第2章晶体管及其放大电路

1、模 拟 电 子 技 术2.1 晶体管2.2 放大的概念及放大电路的性能指标2.3 共发射极放大电路的组成及工作原理2.4 放大电路的图解分析法2.5 放大电路的微变等效电路分析法2.6 分压式稳定静态工作点电路2.7 共集电极放大电路2.8 共基极放大电路2.9 组合单元放大电路小结小结第第2章章 晶体管及其基本放大电路晶体管及其基本放大电路模 拟 电 子 技 术2.1.1 晶体三极管晶体三极管2.1.2 晶体三极管的特性曲线晶体三极管的特性曲线2.1.3 晶体三极管的主要参数晶体三极管的主要参数模 拟 电 子 技 术( (Semiconductor Transistor) )2.1.1 晶体

2、三极管晶体三极管一、结构、符号和分类一、结构、符号和分类NNP发射极发射极 E基极基极 B集电极集电极 C发射结发射结集电结集电结 基区基区 发射区发射区 集电区集电区emitterbasecollectorNPN 型型PPNEBCPNP 型型ECBECB模 拟 电 子 技 术分类分类：按材料分：按材料分： 硅管、锗管硅管、锗管按功率分：按功率分： 小功率管小功率管 1 W中功率管中功率管 0.5 1 W模 拟 电 子 技 术二、电流放大原理二、电流放大原理1. 三极管放大的条件三极管放大的条件内部内部条件条件发射区掺杂浓度高发射区掺杂浓度高基区薄且掺杂浓度低基区薄且掺杂浓度低集电结面积大集电

3、结面积大外部外部条件条件发射结正偏发射结正偏集电结反偏集电结反偏2. 满足放大条件的三种电路满足放大条件的三种电路uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共发射极共发射极共集电极共集电极共基极共基极模 拟 电 子 技 术3. 三极管内部载流子的传输过程三极管内部载流子的传输过程1) ) 发射区向基区注入多子发射区向基区注入多子电子电子， 形成发射极电流形成发射极电流 IE。I CN多数向多数向 BC 结方向扩散形成结方向扩散形成 ICN。IE少数与空穴复合，形成少数与空穴复合，形成 IBN 。I BN基区空基区空穴来源穴来源基极电源提供基极电源提供( (IB) )集电区少子漂移集电区少子漂移

4、( (ICBO) )I CBOIBIBN IB + ICBO即：即：IB = IBN ICBO 2) )电子到达基区后电子到达基区后( (基区空穴运动因浓度低而忽略基区空穴运动因浓度低而忽略) )模 拟 电 子 技 术I CNIEI BNI CBOIB 3) ) 集电区收集扩散过集电区收集扩散过 来的载流子形成集来的载流子形成集 电极电流电极电流 ICICI C = ICN + ICBO 模 拟 电 子 技 术4. 三极管的电流分配关系三极管的电流分配关系当管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、集当管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、集电结面积等确定，故电流的比例关系确定，即：电结面积等

5、确定，故电流的比例关系确定，即：IB = I BN ICBO IC = ICN + ICBOBNCNII CEOBCBOBC)1(IIIII 穿透电流穿透电流CBOBCBOCIIII 模 拟 电 子 技 术IE = IC + IBCEOBCIII BCEIII BC II BE )1(II CEOBE )1(III 模 拟 电 子 技 术2.1.2 晶体三极管的特性曲线晶体三极管的特性曲线一、输入特性一、输入特性输入输入回路回路输出输出回路回路常数常数 CE)(BEBuufi0CE u与二极管特性相似与二极管特性相似模 拟 电 子 技 术BEuBiO0CE uV 1CE u0CE uV 1CE

6、 u特性基本特性基本重合重合( (电流分配关系确定电流分配关系确定) )特性右移特性右移( (因集电结开始吸引电子因集电结开始吸引电子) )导通电压导通电压 UBE( (on) )硅管：硅管： (0.6 0.8) V锗管：锗管： (0.2 0.3) V取取 0.7 V取取 0.2 V模 拟 电 子 技 术二、输出特性二、输出特性常数常数 B)(CECiufiiC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 4321截止区：截止区： IB 0 IC = ICEO 0条件：条件：两个结反两个结反偏偏截止区截止区ICEO模 拟 电 子 技 术iC /

7、mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 43212. 放大区：放大区：CEOBCIII 放大区放大区截止区截止区条件：条件： 发射结正偏发射结正偏 集电结反偏集电结反偏特点：特点： 水平、等间隔水平、等间隔ICEO模 拟 电 子 技 术iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 43213. 饱和区：饱和区：uCE u BEuCB = uCE u BE 0条件：条件：两个结正偏两个结正偏特点：特点：IC IB临界饱和时：临界饱和时： uCE = uBE深度饱和时：深度饱和时：0.3 V ( (

8、硅管硅管) )UCE( (SAT) )= =0.1 V ( (锗管锗管) )放大区放大区截止区截止区饱饱和和区区ICEO模 拟 电 子 技 术三、温度对特性曲线的影响三、温度对特性曲线的影响1. 温度升高，输入特性曲线温度升高，输入特性曲线向左移。向左移。温度每升高温度每升高 1 C，UBE (2 2.5) mV。温度每升高温度每升高 10 C，ICBO 约增大约增大 1 倍。倍。BEuBiOT2 T1模 拟 电 子 技 术2. 温度升高，输出特性曲线温度升高，输出特性曲线向上移。向上移。iCuCE T1iB = 0T2 iB = 0iB = 0温度每升高温度每升高 1 C， (0.5 1)%

