470V0.7V12V- -=24.04=24.04uAIC=IB=100 =100 X 24.04X 24.04uAuA= =2.4042.404mAmAIE+ +C2+iCiBvCERbC1+VCCRCvo+iEviCCCCCERIVV- -= =12V-2.404mA3k=4.7884.788V)(I)(26)1(rrEbbmAmVbe ()(I)26EmAmV=200+(1+100

39、)=200+(1+100)=1.292K=1.292KbeCvrRA - -= =-100 x=-100 x -232-23231.2921.292berR i=1.292k=1.292kCoR=R=3k3.13.1(a)PNP(a)PNP管管, ,为保证集电结反偏，应加为保证集电结反偏，应加-V-VCCCC; ;没有基极没有基极电阻电阻, ,交流输入信号被短路，应加一基极电阻交流输入信号被短路，应加一基极电阻R Rb b; ; (b)PNP(b)PNP管管, ,为保证集电结反偏，应加为保证集电结反偏，应加-V-VCCCC; ;电容电容C C将将直流信号隔断直流信号隔断, ,使发射结不能正偏使

40、发射结不能正偏, ,三极管不能获三极管不能获得合适的基极偏置电流得合适的基极偏置电流, ,应将应将C C去掉去掉; ;(c)NPN(c)NPN管，应加管，应加+V+VCCCC, ,使发射结正偏使发射结正偏, ,集电结反偏集电结反偏; ;作业作业(d)(d)缺少缺少Rc,Rc,不能将变化的电流转化为变化的电不能将变化的电流转化为变化的电压压, ,使交流信号输出端短路使交流信号输出端短路; ;(e)(e)电容电容C Cb b使交流输入信号短路；使交流输入信号短路；(f)PNP(f)PNP管管, ,为使集电结反偏，应加为使集电结反偏，应加-V-VCCCC；(h)(h)电容电容C Cb b对交流输入信

41、号短路；对交流输入信号短路；(i)(i)没有没有Rc,Rc,不能将变化的电流转化为变化的电不能将变化的电流转化为变化的电压压, ,交流信号输出短路。交流信号输出短路。(g)直流电压源保证二极管始终反偏直流电压源保证二极管始终反偏, ,二极二极管起到了温度补偿的作用管起到了温度补偿的作用；IRb1IRIBIRb1=IR+IBTICIRIBIC(a) (a) 共射基本放大电路共射基本放大电路 (b)(b) h h参数小信号等效电路参数小信号等效电路iovVVA= =bebLbrIRI - -= = LCLbeLR/RRrR= = - -= = 当放大电路输出端开路时（即未接负载时）当放大电路输出端

42、开路时（即未接负载时）ovA = =- -= =LbeCRrR 输入电阻输入电阻= rbe / Rb rbeiiiI/VR= =输出电阻输出电阻0,.oooSL= = = =VR.IVRCR= =RoRi复习复习 1.当输入的信号变化范围很小的时候当输入的信号变化范围很小的时候, ,三极三极管的电路等效模型是什么管的电路等效模型是什么? ?此等效模型在此等效模型在直流通路中是否适用直流通路中是否适用? ?2.r2.rbebe的表达式的表达式? ?3.3.放大电路的动态指标放大电路的动态指标:A:AV V,R,Ri i,R,Ro o分别表示分别表示什么什么? ? 3.5 3.5 稳定静态工作点的

43、放大电路稳定静态工作点的放大电路合理设置静态工作点是保证放大电路正常合理设置静态工作点是保证放大电路正常工作的先决条件。工作的先决条件。+ +C2+iCiBvCERbC1+VCCRCvo+iEviIB=VCC-VBERbRbVCC偏置电流偏置电流前述的固定偏置放大电路，简单、容易调前述的固定偏置放大电路，简单、容易调整，但在整，但在温度变化、三极管老化、电源电压温度变化、三极管老化、电源电压波动波动等外部因素的影响下，将引起静态工作等外部因素的影响下，将引起静态工作点的变动，严重时将使放大电路不能正常工点的变动，严重时将使放大电路不能正常工作，其中影响最大的是温度的变化。作，其中影响最大的是温

