电子技术电路(模拟部分)第五版第四章

1、14.1 半导体三极管（半导体三极管（BJT） 4.2 共射极放大电路共射极放大电路 4.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法4.4 放大电路静态工作点的稳定问题放大电路静态工作点的稳定问题4.5 共集电极和共基极放大电路共集电极和共基极放大电路4.6 组合放大电路组合放大电路4.7 放大电路的频率响应放大电路的频率响应4 半导体三极管及基本电路半导体三极管及基本电路24.1.1 BJT的结构简介的结构简介4.1 半导体三极管（半导体三极管（BJT）4.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理4.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线4.1.4 BJT的主要参数的主要参数4.1.

2、5 温度对温度对BJT参数及特性的影响参数及特性的影响3三极管三极管（Bipolar Junction Transistor)图片图片 3.1.1 BJT的结构简介的结构简介4 4.1.1 BJT的结构简介的结构简介BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极NPN型型PNP集电极集电极基极基极发射极发射极BCEPNP型型5BECNPN型三极管型三极管BECPNP型三极管型三极管三极管符号三极管符号NPNCBEPNPCBE 4.1.1 BJT的结构简介的结构简介6发射结发射结集电结集电结BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极+ + + + + + + + + +_ _ _ _ _ _ _

3、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _+ + + + + + + + + + 4.1.1 BJT的结构简介的结构简介7BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极基区基区(base) ：较：较薄，掺杂浓度低薄，掺杂浓度低集电区集电区(collector) ：面积较大面积较大发射区发射区(emitter) ：掺：掺杂浓度较高杂浓度较高 4.1.1 BJT的结构简介的结构简介8集电集电结外结外加反加反压压发射发射结外结外加正加正压压BECNNPVBBRBVCCIE由于基区掺杂浓由于基区掺杂浓度很低，基区空度很低，基区空穴向发射区的扩穴向发射区的扩散电流可忽略。散电流可忽略。IBE进入进入

4、P区的电子少区的电子少部分与基区的空部分与基区的空穴复合，形成电穴复合，形成电流流IBE ，多数扩散，多数扩散到集电结。到集电结。发射结正发射结正偏，发射偏，发射区电子不区电子不断向基区断向基区扩散，形扩散，形成发射极成发射极电流电流IE。 4.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理BJTBJT起放大作用的条件：内部条件和外部条件起放大作用的条件：内部条件和外部条件1. BJT内部载流子的传输过程内部载流子的传输过程9BECNNPVBBRBVCCIE集电结反偏，有集电结反偏，有少子形成反向电少子形成反向电流流ICBO。ICBOIC=ICE+ICBO ICEIBEICE从基区扩散

5、从基区扩散来的电子作来的电子作为集电结的为集电结的少子，漂移少子，漂移进入集电结进入集电结而被收集，而被收集，形成形成ICE。 4.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理10IB=IBE-ICBO IBEIBBECNNPVBBRBVCCIEICBOICEIC=ICE+ICBO ICEIBE反向饱和电流反向饱和电流ICBO，这个电流对放大这个电流对放大没有贡献没有贡献 4.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理11 4.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理BJT的三种连接方式的三种连接方式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

6、为公共电极，用CC表示表示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12 4.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理iC与与iB之比称为电流放大倍数之比称为电流放大倍数： 1)1(EEBCiiii对于正向偏置的发射结：对于正向偏置的发射结：)1e (BEESE TVvIi集电结收集的电子流是发射结的总电子流的一部分：集电结收集的电子流是发射结的总电子流的一部分：EBEC)1(,iiii 共基极电流放大倍数共基极电流放大倍数 一般在一般在0.98以上，共射极以上，

7、共射极电流放大倍数电流放大倍数 一般为一般为101002. BJT的电流分配关系的电流分配关系13 4.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理3. BJT在电压放大电路中的应用举例在电压放大电路中的应用举例RLecb1k VEEVCCVEBIBIEIC+- vI+ vEB vO+-+ iC+ iE+ iB若若 vI = 20mV，电压放大倍数电压放大倍数4920mVV98. 0IO vvAV使使 iE = -1 mA，则则 iC = iE = -0.98 mA，当当 = 0.98 时，时，141. 共射极连接时的共射极连接时的VI 特性曲线特性曲线 4.1.3 BJT的特性曲线

