双极结型三极管及放大电路基础

1、1Fundamental of Electronic TechnologyCTGU24.1 BJT4.2 基本共射极放大电路基本共射极放大电路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4.7 放大电路的频率响应放大电路的频率响应4.5 共集电极放大电路和共基极放大共集电极放大电路和共基极放大 电路电路3 4.1 BJT4.1.1 BJT的结构简介的结构简介4.1.2 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理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44.1.1 BJT的结构简介的结构简介

2、半导体三极管的结构示意图如图半导体三极管的结构示意图如图03.1.01所示。它有所示。它有两种类型两种类型: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5 结构特点：结构特点： 发射区的掺杂浓度最高；发射区的掺杂浓度最高； 集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大； 基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且基区很薄，一般在

3、几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。掺杂浓度最低。管芯结构剖面图管芯结构剖面图64.1.2 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理1. 内部载流子的传输过程内部载流子的传输过程 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。发射区：发射载流子发射区：发射载流子集电区：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 （以（以NPN为例）为例） 载流子的传输过程载流子的传输过程7 以上看出，三极管内有两种

4、载流子以上看出，三极管内有两种载流子(自由电子和空穴自由电子和空穴)参与导电，故称为双参与导电，故称为双极型三极管。或极型三极管。或BJT (Bipolar Junction Transistor)。 4.1.2 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理82. 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+ ICBOIB= IB - ICBO通常通常 IC ICBOECII 则则有有 为电流放大系数，为电流放大系数，它只与管子的结构尺寸和它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与

5、外加电掺杂浓度有关，与外加电压无关压无关。一般。一般 = 0.9 0.99IE=IB+ IC载流子的传输过程载流子的传输过程910 1 又设又设根据根据BCEOCIII 则则 是另一个电流放大系数，是另一个电流放大系数，同样，它也只与管同样，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 1IE=IB+ IC IC= InC+ ICBOEnCII 且令且令BCCEOCIIII 时时，当当ICEO= (1+ ) ICBO（穿透电流）（穿透电流）2. 电流分配关系电流分配关系113. 三极管的三种组态三极管的三种组态共集电极接法共集电极接

6、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;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；BJT的三种组态的三种组态12RLecb1k 图图 03.1.05 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使使当则则电压放大倍数电压放大倍数4920mVV98. 0IOV vvAVEEVCCVEBIBIEIC+-vI+vEBvO+-+iC+iE+iB iE = -1 mA， iC = iE = -0.98 mA， vO = - iC

7、 RL = 0.98 V， = 0.98 时，时，13+-bceRL1k共射极放大电路 图图 03.1.06 共射极放大电路共射极放大电路VBBVCCVBEIBIEIC+-vI+vBEvO+-+iC+iE+iB vI = 20mV 设设若若则则电压放大倍数电压放大倍数4920mVV98. 0IOVvvA iB = 20 uA vO = - iC RL = -0.98 V， = 0.98mA98. 01BBCiii使使4. 放大作用放大作用14 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

8、达集电极而实现的。达集电极而实现的。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区发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。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，集电结反发射结正向偏置，集电结反向偏置。向偏置。4.1.2 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理15vCE = 0V+-bce共射极放大电路VBBVCCvBEiCiB+-vCE iB=f(vBE) vCE=const(2) 当当vCE1V时，时， vCB= vCE - - vBE0，集电结已进入反偏状态，开始收，集电结已进入反偏状态

9、，开始收 集电子，基区复合减少，同样的集电子，基区复合减少，同样的vBE下下 IB减小，特性曲线右移。减小，特性曲线右移。vCE = 0VvCE 1V(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4.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线（以共射极放大电路为例）（以共射极放大电路为例）16(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1. 输入特性曲线输入特性曲线4.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线17饱和区：饱和区：iC明显受明显受vCE控控制的区域，该区域内，制的区域，该

10、区域内，一般一般vCE0.7V(硅管硅管)。此时，此时，发射结正偏，集发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很电结正偏或反偏电压很小小。iC=f(vCE) iB=const2. 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:4.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线截止区：截止区：iC接近零的接近零的区域，相当区域，相当iB=0的曲的曲线的下方。此时，线的下方。此时， vBE小于死区电压，小于死区电压，集电结反偏集电结反偏。放大区：放大区：iC平行于平行于vCE轴的轴的区域，曲线基本平行等距。区域，曲线基本平行等距。此时，此时，发射结正偏，集电发射结正偏，集电结反偏结反偏。

