第07章 晶体管及放大电路课件

1、11 晶体管晶体管.03 2 基本放大电路基本放大电路.28 *3 放大电路的图解分析方法放大电路的图解分析方法.32 4 放大电路的估算分析方法放大电路的估算分析方法.42 5 静态工作点的稳定静态工作点的稳定.52 第7章 晶体管及放大电路2第7章 晶体管及放大电路6 射极输出器射极输出器.597 多级放大电路多级放大电路.64 8 差动放大电路差动放大电路.76 9 功率放大电路功率放大电路.90 *10 场效应管放大电路场效应管放大电路.101 3第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路1 晶体管晶体管 一、分类一、分类按制作材料分为：硅晶体管、锗晶体管按制作材料分为：硅晶体管

2、、锗晶体管按内部杂质区排列分为：按内部杂质区排列分为：NPN管、管、PNP管管按工作频率分为：高频管、低频管按工作频率分为：高频管、低频管按输出功率分为：大功率管、小功率管按输出功率分为：大功率管、小功率管以下若无特殊说明均以以下若无特殊说明均以NPN硅管为例硅管为例4第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路二、内部结构二、内部结构 晶体管的内部结构及电路符号如下图所示，晶体管的内部结构及电路符号如下图所示，晶体管有三个区、两个结及三个电极，分别为：晶体管有三个区、两个结及三个电极，分别为：bbbcbccceeNNNPPPTT5第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路1 1、三

3、个杂质区域、三个杂质区域发射区：发射区在晶体管内部结构图下面的区域发射区：发射区在晶体管内部结构图下面的区域, ,制制 作时要求发射区高浓度掺杂，发射区的作用作时要求发射区高浓度掺杂，发射区的作用 是发射其储存的载流子。是发射其储存的载流子。基区：基区在晶体管内部结构图中间的区域，制作时基区：基区在晶体管内部结构图中间的区域，制作时 要求低浓度掺杂，并且要求基区宽度要非常要求低浓度掺杂，并且要求基区宽度要非常 窄，一般基区的宽度在几个微米，基区的作用窄，一般基区的宽度在几个微米，基区的作用 是分配载流子。是分配载流子。6第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路集电区：集电区在晶体管内部

4、结构图的上面区域，集电区：集电区在晶体管内部结构图的上面区域， 集电区的区域面积比较大，其杂质类型与集电区的区域面积比较大，其杂质类型与 发射区相同。集电区的作用是收集载流子发射区相同。集电区的作用是收集载流子2 2、两个结、两个结 发射结：发射区与基区之间的发射结：发射区与基区之间的PN结结集电结：基区与集电区之间的集电结：基区与集电区之间的PN结结7第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路3 3、三个电极、三个电极发射极：与发射区联接的电极，用字母发射极：与发射区联接的电极，用字母E、e 表示表示基极：与基区联接的电极，用字母基极：与基区联接的电极，用字母B、b表示表示集电极：与集

5、电区联接的电极，用字母集电极：与集电区联接的电极，用字母C、c 表示表示8第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路三、电流放大原理 放大电路如图所示，左侧为放大电路的输入放大电路如图所示，左侧为放大电路的输入回路，右侧为放大电路的输出回路。回路，右侧为放大电路的输出回路。1 1、晶体管放大的条件：、晶体管放大的条件： 发射结正偏发射结正偏 集电结反偏集电结反偏9第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路2 2、晶体管的电流放大作用、晶体管的电流放大作用晶体管中载流子运动示意图晶体管中载流子运动示意图10第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路1 1）发射结正偏）发射结正偏

6、 正偏的发射结阻挡层变窄，发射区储存的多正偏的发射结阻挡层变窄，发射区储存的多数载流子数载流子- -自由电子开始穿越发射结进入基区，这自由电子开始穿越发射结进入基区，这些带电粒子的定向移动就形成了晶体管的发射极些带电粒子的定向移动就形成了晶体管的发射极电流电流 。 发射结正偏时，基区的多数载流子发射结正偏时，基区的多数载流子- -空穴也空穴也会穿越发射结，但是这部分载流子的数目太少，会穿越发射结，但是这部分载流子的数目太少，在发射极电流中的比例太小，可以忽略不计。这在发射极电流中的比例太小，可以忽略不计。这样发射极电流可以认为是由发射区出发的自由电样发射极电流可以认为是由发射区出发的自由电子构

7、成。子构成。EI11第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路2 2）在基区内）在基区内 基区的多数载流子是空穴，发射区出发的自由基区的多数载流子是空穴，发射区出发的自由电子在基区内将会与基区的空穴复合，由自由电电子在基区内将会与基区的空穴复合，由自由电子复合所形成的电流是晶体管的基极电流子复合所形成的电流是晶体管的基极电流 ，由，由于基区的杂质浓度很低，所以在基区内被复合的于基区的杂质浓度很低，所以在基区内被复合的自由电子数很少，基极电流的数值就很小。自由电子数很少，基极电流的数值就很小。 由于基区的宽度很窄，未被复合的自由电子将由于基区的宽度很窄，未被复合的自由电子将继续移动到晶体管

