西安交通大学_赵进全_模拟电子技术基础_第2章

1、上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.1 晶体管晶体管晶体管又称半导体三极管晶体管又称半导体三极管晶体管是最重要的一种半导体器件之一，它的放晶体管是最重要的一种半导体器件之一，它的放大作用和开关作用，促使了电子技术的飞跃。大作用和开关作用，促使了电子技术的飞跃。2 晶体管及放大电路基础晶体管及放大电路基础上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础晶体管图片晶体管图片上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.1.1 晶体管的结构晶体管的结构1. . NPN型晶体管结构示意图和符号型晶体管

2、结构示意图和符号(2) 根据使用的半导体材料分为根据使用的半导体材料分为: : 硅管和锗管硅管和锗管 (1) 根据结构分为根据结构分为: NPN型和型和PNP型型晶体管的主要类型晶体管的主要类型上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础NNP发射区发射区集电区集电区基区基区发射极发射极E(e)集电极集电极C(c)发射结发射结JE集电结集电结JC基极基极B(b)NPN型型晶体管晶体管结构示意图结构示意图上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础NPN型型晶体管晶体管符号符号B (b)E(e)TC(c)NNP发射区发射区集电区集电区基区基区发射极发射极E(e)集电极集电

3、极C(c)发射结发射结JE集电结集电结JC基极基极B(b)上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2. PNP型晶体管结构示意图和符号型晶体管结构示意图和符号符号符号B (b)E(e)TC(c)E(e)发射区发射区集电区集电区基区基区PPNC(c)B(b)JEJC结构示意图结构示意图上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础集电区集电区EBC发射区发射区基区基区(1) 发射区小，掺杂浓度高发射区小，掺杂浓度高。3. 晶体晶体管的内部结构特点（具有放大作用的内部条件）管的内部结构特点（具有放大作用的内部条件）平面型晶平面型晶体管的结体管的结构示意图构示意图上页上页下

4、页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(2) 集电区面积大。集电区面积大。(3) 基区掺杂浓度很低，且很薄。基区掺杂浓度很低，且很薄。集电区集电区EBC发射区发射区基区基区上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.1.2 晶体管的工作原理（以晶体管的工作原理（以NPN型管为例）型管为例）依据两个依据两个PN结的偏置情况结的偏置情况放大状态放大状态饱和状态饱和状态截止状态截止状态倒置状态倒置状态晶体管的工作状态晶体管的工作状态上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础1发射结正向偏置、集电结反向偏置发射结正向偏置、集电结反向偏置放大状态放大状态 原理图原理

5、图电路图电路图EEVERCCVCRCIcN NPBEUCBUEIbeBI+ + +ERCREICIBEU CBUBICCVEEVT上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础 (1) 电流关系电流关系a. 发射区向基区扩散电子发射区向基区扩散电子形成发射极电流形成发射极电流IE发射区向基区扩散电子发射区向基区扩散电子称扩散到基区的发射称扩散到基区的发射区多子为非平衡少子区多子为非平衡少子EEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础b. 基区向发射区扩散空穴基区向发射区扩散空穴基区向发射区扩散空穴基区向发射区扩散空穴发

6、射区向基区扩散电子发射区向基区扩散电子形成空穴电流形成空穴电流EEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础因为发射区的掺杂浓度远大于基区浓度，因为发射区的掺杂浓度远大于基区浓度，空穴电流空穴电流可忽略不记。可忽略不记。基区向发射区扩散空穴基区向发射区扩散空穴发射区向基区扩散电子发射区向基区扩散电子EEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础c. 基区电子的扩散和复合基区电子的扩散和复合非平衡少子在非平衡少子在基区复合，形基区复合，形成基极电流成基极电流IBIB非平

7、衡少子向非平衡少子向集电结扩散集电结扩散EEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础非平衡少子非平衡少子到达集电区到达集电区d. 集电区收集从发射区扩散过来的电子集电区收集从发射区扩散过来的电子形成发射极电流形成发射极电流ICICIBEEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础少子漂移形成反少子漂移形成反向饱和电流向饱和电流ICBOe. 集电区、基区少子相互漂移集电区、基区少子相互漂移集电区少子空集电区少子空穴向基区漂移穴向基区漂移ICBO基区少子电子基区少子电子

8、向集电区漂移向集电区漂移ICIBEEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础晶体管的电流分配关系动画演示晶体管的电流分配关系动画演示上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础发射结回路为输入回路，集电结回路为输出回路。发射结回路为输入回路，集电结回路为输出回路。基极是两个回路的公共端，称这种接法为基极是两个回路的公共端，称这种接法为共基极接法。共基极接法。 输入回路输入回路输出回路输出回路EIERCRCIBEU CBUBICCVEEVT上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础0ECCBO III 定