11、18194.1.4 BJT的主要参数的主要参数 ( (1)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=const1. 电流放大系数电流放大系数 20(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=const4.1.4 BJT的主要参数的主要参数1. 电流放大系数电流放大系数 21 (3) 共基极直流电流放大系数共基极直流电流放大系数 =（ICICBO）/IEIC/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，

12、、 ，可以不，可以不加区分。加区分。4.1.4 BJT的主要参数的主要参数1. 电流放大系数电流放大系数 22 (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 2. 极间反向电流极间反向电流ICEO (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。 4.1.4 BJT的主要参数的主要参数 即输出特性曲即输出特性曲线线IB=0那条曲线所那条曲线所对应的对应的Y坐标的数值。坐标的数值。 ICEO也称为集电极也称为集电极发射极间穿透电流。发射极间穿透电流。

13、+bce-uAIe=0VCCICBO+bce-VCCICEOuA23(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最大允许功率损耗PCM PCM= ICVCE 3. 极限参数极限参数4.1.4 BJT的主要参数的主要参数24(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

14、电压有如下关系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR) EBO 3. 极限参数极限参数4.1.4 BJT的主要参数的主要参数25 由由PCM、 ICM和和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。确定过损耗区、过电流区和击穿区。 输出特性曲线上的过损耗区和击穿区输出特性曲线上的过损耗区和击穿区end264.2 基本共射极放大电路基本共射极放大电路4.2.1 电路组成电路组成4.2.2 简化电路及习惯画法简化电路及习惯画法4.2.3 简单工作原理简单工作原理4.2.4 放大电路的静态和动态放大电路的静态和动态4.2.5 直流通路和交流通路直流通路

15、和交流通路4.2.6 书中有关符号的约定书中有关符号的约定271. 电路组成电路组成输入回路（基极回路）输入回路（基极回路）输出回路（集电极回路）输出回路（集电极回路）282. 简化电路及习惯画法简化电路及习惯画法习惯画法习惯画法 共射极基本放大电路共射极基本放大电路293. 简单工作原理简单工作原理Vi=0Vi=Vsin t304. 放大电路的放大电路的静态和动态静态和动态 静态：静态：输入信号为零（输入信号为零（v vi i= 0 = 0 或或 i ii i= 0= 0）时，）时，放大电路的工作状态，也称放大电路的工作状态，也称直流工作状态直流工作状态。 动态：动态：输入信号不为零时，放大

16、电路的工作输入信号不为零时，放大电路的工作状态，也称状态，也称交流工作状态交流工作状态。 电路处于静态时，三极管个电极的电压、电电路处于静态时，三极管个电极的电压、电流在特性曲线上确定为一点，称为流在特性曲线上确定为一点，称为静态工作点静态工作点，常称为常称为Q点。一般用点。一般用IB、 IC、和、和VCE （或（或IBQ、ICQ、和和VCEQ ）表示。）表示。315. 直流通路和交流通路直流通路和交流通路交流通路交流通路 直流通路直流通路 耦合电容：通交流、隔直耦合电容：通交流、隔直流流 直流电源：内阻为零直流电源：内阻为零 直流电源和耦合电容对直流电源和耦合电容对交流相当于短路交流相当于短

17、路 共射极放大电路共射极放大电路end324.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法 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 静态工作情况分析静态工作情况分析 动态工作情况分析动态工作情况分析 BJT的小信号建模的小信号建模 共射极放大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33 共射极放大电路共射极放大电路 1. 用近似估算法求静态工作点用近似估算法求静态工作点cCCCCEBCbBECCBRIVVIIRVVI 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=0.7

18、V，锗管，锗管VBE=0.2V。直流通路直流通路+-一、一、 静态工作情况分析静态工作情况分析 4.3.1 图解分析法图解分析法34 采用该方法分析静态工作点，必须已知三极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。管的输入输出特性曲线。 共射极放大电路共射极放大电路2. 用图解分析法确定静态工作点用图解分析法确定静态工作点 首先，画出直流通路首先，画出直流通路直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+-35直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+- 列输入回路方程：列输入回路方程：VBE =VCCIBRb 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=

