第04章半导体三极管及放大电路基础

1、1湖南科技大学信息与电气工程学院湖南科技大学信息与电气工程学院第四章第四章 234NNPBECBECIBIEICBECIBIEIC( (Semiconductor Transistor）collectorbaseemitter45小功率管小功率管中功率管中功率管大功率管大功率管56半导体三极管的型号国家标准对半导体三极管的命名如下国家标准对半导体三极管的命名如下: :3 D G 110 B 第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、 C硅PNP管、D硅NPN管 第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、 G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管材料材料器件的种类器件的种类同种器件型号的序号同种器件型号

2、的序号同一型号中的不同规格同一型号中的不同规格三极管三极管7 78 89 910(3)(3)晶体管的工作状态晶体管的工作状态上一页上一页下一页下一页返返 回回下一节下一节上一节上一节101111121213CBOBCBOCBECEIIIIII 1314CEOBCBOBC)(1 IIIII BC CEO III ，有有忽忽略略集射极穿透电流集射极穿透电流(常用公式常用公式)若若IB =0, 则则CEOCBO)(1CIII 温度温度ICEO 1415CEOBCIII BCEIII BC II BE )1(II CEOBE )1(III 151616171718常数常数 CE)(BEBuufi0CE

3、 u1819BEuBiO0CE uV 1CE u0CE uV 1CE u特性基本特性基本重合重合( (电流分配关系确定电流分配关系确定) )特性右移特性右移( (因集电结开始吸引电子因集电结开始吸引电子) )导通电压导通电压 UBE( (on) )硅管：硅管： (0.6 0.8) V锗管：锗管： (0.2 0.3) V取取 0.7 V取取 0.2 V1920三极管输入特性曲线三极管输入特性曲线上一页上一页下一页下一页返返 回回下一节下一节上一节上一节2021常数常数 B)(CECiufi对应于一个对应于一个IB就有一条就有一条iC随随uCE变化的曲线。变化的曲线。2122CEOBCIII 22

4、232324三极管输出特性曲线三极管输出特性曲线上一页上一页下一页下一页返返 回回下一节下一节上一节上一节2425BEuBi25262627 BCCBOBCBOCBNCNIIIIIIII BiiC82A1030A1045. 263 80108 . 0A1010A10)65. 145. 2(63 2728 11BCCECIIIII988. 018080 28293）U( (BR) )CEO 基极开路时基极开路时 C、E 极间反向击穿电压。极间反向击穿电压。U( (BR) )EBO 集电极极开路时集电极极开路时 E、B 极间反向击穿电压。极间反向击穿电压。U( (BR) )CBO U( (BR)

5、)CEO U( (BR) )EBOU( (BR) )CBO 发射极开路时发射极开路时 C、B 极间反向击穿电压。极间反向击穿电压。2930例例1：UCE= 6 V时，时， 在在 Q1 点点IB=40 A, IC=1.5mA； 在在 Q2 点点IB=60 A, IC=2.3mA。53704051BC.II 400400605132BC .II 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： = = 。 IB=020 A40 A60 A80 A100 A36IC(mA )1234UCE(V)9120Q1Q2在在 Q1 点，有点，有由由 Q1 和和Q2点，得点，得上一页上一页下一页下

6、一页返返 回回下一节下一节上一节上一节3031（1）V1=3.5V， V2=2.8V， V3=12V。例例2： 测得工作在放大电路中几个晶体管三个极电位测得工作在放大电路中几个晶体管三个极电位值值V1、V2、V3，判断管子的类型、材料及三个极。判断管子的类型、材料及三个极。NPN型硅管型硅管，1、2、3依次为依次为B、E、C（2）V1=3V， V2=2.7V， V3=12V。（3）V1=6V， V2=11.3V， V3=12V。（4）V1=6V， V2=11.7V， V3=12V。NPN型鍺管型鍺管，1、2、3依次为依次为B、E、CPNP型硅管型硅管，1、2、3依次为依次为C、B、EPNP型鍺

