双极结型三极管及放大电路基础ppt课件

1、4.1 半导体三极管半导体三极管4.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法4.4 放大电路静态任务点的稳定问题放大电路静态任务点的稳定问题4.5 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4.2 共射极放大电路的任务原理共射极放大电路的任务原理4.6 组合放大电路组合放大电路4.7 放大电路的频率呼应放大电路的频率呼应4.双极结型三极管及放大电路根底双极结型三极管及放大电路根底4.1 半导体三极管半导体三极管4.1.1 BJT的构造简介的构造简介4.1.2 放大形状下放大形状下BJT的任务原理的任务原理4.1.3 BJT的的VI特性曲线特性曲线4.1.4 BJT的主要参

2、数的主要参数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4.1.1 BJT的构造简介的构造简介(a) 小功率管小功率管 (b) 小功率管小功率管 (c) 大功率管大功率管 (d) 中功率管中功率管 半导体三极管半导体三极管的构造表示图如下图。的构造表示图如下图。它有两种类型它有两种类型:NPN型型和和PNP型。型。4.1.1 BJT的构造简介的构造简介(a) NPN型管构造表示图型管构造表示图(b) PNP型管构造表示图型管构造表示图(c) NPN管的电路符号管的电路符号(d) PNP管的电路符号管的电路符号 三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，经过载流三极管的放大作用

3、是在一定的外部条件控制下，经过载流子传输表达出来的。子传输表达出来的。外部条件：发射结正偏外部条件：发射结正偏 集电结反偏集电结反偏4.1.2 放大形状下放大形状下BJT的任务原理的任务原理1. 内部载流子的传输过程内部载流子的传输过程发射区：发射载流子发射区：发射载流子集电区：搜集载流子集电区：搜集载流子基区：传送和控制载流子基区：传送和控制载流子 以以NPNNPN为例为例 由于三极管内有两种载流子由于三极管内有两种载流子( (自在电自在电子和空穴子和空穴) )参与导电，故称为双极型三极参与导电，故称为双极型三极管或管或BJT (Bipolar Junction BJT (Bipolar J

4、unction Transistor)Transistor)。 IC= ICN+ ICBOIE=IB+ IC放大形状下放大形状下BJTBJT中载流子的传输过程中载流子的传输过程2. 电流分配关系电流分配关系发发射射极极注注入入电电流流传传输输到到集集电电极极的的电电流流设设 根据传输过程可知根据传输过程可知: IC= ICN+ ICBO通常通常 IC ICBOECII 则有则有 为电流放大系数。它只为电流放大系数。它只与管子的构造尺寸和掺杂浓度与管子的构造尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。普通有关，与外加电压无关。普通 = 0.9 0.99 。IE=IB+ IC放大形状下放大形状下BJTBJ

5、T中载流子的传输过程中载流子的传输过程 1 又设又设BCEOCIII 则则 是另一个电流放大系数。同样，它也只与管是另一个电流放大系数。同样，它也只与管子的构造尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。子的构造尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。普通普通 1 。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3. 三极管的三种组态三极管的三种组态共集电极接法，集电极作为公共电极共集电极接法，集电极作为公共电极共基极接法，基极作为公共电极共基极接法，基极作为公共电极共发射极接法，发射极作为公共电极共发射极接法，发射极作为公共电极BJ

6、T的三种组态的三种组态共基极放大电路共基极放大电路4. 放大作用放大作用假假设设 vI = 20mV电压放大倍数电压放大倍数4920mVV98. 0IO vvvA使使 iE = -1 mA，那那么么 iC = iE = -0.98 mA， vO = - iC RL = 0.98 V，当 = 0.98 时，时， 综上所述，三极管的放大作用，主要是依托它综上所述，三极管的放大作用，主要是依托它的发射极电流可以经过基区传输，然后到达集电极而的发射极电流可以经过基区传输，然后到达集电极而实现的。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：发射区杂质浓度远大于基区