19、VCCICRc 在输入特性曲线上，作出直线在输入特性曲线上，作出直线 VBE =VCCIBRb，两，两线的交点即是线的交点即是Q点，得到点，得到IBQ。 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曲线的交点即为曲线的交点即为Q点，从而得到点，从而得到VCEQ 和和ICQ。vCEiC斜斜率率 -1RcRcVCCVCCvCEiC斜斜率率 -1RcIBQRcVCCVCCvCEiC斜斜率率 -1RcQIBQRcVCCVCCvCEiC斜斜率率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜斜率率 -1RcQICQIBQRcVCCVCC

20、vCEiC36 二、二、 动态工作情况分析动态工作情况分析由交流通路得纯交流负载线：由交流通路得纯交流负载线： 共射极放大电路共射极放大电路交流通路交流通路icvce+-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，即即 vce= vCE - VCEQ ic= iC - ICQ 同时，令同时，令R L = Rc/RL1. 交流通路及交流负载线交流通路及交流负载线则交流负载线为则交流负载线为vCE - VCEQ= -(iC - ICQ ) R L 即即 iC = (-1/R L) vCE + (1/R L) VCEQ+ ICQ斜斜率率 -1RcQVCEQICQ

21、IBQRcVCCVCCvCEiC斜斜率率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜斜率率 -1Rc斜斜率率1Rc/ RLQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC 过输出特性曲线上过输出特性曲线上的的Q点做一条斜率为点做一条斜率为- -1/R L 直线，该直线即为直线，该直线即为交流负载线。交流负载线。 RL= RLRc， 是是交流负载电阻。交流负载电阻。 交流负载线是交流负载线是有交流输入信号时有交流输入信号时Q点的运动轨迹。点的运动轨迹。 372. 输入交流信号时的图解分析输入交流信号时的图解分析 4.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析 共射极放大电路共射极放

22、大电路QIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uAQQQIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uAQQQIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uA204060QICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线交流负载线QQQICQVCEQvCE/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20uA40u

23、A60uA通过图解分析，可得如下结论：通过图解分析，可得如下结论： 1. 1. vi vBE iB iC vCE |-vo| 2. 2. vo与与vi相位相反；相位相反； 3. 3. 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； 4. 4. 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。383. 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：

24、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0.3V39波形波形的失真的失真饱和失真截止失真 由于放大电路的工作点达到了三极管由于放大电路的工作点达到了三极管的饱和区而引起的非线性失真。对于的饱和区而引起的非线性失真。对于NPN管，管，输出电压表现为底部失真。输出电压表现为底部失真。 由于放大电路的工作点达到了三极管由于放大电路的工作点达到了三极管的截止区而引起的非线性失真。对于的截止区而引起的非线性失真。对于NPN管，管，输出电压表现为顶部失真。输出电压表现

25、为顶部失真。 注意：对于PNP管，由于是负电源供电，失真的表现形式，与NPN管正好相反。3. BJT的三个工作区的三个工作区404142 放大电路放大电路的动态范围的动态范围 放大电路要想放大电路要想获得大的不失真输获得大的不失真输出幅度，要求：出幅度，要求： 工作点工作点Q要设置在要设置在输出特性曲线放大区输出特性曲线放大区的中间部位；的中间部位；3. BJT的三个工作区的三个工作区 要有合适的交流负载线要有合适的交流负载线。 43 4. 输出功率和功率三角形输出功率和功率三角形omomomomo2122IVIVP 要想要想PO大，就要使功率三角形的大，就要使功率三角形的面积大，即必须使面积

26、大，即必须使Vom 和和Iom 都要大。都要大。功率三角形放大电路向电阻性负载提供的放大电路向电阻性负载提供的输出功率输出功率 在输出特性曲线上，正在输出特性曲线上，正好是三角形好是三角形 ABQ的面积，这的面积，这一三角形称为一三角形称为功率三角形功率三角形。44 共射极放大电路共射极放大电路 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工作在哪个区