9、。输出特性曲线间距增大。输出特性曲线间距增大。O模 拟 电 子 技 术2.1.3 晶体三极管的主要参数晶体三极管的主要参数一、电流放大系数一、电流放大系数1. 共发射极电流放大系数共发射极电流放大系数iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 4321 直流电流放大系数直流电流放大系数BCCBOBCBOCBNCNIIIIIIII 交流电流放大系数交流电流放大系数 BiiC一般为几十一般为几十 几百几百Q82A1030A1045. 263 80108 . 0A1010A10)65. 145. 2(63 模 拟 电 子 技 术iC / mAuC

10、E /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 43212. 共基极电流放大系数共基极电流放大系数 11BCCECIIIII 1 一般在一般在 0.98 以上。以上。 Q988. 018080 二、极间反向饱和电流二、极间反向饱和电流CB 极极间反向饱和电流间反向饱和电流 ICBO，CE 极极间反向饱和电流间反向饱和电流 ICEO。模 拟 电 子 技 术三、极限参数三、极限参数1. ICM 集电极最大允许电流，超过时集电极最大允许电流，超过时 值明显降低。值明显降低。2. PCM 集电极最大允许功率损耗集电极最大允许功率损耗PC = iC uCE。iCICMU(

11、BR)CEOuCEPCMOICEO安安全全 工工 作作 区区模 拟 电 子 技 术U( (BR) )CBO 发射极开路时发射极开路时 C、B 极极间反向击穿电压。间反向击穿电压。3. U( (BR) )CEO 基极开路时基极开路时 C、E 极极间反向击穿电压。间反向击穿电压。U( (BR) )EBO 集电极极开路时集电极极开路时 E、B 极极间反向击穿电压。间反向击穿电压。U( (BR) )CBO U( (BR) )CEO U( (BR) )EBO模 拟 电 子 技 术2.2.1.2.2.1.放大的概念放大的概念 概述概述一一.扩音机示意图扩音机示意图1) 输入量控制输出量输入量控制输出量2)

12、把直流能量转换成按输入量变化的交流能量把直流能量转换成按输入量变化的交流能量模 拟 电 子 技 术二二.方框图方框图直流电源直流电源信信号号源源RS+usRSis放大放大电路电路负负载载RL方框图的示意图方框图的示意图模 拟 电 子 技 术三、放大电路的四端网络表示三、放大电路的四端网络表示1 22 +us放大放大电路电路RS+ui+uoRLioiius 信号源电压信号源电压Rs 信号源内阻信号源内阻RL 负载电阻负载电阻ui 输入电压输入电压uo 输出电压输出电压ii 输入电流输入电流io 输出电流输出电流模 拟 电 子 技 术.2.2 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标11 22

13、 +us放大放大电路电路RS+ui+uoRLioii电压增益电压增益 Au (dB) = 20lg |Au|一、一、 放大倍数放大倍数电压放大倍数电压放大倍数 Au = uo/ui电流放大倍数电流放大倍数 Ai = io/ ii电流增益电流增益 Ai (dB) = 20lg |Ai|模 拟 电 子 技 术二、输入电阻二、输入电阻1 +usRS+uiiiRiiSisiRRRuu Ri 越大，越大， ui 与与 us 越接近越接近iiiiuR 例例 us = 20 mV，Rs = 600 ，比较比较不同不同 Ri 时时的的 ii 、ui。Riiiui6 000 3 A18 mV600 16.7 A

14、10 mV60 30 A1.82 mV模 拟 电 子 技 术当信号源有内阻时：当信号源有内阻时：Ui.UO.Ui.Us.模 拟 电 子 技 术三、输出电阻三、输出电阻放大电路的输出相当于放大电路的输出相当于负载的信号源，该信号源的负载的信号源，该信号源的内阻称为电路的输出电阻。内阻称为电路的输出电阻。计算计算： 0Lso RuiuRi22 11 usRS+u放大放大电路电路= 0Ro测量测量：LoLotoRRRuu Looto)1(RuuR uot 负载开路时的输出电压；负载开路时的输出电压；uo 带负载时的输出电压，带负载时的输出电压， Ro 越小，越小，uot 和和 uo 越接近越接近。2

15、2 11 +usRS+ui+uoRLRo+uotRi模 拟 电 子 技 术四、四、 通频带通频带电抗元件电抗元件( (主要是电容主要是电容) )使放大电路对不同频率使放大电路对不同频率输入信号的放大能力不同，反映在：输入信号的放大能力不同，反映在：Au( f ) 幅频特性幅频特性 ( f ) 相频特性相频特性1. 幅频特性和相频特性幅频特性和相频特性)( )()j (ffAfAuu fAu(f)OfO)( f 2. 频带宽度频带宽度( (带宽带宽) )BWAum2/muAfLfH下下限限频频率率 上限上限频率频率 中频段中频段低频段低频段高频段高频段BW0.7BW0.7 = fH fL ( (

16、Band Width) )模 拟 电 子 技 术 放大电路主要用于放大微弱的电信号，输出电压放大电路主要用于放大微弱的电信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，这里主要讲或电流在幅度上得到了放大，这里主要讲电压放大电路。电压放大电路。模 拟 电 子 技 术晶体管放大电路的晶体管放大电路的组成及其工作原理组成及其工作原理 2.3.1 共射基本放大电路的组成共射基本放大电路的组成模 拟 电 子 技 术输出不失真输出不失真发射结加正向电压发射结加正向电压集电结加反向电压集电结加反向电压RBVBBC1+Rs+us-RCVCCTC2RL+uo信号源加到信号源加到b-e间间ui模 拟 电 子 技 术 1.