8、的特性曲线mA AVVvCE vBERBi iBVCCVBB共射极接法的实验线路共射极接法的实验线路15v vCE 1ViB( A)v vBE(V)204060800.40.8工作压降：工作压降： 硅管硅管v vBE 0.60.7V,锗管锗管v vBE 0.20.3V。一般。一般用这一条曲线。用这一条曲线。v vCE=0Vv vCE =0.5V 死区电压，死区电压，硅管硅管0.6V，锗管锗管0.2V。（1）输入特性输入特性(input characteristic) 4.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线16IC(mA )1234VCE(V)3691240 A60 AQQ = IC / IB

9、=2 mA/ 40 A=50 = IC / IB =(3-2)mA/(60-40) A=50 = IC / IB =3 mA/ 60 A=50（2）输出特性输出特性(output characteristic) 4.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线17（2）输出特性输出特性(output characteristic) 4.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线对共射极电路有：对共射极电路有：BECBCEvvv vBE不变，不变，vCE vCB反压反压 集电结的空间电荷区宽度集电结的空间电荷区宽度 基区的有效宽度基区的有效宽度 基区内的载流子复合的机会基区内的载流子复合的机会 增大增大在基极电流

10、不变的情况下，集电极电流将随在基极电流不变的情况下，集电极电流将随vCE的增大而增的增大而增大，输出特性比较平坦的部分随着大，输出特性比较平坦的部分随着vCE的增加略向上倾斜，的增加略向上倾斜，称为称为Early效应效应基区宽度调制效应基区宽度调制效应18 4.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线（2）输出特性输出特性(output characteristic)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

11、： 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0.3V19输出特性三个区域的特点：输出特性三个区域的特点：a.放大区放大区(amplifier region) BE结正偏结正偏，BC结反偏结反偏， IC= IB , 且且 IC = IB。b.饱和区饱和区(saturation region) BE结正偏结正偏，BC结正偏结正偏 ，即即VCE VBE ， IBIC，VCE 0.3V。 c. 截止区截止区(cut-off region) VBE 死区电压死区电压

12、， IB=0 ， IC=ICEO 0 。 4.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线（2）输出特性输出特性(output characteristic)20 4.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线 iE=f(vBE) vCB=constiC=f(vCB) iE=const2. 共基极电路的特性曲线共基极电路的特性曲线21 前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的公共前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的公共点，称为共射接法，相应地还有共基、共集接法。则共点，称为共射接法，相应地还有共基、共集接法。则共射直流电流放大倍数为：射直流电流放大倍数为：BCII _ 工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在

13、直流工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流上的交流信号。基极电流的变化量为上的交流信号。基极电流的变化量为 iB，相应的集相应的集电极电流变化为电极电流变化为 iC，则交流电流放大倍数为：则交流电流放大倍数为：BiiC 1. 电流放大倍数电流放大倍数 4.1.4 BJT的主要参数的主要参数22例：例：VCE=6V时时：IB = 40 A, IC =1.5 mA； IB = 60 A, IC =2.3 mA。5 .3704. 05 . 1_ BCII4004. 006. 05 . 13 . 2 BCII在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理： = 一般放大电路采用一般

14、放大电路采用 =3080。1. 电流放大倍数电流放大倍数 4.1.4 BJT的主要参数的主要参数23（1）集集- -基极反向截止电流基极反向截止电流ICBO AICBOICBO是集电结是集电结反偏由少子反偏由少子的漂移形成的漂移形成的反向电流，的反向电流，受温度变化受温度变化的影响。的影响。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24ECNNPIB=0B由由BJTBJT的电流分的电流分配规律，此处配规律，此处电流为电流为 ICBO集电结反偏，空集电结反偏，空穴漂移到基区。穴漂移到基区。发射结正偏，电发射结正偏，电子扩散到基区。子扩散到基区。复合形复合形成成ICBO

15、（1）ICBO（2）集集- -射极反向截止电流射极反向截止电流ICEO2. 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25（1）集电极最大允许电流）集电极最大允许电流ICM BJT BJT的参数变化不超过允许值时集电极允许的最的参数变化不超过允许值时集电极允许的最大电流大电流即为即为ICM。当电流超过时，管子的性能将显著。当电流超过时，管子的性能将显著下降，甚至有烧坏管子的可能。下降，甚至有烧坏管子的可能。3. 极限参数极限参数 4.1.4 BJT的主要参数的主要参数26 集电结上允许集电结上允许损耗功率的最损耗功率的最大值。大值。 PC PCMICVCEICVCE=PC

