三极管工作原理(详解)ppt课件

1、4 4 双极结型三极管及放大电路根底双极结型三极管及放大电路根底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 放大电路静态任务点的稳定问题放大电路静态任务点的稳定问题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 共射极放大电路的任务原理共射极放大电路的任务原理4.6 组合放大电路组合放大电路4.7 放大电路的频率呼应放大电路的频率呼应1 1.掌握掌握BJT的电流分配、放大原理、特性曲线和主要参数；的电流分配、放大原理、特性曲线和主要参数； 重点重点 3.能熟练地利用图解分析法确定静态任务点，掌握任务点的设置与非线性失真的关

2、系；能熟练地利用图解分析法确定静态任务点，掌握任务点的设置与非线性失真的关系； 2.掌握共射、共集电路的组成、任务原理和计算；掌握共射、共集电路的组成、任务原理和计算； 4.能熟练地运用能熟练地运用H参数小信号等效电路计算放大电路的电压增益、输入电阻和输出电阻；参数小信号等效电路计算放大电路的电压增益、输入电阻和输出电阻； 5.掌握射极偏置电路的任务原理和静态、动态目的的计算；掌握射极偏置电路的任务原理和静态、动态目的的计算； 6.正确了解影响放大电路频率特性的要素，重点掌握放大电路的高频特性；正确了解影响放大电路频率特性的要素，重点掌握放大电路的高频特性；4 4 双极结型三极管及放大电路根底

3、双极结型三极管及放大电路根底2难点难点 1. H参数小信号等效电路的分析和计算；参数小信号等效电路的分析和计算； 2. 放大电路的频率特性及高频呼应放大电路的频率特性及高频呼应; 3. 组合放大电路的分析和计算。组合放大电路的分析和计算。4 4 双极结型三极管及放大电路根底双极结型三极管及放大电路根底34.1 半导体三极管半导体三极管4.1.1 BJT的构造简介的构造简介4.1.2 放大形状下放大形状下BJT的任务原理的任务原理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4 按频率分：高频管、低频管；按频率分：高频管、低频管； 按功率分：小、中、大功率管；按

4、功率分：小、中、大功率管； 按半导体资料分：硅、锗管；按半导体资料分：硅、锗管；4.1.1 BJT的构造简介的构造简介 BJT的类型：的类型： 按构造分：按构造分：NPN和和PNP管；管；54.1.1 BJT的构造简介的构造简介(a) 小功率管小功率管 (b) 小功率管小功率管 (c) 大功率管大功率管 (d) 中功率管中功率管6 半导体三极管的构造表示图如半导体三极管的构造表示图如下图。它有两种类型下图。它有两种类型:NPN型和型和PNP型。型。4.1.1 BJT的构造简介的构造简介(a) NPN型管构造表示图型管构造表示图(b) PNP型管构造表示图型管构造表示图(c) NPN管的电路符号

5、管的电路符号(d) PNP管的电路符号管的电路符号7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4.1.1 BJT的构造简介的构造简介 构造特点：构造特点： 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，且面积大；集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大； 基区很薄，普通在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。基区很薄，普通在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。8 三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，经过载流子传输表达出来的。三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，经过载流子传输表达出来的。外部条件：发射结正偏外部条件：发射结正偏 集电

6、结反偏集电结反偏4.1.2 放大形状下放大形状下BJT的任务原理的任务原理1. 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：搜集载流子集电区：搜集载流子基区：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( (自在电子和自在电子和空穴空穴) )参与导电，故称为双极型三极管或参与导电，故称为双极型三极管或BJT BJT (Bipolar Junction Transistor)(Bipolar Junction Transistor)。 IC= ICN+ ICBOIB =IEP+ IBN- ICBO = IE

7、P+ IEN - ICN ICBO = IE - IC放大形状下放大形状下BJTBJT中载流子的传输过程中载流子的传输过程IE=IEN+ IEP92. 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 CNE II即根据传输过程可知根据传输过程可知 IC= ICN+ ICBO通常通常 IC ICBOECII 则有则有 为电流放大系数。它只与管子的为电流放大系数。它只与管子的构造尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压构造尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。普通无关。普通 = 0.9 0.99 。IE=IB+ IC放大形状下放大形状下BJTBJT中载流子的传输过程中载流子的