7、杂质浓内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。度，且基区很薄。 2外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。4.1.3 BJT的的V-I 特性曲线特性曲线 iB=f(vBE) vCE=const(2) 当当vCE1V时，时， vCB= vCE - vBE0，集电结已进入反偏形，集电结已进入反偏形状，开场搜集电子，基区复合减少，同样的状，开场搜集电子，基区复合减少，同样的vBE下下 IB减小，减小，特性曲线右移。特性曲线右移。(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

8、以共射极放大电路为例输入特性曲线以共射极放大电路为例共射极衔接共射极衔接饱和区：饱和区：iC明显受明显受vCE控制的区控制的区域，该区域内，普通域，该区域内，普通vCE0.7V (硅管硅管)。此时，发射结正偏，集。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。电结正偏或反偏电压很小。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: :截止区：截止区：iC接近零的区域，相当接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时，的曲线的下方。此时， vBE小于死区电压。小于死区电压。放大区：放大区：iC平行于平行于vCE轴的区域，轴的区域

9、，曲线根本平行等距。此时，发射曲线根本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。结正偏，集电结反偏。4.1.3 BJT的的V-I 特性曲线特性曲线(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/IB IC / IB vCE=const1. 电流放大系数电流放大系数 4.1.4 BJT的主要参数的主要参数与与iC的关系曲线的关系曲线 (2) 共发射极交流电流放大共发射极交流电流放大 系数系数 = IC/ IBvCE=const1. 电流放大系数电流放大系数 (4) 共基极交流电流放大系共基极交流电流放大系数数 = IC/ IEvCB=const 当当ICBO和和ICEO很

10、小时，很小时， 、 ，可以，可以不加区分。不加区分。4.1.4 BJT的主要参数的主要参数 (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 IB = 40 A, IC =1.7 mA；_1.742.50.04CBII2.5 1.7400.060.04CBII在以后的计算中，普通作近似处置：在以后的计算中，普通作近似处置： =IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A例：例：UCE=7V时：时： IB = 60 A, IC =2.5 mA。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 2. 极

11、间反向电流极间反向电流 (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 发射极开路时，集电结的反向饱和电流。发射极开路时，集电结的反向饱和电流。 4.1.4 BJT的主要参数的主要参数 (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 4.1.4 BJT的主要参数的主要参数 2. 极间反向电流极间反向电流(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当当 值下降到正常值的三分之二时的

12、集值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为电极电流即为ICMICM。 集电极电流集电极电流IC 流过三极管，流过三极管， 所发出的焦耳热为：所发出的焦耳热为：PC =ICUCE 必定导致结温必定导致结温 上升，所以上升，所以PC 有限制。有限制。PCPCM 3. 极限参数极限参数4.1.4 BJT的主要参数的主要参数(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发射极开路时的集电结结 反向击穿电压。反向击穿电压。 V(BR) EBO集电极开路时发射结集电极开路时发射结的反的反 向击穿电压。向击穿电压。 V(BR)CEO基极开路时集电极和发射 极间的击穿电压。几个击穿电压

13、有如下关系几个击穿电压有如下关系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR) EBOIC(mA )1234UCE(V)36912PS:集集-射极反向击穿电压射极反向击穿电压手册上给出的数值是手册上给出的数值是2525C C、基极开路、基极开路时的击穿电压时的击穿电压U(BR)CEOU(BR)CEO。ICUCE=PCMICMU(BR)CEO平安任务区平安任务区4.1.4 BJT的主要参数的主要参数 3. 极限参数极限参数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:温度每升高温度每升高10，ICBO约添加一倍。约添加一倍。 (2) 温度对

14、温度对 的影响的影响:温度每升高温度每升高1， 值约增大值约增大0.5%1%。 (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的的影响影响: 温度升高时，温度升高时，V(BR)CBO和和V(BR)CEO都会有都会有所提高。所提高。 1. 温度对温度对BJT参数的影响参数的影响2. 温度对温度对BJT特性曲线的影响特性曲线的影响:1对输入特性的影响对输入特性的影响 温度升高时，温度升高时，BJT共射极衔接时的输入特性曲线将向左共射极衔接时的输入特性曲线将向左挪动，这阐明在挪动，这阐明在iB一样的条件下，一样的条件下，vBE将减小。将减小。 vBE随温随温度的变化规