16、MICMV(BR)CEO安全工作区安全工作区（2）集电极最大）集电极最大允许功耗允许功耗PCM3. 极限参数极限参数 4.1.4 BJT的主要参数的主要参数27（3）反向击穿电压）反向击穿电压3. 极限参数极限参数 4.1.4 BJT的主要参数的主要参数V(BR)EBO，集电极开路时，发射极基极间的反向击穿电压。，集电极开路时，发射极基极间的反向击穿电压。V(BR)CBO，发射极开路时，集电极基极间的反向击穿电压。，发射极开路时，集电极基极间的反向击穿电压。V(BR)CEO，基极开路时，集电极发射极间的反向击穿电压。，基极开路时，集电极发射极间的反向击穿电压。28当当VCEICEO集电结出现集

17、电结出现雪崩击穿雪崩击穿V(BR)CEO V(BR)CES V(BR)CER V(BR)CEO射基间射基间有电阻时有电阻时射基间射基间短路时短路时基极开基极开路时路时（3）反向击穿电压）反向击穿电压3. 极限参数极限参数 4.1.4 BJT的主要参数的主要参数 V(BR)CEO与与ICEO的大小有关：的大小有关：29 4.1.5 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)()C25CBO(CBO00eTTkTII （2）温度对）温度对 的影响的影响温度每升高温度每升高1oC， 增加增加0.5% 1%1. 温度对温度对BJT参数的影响参数的影响温

18、度每升高温度每升高10oC，ICBO约增加一倍约增加一倍（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的影响的影响集电结的反向击穿为雪崩击穿，具有正的温度系集电结的反向击穿为雪崩击穿，具有正的温度系数，温度升高，反向击穿电压提高数，温度升高，反向击穿电压提高30 4.1.5 温度对温度对BJT参数及特性的影响参数及特性的影响2. 温度对温度对BJT特性曲线的影响特性曲线的影响V102 . 2)(30)C25BE(BE0 TTVVT温度温度T输出特性曲线上移，输出特性曲线上移，曲线族间距增大曲线族间距增大温度温度T 输入特输入特性曲线左移性曲线左移QvCE/ViC

19、/mAiB =0IBQ1温度每升高温度每升高1oC，vBE减小减小2mV2.5mV314.2 共射极放大电路共射极放大电路 电路组成电路组成 共射极放大电路的工作原理共射极放大电路的工作原理321. 电路组成电路组成 4.2 共射极放大电路共射极放大电路放大元件放大元件iC= iB，工作在放大区，要工作在放大区，要保证集电结反偏，保证集电结反偏，发射结正偏。发射结正偏。+iB+b2b-ivC+R-b1vTo+CcRVCCBBViCiEcommonemitter configuration331. 电路组成电路组成 4.2 共射极放大电路共射极放大电路+iB+b2b-ivC+R-b1vTo+Cc

20、RVCCBBViCiE基极电源与基极电源与基极电阻基极电阻使发射结正偏，使发射结正偏，并提供适当的静并提供适当的静IB和和VBE。集电极电阻集电极电阻RC，将变化的电流转将变化的电流转变为变化的电压。变为变化的电压。集电极电源，为集电极电源，为电路提供能量。电路提供能量。并保证集电结反并保证集电结反偏。偏。34简化电路及习惯画法简化电路及习惯画法 4.2 共射极放大电路共射极放大电路+iB+b2b-ivC+R-b1vTo+CcRVCCBBViCiE+CTb1CCRbV+vov+ib2CcR35 4.2 共射极放大电路共射极放大电路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c

21、CCCCEBCbBECCBRIVVIIRVRVVIBCC 根据直流通路可知：根据直流通路可知：采用该方法，必须已知三极管的采用该方法，必须已知三极管的 值值。一般硅管一般硅管VBE=0.7V，锗管，锗管VBE=0.2V。+CTb1CCRbV+vov+ib2CcRa.静态静态(直流工作状态直流工作状态)36 放大电路如图所示。已知放大电路如图所示。已知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工作在哪个区域？工作在哪个区域？（2）当）当Rb=100k时，放大电路的时，放大电路的Q点。此点。此时时BJT工

22、作在哪个区域？（忽略工作在哪个区域？（忽略BJT的饱的饱和压降）和压降）解：解：（1）uA40300k2V1bBECCB RVVI（2）当）当Rb=100k时，时，3.2mAuA4080BC II 5.6V3.2mA2k-V12CcCCCE IRVV静态工作点为静态工作点为Q（40uA，3.2mA，5.6V），），BJT工作在放大区。工作在放大区。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：uA120100k2V1bCCB RVImA6 . 9uA12080BC II V2 . 79.6mA2k-V12CcCCCE IRVVmA62k2V1cCESCCCM RVV

