《模电李震梅第二章》ppt课件

1、第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路(Bipolar Junction Transistor(Bipolar Junction Transistor，BJT)BJT)又称半导体三极管，由于任务时，多数载流子和少又称半导体三极管，由于任务时，多数载流子和少数载流子都参与运转，因此，还被称为双极型晶体管，数载流子都参与运转，因此，还被称为双极型晶体管，或简称为晶体管、三极管。或简称为晶体管、三极管。BJT是由两个是由两个PN结组成的。结组成的。

2、第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路常见三极管的外形和封装如以下图所示。常见三极管的外形和封装如以下图所示。三极管普通可分成两种类型：三极管普通可分成两种类型：NPN 和和 PNP 型。下型。下面主要以面主要以 NPN 型为例进展讨论。型为例进展讨论。第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路常用的三极管的构造有硅平面管和锗合金管两种类常用的三极管的构造有硅平面管和锗合金管两种类型。型。NecNPb二氧化硅二氧化硅becPNP(a)(a)平面型平面型(NPN)(NPN)(b)(b)合金型合金型(PNP)(PNP)第第2 2章章 双极型三极管及其

3、放大电路双极型三极管及其放大电路NPN 型三极管构造表示图和符号型三极管构造表示图和符号NNP集电区集电区集电极集电极 c基区基区基极基极 b发射区发射区发射极发射极 e集电结集电结发射结发射结ecb第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路PNP型三极管构造表示图和符号型三极管构造表示图和符号集电区集电区集电极集电极 c基区基区基极基极 b发射区发射区发射极发射极 e集电结集电结发射结发射结NNPPNcbe第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路三极管内部构造要求：三极管内部构造要求：NNPebcN N NP P P1. 发射区高掺杂。发射区高掺

4、杂。2. 基区做得很薄。通常只需基区做得很薄。通常只需几微米到几十微米，而且掺杂较几微米到几十微米，而且掺杂较少。少。三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使发射三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使发射结处于正向偏置形状，而集电结处于反向偏置形状。结处于正向偏置形状，而集电结处于反向偏置形状。3. 集电结面积大。集电结面积大。第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路以以 NPN 型三极管为例讨论型三极管为例讨论三极管中的两个三极管中的两个 PN 结结cNNPebbec外表看外表看三极管假设三极管假设实现放大，必需实现放大，必需从三极管内部构从三极管内部构造和外部所加

5、电造和外部所加电源的极性来保证。源的极性来保证。不具备不具备放大作用放大作用第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路 三极管电流放大的实验电路如下图，把三极管接三极管电流放大的实验电路如下图，把三极管接成两个回路：基极回路和集电极回路。成两个回路：基极回路和集电极回路。 第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路 改动可变电阻改动可变电阻RbRb，那么基极电流，那么基极电流IBIB、集电极电流、集电极电流ICIC和和发射极电流发射极电流IEIE都发生变化。丈量结果如下表所示。都发生变化。丈量结果如下表所示。IB/mA00.020.040.060.0

6、8IC/mA0.0010.701.502.303.10IE/mA1 uCE 1 时的一条输入特性来代表。时的一条输入特性来代表。第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路iC=f(uCE) iB=常数常数 BCiiiC / mAuCE /V100 A80A60 A40 A20 AIB = 00 5 10 154321放放大大区区截止区截止区饱饱和和区区 划分三个区：截止划分三个区：截止区、放大区和饱和区。区、放大区和饱和区。 (1)放大区：放大区：CBii条件：发射结正偏条件：发射结正偏集电结反偏集电结反偏特点：各条输出特性曲特点：各条输出特性曲线比较平坦，根本平行等距。

7、线比较平坦，根本平行等距。集电极电流和基极电流集电极电流和基极电流表达放大作用，即表达放大作用，即第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路iC / mAuCE /V100 A80A60 A40 A20 AIB = 00 5 10 154321截止区截止区2 截止区截止区 iB 0 的区域。的区域。两个结都处于反向偏置。两个结都处于反向偏置。iB= 0 时，时，iC = ICEO。 硅管约等于硅管约等于 1 A，锗管，锗管约为几十约为几十 至几百微安。至几百微安。截止区截止区截止区截止区iC=f(uCE) iB=常数常数 第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极

8、管及其放大电路3 饱和区饱和区条件：两个结均正偏条件：两个结均正偏IC / mAuCE /V100 A80A60 A40 A20 AIB =00 5 10 154321 特点：特点：iC 根本上不随根本上不随 iB 而变化，在饱和区三极管失而变化，在饱和区三极管失去放大作用。去放大作用。 i C iB。 当当 uCB = 0 时，称临时，称临界饱和，界饱和，uCE uBE时称时称为过饱和。为过饱和。饱和管压降饱和管压降 UCES 0.4 V(硅管硅管)，UCESUBUE对对PNP型管有：型管有： UCUBUE 对于硅管对于硅管 UBE=0.60.8V 对于锗管对于锗管 UBE=0.10.3V判