44、度的变化。1 1、温度对、温度对V VBEBE的影响的影响(-2.2mV/)(-2.2mV/)T TV VBEBEI IB B温度变化通过影响温度变化通过影响V VBEBE的变化使得的变化使得I IB B变化来影响变化来影响Q Q点点I IB B= =V VCCCC-V-VBEBER Rb b2 2、温度对、温度对 值的影响值的影响T Ti iC Cv vCECEQ QQ Q 总的效果是：总的效果是：温度上升温度上升时，输出时，输出特性曲线特性曲线上移，造上移，造成成Q Q点上移。点上移。 = =ICN1IBN3 3、温度对、温度对I ICBOCBO的影响的影响T TI ICBOCBO小结：小

45、结： 固定偏置电路的固定偏置电路的Q Q点是不稳定的。点是不稳定的。Q Q点不稳定可点不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，从而导能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，从而导致失真。为此，需要改进偏置电路，当温度升高、致失真。为此，需要改进偏置电路，当温度升高、I IC C增加时，能够自动减少增加时，能够自动减少I IB B，从而抑制，从而抑制Q Q点的变化。保点的变化。保持持Q Q点基本稳定。点基本稳定。常采用常采用分压式偏置电路分压式偏置电路来稳定静态工作点。电来稳定静态工作点。电路见下页。路见下页。CBObBECCCI1RVVI)( - -= = =CEOIIB 二二 分压式偏置

46、电路分压式偏置电路BRII 若若满满足足： 基极电位基极电位基本恒定，基本恒定，不随温度变化。不随温度变化。2bRBRIV= =2b1bCCRRRVI CC2b1b2bBVRRRV 1.1.电路组成电路组成Rb1RCC1C2 Rb2Ce ReRLIRIB+VCCvivo+ICRSvS+I1eBEBECRVVII- -= = BEBVV 若若满满足足：eBeBEBEC RVRVVII - -= = 集电极电流集电极电流基本恒基本恒定，不随温度变化。定，不随温度变化。Rb1RCC1C2Rb2CeReRLIRIB+VCCvivo+ICRSvS+从从Q点点稳定的角度来稳定的角度来看似乎看似乎IR、VB

47、越大越好。越大越好。但但IR 越大越大，即，即Rb1、Rb2越小，电阻的损耗越小，电阻的损耗增加，输入电阻降低增加，输入电阻降低。而而VB过高必使过高必使VE也增也增高，在高，在VCC一定时，势一定时，势必使必使VCE减小，从而减减小，从而减小放大电路输出电压的小放大电路输出电压的动态范围。动态范围。在估算时一般选取：在估算时一般选取：IR= (5 10) IB，VB= (5 10) VBE， Rb1、Rb2的阻值一般为几十千欧。的阻值一般为几十千欧。参数的选择参数的选择Rb1RCC1C2Rb2CeReRLIRIB+VCCvivo+ICRSvS+2.2.电路的静态分析和动态分析电路的静态分析和

48、动态分析CC2b1b2bBVRRRV eBeBEBECRVRVVII - -= = CBII)RR(IVRIRIVVeCCCCeeCCCCCE - - - - -= =Rb1RCC1C2 Rb2Ce ReRLIRIB+VCCvivo+ICRSvS+Rb1RCC1C2Rb2CeReRLIRIB+VCCvivo+ICRSvS+（2 2）动态分析）动态分析iovVVA= =bebLbrIRI-=LCLbeLRRRrR= = - -= = 先求电压增益先求电压增益Rb=Rb1/Rb2Ro求输入电阻和输出电阻求输入电阻和输出电阻RiRoRi=Rb/rbeR0=RCRb=Rb1/Rb2 对交流：对交流：旁

49、路电容旁路电容 Ce将将R短路，短路， R不起作用不起作用， v，Ri，Ro与固定偏置电路相同。与固定偏置电路相同。如果去掉如果去掉Ce ，v，Ri，Ro ？旁路电容旁路电容讨论旁路电容讨论旁路电容Ce的作用的作用Rb1RCC1C2Rb2CeReRLIRIB+VCCvivo+ICRSvS+Rb1RCC1C2Rb2CeReRL+VCCvivo+RSeS+2b1bbR/RR = =iV iIbIcI0V bISEeIBRIebeLvR1rRA) ( - -= = beLvrRA - -= = ebeb2b1i)(R1/R/RRr = =CoRR = =bebir/RR = =CoRR= =分压式偏