9、义定义称为共基极直流电流放大系数称为共基极直流电流放大系数 ICBOICIBEEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础各电极电流之间的关系各电极电流之间的关系CBOECIII IE=IC+IB CBOEB)1(III ICBOICIBEEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础晶体管共射极接法晶体管共射极接法原理图原理图电路图电路图IBBBVBRCCVCRcN NPBEU CBU EIbeICICBO CEU TCI CEUCRCCVEIBBVBRBEUBI 上

10、页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础0BCCBO III 定义定义为共射极直流电流为共射极直流电流放大系数放大系数IBBBVBRCCVCRcN NPBEU CBU EIbeICICBO CEU 当当UCEUCB时时，集电结正偏，发射结反偏，晶体管，集电结正偏，发射结反偏，晶体管仍工作于放大状态。仍工作于放大状态。上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础各电极电流之间的关系各电极电流之间的关系CEOBCIII CEOBBCE)1(IIIII CBOCEO)1(II ICEO称为穿透电流称为穿透电流IBBBVBRCCVCRcN NPBEU CBU EIbeICIC

11、BO CEU 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础 1 1或或的关系的关系 由由995. 095. 0 20020 一般情况一般情况上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础 如果如果 UBE 0，那么那么IB 0， IC 0 ，IE 0 当输入回路电压当输入回路电压U BE =UBE+ +UBE那么那么I B =IB+ +IBI C =IC+ +ICI E =IE+ +IE 如果如果 UBE 0，那么那么IB 0， IC 0 ，IE UBEb. IC=IBc. IC与与UCE无关无关饱和区饱和区放大区放大区iB=20A0406080100246801234i

12、C/ mA uCE/ V 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础NPN管与管与PNP管的区别管的区别iB、uBE、iC、 iE 、uCE的极性二者相反。的极性二者相反。NPN管电路管电路BiBEuCiCEu EiPNP管电路管电路BiBEuCiCEu Ei上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础硅管与锗管的主要区别硅管与锗管的主要区别(3) 锗管的锗管的ICBO比硅管大比硅管大(1) 死区电压约为死区电压约为硅管硅管0 0.5 V锗管锗管0.1 V(2) 导通压降导通压降| |uBE| |约为约为锗管锗管0.3V硅管硅管0 0.7 V上页上页下页下页返回返回模

13、拟电子技术基础模拟电子技术基础2.1.4 晶体管的主要电参数晶体管的主要电参数1. 直流参数直流参数(3) 集电极集电极基极间反向饱和电流基极间反向饱和电流ICBO (1) 共基极直流电流放大系数共基极直流电流放大系数 (2) 共射极直流电流放大系数共射极直流电流放大系数 (4) 集电极集电极发射极间反向饱和电流发射极间反向饱和电流ICEO 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2. 交流参数交流参数 (1) 共基极交流电流放大系数共基极交流电流放大系数 值与值与iC的的关系曲线关系曲线(2) 共射极交流电流放大系数共射极交流电流放大系数 iCO上页上页下页下页返回返回模拟电

14、子技术基础模拟电子技术基础3. 极限参数极限参数(4) 集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM(1) 集电极开路时发射极集电极开路时发射极基极间反向击穿基极间反向击穿 电压电压U(BR)EBO (2) 发射极开路时集电极发射极开路时集电极基极间反向击穿基极间反向击穿 电压电压U(BR)EBO (3) 基极开路时集电极基极开路时集电极发射极间反向击穿发射极间反向击穿 电压电压U(BR)EBO 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础不安全区不安全区iCuCEOU (BR)CEOICM安全区安全区(5) 集电极最大允许功率耗散集电极最大允许功率耗散PCM晶体管的安全工作区晶体管

15、的安全工作区等功耗线等功耗线PC=PCM =uCEiC上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.1.5 温度对管子参数的影响温度对管子参数的影响 1对对的影响的影响C/)%15 . 0( T 10)CBO()CBO(002TTTTII 2对对ICBO的影响的影响3对对UBE的影响的影响 C/mV)5 . 22(BE TU4温度升高，管子的死区电压降低。温度升高，管子的死区电压降低。 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础思思 考考 题题2. .如何用万用表判别晶体管的类型和电极？如何用万用表判别晶体管的类型和电极？3. 晶体管能够放大的内部和外部条件各是什么