15、律与二极管正导游通电压随温度变化的规律一度的变化规律与二极管正导游通电压随温度变化的规律一样，即温度每升高样，即温度每升高1 ， vBE减小减小2mV2.5mV。 2对输出特性的影响对输出特性的影响 温度升高时，温度升高时，BJT的的ICBO、 ICEO、 都将增大，结果导致都将增大，结果导致BJT的输出的输出 特性曲线向上挪动，而且各条曲线特性曲线向上挪动，而且各条曲线 间的间隔加大。间的间隔加大。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符号规定符号规定UA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。uA小写字母、大写下标，表示全量。小写字母、大写下

16、标，表示全量。ua小写字母、小写下标，表示交流分量。小写字母、小写下标，表示交流分量。uAua全量全量交流分量交流分量tUA直流分量直流分量 Ua大写字母、小写下标，表示交流分量的有效值。大写字母、小写下标，表示交流分量的有效值。4.2 共射极放大电路的任务原理共射极放大电路的任务原理RLRB+ECEBRCC1C2Tui1、元件的作用、元件的作用 放大元件放大元件iC= iB。uo参考点参考点集电极电源，为电路集电极电源，为电路提供能量。并保证集提供能量。并保证集电结反偏。电结反偏。集电极电阻，将集电极电阻，将变化的电流转变变化的电流转变为变化的电压。为变化的电压。使发射结正偏，使发射结正偏，

17、并提供适当的并提供适当的静态任务点。静态任务点。4.2.1 根本共射极放大电路的组成根本共射极放大电路的组成1、元件的作用、元件的作用 RLRB+ECEBRCC1C2Tui耦合电容耦合电容隔离输入输出与电路直流的联络，同隔离输入输出与电路直流的联络，同时能使信号顺利输入输出。时能使信号顺利输入输出。uo4.2 共射极放大电路的任务原理共射极放大电路的任务原理4.2.1 根本共射极放大电路的组成根本共射极放大电路的组成1、元件的作用、元件的作用 EB+ECRC2、单电源放大电路、单电源放大电路 RBRLC1C2TuiRCRB+EC4.2 共射极放大电路的任务原理共射极放大电路的任务原理4.2.1

18、 根本共射极放大电路的组成根本共射极放大电路的组成1、元件的作用、元件的作用 2、单电源放大电路、单电源放大电路 RLuiRB+ECRCC1C2T3、组成一个放大器的根本原那么。、组成一个放大器的根本原那么。1发射结正偏，集电结反偏。为保证放大器不失真地放发射结正偏，集电结反偏。为保证放大器不失真地放大，直流下的电流和电压必需设置得适宜。大，直流下的电流和电压必需设置得适宜。 2对输入回路，该当使输入的电压信号变成电流信号，对输入回路，该当使输入的电压信号变成电流信号，由于由于ic=ib3对输出回路，该当尽可对输出回路，该当尽可能将信号送到负载。能将信号送到负载。4.2.1 根本共射极放大电路

19、的组成根本共射极放大电路的组成4.2.2 根本共射极放大电路的任务原理根本共射极放大电路的任务原理1. 静态静态(直流任务形状直流任务形状) 输入信号输入信号vi0时，时，放大电路的任务形状称放大电路的任务形状称为静态或直流任务形状。为静态或直流任务形状。 直流通路直流通路 bBEQBBBQRVVI BQCEOBQCQIIII VCEQ=VCCICQRc 4.2.2 根本共射极放大电路的任务原理根本共射极放大电路的任务原理2. 动态动态 输入正弦信号输入正弦信号vs后，后，电路将处在动态任务情况。电路将处在动态任务情况。此时，此时，BJT各极电流及电各极电流及电压都将在静态值的根底上压都将在静