23、ICMB II 由由于于所以所以BJT工作在饱和区。工作在饱和区。VCE不可能为负值，不可能为负值，此时，此时，Q（120uA，6mA，0V），），+CTb1CCRbVL+voR-v+-ib2CcR+37 4.2 共射极放大电路共射极放大电路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b.动态动态+CTb1CCRbVL+voR-v+-ib2CcR+TRbL+voR-v+-icR输入信号不为零时，放大电路的工作状态，即输入信号不为零时，放大电路的工作状态，即交流工作状态交流工作状态 耦合电容：通交流、隔直流耦合电容：通交流、隔直流 直流电源：内阻为零直流电源：内阻为零 直流电源

24、和耦合电容对交直流电源和耦合电容对交流相当于短路流相当于短路38vi=0vi=Vsin t先静态：确定静态工作点先静态：确定静态工作点Q（IBQ 、ICQ、VCEQ）后动态：确定性能指标（后动态：确定性能指标（AV 、Ri 、Ro 等）等） 4.2 共射极放大电路共射极放大电路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39 4.2 共射极放大电路共射极放大电路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工作点合适工作点合适工作点偏低工作点偏低合适的静合适的静态工作点态工作点保证保证Je正偏，正偏， Jc反偏反偏保证有较大的线性工作范围保证有较大的线性工作范

25、围40 T VBB Cb Rc Rb (a) T VCC Cb1 Rc Cb2 (b)1. 下列下列af电路哪些具有放大作用？电路哪些具有放大作用？(c) T -VCC Cb1 Rc Cb2 Rb T +VCC Cb1 Rc Cb2 Rb (d)(f) T VCC Cb1 Rc Cb2 VBB Rb T -VCC Cb1 Rc Cb2 (e)414.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法 静态工作点的图解分析静态工作点的图解分析 动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析 BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 用小信号模型分析共射极放大电路用小信号模型分析共射极放大电路 小信号模型

26、分析法的适用范围小信号模型分析法的适用范围 4.3.1 图解分析法图解分析法 4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法 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424.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法放放大大电电路路分分析析静态分析静态分析动态分析动态分析估算法估算法图解法图解法微变等效电路法微变等效电路法图解法图解法计算机仿真计算机仿真放大电路性能指标的定义放大电路性能指标的定义放大电路中各个元件的作用放大电路中各个元件的作用放大电路的直流通路与交流通路放大电路的直流通路与交流通路本本节节重重点点43 采用该方法分析静态工作点，必须已知三极管的输入采用该方法分析静态工

27、作点，必须已知三极管的输入输出特性曲线。输出特性曲线。 共射极放大电路共射极放大电路+CTb1CCRbV+vov+ib2CcR直流通路直流通路TCCRbVcRVBEVCEIBIC+1. 静态工作点的图解分析静态工作点的图解分析 4.3.1 图解分析法图解分析法441. 静态工作点的图解分析静态工作点的图解分析 4.3.1 图解分析法图解分析法VCE=VCCICRC直流负载线直流负载线由估算法求出由估算法求出I IB B，I IB B对应的输对应的输出特性与直流出特性与直流负载线的交点负载线的交点就是工作点就是工作点Q Q斜斜率率 -1RcQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜斜率率 -1R

28、cQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜斜率率 -1RcQIBQRcVCCVCCvCEiC直流通路直流通路TCCRbVcRVBEVCEIBIC+452. 动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析 4.3.1 图解分析法图解分析法斜斜率率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜斜率率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜斜率率1Rc/ RL+CTb1CCRbVL+voR-v+-ib2CcR+由交流通路得纯交流负载线：由交流通路得纯交流负载线：vce= -ic (Rc /RL) 因为交流负载线必过因为交流负载线必过Q点，点，则交流负载线为则

29、交流负载线为+TRbL+voR-v+-icR462. 动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析 4.3.1 图解分析法图解分析法QQQIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uAQQQIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uA204060QQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线交流负载线20uA40uA60uAQQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线交流负载线20uA40uA60uAQQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线交流负载线20uA40uA60uA通过

30、图解分析，可得如下结论：通过图解分析，可得如下结论： 1. 1. vo与与vi相位相反；相位相反； 2. 2. 可以测量出放大电路的电压放大倍数；可以测量出放大电路的电压放大倍数； 3. 3. 可以确定最大不失真输出幅度可以确定最大不失真输出幅度。473. 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 4.3.1 图解分析法图解分析法在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生信号的情况，放大电路产生非线

31、性失真非线性失真。为了得到尽量大的输出信号，要把为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的设置在交流负载线的中间部分。如果中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，则设置不合适，信号进入截止区或饱和区，则造成非线性失真。造成非线性失真。483. 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 4.3.1 图解分析法图解分析法iCvCEvoiCvCEvo对于对于PNP管，由于管，由于是负电源供电，失是负电源供电，失真的表现形式，与真的表现形式，与NPN管正好相反管正好相反Vom=ICQRcVom=VCEQ-VCES49 4.3.1 图解分析法图解分析法放大电路的动态范围放