50、置电路分压式偏置电路例题：例题：电路如图所示电路如图所示,Vcc=12V,Vcc=12V,晶体管为硅管晶体管为硅管, , V VBEBE=0.7V,=0.7V, 试估算试估算: :1)1)静态工作点静态工作点2)2)电压增益电压增益Av3)Av3)求放大求放大电路的输入电阻电路的输入电阻 4)4)输出电阻输出电阻 50=解题思路解题思路: :直流通路直流通路-Q-rbe-微变等效电路微变等效电路-Av,Ri,RoV4VRRRV)1(CC2b1b2bB= = 计计算算静静态态工工作作点点mA65. 1RVVIIeBEBEC= =- -= = 33uACB= = IIV4 . 5)RR(IVVeC

51、CCCCE= = - -= =（2 2）求电压放大倍数：）求电压放大倍数：3.13.1(a)PNP(a)PNP管管, ,为保证集电结反偏，应加为保证集电结反偏，应加-V-VCCCC; ;没有基极没有基极电阻电阻, ,交流输入信号被短路，应加一基极电阻交流输入信号被短路，应加一基极电阻R Rb b; ; (b)PNP(b)PNP管管, ,为保证集电结反偏，应加为保证集电结反偏，应加-V-VCCCC; ;电容电容C C将将直流信号隔断直流信号隔断, ,使发射结不能正偏使发射结不能正偏, ,三极管不能获三极管不能获得合适的基极偏置电流得合适的基极偏置电流, ,应将应将C C去掉去掉; ;(c)NPN

52、(c)NPN管，应加管，应加+V+VCCCC, ,使发射结正偏使发射结正偏, ,集电结反偏集电结反偏; ;作业作业(d)(d)缺少缺少Rc,Rc,不能将变化的电流转化为变化的电不能将变化的电流转化为变化的电压压, ,使交流信号输出端短路使交流信号输出端短路; ;(e)(e)电容电容C Cb b使交流输入信号短路；使交流输入信号短路；(f)PNP(f)PNP管管, ,为使集电结反偏，应加为使集电结反偏，应加-V-VCCCC；(h)(h)电容电容C Cb b对交流输入信号短路；没有合适的静对交流输入信号短路；没有合适的静态工作点态工作点(i)(i)没有没有Rc,Rc,不能将变化的电流转化为变化的电

53、不能将变化的电流转化为变化的电压压, ,交流信号输出短路。交流信号输出短路。(g)直流电压源保证二极管始终反偏直流电压源保证二极管始终反偏, ,二极二极管起到了温度补偿的作用管起到了温度补偿的作用；IRb1IRIBIRb1=IR+IBTICIRIBIC复习复习Rb1RCC1C2Rb2CeReRLIRIB+VCCvivo+ICRSvS+BIIR 满满足足：BEBVV 满满足足：T TI IB B、I IC CV VBE BE 、 、I ICBOCBO3.63.6共集电极电路和共基极电路共集电极电路和共基极电路共集电极电路（射极输出器）共集电极电路（射极输出器） 因对交流信号而言，集电极是输入与输

54、出回因对交流信号而言，集电极是输入与输出回路的公共端，所以是路的公共端，所以是共集电极放大电路共集电极放大电路。 因从发射极输出，所以称射极输出器。因从发射极输出，所以称射极输出器。Rb+VCCC1C2RRLvi+vo+vs+RSebBECCBR)1(RVVI - -= =BCII = =1.1.静态分析静态分析eCCCeECCCERIVRIVV- - - -= =+VCCRbR+VCE+VBEIIBICRb+VCCC1C2RRLvi+vo+vs+RS2.2.动态分析动态分析LeLR/RR = = LeoRIV=Lb1RI = =）（ LebebRIrIiV = = Lbbeb)1 (RIrI