9、别根据为：判别根据为：判别步骤为：判别步骤为：1先找电位差为先找电位差为0.2V或或0.7V左右的电压，左右的电压，它们必为它们必为b极和极和e极，并可判别出硅管或锗管；极，并可判别出硅管或锗管； 2再比较三个电压的大小，来确定是再比较三个电压的大小，来确定是NPN型型 或或PNP型管型管 。第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路对对NPN型管有：型管有：当当UBE死区电压，死区电压，UCEUBE，三极管处于放大形状；，三极管处于放大形状；当当UBE死区电压，死区电压，UCE死区电压，三极管截止；死区电压

10、，三极管截止；当当UBE死区电压，死区电压，UCEUBE，三极管处于放大形状；，三极管处于放大形状；当当UBEUBE，三极管处于饱和形状。，三极管处于饱和形状。第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路三极管的衔接方式三极管的衔接方式+RbC2VBBC1TICIBVCCRc+(a)(a)共发射极接法共发射极接法1、电流放大系数、电流放大系数 是表征管子放大作用的是表征管子放大作用的参数。参数。 1. 共射电流放大系数共射电流放大系数 BCII 2. 共射直流电流放大系数共射直流电流放大系数 忽略穿透电流忽略穿透电流 ICEO 时，时，BCII 第第2 2章章 双极型三极管

11、及其放大电路双极型三极管及其放大电路 3. 共基电流放大系数共基电流放大系数 ECII 4. 共基直流电流放大系数共基直流电流放大系数 忽略反向饱和电流忽略反向饱和电流 ICBO 时，时，ECII 和和 这两个参数不是独立的，而是相互联络，关系为：这两个参数不是独立的，而是相互联络，关系为： 1 1或或ICIE+C2+C1VEEReVCCRc(b)(b)共基极接法共基极接法第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路2.反向饱和电流反向饱和电流1集电极和基极之间的反向饱和电流集电极和基极之间的反向饱和电流 ICBO2集电极和发射极之间的反向饱和电流集电极和发射极之间的反向饱

12、和电流 ICEO(a)ICB(a)ICBO O丈量丈量电路电路(b)ICEO(b)ICEO丈量电丈量电路路ICBOceb AICEO Aceb 小功率锗管小功率锗管 ICBO 约为几约为几微安；硅管的微安；硅管的 ICBO 小，有的小，有的为纳安数量级。为纳安数量级。当当 b 开路时，开路时， c 和和 e 之间的电流之间的电流CBOCEO)1(II 值愈大，那么该管的值愈大，那么该管的 ICEO 也愈也愈大。大。 反向饱和电流的丈量电路反向饱和电流的丈量电路第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路3. 极限参数极限参数1集电极最大允许电流集电极最大允许电流 ICM 当

13、当 iC 过大时，三极管的过大时，三极管的 值要减小。在值要减小。在 iC = ICM 时，时， 值下降到额定值的值下降到额定值的2/3。2集电极最大允许耗散功率集电极最大允许耗散功率 PCM过过损损耗耗区区安安全全 工工 作作 区区 将将 iC 与与 uCE 乘积等于乘积等于规定的规定的 PCM 值各点衔接起值各点衔接起来，可得一条双曲线。来，可得一条双曲线。iCuCE PCM 为过损耗区为过损耗区iCuCEoPCM = iCuCE安安全全 工工 作作 区区安安全全 工工 作作 区区过过损损耗耗区区过过损损耗耗区区三极管的平安任务区三极管的平安任务区第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双

14、极型三极管及其放大电路3. 极间反向击穿电压极间反向击穿电压外加在三极管各电极之间的最大允许反向电压。外加在三极管各电极之间的最大允许反向电压。U(BR)CEO：基极开：基极开路时，集电极和发射极之路时，集电极和发射极之间的反向击穿电压。间的反向击穿电压。U(BR)CBO：发射极：发射极开路时，集电极和基极之开路时，集电极和基极之间的反向击穿电压。间的反向击穿电压。平安任务区同时要受平安任务区同时要受 P C M 、 I C M 和和U(BR)CEO限制。限制。过过电电压压iCU(BR)CEOuCEO过过损损耗耗区区安安全全 工工 作作 区区ICM过流区过流区三极管的平安任务区三极管的平安任务