20、态值的根底上随输入信号作相应的变化。随输入信号作相应的变化。 交流通路交流通路 4. 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1. 静态任务点的图解分析静态任务点的图解分析2. 动态任务情况的图解分析动态任务情况的图解分析3. 非线性失真的图解分析非线性失真的图解分析4. 图解分析法的适用范围图解分析法的适用范围1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型2. 用用H参数小信号模型分析根本共射极放大电路参数小信号模型分析根本共射极放大电路3. 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4.3 放大电路的

21、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：确定不加输入静态分析：确定不加输入信号时放大电路的任务形信号时放大电路的任务形状，估算静态任务点即状，估算静态任务点即IB、IC、UBE、UCE。 动态分析：计算出加动态分析：计算出加上输入信号后放大电上输入信号后放大电路的各项主要技术目路的各项主要技术目的，如电压放大倍数的，如电压放大倍数Au、输入电阻、输入电阻Ri、输、输出电阻出电阻Ro等。等。 估算法估算法图解法图解法微变等效电微变等效电路法路法图解法图解法直流通道和交流通道直流通道和交流通道 放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流

22、上附加了小的交流信号。但是，电容对交、直流的作用不同。加了小的交流信号。但是，电容对交、直流的作用不同。假设电容容量足够大，可以以为它对交流不起作用，即对假设电容容量足够大，可以以为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。通道是不同的。RB+ECRCC1C2T直流通道直流通道RB+ECRC开路开路开路开路直流通道和交流通道直流通道和交流通道 放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。但是，电容对交、直流的作用不同。加了小的交流信号。但是

23、，电容对交、直流的作用不同。假设电容容量足够大，可以以为它对交流不起作用，即对假设电容容量足够大，可以以为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。通道是不同的。RB+ECRCC1C2T短路短路短路短路置零置零RBRCRLuiuo交流通路交流通路4.3.1 图解分析法图解分析法1. 静态任务点的图解分析静态任务点的图解分析 采用该方法分析静态任务点，必需知三极管的采用该方法分析静态任务点，必需知三极管的输入输出特性曲线。输入输出特性曲线。 共射极放大电路共射极放大电路4.3.1 图解分析法图解分析法4

24、.3.1 图解分析法图解分析法1. 静态任务点的图解分析静态任务点的图解分析 列输入回路方程列输入回路方程 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=VCCiCRc 首先，画出直流通路首先，画出直流通路直流通路直流通路 bBBBBERiV v 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。 在输入特性曲线上，作出直线在输入特性曲线上，作出直线 ，两线的交点，两线的交点即是即是Q点，得到点，得到IBQ。bBBBBERiV v 根据根据vs的波形，在的波

25、形，在BJT的输入特性曲线图上画出的输入特性曲线图上画出vBE 、 iB 的波形的波形2. 动态任务情况的图解分析动态任务情况的图解分析tsinsmsV vbBsBBBERiV vv 根据根据iB的变化范围在输出特性曲线图上画出的变化范围在输出特性曲线图上画出iC和和vCE 的波形的波形2. 动态任务情况的图解分析动态任务情况的图解分析cCCCCERiV v 共射极放大电路中的电压、共射极放大电路中的电压、电流波形电流波形2. 动态任务情况的图解分析动态任务情况的图解分析ui=0时时放大过程放大过程tuitiBtuCEtiCtuoui=Usin t输出的交流电压uo=-icRC iB=IB+i

26、biC=iB=IB+ib=IC+icuCE=EC-iCRC=EC-(IC+ic)RC =EC-ICRC-icRC =UCE-icRCICQ=IBQU C E Q = E CICQRCuiuo+-+-IBQICQUBEQUCEQRLRB+ECRC2. 动态任务情况的图解分析动态任务情况的图解分析结论：1uo与ui的相位相反。2uBE、iB、uCE、iC都是由直流和交流两个部分组成的。3我们所说的放大作用是指输出与输入的交流成分的关系，不包括直流成分。2. 动态任务情况的图解分析动态任务情况的图解分析3. 静态任务点对波形失真的影响静态任务点对波形失真的影响截止失真的波形截止失真的波形 饱和失真的