32、大电路的动态范围iCvCEvo可输出的最大不失可输出的最大不失真信号真信号工作点工作点Q要设置在输出特要设置在输出特性曲线放大区的中间部位性曲线放大区的中间部位要有合适的交流负载线要有合适的交流负载线信号幅度不大，不产生失真和保证信号幅度不大，不产生失真和保证一定的电压增益，一定的电压增益，Q可选得低些可选得低些501. 试分析下列问题：试分析下列问题：斜斜率率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC 共射极放大电路共射极放大电路（1）增大）增大Rc时，负载线将如时，负载线将如何变化？何变化？Q点怎样变化？点怎样变化？（2）增大）增大Rb时，负载线将如时，负载线将如何变化？何

33、变化？Q点怎样变化？点怎样变化？（3）减小）减小VCC时，负载线将时，负载线将如何变化？如何变化？Q点怎样变化？点怎样变化？斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜斜率率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜斜率率 -1RcQICQIBQRcVCCVCCvCEiC（4）减小）减小RL时，负载线将如时，负载线将如何变化？何变化？Q点怎样变化？点怎样变化？51 共射极放大电路共射极放大电路2. 放大电路如图所示。当测得放大电路如图所示。当测得BJT的的VCE 接近接近VCC=的值时，

34、的值时，问管子处于什么工作状态？可问管子处于什么工作状态？可能的故障原因有哪些？能的故障原因有哪些？截止状态截止状态答：答：故障原因可能有：故障原因可能有： Rb支路可能开路，支路可能开路，IB=0， IC=0， VCE= VCC - IC Rc= VCC 。 C1可能短路，可能短路， VBE=0， IB=0， IC=0， VCE= VCC - IC Rc= VCC 。524. 图解分析法的适用范围图解分析法的适用范围 4.3.1 图解分析法图解分析法特别适用于分析信号幅度较大而工作频率不太高的情况特别适用于分析信号幅度较大而工作频率不太高的情况直观、形象，有助于一些重要概念的建立和理解，如交

35、直流共直观、形象，有助于一些重要概念的建立和理解，如交直流共存、静态和动态等存、静态和动态等能全面分析放大电路的静态、动态工作情况，有助于理解正确选能全面分析放大电路的静态、动态工作情况，有助于理解正确选择电路参数、合理设置静态工作点的重要性择电路参数、合理设置静态工作点的重要性不能分析信号幅值太小或工作频率较高时的电路工作状态，也不不能分析信号幅值太小或工作频率较高时的电路工作状态，也不能用来分析放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性能指标能用来分析放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性能指标534.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法 BJT的的H参数及小信号建模参数及小信号建模共射极放大

36、电路的小信号模型分析共射极放大电路的小信号模型分析 H参数的引出参数的引出 H参数小信号模型参数小信号模型 小信号模型的简化小信号模型的简化 利用直流通路确定利用直流通路确定Q点点 画小信号等效电路画小信号等效电路 H参数的确定参数的确定 求放大电路动态指标求放大电路动态指标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54 BJT的的H参数及小信号建模参数及小信号建模建立小信号模型建立小信号模型(small signal model)的意义的意义建立小信号模型建立小信号模型(small signal model)的思路的思路 当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三当放大电路的输入信

37、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，从而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电路当作线性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。电路来处理。 由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的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，就是将非线性器件作分析非常困难。建立小信号模型，就是将非线性器件作线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。551. H参数的引出参数的引出),(CEBBEvifv 在小信号情况下，对上两式取全微分得在小信

38、号情况下，对上两式取全微分得CECEBEBBBEBEBCEdvvvdiivdvIV 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，我们双口网络，我们已经知道输入输出特性曲线已经知道输入输出特性曲线如下：如下：iB=f(vBE) vCE=constiC=f(vCE) iB=const可以写成：可以写成：),(CEBCvifi CECECBBCCBCEdvvidiiidiIV BJT双口网络双口网络vBEvCEiBcebiCBJT双口网络双口网络+T+-+-56CEBBEievivh BCEBEreivvh