15、区第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路温度变化对管子参数的影响主要表现有：温度变化对管子参数的影响主要表现有：1.温度对温度对UBE的影响的影响温度每升高温度每升高1，UBE约下降约下降2mV。第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路 温度每升高温度每升高10，ICBO大致将添加一倍，阐明大致将添加一倍，阐明ICBO将将随温度按指数规律上升。随温度按指数规律上升。 2.温度对温度对ICBO的影响的影响 3.温度对温度对的影响的影响 输出特性曲线的间隔输出特性曲线的间隔随温度的升高而增大。随温度的升高而增大。 综上所述：温度对UBE，ICBO，

16、的影响，将使IC随温度上升而添加，这将严重地影响三极管的任务形状。 第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路按功能及用途分：有放大管、开关管、复合管按功能及用途分：有放大管、开关管、复合管(达达 林顿管林顿管)和高反压管等；和高反压管等；按按 任务任务 频频 率率 分：分： 有低频管、高频管及超高频管等；有低频管、高频管及超高频管等；按按 材材 料料 分：分： 硅管和锗管；硅管和锗管；按按 掺掺 杂杂 方式方式 分：分： NPN型和型和PNP型管。型管。 1. 类型类型 按耗按耗 散散 功率功率 分：分： 小功率三极管、中功率三极管和小功率三极管、中功率三极管和 大功率

17、三极管等大功率三极管等;第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路第二位：第二位：A锗锗PNP管、管、B锗锗NPN管管 C硅硅PNP管、管、D硅硅NPN管管 第三位：第三位：X低频小功率管、低频小功率管、D低频大功率管低频大功率管 G高频小功率管、高频小功率管、A高频大功率管、高频大功率管、K开关管开关管用字母表示资料用字母表示资料用字母表示器件的种类用字母表示器件的种类用数字表示同种器件型号的序号用数字表示同种器件型号的序号用字母表示同一型号中的不同规格用字母表示同一型号中的不同规格三极管三极管国家规范对半导体器件型号的命名举例如下：国家规范对半导体器件型号的命名举例如

18、下：3DG110B第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路3. 三极管的选用原那么三极管的选用原那么 (1)思索三极管任务性能的稳定，在同一型号的管子中，思索三极管任务性能的稳定，在同一型号的管子中，应选反向电流小的。应选反向电流小的。值不宜选得过高，否那么管子性能不稳定。值不宜选得过高，否那么管子性能不稳定。 (2)假设要求管子的反向电流小，任务温度高，那么应选硅管；假设要求管子的反向电流小，任务温度高，那么应选硅管；而当要求导通电压较低时，那么应选锗管。而当要求导通电压较低时，那么应选锗管。 (3)假设要求任务频率高，那么选用高频管或超高频管；假设用假设要求任务频率

19、高，那么选用高频管或超高频管；假设用于开关电路，那么应选用开关管。于开关电路，那么应选用开关管。 (4)思索三极管的平安任务条件，管子用作放大器件时必思索三极管的平安任务条件，管子用作放大器件时必须任务在平安区，留意须任务在平安区，留意PCM、ICM、U(BR)CEO的值。的值。 第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路4. 三极管的检测三极管的检测 以半圆塑封以半圆塑封s9014，s9013，s9015，s9012，s9018系列的晶体小功率三极管为例，阐明管脚的判别。系列的晶体小功率三极管为例，阐明管脚的判别。 (1)把显示文字平面朝本人，三极管的三个管脚朝下，把显

20、示文字平面朝本人，三极管的三个管脚朝下，从左向右依次为发射极从左向右依次为发射极e 、基极、基极b 、集电极、集电极c ，如下图。，如下图。第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路 2用万用表丈量三极管的三个极的方法。用万用表丈量三极管的三个极的方法。 用万用表用万用表R100或或R1k挡丈量管子三个电极中每两挡丈量管子三个电极中每两个极之间的正、反向电阻值。个极之间的正、反向电阻值。 断定三极管的基极断定三极管的基极 断定断定NPN型管的基极：先用黑表笔接某一管脚，红表笔先型管的基极：先用黑表笔接某一管脚，红表笔先后接另外两个引脚，测得两个电阻值。再用黑表笔换接另一后

21、接另外两个引脚，测得两个电阻值。再用黑表笔换接另一引脚，反复以上步骤，直至测得两个电阻值都很小，那么黑引脚，反复以上步骤，直至测得两个电阻值都很小，那么黑表笔所接的那个引脚即为基极表笔所接的那个引脚即为基极b。第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路 2)测试三极管的测试三极管的c、e的方法的方法 测试测试NPN三极管的三极管的c、e的方法：先将基极悬空，把的方法：先将基极悬空，把万用笔的红、黑表笔分别接其他两个引脚，万用表的指针万用笔的红、黑表笔分别接其他两个引脚，万用表的指针指在无穷大，接着用手同时捏住基极指在无穷大，接着用手同时捏住基极b与黑表笔所接的引与黑表笔所

