模拟电子技术基础 第五章 BJT三极管及其放大电路

1、电子技术电子技术5 5 双极结型三极管及放大电路基础双极结型三极管及放大电路基础 5.1 BJT 5.2 基本共射极放大电路基本共射极放大电路 5.3 BJT放大电路的分析方法放大电路的分析方法 5.4 BJT放大电路静态工作点的稳定问题放大电路静态工作点的稳定问题 5.5 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 5.6 FET和和BJT及其基本放大电路性能的比较及其基本放大电路性能的比较 5.7 多级放大电路多级放大电路 5.8 光电三极管光电三极管电子技术电子技术5.1 BJT5.1.1 BJT的结构简介的结构简介5.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的

2、工作原理5.1.3 BJT的的V-I 特性曲线特性曲线5.1.4 BJT的主要参数的主要参数5.1.5 温度对温度对BJT参数及特性的影响参数及特性的影响电子技术电子技术5.1.1 BJT的结构简介的结构简介(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) 中功率管中功率管电子技术电子技术电子技术电子技术 半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类型型:NPN型和型和PNP型。型。两种类型的三极管两种类型的三极管发射结发射结(Je) 集电结集电结(Jc) 基极基极，用B或b表示（Base） 发射极发射极，用E或e

3、表示（Emitter）；集电极集电极，用C或c表示（Collector）。 发射区发射区集电区集电区基区基区三极管符号三极管符号电子技术电子技术电子技术电子技术集成电路中典型集成电路中典型NPNNPN型型BJTBJT的截面图的截面图电子技术电子技术5.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理现以现以 NPN型三极管的放大状态为例，来说明三极管型三极管的放大状态为例，来说明三极管内内部的电流关系部的电流关系，见下图。，见下图。NPNebc电子空穴IENICNIEPICBOIEICIBIBNIE=IEN + IEP且IEN IEPIC= ICN +ICBO ICN= IEN - IB

4、N IB= IEP + IBN ICBO= IEP + IEN - ICN ICBO= IE - IC 三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通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。过载流子传输体现出来的。 外部条件：外部条件：发射结正偏，集电结反偏。发射结正偏，集电结反偏。1. 内部载流子的传输过程内部载流子的传输过程注意图中画的是载流子的运动方向，空穴流与电流方向注意图中画的是载流子的运动方向，空穴流与电流方向相同；电子流与电流方向相反。为此可确定三个电极的相同；电子流与电流方向相反。为此可确定三个电极的电流电流发射区：发射载流子发射区：发射载流子集电区：

5、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：传送和控制载流子电子技术电子技术电子技术电子技术IE=IC+IB 以上看出，三极管内有两种载流子以上看出，三极管内有两种载流子(自由自由电子和空穴电子和空穴)参与导电，故称为双极型三极管。参与导电，故称为双极型三极管。或或BJT (Bipolar Junction Transistor)。 电子技术电子技术2. 电流分配关系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 ENCII 即即根据传输过程可知根据传输过程可知 IC= INC+ ICBO通常通常 IC ICBOECII 则则有有 为电流放大系数。

6、它只为电流放大系数。它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般有关，与外加电压无关。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电子技术电子技术 1 又设又设BCEOCIII 则则 是另一个电流放大系数。同样，它也只与管是另一个电流放大系数。同样，它也只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般一般 1 。根据根据IE=IB+ IC IC= INC+ ICBOENCII 且令且令BCCEOCIIII 时时，当当ICEO= (1+

7、) ICBO（穿透电流）（穿透电流）电子技术电子技术3. 三极管的三种组态三极管的三种组态(c) 共集电极接法共集电极接法，集电极作为公共电极，用，集电极作为公共电极，用CC表示。表示。(b) 共发射极接法共发射极接法，发射极作为公共电极，用，发射极作为公共电极，用CE表示；表示；(a) 共基极接法共基极接法，基极作为公共电极，用，基极作为公共电极，用CB表示；表示；BJT的三种组态的三种组态 电路如何实现放大作用？电路如何实现放大作用？电子技术电子技术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电压放大倍数电压放大倍数4920mVV98. 0IO vvvA使使