8、的集电结。继续移动到晶体管的集电结。BI12第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路3 3）集电结反偏）集电结反偏 反偏的集电结电场阻碍集电结两侧的多数载流反偏的集电结电场阻碍集电结两侧的多数载流子扩散，促使少数载流子漂移，自由电子在发射区子扩散，促使少数载流子漂移，自由电子在发射区是多数载流子，在基区内就转变为少数载流子，在是多数载流子，在基区内就转变为少数载流子，在集电结电场的作用下，基区内的自由电子将穿越集集电结电场的作用下，基区内的自由电子将穿越集电结形成集电极电流电结形成集电极电流 。 同样，由于集电区的少数载流子数目太少，对同样，由于集电区的少数载流子数目太少，对集电极电流

9、的影响可以忽略，所以集电极电流可以集电极电流的影响可以忽略，所以集电极电流可以认为是由发射区出发的自由电子构成。认为是由发射区出发的自由电子构成。CI13第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路综上所述：综上所述：（1 1）晶体管的三个电极电流之间有）晶体管的三个电极电流之间有（2 2）晶体管的集电极电流与基极电流之间有）晶体管的集电极电流与基极电流之间有式中式中 为常数，其数值大小由晶体管的制造工艺决定。为常数，其数值大小由晶体管的制造工艺决定。EBCIIICBII14第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路（3 3）当改变晶体管发射结正偏电压）当改变晶体管发射结正偏电压 时

10、，晶体时，晶体管的基极电流发生变化，集电极电流随之发生变化，管的基极电流发生变化，集电极电流随之发生变化，但晶体管三个电极电流之间的关系不变。但晶体管三个电极电流之间的关系不变。即下式成立：即下式成立：BEUEBCIII CBII15第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路3 3、晶体管的联接方式、晶体管的联接方式 由于晶体管的不同联接方式，放大电路分为共由于晶体管的不同联接方式，放大电路分为共射极放大电路、共集电极放大电路与共基极放大电射极放大电路、共集电极放大电路与共基极放大电路，如下图所示。不同结构的放大电路工作状态不路，如下图所示。不同结构的放大电路工作状态不同，电路的性能参数

11、也不同。同，电路的性能参数也不同。16第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路四、晶体管的特性曲线四、晶体管的特性曲线1 1、输入特性、输入特性在在 时，两个时，两个PNPN结均正偏，晶体管不放大。结均正偏，晶体管不放大。 在在 时，发射结正偏，集电结反偏，晶体管时，发射结正偏，集电结反偏，晶体管 工作在放大状态。工作在放大状态。CEBBEC()UIf UCE0UCE1VU17第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路2 2、输出特性、输出特性晶体管的输出特性为晶体管的输出特性为输出特性曲线是一簇曲线。输出特性曲线是一簇曲线。在在 时，输出电流随时，输出电流随 增加而增大；增加而

12、增大；在在 时，输出电流与时，输出电流与 无关，呈现恒流特性。无关，呈现恒流特性。BCCEC()IIf UUCEICoIB=0IB1截止区饱和区放大区过载区IB2IB3IB4CE1VUCE1VUCEUCEU18第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路3 3、晶体管的工作区、晶体管的工作区1）饱和区）饱和区 位置：靠近纵轴位置：靠近纵轴 原因：两个原因：两个PN结均正偏结均正偏 特点：在饱和区晶体管的电流数值较大、特点：在饱和区晶体管的电流数值较大、 管压降数值管压降数值1V，晶体管不放大。，晶体管不放大。19第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路2）截止区）截止区 位置：靠近

13、横轴位置：靠近横轴 原因：两个原因：两个PN结均反偏结均反偏 特点：在截止区晶体管的电流近似为零、特点：在截止区晶体管的电流近似为零、 管压降数值较高，晶体管不放大。管压降数值较高，晶体管不放大。20第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路3 3）放大区）放大区位置：在特性曲线的中间部位位置：在特性曲线的中间部位特点：发射结正偏、集电结反偏特点：发射结正偏、集电结反偏 集电极电流随基极电流而变，与晶体管的管压集电极电流随基极电流而变，与晶体管的管压 降无关，晶体管对接收到的微小电流信号进行降无关，晶体管对接收到的微小电流信号进行 放大放大 21第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放

14、大电路4 4）过载区）过载区位置：放大区的上部位置：放大区的上部特点：晶体管工作时产生的功率损耗大于晶体管自身特点：晶体管工作时产生的功率损耗大于晶体管自身 能够散发掉的热量，过载区的晶体管会因为过能够散发掉的热量，过载区的晶体管会因为过 热而损坏。热而损坏。 22第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路五、主要参数五、主要参数1 1、电流放大倍数、电流放大倍数 直流电流放大倍数直流电流放大倍数交流电流放大倍数交流电流放大倍数由于上两式计算后的数值接近，通常认为由于上两式计算后的数值接近，通常认为CBIICBII23第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路2 2、极间反向漏电、

15、极间反向漏电1 1）集）集- -基间反向漏电基间反向漏电 是由集电区的少数载流子形成的反向漏电，是由集电区的少数载流子形成的反向漏电，其量纲是其量纲是CBOIACBOI24第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路2 2）集）集- -射极间反向漏电射极间反向漏电 是由集电极流向发射极的反向漏是由集电极流向发射极的反向漏电，通常也称为晶体管的穿透电流。电，通常也称为晶体管的穿透电流。穿透电流穿透电流 与集与集- -基极间反向漏电基极间反向漏电 之间的关系为：之间的关系为：硅管：硅管： 约为几个微安约为几个微安锗管：锗管： 约为几十约为几十- -几百微安几百微安CEOICEOICBOICEO