27、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 RVVICMB

28、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），），end454.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法 BJT的小信号建模的小信号建模 共射极放大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 模型的简化模型的简化 H参数的确定参数的确定（意义、思路）（意义、思路） 利用直流通路求利用直流通路求Q点点 画小信号等效电路画小信号等效电路 求放大电路动态指标求放大电路动态指标46建立小信号模型的意义建立小信号模型的意义建立小信号模型的思路建立小信号模

29、型的思路 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，就是将非线性器件做分析非常困难。建立小信号模型，就是将非线性器件做线性化处理，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。一、一、 BJT的小信号建模

30、的小信号建模471. 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 CECECBBCBEBCEdvvidiiidvIV vBEvCEiBceb

31、iCBJT双口网络双口网络48CEBBEie Vivh 输出端交流短路时的输入电阻；输出端交流短路时的输入电阻；输出端交流短路时的正向电流传输比或电输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数；流放大系数；输入端交流开路时的反向电压传输比；输入端交流开路时的反向电压传输比；输入端交流开路时的输出电导。输入端交流开路时的输出电导。其中：其中：四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（H H参数）。参数）。1. H参数的引出参数的引出vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevceCEBCfe Viih BCEBEre Ivvh BCECo

32、e Ivih 492. 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BJT的的H参数模型参数模型hfeibicvceibvbehrevcehiehoevbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevcevBEvCEiBcebiCBJT双口网络双口网络 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。503. 模型的简化模型的简化hfei

33、bicvceibvbehrevcehiehoe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则则BJT的的H参数模型为参数模型为 ibicvceibvbeuT vcerberce uT很小，一般为很小，一般为10-3 10-4 ， rce很大，约为很大，约为100k 。故一故一般可忽略它们的影响，得到般可忽略它们的影响，得到简化电路简化电路 ib 是受控源是受控源 ，且为电流，且为电流控制电流源控制电流源(CCCS)。 电流方向与电流方向与ib的方向是关联的方向是关联的。的。 514. H参数的确定参数的确定 一般用测试仪测出；一般用

34、测试仪测出； rbe 与与Q点有关，可用图点有关，可用图示仪测出。示仪测出。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管 rb200 则则 )mA()mV(26)1(200EQbeIr )mA()mV()mA()mV(EQEQTeIIVr26而而 (T=300K) 52二、二、 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 共射极放大电路共射极放大电路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。

35、BCII cCCCCERIVV 53bIcIbIbIcIbI2. 画出小信号等效电路画出小信号等效电路RbbIcIbIviRbiVbIcIOVbIRbviRciVbIcIOVbI共射极放大电路共射极放大电路icvce+-交流通路交流通路RbviRcRLiVbIcIOVbIH参数小信号等效电路参数小信号等效电路543. 求电压增益求电压增益根据根据RbviRcRLiVbIcIOVbIbebirIV bcII )/(LccORRIV 则电压增益为则电压增益为beLcbebLcbbebLcciO)/()/()/(rRRrIRRIrIRRIVVAV （可作为公式）（可作为公式）554. 求输入电阻求输

36、入电阻RbRcRLiVbIcIOVbIRiiIbebiii/rRIVR 5. 求输出电阻求输出电阻RbRcRLiVbIcIOVbIRo令令0i V0b I0b I Ro = Rc 所以所以56 1. 电路如图所示。电路如图所示。试画出试画出其小信号等效模型电路。其小信号等效模型电路。-VCCRcRLReRb2Rb1Cb2Cb1+-vo+-vi+cebbIbI rbeebcbIbI RerbeebcbIiIiVbI Rb2Rerbe+-ebcbIiIiVbI Rb1Rb2Rerbe+-ebcbIiIiVbI Rb1Rb2RcRerbe+-ebcbIiIiVbI oVRb1Rb2RcReRLrbe

37、+-+-ebc 解：解：例题例题57例题例题 解：解：（1）4Vk4mA212cCCCCE RIVVmA2uA4050BC IIuA40k300V12bCCbBECCB RVRVVI（2） 863)mA()mV(26)1(200)mA()mV(26)1(200CEbeIIr 87.115)/(beLcioV rRRVVA 863/bebebirrRRk4co RR36.73)87.115(500863863VsiiVS ARRRAioVVVA soVSVVA 2. 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 =50。end584.4 放