16、？晶体管能够放大的内部和外部条件各是什么？1. 晶体管的发射极和集电极是否可以调换使用？晶体管的发射极和集电极是否可以调换使用？4. 晶体管工作在饱和区时，其电流放大系数是否与晶体管工作在饱和区时，其电流放大系数是否与其工作在放大区时相同？其工作在放大区时相同？上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.2 共射极放大电路的组成和工作原理共射极放大电路的组成和工作原理 2.2.1 放大电路概述放大电路概述 1放大电路的用途放大电路的用途 应用举例应用举例放放大大器器直直 流流 电电 源源话筒话筒 输入输入扬声器扬声器输出输出把微弱的电信把微弱的电信号不失真地放号不失真地放大到负

17、载所需大到负载所需的数值的数值上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标 放大器性能指标测量原理方框图放大器性能指标测量原理方框图 被被 测测 放放 大大 电电 路路负负载载正正弦弦波波信信号号源源+ +直直 流流 电电 源源SuiuouLRoRSRiouAuoiiiiR+ + + +上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础互导放大倍数互导放大倍数Ag ioUIAg ioIUAr 互阻放大倍数互阻放大倍数 Ar ioIIAi 电流放大倍数电流放大倍数AiioUUAu 电压放大倍数电压放大倍数Au + +直直流流电电源源

18、SuiuouLRoRSRiouAuoiiiiR+ + + +(1) 放大倍数放大倍数 A 功率放大倍数功率放大倍数ApiiooioIUIUPPAp 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(2) 输入电阻输入电阻Ri iiiIUR Ri越大，越大，Ui也就越大，电路的放大能力越强。也就越大，电路的放大能力越强。SiSiiURRRU a. 由于由于b. Ri越大，输入电流越大，输入电流ii越小，越小，信号源的负载越小。信号源的负载越小。+ +直直流流电电源源SuiuouLRoRSRiouAuoiiiiR+ + + +Ri上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(3

19、) 输出电阻输出电阻Ro a. 输出电阻输出电阻Ro的的定义定义 LS0oRUIUR测量电路测量电路被被+ +测测 放放大大 电电 路路直直 流流 电电源源0S uSRu+ +iRo上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础即即 Ro越小，输出电压越稳定，电路带负载能力越强。越小，输出电压越稳定，电路带负载能力越强。iuooLLouARRRu LR+ +直直流流电电源源SuiuouoRSRiouAuoiiiiR+ + + +由图可知由图可知b. Ro对对输出电压输出电压的的影响影响ioouAuu0oR当当时，时，上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础一种测量一种

20、测量Ro的方法的方法 LoLoo)1(RUUR + +直直流流电电源源SuiuouLRoRSRiouAuoiiiiR+ + + +SoLU带负载时的输出电压带负载时的输出电压 oU负载开路时的输出电压负载开路时的输出电压式中式中上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(4) 全谐波失真度全谐波失真度D (5) 动态范围动态范围UoppUopp也称为最大不失真输出电压也称为最大不失真输出电压即谐波电压总有效值与基波电压有效值之比即谐波电压总有效值与基波电压有效值之比使输出电压使输出电压uo的非线性失真度达到某一规定数值时的非线性失真度达到某一规定数值时的的uo的峰的峰 峰值峰值1

21、22UUDnn 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(6) 频带宽度频带宽度fbw)( f 相频特性相频特性 uuAUUAio由由得得幅频特性幅频特性)( fAAuu 2muA幅频特性曲线幅频特性曲线fLfHfuAmuAfbw相频特性曲线相频特性曲线90_o180_o225_o270_o135_ofbwf上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.2.2 共射极放大电路的组成及其工作原理共射极放大电路的组成及其工作原理 1. 共射极放大电路的组成共射极放大电路的组成电路存在的主要问题电路存在的主要问题(1) 信号源与放大电路信号源与放大电路 相互影响相互影响

22、(2) 放大电路与负载相放大电路与负载相 互影响互影响TVBBVCCiBuBE_uCEiC+RBRCiu+_+_RL_uO+上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础各元器件的作用各元器件的作用T 放大器件放大器件隔离放大电路对信号源和负载隔离放大电路对信号源和负载的直流影响。的直流影响。沟通信号源、放大电路、负载沟通信号源、放大电路、负载之间的信号传递通道。之间的信号传递通道。耦合电容耦合电容C1、 C2改进的共射改进的共射极放大电路极放大电路ou2CiuCCVBRCR1CBBVTLR上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础为为T提供提供Je正偏电压正偏电压UB

23、EVBB、RB提供基极偏置电流提供基极偏置电流IBVCC为为T提供提供Jc反偏电压反偏电压UCE及集电极及集电极电流电流IC为电路提供能量为电路提供能量ou2CiuCCVBRCR1CBBVTLR上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础RC 将集电极电流的变化变换为电压电压的将集电极电流的变化变换为电压电压的 变化变化ou2CiuCCVBRCR1CBBVTLR上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(1) 减少电源数减少电源数(2) 电路的简化画法电路的简化画法不画电源符号，不画电源符号，只写出电源正只写出电源正极对地的电位极对地的电位ou2CiuCCVBRCR1