55、 = = LbbebLbRI )1(rIRI )1(vA = = LbeL)1(1RrR = = ）（(1)(1)求电压增益求电压增益电压放大倍数电压放大倍数且输入输出同相，输出电且输入输出同相，输出电压跟随输入电压，压跟随输入电压，故称电压跟随器故称电压跟随器rbeRbRLebc+ +- -+ +- -+ +- -RSiV bIcIoV bISV eIReiIrbeRbRLebc+ +- -+ +- -+ +- -RSi VbIcIoV bISV eIReiIibiR/RR = = LbebiR)1(r/RR = = LbebLeebebbiiR)1(rI)R/R(IrIIVR = = =

56、= = LeLR/RR = = iRiR(3)(3)求输出电阻求输出电阻 1RrRsbeoSbSR/RR = = 1Rr/RRsbeeo = =sbeRR1re ) ( 通通常常：射极输出器的输出射极输出器的输出电阻很小，带负载电阻很小，带负载能力强。能力强。rbeRbRLebc+ +- -+ +- -+ +- -RSi.VbIcIoV bISV eIReiI所谓所谓带负载能力强带负载能力强，是，是指当负载变化时，放大指当负载变化时，放大倍数基本不变。倍数基本不变。共集电极放大电路共集电极放大电路( (射极输出器射极输出器) )的特点：的特点：1. 1. 电压放大倍数小于电压放大倍数小于1 1

57、，约等于，约等于1;1;2. 2. 输入电阻高；输入电阻高；3. 3. 输出电阻低；输出电阻低；4. 4. 输出与输入同相输出与输入同相; ;5. 5. 电流放大能力强电流放大能力强. .LbeL) 1 () 1 (RrRAv= LbebiR1r/RR) ( = =1RrRsbeo 射极输出器的使用射极输出器的使用1. 1. 将射极输出器放在电路的首级，可以将射极输出器放在电路的首级，可以提高输入电阻。提高输入电阻。2. 2. 将射极输出器放在电路的末级，可以将射极输出器放在电路的末级，可以降低输出电阻，提高带负载能力。降低输出电阻，提高带负载能力。二、共基极放大电路二、共基极放大电路1.1.

58、静态分析静态分析静态工作情况与共射组态相同。静态工作情况与共射组态相同。2.2.动态分析动态分析(1)(1)电压放大倍数电压放大倍数 (2)(2)输入电阻输入电阻 (3)(3)输出电阻输出电阻 = = =1rR/1rI/VRbeebeiiiioV/VAv= =Ro RC=RL / rbeRL=RC/RLu 共射放大电路具有较强的电压放大能力和电流放大共射放大电路具有较强的电压放大能力和电流放大能力能力. .输入电阻和输出电阻适中输入电阻和输出电阻适中, ,所以常被用作多级所以常被用作多级放大电路的中间级放大电路的中间级. .u共集电极放大电路共集电极放大电路( (射极跟随器射极跟随器) )的电

59、压放大倍数小的电压放大倍数小于接近于于接近于1,1,但有较大的电流放大能力但有较大的电流放大能力, ,且输入电阻高且输入电阻高, ,输出电阻低输出电阻低, ,有很好的隔离、缓冲作用，所以常用作有很好的隔离、缓冲作用，所以常用作多级放大电路的输入级、输出级和中间缓冲级。多级放大电路的输入级、输出级和中间缓冲级。u共基极放大电路（电流跟随器）的输入电阻很小，共基极放大电路（电流跟随器）的输入电阻很小，电流放大能力差，其他性能和共射放大电路相同，电流放大能力差，其他性能和共射放大电路相同，但它具有很好的频率特性，所以常用作带宽放大电但它具有很好的频率特性，所以常用作带宽放大电路。路。u另外，以上三种

60、电路输入信号与输出信号之间的相另外，以上三种电路输入信号与输出信号之间的相位关系是特定的，在应用中要给予关注。位关系是特定的，在应用中要给予关注。三、三种放大电路的比较三、三种放大电路的比较iAvAiRoR1例例1 1：共集电路参数计算：共集电路参数计算电路如图，已知电路如图，已知5050，U UBEQBEQ0.7V0.7V，r rbbbb300300，试计算试计算Q Q点及点及A Au u、A Ausus、R Ri i、R Ro o。解：、根据直流通路解：、根据直流通路V4 . 644 . 112RIVRIVUmA4 . 12850IIuA284512007 . 012R)1 (RUVIeC