8、iE = - -1 mA，则则 iC = iE = - -0.98 mA， vO = - - iC RL = 0.98 V，当 = 0.98 时，时，电子技术电子技术 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。即即表现为很小的发射结电表现为很小的发射结电压的变化引起较大的电流变化。压的变化引起较大的电流变化。 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发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度

9、，且基区很薄。区杂质浓度，且基区很薄。 （2）外部条件：外部条件：发射结正向偏置，集电结发射结正向偏置，集电结反向偏置。反向偏置。能否将能否将BJT的的e、c两个电极交换使用，为两个电极交换使用，为什么？什么？ 若两个若两个PN结对接，有无放大作用？结对接，有无放大作用？电子技术电子技术5.1.3 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，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，基区复合减少，同样的始收集电子，基区复合减少，同样的vBE下下 IB减小，特性曲线右移。减小

10、，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）共射极连接共射极连接电子技术电子技术(3) 输入特性曲线的三个部分输入特性曲线的三个部分死区死区非线性区非线性区线性区线性区导通电压典型值：硅导通电压典型值：硅0.7V 锗锗 0.3V死区电压典型值：硅死区电压典型值：硅0.5V 锗锗 0.1V电子技术电子技术饱和区：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

11、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。电子技术电子技术例例：测量三极管三个电极对地电位如图测量三极管三个电极对地电位如图 03.2303.23所示，试判断三极管的工作

12、状态。所示，试判断三极管的工作状态。 放大截止饱和电子技术电子技术例例：用数字电压表测得VB =4.5 V 、VE = 3.8 V 、VC =8 V，试判断三极管的工作状态。电子技术电子技术 (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=const.1. 电流放大系数电流放大系数 5.1.4 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=const.电子技术电子技术 (3) 共基极直流电流放大系数共基极直流电流放大系数 =（ICICBO）/I

13、EIC/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=const. 当当ICBO和和ICEO很小时，很小时， 、 ，可以不，可以不加区分。加区分。电子技术电子技术 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。 电子技术电子技术 (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 电子技术电子技术(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

14、最大允许功率损耗PCM PCM= ICVCE 3. 极限参数极限参数电子技术电子技术(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电子技术电子技术5.1.5 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

15、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，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电子技术电子技术5.2 基本共射极放大电路基本共射极放大电路5.2.1 基本共射极放大电路的组成基本共射极放大电路的组成5.2.2 基本共射极放大电路的工作原理基本共射

16、极放大电路的工作原理电子技术电子技术5.2.1 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 电子技术电子技术习惯画法习惯画法 共共射极基本放大电路射极基本放大电路三三 极极 管管T能量转换元件能量转换元件 负载电阻负载电阻Rc 、RL 偏置电路偏置电路VCC 、Rb 耦合电容耦合电容C1 、C2隔直和耦合作用隔直和耦合作用电子技术电子技术5.2.2 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vi0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

17、作状态。 直流通路直流通路 bBEQBBBQRVVI BQCEOBQCQIIII VCEQ=VCCICQRc 电子技术电子技术电路如图所示，设电路如图所示，设VBE=0.6V， =60，RC=2K设计设计电路参数，使电路参数，使VCEQ=2.5V. VCC =VBB =5V KIVVRAIImARVVIBBEBBBEBCCEQCCE22002. 06 . 05206125. 1125. 125 . 25 电子技术电子技术电子技术电子技术2. 动态动态 输入正弦信号输入正弦信号vs后，后，电路将处在动态工作情电路将处在动态工作情况。此时，况。此时，BJT各极电流各极电流及电压都将在静态值的及电压

18、都将在静态值的基础上随输入信号作相基础上随输入信号作相应的变化。应的变化。 交流通路交流通路 电子技术电子技术电子技术电子技术5.3 BJT放大电路的分析方法放大电路的分析方法5.3.1 图解分析法图解分析法5.3.2 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

19、用范围小信号模型分析法的适用范围电子技术电子技术5.3.1 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。的输入输出特性曲线。 共射极放大电路共射极放大电路电子技术电子技术 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bBBBBERiV v电子技术电子技术 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