8、传输过程4.1.2 放大形状下放大形状下BJT的任务原理的任务原理10 1 又设又设BCBOC III则 是另一个电流放大系数。同样，它也只与管子的构造尺寸和掺杂浓度有是另一个电流放大系数。同样，它也只与管子的构造尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。普通关，与外加电压无关。普通 1 。根据根据IE=IB+ IC IC= ICN+ ICBOCNE II且令且令BCCBOC IIII时，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4.1.2 放大形状下放大形状下BJT的任务原理的任务原理113. 三极管的三种组态三极管的三种组态共集电极接法，集电极作为公共电极，

9、用共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示。表示。共基极接法，基极作为公共电极，用共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示；表示；共发射极接法，发射极作为公共电极，用共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示；表示；BJT的三种组态的三种组态4.1.2 放大形状下放大形状下BJT的任务原理的任务原理12共基极放大电路共基极放大电路4. 放大作用放大作用假设假设 vI = 20mV电压放大倍数电压放大倍数4920mVV98. 0IO vvvA使使 iE = -1 mA，那么那么 iC = iE = -0.98 mA， vO = - iC RL = 0.98 V，当 = 0.98 时，时，4

10、.1.2 放大形状下放大形状下BJT的任务原理的任务原理13 综上所述，三极管的放大作用，主要是依托它的发射极电流可以经过基区传综上所述，三极管的放大作用，主要是依托它的发射极电流可以经过基区传输，然后到达集电极而实现的。输，然后到达集电极而实现的。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：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。2外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。4.1.2 放大形状下放大形状下BJT的任务原理的任务原理144.1.3 BJT的的V-I

11、 特性曲线特性曲线 iB=f(vBE) vCE=const(2) 当当vCE1V时，时， vCB= vCE - vBE0，集电结已进入反偏形状，开场收，集电结已进入反偏形状，开场收 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放大电路为例以共射极放大电路为例共射极衔接共射极衔接15饱和区：饱和区：iC明显受明显受vCE控制的区域，该区域内，控制的区域，该区域内，普通普通vCE0.7V (硅管硅管

12、)。此时，发射结正偏，。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。集电结正偏或反偏电压很小。iC=f(vCE) iB=const2. 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的曲线的的曲线的下方。此时，下方。此时， vBE小于死区电压。小于死区电压。放大区：放大区：iC平行于平行于vCE轴的区域，曲线根本平轴的区域，曲线根本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。4.1.3 BJT的的V-I 特性曲线特性曲线16 (1) (1) 共发射极直流电流放大系数共发

13、射极直流电流放大系数 = =ICICICEOICEO/IBIC / IB /IBIC / IB vCE=const vCE=const1. 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/ IBvCE=const171. 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/ IEvCB=const 当当ICBO和和ICEO很小时，很小时， 、 ，可以不加区分。

14、，可以不加区分。4.1.4 BJT的主要参数的主要参数18 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 发射极开路时，集电结的反向饱和电流。发射极开路时，集电结的反向饱和电流。 4.1.4 BJT的主要参数的主要参数19 (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 2. 极间反向电流极间反向电流4.1.4 BJT的主要参数的主要参数20(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

15、数4.1.4 BJT的主要参数的主要参数21 3. 极限参数极限参数(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反发射极开路时的集电结反 向击穿向击穿电压。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 向击向击穿电压。穿电压。 V(BR)CEO基极开路时集电极和发射 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) EBO4.1.4 BJT的主要参数的主要参数224.1.5 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

16、，ICBO约添加一倍。约添加一倍。 (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23讨论一讨论一1、分别分析、分别分析uI=0V、5V时时T是任务在截止形状还是导通形状；是任务在截止形状还是导通形状；2、知、知T导通时的导通时的UBE0.7V，假设当，假设当uI=5V，那么，