16、ICEOCBOCBOCBO(1)IIIICEOICEOI25第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路3 3、集电极最大电流、集电极最大电流定义：晶体管电流放大倍数值下降到正常值的定义：晶体管电流放大倍数值下降到正常值的2/32/3倍倍 时的集电极电流为晶体管集电极电流的最大时的集电极电流为晶体管集电极电流的最大 值。值。晶体管正常工作时应取：晶体管正常工作时应取：CMICCMII26第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路4 4、晶体管最大耗散功率、晶体管最大耗散功率 晶体管的自动耗散功率由晶体管的外表明能够晶体管的自动耗散功率由晶体管的外表明能够散发的热量决定，正常工作时，晶

17、体管的功率散发的热量决定，正常工作时，晶体管的功率CMPCMPP27第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路5 5、反向击穿电压、反向击穿电压CEO(BR)UCCCEO(BR)12()23UUCECEO(BR)UUCEO(BR)U定义：定义： 为晶体管工作时集电极与发射极之间允为晶体管工作时集电极与发射极之间允 许施加的最大反向电压，如果许施加的最大反向电压，如果 , ,晶体晶体 管的管的PNPN结将会出现击穿。结将会出现击穿。 为使晶体管不会击穿损坏，一般取晶体管的工作为使晶体管不会击穿损坏，一般取晶体管的工作电源电压：电源电压： 28第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路

18、一、放大电路的组成一、放大电路的组成Ucc ：工作电源，为放大电路提供能量：工作电源，为放大电路提供能量RB ：偏置电阻，为晶体管提供配置电流：偏置电阻，为晶体管提供配置电流RC ：集电极电阻，将电流放大转换为电压放大：集电极电阻，将电流放大转换为电压放大T ：放大元件，电流放大元件：放大元件，电流放大元件C1、C2 ：耦合电容，隔断直流、导通交流：耦合电容，隔断直流、导通交流+UCCC1C2RBRCuoTesRLRsuiciib+-+UCCC1C2RBRCu+sTeoiRsu-icibUBB+-2 基本放大电路基本放大电路 29第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路二、偏流的作用二

19、、偏流的作用 由于晶体管不放大交流信号，交流信号需要叠由于晶体管不放大交流信号，交流信号需要叠加在偏流加在偏流 上才能被放大上才能被放大UBEuiBEQIiBoottoIBBQQ21UUBEuioottoIBiBB0I B0I BI30第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路三、放大电路的直流通路与交流通路三、放大电路的直流通路与交流通路 直流通路直流通路 交流通路交流通路直流通路：直流信号流经的路径直流通路：直流信号流经的路径交流通路：交流信号流经的路径交流通路：交流信号流经的路径BRBes+URCCRCRC+T-TuoiIBcibiiuiRLICRUCEsBEUio31第第7 7章

20、章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路四、晶体管参数的书写符号四、晶体管参数的书写符号直流信号：使用大写字母、大写下标直流信号：使用大写字母、大写下标交流瞬时值：使用小写字母、小写下标交流瞬时值：使用小写字母、小写下标交流有效值：使用大写字母、小写下标交流有效值：使用大写字母、小写下标交、直流叠加：使用小写字母、大写下标交、直流叠加：使用小写字母、大写下标BIBEUCICEUbibeuciceubIbeUcIceUBiBEuCiCEu32第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路一、静态分析一、静态分析1、输入回路、输入回路KVL方程：方程： KVL直线坐标：直线坐标：（ 、0 ）（）（

21、0、 ）CCUCCB/URCCBBBEUI RU *3 放大电路的图解分析方法放大电路的图解分析方法 33第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路2、输出回路、输出回路KVL方程：方程： 直流负载线坐标直流负载线坐标：（：（ 、0 ）（）（ 0、 ）UBEQoIBUBEUCCRBUCCUCEUICUCCCCCRQIB1oUCEICIB2IB3IB4CCUCCC/UR34第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路二、动态分析（ ）1 1、输入回路：、输入回路： 由输入信号电压由输入信号电压 变化变化的动态范围可以确定晶体管的动态范围可以确定晶体管基极电流基极电流 变化的动态范变化的

22、动态范围，输入交流围，输入交流 叠加在基极叠加在基极偏置电流偏置电流 上，晶体管基极上，晶体管基极实际收到的信号是交、直流叠实际收到的信号是交、直流叠加信号。加信号。ibeuuiuBibiBILR 35第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路2 2、输出回路、输出回路1 1）交流负载线方程）交流负载线方程交流负载线坐标：交流负载线坐标：（ 、0 0）（）（0 0、 ） 2 2）动态范围）动态范围 由基极电流变化的动态范由基极电流变化的动态范围确定输出信号变化的动态围确定输出信号变化的动态范围，如图示。范围，如图示。CCCCCEUi RuCCUCC/CUR36第第7 7章章 晶体管及放大