20、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。bBBBBERiV v电子技术电子技术2. 动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析电子技术电子技术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iCuCEuo可输出的可输出的最大不失最大不失真信号真信号ib电子技术电子技术iCuCEuoA. Q点过低，信号进入截止区点过低，信号进入截止区放大电路产生放大电路产生截止失真截止失真输出波形输出波形输入波形输入波形ib电子技术电子技术iCuCEB. Q点过高，信

21、号进入饱和区点过高，信号进入饱和区放大电路产生放大电路产生饱和失真饱和失真ib输入波输入波形形uo输出波形输出波形电子技术电子技术 总结总结 BJT的三个工作区的三个工作区QQ1Q2vCE/ViC/mA放大区放大区0iB=40uA80uA120uA160uA200uA饱和区饱和区截止区截止区当工作点进入饱和区或截止区时，将产生非线性失真当工作点进入饱和区或截止区时，将产生非线性失真。饱和区特点：饱和区特点： iC不再随不再随iB的增加而线性增加，即的增加而线性增加，即BCii 此时此时CBii 截止区特点：截止区特点：iB=0， iC= ICEOvCE= VCES ，典型值为，典型值为0.3V

22、VCE0.7 IBICMICM VCC/RCVCE VCC、VBE0.5IB=0 ， IC=ICEO 0IC= IB , 且且 IC = IB发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏电子技术电子技术例：例： =50， USC =12V， RB =70k ， RC =6k 当当USB = -2V，2V，5V时，时，晶体管的静态工作点晶体管的静态工作点Q位位于哪个区？于哪个区？当当USB =-2V时：时：ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEmA2612maxCSCCRUIIB=0 ， IC=0IC最大饱和电流：最大饱和电流：Q位于截止区位于截止区 电子技术电子技术例：例： =50，

23、USC =12V， RB =70k ， RC =6k 当当USB = -2V，2V，5V时，时，晶体管的静态工作点晶体管的静态工作点Q位位于哪个区？于哪个区？ICIBQ ，CCb2b1b2BQVRRRV 此时，此时，VBQ与温度无关与温度无关VBQ VBEQRe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 =(510)IBQ ， VBQ =35V 电子技术电子技术（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CCb2b1b2BQVRRRV eBEQBQEQCQRVVII )(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVV IICQBQ 电子技

24、术电子技术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）放大电路指标分析电子技术电子技术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()|()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 已知，求已知，求r rbebe)mA()mV(26)1(200EQbeIr 增益增益（可作为公式用）（可作为公式用）电子技术电子技术输入电阻输入电阻则输入电阻则输入电阻放大电路的输入电阻不包含信

25、号源的内阻放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻)1(ebebiRri vb2ib1iei)1( RRRriiivvv bebibRb2b1eiii11)1(11RRRriR bev)1(|ebeb2b1RrRR 电子技术电子技术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 则则)1(esbeecectoRRrRriR v当当coRR 时，时，coRR

26、一般一般cceoRrR （）电子技术电子技术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（1 1）阻容耦合阻容耦合静态工作点静态工作点00EEEe2e1BEBb )()(VIRRVIRECII )()(e1e1EcCEECCCERRIRIVVV CBII BE1II)( 电子技术电子技术（2 2）直接耦合直接耦合电子技术电子技术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静态工作点由恒流源提供静态工作点由恒流源提供分析该电路的分析该电路的Q点及点及、 、 vAiRoR电子技术电子技术例例:已知图所示电路中的已知图所示电路中的VCC=16V，Rb1=56k ，Rb2=20k

27、，Re=2k ，Rc=3.3k ,RL=6.2k Rs=500 ,BJT的的 =80， ce=100k ,VBEQ=0.7V，设，设C1、C2对交流信号可视为短路。试完成下列工作：对交流信号可视为短路。试完成下列工作：（1）估算静态电流）估算静态电流ICQ、IBQ和电压和电压VCEQ ；（2）计算）计算Av、Ri 、 Avs=vo/vs及及Ro；（3）若在）若在R e两端并联两端并联50uF的电容的电容Ce，重复求解（，重复求解（1）、（）、（2）。）。解解（1）VVRRRV21. 4CCb2b1b2BQ mARVVII76. 1eBEQBQEQCQ VRRIVRIRIVV67. 2)(ecC