17、那么在什么范围内在什么范围内T处于放大形状，在什么范处于放大形状，在什么范围内围内T处于饱和形状？处于饱和形状？ 经过uBE能否大于Uon判别管子能否导通。A431007 . 05bBEIBRUuimA4 . 2512cCCCmaxRVi56BCmaxii临界饱和时的临界饱和时的24讨论二讨论二由图示特性求出由图示特性求出PCM、ICM、UBRCEO、。CECCMuiP2.7iCCEBCUiiuCE=1V时的时的iC就是就是ICMUBRCEOend254.2.1 电路组成电路组成4.2.2 共射放大电路的任务原理共射放大电路的任务原理4.2.3 两种适用放大电路两种适用放大电路4.2 共射极放

18、大电路共射极放大电路264.2.1 电路组成电路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27习惯画法习惯画法 共射极根本放大电路共射极根本放大电路习惯画法习惯画法4.2.1 电路组成电路组成284.2.2 共射放大电路的任务原理共射放大电路的任务原理Vi=0Vi=Vsint1.简单的任务原理简单的任务原理29 2.静态静态 电路处于静态时，三极管三个电极的电压、电流在特性曲线上确定为一点，称为静电路处于静态时，三极管三个电极的电压、电流在特性曲线上确定为一点，称为静态任务点，常称为态任务点，常称为Q Q点。普通用点。普通用IBIB、 IC IC和和VCE VCE

19、 或或IBQIBQ、ICQICQ和和VCEQ VCEQ 表示。表示。# # 思索题：放大电路为什么要建立正确的静态？思索题：放大电路为什么要建立正确的静态？ 输入信号为零输入信号为零vi= 0 vi= 0 或或 ii= 0 ii= 0时，放大电路的任务形状，也称直流任务形状。时，放大电路的任务形状，也称直流任务形状。4.2.2 共射放大电路的任务原理共射放大电路的任务原理30设置正确静态的必要性设置正确静态的必要性设置适宜的静态任务点，主要是为理处理失真问题；但设置适宜的静态任务点，主要是为理处理失真问题；但Q Q点将影响一切动态参数点将影响一切动态参数！ 电路的放大对象是动态信号，为什么要求

20、晶体管在信号为零时有适宜的直流电流和电路的放大对象是动态信号，为什么要求晶体管在信号为零时有适宜的直流电流和极间电压？极间电压？不设置正确的静态：不设置正确的静态：输出电压必然失真！输出电压必然失真！4.2.2 共射放大电路的任务原理共射放大电路的任务原理31 1 1画直流通路画直流通路 Us=0 Us=0，保管，保管RsRs；电容开路；电容开路； 电感相当于短路线圈电阻近似为电感相当于短路线圈电阻近似为0 0 3. 3.静态任务点静态任务点(Q(Q点的分析计算点的分析计算步骤：步骤：直流电流流经的通路直流电流流经的通路 直流通路直流通路 共射极放大电路共射极放大电路原那么：原那么：求求 IB

21、 IB、ICIC、VCEVCE4.2.2 共射放大电路的任务原理共射放大电路的任务原理322 2计算静态任务点计算静态任务点CCBEQBQbVVIRBQCEOBQCQIIII VCEQ=VCCICQRc 直流通路直流通路 3. 3.静态任务点静态任务点(Q(Q点的分析计算点的分析计算4.2.2 共射放大电路的任务原理共射放大电路的任务原理33 4.动态动态 输入信号不为零时，放大电路的任务形状，也称交流任务形状。输入信号不为零时，放大电路的任务形状，也称交流任务形状。 输入正弦信号输入正弦信号vs后，电路将处在动态任后，电路将处在动态任务情况。此时，务情况。此时，BJT各极电流及电压都将各极电

22、流及电压都将在静态值的根底上随输入信号作相应的变在静态值的根底上随输入信号作相应的变化。化。 4.2.2 共射放大电路的任务原理共射放大电路的任务原理34直流电源相当于交流接地。直流电源相当于交流接地。交流通路：信号电流流经的通路交流通路：信号电流流经的通路大容量电容相当于短路；大容量电容相当于短路；原那么：原那么： 共射极放大电路共射极放大电路交流通路交流通路 4.动态动态4.2.2 共射放大电路的任务原理共射放大电路的任务原理354.2.3 两种适用放大电路两种适用放大电路问题：问题：1、两种电源、两种电源2、信号源与放大电路不、信号源与放大电路不“共地共地将两个电源合二将两个电源合二为一