27、波形饱和失真的波形3. 静态任务点对波形失真的影响静态任务点对波形失真的影响uiuo+-+-IBQICQUBEQUCEQRLRB+ECRCtuitiBtuCEtiCtuoICQ=IBQU C E Q = E CICQRC不设静态任务点带来的问题不设静态任务点带来的问题RB断开断开IBQ0不设不设Q点会导致严重的失真！点会导致严重的失真！正确设置静态任务点！正确设置静态任务点！3. 静态任务点对波形失真的影响静态任务点对波形失真的影响电路参数的改动时对电路参数的改动时对Q点的影响点的影响 1 RB的影响RBEC/RBIBQ2 RC的影响RCEC/RCQ右移RB+ECRCTICUCEQQQ3 电源

28、EC的影响EC直流负载线发生平移同时 IB Q为了得到适宜的Q点，经常调理RB。 QBBECBRUEI4. 图解分析法的适用范围图解分析法的适用范围适用于幅度较大而任务频率不太高的任务情况。适用于幅度较大而任务频率不太高的任务情况。优点：优点： 直观、笼统。有助于建立和了解交、直流共存，直观、笼统。有助于建立和了解交、直流共存，静态和动态等重要概念；有助于了解正确选择电路参静态和动态等重要概念；有助于了解正确选择电路参数、合理设置静态任务点的重要性。能全面地分析放数、合理设置静态任务点的重要性。能全面地分析放大电路的静态、动态任务情况。大电路的静态、动态任务情况。缺陷：缺陷： 不能分析任务频率

29、较高时的电路任务形状，也不不能分析任务频率较高时的电路任务形状，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用来分析放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性能目的。能目的。4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型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绪建立小信号模型的思绪 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替代，从而极管小范围内的特性曲线近似地用直线来替代，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

30、所组成的电路当作线性电路来处置。电路来处置。 由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的分析非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线性化处置，常困难。建立小信号模型，就是将非线性器件做线性化处置，从而简化放大电路的分析和设计。从而简化放大电路的分析和设计。1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数的引出参数的引出),(CEB1BEvvif 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：CECEBEBBBEBEdddBCEvvvvv IVii用小信号交流分量表示：用小信号交流分量表示：vbe= h

31、ieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce 对于对于BJT双口网络，知输入输出双口网络，知输入输出特性曲线如下：特性曲线如下：iB=f(vBE) vCE=constiC=f(vCE) iB=const可以写成：可以写成：),(CEB2Cvifi CECECBBCCdddBCEvv IViiiiiBJT双口网络双口网络CEBBEie Vih v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

32、出电导。输入端交流开路时的输出电导。其中：其中：四个参数量纲各不一样，故称为混合参数四个参数量纲各不一样，故称为混合参数H参数。参数。vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevceCEBCfe Viih BCEBEre Ihvv BCECoe Iihv 1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数的引出参数的引出1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 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vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevceBJT双口网络双口网络1. BJ

33、T的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数小信号模型参数小信号模型 H参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。 H参数与任务点有关，在放大区根本不变。 H参数都是微变参数，所以只适宜对交流信号的分析。 受控电流源受控电流源hfeib hfeib ，反映，反映了了BJTBJT的基极电流对集电极电流的基极电流对集电极电流的控制造用。电流源的流向由的控制造用。电流源的流向由ibib的流向决议。的流向决议。 hrevce hrevce是一个受控电是一个受控电压源。反映了压源。反映了BJTBJT输出回路电压输出回路电压对输入回路的影响。对输入回路的影响。1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小

34、信号模型 模型的简化模型的简化 hre和和hoe都很小，常都很小，常忽略它们的影响。忽略它们的影响。 BJT在共射衔接时，其在共射衔接时，其H参数的数量级普通为：参数的数量级普通为： S101010101052433oefereieehhhhh1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数确实定参数确实定 普通用测试仪测出；普通用测试仪测出；rbe 与与Q点有关，可用图示仪测出。点有关，可用图示仪测出。PS: rbb是基区的体电阻，是基区的体电阻，re是发射区的是发射区的 体电阻体电阻其中对于低频小功率管其中对于低频小功率管 rbb200 那么那么 )mA()mV(26)1(200