24、CTLRou2CiuCCV BRCR1C TLR上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础放大电路的两放大电路的两种工作状态种工作状态静态静态 当输入信号为零时电路的工作状态当输入信号为零时电路的工作状态静态时放大电路中只有直流分量。静态时放大电路中只有直流分量。动态动态 有输入信号时电路的工作状态有输入信号时电路的工作状态 动态时电路中的信号为交、直流混合信号。动态时电路中的信号为交、直流混合信号。ou2CiuCCV BRCR1C TLR上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础注注 不同书写体字母的含义不同书写体字母的含义UBE、IB 大写字母，大写下标，表示直

25、流量。大写字母，大写下标，表示直流量。ube、ib小写字母，小写下标，表示交流瞬时值。小写字母，小写下标，表示交流瞬时值。uBE 、iB小写字母，大写下标，表示交、直混合量。小写字母，大写下标，表示交、直混合量。Ube 、Ib大写字母，小写下标，表示交流分量有效值。大写字母，小写下标，表示交流分量有效值。上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础信号的传递过程信号的传递过程ceouu bBQBiIi cCQCiIi iBEQBEuUu C2隔直作用隔直作用ou2CiuCCV BRCR1C TLR CEuBEuCiBiiuceCEQCEuUu 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基

26、础模拟电子技术基础思思 考考 题题1. 对于电压放大器来说，电路的输入电阻是越高越好对于电压放大器来说，电路的输入电阻是越高越好还是越低越好？为什么？还是越低越好？为什么？2. 对于电流放大器来说，电路的输出电阻是越高越好对于电流放大器来说，电路的输出电阻是越高越好还是越低越好？为什么？还是越低越好？为什么？上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.3 放大电路的静态分析放大电路的静态分析 静态分析静态分析就是通过放大就是通过放大电路的直流通路求解静态工电路的直流通路求解静态工作点值作点值IBQ、ICQ、UCEQ等。等。直流通路直流通路CEUCCV BRCRTBEUCIBIo

27、u2CiuCCV BRCR1C TLR上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.3.1 图解法在放大电路静态分析中的应用图解法在放大电路静态分析中的应用 1输入回路输入回路列写输入回路方程列写输入回路方程VCC=iBRB+uBE 求解静态工作点的常用方法求解静态工作点的常用方法图解法图解法估算法估算法CEUCCV BRCRTBEUCIBI上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础直流负载线与晶体管输入特性曲线的交点，即为直流负载线与晶体管输入特性曲线的交点，即为放大电路的输入静态工作点放大电路的输入静态工作点Qi。在在iB uBE坐标系中表示是坐标系中表示是一条

28、直线一条直线称为输入回路的直流负载线称为输入回路的直流负载线VCC=iBRB+uBE 方程方程BQIBEQUiQBCC/ RVPKCCV三极管输入三极管输入特性曲线特性曲线直流负载线直流负载线OiBuBE上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2输出回路输出回路VCC=iCRC+uCE输出回路方程输出回路方程称为输出回路的直流负载线。称为输出回路的直流负载线。CCC/ RVCCVMN直流负载线直流负载线输出输出特性特性曲线曲线直流负载线与晶体管输出特直流负载线与晶体管输出特性曲线的交点，即为放大电性曲线的交点，即为放大电路的输入静态工作点路的输入静态工作点Qo。oQCQICEQ

29、U在在iC uCE坐标系中也是一条直线，坐标系中也是一条直线，iCOuCECEUCCV BRCRTBEUCIBIBQI上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.3.2 估算法在放大电路静态分析中的应用估算法在放大电路静态分析中的应用 BQCQII UCEQ=VCCICQRC式中，式中，|UBEQ |凡硅管可取为凡硅管可取为0.7 V、锗管锗管0.3 V。 由输入回路方程由输入回路方程VCC=iBRB+uBEBBEQCCBQRUVI 得得上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础思思 考考 题题图解法和估算法是晶体管放大电路静态分析常用的图解法和估算法是晶体管放大

30、电路静态分析常用的的两种分析方法，它们各有哪些优缺点？的两种分析方法，它们各有哪些优缺点？上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础放大电路的动态分析是放大电路的动态分析是在静态分析的基础上，分析电在静态分析的基础上，分析电路中的信号的传输情况，考虑的只是电压和电流的交路中的信号的传输情况，考虑的只是电压和电流的交流分量（信号分量）。流分量（信号分量）。2.4 放大电路的动态分析放大电路的动态分析 常用的分析方法常用的分析方法图解法图解法微变等效电路法微变等效电路法上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.4.1 图解法在放大电路动态分析中的应用图解法在放大电路