17、发射结加正向电压 2.集电结加反向电压 3.把信号源加到b-e之间 4.在输入信号作用下得到不失真的输出信号 以上四条是判断三极管放大电路能否放大的依据，四条必须同时满足。模 拟 电 子 技 术2.3.2 2.3.2 放大电路中各元件放大电路中各元件的作用的作用做一变换做一变换C2Rsus+-+C1+RL+-uo+-ui模 拟 电 子 技 术RBVBBRCC1C2T放大元件放大元件iC= iB，工作在放大区，工作在放大区，要保证集电结反要保证集电结反偏，发射结正偏。偏，发射结正偏。uiuo输入输入输出输出参考点参考点RL+VCCRsus+-模 拟 电 子 技 术使发射结正偏，使发射结正偏，并提

18、供适当的并提供适当的静态工作点静态工作点IB和和UBE。RB+VCCVBBRCC1C2TRL基极电源与基极电阻基极电源与基极电阻Rs+us-模 拟 电 子 技 术集电极电源，集电极电源，为电路提供能为电路提供能量。并保证集量。并保证集电结反偏。电结反偏。Rb+VCCVBBRCC1C2TRLRs+us-模 拟 电 子 技 术集电极电阻，集电极电阻，将变化的电流将变化的电流转变为变化的转变为变化的电压。电压。Rb+VCCVBBRCC1C2TRLRs+us-模 拟 电 子 技 术耦合电容：耦合电容：电解电容，有极性，电解电容，有极性，大小为大小为10 F50 F作用：作用：隔直通交隔直通交隔离输入输

19、出与隔离输入输出与电路直流的联系，电路直流的联系，同时能使信号顺同时能使信号顺利输入输出。利输入输出。RB+VCCVBBRCC1C2TRL+uiuoRs+us-模 拟 电 子 技 术单电源供电单电源供电可以省去可以省去RB+VCCVBBRCC1C2TRLRs+us-模 拟 电 子 技 术RB单电源供电单电源供电+VCCRCC1C2TRLuo+-+Rs+us-模 拟 电 子 技 术ceCECEcCCbBBbeBEBEuUuiIiiIiuUu 1. 1.静态：静态：u ui i=0.=0. 2.2.动态：动态：若输入为正弦信号若输入为正弦信号下面研究的问题下面研究的问题模 拟 电 子 技 术图解分

20、析法图解分析法2.4.2 动态工作情况分析动态工作情况分析2.4.1 静态工作情况分析静态工作情况分析引引 言言模 拟 电 子 技 术引言引言基本思想基本思想 非线性电路经适当近似后可按线性电路对待，非线性电路经适当近似后可按线性电路对待，利用叠加定理，分别分析电路中的交、直流成分。利用叠加定理，分别分析电路中的交、直流成分。分析三极管电路的基本思想和方法分析三极管电路的基本思想和方法模 拟 电 子 技 术放大电路没有输入信号时的工作状态称为静态。放大电路没有输入信号时的工作状态称为静态。 静态静态分析的任务是根据电路参数和三极管的分析的任务是根据电路参数和三极管的特性确定特性确定静静 态值（

21、直流值）态值（直流值）UBE、IB、 IC 和和UCE。可用放大电路的直流通路来分析。可用放大电路的直流通路来分析。2.4.1 2.4.1 静态工作情况分析静态工作情况分析模 拟 电 子 技 术Rb+VCCRCC1C2TRL为什么要为什么要设置静态设置静态工作点？工作点？ 放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管工作在线性区以保证信号不失真。工作在线性区以保证信号不失真。模 拟 电 子 技 术一、静态工作点的估算、静态工作点的估算1.直流通路直流通路(1)含义含义(2)目的目的(3)画法画法模 拟 电 子 技 术开路开路将交流电压源短路将交流电压

22、源短路 将电容开路。将电容开路。直流通路的画法：直流通路的画法：开路开路RB+VCCRCC1C2RLUi=0模 拟 电 子 技 术RB+VCCRC静态工作点（静态工作点（ IB、UBE、IC、UCE）2.估算估算模 拟 电 子 技 术（1）估算）估算IB（ UBE 0.7V)Rb+VCCRCIBUBEbBECCBRUVIbCC7 . 0RVbRVCCRb称为称为偏置电阻偏置电阻，IB称称为为偏置电流偏置电流。模 拟 电 子 技 术（2）估算）估算UCE、ICCCCCCERIVUIC= IBICRb+VCCRCUCE+-模 拟 电 子 技 术例：用估算法计算静态工作点。例：用估算法计算静态工作点