35、EQbeIr )mA()mV(26)mA()mV(EQEQeIIVrT 而而 (T=300K) 普通也用公式估算普通也用公式估算 rbe 忽略忽略 re rbe= rbb + (1+ ) re4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法2. 用用H参数小信号模型分析根本共射极放大电路参数小信号模型分析根本共射极放大电路1利用直流通路求利用直流通路求Q点点 共射极放大电路共射极放大电路bBEBBBRVVI 普通硅管普通硅管VBE = 0.7V，锗管，锗管VBE = 0.2V， 知。知。BCII LCcCECCCE)(RIRVVV 2. 用用H参数小信号模型分析根本共射极放大电路参数小信号模型分析

36、根本共射极放大电路2画小信号等效电路画小信号等效电路H参数小信号等效电路参数小信号等效电路2. 用用H参数小信号模型分析根本共射极放大电路参数小信号模型分析根本共射极放大电路3 3求放大电路动态目的求放大电路动态目的根据：根据：)(bebbirRi vbcii )/(LccoRRi v那么电压增益那么电压增益为：为：)()/()()/()()/(bebLcbebbLcbbebbLcciorRRRrRiRRirRiRRiA vvv电压增益电压增益H参数小信号等效电路参数小信号等效电路2. 用用H参数小信号模型分析根本共射极放大电路参数小信号模型分析根本共射极放大电路3求放大电路动态目的求放大电路

37、动态目的输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻令令0i v0b i0b iRo = Rc 所以所以bebbbebbbiiii)( rRirRiiiRvv LsR,0ttovviR3. 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 放大电路的输入信号幅度较小，放大电路的输入信号幅度较小，BJTBJT任务在其任务在其V VI I特性曲线特性曲线的线性范围即放大区内。的线性范围即放大区内。H H参数的值是在静态任务点上求得的。参数的值是在静态任务点上求得的。所以，放大电路的动态性能与静态任务点参数值的大小及稳定性所以，放大电路的动态性能与静态任务点参数值的大小及稳定性亲密相关。亲密相关。优点：优点

38、： 分析放大电路的动态性能目的分析放大电路的动态性能目的(Av (Av 、RiRi和和RoRo等等) )非常方便，且适用于频率较高时的分析。非常方便，且适用于频率较高时的分析。4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法缺陷：缺陷： 在在BJTBJT与放大电路的小信号等效电路中，电压、与放大电路的小信号等效电路中，电压、电流等电量及电流等电量及BJTBJT的的H H参数均是针对变化量参数均是针对变化量( (交流量交流量) )而言而言的，不能用来分析计算静态任务点。的，不能用来分析计算静态任务点。共射极放大电路共射极放大电路 放大电路如下图。知放大电路如下图。知BJT的的 =80， Rb=300

39、k ， 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任务在哪个区域？任务在哪个区域？2当当Rb=100k 时，放大电路的时，放大电路的Q点。此时点。此时BJT任任务在哪个区域？忽略务在哪个区域？忽略BJT的饱和压降的饱和压降解：解：1A40300k2V1bBECCBQ RVVI2当当Rb=100k 时，时，3.2mAA4080BQCQ II 5.6V3.2mA2k-V12CQcCCCEQ IRVV静态任务点为静态任务点为Q40A，3.2mA，5.6V，BJT任务在放大区。任务在放大区。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

40、最大电流为：A120100k2V1bCCBQ RVImA6 . 9A12080BQCQ II V2 . 79.6mA2k-V12CQcCCCEQ IRVVmA62k2V1cCESCCCM RVVICMBQ II 由由于于，所以，所以BJT任务在饱和区。任务在饱和区。VCE不能够为负值，不能够为负值，此时，此时，Q120uA，6mA，0V，4.4 放大电路静态任务点放大电路静态任务点的稳定问题的稳定问题4.4.1 温度对静态任务点的影响温度对静态任务点的影响4.4.2 射极偏置电路射极偏置电路1. 基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路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