31、动态分析中的应用 设输入信号设输入信号ui=Uimsinw w t Vou2CiuCCV BRCR1C TLR上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础1当当RL=时时在输入回路在输入回路uBE=UBE+uitOBEuBEQUiuuBE波形图波形图ou2CiuCCV BRCR1C TLR CEuBEuCiBi上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础iQBQIBQIB2iB1iBEQUiB的波形图的波形图工作点的移动工作点的移动uBE波形图波形图(1) 信号的传递信号的传递已知已知QabtOBEuOtBiBiOBEua. iB的形成过程的形成过程上页上页下页下页返回

32、返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础abBQBIi oQtMNCCC/ RVCCVOCEuCiOtCEuCEQUCEQUCQICQIiB1iB2b. 输出波形输出波形已知已知Q已知已知 iB工作点的移动工作点的移动uCE波形图波形图iC波形图波形图输出电压输出电压uoOCi上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础已知输入信号已知输入信号小结小结输出信号波形输出信号波形OtouOtiu输出电压输出电压uo与输入电压与输入电压ui相位相反相位相反上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(2) 如果静态工作点如果静态工作点Q太低太低iQBQIBQIBEQU工作点的移动

33、工作点的移动uBE波形图波形图ab已知已知QiB1iB2iB的波形图的波形图a. 输输入入波波形形OtBitOBEuBiOBEu上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础abBQBIi oQCEQUCEQUCQICQIiB1iB2已知已知Q已知已知 iB工作点的移动工作点的移动uCE波形图波形图iC波形图波形图输出电压输出电压b. 输出波形输出波形截止截止失真失真tMNCCC/ RVCCVOCEuCiOtCEuOCi上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础iQBQIBQIBEQUOBitOtOBiBEuBEu工作点的移动工作点的移动uBE波形图波形图ab已知已知Q

34、iB1iB2iB的波形图的波形图a. 输输入入波波形形(3) 如果静态工作点如果静态工作点Q太高太高上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础abBQBIi oQCEQUCEQUCQICQIiB1iB2已知已知Q已知已知 iB工作点的移动工作点的移动uCE波形图波形图iC波波形图形图b. 输出波形输出波形输出输出电压电压饱和饱和失真失真tMNCCC/ RVCCVOCEuCiOtCEuOCi上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础iQBQIBQIBEQUOBitOtOBiBEuBEu工作点的移动工作点的移动uBE波形波形ab已知已知QiB1iB2iB的波形的波形a.

35、 输输入入波波形形(4) 如果输入信号太大如果输入信号太大上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础abBQBIi oQCEQUCEQUCQICQIiB1iB2已知已知Q已知已知 iB工作点的移动工作点的移动uCE波形波形iC波形波形b. 输出波形输出波形tMNCCC/ RVCCVOCEuCiOtCEuOCi上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础CCQRICEQU（忽略（忽略 UCES和和ICBO）(5) 放大电路的动态范围放大电路的动态范围a. 如果如果UCEQ=ICQRC=VCC/2CQIiB波形波形iB1iB2iB3uo1uo2uo3输输出出波波形形=2I

36、CRCUopp=2UCEQ=VCCOtCEuOMNCCC/ RVCEuCCVCi上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础CCQRICEQUb. 如果如果UCEQICQRCCQIiB波形波形iB1iB2iB3输输出出波波形形Uopp=2ICRCuo1uo2uo3CEQU0tCEu0MNCCC/ RVCEuCCVCi上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础基本共射极放大电路的波形分析动画演示基本共射极放大电路的波形分析动画演示上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础结论结论(2) 共射极放大电路的共射极放大电路的uo与与ui的相位相反。的相位相反。(

37、3) ui的幅度过大或静态工作点不合适的幅度过大或静态工作点不合适 ，将使工作点，将使工作点 进入非线性区而产生非线性失真（饱和失真、截进入非线性区而产生非线性失真（饱和失真、截 止失真）。止失真）。(4) 放大电路中的信号放大电路中的信号iB=IB+ ibuBE=UBE+uiiC=IC+ icuCE=UCE+uce(1)imomioUUUUAu 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础CCCCQCEQopp22VRIUU (5) 动态范围动态范围(忽略忽略ICEO和和UCES)a. Qo点在负载线的中点点在负载线的中点UCEQ=ICQRC =VCC/2Uopp=2ICQRCb