23、为一共地，且要使信号驮载共地，且要使信号驮载在静态之上在静态之上静态时，静态时，b1BEQRUU动态时，动态时， uBEuIURb11.直接耦合放大电路直接耦合放大电路36 耦合电容的容量应足够大，即对于交耦合电容的容量应足够大，即对于交流信号近似为短路。其作用是流信号近似为短路。其作用是“隔离直隔离直流、经过交流。流、经过交流。静态时，静态时，C1、C2上电压？上电压？CEQC2BEQC1UUUU，动态时，动态时，C1、C2为耦合电容！为耦合电容！UBEQUCEQuBEuIUBEQ，信号驮载在静态之上。，信号驮载在静态之上。负载上只需交流信号。负载上只需交流信号。2.阻容耦合放大电路阻容耦合

24、放大电路4.2.3 两种适用放大电路两种适用放大电路37共射极放大电路共射极放大电路 放大电路如下图。知放大电路如下图。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任务在哪个区域？任务在哪个区域？2当当Rb=100k 时，放大电路的时，放大电路的Q点。此时点。此时BJT任务在哪个区域？任务在哪个区域？忽略忽略BJT的饱和压降的饱和压降解：解：1A40300k2V1bBECCBQ RVVI2当当Rb=100k 时，时，3.2mAA4080BQCQ II 5.6V3.2mA2k-V12CQcCCCEQ IR

25、VV静态任务点为静态任务点为Q40A，3.2mA，5.6V，BJT任务在放大区。任务在放大区。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：A120100k2V1bCCBQ RVImA6 . 9A12080BQCQ II V2 . 79.6mA2k-V12CQcCCCEQ IRVVmA62k2V1cCESCCCM RVVICMBQ II 由由于于，所以，所以BJT任务在饱和区。任务在饱和区。VCE不能够为负值，不能够为负值，此时，此时，Q120uA，6mA，0V，38讨论讨论1 放大电路的组成原那么放大电路的组成原那么静态任务点适宜：适宜的直流电源静态任务点适宜：适

26、宜的直流电源 适宜的电路参数适宜的电路参数输入信号可以作用于晶体管的输入端，输出信号可以传送给负载。输入信号可以作用于晶体管的输入端，输出信号可以传送给负载。对适用放大电路的要求：对适用放大电路的要求： 共地；共地； 直流电源种类尽能够少；直流电源种类尽能够少； 负载上无直流分量。负载上无直流分量。391.1.用用NPNNPN型管组成一个在本节课中未见过的共射放大电路。型管组成一个在本节课中未见过的共射放大电路。2.2.用用PNPPNP型管组成一个共射放大电路。型管组成一个共射放大电路。照葫芦画瓢！照葫芦画瓢！讨论讨论2end404.3 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

27、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1. 静态任务点的图解分析静态任务点的图解分析2. 动态任务情况的图解分析动态任务情况的图解分析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根本共射极放大电路参数小信号模型分析根本共射极放大电路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411. 静态任务点的图解分析静态任务点的图解分析 采用该方法分析静态任务点，必需知三极管的输入输出特性曲线。采用该方法分析静态任务点，必需知三极管的输入输出特性曲

28、线。 共射极放大电路共射极放大电路4.3.1 图解分析法图解分析法静态静态421. 静态任务点的图解分析静态任务点的图解分析 列输入回路方程列输入回路方程 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 首先，画出直流通路首先，画出直流通路直流通路直流通路 bBBBBERiV v4.3.1 图解分析法图解分析法静态静态43 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曲线的交点即为曲线的交点即为Q点，从而得点，从而得到到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 ，两线的交点即是