23、。已知：已知：VCC=12V，RC=4K ，Rb=300K ， =37.5。解：解：A400.04mA30012RVIbCCBmAIIBC5 . 104. 05 .376V41.512RIVUCCCCCE请注意电路中请注意电路中IB和和IC的数量级的数量级UBE 0.7VRb+VCCRC模 拟 电 子 技 术R+VCCRCTICUBEUCE( IC,UCE )(IB,UBE)IB+-二、二、用图解法确定静态工作点用图解法确定静态工作点模 拟 电 子 技 术1.在输入回路中确定在输入回路中确定 (IB,UBE)根据输入特性曲线及直根据输入特性曲线及直流负载线方程：流负载线方程：BE = V BR

24、B输入回路图解输入回路图解QuBE/ViB/ A静态工作点静态工作点VCCVCC/RBUBEQIBQO可在输入特性曲线可在输入特性曲线找出静态工作点找出静态工作点模 拟 电 子 技 术uCE = VCC iC RC输出回路图解输出回路图解uCE/ViC/mAVCCVCC/RCOQUCEQICQiB 根据输出特性曲线及直流负载线方程：根据输出特性曲线及直流负载线方程：2.在输出回路中确定在输出回路中确定 (IC,UCE)(IB,UBE) 和和( IC,UCE )分别对应于输入输出特性曲分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为线上的一个点称为静态工作点静态工作点。直流负载线直流负载线模 拟 电 子

25、 技 术三、电路参数对静态工作点的影响三、电路参数对静态工作点的影响1. 改变改变 RB，其他参数不变，其他参数不变uBEiBuCEiCVCCVBBVBBRBQQR B iB Q 趋近截止区；趋近截止区；R B iB Q 趋近饱和区。趋近饱和区。2. 改变改变 RC ，其他参数不变，其他参数不变RC Q 趋近饱和区。趋近饱和区。iCuBEiBuCEVCCUCEQQQICQVCCRC模 拟 电 子 技 术2.4.2 用图解法确定动态工作情况用图解法确定动态工作情况一一. 输出空载时的图解法输出空载时的图解法 1.根据根据ui在输入特性上画出在输入特性上画出ib和和ube0.7 VQuiuBE/V

26、Ot tiB/ AOO tiBIBQib模 拟 电 子 技 术2.根据根据ib在输出特性上画出在输出特性上画出ic和和uce说明说明uce和和ui反向，同时可以求出电压放大倍数反向，同时可以求出电压放大倍数0.7 VQuiO tuBE/ViB/ AOOt tuBE/ViBIBQQQ Q O tICQUCEQiBuCE/ViC/mAiCOt tuCE/VibicUcemuce模 拟 电 子 技 术各点波形各点波形uo比比ui幅度放大且相位相反幅度放大且相位相反Rb+VCCRCC1C2uiiBiCuCEuoceCECEcCCbBBbeBEBEuUuiIiiIiuUu模 拟 电 子 技 术二二. 放

27、大电路的非线性失真问题放大电路的非线性失真问题1. “Q”过低引起截止失真过低引起截止失真NPN 管：管： 顶部顶部失真为截止失真。失真为截止失真。PNP 管：管： 底部底部失真为截止失真。失真为截止失真。不发生截止失真的条件：不发生截止失真的条件：IBQ Ibm 。模 拟 电 子 技 术2.“Q”过高引起饱和失真过高引起饱和失真ICS集电极临界集电极临界饱和电流饱和电流NPN 管：管：底部底部失真为饱和失真。失真为饱和失真。PNP 管：管：顶部顶部失真为饱和失真。失真为饱和失真。IBS 基极临界饱和电流。基极临界饱和电流。不发生饱和失真的条件：不发生饱和失真的条件： IBQ + I bm I

28、BSuCEiCt OOiCO tuCEQV CC模 拟 电 子 技 术各点波形各点波形uo比比ui幅度放大且相位相反幅度放大且相位相反Rb+VCCRCC1C2uiiBiCuCEuoceCECEcCCbBBbeBEBEuUuiIiiIiuUu模 拟 电 子 技 术三三.接上负载为接上负载为RL时的图解法时的图解法Rb+VCCRCC1C2RL输出端接入负载输出端接入负载RL，不影响不影响Q ，影响动态！影响动态！(2) 目的目的(3) 画法画法(1) 含义含义1.交流通路交流通路模 拟 电 子 技 术对交流信号对交流信号(输入信号输入信号ui)短路短路短路短路置零置零1/ C 0 将直流电压源短路

29、，将电容短路。将直流电压源短路，将电容短路。方法和步骤方法和步骤模 拟 电 子 技 术交流通路交流通路RBRCRLuiuo模 拟 电 子 技 术2. 交流负载线交流负载线(1) 方程方程RbRCRLuiuoicuce其中：其中：CLLR/RR uce=-ic（RC/RL）= -ic RL模 拟 电 子 技 术iCUCEVCCCCCRVIB交流负载线交流负载线直流负载线直流负载线QICQUCEQICQRL,模 拟 电 子 技 术交流量交流量ic和和uce有如下关系：有如下关系：这就是说，交流负载线的斜率为：这就是说，交流负载线的斜率为：LR1 uce=-ic（RC/RL）= -ic RL或或ic