38、. Qo点在负载线中点下方点在负载线中点下方 UCEQICQRC上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础c. Qo点在负载线中点上方点在负载线中点上方(6) 非线性失真的特点非线性失真的特点Uopp=2min UCEQ， ICQRCUCEQICQRC饱和失真饱和失真 输出电压波形的下半部被削平输出电压波形的下半部被削平截止失真截止失真 输出电压波形的上半部被削平输出电压波形的上半部被削平d. Uopp的一般表示式的一般表示式上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2当当RL时时(1) 放大电路的交流通路放大电路的交流通路交流通路画法交流通路画法耦合电容短路耦合电

39、容短路直流电压源短路直流电压源短路ou2CiuCCV BRCR1C TLR上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础交流通路交流通路ou2CiuCCV BRCR1C TLRouiuBRCR TLR上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础由放大电路的交流通路可知由放大电路的交流通路可知ceouu LcRi icouiuBRCRTLRceu式中式中LCL/ RRR )/(CLcRRi 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础ceCEQCEuUu 由于由于LcceRiu LCQCCEQCE)(RIiUu 故故cCQCiIi LCLCQCEQRiRIU L

40、CCCRiV (2) 交流负载线交流负载线式中式中LCQCEQCCRIUV ou2CiuCCV BRCR1C TLR CEuBEuCiBi上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础在在uCE iC的坐标系中也表示一条直线，该直线称的坐标系中也表示一条直线，该直线称为放大电路的为放大电路的交流负载线。交流负载线。LCCCCERiVu 式式M直流负载线直流负载线交流负载线交流负载线PL/1 R a b iCuCEOQoNabCEQUC/1 R CCC/ RVLCQCEQRIU CQI上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础交流负载线及放大电路波形分析交流负载线及放大电

41、路波形分析上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础交流负载线的特点交流负载线的特点b. 经过静态工作点经过静态工作点QoM直流负载线直流负载线交流负载线交流负载线PL/1 R a b iCuCEOQoNabCEQUC/1 R CCC/ RVLCQCEQRIU CQIa. 斜率为斜率为L1 R c. 与横轴的交点为与横轴的交点为LCQCEQRIU 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础e. 动态范围动态范围(a) 比电路空载时小比电路空载时小M直流负载线直流负载线交流负载线交流负载线PL/1 R a b iCuCEOQoNabCEQUC/1 R CCC/ RVL

42、CQCEQRIU CQI),min(2LCQCESCEQoppRIUUU (c) 当考虑当考虑UCES时，时，(b),min2LCQCEQoppRIUU 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(2) 作图繁琐作图繁琐图解法的特点图解法的特点(1) 便于观察便于观察(4) 放大电路的一些性能指标无法用图解法求得放大电路的一些性能指标无法用图解法求得(3) 当信号太当信号太很小时无法作图很小时无法作图上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.4.2 微变等效电路法在放大电路动态分析中的应用微变等效电路法在放大电路动态分析中的应用 1晶体管的晶体管的H参数微变等效

43、电路参数微变等效电路 (1) 晶体管线性化的条件晶体管线性化的条件晶体管在小信号下工作晶体管在小信号下工作a. iB与与 uBE 之间具有线性关系之间具有线性关系b. 值恒定值恒定(2) 晶体管可线性化的主要依据晶体管可线性化的主要依据上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础晶体管共射极接法线性化原理晶体管共射极接法线性化原理晶体管晶体管ucebecNPNPNP或或型型型型晶晶 管管体体+icubeib+线性二端口网络线性二端口网络线线 性性网网 络络uce+ubeicib等效等效上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础0BBE0BBEieCEce UUiuiu

44、h0CEBE0CEBEreBb iIuuuuh0BC0BCfeCEce uUiiiih0CEC0CECoeBb iIuiuih晶体管线性等效电路的晶体管线性等效电路的H参数描述参数描述式中式中cerebiebeuhihu ceoebfecuhihi 线线 性性网网 络络uce+ubeicib上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路可画出等效电路可画出等效电路cerebiebeuhihu ceoebfecuhihi 由由+_bec+_hfeib+_hieubeibhreuce1/hoeicuce上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电

45、子技术基础EQbbiebe)1 (IUrhrT rbe晶体管的共射极晶体管的共射极 输入电阻输入电阻图中图中+_bec+_ ib+_rbeubeibhreuce1/hoeicuceEQIUT晶体管的发射结电阻晶体管的发射结电阻晶体管的基区体电阻，晶体管的基区体电阻，bb r一般取一般取 300bbr上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础hre晶体管反向传输晶体管反向传输 电压比电压比+_bec+_ ib+_rbeubeibhreuce1/hoeicucefeh 晶体管电流放大系数，晶体管电流放大系数，fehoeh晶体管共射极输出电导，晶体管共射极输出电导，ACQceoe1UI