7、管，型鍺管，1、2、3依次为依次为C、B、E上一页上一页下一页下一页返返 回回下一节下一节上一节上一节3132 基本放大电路一般是指由一个三极管与基本放大电路一般是指由一个三极管与相应元件组成的相应元件组成的三种基本三种基本组态组态放大电路。放大电路。 1.1.放大电路主要用于放大微弱信号，输放大电路主要用于放大微弱信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，输出信出电压或电流在幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。号的能量得到了加强。 2.2.输出信号的能量实际上是由直流电源输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，只是经过三极管的控制，使之转换提供的，只是经过三极管的控制，使之转换成信号能

8、量，提供给负载。成信号能量，提供给负载。 放大的概念放大的概念33放大电路的结构示意框图见图放大电路的结构示意框图见图06.0106.01。图图06.01 放大概念示意图放大概念示意图34ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE35ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE4. 2 共发射极基共发射极基本电路组成本电路组成36ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE37+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL

9、+ui+uo+uBEuCEiCiBiE384.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法 4.3.2 图解分析法图解分析法 4.3.3 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 4.3.1 直流通路与交流通路直流通路与交流通路39提出问题：提出问题：2.如何用近似法、图解法求静态工作点？如何用近似法、图解法求静态工作点？1.直流通路、交流通路如何绘制？直流通路、交流通路如何绘制？3.如何用图解法判断输出信号失真类型？如何用图解法判断输出信号失真

10、类型？40符号规定符号规定大写字母、大写下标，表示直流量。大写字母、大写下标，表示直流量。 如：如： UA小写字母、大写下标，表示全量。如：小写字母、大写下标，表示全量。如： uA小写字母、小写下标，表示交流分量。如：小写字母、小写下标，表示交流分量。如： uauAua全量全量交流分量交流分量tUA直流分量直流分量 大写字母、小写下标，表示大写字母、小写下标，表示交流分量有效值交流分量有效值。 如：如： Ua4142直流通路直流通路( IB 、 IC 、 UCE )对直流而言电容对直流而言电容 C 可看作开路（即将电容断开）可看作开路（即将电容断开）断开断开断开断开+UCCRBRCT+UBEU

11、CEICIBIE+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE43RBRCuiuORLRSes+ XC 0，C 可看作短路。可看作短路。忽略直流电源的内阻，电忽略直流电源的内阻，电源的端电压恒定，直流电源的端电压恒定，直流电源对交流可看作短路。源对交流可看作短路。短路短路短路短路对地短路对地短路+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE44放大电路无信号输入（放大电路无信号输入（ui = 0）时的工作状态。）时的工作状态。估算法、图解法。估算法、图解法。各极电压电流的直流分量。各极电压电流的直流分量。放大电路的直流通路。放大电路的

12、直流通路。 静态工作点静态工作点Q：IB、IC、UCE 。 4.3.2 图解分析法图解分析法45（ UBE 0.7V)BBECCB RUUI 所以所以BCCBRUI 根据电流放大作用根据电流放大作用CEOBC III BB II +UCCRBRCT+UBEUCEICIB46已知：已知：UCC=12V，RC=4k ，RB=300k ， =37.5。解：解：mAmABCCB04030012. RUImAmABC51040537. II VV CCCCCE645112 .RIUU+UCCRBRCT+UBEUCEICIB47EECCCECCRIRIUUEBBECCB) 1(RRUUI BC II EE

13、BEBBCCRIURIU EBBEBB) 1 (RIURI 由由KVL可得：可得：由由KVL可得：可得：IE+UCCRBRCT+UBEUCEICIBREEECCCCCERIRIUU 由例由例1 1、例、例2 2可知，当电路不同时，计算可知，当电路不同时，计算静态值的公静态值的公式也不同。式也不同。48常常数数 B)(CECIUfIUCE = UCC ICRC +UCCRBRCT+UBEUCEICIB49UCE=VCCICRC1.直流负载线直流负载线VCCICUCECCCRVQIB静态静态UCE静态静态IC+UCCRBRCT+UBEUCEICIB2.由估算法求出由估算法求出IB，IB对应的输出特