30、=（-1/ RL） uce(2).交流负载线的作法：交流负载线的作法：斜斜 率为率为- -1/RL 。（ RL= RLRc ）经过经过Q点。点。 模 拟 电 子 技 术ICUCEVCCCCCRVIB交流负载线交流负载线直流负载线直流负载线斜斜 率为率为- -1/RL 。（ RL= RLRc ）经过经过Q点。点。 Quiu/RL模 拟 电 子 技 术直流负载线是用来确定工作点的；直流负载线是用来确定工作点的；交流负载线是用来画出波形，分析波形失真。交流负载线是用来画出波形，分析波形失真。注意：注意：（1）交流负载线是有交流）交流负载线是有交流 输入信号时工作点的运输入信号时工作点的运 动轨迹。动

31、轨迹。 （2）空载时，交流负载线与直流负载线重合。）空载时，交流负载线与直流负载线重合。模 拟 电 子 技 术3.选择工作点的原则：选择工作点的原则：当当 ui 较小时，为减少功耗和噪声，较小时，为减少功耗和噪声，“Q” 可设得低一些；可设得低一些；为获得最大输出，为获得最大输出，“Q” 可设在交流负载线中点。可设在交流负载线中点。为提高电压放大倍数，为提高电压放大倍数，“Q”可以设得高一些；可以设得高一些；模 拟 电 子 技 术4.最大输出电压幅度最大输出电压幅度LR放大电路在电路参数确定的条件下，输出端不发生饱和失真和截止失真的最大输出信号电压的幅值称为最大不失真输出电压幅值(Uom)M模

32、 拟 电 子 技 术放大器最大不失真输出电压的峰值(Uom)M为UF、UR所确定的数值中较小的一个，(1) 受截止失真限制最大不失真输出电压UF的幅度,LCQFRIU(2) 受饱和失真限制最大不失真输出电压UR的幅度CESCEQRUUU(Uom)M = minUR,UF模 拟 电 子 技 术 优点:可以直观全面地了解放大电路的工作情况，通过选择电路参数在特性曲线上合理地设置静态工作点，分析最大不失真输出电压、失真情况并估算动态工作范围。 缺点:在特性曲线上作图比较繁琐，误差大，信号频率较高时，特性曲线不再适用。因此图解法只适合分析输出幅值比较大且工作频率较低的情况。在分析其他动态指标，如输入电

33、阻、输出电阻等时比较困难。下一节将要讨论更为简便有效的分析方法，微变等效电路分析法。图解法的优缺点图解法的优缺点模 拟 电 子 技 术微变等效电路微变等效电路 分析法分析法2.5.3 H参数小信号模型参数小信号模型2.5.2 H参数的引出参数的引出2.5.1引引 言言模 拟 电 子 技 术一一 建立小信号模型的意义建立小信号模型的意义 由于三极管是非线性器件，这样就使得放大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，就是在电路的分析非常困难。建立小信号模型，就是在一定的条件下（工作点附近）将非线性器件做线一定的条件下（工作点附近）将非线性器件做线性化处理，从而简化

34、放大电路的分析和设计。性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。 由于研究对象的多样性和复杂性，往往把对由于研究对象的多样性和复杂性，往往把对象的某些特征提取出来，用已知的、相对明了的象的某些特征提取出来，用已知的、相对明了的单元组合来说明，并作为进一步研究的基础，这单元组合来说明，并作为进一步研究的基础，这种研究方法称为建模。种研究方法称为建模。2.5.1 引引 言言模 拟 电 子 技 术 当放大电路的输入信号电压很小时，就可以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，把三极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，从而可以把三极管这个非线性器件所组成的

35、电路当作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理。线性电路来处理。二二 建立小信号模型的思路建立小信号模型的思路模 拟 电 子 技 术2.5.2 H2.5.2 H参数的引出参数的引出在小信号情况下，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CECEBEBBBEBEBCEduuudiiuduIu对于对于BJT双口网络，我双口网络，我们已经知道输入输出特们已经知道输入输出特性曲线如下：性曲线如下：uBE=f(iB，uCE)iC=g(iB ，uCE)CECECBBCBCEduuidiiidiIuc一一.求变化量之间的关系求变化量之间的关系模 拟 电 子 技 术CEBBE

36、ie uiuh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；2.H2.H参数的含义和求法参数的含义和求法模 拟 电 子 技 术输入端电流恒定（交流开路）的反向电输入端电流恒定（交流开路）的反向电压传输比压传输比BCEBEre Iuuh模 拟 电 子 技 术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；CEBCfe uiih模 拟 电 子 技 术输入端电流恒定（交流开路）时的输出电导。输入端电流恒定（交流开路）时的输出电导。BCECoe Iuih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 H参数）。参

37、数）。模 拟 电 子 技 术2.5.3 H 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hfeibicuceibubehrevcehiehoeube= hieib+ hreuceic= hfeib+ hoeuceuBEuCEiBcebiCBJT双口网络双口网络H H参数都是小信号参数，即微变参数都是小信号参数，即微变 参数或交流参数。参数或交流参数。H H参数与工作点有关，在放大参数与工作点有关，在放大 区基本不变。区基本不变。模 拟 电 子 技 术1. 1. 模型的简化模型的简化h21eibicuceibubeh12euceh11eh22e即