38、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 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 稳定工作点原理稳定工作点原理 放大电路指标分析放大电路指标分析 固定偏流电路与射极偏置电路的比较固定偏流电路与射极偏置电路的比较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59QvCE/ViC/mAiB =0IBQ14.4.1 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

39、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 =0IBQ1总之：总之： ICBO ICEO T VBE IB IC 60614.4.2 射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I IC C维持恒定。维持恒定。

40、 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，则可实现静态工作点的稳，则可实现静态工作点的稳定。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）b点电位基本不变的条件：点电位基本不变的条件：I1 IB ，CCb2b1b2BVRRRV 此时，此时，不随温度变化而变化。不随温度变化而变化。VB VBE 且且Re可取可取大些，反馈控制作用更强。大些，反馈控制作用更强。 一般取一般取 I1 =(510)IB ， VB =3V5V 622. 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CCb2b1b2BVRR

41、RV eBEBECRVVII )(ecCCCeEcCCCCERRIVRIRIVV CBII 632. 放大电路指标分析放大电路指标分析电压增益电压增益输出回路：输出回路：)/(LcboRRIV 输入回路：输入回路：ebbebeebebi)1(RIrIRIrIV 电压增益：电压增益：ebeLcebebLcbioV)1()/()1()/(RrRRRrIRRIVVA 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642. 放大电路指标分析放大电路指标分析输入电阻输入电阻)1(/ebeb2b1TTiRrRR

42、IVR bRTbIII ebbebeebebT)1(RIrIRIrIV )/(b2b1RTbRRIV 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 652. 放大电路指标分析放大电路指标分析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对回路对回路1和和2列列KVL方程方程r rcece对分析过程影响很大，此处不能忽略对分析过程影响很大，此处不能忽略0)()(ecb

43、sbeb RIIRrI0)()(ebccebcTRIIrIIV其中其中b2b1ss/RRRR 则则)1(esbeececToRRrRrIVR 当当coRR 时，时，coRR 一般一般cceoRrR （）663. 固定偏流电路与射极偏置电路的比较固定偏流电路与射极偏置电路的比较 共射极放大电路共射极放大电路静态：静态：bBECCBRVVI BCII cCCCCERIVV CCb2b1b2BVRRRV eBEBECRVVII )(eeCCCCERRIVV CBII 673. 固定偏流电路与射极偏置电路的比较固定偏流电路与射极偏置电路的比较 固定偏流共射极放大电路固定偏流共射极放大电路电压增益：电压

44、增益：beLc)/(rRRAV ebeLcV)1()/(RrRRA RbviRcRLiVbIcIOVbI固定偏流共射极放大电路固定偏流共射极放大电路输入电阻：输入电阻：bebiii/rRIVR ebeb2b1i)1(/RrRRR 输出电阻：输出电阻：Ro = Rc coRR 68beLcebeLcV)/()1()/(rRRRrRRA beb2b1ebeb2b1i/)1(/rRRRrRRR end694.5 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 电路分析电路分析 复合管复合管 静态工作点静态工作点 动态指标动态指标 三种组态的比较三种组态的比较4.5.1 共集电极放大

45、电路共集电极放大电路4.5.2 共基极放大电路共基极放大电路704.5.1 共集电极电路共集电极电路1. 电路分析电路分析共集电极电路共集电极电路结构如图示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求静态工作点求静态工作点ebBECCB)1(RRVVI eCCCeECCCERIVRIVV BCII eEBEbBCCRIVRIV BE)1(II 由由得得71电压增益电压增益输出回路：输出回路：输入回路：输入回路：LbbebLbbbebi)1( )(RIrIRIIrIV 电压增益：电压增益：1)1()1()1()1(LbeLLbeLLbebLbioV RrRRrRRrIRIVVA 画小

46、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1. 电路分析电路分析其中其中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即即同同相相与与ioVV电压跟随器电压跟随器72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，Lbi/RRR 1