39、iBvBE vBE iB输出端交流短路时的输入电阻，用输出端交流短路时的输入电阻，用rbe表示。表示。输入端开路时的电压反馈系数，用输入端开路时的电压反馈系数，用uT表示。表示。iBvBE vBE vCE1. H参数的引出参数的引出57CEBCfeviih BCECoeivih iC iBiCvCE输出端交流短路时的电流放大输出端交流短路时的电流放大 系数，系数，用用表示。表示。输入端开路时的输出电导，用输入端开路时的输出电导，用1/rce表示。表示。iCvCE iC vCE1. H参数的引出参数的引出582. 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vbe= hie

40、ib+ hrevceic= hfeib+ hoevcevBEvCEiBcebiCBJT双口网络双口网络+T+-+- H H参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。 H H参数与工作点有关，在放大区基本不变。参数与工作点有关，在放大区基本不变。 H H参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。BJT的的H参数模型参数模型v-+ ceebccbiiiehv-+be+-hfeibhrevceoeh159即即 rbe= hie = hfe uT = hre rce= 1/hoe一般采用习惯符号一般采用习惯符号

41、则则BJT的的H参数模型为参数模型为uT很小，一般为很小，一般为10-3 10-4 ， rce很大，约很大，约100k 。故一般可忽略它们的故一般可忽略它们的影响，得到简化电路影响，得到简化电路v-+ ceebccbibi iberv-+be ceuT vcev-+ebccbibi iberv-+becer+-3. 小信号模型的简化小信号模型的简化604. H参数的确定参数的确定 一般用万用表测出；一般用万用表测出； rbe 与与Q点有关，可用示点有关，可用示波器测出。波器测出。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

42、管 rb200 则则 )mA()mV(26)1(200EQbeIr )mA()mV()mA()mV(EQEQTeIIVr26而而 (T=300K) v-+ ceebccbibi iberv-+be61 用用H参数小信号模型分析共参数小信号模型分析共 射极基本放大电路射极基本放大电路1. 利用直流通路求利用直流通路求Q点点bBECCBRVVI 一般硅管一般硅管VBE=0.7V，锗管，锗管VBE=0.2V， 已知已知。BCII cCCCCERIVV +CTb1CCRbVL+voR-v+-ib2CcR+622. 画小信号等效电路画小信号等效电路共射极放大电路共射极放大电路.H参数小信号等效电路参数小

43、信号等效电路.+ebcVo-i-+VcbI+.bI IcLbbeRrRR+CTb1CCRbVL+voR-v+-ib2CcR+交流通路交流通路+TRbL+voR-v+-icR633. 求放大电路动态指标求放大电路动态指标根据根据bebirIV bcII )/(LccORRIV 则电压增益为则电压增益为.+ebcVo-i-+VcbI+.bI IcLbbeRrRRbeLcbebLcciOVrRRrIRRIVVA)/()/( 64对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路是负对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示

44、。输入电阻的定义：输入电阻的定义：TTiIVr 是动态电阻。是动态电阻。berR /b ber TTiIVr 电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此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较大的的输入电阻。一般总是希望得到较大的的输入电阻。3. 求放大电路动态指标求放大电路动态指标ebccbIbI I.cLbbeRrRRV-+ T.TI.Ri653. 求放大电路动态指标求放大电路动态指标CTToRIVR V-+ T.ebccbIbI I.cbbeRrRTRsI.Ro 对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进

45、行戴维南等效，戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。戴维南等效，戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。 计算输出电阻的方法：所有独立电源置零，保留受控源，计算输出电阻的方法：所有独立电源置零，保留受控源，加压求电流法。加压求电流法。66 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用图解法定出静态工作点用图解法定出静态工作点当输入电压幅度较小或当输入电压幅度较小或BJT基本工作在线性基本工作在线性区，放大电路较复杂，可用小信号模型分析区，放大电路较复杂，可用小信号模型分析当输入电压幅度较大，当输入电压幅度较大，BJT的工作点延伸到的工作点延伸到特性曲线的非线性部分，需要采用图解法。特性曲线的非

46、线性部分，需要采用图解法。分析放大电路输出电压的最大幅值等应用图分析放大电路输出电压的最大幅值等应用图解法较方便解法较方便67CECCCc121.6m A4k5.6VVVI R CB4040A1.6m AI I A40k300V12bCCbBECCB RVRVVIbeEC26(mV)26(mV)200(1)200(1)866(mA)(mA)rII ibbebe/866RRrr k4coRRioVVAV soSVVAV 放大电路如图所示。试求：（放大电路如图所示。试求：（1）Q点；（点；（2）oi RR 、（已知（已知 =40）68空载时的电压放大系数：空载时的电压放大系数：ocOibe184.