38、即 rbe= h11e = h21e uT = h12e rce= 1/h22e一般采用习惯符号一般采用习惯符号则则BJT的的H参数模型为参数模型为 hoe很小，一般为很小，一般为10-3 10-4 ， rce很大，约为很大，约为100k 。故故 一般可忽略它们的影响，一般可忽略它们的影响， 得到简化电路得到简化电路 ib 是受控源是受控源 ，且为电流，且为电流控制电流源控制电流源(CCCS)。 电流方向与电流方向与ib的方向是关联的方向是关联的。的。 模 拟 电 子 技 术2. H 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，可用图点有关，可用图示仪测

39、出。示仪测出。一般也用公式估算一般也用公式估算 rbe rbe= rb + (1+ ) re其中对于低频小功率管其中对于低频小功率管 rb(100300） 则则 )mA()mV(26)1(200EQbeIr )mA()mV()mA()mV(EQEQTeIIVr26而而 (T=300K) 模 拟 电 子 技 术 一一. .等效电路的画法等效电路的画法uiuo共共射射极极放放大大电电路路2.5.4. 放大电路的微变等效电路分析法放大电路的微变等效电路分析法模 拟 电 子 技 术画微变等效电路画微变等效电路rbeRbRCRLiU iI bI cI oU BI 二二.动态指标的计算动态指标的计算模 拟

40、 电 子 技 术1.电压放大倍数的计算电压放大倍数的计算bebirIU LboRIU beLurRA LCLR/RR 负载电阻越小，放大倍数越小。负载电阻越小，放大倍数越小。rbeRbRCRLiU iI bI cI oU BI 模 拟 电 子 技 术iiIURibeb/rRber电路的输入电阻越大，从信号源取电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。较大的的输入电阻。rbeRbRCRLiU iI bI cI oU BI 2. 2. 输入电阻的计算：输入电阻的计算：根据输入电阻的定义：根据输入电阻的定义：模 拟 电 子 技

41、 术coooRIUR所以：所以：用加压求用加压求流法求输流法求输出电阻：出电阻：3.输出电阻的计算：输出电阻的计算：0U,R.o.ooSLIU=R根据定义根据定义oU oI rbeRbRCiI bI cI bI 00模 拟 电 子 技 术三三. 晶体管放大电路动态分析晶体管放大电路动态分析步骤步骤 分析直流电路，求出分析直流电路，求出“Q”，计算，计算 rbe。 画电路的交流通路画电路的交流通路 。 在交流通路上把三极管画成在交流通路上把三极管画成 H 参数模型。参数模型。 分析计算叠加在分析计算叠加在“Q”点上的各极交流量。点上的各极交流量。 分析计算电压放大倍数分析计算电压放大倍数,输入输

42、入,输出电阻及各输出电阻及各极交流量。极交流量。模 拟 电 子 技 术求：求：1. 静态工作点。静态工作点。例2.电压增益电压增益AU、 输入电阻输入电阻Ri、 输出电阻输出电阻R0 。模 拟 电 子 技 术 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 ，是截止还是饱和失，是截止还是饱和失真？应调节哪个元件？如何调节？真？应调节哪个元件？如何调节？解解：1 .IcVCE模 拟 电 子 技 术2. 思路：思路：微变等效电路微变等效电路AU、Ri 、R0模 拟 电 子 技 术模 拟 电 子 技 术)(94576. 126)431 (20026)1 (200mAmVImVrEb

43、ebeLiurRUUA0103945. 0)2 . 6/9 . 3(43)(945. 0945. 0/470/krRRbebiCRR 0模 拟 电 子 技 术3.判断非线性失真(1)是截止还是饱和是截止还是饱和失真失真？（2）应调节哪个元件？如何调节）应调节哪个元件？如何调节？模 拟 电 子 技 术例例 = 100，uS = 10sin t (mV)，求，求叠加在叠加在 “Q” 点上的各交流量。点上的各交流量。+uo + iBiCRBVCCVBBRCRLC1C2uS+ + RS+uCE +uBE 12 V12 V510470 k 2.7 k 3.6 k 模 拟 电 子 技 术 解解 令令 ui

44、 = 0，求静态电流，求静态电流 IBQ 求求“Q”，计算，计算 rbemA)( 024. 04707 . 012BQ IEQbe 26)1(200Ir ICQ = IBQ = 2.4 mAUCEQ = 12 2.4 2.7 = 5.5 (V)( 2831024. 026200 模 拟 电 子 技 术uce 交流通路交流通路+uo + iBiCRBVCCVBBRCRLC1C2uS+ + RS+uCE +uBE ube 小信号等效电路小信号等效电路+uo + RBRLRSrbe Eibic icBCusRC+ube 模 拟 电 子 技 术 分析各极交流量分析各极交流量be BSbe BSbe /

45、)/(rRRrRuu )A( sin5 . 5be be b trui )mA( sin55. 0 b ctii oceuu (V) sin85. 0-)/(LCctRRi 分析各极总电量分析各极总电量uBE = (0.7 + 0.0072sin t )ViB = (24 + 5.5sin t) AiC = ( 2.4 + 0.55sin t ) mAuCE = ( 5.5 0.85sin t ) V)mV( sin2 . 7t 模 拟 电 子 技 术图解法、微变等效电路法比较 (1) 图解法，精度低，繁琐，适合大信号的场合。其要点是：首先确定静态工作点Q，然后根据电路的特点，做出直流负载线，