14、性对应的输出特性与直流负载线的交点就是工作点与直流负载线的交点就是工作点Q504、电路参数对静态工作点的影响、电路参数对静态工作点的影响1. 改变改变 RB，其他参数不变，其他参数不变uBEiBuCEiCVCCVBBVBBRBQQR B iB Q 趋近截止区；趋近截止区；R B iB Q 趋近饱和区。趋近饱和区。2. 改变改变 RC ，其他参数不变，其他参数不变RC Q 趋近饱和区。趋近饱和区。iCuBEiBuCEVCCUCEQQQICQVCCRC R I - U U,CCCCCEBCCBBCIIRUI51设设 RB = 38 k ，图解法，图解法求求 VBB = 0 V、3 V 时的时的 i

15、C、uCE。 解解 uCE/ViC/mAiB= 010 A20 A30 A40 A50 A60 A41O235当当VBB= 0 V：IB 0，IC 0，5 VUCE 5 V当当VBB = 3 V：BBBBRUVIBEmA 0.06 0.3UCE 0.3 V 0，IC 5 mA例例 352RbRCRLuiuoicuce其中：其中：CLLRRR/uce=-ic（RC/RL） = -ic RL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！1）交流负载线交流量交流量ic和和uce有如下关系：有如下关系：这就是说，交流负载线的斜这就是说，交流负载线的斜率为：率为：LR1 5、 用

16、图解法确定动态工作情况用图解法确定动态工作情况53ICUCEVCCCCCRVQIB交流负载线交流负载线直流负载线直流负载线斜斜 率为率为- -1/RL 。（ RL= RLRc ）经过经过Q点。点。 注意：注意：（1）交流负载线是有交流）交流负载线是有交流 输入信号时工作点的运动轨迹。输入信号时工作点的运动轨迹。 （2）空载时，交流负载线与直流负载线重合。）空载时，交流负载线与直流负载线重合。交流负载线的作法：交流负载线的作法：54IBUBEQICUCEuiibibic2）交流放大原理（设输出空载）交流放大原理（设输出空载）假设在静态工作点的基础上，输入一微小的正弦信号假设在静态工作点的基础上，

17、输入一微小的正弦信号 ui静态工作点静态工作点uCEUCE与与Ui反相！反相！各点波形各点波形ceCECEcCCbBBiBEbeBEBEuUuiIiiIiuUuUu 55Q2uoUCEQuCE/VttiC C/mAICiC C/mAuCE/VOOOQ156uiuotiB B/ AiB B/ AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC C/mAuCE/VOOUCE57584.3.2 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

18、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59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型的思路 当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三极管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，从而可以把三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电路来处理。极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处理。 由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的分由于三极管是

19、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线性析非常困难。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。化处理，从而简化放大电路的分析和设计。一、一、 BJT的小信号建模的小信号建模601. 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，我们已双口网络，我们已经知道输入

20、输出特性曲线如下：经知道输入输出特性曲线如下：iB=f(vBE) vCE=constiC=f(vCE) iB=const可以写成：可以写成：),(CEBCvifi CECECBBCBCEdvvidiiidiIVCvBEvCEiBcebiCBJT双口网络双口网络61CEBBEie 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，

21、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 BCECoe Ivih 622. 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

22、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。633. 模型的简化模型的简化hfeibicvceibvbehrevcehiehoe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

23、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。 644. H参数的确定参数的确定 一般用测试仪测出；一般用测试仪测出； 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) 65二、二、 用用H参数小

24、信号模型分析共射极基本放大电路参数小信号模型分析共射极基本放大电路 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。BCII cCCCCERIVV 66bIcIbIbIcIbI2. 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673. 求电压增益求电压增益根据根据RbviRcRLiV

25、bIcIOVbIbebirIV 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）684. 求输入电阻求输入电阻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69 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 rbe