29、，两线的交点即是Q点，得到点，得到IBQ。bBBBBERiV v4.3.1 图解分析法图解分析法静态静态44 根据根据vs的波形，在的波形，在BJT的输入特的输入特性曲线图上画出性曲线图上画出vBE 、 iB 的的波形波形2. 动态任务情况的图解分析动态任务情况的图解分析tsinsmsV vbBsBBBERiV vv4.3.1 图解分析法图解分析法动态动态45 根据根据iB的变化范围在输出特性曲线图上画出的变化范围在输出特性曲线图上画出iC和和vCE 的波形的波形cCCCCERiV v4.3.1 图解分析法图解分析法动态动态46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4.3

30、.1 图解分析法图解分析法动态动态47波形的失真波形的失真饱和失真截止失真 由于放大电路的任务点到达了三极管由于放大电路的任务点到达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NPNNPN管，管，输出电压表现为底部失真。输出电压表现为底部失真。 由于放大电路的任务点到达了三极管的由于放大电路的任务点到达了三极管的截止区而引起的非线性失真。对于截止区而引起的非线性失真。对于NPNNPN管，管，输出电压表现为顶部失真。输出电压表现为顶部失真。留意：对于PNP管，由于是负电源供电，失真 的表现方式，与NPN管正好相反。3. 静态任务点对波形失真的影响静态任务点对波形失真的

31、影响4.3.1 图解分析法图解分析法波形失真波形失真48截止失真截止失真消除方法：增大消除方法：增大VBB，即向上平移输入回路负载线。，即向上平移输入回路负载线。截止失真是在输入回路首先产生失真！截止失真是在输入回路首先产生失真！减小减小Rb能消除截止失真吗？能消除截止失真吗？4.3.1 图解分析法图解分析法波形失真波形失真49饱和失真饱和失真饱和失真产生于晶体管的输出回路！饱和失真产生于晶体管的输出回路！4.3.1 图解分析法图解分析法波形失真波形失真50消除饱和失真的方法消除饱和失真的方法消除方法：增大消除方法：增大Rb，减小，减小VBB，减小，减小，减小，减小Rc，增大，增大VCC。 Q

32、 QRb或或或或VBB Rc或或VCC2 最大不失真输出电压最大不失真输出电压Uom ：比较：比较UCEQ与与 VCC UCEQ ， 取其小者，除以取其小者，除以 。这可不是好这可不是好方法！方法！4.3.1 图解分析法图解分析法波形失真波形失真514. 图解分析法的适用范围图解分析法的适用范围适用范围：幅度较大而任务频率不太高的情况适用范围：幅度较大而任务频率不太高的情况优点：优点： 直观、笼统直观、笼统 有助于建立和了解交、直流共存，静态和动态等重要概念；有助于建立和了解交、直流共存，静态和动态等重要概念； 有助于了解正确选择电路参数、合理设置静态任务点的有助于了解正确选择电路参数、合理设

33、置静态任务点的 重要性重要性 能全面地分析放大电路的静态、动态任务情况。能全面地分析放大电路的静态、动态任务情况。缺陷：缺陷： 不能分析任务频率较高时的电路任务形状不能分析任务频率较高时的电路任务形状 不能用来分析放大电路的输入电阻、输出电阻等不能用来分析放大电路的输入电阻、输出电阻等 动态性能目的。动态性能目的。4.3.1 图解分析法图解分析法适用范围适用范围524.3.2 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绪建立小信号模型的思绪 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

34、特性曲线近似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替代，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地用直线来替代，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处置。处置。 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线性化处置，从而简化放大电路的分析和设计。模型，就是将非线性器件做线性化处置，从而简化放大电路的分析和设计。531. 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),(CEB1B

35、Evvif 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CECEBEBBBEBEdddBCEvvvvv IVii用小信号交流分量表示用小信号交流分量表示vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce 对于对于BJT双口网络，知输入输出特性曲线如下：双口网络，知输入输出特性曲线如下：iB=f(vBE) vCE=constiC=f(vCE) iB=const可以写成：可以写成：),(CEB2Cvifi CECECBBCCdddBCEvv IViiiiiBJT双口网络双口网络54CEBBEie Vih v输出端交流短路时的输入电阻；输出端交流短路时的输