23、电路晶体管及放大电路三、动态分析（带负载）三、动态分析（带负载） 当放大电路的输出端联接负载电阻时，电路当放大电路的输出端联接负载电阻时，电路的交流负载线方程为：的交流负载线方程为：由于：由于：代入方程有：代入方程有：由交流负载线方程可以得到交流负载线的坐标：由交流负载线方程可以得到交流负载线的坐标：（ 、 ）、（）、（ 、0 0），联接这两点即可），联接这两点即可画出放大电路的交流负载线画出放大电路的交流负载线CCCC RCEUR iuCLRcCLRiiRRcCCiiICECECLCLuUI Ri RCEUCICECLUI RLCL/RRR 37第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电

24、路 根据交流负载线及输入信号的动态范围，可以根据交流负载线及输入信号的动态范围，可以画出在放大电路带有负载时，电路的输出信号波形，画出在放大电路带有负载时，电路的输出信号波形，如图所示。如图所示。UCEUCCIIBCUCCCRQIiIB1B2uCECttoooICUCEQ1Q238第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路结论结论1 1）直流负载线坐标：（）直流负载线坐标：（ 、0 0）、（）、（0 0、 ）；）； 交流负载线坐标：（交流负载线坐标：（ 、 ）、（）、（ 、0 0）2 2）在负载开路时，电路的交、直流负载线重合）在负载开路时，电路的交、直流负载线重合3 3）对共射极放大电

25、路，晶体管单管倒相，即：晶体管的输）对共射极放大电路，晶体管单管倒相，即：晶体管的输 出电压与输入电压反相位。出电压与输入电压反相位。4 4）负载开路时，电路的输出电压数值最大）负载开路时，电路的输出电压数值最大5 5）电路的直流负载线确定放大电路的静态工作点；交流负）电路的直流负载线确定放大电路的静态工作点；交流负 载线确定输出参数的动态范围载线确定输出参数的动态范围CCUCCC/URCECLUI RCEUCI39第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路四、非线性失真四、非线性失真定义：由于定义：由于输出信号的动态范围进入了晶体管的非输出信号的动态范围进入了晶体管的非 线性区而产生的

26、输出信号不能完全复现输入线性区而产生的输出信号不能完全复现输入 信号的现象称为放大电路的非线性失真信号的现象称为放大电路的非线性失真原因：放大电路的静态工作点位置不合适；或者是原因：放大电路的静态工作点位置不合适；或者是 输入信号幅值太大输入信号幅值太大分类：饱和失真、截止失真分类：饱和失真、截止失真 40第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路1 1、饱和失真、饱和失真 产生原因：静态工作点位置偏高产生原因：静态工作点位置偏高 失真现象：输出电压的负半周失真失真现象：输出电压的负半周失真 消除方法：增加偏置电阻消除方法：增加偏置电阻 ，减小偏流，减小偏流 。饱和失真饱和失真BRBIU

27、CCUCCUCEICiCuCEttoooICUCEQIB1IB2IB3IB4Q1Q2RC41第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路2 2、截止失真、截止失真 产生原因：静态工作点位置偏低产生原因：静态工作点位置偏低 失真现象：输出电压正半周失真失真现象：输出电压正半周失真 消除方法：减小偏置电阻消除方法：减小偏置电阻 ，增大偏流，增大偏流 。截止失真截止失真UCCRCUCCUCEICiCuCEttoooICUCEQQ1Q2IB1IB2IB3IB4BRBI42第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路 晶体管是非线性元件，但是在晶体管的输入、输晶体管是非线性元件，但是在晶体管的输

28、入、输出特性中均有线性区间，如果可以使晶体管工作在特出特性中均有线性区间，如果可以使晶体管工作在特性曲线的线性区间，就可以使用工程估算方式进行放性曲线的线性区间，就可以使用工程估算方式进行放大电路的性能分析。大电路的性能分析。 （a）输入特性 （b）输出特性UBEUCEIIBCoo线 性 段线 性 段4 放大电路的估算分析方法放大电路的估算分析方法 43第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路一、静态分析一、静态分析 输入回路的电压输入回路的电压 ，可以认为是已知数，这样由输入、输出可以认为是已知数，这样由输入、输出回路的回路的KVL方程方程 及及 就可以得到放大电路静就可以得到放大电

29、路静态工作点的参数：态工作点的参数：BE(0.50.7)VUCCBBBEUI RUCCCCCEUI RUCCBEBBUUIRCBIICECCCCUUI R44第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路二、微变等效电路二、微变等效电路1 1、微变等效电路成立的条件、微变等效电路成立的条件 电路的输入信号为微变量。这时电路输入信号的幅值很小，电路的输入信号为微变量。这时电路输入信号的幅值很小，输出信号变化的动态范围也很小，晶体管的工作区间在特性曲输出信号变化的动态范围也很小，晶体管的工作区间在特性曲线的线性段，晶体管可以等效视为线性元件。线的线性段，晶体管可以等效视为线性元件。2 2、电路等

30、效转换的条件、电路等效转换的条件 等效转换前电路端口上的电压、电流与等效转换后电路端等效转换前电路端口上的电压、电流与等效转换后电路端口上的电压、电流数值相等，转换后的电路即为转换前电路的口上的电压、电流数值相等，转换后的电路即为转换前电路的等效电路。等效电路。45第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路晶体管的微变等效电路如图所示晶体管的微变等效电路如图所示 （a）晶体管 （b）晶体管的微变等效电路晶体管的等效输入电阻：晶体管的等效输入电阻： uberbeibibbiicuuubececeicTbeE26200(1)rI46第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路三、动态分析