26、ebcbIbI RerbeebcbIiIiVbI Rb2Rerbe+-ebcbIiIiVbI Rb1Rb2Rerbe+-ebcbIiIiVbI Rb1Rb2RcRerbe+-ebcbIiIiVbI oVRb1Rb2RcReRLrbe+-+-ebc 解：解：例例170解解（1）求）求Q点，作直流通路点，作直流通路VRIVUmAIIuAKRUVI424124)40(10040300)7 . 0(12cCCCCEBCbBECCB（1 1）试求该电路的静态工作点；试求该电路的静态工作点；（2 2）画出简化的小信号等效电路；）画出简化的小信号等效电路；（3 3）求该电路的电压增益）求该电路的电压增益A

27、AV V， 输出电阻输出电阻R Ro o、输入电阻输入电阻R Ri i。例例2 2如图，已知如图，已知BJTBJT的的=100=100，U UBEBE=-0.7V=-0.7V。I IB BI IC CU UCECE712. 画出小信号等效电路画出小信号等效电路3. 求电压增益求电压增益 )mA()mV(26)1(200EQbeIr 200+（1+100）26/4=865欧欧RbviRcRLiVbIcIOVbIU Ui iU Uo o6 .155)/()/()/(beLcbebLcbbebLcciOrRRrIRRIrIRRIUUAV724. 求输入电阻求输入电阻5. 求输出电阻Ro = Rc =

28、 2KRbRcRLiVbIcIOVbIRiiIU Ui iU Uo o865/bebiiirRIUR73例例 3: = 100，uS = 10sin t (mV)，求，求叠加在叠加在 “Q” 点上的各交流量。点上的各交流量。2.7 k 470 k 3.6 k 12 V12 V51074解解令令 ui = 0，求静态电流，求静态电流 IBQ 求求“Q”，计算，计算 rbemA)( 024. 04707 . 012BQ IEQbe 26)1(200Ir ICQ = IBQ = 2.4 mAUCEQ = 12 2.4 2.7 = 5.5 (V)( 2831024. 026200 75uce 交流通路

29、交流通路+uo + iBiCRBVCCVBBRCRLC1C2uS+ + RS+uCE +uBE ube 小信号等效小信号等效+uo + RBRLRSrbe Eibic icBCusRC+ube 76 分析各极交流量分析各极交流量be BSbe BSbe /)/(rRRrRuu )A( sin5 . 5be be b trui )mA( sin55. 0 b ctii oceuu cCL(/ /)0.85sin (V)i RRt 分析各极总电量分析各极总电量uBE = (0.7 + 0.0072sin t )ViB = (24 + 5.5sin t) AiC = ( 2.4 + 0.55sin

30、t ) mAuCE = ( 5.5 0.85sin t ) V)mV( sin2 . 7t 77小信号模型小信号模型等效电路法的步骤等效电路法的步骤：1. 首先利用图解法或近似估算法确定放大电路首先利用图解法或近似估算法确定放大电路的静态工作点的静态工作点 Q 。2. 求出静态工作点处的微变等效电路参数求出静态工作点处的微变等效电路参数 和和 rbe 。3. 画出放大电路的微变等效电路。可先画出三画出放大电路的微变等效电路。可先画出三极管的等效电路，然后画出放大电路其余部分的交极管的等效电路，然后画出放大电路其余部分的交流通路。流通路。4. 列出电路方程并求解。列出电路方程并求解。784.4

31、放大电路静态工作点的稳定问放大电路静态工作点的稳定问题题 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79QvCE/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影响温度温度T 输出特性曲线上

32、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 804.4.2 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。 如果温度变化时，如果温度变化时，

33、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 812. 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CCb2b1b2BVRRRV eBEBECRVVII )(

34、ecCCCeEcCCCCERRIVRIRIVV CBII 822. 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832. 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(/ebeb2b1TTiRrRRIVR bRTbIII ebbeb

35、eebebT)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 842. 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)()(ecbsbeb RIIRrI0)()(e

36、bccebcTRIIrIIV其中其中b2b1ss/RRRR 则则)1(esbeececToRRrRrIVR 当当coRR 时，时，coRR 一般一般cceoRrR （）853. 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 )(ecCCCCERRIVV CBII 863. 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：电压增益：beLc)/(rRRAV e

37、beLcV)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 874.5 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884.5.1 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

38、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89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

39、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即即同相同相与与ioVV电压跟随器电压跟随器90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. 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bs