22、接的引脚，然后察看指针向右偏转的幅度。然后交换红黑表笔，脚，然后察看指针向右偏转的幅度。然后交换红黑表笔，再次用手同时捏住基极再次用手同时捏住基极b与黑表笔所接的引脚，然后察看与黑表笔所接的引脚，然后察看指针偏转的幅度。比较两次丈量中表针向右摆动的幅度，指针偏转的幅度。比较两次丈量中表针向右摆动的幅度，找出摆动幅度大的一次，此时黑表笔接的是集电极找出摆动幅度大的一次，此时黑表笔接的是集电极c，红，红表笔接的是发射极表笔接的是发射极e。第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路 1光电三极管光电三极管 光电三极管又称光敏三极管，它最常用的资料是硅，它靠光电三极管又称光敏三极

23、管，它最常用的资料是硅，它靠光的照射强度来控制电流的大小。它可等效看作一个光电二光的照射强度来控制电流的大小。它可等效看作一个光电二极管与一个三极管的结合，所以它具有放大作用。等效电路极管与一个三极管的结合，所以它具有放大作用。等效电路和符号如下图，普通仅引出集电极和发射极，其外形与发和符号如下图，普通仅引出集电极和发射极，其外形与发光二极管一样，它常作温度补偿用。光二极管一样，它常作温度补偿用。第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路2光耦合器光耦合器 光耦合器可以实现光耦合器可以实现 “电电光光电转换。

24、它的输入回路与电转换。它的输入回路与输出回路之间各自独立，没有电输出回路之间各自独立，没有电气联络，也没有共地，因此具有气联络，也没有共地，因此具有良好的电绝缘才干和抗干扰才干，良好的电绝缘才干和抗干扰才干，可起到很好的平安保证作用，甚可起到很好的平安保证作用，甚至输入信号线短接时，也不会损至输入信号线短接时，也不会损坏仪表。坏仪表。第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路 由于输入回路和输出回路之间可以接受几千伏的高压，由于输入回路和输出回路之间可以接受几千伏的高压，并且任务稳定，无触点，运用寿命长，传输效率高，现已并且任务稳定，无触点，运用寿命长，传输效率高，现已广

25、泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离、脉关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离、脉冲放大电路、数字仪表、远间隔信号传输、脉冲放大、固冲放大电路、数字仪表、远间隔信号传输、脉冲放大、固态继电器态继电器(SSR)、仪器仪表、通讯设备及微机接口中。在、仪器仪表、通讯设备及微机接口中。在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反响电路，单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反响电路，经过调理控制端电流来改动占空比，到达精细稳压的目的。经过调理控制端电流来改动占空比，到达精细稳压的目

26、的。第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路 在模拟电子电路中，放大电路是最常用、最重要的一在模拟电子电路中，放大电路是最常用、最重要的一种单元电路。它利用放大器的控制造用把微弱的电信号进种单元电路。它利用放大器的控制造用把微弱的电信号进行放大，从而满足负载行放大，从而满足负载(如喇叭、显示仪表等如喇叭、显示仪表等)的需求。的需求。 本质：实现能量的控制。本质：实现能量的控制。在放大电路中提供一个能源，由能量较小的输入信号在放大电路中提供一个能源，由能量较小的输入信号控制这个能源，使之输出较大的能量，然后推

27、进负载。控制这个能源，使之输出较大的能量，然后推进负载。放大的对象是变化量。放大的对象是变化量。元件：双极型三极管和场效应管。元件：双极型三极管和场效应管。第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路VT：NPN 型三极管，为放大元件；型三极管，为放大元件；VCC：为输出信号提供能量；：为输出信号提供能量；RC：将电流：将电流iC的变化的变化转化为集电极电压的变化，转化为集电极电压的变化，传送到电路的输出端；传送到电路的输出端；VBB 、Rb：使发射结：使发射结正向偏置，提供静态基正向偏置，提供静态基极电流极电流(静态基流静态基流)。C1、C2：耦合电容，作用是：耦合电容，

28、作用是“隔直通交。隔直通交。 发射极是输入和输出回路的公共端，所以电路称为共发发射极是输入和输出回路的公共端，所以电路称为共发射极根本放大电路，简称共射放大电路。射极根本放大电路，简称共射放大电路。 第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路1. 放大作用放大作用 输入端有一个变化量输入端有一个变化量ui时时,电路中将产生以下变化过程：电路中将产生以下变化过程：iBEBCBoCECC ( ) () uuiiiuui R 第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路2组成放大电路的原那么组成放大电路的原那么 1外加直流电源的极性必需使发射结正偏，集电结反