31、三、动态分析1 1、放大电路的电压放大倍数、放大电路的电压放大倍数对信号放大电路而言，电压放大倍数高了好对信号放大电路而言，电压放大倍数高了好2 2、放大电路的等效输入电阻、放大电路的等效输入电阻 放大电路的等效输入电阻数值越高，信号源提供的信号电放大电路的等效输入电阻数值越高，信号源提供的信号电流就越小，信号源负担小流就越小，信号源负担小3 3、放大电路的等效输出电阻、放大电路的等效输出电阻 放大电路的等效输出电阻数值越小，负载电阻变化对电路放大电路的等效输出电阻数值越小，负载电阻变化对电路电压放大倍数的影响越小，电路的输出电压数值越稳定电压放大倍数的影响越小，电路的输出电压数值越稳定47第

32、第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路固定偏置放大电路的微变等效电路固定偏置放大电路的微变等效电路（a）原电路 （b）交流通路 （c）微变等效电路 放大电路的微变等效电路是在电路的交流通路的基础上放大电路的微变等效电路是在电路的交流通路的基础上画出来的，作图时先画出晶体管的微变等效图，再将放大画出来的，作图时先画出晶体管的微变等效图，再将放大电路的外接电阻联接在图中。电路的外接电阻联接在图中。+UCCC1C2RBRCRLuoTesRsui+-ioiiicibTRCRLRBRsesuiuo+-ibiiicioRCRLRBRsEsUiUorbeIbIcIb-+48第第7 7章章 晶体管及放

33、大电路晶体管及放大电路1 1、电压放大倍数、电压放大倍数定义：电压放大倍数是输出电 压相量与输入电压相量 的比值 式中： 是放大电路的等效负载电阻RCRLRBRsEsUiUorbeIbIcIb-+ocLLuib bebeUI RRAUI rr LCL/RRR 49第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路2 2、等效输入、输出电阻、等效输入、输出电阻定义：放大电路在输入、输出 端口处的等效电阻即为 等效输入电阻 、等效 输出电阻 图示电路有：irRCRLRBRsEsUiUorbeIbIcIb-+iBbebe/rRrroCrRor50第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路 例例

34、图示电路，写出电路静态工作点的计算式；画图示电路，写出电路静态工作点的计算式；画出电路的微变等效电路；写出电路电压放大倍数及输出电路的微变等效电路；写出电路电压放大倍数及输入、输出电阻的计算式。入、输出电阻的计算式。解：解：静态时静态时+ UCCC1C2RBRCRLuouiTREiciiibioCCBEBBE(1)UUIRRCBIICECCCCEECCCCE()UUI RI RUIRR51第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路动态时电路的微变等效电路如图动态时电路的微变等效电路如图电路的动态参数：电路的动态参数：RCRLRBRsEsUiUorbeIcIbRE+-IbIiocLLuib

35、 beeEbeE(1)UI RRAUI rI RrR iBbeE/(1)rRrRoCrR52第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路一、温度对静态工作点的影响一、温度对静态工作点的影响 随着晶体管集电极电流的增大，电路的静态工随着晶体管集电极电流的增大，电路的静态工作点将沿着直流负载线向饱和区移动，当输入信号作点将沿着直流负载线向饱和区移动，当输入信号的幅值较大时，输出信号变化的动态范围将进入晶的幅值较大时，输出信号变化的动态范围将进入晶体管的饱和区，产生饱和失真。体管的饱和区，产生饱和失真。(,)jCEOCTUII 5 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 53第第7 7章章 晶体管及放

36、大电路晶体管及放大电路二、分压式偏置电路二、分压式偏置电路1 1、电路结构、电路结构 偏置电阻改为偏置电阻改为 、 ，增加发射极电阻，增加发射极电阻 及发射极旁路及发射极旁路电容电容 B1RB2RERECuo+UCCRB1RB2RCRECEuiC2C1TIEI1I2IBIC54第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路2 2、静态分析、静态分析 在输入回路有在输入回路有 , ,当当 时，基极电位为：时，基极电位为：则电路的静态工作点则电路的静态工作点12BIIIB2IIuo+UCCRB1RB2RCRECEuiC2C1TIEI1I2IBICBU2BCC12RUURRBBECEEUUIIRC

37、ECCCCE()UUIRR55第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路3 3、电路的动态分析、电路的动态分析 微变等效电路微变等效电路电路的动态参数：电路的动态参数：RCRLRB1UiUorbeIcIiIbRB2IbocLLuib bebeUI RRAUI rr iB1B2be/rRRroCrR56第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路4 4、电路稳定静态工作点的过程、电路稳定静态工作点的过程 当温度升高时，电路参数的变化规律如下：当温度升高时，电路参数的变化规律如下： 这样随温度漂移的静态工作点就又回到原来设定的位置附近这样随温度漂移的静态工作点就又回到原来设定的位置附近u

38、o+UCCRB1RB2RCRECEuiC2C1TIEI1I2IBICECEREBEBCTQIIUUUII57第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路 例例 放大电路如图所示，写出电路的电压放大倍数、放大电路如图所示，写出电路的电压放大倍数、等效输入电阻及等效输出电阻的表示式。等效输入电阻及等效输出电阻的表示式。解：解：图示放大电路为分压式偏置放大电路，图中没有图示放大电路为分压式偏置放大电路，图中没有联接旁路电容，因此在电路的微变等效电路中将出现联接旁路电容，因此在电路的微变等效电路中将出现发射极电阻发射极电阻uo+UCCRB1RB2RCuiC2C1TREicibiiER58第第7 7