40、s/ 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：同相同相与与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912. 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924.5.2 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

41、电路相同偏置电路相同CCb2b1b2BVRRRV eBEBECRVVII )(ecCCCeEcCCCCERRIVRIRIVV CBII 932. 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 942. 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 11/bebeeebeiiirrRrRIVRcoRR 95 三种基本组态的比较三种基本组态的比较大大( (数值同共射数值同共射电路，但同相电路，但同相)

42、)小小( (小于、近于小于、近于 1 ) )大大( (十几十几 一几百一几百) ) 小小 大大( (几十几十 一百以上一百以上) ) 大大( (几十几十 一百以上一百以上) )电电路路组态组态性能性能共共 射射 组组 态态共共 集集 组组 态态共共 基基 组组 态态C1C2OUVCCRb2Rb1+_ReCbRLiUC1Rb+VCCC2RL+Re+iUOUC1Rb+VCCC2RL+iUOURciAuA )1( beLrR ebee)1()1(RrR beLrR 96 三种基本组态的比较三种基本组态的比较 频率频率响应响应大大( (几百千欧几百千欧 几兆几兆欧欧) )小小( (几欧几欧 几十欧几十

43、欧) )中中( (几十千欧几十千欧几百千几百千欧欧) )rce小小( (几欧几欧 几十欧几十欧) )大大( (几十千欧以上几十千欧以上) )中中(几百欧几百欧几千欧几千欧) rbe组态组态性能性能共共 射射 组组 态态共共 集集 组组 态态共共 基基 组组 态态iRoR 1sbeRrce)1(r 1berebe)1(Rr 差差较好较好好好97在图示放大电路中，已知在图示放大电路中，已知UCC=12V, RE= 2k, RB= 200k， RL= 2k ，晶体管，晶体管=60， UBE=0.6V, 信号源内阻信号源内阻RS= 100，试求试求: :(1) 静态工作点静态工作点 IB、IE 及及

44、UCE； 画出微变等效电路；画出微变等效电路；(3) Au、ri 和和 ro 。RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS98+UCCRBR+UCE+UBEIIBICRB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS99mA035. 0mA260)(12007 . 012) (1EBBECCBRRUUImA14. 2 0.035mA60)(1 )(1BE II V727V142212EECCCE.RIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBIC1003 .176010094. 0Sbeo Rrrk94. 024. 1266120026) (1200Ebe Ir LbeBi) 1 (/Rr

45、Rr k7 .41 LbeL) 1()(1RrRAu 98.0 rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIRE101例例 2: =120，RB = 300 k ，r bb= 200 ，UBEQ = 0.7 V, RE = RL = Rs = 1 k ，VCC = 12V。求：求：“Q ”，Au，Ri，Ro。IBQIEQ+C1RS+ui RERB+VCCC2RL+uo+us 解解 1) )求求 “Q”IBQ = (VCC UBE) / RB + (1+ ) RE = (12 0.7) / 300 +121 1 27 ( A)IEQ I BQ = 3.

46、2 (mA)UCEQ = VCC ICQ RE = 12 3.2 1 = 8.8 (V)1022) ) 求求 Au，Ri，Rorbe = 200 + 26 / 0.027 1.18 (k )98. 0)1()1(LbeL RrRAu Ri = 300/(1.18 121) = 51.2 (k )( 18 1)(/SbeEo RrRRRL = 1 / 1 = 0.4 (k )103 阻容耦合放大电路由于存在级间耦合电容、发射极旁路电阻容耦合放大电路由于存在级间耦合电容、发射极旁路电容及三极管的结电容等，它们的容抗随频率变化，故当信号容及三极管的结电容等，它们的容抗随频率变化，故当信号频率不同时，

47、放大电路的输出电压相对于输入电压的幅值和频率不同时，放大电路的输出电压相对于输入电压的幅值和相位都将发生变化。相位都将发生变化。)()( ffAAuu Au( f ) 幅频特性幅频特性 ( f ) 相频特性相频特性104f|Au |0.707| Auo |fLfH| Auo |幅频特性幅频特性f 270 180 90相频特性相频特性 1051、RC 低通电路的频率响应低通电路的频率响应1）. 频率特性的描述频率特性的描述RCoUiU j11 j/1j/1 ioRCCRCUUAu H j11ff 令令 1/RC = H则则 fH = 1/2 RC106 )/(11 2H ffAu H arcta