46、rh 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础hre、hoe一般比较小，可忽略不计。一般比较小，可忽略不计。 简化的晶体管简化的晶体管微变等效电路微变等效电路ube+_becib+_rbeibicuce+_bec+_ ib+_rbeubeibhreuce1/hoeicuce上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2微变等效电路法在放大电路动态分析中的应用微变等效电路法在放大电路动态分析中的应用 (1) 画出放大电路的交流通路画出放大电路的交流通路ou2CiuCCV BRCR1C TLR上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础交流通路交流通路oui

47、uBRCR TLRou2CiuCCV BRCR1C TLR上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(2) 画出放大电路的画出放大电路的微变等效电微变等效电路路ouiuBRCRTLRbiberbi cib ceouiuBRCR TLR将晶体管将晶体管微变等效微变等效放大电路的微放大电路的微变等效电路变等效电路上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(3) 放大电路的主要性能指标的计算放大电路的主要性能指标的计算a. 电压放大倍数电压放大倍数ioUUAu )/(LCboRRIU bebirIU 由图可知由图可知ouiuBRCRTLRbiberbi cib ce上页上

48、页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础beLrR ioUUAu bebLCb)/(rIRRI 式中式中CLL/ RRR uo与与ui相位相反相位相反ouiuBRCRTLRbiberbi cib ce故故上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础iiiIUR b. 输入电阻输入电阻RibeiBiirURUI 由图可知由图可知RiouiuBRCRTLRbiberbi cib ce上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础beiBiiiiirURUUIUR beirR 通常通常beBrR ，故，故beB111rR beB/ rR RiouiuBRCRTLRbi

49、berbi cib ce上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础c. 输出电阻输出电阻Ro Li0oRUIUR由定义由定义画出求输出电画出求输出电阻的等效电路阻的等效电路u0i uBRCRTbiberbi cibceiiRoiouiuBRCRTLRbiberbi cib ce上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础求输出电阻求输出电阻的等效电路的等效电路由图可知由图可知0b iC0oLiRIURRU 故故u0i uBRCRTbiberbi cibceiiRoi0i u当当时时上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(a) 晶体管的晶体管的IBQ，

50、ICQ 及及 UCEQ值值；(b) 放大电路的放大电路的Au，Ri， Ro及及Uopp。 解解 (a) 画出放大电路的直流通路画出放大电路的直流通路ou2CiuCCV BRCR1CTLR 例例 在图示电路中，已知在图示电路中，已知：VCC=12 V， RC=2 k ，RB=360 k ；晶体管晶体管T为锗管，其为锗管，其 , , = =60 , C1=C2=10 m mF，RL=2 k 。试求试求： 300bbr上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础由图可知由图可知直流通路直流通路310360)3.0(12 A5.32 CEQUCCV BRCRTBEQUCQIBQIou2Ci

51、uCCV BRCR1CTLRBBEQCCBQRUVI 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(b) 首先画出放大电路的交流通路首先画出放大电路的交流通路CCQCCCEQRIVU BCQII mA)105.32(603 mA95.1 V2)95.1(12 V1 .8 CEQUCCV BRCRTBEQUCQIBQI上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础其次画出放大电路其次画出放大电路的微变等效电路的微变等效电路微变等效电路微变等效电路ouiuBRCRLRbiberbi cibceiiou2CiuCCV BRCR1CTLR交流通路交流通路ouiuBRCRTLRii

52、bici上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础图中图中EQbbbe)1(IUrrT 95.126)601(300 k1 . 1ouiuBRCRLRbiberbi cibceii上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础由微变等效电路得由微变等效电路得 1.1222260 5.54 beCL)/(rRRAu ouiuBRCRLRbiberbi cibceiiRi=RB/rbe rbe=1.1 k k2CoRR上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2UCEQ=28.1 V =16.2 VouiuBRCRLRbiberbi cibceii因为因为V9

53、 . 3V222295. 122LCQ RI故故V9 . 32,2minLCQCEQopp RIUU上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础思思 考考 题题3. 能否增大能否增大RC来提高共射极放大电路的电压放大来提高共射极放大电路的电压放大 倍数？设倍数？设IB不变不变,当当RC过大时对放大电路的性能过大时对放大电路的性能 有何影响？有何影响？1. 共射极放大电路的电压放大倍数共射极放大电路的电压放大倍数Au是不是与是不是与 成正比？成正比？2. 为什么说当为什么说当 一定时通过增大一定时通过增大IE来提高共射极来提高共射极放放 大电路的电压放大倍数是有限制的？试从大电路的电