39、章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路电路的微变等效电路为：电路的微变等效电路为：电路的动态参数为：电路的动态参数为：RB1RERCRB2UiUorbeIbIcIbocLLuib beeEbeE(1)UI RRAUI rI RrR iB1B2beE/(1)rRRrRoCrR59第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路1 1、静态分析、静态分析CCBEBBE(1)UUIRRECBCECCEEIIIUUI R6 射极输出器射极输出器 60第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路2 2、动态分析、动态分析1）电压放大倍数）电压放大倍数由上式可以看出：由上式可以看出：（a） ，这表示射

40、极输出器的输入、输出电压同相，这表示射极输出器的输入、输出电压同相（b） ，这表示射极输出电路没有电压放大能力，但是电，这表示射极输出电路没有电压放大能力，但是电路的电流放大能力仍然存在路的电流放大能力仍然存在（c）由于电路中）由于电路中 ，输出电压是输入电压的一部，输出电压是输入电压的一部分，输出电压跟随输入电压而变，所以射极输出器也称为电压分，输出电压跟随输入电压而变，所以射极输出器也称为电压跟随器跟随器RsEsRERLRBUiIiUorbeIbIcIb+-IeoeLLuib beeLbeL(1)(1)UI RRAUI rI RrRu0A 1uAib beoUI rU61第第7 7章章 晶

41、体管及放大电路晶体管及放大电路2)2)等效输入电阻等效输入电阻 由微变等效电路可以求解电路的由微变等效电路可以求解电路的等效输入电阻为：等效输入电阻为：（a a）负载电阻在等效输入电阻中）负载电阻在等效输入电阻中（b b）等效输入电阻比共射极放大电路的输入电阻数值大）等效输入电阻比共射极放大电路的输入电阻数值大iBbeL/(1)rRrRRsEsRERLRBUiIiUorbeIbIcIb+-Ie62第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路3 3）等效输出电阻）等效输出电阻令：令： 由外加电压法，有：由外加电压法，有：整理上式，得：整理上式，得：由于由于 ，所以电路的等效输出电阻为：，所以

42、电路的等效输出电阻为：RsIERERBUrb e IBICIBIR EIsBs/RRR oEEsbe11/1(1)sbeUrRIRrRRr sbeo1RrrsbeE()(1)RrRERBCBEEsbeEsbe1(1)(1)(1)()UUUIIIIIURRRrRRr63第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路结论：结论：1、由于射极输出器的电压放大倍数近似为、由于射极输出器的电压放大倍数近似为1，所以射，所以射 极输出器没有电压放大能力，但是仍具有电流放极输出器没有电压放大能力，但是仍具有电流放 大能力，常用于功率放大电路。大能力，常用于功率放大电路。2、射极输出器具有较高的输入电阻，输

43、入电阻高，、射极输出器具有较高的输入电阻，输入电阻高， 信号源输入的电流数值就小，信号源的负担也小。信号源输入的电流数值就小，信号源的负担也小。3、射极输出器的输出电阻数值很小，这样电路的等效、射极输出器的输出电阻数值很小，这样电路的等效 负载电阻就由输出电阻决定，负载电阻变化对放负载电阻就由输出电阻决定，负载电阻变化对放大大 倍数的影响也就减小了，电路的带负载能力较好。倍数的影响也就减小了，电路的带负载能力较好。64第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路前置级：接收信号源输入的信号，希望前置级的输入电阻数值要前置级：接收信号源输入的信号，希望前置级的输入电阻数值要 高高中间级：对接

44、收到的信号进行电压放大，希望中间级的电压放大中间级：对接收到的信号进行电压放大，希望中间级的电压放大 倍数要高倍数要高输出级：输出级是功率放大电路，输出级收到的信号电压数值足输出级：输出级是功率放大电路，输出级收到的信号电压数值足 够大，输出级负责放大输出信号的功率，希望输出级的够大，输出级负责放大输出信号的功率，希望输出级的 输出电阻数值要低，以增强输出级的带负载能力。输出电阻数值要低，以增强输出级的带负载能力。前 置 级中 间 级输 出 级uoui7 多级放大电路多级放大电路 65第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路一、级间耦合方式一、级间耦合方式耦合方式：两级放大电路之间的联

45、接方式称为耦合耦合方式：两级放大电路之间的联接方式称为耦合耦合分类：由级间耦合的元件来分类耦合分类：由级间耦合的元件来分类1 1、变压器耦合、变压器耦合耦合元件：两级放大电路之间使用变压器联接耦合元件：两级放大电路之间使用变压器联接优点：各级放大电路的静态工作点相互隔离，耦合变压器只传优点：各级放大电路的静态工作点相互隔离，耦合变压器只传 递信号电压，电路的误差较小递信号电压，电路的误差较小缺点：变压器的体积较大，不能集成，电路不能放大直流信号缺点：变压器的体积较大，不能集成，电路不能放大直流信号66第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路2 2、阻容耦合放大电路、阻容耦合放大电路耦合