46、进而画出交流负载线，最后，画出各极电流电压的波形。求出最大不失真输出电压。模 拟 电 子 技 术 (2) 微变等效电路法。 首先用直流通路分析静态工作点Q。 画出交流通路，用晶体管的微变模型代替交流通路中的晶体管，得到放大电路的微变等效电路。 通过微变等效电路求解动态性能指标：放大倍数、输入电阻和输出电阻。模 拟 电 子 技 术2.6.1 2.6.1 问题的提出问题的提出 单管共射放大电路存在的问题单管共射放大电路存在的问题一一 实验中出现的现象实验中出现的现象2.6 射极偏置放大电路模 拟 电 子 技 术当环境温度模 拟 电 子 技 术二二 静态工作点的位置发生变化的原因静态工作点的位置发生

47、变化的原因1 1 温度对晶体管参数的影响温度对晶体管参数的影响TITICBOCBO,温度每升高温度每升高1010o oC, IC, ICBOCBO一倍一倍TUBE,UBE,温度每升高温度每升高1 1o oC, UC, UBEBE2.5mv2.5mvT,T,温度每升高温度每升高1 1o oC,/ 0.51%C,/ 0.51%模 拟 电 子 技 术 2 2 温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响I ICQCQ=IB=IBQ Q+(1+) I+(1+) ICBOCBOI IBQBQ= =（Vcc- UVcc- UBEBE）/ R/ RB B TI TICQCQQQ饱和失真饱和失真 3 工作点上

48、移时输出波形分析工作点上移时输出波形分析模 拟 电 子 技 术“Q”过高引起饱和失真过高引起饱和失真ICS集电极临界集电极临界饱和电流饱和电流NPN 管：管：底部底部失真为饱和失真。失真为饱和失真。uCEiCt OOiCO tuCEQV CC静态是基础，动态是目的静态是基础，动态是目的模 拟 电 子 技 术 2.6.2 2.6.2 电路组成及稳定静态电路组成及稳定静态 工作点的原理工作点的原理特点特点：R RB1B1上偏流电阻、上偏流电阻、R RB2B2下偏流电阻、下偏流电阻、 R RE E发射极电阻发射极电阻 共发射极电路共发射极电路 、电路组成、电路组成模 拟 电 子 技 术+ UBEQ

49、IBQI1IEQ二二 稳定静态工作点的原理稳定静态工作点的原理1.直流通路直流通路ICQ直流通路的画法直流通路的画法模 拟 电 子 技 术若电路调整适当，可以使若电路调整适当，可以使ICQICQ基本不变基本不变。2.稳定过程（原理）稳定过程（原理）TITICQCQIICQCQR RE EUUB B固定固定UUBEBEIIBQBQIICQCQ 3.稳定的条件稳定的条件 UB固定固定 UB=VCCRB2 / (RB1+RB2)（1）I I1 1 I IB B 硅管硅管I I1 1= =（5-105-10）I IBQBQ 锗管锗管I I1 1= =（10-2010-20）I IBQBQ（2 2）U

50、UB B U UBEBE 硅管硅管U UB B= =（3-53-5）V V 锗管锗管U UB B= =（1-31-3）V V 模 拟 电 子 技 术 2.6.3 2.6.3 静态分析静态分析 求求Q点（点（IBQ、ICQCQ 、UCEQCEQ） 求法：画出直流通路求解求法：画出直流通路求解 一、估算法一、估算法 模 拟 电 子 技 术 EBEBERUUIECII /BCII )(ECCCCCERRIVU说明说明Q是否合适是否合适+VCCRCRERB1RB2+ UBEQ IBQI1IEQICQ+ UCEQ 模 拟 电 子 技 术二二 利用戴维南定理（同学自己做）利用戴维南定理（同学自己做） 模

51、拟 电 子 技 术2.6.4 2.6.4 动态分析动态分析求求AU、Ri、RO一一 画出放大电路的微变等效电路画出放大电路的微变等效电路 1.画出交流通路画出交流通路模 拟 电 子 技 术2.2.画出放大电路的微变等效电路画出放大电路的微变等效电路模 拟 电 子 技 术二二 计算动态性能指标计算动态性能指标1.计算计算AuAu模 拟 电 子 技 术“-”“-”表示表示UoUo和和UiUi反相。反相。 AuAu的值比固定偏流放大电路小了。的值比固定偏流放大电路小了。ERberLRuAiuouuA)1(/ 模 拟 电 子 技 术2.2.计算输入电阻计算输入电阻iiiiuR/ )1 (/21EbeB

52、BiRrRRRR Ri i，同时说明公式的记法和折合的概念。，同时说明公式的记法和折合的概念。 模 拟 电 子 技 术uo在在RE两端的电压可以忽略不计，因此两端的电压可以忽略不计，因此RoRc 。3. 3. 计算输出电阻计算输出电阻Ro Ro= Ro=u uo/o/i io o Us=0Us=0 R RL L= 模 拟 电 子 技 术 如何提高电压放大倍数如何提高电压放大倍数AuAu 在在R RE E两端并联一个电容，则放大倍数两端并联一个电容，则放大倍数与固定偏置放大电路相同与固定偏置放大电路相同。 2.5.5 2.5.5 举例讨论举例讨论模 拟 电 子 技 术例例 = 100，RS= 1