41、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4.4.1 温度对静态任务点的影响温度对静态任务点的影响 4.1.6节讨论过，温度上升时，节讨论过，温度上升时，BJT的反向电流的反向电流ICBO、ICEO及电流放大系数及电流放大系数或或都会增大，而发都会增大，而发射结正向压降射结正向压降VBE会减小。这些参数随温度的变化，会减小。这些参数随温度的变化，都会使放大电路中的集电极静态电流都会使放大电路中的集电极静态电流ICQ随温度升高随温度升高而添加而添加ICQ= IBQ+ ICEO ，从而使，从而使Q点随温度点随温度变化。变化。 要想使要想使ICQ根本稳定不变，就要求在温度升高时，根本稳定

42、不变，就要求在温度升高时，电路能自动地适当减小基极电流电路能自动地适当减小基极电流IBQ 。4.4.2 射极偏置电路射极偏置电路1 1稳定任务点原理稳定任务点原理 目的：温度变化时，目的：温度变化时，使使IC维持恒定。维持恒定。 假设温度变化时，假设温度变化时，b点电位能根本不变，那么点电位能根本不变，那么可实现静态任务点的稳定。可实现静态任务点的稳定。T 稳定原理：稳定原理： IC IE VE 、VB不变不变 VBE IB IC反响控制反响控制1. 基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路(a) 原理电路原理电路 (b) 直流通路直流通路b点电位根本不变的条件：点电位根本不变的条件：I1

43、 IBQ ，CCb2b1b2BQVRRRV 此时，此时，VBQ与温度无关与温度无关VBQ VBEQRe取值越大，反响控制造用越强取值越大，反响控制造用越强普通取普通取 I1 =(510)IBQ ， VBQ =35V 1. 基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路1 1稳定任务点原理稳定任务点原理1. 基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路2 2放大电路目的分析放大电路目的分析静态任务点静态任务点CCb2b1b2BQVRRRV eBEQBQEQCQRVVII )(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVV IICQBQ 电压增益电压增益画小信号等效电路画小信号等效电路2 2

44、放大电路目的分析放大电路目的分析电压增益电压增益输出回路：输出回路：)/(LcboRRi v输入回路：输入回路：ebbebeebebi)1(RiriRiri v电压增益：电压增益：ebeLcebebLcbio)1()/()1()/(RrRRRriRRiA vvv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 知，求知，求rberbe)mA()mV(26)1(200EQbeIr 增益增益2 2放大电路目的分析放大电路目的分析可作为公式用可作为公式用输入电阻输入电阻那么输入电阻那么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2 2放大电路目的分析放大电

45、路目的分析)1(ebebiRri vb2ib1iei)1( RRRriiivvv bebibRb2b1eiii11)1(11RRRriR bev)1(|ebeb2b1RrRR 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0)()(ecbsbeb RiiRri0)()(ebccebct Riiriiv其中：其中：b2b1ss/RRRR 那那么么)1(esbeecectoRRrRriR v当当coRR 时，时，coRR 普通普通 cceoRrR 2 2放大电路

46、目的分析放大电路目的分析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1 1阻容耦合阻容耦合静态任务点静态任务点00EEEe2e1BEBb )()(VIRRVIRECII )()(e1e1EcCEECCCERRIRIVVV CBII BE1II)( 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2 2直接耦合直接耦合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静态任务点由恒流源提供静态任务点由恒流源提供分析该电路的分析该电路的Q点及点及、 、 vAiRoR4.5 共集电极放大电路和共集电极放大电路和共基极放大电路共基极放大电路4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电