36、入电阻；输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数；输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数；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：四个参数量纲各不一样，故称为混合参数四个参数量纲各不一样，故称为混合参数H参数。参数。vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevceCEBCfe Viih BCEBEre Ihvv BCECoe Iihv 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551. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型

37、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+ hrevceic= hfeib+ hoevceBJT双口网络双口网络561. 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参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。 H参数与任务点有关，在放大区根本不变。 H参数都是微变参数，所以只适宜对交流信号的分析。 受控电流源受控电流源hfeib hfeib ，反映了，反映了BJTBJT的基的基极电流对集电极电流的控制造用。电流源极电流对集电极电流的控制造用。电流源的流向由的流向由ibib的流向决议。的

38、流向决议。 hrevce hrevce是一个受控电压源。反映是一个受控电压源。反映了了BJTBJT输出回路电压对输入回路的影响。输出回路电压对输入回路的影响。571. 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，常忽略它们的影都很小，常忽略它们的影响。响。 BJT在共射衔接时，其在共射衔接时，其H参数的数量级参数的数量级普通为普通为 S101010101052433oefereieehhhhh581. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数确实定参数确实定 普通用测试仪测出；普通用测试仪测出；rbe 与与Q点有关，可用图示仪测出。点

39、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 那么那么 )mA()mV(26)1(200EQbeIr )mA()mV(26)mA()mV(EQEQeIIVrT 而而 (T=300K) 普通也用公式估算普通也用公式估算 rbe 忽略忽略 re 594.3.2 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根本共射极放大电路参数小信号模型分析根本共射极放大电路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bBEBBBRVVI 普通硅管普通硅管VBE=0.7V，锗管，锗管VBE=0.2V， 知。

40、知。BCII LCcCECCCE)(RIRVVV 602. 用用H参数小信号模型分析根本共射极放大电路参数小信号模型分析根本共射极放大电路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612. 用用H参数小信号模型分析根本共射极放大电路参数小信号模型分析根本共射极放大电路3求放大电路动态目的求放大电路动态目的根据根据)(bebbirRi vbcii )/(LccoRRi v那么电压增益为那么电压增益为)()/()()/()()/(bebLcbebbLcbbebbLcciorRRRrRiRRirRiRRiA vvv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

41、参数小信号等效电路622. 用用H参数小信号模型分析根本共射极放大电路参数小信号模型分析根本共射极放大电路3求放大电路动态目的求放大电路动态目的输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻令令0i v0b i0b iRo = Rc 所以所以bebbbebbbiiiirRirRiiiR )( vv LsR,0ttovviR633. 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任务在其任务在其V VT T特性曲线的线性范围即放大区特性曲线的线性范围即放大区内。内。H H参数的值是在静态任务点上求得的。所以，放大电路的动态性能与静态任

42、务点参数参数的值是在静态任务点上求得的。所以，放大电路的动态性能与静态任务点参数值的大小及稳定性亲密相关。值的大小及稳定性亲密相关。优点：优点： 分析放大电路的动态性能目的分析放大电路的动态性能目的(Av (Av 、RiRi和和RoRo等等) )非常方便，且适用于频率较高时的非常方便，且适用于频率较高时的分析。分析。4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法缺陷：缺陷： 在在BJTBJT与放大电路的小信号等效电路中，电压、电流等电量及与放大电路的小信号等效电路中，电压、电流等电量及BJTBJT的的H H参数均是针对参数均是针对变化量变化量( (交流量交流量) )而言的，不能用来分析计算静态任

43、务点。而言的，不能用来分析计算静态任务点。end644.4 放大电路静态任务点的稳定问题放大电路静态任务点的稳定问题4.4.1 温度对静态任务点的影响温度对静态任务点的影响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654.4.1 温度对静态任务点的影响温度对静态任务点的影响 4.1.6节讨论过，温度上升时，节讨论过，温度上升时，BJT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都会增大，而发射结正向压降会增大，而发射