29、偏。外加直流电源的极性必需使发射结正偏，集电结反偏。 2输入回路应使输入电压输入回路应使输入电压ui可以传送到三极管的基极回可以传送到三极管的基极回路，使基极电流产生相应的变化量路，使基极电流产生相应的变化量 iB。 3输出回路应使变化量输出回路应使变化量 iC转化为转化为 uCE，并送到放大，并送到放大电路的输出端。电路的输出端。第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路为了使电路图明晰，采用放大电路的简化法。为了使电路图明晰，采用放大电路的简化法。第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放

30、大电路 1直流分量直流分量大大，如大大，如IB、IC、UCE等。等。 2交流分量的瞬时值交流分量的瞬时值小小，如小小，如ib、ic、uce等；等；有效值有效值大小，如大小，如Ib、Ic、Uce等；幅值是在有效值根底等；幅值是在有效值根底上加上加“m下标，如下标，如Ibm、Icm、Ucem等。等。 3总电压或总电流的瞬时值总电压或总电流的瞬时值小大，如小大，如iB、uCE等，其中等，其中iB=IB+ib，uCE=UCE+uce。第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路1. 放大倍数放大倍数) )( (电压放大倍数电压放大倍数uA iA电流放大倍数 ()()ioUUAu i

31、oIIAi 放大电路技术目的测试图放大电路技术目的测试图第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路2. 输入电阻输入电阻 Ri 从放大电路输入端看进去的等效电阻。从放大电路输入端看进去的等效电阻。iiiIUR 普通来说，普通来说， Ri越大越好。越大越好。1Ri越大，越大，ii就越小，从信号源索取的电流越小。就越小，从信号源索取的电流越小。2当信号源有内阻时，当信号源有内阻时， Ri越大，越大， ui就越接近就越接近us。第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路3. 输出电阻输出电阻 Ro从放大电路输出端看进去的等效电阻。从放大电路输出端看进去的等

32、效电阻。测试测试 Ro：sLoo0oURURI输入端正弦电压输入端正弦电压 ，分别丈量空载和输出端接负载，分别丈量空载和输出端接负载 RL 的输出电压的输出电压 、 。oU iUoULooo)1(RUUR 输出电阻愈小，带负载才干愈强。输出电阻愈小，带负载才干愈强。LoLooRRRUU 第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路uAOffLfHBWAum0.707AumfL ：下限频率：下限频率fH ：上限频率：上限频率BW ：通频带：通频带BW = fH - fL4. 通频带通频带5. 最大不失真输出幅度最大不失真输出幅度输出波形无明显失真时的最大输出电压输出波形无明显

33、失真时的最大输出电压(或最大输出或最大输出电流电流) ，常用有效值表示，常用有效值表示(Uom 、Iom)。第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路6. 最大输出功率与效率最大输出功率与效率 输出不产生明显失真的最大输出功率。用符号输出不产生明显失真的最大输出功率。用符号 Pom表示。表示。VomPP ：效率：效率PV：直流电源耗费的功率：直流电源耗费的功率直流电源能量的利用率称为效率。直流电源能量的利用率称为效率。 第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路第第2 2章章 双极型三极

34、管及其放大电路双极型三极管及其放大电路放大电路定量分析放大电路定量分析静态分析静态分析动态分析动态分析微变等效电路法微变等效电路法 图解法图解法分析方法分析方法 放大电路建立适宜的静态，是保证动态任务的前提。放大电路建立适宜的静态，是保证动态任务的前提。 第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路 直流通路的画法：将交流电压源及电感短路，电容开直流通路的画法：将交流电压源及电感短路，电容开路。路。第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路bBEQCCBQRUVI硅管硅管 UBEQ = (0.6 0.8) V锗管锗管 UBEQ = (0.1 0.2)

35、VICQ IBQUCEQ = VCC ICQ Rc第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路【例】图示电路中，知【例】图示电路中，知VCC = 12 V， Rb =300 k ， Rc = 4K ，NPN 硅管的硅管的 = 50，试估算电路的静态工，试估算电路的静态工作点。作点。解：设解：设 UBEQ = 0.7 VA 40mA )30012(bBEQCCBQ bCCRVRUVIICQ IBQ = (50 0.04) mA = 2 mAUCEQ = VCC ICQ Rc = (12 - 2 4)V = 4 V第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路

36、 图解法是在三极管的输入、输出特性曲线上，用作图的图解法是在三极管的输入、输出特性曲线上，用作图的方法对放大电路进展分析。对直流任务形状来说，就是在特方法对放大电路进展分析。对直流任务形状来说，就是在特性曲线上，用作图的方法确定出静态任务点。性曲线上，用作图的方法确定出静态任务点。 直流负载线直流负载线该直线是由直流通路得出的，且与集电该直线是由直流通路得出的，且与集电极负载电阻极负载电阻Rc有关。有关。 方法：根据方法：根据 uCE = VCC - iCRc 式确定两个特殊点式确定两个特殊点cCCCCECCCEC 0 0 RViuVui 时，时，当当时，时，当当第第2 2章章 双极型三极管及