48、n f/f 滞后滞后 90 0 H ；时时，uAff 0 1 , 0 ；时时uAf 45 0.707 21 H ；时时，uAfffO|Au |10.707O45 90 fHf幅频特性幅频特性相频特性相频特性H j11ffAU 1072）. 频率响应的波特图频率响应的波特图f / fH020lg|Au |/dB20045 90 fH400.1 1 10 1000.1 1 10f / fH频率特性频率特性波特图波特图90 f0|Au |10.707045 fHf0 dB 20 dB/十倍频十倍频 45 /十倍频十倍频ffffAffHHu 2 H)/(11 时时，1 )/(11 2 H HuffAf

49、f时时，0dB20lg1 lg20 uA)dB(ff20lg lg20H uA1082、RC 高通电路的频率响应高通电路的频率响应RCCRRUUAu 1/j11 j/1 io ffL j11 令令 1/RC = L则则 fL = 1/2 RC超前超前f/f arctan L )/(11 2L ffAu f 10 fL20lg|Au| = 0 dB 0 f = fL20lg|Au| = 20lg0.7071 = 3 dB 45 f 0.1 fL20lg|Au| = 20lg f / fH 90 RCoUiU109例例求已知一阶低通电路的上限截止频率。求已知一阶低通电路的上限截止频率。0.01 F

50、1 k 1 k 1/1 k 0.01 FRCf 21HF01. 0k5 . 014. 321 kHz)(8 .31 例例已知一阶高通电路的已知一阶高通电路的 fL = 300 Hz，求电容，求电容 C。500 C2 k RfCL21 2500Hz30014. 321F)(212. 0 戴维宁定理等效戴维宁定理等效110iUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSbeU+ +- -二、二、 单级放大电路的频率特性单级放大电路的频率特性111+VCCRCC1C2VRL+RB1RB2RSUS1. 中频特性中频特性C1、C2 可视为短路可视为短路极间电容可视

51、为开路极间电容可视为开路s0sbeLs uuARrRA 180 112oUbeUiU113bISRSUberCRLR1C2CBRcIbI SUSRberCRLR1C2CbICRIb oIiUoU2Ls0s)/ (1 ffAAuu )/(arctan180 Lff ),(max L2 L1 Lfff : 频率降低频率降低, Aus 随之减小随之减小, 输出比输入电压输出比输入电压相位超前。相位超前。 )(211beS 1L；CrRf 2L L2)(21 CRRfC R B rbeffAAuu/j1 Ls0s 114oUiUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +

52、- -RSCo2、单级放大器的高频性单级放大器的高频性115因因 值随频值随频率升高而降率升高而降低，高频下低，高频下不能采用不能采用 H 参数等效电参数等效电路。路。1）. 晶体三极管的混合晶体三极管的混合 型等效电路型等效电路B EBCrbb rb erb cCb cCb eCb e ：不恒定，不恒定，与工作状态有关与工作状态有关Cb c ：几几 pF，限制着放大，限制着放大器频带的展宽器频带的展宽1162）. 与频率与频率 f 的关系的关系 = 0.707 0f 共发射极截止频率共发射极截止频率fT 特征频率特征频率 = 1可求得：可求得：)(21 Cbebeb CCrf fCCgf0cbebmT )(2 同样可求得：同样可求得：)(21 cbebe CCrf f)1 (0 可见：可见： fff T f f o0.707 o1fTO1173）. 晶体管单级放大电路高频特性晶体管单级放大电路高频特性EBB Ceb UoUrbb rb eCb eCb cebm UgR LRSUSrbb EBB CoUrb eCb eebm UgR LCMRSUSeb U密勒等效密勒等效( (C1，C2 视为视为短路短路) )在输出回路略去在输出回路略去 Cb cR L = RC / RL H = 1/