44、结正向压降VBE会减小。这些参数随温度的变化，都会使放大电路中的集会减小。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电极静态电流ICQ随温度升高而添加随温度升高而添加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根本稳定不变，就要求在温度升高时，电路能自动地适当减小基极电流根本稳定不变，就要求在温度升高时，电路能自动地适当减小基极电流IBQ 。664.4.2 射极偏置电路射极偏置电路1 1稳定任务点原理稳定任务点原理 目的：温度变化时，使目的：温度变化时，使IC维维持恒定。持恒定。 假设温度变化时，假设温度变化时，b点电位能根点电位

45、能根本不变，那么可实现静态任务点的本不变，那么可实现静态任务点的稳定。稳定。T 稳定原理：稳定原理： IC IE VE 、VB不变不变 VBE IB IC反响控制反响控制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67b点电位根本不变的条件：点电位根本不变的条件：I1 IBQ ，CCb2b1b2BQVRRRV 此时，此时，VBQ与温度无关与温度无关VBQ VBEQRe取值越大，反响控制造用越强取值越大，反响控制造用越强普通取普通取 I1 =(510)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

46、任务点原理稳定任务点原理681. 基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路2 2放大电路目的分析放大电路目的分析静态任务点静态任务点CCb2b1b2BQVRRRV eBEQBQEQCQRVVII )(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVV IICQBQ 69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放大电路目的分析放大电路目的分析1. 基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路70电压增益电压增益输出回路：输出回路：)/(LcboRRi v输入回路：输入回路：ebbebeebebi)1(RiriRiri v电压增益：电压增益：ebeLcebebLcbio)1(

47、)/()1()/(RrRRRriRRiA vvv画小信号等效电路画小信号等效电路确定模型参数确定模型参数 知，求知，求rberbe)mA()mV(26)1(200EQbeIr 增益增益2 2放大电路目的分析放大电路目的分析可作为公式用可作为公式用1. 基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路71输入电阻输入电阻那么输入电阻那么输入电阻放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻2 2放大电路目的分析放大电路目的分析)1(ebebiRri vb2ib1iei)1( RRRriiivvv bebibRb2b1eiii11)1(11RRRriR bev)1(|ebeb

48、2b1RrRR 1. 基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路72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 网络内独立源置零网络内独立源置零 负载开路负载开路 输出端口加测试电压输出端口加测试电压0)()(ecbsbeb RiiRri0)()(ebccebct Riiriiv其中其中b2b1ss/RRRR 那么那么)1(esbeecectoRRrRriR v当当coRR 时，时，coRR 普通普通cceoRrR 2 2放大电路目的分析放大电路目的分析1. 基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路732. 含有双电源的射极偏置电路含有双电

49、源的射极偏置电路1 1阻容耦合阻容耦合静态任务点静态任务点00EEEe2e1BEBb )()(VIRRVIRECII )()(e1e1EcCEECCCERRIRIVVV CBII BE1II)( 742. 含有双电源的射极偏置电路含有双电源的射极偏置电路2 2直接耦合直接耦合753. 含有恒流源的射极偏置电路含有恒流源的射极偏置电路静态任务点由恒流源提供静态任务点由恒流源提供分析该电路的分析该电路的Q点及点及、 、 vAiRoRend764.5 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4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路4.5.2 共基极放大电路共基极放大电路4

50、.5.3 放大电路三种组态的比较放大电路三种组态的比较774.5.1 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构造如图示共集电极电路构造如图示该电路也称为射极输出器该电路也称为射极输出器ebBEQCCBQ)1(RRVVI eCQCCeEQCCCEQRIVRIVV BQCQII eEQBEQbBQCCRIVRIV BQEQ)1(II 由由得得直流通路直流通路 78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通路交流通路 794.5.1 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

51、路：输出回路：输入回路：输入回路：LbbebLbbbebi)1( )(RiriRiiri v电压增益：电压增益：1)1()1()1()1(LbeLLbeLLbebLbio RrRRrRRriRiAvvv其中其中LeL/ RRR LbLbbo)1()(RiRii v普通普通beLrR ，那么电压增益接近于，那么电压增益接近于1 1，同相同相与与iovv电压跟随器电压跟随器1 vA即即。804.5.1 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 ，beLrR 时，时，Lbi/RRR 输入电阻大输入电阻大)1(| )1(LbLibiiiiiRrRRrRiR beb