37、其放大电路双极型三极管及其放大电路输出回路输出回路Q由静态任务点由静态任务点 Q 确定的确定的 ICQ、UCEQ 为静态为静态值。值。图解分析静态步骤：图解分析静态步骤： (1) 用估算法算出用估算法算出IBQ。 (2) 画出三极管的输出特性曲线。画出三极管的输出特性曲线。 (3) 作出直流负载线，直流负载线与作出直流负载线，直流负载线与IBQ对应的输出特对应的输出特性曲线的交点，就是静态任务点性曲线的交点，就是静态任务点Q。第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路图图 (a)【例】在图示电路【例】在图示电路(a)中，知中，知 VCC = 12 V， Rb = 300

38、k ，Rc = 3 k ，三极管的输出特性曲线如图，三极管的输出特性曲线如图(b)所示所示 ，试用图解法确定静态任务点。试用图解法确定静态任务点。解：首先估算解：首先估算 IBQCCBEQBQbb12()mA40 A300CCVUVIRR作直流负载线，确定作直流负载线，确定 Q 点点根据根据 UCEQ = VCC ICQ RciC = 0，uCE = 12 VuCE = 0，iC = 4 mA第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路0iB = 0 A20 A40 A60 A80 A134224681012MQIBQ = 40 A ，ICQ = 2 mA，UCEQ = 6

39、 VuCE /V由由 Q 点确定静态值为点确定静态值为iC /mA图图 (b)第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路动态分析方法动态分析方法图解分析法图解分析法微变等效电路分析法微变等效电路分析法直流电压源短路，电容短路。直流电压源短路，电容短路。第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路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！LLc/RRR 交流负载线交流负载线 任务点在输出特性上挪动任务点在输出特性上挪动画出的轨迹。画出的轨迹。交流负载线斜率为：

40、交流负载线斜率为：DC交流负载线交流负载线 直流负载线直流负载线 IC/mA4321O4812162080mAA60mA40mA20mAuCE/VQcL(/)cecui RRLci R 第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路动态任务情况图解分析动态任务情况图解分析输入回路任务情况输入回路任务情况0.680.72 uBEuBE iBiBtQ000.7t6040200uBE/ViB / AuBE/ViBUBE第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路交流负载线交流负载线直流负载线直流负载线4.57.5 uCEuCE912t0ICQiC / mA0IB

41、 = 4 0 A2060804Q260uCE/ViC / mA0tuCE/VUCEQ iCiC输出回路任务输出回路任务情况情况第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路电压电流波形电压电流波形 结论：结论：1 1放大电路中放大电路中的信号是交直流共存，可表的信号是交直流共存，可表示成：示成：BEBEbeBBbCCcCECEceuUuiIiiIiuUu 虽然交流量可正负变化，虽然交流量可正负变化，但瞬时量方向一直不变。但瞬时量方向一直不变。 2 2输出输出uouo与输入与输入uiui相比，相比，幅度被放大了。幅度被放大了。 3 3输出输出uouo与输入与输入uiui相位相位

42、相反。相反。第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路交流负载线交流负载线4.57.5 uCEuCE912t0ICQiC / mA0IB = 4 0 A2060804Q260uCE/ViC / mA0tuCE/VUCEQ iCiC输出回路任务输出回路任务情况情况第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路交流负载线交流负载线4.57.5 uCEuCE912t0IC

43、QiC / mA0IB = 4 0 A2060804Q260uCE/ViC / mA0tuCE/VUCEQ iCiC输出回路任务输出回路任务情况情况第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路 Q点应尽量设在点应尽量设在交流负载线上线段交流负载线上线段AB的中点。的中点。假设假设CD = DE，那，那么么22omDECDU 22minomDECDU，第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路晶体管在小信号晶体管在小信号( (微变量微变量) )情况下任务时，可以在静情况下任务时，可以在静态任务点附近的小范围内用直线段近似地替代三极管的态任务点附近的小范围

44、内用直线段近似地替代三极管的特性曲线，三极管就可以等效为一个线性元件。这样就特性曲线，三极管就可以等效为一个线性元件。这样就可以将非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个可以将非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。线性电路。微变等效条件微变等效条件研讨的对象仅仅是变化量研讨的对象仅仅是变化量信号的变化范围很小信号的变化范围很小第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路1 1h h参数的引出参数的引出cbe +uBE +uCE iCiB三极管在共射接法时的双端口网络三极管在共射接法时的双端口网络),(CEB1BEuifu ),(CEB2Cuifi 求变化量：