28、QCCeEQcCQCCCEQ AII 22CQBQ 电子技术电子技术05. 1)1()|()1()|(ebeLcebebLcbio RrRRRriRRiAvvv kIr4 . 1)mA()mV(26)1(200EQbe （2） kRrRRRi52.13)1(|ebeb2b101. 1siioso siiRRRAAvvsvvvvvv因为因为 kRkRRrRrRcce3 . 3100),1(esbeeceo 当当coRR 时，时，coRR 一般一般cceoRrR （）电子技术电子技术（3）在在R e两端并联两端并联50uF的电容的电容Ce，由于电容对直流开路，由于电容对直流开路， 因此对静态工作点

29、的计算结果没有影响。因此对静态工作点的计算结果没有影响。 对于动态指标，由于旁路电容对交流等效于短路，对于动态指标，由于旁路电容对交流等效于短路，所以所以R e被短路被短路07.123)|(beLcio rRRAvvv krRRRi28. 1|beb2b15 .88siioso siiRRRAAvvsvvvvvv kRR3 . 3co由于并联旁路电容，解决了稳定静态工作点与提高增益的矛盾由于并联旁路电容，解决了稳定静态工作点与提高增益的矛盾end电子技术电子技术5.5 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5.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路5.5.2 共基极

30、放大电路共基极放大电路5.5.3 放大电路三种组态的比较放大电路三种组态的比较电子技术电子技术5.5.1 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ebBEQCCBQ)1(RRVVI eCQCCeEQCCCEQRIVRIVV BQCQII eEQBEQbBQCCRIVRIV BQEQ)1(II 由由得得直流通路直流通路 电子技术电子技术小信号等效电路小信号等效电路2.2.动态分析动态分析交流通路交流通路 电子技术电子技术电压增益电压增益输出回路：输出回路：输入回路：输入回路：LbbebLbbb

31、ebi)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一般一般beLrR ，则电压增益接近于，则电压增益接近于1 1，同相同相与与iovv电压跟随器电压跟随器1 vA即即。电子技术电子技术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 bebevvvv电子技术电子技术输出电阻输出电阻由电路列出方程由电路列出方程ebbtRiiii )(sbebtRri

32、 veteRiR v其中其中bss| RRR 则则输出电阻输出电阻rRRiR 1|besettov当当 1beserRR，1 时，时， besorRR 输出电阻小输出电阻小电子技术电子技术rRRR 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，带负载能力强输出电阻小，带负载能力强)1(|LbebiRrRR 1 vA电子技术电子技术5.5.2 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

33、置电路相同CCb2b1b2BQVRRRV eBEQBQEQCQRVVII )( ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVV IICQBQ 电子技术电子技术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 LboRi vbebiri vbeLiorRA vvv电子技术电子技术 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻coRR 小信号等效电路小信号等效电路 beeeiiiiiRR)1(i eeRiR/iv bebri/iv )1(/beieiiiiirRiRvvvv rR 1|

34、bee电子技术电子技术5.5.3 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共射极放大电路电路 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共集电极放大电路大电路 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共基极电路路 电子技术电子技术2.2.三种组态的比较三种组态的比较电子技术电子技术3.3.三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

35、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，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。适用于低频情况下，作多级出电阻与集电极电阻有很大关系。适用于低频情况下，作多级放大电路的中间级。放大电路的中间级。共集电极放大电路：共集电极放大电路： 只有电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。在只有电流放大作用，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。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： 只有电压放大作用，没有电流放大，有

36、电流跟随作用，输只有电压放大作用，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，常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合，模拟集成电路中亦兼有电于高频或宽频带低输入阻抗的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能。位移动的功能。 电子技术电子技术多级放大电路多级放大电路1.阻容耦合阻容耦合2.直接耦合直接耦合电子技术电子技术耦合方式：耦合方式：直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。耦合：耦合：即信号的传送。即信号的传送。多级放大电路对耦合电路要求：多级放大电路对耦合电