54、压放大倍数是有限制的？试从IC和和 rbe两方面来说明。两方面来说明。上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.5 静态工作点的选择和稳定静态工作点的选择和稳定 选择静态工作点选择静态工作点Q应该考虑的几个主要问题应该考虑的几个主要问题1. 安全性安全性2. 动态范围动态范围Q应该在安全区，且应该在安全区中的放大区应该在安全区，且应该在安全区中的放大区。为了获得尽可能大的动态范围，为了获得尽可能大的动态范围， Q应该设置在交应该设置在交流负载线的中间。流负载线的中间。3. 电压放大倍数电压放大倍数Au2.5.1 静态工作点的选择静态工作点的选择上页上页下页下页返回返回模拟电子

55、技术基础模拟电子技术基础EQbbbe)1(IUrrT 当当d/diC 0时时| ICQ |增大增大rbe减小减小4. 输入电阻输入电阻Ri由于由于Ri rbe当当| ICQ |增大增大rbe减小减小Ri减小减小beL|rRAu 由于由于| Au |提高提高 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础5. 功耗和噪声功耗和噪声2.5.2 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 1引起引起Q点不稳定的原因点不稳定的原因 (1) 温度对温度对Q点的影响点的影响a. 温度升高，温度升高，增大增大b. 温度升高，温度升高， ICBQ增大增大减小电流减小电流|ICQ|，可以降低电路的功耗和噪声。，

56、可以降低电路的功耗和噪声。 c. 温度升高，温度升高， |UBE|减小减小导致集电极电流导致集电极电流ICQ增大增大上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(2) 老化老化(3) 其它方面其它方面b. 影响影响Q点不稳定的主要点不稳定的主要 因素是温度因素是温度管子长期使用后，参数会发生变化，影响管子长期使用后，参数会发生变化，影响Q点点。 电源电压波动、元件参数的变化等都会影响电源电压波动、元件参数的变化等都会影响Q点。点。小结小结a. Q点是影响电路性能的主要因素点是影响电路性能的主要因素上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2稳定静态工作点的途径稳定静态

57、工作点的途径 (1) 从元件入手从元件入手a. 选择温度性能好的元件。选择温度性能好的元件。b. 经过一定的工艺处理以稳定元件的参数，防止经过一定的工艺处理以稳定元件的参数，防止 元件老化。元件老化。(2) 从环境入手从环境入手采用恒温措施。采用恒温措施。引入负反馈引入负反馈采用温度补偿采用温度补偿(3) 从电路入手从电路入手上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.5.3 负反馈在静态工作点稳定中的应用负反馈在静态工作点稳定中的应用 (1) 电路组成电路组成 +_T+_+B1RB2R1CiuCCV CR2CECERLRou上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术

58、基础I IBQCCB2B1B2BQVRRRU 晶体管基极电位晶体管基极电位 UBQ UBEQ (2) Q点稳定的条件点稳定的条件直流通路直流通路T+_+B1RB2RCCV CRER_CEQUBEQUBQIICQIEQI_BQU上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础稳定稳定Q点的机理点的机理T CBOIBEUCQIEEQRI)(EEQBQBEQRIUU BQICQIT+_+B1RB2RCCV CRER_CEQUBEQUBQIICQIEQI_BQU上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础这种作用称为这种作用称为直流电流负反馈直流电流负反馈小结小结负反馈稳定负反馈稳

59、定Q的机理的机理电路将输出电流电路将输出电流IC在在RE上的压上的压降返送到输入回路，产生了抑降返送到输入回路，产生了抑制制IC改变的作用，使改变的作用，使IC基本不基本不变。变。T+_+B1RB2RCCV CRER_CEQUBEQUBQIICQIEQI_BQU上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础电容电容CEEE1CRw w a. 对于交流信号满足对于交流信号满足b. 交流信号对地短路，使交流信号对地短路，使 RE只对直流信号有反馈，只对直流信号有反馈， 而对交流信号无反馈。而对交流信号无反馈。CE称为旁路电容称为旁路电容+_T+_+B1RB2R1CiuCCV CR2CEC

60、ERLRou上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础例例1 在图示电路中，在图示电路中，RB1=39k，RB2=10k， RC=2.7k，RE=1kW，RL=5.1 k，CE=47m mF ，(1) ICEQ和和UCEQ的值的值; ;(2) Au、R I和和Ro的值。的值。+_T+_+B1RB2R1CiuCCV CR2CECERLRou 300bbrC1=C2=10m mF，VCC=15 V，晶体管的晶体管的UBEQ= =0.7 V, = 100、 。 试求：试求：上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础求静态工作点求静态工作点 解解 (1) 方法一方法一 戴维