46、元件：放大电路的输入、输出电阻及级间耦合电容耦合元件：放大电路的输入、输出电阻及级间耦合电容优点：各级放大电路的静态工作点相互隔离，电路的输出误差小优点：各级放大电路的静态工作点相互隔离，电路的输出误差小缺点：耦合电容难以集成，不能放大直流信号缺点：耦合电容难以集成，不能放大直流信号67第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路3 3、直接耦合、直接耦合耦合方式：两级放大电路直接相联接耦合方式：两级放大电路直接相联接优点：可以放大直流信号，也可以放大交流信号，电路可以集成优点：可以放大直流信号，也可以放大交流信号，电路可以集成缺点：各级放大电路静态工作点相互影响，输出信号有误差缺点：各级

47、放大电路静态工作点相互影响，输出信号有误差+UCCic1uiiiuoRRRB1RB2C1C2ib1ib2ic268第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路二、阻容耦合放大电路二、阻容耦合放大电路1 1、静态分析、静态分析 阻容耦合放大电路，两级放大电路之间由耦合电容器联阻容耦合放大电路，两级放大电路之间由耦合电容器联接，耦合电容隔断直流信号，所以电路的静态分析相当于单级接，耦合电容隔断直流信号，所以电路的静态分析相当于单级放大电路的静态分析。放大电路的静态分析。69第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路2 2、动态分析、动态分析1 1）两级电路之间的关系）两级电路之间的关系前

48、级放大电路是后级放大电路的信号源，所以有：前级放大电路是后级放大电路的信号源，所以有：后级放大电路是前级放大电路的负载，所以有：后级放大电路是前级放大电路的负载，所以有：Ib2UiIc1第二级rbe1+RB22-RsEsrbe2RB1RB21RC1RC2RL2Ib2Ib1Uo第一级Uo1Ic21Ib1o1s2rRi2L1rR70第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路2 2）电压放大倍数）电压放大倍数 上式表示，在多级放大电路中，电路的总电压放大倍数等于上式表示，在多级放大电路中，电路的总电压放大倍数等于单级放大电路电压放大倍数的乘积。当考虑信号源内阻时，电单级放大电路电压放大倍数的乘

49、积。当考虑信号源内阻时，电路的电压放大倍数为：路的电压放大倍数为：oo2o1o1o2uu1u2ii1o1i1o1UUUUUAAAUUUUUoouuus1u2iisssisiUUUrAAA AEEURr71第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路3 3）电路的输入、输出电阻）电路的输入、输出电阻电路的输入电阻是的一级电路的输入电阻，有：电路的输入电阻是的一级电路的输入电阻，有：电路的输出电阻是第二级电路的输出电阻，有：电路的输出电阻是第二级电路的输出电阻，有：Ib2UiIc1第二级rbe1+RB22-RsEsrbe2RB1RB21RC1RC2RL2Ib2Ib1Uo第一级Uo1Ic21Ib

50、1ii1rroo2rr72第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路三、电路的频率特性三、电路的频率特性定义：放大电路的电压放大倍数与频率之间的关系曲线称为频定义：放大电路的电压放大倍数与频率之间的关系曲线称为频 率特性，即率特性，即 曲线。曲线。分类：由于放大电路的电压放大倍数分类：由于放大电路的电压放大倍数 是复数，所以频是复数，所以频 率特性也分为幅频特性率特性也分为幅频特性 ，与相频特性，与相频特性 。频率特性产生的原因：频率特性产生的原因： 放大电路中的电容器对交流信号具有分压及移相作用，这放大电路中的电容器对交流信号具有分压及移相作用，这 些作用使得电路的电压放大倍数随频率发

51、生变化。些作用使得电路的电压放大倍数随频率发生变化。uAfuAAuAff73第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路 （a）幅频特性 （b）相频特性 频率特性的产生是由于电路中电容器的影响，这些电容器包频率特性的产生是由于电路中电容器的影响，这些电容器包括耦合电容括耦合电容 、 ，旁路电容，旁路电容 ，结电容与导线分布电容，结电容与导线分布电容 。0C1C2CECRCRLRB1UiUorbeIcIbRB2C0CEC1C2IbREIi74第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路RCRLRB1UiUorbeIcIbRB2C0CEC1C2IbREIi1 1、低频段、低频段 外接耦合电

52、容及旁路电外接耦合电容及旁路电容使放大倍数出现下降，并容使放大倍数出现下降，并带来附加相位移带来附加相位移2 2、中频段、中频段 外接电容与等效电容的影响均可以忽略，放大倍数为常外接电容与等效电容的影响均可以忽略，放大倍数为常数，相位差为数，相位差为1801803 3、高频段：、高频段： 等效电容使放大倍数出现下降，也带来附加相位移等效电容使放大倍数出现下降，也带来附加相位移75第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路4 4、放大电路的通频带宽度、放大电路的通频带宽度 定义放大电路电压放大倍数最大值的定义放大电路电压放大倍数最大值的0.7070.707倍处的频率倍处的频率上、下限为放大

53、电路的通频带宽度，通频带宽度的表示式为：上、下限为放大电路的通频带宽度，通频带宽度的表示式为：其中：其中： 为上限截止频率，为上限截止频率， 为下限截止频率。为下限截止频率。 信号频率在通频带宽度内，放大电路有较大的放大倍数，信号频率在通频带宽度内，放大电路有较大的放大倍数，信号频率在通频带宽度外，放大电路对信号的衰减较大，该信信号频率在通频带宽度外，放大电路对信号的衰减较大，该信号的电压放大倍数很小，可以认为放大电路不放大频率在通频号的电压放大倍数很小，可以认为放大电路不放大频率在通频带宽度以外的信号。带宽度以外的信号。HLfff LfHf76第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路