37、路要求：1. 静态：保证各级静态：保证各级Q点设置点设置2. 动态动态: 传送信号。传送信号。第一级第一级放大电路放大电路输输 入入 输输 出出第二级第二级放大电路放大电路第第 n 级级放大电路放大电路 第第 n-1 级级放大电路放大电路功放级功放级要求：要求：波形不波形不失真，减少压失真，减少压降损失。降损失。 1.阻容耦合阻容耦合电子技术电子技术设设: 1= 2=50, rbe1 = 2.9k , rbe2 = 1.7 k oirrA、求：前级前级后级后级+VCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUi

38、U1.阻容耦合阻容耦合电子技术电子技术关键关键: :考虑级间影响。考虑级间影响。1)静态静态: Q点同单级。点同单级。2) 动态性能动态性能:方法方法:ri2 = RL1Ri221ioUU+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU1oU2iU1.阻容耦合阻容耦合电子技术电子技术考虑级间影响考虑级间影响2Ri , Ro : 概念同单级概念同单级1RiRo2112uussoiosousAAUUUUUUARi2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10

39、kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU1oU2iU电子技术电子技术微变等效电路微变等效电路: :ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU1oU2iURE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUir2iror电子技术电子技术1. ri = R1 / rbe1 +（ +1)RL1其中其中: : RL1 = RE1/ ri2 = RE1/ R2 / R3 / rbe1=RE1/RL1 = RE1/ri2= 27 / 1.7 1.7k ri =1000/(

40、2.9+511.7) 82k 2. ro = RC2= 10k RE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUir2iror电子技术电子技术3. 中频电压放大倍数中频电压放大倍数:其中：其中： 11usiiusARrrA968. 07 . 1519 . 27 . 151) 1() 1(111111LbeLuRrRA778. 0968. 02082821111uSiiusARrrARE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUir2iror电子技术电子技术147711010502222.)/(rRAbeLuRE1R2R3

41、RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUir2iror4114778014721.AAAuusus电子技术电子技术多级阻容耦合放大器的特点：多级阻容耦合放大器的特点：(1) 由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。点相互独立，分别估算。(2) 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。(3) 后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。(4) 总电压放大倍数总电压放大倍数=各级放大倍数的乘积。各级放大倍数的乘积。(5) 总输入电阻总输入电

42、阻 ri 即为第一级的输入电阻即为第一级的输入电阻ri1 。(6) 总输出电阻即为最后一级的输出电阻。总输出电阻即为最后一级的输出电阻。由上述特点可知，射极输出器接在多级放大电由上述特点可知，射极输出器接在多级放大电路的首级可提高输入电阻；接在末级可减小输出路的首级可提高输入电阻；接在末级可减小输出电阻；接在中间级可起匹配作用，从而改善放大电阻；接在中间级可起匹配作用，从而改善放大电路的性能。电路的性能。电子技术电子技术例题例题ioVVVA 1. 放大电路如图所示。试求放大电路如图所示。试求。已知已知 =50。mA69. 1B2C2 II 解：解：uA9 .33)1(ebBECCB2 RRVV

43、I 6 .984 )mA()mV(26)1(200Ebe2Ir k61k/4k)4)(1(k/150be2i2 rR5 .217)/(be1i2c1io1V1 rRRVVA 1o1oV2 VVA5 .217V2V1o1oio1ioV AAVVVVVVA 863/k300be1be1irrR 95 501k9846. 0)k150/k4(/k4 1)/(/ 1)/(/be2b2o1e2bebseo rRRRrRRRR 863 3.4be1r节节例例题题中中已已求求得得87.115 3.4V A倍倍数数节节例例题题中中求求得得单单级级放放大大两者比较可看出增益明显提高两者比较可看出增益明显提高电子

44、技术电子技术例例2：放大电路由下面两个放大电路组成。已知放大电路由下面两个放大电路组成。已知EC=15V ，R1=100k ， R2=33k ，RE1=2.5k ，RC=5k ， 1=60，；，； RB=570k ，RE2=5.6k ， 2 =100，RS=20k ，RL=5k +ECR1RCC11C12R2CERE1uiriuoT1放大电路一放大电路一RB+ECC21C22RE2uiuoT2放大电路二放大电路二电子技术电子技术求直接采用放大电路一的放大倍数求直接采用放大电路一的放大倍数Au和和Aus。若信号经放大电路一放大后，再经射极输出若信号经放大电路一放大后，再经射极输出器输出，求放大倍