52、evvvv81输出电阻输出电阻由电路列出方程由电路列出方程ebbtRiiii )(sbebtRri veteRiR v其中其中bss/ RRR 那么输出电阻那么输出电阻rRRiR 1/besettov当当 1beserRR，1 时，时， besorRR 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82rRRR 1/beseo共集电极电路特点：共集电极电路特点：同相同相与与iovv 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，带负载才干强输出电阻小，带负载才干强)1(

53、/LbebiRrRR 1 vA。4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路834.5.2 共基极放大电路共基极放大电路1.1.静态任务点静态任务点 直流通路与射极偏置电路一样直流通路与射极偏置电路一样CCb2b1b2BQVRRRV eBEQBQEQCQRVVII )( ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVV IICQBQ 842.2.动态目的动态目的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 LboRi vbebiri vbeLiorRA vvv4.5.2 共基极放大电路共基极放

54、大电路85 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻coRR 2.2.动态目的动态目的小信号等效电路小信号等效电路 beeeiiiiiRR)1(i eeRiR/iv bebri/iv beieiiiii)1(/rRiRvvvvrR 1|bee共基极电路特点：共基极电路特点：同同相相与与iovv 电压增益较高，电压增益较高， 输入电阻小输入电阻小 输出电阻和共射放大电路类似输出电阻和共射放大电路类似4.5.2 共基极放大电路共基极放大电路864.5.3 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别根据：以输入、输出信号的位置为判别根据：

55、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 872.2.三种组态的比较三种组态的比较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883.3.三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，输出电阻与集电极电阻有很大关，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集电极电阻有很大关系。适用于低频

56、情况下，作多级放大电路的中间级。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： 只需电流放大作用，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，输只需电流放大作用，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、输出级或缓冲级。出电阻最小，频率特性好。可用于输入级、输出级或缓冲级。共基极放大电路：共基极放大电路： 只需电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电阻小，输出电阻与集电极电只需电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电阻小，输出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好，常用于高

57、频或宽频带低输入阻抗的场所，模拟集成电路中亦兼有电位阻有关。高频特性较好，常用于高频或宽频带低输入阻抗的场所，模拟集成电路中亦兼有电位挪动的功能。挪动的功能。 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end894.6 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904.6.1 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914.6.1 共射共射共基放大电路共基放大电路21o1oio1iovvvvvvvvvAAA )1(2be1be21be1L11rrrRA vbe2Lc22be2L222)|

58、(rRRrRA v其中其中 be2Lc22be12be21)|()1(rRRrrA v所以所以 12 由于由于be1Lc21)|(rRRA v因此因此 组合放大电路总的电压增益等于组成它的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的乘积。各级单管放大电路电压增益的乘积。 前一级的输出电压是后一级的输入电压，前一级的输出电压是后一级的输入电压，后一级的输入电阻是前一级的负载电阻后一级的输入电阻是前一级的负载电阻RL。电压增益电压增益2be2L1rR 924.6.1 共射共射共基放大电路共基放大电路输入电阻输入电阻RiiiivRb|rbe1Rb1|Rb2|rbe1 输出电阻输出电

59、阻Ro Rc2 93T1T1、T2T2构成复合管，可等效为一个构成复合管，可等效为一个NPNNPN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944.6.2 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(11)rbe2 954.6.2 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

60、组成的复合管 rberbe1964.6.2 共集共集共集放大电路共集放大电路end2. 共集共集共集放大电路的共集放大电路的Av、 Ri 、Ro iovvvA LbeL11RrR 1|bebseorRRRR式中式中 12 rberbe1(11)rbe2 RLRe|RL RiRb|rbe(1)RL 974.7 放大电路的频率呼应放大电路的频率呼应4.7.1 单时间常数单时间常数RC电路的频率呼应电路的频率呼应4.7.2 BJT的高频小信号模型及频率参数的高频小信号模型及频率参数4.7.3 单级共射极放大电路的频率呼应单级共射极放大电路的频率呼应4.7.4 单级共集电极和共基极放大电路的高频呼应单