54、零漂：零漂： 当放大电路的输入信号当放大电路的输入信号 时，电路的输出信号时，电路的输出信号 ，且，且无规则变化，这种现象称为直接耦合放大电路的零点漂移，简称无规则变化，这种现象称为直接耦合放大电路的零点漂移，简称零漂。零漂。原因：原因： 引起零漂的原因是温度，当环境温度发生变化时，晶体管自引起零漂的原因是温度，当环境温度发生变化时，晶体管自身参数的改变使得放大电路的静态工作点出现漂移，在直接耦合身参数的改变使得放大电路的静态工作点出现漂移，在直接耦合放大电路中，漂移信号逐级放大，最终形成电路的零漂。放大电路中，漂移信号逐级放大，最终形成电路的零漂。解决方法：解决方法： 差动放大电路差动放大电

55、路i0u o0u 8 差动放大电路差动放大电路 77第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路一、基本差动电路一、基本差动电路1 1、电路结构、电路结构（1 1）电路结构镜像对称、参数一致）电路结构镜像对称、参数一致（2 2）电路有两个输入端、两个输出端，负载电阻联接在两个）电路有两个输入端、两个输出端，负载电阻联接在两个 晶体管的集电极之间。晶体管的集电极之间。RC2RB1T1+UCCui2RRB1RB2C1RB2T2uoui1ii1ib2ib1ii2ic1ic278第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路2 2、抑制零漂过程、抑制零漂过程 静态时两管均导通，有：静态时两管均导

56、通，有： 、 、 电电路的输出路的输出 ，电路没有零漂。，电路没有零漂。 当温度上升时，晶体管的静态工作点出现漂移，当温度上升时，晶体管的静态工作点出现漂移，有：有： 、 、 ，电路仍没有零，电路仍没有零漂。漂。 由此可以看出，差动放大电路依靠电路的对称性及参数的由此可以看出，差动放大电路依靠电路的对称性及参数的一致性抑制零漂，单管的零漂依然存在，但电路的零漂被抑制。一致性抑制零漂，单管的零漂依然存在，但电路的零漂被抑制。B1B2IIC1C2IIC1C2UUoC1C20uUUC1C2II C1C2UU oC1C20uUU 79第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路3 3、输入信号的分

57、类、输入信号的分类（1 1）共摸信号：两个输入信号大小相等、极性相同，）共摸信号：两个输入信号大小相等、极性相同， 即：即：（2 2）差摸信号：两个输入信号大小相等、极性相反，）差摸信号：两个输入信号大小相等、极性相反， 即：即：（3 3）比较信号：两个输入信号任意大小、任意极性）比较信号：两个输入信号任意大小、任意极性i1i2uui1i2uu 80第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路比较信号可以拆分为共摸分量与差摸分量，拆分公式为：比较信号可以拆分为共摸分量与差摸分量，拆分公式为：i1i2ici1i2id22uuuuuu拆分后的比较信号为：拆分后的比较信号为：i1ic1id1uu

58、ui2ic2id2uuu81第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路4 4、差动放大电路对不同信号的处理、差动放大电路对不同信号的处理 （1 1）差动放大电路不放大共摸信号）差动放大电路不放大共摸信号 对共摸信号，两管增量相同，两管集电极电位相等，输对共摸信号，两管增量相同，两管集电极电位相等，输 出电压为零。出电压为零。（2 2）差动放大电路放大差摸信号）差动放大电路放大差摸信号 对差摸信号，两管增量数值相同、极性相反，两管集电对差摸信号，两管增量数值相同、极性相反，两管集电 极电位反方向变化，输出电压不为零极电位反方向变化，输出电压不为零（3 3）差动放大电路放大比较信号中的差摸分

59、量）差动放大电路放大比较信号中的差摸分量82第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路二、长尾差动电路二、长尾差动电路1 1、电路结构、电路结构调零电位器调零电位器 ：输出电压调零：输出电压调零共摸抑制电阻共摸抑制电阻 ：抑制共摸信号的放大：抑制共摸信号的放大补偿电源补偿电源 ：补偿电阻上的直流压降损失：补偿电阻上的直流压降损失RCRTR+UCC1RCRRBib22RBTuoui1uiERPUEEui2ib1ic2ic1pREEUER83第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路2 2、静态分析、静态分析静态时，由输入回路可以列出静态时，由输入回路可以列出KVL方程：方程：忽略微小

60、参数的影响，电路的静态工忽略微小参数的影响，电路的静态工作点为作点为PBBBEEEEEE202RI RUII RUEEEECECCCC2UIRUUI RRCRTR+UCC1RCRRBib22RBTuoui1uiERPUEEui2ib1ic2ic184第第7 7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路3 3、动态分析、动态分析（1 1）等效负载电阻）等效负载电阻 由于负载电阻联接在两个晶体管的集电极之间，每个晶由于负载电阻联接在两个晶体管的集电极之间，每个晶体管分负载电阻的一半，则电路的等效负载电阻为体管分负载电阻的一半，则电路的等效负载电阻为（2 2）电压放大倍数）电压放大倍数 单管交流通路单管