47、8VVRAVr ocLibe(/)92.4VVRRAVr 有载时的电压放大系数：有载时的电压放大系数：iSis866( 92.4)58.6866500VVRAARR 694.4 放大电路工作点的稳定问题放大电路工作点的稳定问题 温度变化对温度变化对ICBO的影响的影响 温度变化对输入特性曲线的影响温度变化对输入特性曲线的影响 温度变化对温度变化对 的影响的影响 基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路 含有双电源的射极偏置电路含有双电源的射极偏置电路4.4.1 温度对工作点的影响温度对工作点的影响4.4.2 射极偏置电路射极偏置电路 含有恒流源的射极偏置电路含有恒流源的射极偏置电路70 4

48、.4.1 温度对工作点的影响温度对工作点的影响1. 温度变化对温度变化对ICBO的影响的影响2. 温度变化对输入特性曲线的影响温度变化对输入特性曲线的影响温度温度T 输出特性曲线上移输出特性曲线上移)()C25CBO(CBO00TTkTeII V102 . 2)(30)C25BE(BE0 TTVVT温度温度T 输入特性曲线左移输入特性曲线左移3. 温度变化对温度变化对 的影响的影响温度每升高温度每升高1 C ， 要增加要增加0.5% 1.0%温度温度T 输出特性曲线族间距增大输出特性曲线族间距增大QvCE/ViC/mAiB =0IBQ1QvCE/ViC/mAiB =0IBQ171 4.4.1

49、温度对工作点的影响温度对工作点的影响小结：小结： 固定偏置电路的固定偏置电路的Q点是不稳定的。点是不稳定的。 Q点不稳定可能会点不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，从而导致失真。为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、此，需要改进偏置电路，当温度升高、 IC增加时，能够自增加时，能够自动减少动减少IB，从而抑制，从而抑制Q点的变化。保持点的变化。保持Q点基本稳定。点基本稳定。常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。电路见下常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。电路见下页。页。 ICBO ICEO T VBE IB IC 72 4.4.2 射

50、极偏置电路射极偏置电路（1）稳定工作点原理稳定工作点原理目标：温度变化时，使目标：温度变化时，使IC维持恒定。维持恒定。 如果温度变化时，如果温度变化时，b b点电位能基点电位能基本不变本不变，则射极偏置电路，则射极偏置电路(four-resistor circuit) 可实现静态工作点可实现静态工作点的稳定。的稳定。T 稳定原理：稳定原理： IC IE IC VE 、VB不变不变 VBE IB （反馈控制）（反馈控制）CCb2b1b2BVRRRV +CTb1CCRb1VL+voR-v+-ib2CcR+eRb2R1. 基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路73（2） 放大电路指标分析放大

51、电路指标分析静态工作点静态工作点CCb2b1b2BVRRRV eBEBECRVVII )(ecCCCeEcCCCCERRIVRIRIVV CBII +CTb1CCRb1VL+voR-v+-ib2CcR+eRb2R 4.4.2 射极偏置电路射极偏置电路74电压增益电压增益)/(LcboRRIV ebbebeebebi)1(RIrIRIrIV ebeLcebebLcbioV)1()/()1()/(RrRRRrIRRIVVA )mA()mV(26)1(200EQbeIr .Voi-+VcbI.I+ebcRRb1berRc+-LRb2RbI eeI. 4.4.2 射极偏置电路射极偏置电路75输入电阻输

52、入电阻)1(/ebeb2b1TTiRrRRIVR 根据定义根据定义则输入电阻则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TTiIVR VcbII.+ebcRRb1berRcLRb2RbI eRbI.Rib-+TR.TI. 4.4.2 射极偏置电路射极偏置电路76输出电阻输出电阻输出电阻输出电阻oco/ RRR 0)()(ecbsbeb RIIRrI0)()(ebccebcT RIIrIIV 其中其中b2b1ss/RRRR )1(esbeececToRRrRrIVR 当当coRR 时，时，一般一般cceoRrR （） 可见三极管电流源的内阻比三极管的输出电阻

53、可见三极管电流源的内阻比三极管的输出电阻rce还要大。还要大。coRR .IRc.cbII.ebcRRsberRcbRbI esV-+TR .TI.rceoRoR 4.4.2 射极偏置电路射极偏置电路77 4.4.2 射极偏置电路射极偏置电路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RcRsReRLvs+VCCT+-VEERcRsCb1Cb2RbRe1RLvs+VCCT+-VEERe2Ce78 4.4.2 射极偏置电路射极偏置电路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+VCCRcRsCbRbRLvsT+-VEECerbeRbRCRL ib+-voicib-+-vi7