45、求变化量：在小信号情况下：在小信号情况下：cerebiebeuhihu ceoebfecuhihi 第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路各各h h参数的物理意义：参数的物理意义：CEBBEieuiuh BCEBEreiuuh iBuBE uBE iB输入电阻，用输入电阻，用rbe表示。表示。用用r表示。表示。iBuBE uBE uCE第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路CEBCfeuiih BCECoeiuih iC iBiCuCE电流放大系数，用电流放大系数，用表示。表示。输出电导，用输出电导，用1/rce1/rce表示。表示。iCuC

46、E iC uCE第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路cerebiebeuhihu ceoebfecuhihi icib ibube+ +- -uce+ +- -rbebec2 2简化的简化的h h参数等效电路参数等效电路hie用用rbe表示表示, hfe用用表示表示, hre忽略忽略, 1/hoe用用rce表示。表示。第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路简化的简化的h h参数等效电路参数等效电路ibicbce晶体三极管晶体三极管ube+ +- -uce+ +- -icib ib微变等效电路微变等效电路ube+ +- -uce+ +- -r

47、bebec第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路 2. 2. 单管共射放大电路的微变等效电路单管共射放大电路的微变等效电路ibiceSrbe ibRBRCRLebcui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSiiRBRCuiuORL+ + +- - -RSeS+ +- -ibicbceii第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路rbe的估算公式的估算公式c beiBiCiEbb r berer e b BEB bbE beB bbB be1ui ri ri ri r流过发射结的

48、总电流：流过发射结的总电流：BETES1uUiIe由于由于UBEUTrbb ：基区体电阻。：基区体电阻。r b e ：基射之间结电阻。：基射之间结电阻。欧姆，可忽略。欧姆，可忽略。只需几只需几：发射区体电阻，普通：发射区体电阻，普通 er BETESuUiI e第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路BETESEbeBETT1uUdiIierduUUEEQiITbeEQEQ26()()UmVrIImABEbebbBEQ26(mV)1(mA)durrdiI由于在由于在Q Q点附近比较小的变化范围内，点附近比较小的变化范围内，从而得出从而得出把上式带入式把上式带入式ubeu

49、be，并对，并对iBiB求导可得求导可得 再对再对uBE求导数，得到求导数，得到 的倒数的倒数 b er第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路 电压放大倍数电压放大倍数, ,输入电阻求解输入电阻求解由微变等效电路可得由微变等效电路可得 ibbeUI rOLbL cUI RI R 而beLio rRUUAu 所所以以)/(LcLRRR Ri = rbe / Rb Ro = RcRBRCuiuORL+ + +- - -RSeS+ +- -ibicbceiiibiceSrbe ibRBRCRLebcui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSii微变等效电路微变等效电路

50、第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路利用微变等效电路法分析放大电路的普通步骤：利用微变等效电路法分析放大电路的普通步骤：(1)(1)利用图解法或近似估算法确定放大电路的静态任务点利用图解法或近似估算法确定放大电路的静态任务点Q Q。(2)(2)由由Q Q点求出电路参数点求出电路参数 和和rberbe。 (3)画出放大电路的交流通路，然后用三极管的等效电路画出放大电路的交流通路，然后用三极管的等效电路替代三极管，即可得到放大电路的微变等效电路。替代三极管，即可得到放大电路的微变等效电路。 (4)列出电路方程，计算放大电路的动态目的。列出电路方程，计算放大电路的动态目的

51、。第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路,2,500 ,cLeRRKR50,三极管的uA 例例2.4.12.4.1在以下图所示的放大电路中，知在以下图所示的放大电路中，知VCC=12V,VCC=12V, Rb=260k Rb=260k电路的电压放大倍数电路的电压放大倍数、输入电阻、输入电阻RiRi和输出电阻和输出电阻RoRo。试计算该试计算该解：解：1 1确定静态任务点确定静态任务点Q Q根据直流通路计算如下：根据直流通路计算如下：BQbBEQEQeCCIRUIRVCCBEQBQbe1120.7mA0.04mA26051 0.5VUIRRCQBQ50 0.04mA2m

52、AIIEQCQ2mAII第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路 首先画出放大电路的微首先画出放大电路的微变等效电路变等效电路 bebbEQ51 26(3002)6(mV)(1)9632rrI LcL2 2k1k22/ /RRR Lbee5(1)0 11.890.96351 0.5uRArR ibeeb0.96351 0.52600.96351 0.52601/ /RrRRkoc2kRR不思索三极管不思索三极管c、e之之间的等效内阻间的等效内阻rce, 第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及