45、数器输出，求放大倍数Au、ri和和ro 。若信号经射极输出器后，再经放大后放大电若信号经射极输出器后，再经放大后放大电路一输出，求放大倍数路一输出，求放大倍数Aus 。+ECR1RCC11C12R2CERE1uiriuoT1RB+ECC21C22RE2uiuoT2电子技术电子技术ri = R1/ R2/ rbe =1.52 k (1) 由于由于RS大，而大，而ri小，致使放大倍数降低；小，致使放大倍数降低；(2) 放大倍数与负载的大小有关。例：放大倍数与负载的大小有关。例： RL=5k 时时, Au= - 93；RL=1k 时时, Au= - 31 。662052152193.RrrAASii

46、uus求直接采用放大电路一的放大倍数求直接采用放大电路一的放大倍数Au和和Aus。+ECR1RCC1C2R2CERERLuiuousRSriT19311beLur RArbe1=1.62 k ， rbe2=2.36 k 电子技术电子技术2. 若信号经放大电路一放大后，再经射极输出器若信号经放大电路一放大后，再经射极输出器输出，求放大倍数输出，求放大倍数Au 、ri和和ro 。 usRSRB+ECC22RE2uoT2RLR1RCC11R2CERE1uiriT1rbe2=2.36 k rbe1=1.62 k ro1=RC=5 k k173122221EbeBiL R)(r/RrR电子技术电子技术1

47、856211735601111./r RAbeLu990112222. R)(r R)(ALbeLAAAuuu电子技术电子技术731001557036265111/./.r/Rr/RR/Rr/RroBbeESBbeEok5211211.r/R/Rrrbeii电子技术电子技术讨论：讨论：带负载能力。带负载能力。2. 输出不接射极输出器时的带负载能力：输出不接射极输出器时的带负载能力：RL=5k 时：时： Au=-93RL=1k 时：时： Au=-31即：当即：当RL由由5k 变为变为1k 时，放大倍数降低到原来的时，放大倍数降低到原来的92.3%。放大倍数降低到原来的放

48、大倍数降低到原来的30%RL=5 k 时：时： Au1=-185，Au2=0.99，ri2=173 k Au= Au1 Au2 =-183RL=1 k 时：时： Au1=-174 ，Au2=0.97，ri2=76 k Au= Au1 Au2 =-1691. 输出接射极输出器时的带负载能力：输出接射极输出器时的带负载能力：可见输出级接射极输出器后，可稳定放大倍数可见输出级接射极输出器后，可稳定放大倍数Au。电子技术电子技术3. 若信号经射极输出器后，再经放大后放大电路一若信号经射极输出器后，再经放大后放大电路一输出，求放大倍数输出，求放大倍数Aus 。Au2=-93 ri2=1.52 k Au1

49、=0.98 ri=101 k +ECR1RCC12R2CERE1riuoT1uiRBC21RE2T2usRS电子技术电子技术76201011019809321.RrrAAASiiuuus662052152193.RrrAASiiuus输入不接射极输出器时：输入不接射极输出器时：可见输入级接射极输出器后，由于从信号源取可见输入级接射极输出器后，由于从信号源取的信号增加，从而可提高整个放大电路的放大的信号增加，从而可提高整个放大电路的放大倍数倍数Aus。电子技术电子技术思考题：思考题：若首级接射极输出器、中间级接共射放大若首级接射极输出器、中间级接共射放大电路、末级接射极输出器，射极输出器和共射电

50、路、末级接射极输出器，射极输出器和共射放大电路的参数同前。求该三级放大电路的放放大电路的参数同前。求该三级放大电路的放大倍数大倍数Au 、 Aus 、 ri和和ro 。RB+ECC4RE2uoT3RLR1RCC2R2CERE1T2uiRBC1RE2T1usRSC3 1=100， 2=60， 3=100电子技术电子技术RB+ECC4RE2uoT3RLR1RCC2R2CERE1T2uiRBC1RE2T1usRSC3 1=100， 2=60， 3=100rbe1=2.36 k ， rbe2=1.62 k ， rbe3=2.36 k k52122121.r/R/RrRbeiLk523CoSRrR)1