47、. 电路分析电路分析输入电阻大输入电阻大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 1/beseTTorRRIVR当当 1beserRR，1 时，时， besorRR 输出电阻小输出电阻小共集电极电路特点：共集电极电路特点：同同相相与与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732. 复合管复合管作用：提高电流放大系数，增大电阻作用：提高电流放大系数，增

48、大电阻r rbebe复合管也称为复合管也称为达林顿管达林顿管744.5.2 共基极电路共基极电路1. 静态工作点静态工作点 直流通路与射极直流通路与射极偏置电路相同偏置电路相同CCb2b1b2BVRRRV eBEBECRVVII )(ecCCCeEcCCCCERRIVRIRIVV CBII 752. 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：bebirIV 电压增益：电压增益：beLbebLbioVrRrIRIVVA LbLcoRIRIVLcL/ RRR 762. 动态指标动态指标 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻 1)(1bebbebeiebirIrIIVrR

49、 11/bebeeebeiiirrRrRIVRcoRR 773. 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)/(/bebserRRRbeLc)/(rRR 1/beerRcR78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 RRVVI 6 .984 )mA()mV(26)1(200Ebe2Ir k61k/4k

50、)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end794.7.1 单时间常数单时间常数RC电路的频率响应电路的频率响应4.7.

51、2 单极放大电路的高频响应单极放大电路的高频响应 RC低通电路的频率响应低通电路的频率响应 RC高通电路的频率响应高通电路的频率响应4.7 放大电路的频率响应放大电路的频率响应4.7.3 单极放大电路的低频响应单极放大电路的低频响应4.7.4 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应 多级放大电路的增益多级放大电路的增益 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应 低频等效电路低频等效电路 低频响应低频响应804.7.1 单时间常数单时间常数RC电路的频率响应电路的频率响应1. RC低通电路的频率响应低通电路的频率响应（电路理论中的稳态分析）（电路理论中的稳态分析）RC电路的电压增益（传

52、递函数）：电路的电压增益（传递函数）：则则11111ioH11/1/1)()()(CsRsCRsCsVsVsAV fs j2j 且令且令11H21CRf 又又)/j(11HioHffVVAV 电压增益的幅值（模）电压增益的幅值（模）2HH)/(11ffAV （幅频响应）（幅频响应）电压增益的相角电压增益的相角)/(arctgHHff （相频响应）（相频响应）增益频率函数增益频率函数 研究放大电路的动态指标（主要是研究放大电路的动态指标（主要是增益）随信号频率变化时的响应。增益）随信号频率变化时的响应。81最大误差最大误差 -3dB频率响应曲线描述频率响应曲线描述幅频响应幅频响应2HH)/(11

53、ffAV 时时，当当 Hff 1)/(112HH ffAVdB 01lg20lg20HH VVAA时时，当当 Hff ffffAV/)/(11H2HH )/lg(20lg20HHffAV 0分贝水平线分贝水平线斜率为斜率为 -20dB/十倍频程十倍频程 的直线的直线相频响应相频响应时时，当当 Hff 时时，当当 Hff )/(arctgHHff 0H 90H 时时，当当 Hff 45H 时时，当当 100.1 HHfff 十十倍倍频频程程的的直直线线斜斜率率为为/45 1. RC低通电路的频率响应低通电路的频率响应 VVAVVAioio 表示输出与输入的相位差表示输出与输入的相位差高频时，输出

54、滞后输入高频时，输出滞后输入因为因为所以所以822. RC高通电路的频率响应高通电路的频率响应RC电路的电压增益：电路的电压增益：22222ioH/1 /1)()()(CRsssCRRsVsVsAV 幅频响应幅频响应2LL)/(11ffAV 相频响应相频响应)/(arctgLHff 输出超前输入输出超前输入834.7.2 单极放大电路的高频响应单极放大电路的高频响应1. BJT的高频小信号建模的高频小信号建模 模型的引出模型的引出 模型简化模型简化 模型参数的获得模型参数的获得 的的频率响应频率响应2. 共射极放大电路的高频响应共射极放大电路的高频响应 型高频等效电路型高频等效电路 高频响应高