53、其放大电路 三极管是一种对温度非常敏感的元件。温度变化对管子三极管是一种对温度非常敏感的元件。温度变化对管子参数的影响主要有：参数的影响主要有： (2) UBE 改动。改动。UBE 的温度系数约为的温度系数约为 2 mV/C，即温，即温度每升高度每升高 1C，UBE 约下降约下降 2 mV 。 (1) 改动。温度每升高改动。温度每升高 1C， 值约添加值约添加 0.5% 1 %， 温度系数分散性较大。温度系数分散性较大。 (3) ICBO 改动。温度每升高改动。温度每升高 10C ，ICBO 大致将添加大致将添加一倍，阐明一倍，阐明 ICBO 将随温度按指数规律上升。将随温度按指数规律上升。第

54、第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路 温度升高时，三极管的参数会发生变化，这些温度升高时，三极管的参数会发生变化，这些变化都将使变化都将使 IC 增大，增大，Q 上移，波描画易失真。上移，波描画易失真。iCuCEOiBQCCCRVVCCQ T = 20 C T = 50 C三极管在不同环境下温度 的输出特性曲线第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路1. 电路组成及任务原理电路组成及任务原理射极偏置电路射极偏置电路C1RcRb2+VCCC2RL+CeuoRb1ReiBiCiEiRuiuEuB分压式任务点稳定电路分压式任务点稳定电路由于由于 UB

55、Q 不随温度变化不随温度变化电流负反响式任务点稳定电路电流负反响式任务点稳定电路T ICQ IEQ UEQ UBEQ (= UBQ UEQ) IBQ ICQ 第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路2. 静态与动态分析静态与动态分析1静态分析静态分析C1RcRb2+VCCC2RL+CeuoRb1ReiBiCiEiRuiuEuB由于由于 IR IBQ， 可得可得(估算估算)CCb2b1b1BQVRRRU eBEQBQeEQEQCQ RUURUII 则则)(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVU 静态基极电流静态基极电流 CQBQII 第第2 2章章 双极型

56、三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路2动态分析动态分析C1RcRb2+VCCC2RL+CeuoRb1ReiBiCiEiRuiRcRb2+VCCRL+uiuoRb1Re beLrRAu )/(LcLRRR cob2b1bei/RRRRrR ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSii第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路50(2)假设电路其他参数不变，换上假设电路其他参数不变，换上 的三极管，那么电路的的三极管，那么电路的、输入电阻、输入电阻Ri和输出电阻和输出电阻Ro。静态任务点有无变化？静态任务点有无变化？C1

57、RcRb2+VCCC2RL+CeuoRb1ReiBiCiEiRuiuEuB解：解： (1) a) 确定静态任务点确定静态任务点Q b2BQCCb1b2512V3V155RUVRRBQBEQCQEQe30.7mA1mA2.3UUIIRCEQCCCQce12 14(2.3V5.)7VUVIRR CQBQ1mA3330IAIb2cLe,5,4k ,2.3k ,RKRRR 例例2.5.1 在图所示的分压式任务点稳定电路中，知在图所示的分压式任务点稳定电路中，知VCC=12V, Rb1=15k三极管的三极管的uA(1)试计算该电路的电压放大倍数30。第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及

58、其放大电路 b) 动态目的的计算动态目的的计算bebbEQ31 26(30026(mV)(1)1.1)k1rrI 4 44 4Lk2/ /kLcRRR Lube30 254.61.1RAr ib1b2be10.838301111551.1/ / /KRrKRR oc4kRR(2)(2)假设假设50，由以上估算过程可知，除了，由以上估算过程可知，除了IBQ外，外，其他静态值均坚持不变。其他静态值均坚持不变。 CQBQ1mA20A50II第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路三种根本接法三种根本接法共射组态共

59、射组态共集组态共集组态共基组态共基组态第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路1. 静态分析静态分析由基极回路求得静态基极电流由基极回路求得静态基极电流ebBEQCCBQ)1(RRUVI BQCQII 那么那么eCQCCeEQCCCEQRIVRIVU +UCCRBRE+UCE+UBEIEIBIC第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路(1)电压放大倍数电压放大倍数oeLbe(1)UI RI Rebbebeebebi)1(RIrIRIrIU oebeei(1)(1)uURArRU结论：电压放大倍数恒小于结论：电压放大倍数恒小于 1，而接近，而接近

60、1，且输出电，且输出电压与输入电压同相，又称射极跟随器。压与输入电压同相，又称射极跟随器。2.动态分析动态分析第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路(2)输入电阻输入电阻输入电阻较大。输入电阻较大。第第2 2章章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路(3)(3)输出电阻输出电阻bsssbebo/ )( RRRRrIU 式式中中 1)1(sbeooobeoRrIURIII所所以以而而 输出电阻低，故带载才干比较强。输出电阻低，故带载才干比较强。求射极输出器求射极输出器 Ro 的等效电路的等效电路 加上加上Re后输出电阻为后输出电阻为obesoeo/ /1Ur