51、(33332LbeBiL Rr/RrRLEL/RR R23电子技术电子技术RB+ECC4RE2uoT3RLR1RCC2R2CERE1T2uiRBC1RE2T1usRSC3)(112111LEbeBii/RRr/Rrr333231)(beSBEoorR/R/Rrr731001557036265/./.101k)521.65)(100(12.36570./电子技术电子技术RB+ECC4RE2uoT3RLR1RCC2R2CERE1T2uiRBC1RE2T1usRSC39805216510136252165101)1 ()1 (12111211././.R/RrR/RALEbeLEuk52122121

52、.r/R/RrRbeiL电子技术电子技术RB+ECC4RE2uoT3RLR1RCC2R2CERE1T2uiRBC1RE2T1usRSC36215603232.r/rr/RAibeiCuRL=5 k 时：时： ri2=173 k ， Au2=-185，Au3=0.99RL=1 k 时：时： ri2=76 k ， Au2=-174 ，Au3=0.97LbeLu R)(r R)(A333311电子技术电子技术RL=5 k 时：时： ri2=173 k ， Au2=-185，Au3=0.99RL=1 k 时：时： ri2=76 k ， Au2=-174 ，Au3=0.97101kir，RS=20k ，

53、321uuuuAAAA9801.AuRL=5 k 时：时：RL=1 k 时：时：5179990)185(980.Au4165970)174(980.Au814920101101.AAuus113820101101.AAuusSiiuusRrrAA电子技术电子技术5.6 FET和和BJT及其基本及其基本放大电路性能的比较放大电路性能的比较 5.6.1 FET和和BJT重要特性的比较重要特性的比较 5.6.2 FET和和BJT放大电路性能的比较放大电路性能的比较电子技术电子技术5.6.1 FET和BJT重要特性的比较FET和和BJT内部都含有两个内部都含有两个PN结，外部都有结，外部都有3个个电极

54、。它们有如下的对应关系：电极。它们有如下的对应关系： FET BJT 栅极栅极g 基极基极b 源极源极s 发射极发射极e 漏极漏极d 集电极集电极c 电子技术电子技术虽然这两类器件的工作原理不相同，但它们都可以利用两个电极之虽然这两类器件的工作原理不相同，但它们都可以利用两个电极之间的电压控制流过第三个电极的电流来实现输入对输出的控制。间的电压控制流过第三个电极的电流来实现输入对输出的控制。 MOS管：栅管：栅-源电压源电压vGS控制漏极控制漏极iD BJT：基：基-射极间电压射极间电压vBE控制集电极电流控制集电极电流iC 在放大区域内，在放大区域内，MOS管的管的iD与与vGS之间是平方律

55、关系，而之间是平方律关系，而BJT的的iC与与vBE之间是指数关系。显然，指数关系更加敏感，所以通常之间是指数关系。显然，指数关系更加敏感，所以通常BJT管的跨导要大于管的跨导要大于MOS管的跨导。管的跨导。 因因MOS管的栅极电流管的栅极电流iG=0，而，而BJT管的基极电流管的基极电流iB 0，且电压，且电压vBE首先影响首先影响iB（或（或iE），然后通过），然后通过iB（或（或iE）实现对）实现对iE的控制，故常的控制，故常将将BJT称为电流控制器件，称为电流控制器件，MOS管称为电压控制器件，以示两者之管称为电压控制器件，以示两者之差别。差别。电子技术电子技术MOS管的跨导管的跨导gm不仅与不仅与VGSQ和开启（夹断）电压的差值（或和开启（夹断）电压的差值（或IDQ）有关，而且还与其沟道的宽长比）有关，而且还与其沟道的宽长比W/L 有关。而有关。而BJT的的gm 仅与仅与ICQ有关。有关。这两类器件的输出电阻这两类器件的输出电阻ro都等于都等于Early电压电压VA与静态电流（与静态电流（IDQ或或ICQ）的比值。通常）的比值。通常BJT的的VA比比MOS管的管的VA大。意味着大。意味着 BJT的输出电阻的输出电阻ro 比比MOS管的大。管的大。MOS管的管的Kn与与BJT的的 或或 具有类似的性质，即它们主要取决具有类似的性质，即它们主要取决于