55、频响应3. 共基极放大电路的高频响应共基极放大电路的高频响应 增益增益-带宽积带宽积 高频等效电路高频等效电路 高频响应高频响应 几个上限频率的比较几个上限频率的比较844.7.2 单极放大电路的高频响应单极放大电路的高频响应1. BJT的高频小信号建模的高频小信号建模模型的引出模型的引出 rbe-发射结电阻发射结电阻re归算到归算到基极回路的电阻基极回路的电阻 -发射结电容发射结电容Cbe-集电结电阻集电结电阻rbc -集电结电容集电结电容 Cbc rbb -基区的体电阻，基区的体电阻，b是是假想的基区内的一个点。假想的基区内的一个点。互导互导CECEEBCEBCmVVvivig 854.7

56、.2 单极放大电路的高频响应单极放大电路的高频响应1. BJT的高频小信号建模的高频小信号建模模型简化模型简化bebm IVg 代代替替为什么用为什么用能反映频率对受控源的影响？能反映频率对受控源的影响？混合混合 型高频小信号模型型高频小信号模型 cecbrr和和忽忽略略 86又因为又因为所以所以模型参数的获得模型参数的获得（与（与H参数的关系）参数的关系）1. BJT的高频小信号建模的高频小信号建模低频时，混合低频时，混合 模型与模型与H参数模型等效参数模型等效ebbbbe rrrebbeb rIVbebmIVg 所以所以又又 rbe= rb + (1+ ) re ETb)1(IVr ETe

57、b)1(IVr ebbebb rrrTmeb2 fgC 从手册中查出从手册中查出 TcbfC和和 TEebmVIrg TEebmVIrg 87 的的频率响应频率响应由由H参数可知参数可知1. BJT的高频小信号建模的高频小信号建模CEBCfeViih 即即0bcce VII 根据混合根据混合 模型得模型得cbebebmc1/j CVVgI )/1/1/(cbebebbeb CjCjrIV 低频时低频时ebm0 rg 所以所以)(j1/jcbebebcbmbc CCrCgII 当当cbm Cg 时，时，ebcbeb0)(j1 rCC 88共发射极截止频率共发射极截止频率 的的频率响应频率响应1.

58、 BJT的高频小信号建模的高频小信号建模ebcbeb0)(j1 rCC 的幅频响应的幅频响应令令ebcbeb)(21 rCCf 则则20)/(1 ff f特征频率特征频率Tfebmcbebm0T2)(2 CgCCgff fff T共基极截止频率共基极截止频率 f892. 共射极放大电路的高频响应共射极放大电路的高频响应 型高频等效电路型高频等效电路等效电路等效电路902. 共射极放大电路的高频响应共射极放大电路的高频响应 型高频等效电路型高频等效电路对节点对节点 c 列列KCL得得电路简化电路简化 Rsbeb rCMRcc+- -+- -V0+- -gmVbeVbeVbeVbeVbesVeb

59、Vbb reb eb Veb C0j )(cbebocoebm CVVRVVg cb C忽略忽略 的分流得的分流得ebcmo VRgVcboebj )( cb CVVIC 又又因因为为称为称为密勒电容密勒电容MCcbcmebMj )1(1cb CRgIVZC 则则表示表示若用若用个电容个电容之间存在一之间存在一和和相当于相当于 , , e b MC cbcmM)1( CRgC等效后断开了输入输出之间的联系等效后断开了输入输出之间的联系91 Rsbeb rRcc+- -+- -V0+- -gmVbeVbeVbeVbeVbesVeb Vbb reb eb VC2. 共射极放大电路的高频响应共射极放

60、大电路的高频响应 型高频等效电路型高频等效电路电路简化电路简化 Rsbeb rCMRcc+- -+- -V0+- -gmVbeVbeVbeVbeVbesVeb Vbb reb eb Veb C eb rRcc+- -+- -V0+- -gmVbeVbeVbeVbeVbesVeb Veb eb VCsR eb rRcc+- -V0+- -gmVbeVbeVbeVbeVbesIeb Veb eb VCsR Rcc+- -V0+- -gmVbeVbeVbeVbeVbesIeb Veb eb VCR Rcc+- -V0+- -gmVbeVbeVbeVbeVbesV eb Veb eb VCR+- -最