53、 k ，RB1= 62 k ，RB2= 20 k , RC= 3 k ，RE = 1.5 k ，RL= 5.6 k ，VCC = 15 V。求：求：“Q”，Au，Ri，Ro。1) )求求“Q”)V( 7 . 362201520BQ U)mA( 25 . 17 . 07 . 3EQCQ IIA)( 20mA)( 02. 0100 /2BQ I)V( 6)5 . 13(215CEQ U+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+us +uo 解模 拟 电 子 技 术+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+us +uo 2) )求求 Au，Ri，Ro ， Aus 5001 0

54、2. 0/26200 /26200BQbe Ir1305 . 13/5.6 100 beL rRAu )k( 36. 15 . 1/62/20/beB2B1i rRRR7536. 11)130(36. 1uSiisis ARRRAuuAuuRo = RC = 3 k 模 拟 电 子 技 术小小 结结分析了固定偏置放大电路产生失真的原因。分析了固定偏置放大电路产生失真的原因。分析了射极偏置放大电路稳定静态工作点分析了射极偏置放大电路稳定静态工作点 的原理。的原理。重点分析计算了分压式偏置放大电路的性重点分析计算了分压式偏置放大电路的性 能指标。能指标。深入讨论了射极电阻对静态和动态的影响，深入讨

55、论了射极电阻对静态和动态的影响， 为今后学习反馈建立基础概念。为今后学习反馈建立基础概念。模 拟 电 子 技 术2.7.1 电路电路组成及特点组成及特点 ( (射极输出器、射极跟随器射极输出器、射极跟随器) )IBQIEQ+C1RS+ui RERB+VCCC2RL+uo+us模 拟 电 子 技 术IBQ = (VCC UBEQ) / RB +(1+ REICQ = I BQUCEQ = VCC ICQ RE2.7.2 静态分析静态分析IBQIEQ+C1RS+ui RERB+VCCC2RL+uo+usIBQIEQRERB+VCC+ICQUCEQ模 拟 电 子 技 术交流通路交流通路RsRB+ +

56、uo RLibiciiRE小信号等效电路小信号等效电路usRB+uo RLibiciirbe ibRERs+ R L = RE / RL2.7.3 动态分析动态分析IBQIEQ+C1RS+ui RERB+VCCC2RL+uo+us模 拟 电 子 技 术)1(/ )1( LbeBLbeiBiii iiRrRRruRuuiuR 1.电压放大倍数：电压放大倍数：LbeLLEbbebLEbio)1()1(/)1(/1RrRRRiriRRiuuAu ）（ 12.输入电阻：输入电阻：模 拟 电 子 技 术3.输出电阻：输出电阻：usRB+uo RLibiciirbe ibRERs+ RBibiciirbe

57、 ibRERsus = 0+u iiRESbeE)1(RruRu R S = Rs / RBi = iRE ib ib 1)(/)1/()(SbeESbeEoRrRRruRuuiuR射极输出器射极输出器特点特点Au 1 输入输出同相输入输出同相Ri 高高Ro 低低用途：用途：输入级输入级 输出级输出级 中间隔离级中间隔离级1/1/)/(1 0LoSbeBSEObeBSEbbeBSbEurRRRRrRRuRuiirRRuiRuiRiuR模 拟 电 子 技 术4.例例 =120，RB = 300 k ，r bb= 200 ，UBEQ = 0.7 V, RE = RL = Rs = 1 k ，VCC

58、 = 12V。求：求：“Q ”，Au，Ri，Ro。IBQIEQ+C1RS+ui RERB+VCCC2RL+uo+us 解解 1) )求求 “Q”IBQ = (VCC UBE) / RB + (1+ ) RE = (12 0.7) / 300 +121 1 27 ( A)IEQ I BQ = 3.2 (mA)UCEQ = VCC ICQ RE = 12 3.2 1 = 8.8 (V)模 拟 电 子 技 术2) )求求 Au，Ri，Rorbe = 200 + 26 / 0.027 1.18 (k )98. 0)1()1(LbeL RrRAu Ri = 300/(1.18 121) = 51.2 (

59、k )( 18 1)(/SbeEo RrRRRL = 1 / 1 = 0.4 (k )模 拟 电 子 技 术5. 自举电路自举电路(2)电路组成及特点电路组成及特点+C1RSRERB1+VCCC2+uo+us+RB2RB3C3 = 50(3)输入电阻的计算输入电阻的计算IBQIEQ+C1RS+ui RERB+VCCC2RL+uo+us（1）问题的提出：）问题的提出：提高提高 Ri 的电路的电路模 拟 电 子 技 术无无 C3、RB3： Ri = (RB1 / RB2) / rbe + (1 + ) RERi = 50 / 510 = 45 (k )Ri = (RB3 + RB1 / RB2) / rbe + (1+ )RERi = (100 + 50) / 510 = 115 (k )无无 C3 有有 RB3 ：接接 C3 ：RB3 / rbe rbeRi = rbe+ (1 + ) (R B/ RE) = (1 + ) (R B / RE )Ri = 51 50 /