54、94.5 共集电极电路和共基极电路共集电极电路和共基极电路 静态分析静态分析 动态分析动态分析 静态分析静态分析 动态分析动态分析4.5.1 共集电极电路共集电极电路4.5.2 共基极电路共基极电路4.5.3 三种组态的比较三种组态的比较80 4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路1. 静态分析静态分析该电路也称为射极跟随器该电路也称为射极跟随器(emitter follower)。ebBECCB)1(RRVVI eCCCeECCCERIVRIVV BCII eEBEbBCCRIVRIV BE)1(II 由由得得+-RvRVevib-+CCoTRL+-RSsv+812. 动态分析动态分析

55、+-RvRVevib-+CCoTRL+-RSsv+ebcRberLRi-+VbIcbIRV-+SseR.bI .+Vo-+ 4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路82电压增益电压增益LbbebLbbbebi)1( )(RIrIRIIrIV 1)1()1()1()1(LbeLLbeLLbebLbioV RrRRrRRrIRIVVA 其中其中LeL/ RRR LbLbbo)1()(RIRIIV 一般一般beLrR ，则电压增益接近于，则电压增益接近于1 1，1V A即即同相同相与与ioVV电压跟随器电压跟随器ebcRberLRi-+VbIcbIRV-+SseR.bI .+Vo-+ 4.5.1

56、 共集电极放大电路共集电极放大电路83输入电阻输入电阻)1(/LbebTTiRrRIVR bRTbIII LbbebT)1(RIrIV bRTbRIV 根据定义根据定义由电路列出方程由电路列出方程则输入电阻则输入电阻TTiIVR LeL/ RRR 当当beLrR 1 ，时，时，输入电阻大输入电阻大Lbi/RRR +ebcRiRberLRbIcbIV-+TeR.bI .TI.IRb. 4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路84输出电阻输出电阻由电路列出方程由电路列出方程eRbbTIIII )(sbebTRrIV eRTeRIV 其中其中bss/ RRR 则则输出电阻输出电阻 besbese

57、TTo1/rRrRRIVR.+ebcRberVT-bTbI+RseRbI I.ReI.RoRs 4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路85 4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路射极输出器的输入输出同相，电压增益小于射极输出器的输入输出同相，电压增益小于1而近似于而近似于1，输出电压跟随输入电压，故称输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器电压跟随器。没有电压放大。没有电压放大能力，仍具有电流和功率放大能力能力，仍具有电流和功率放大能力输入电阻大，作为前一级的负载，对前一级的放大倍数影输入电阻大，作为前一级的负载，对前一级的放大倍数影响较小且取得的信号大。常用作放大器的输入级响较小且取

58、得的信号大。常用作放大器的输入级输出电阻很小，带负载能力强，用于输出级输出电阻很小，带负载能力强，用于输出级用于中间级起阻抗变换的作用，隔离前后级间的影响用于中间级起阻抗变换的作用，隔离前后级间的影响86 4.5.2 共基极放大电路共基极放大电路+s+Vb11b2vi-v+2SCbCbR-RCCRcRR+vLo-eRCB+T共基极放大电路共基极放大电路(common-base amplifier)如图所示。如图所示。87 1 又设又设ECII 电流分配关系电流分配关系当当 = 0.98 时，时，4998. 0198. 01 +s+Vb11b2vi-v+2SCbCbR-RCCRcRR+vLo-e

59、RCB+T 4.5.2 共基极放大电路共基极放大电路88直流通路：直流通路：CCb2b1b2BVRRRV eBEBECRVVII )(ecCCCeEcCCCCERRIVRIRIVV CBII +b2Rb1RRVRceCC1. 静态分析静态分析+s+Vb11b2vi-v+2SCbCbR-RCCRcRR+vLo-eRCB+T 4.5.2 共基极放大电路共基极放大电路89bebirIV beLbebLbioVrRrIRIVVA LbLcoRIRIV LcL/ RRR 2. 动态分析动态分析+s+Vb11b2vi-v+2SCbCbR-RCCRcRR+vLo-eRCB+T+ebcRiberi-+VeRi

60、IceIIiRV-+SSR+oVLR-RcIb.电压增益电压增益 4.5.2 共基极放大电路共基极放大电路90coRR beibeieirVrVRVIi 11/bebeeiiirrRIVR输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻+ebcRiberi-+VeRiIceIIiRV-+SSR+oVLR-RcIb. 4.5.2 共基极放大电路共基极放大电路914.5.3 三种组态的比较三种组态的比较电压增益：电压增益：beLc)/(rRR 输入电阻：输入电阻：beb/rR输出电阻：输出电阻：cR)/)(1()/()1(LebeLeRRrRR )/)(1(/LebebRRrR 1)/(/bebserRRRbeL