47、路4.5.2 共基极放大电路共基极放大电路4.5.3 放大电路三种组态的比较放大电路三种组态的比较4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路1.1.静态分析静态分析共集电极电路构造如图示共集电极电路构造如图示该电路也称为射极输出器该电路也称为射极输出器ebBEQCCBQ)1(RRVVI eCQCCeEQCCCEQRIVRIVV BQCQII eEQBEQbBQCCRIVRIV BQEQ)1(II 由由得得直流通路直流通路 小信号等效电路小信号等效电路4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路2.2.动态分析动态分析交流通路交流通路 4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路2.2.动态分

48、析动态分析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( )(RiriRiiri v电压增益：电压增益：1)1()1()1()1(LbeLLbeLLbebLbio RrRRrRRriRiAvvv其中其中LeL/ RRR LbLbbo)1()(RiRii v普通普通beLrR ，那么电压增益接近于，那么电压增益接近于1 1，同同相相与与iovv电压跟随器电压跟随器1 vA即即。4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路2.2.动态分析动态分析输入电阻输入电阻当当1 ，beLrR 时，时，Lbi/RRR 输入电阻大输入电阻大)1(| )1(LbLibiii

49、iiRrRRrRiR bebevvvv输出电阻输出电阻由电路列出方程由电路列出方程ebbtRiiii )(sbebtRri veteRiR v其中其中bss/ RRR 那么输出电阻那么输出电阻: :rRRiR 1/besettov当当 1beserRR，1 时，时， besorRR 输出电阻小输出电阻小4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路2.2.动态分析动态分析rRRR 1/beseo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，带负载才干强输出

50、电阻小，带负载才干强)1(/LbebiRrRR 1 vA。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1.1.静态任务点静态任务点直流通路与射极偏置电路一样直流通路与射极偏置电路一样CCb2b1b2BQVRRRV eBEQBQEQCQRVVII )( ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVV IICQBQ 2.2.动态目的动态目的电压增益电压增益输出回路：输出回路：输入回路：输入回路：电压增益：电压增益：LcL/ RRR 交流通路交流通路 小信号等效电路小信号等效电路 LboRi vbebiri vbeLiorRA vvv 输入电阻输入电阻

51、 输出电阻输出电阻coRR 2.2.动态目的动态目的小信号等效电路小信号等效电路 beeeiiiiiRR)1(i eeRiR/iv bebri/iv beieiiiii)1(/rRiRvvvvrR 1|bee4.5.3 放大电路三种组态的比较放大电路三种组态的比较1.1.三种组态的判别三种组态的判别以输入、输出信号的位置为判别根据：以输入、输出信号的位置为判别根据：信号由基极输入，集电极输出信号由基极输入，集电极输出共射极放大电路共射极放大电路信号由基极输入，发射极输出信号由基极输入，发射极输出共集电极放大电路共集电极放大电路信号由发射极输入，集电极输出信号由发射极输入，集电极输出共基极电路共

52、基极电路 2.2.三种组态的比较三种组态的比较3.3.三种组态的特点及用途三种组态的特点及用途共射极放大电路：共射极放大电路： 电压和电流增益都大于电压和电流增益都大于1 1，输入电阻在三种组态中居中，输，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集电极电阻有很大关系。适用于低频情况下，作多级放出电阻与集电极电阻有很大关系。适用于低频情况下，作多级放大电路的中间级。大电路的中间级。共集电极放大电路：共集电极放大电路： 只需电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。在三只需电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。在三种组态中，输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好。可用于种组态中，输入电阻最高，

53、输出电阻最小，频率特性好。可用于输入级、输出级或缓冲级。输入级、输出级或缓冲级。共基极放大电路：共基极放大电路： 只需电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入只需电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电阻小，输出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好，常用于高电阻小，输出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好，常用于高频或宽频带低输入阻抗的场所，模拟集成电路中亦兼有电位挪动频或宽频带低输入阻抗的场所，模拟集成电路中亦兼有电位挪动的功能。的功能。 4.5.3 放大电路三种组态的比较放大电路三种组态的比较4.6 组合放大电路组合放大电路4.6.1 共射共射共基放大电路共基放大电路4.6.

54、2 共集共集共集放大电路共集放大电路2、耦合方式：直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。、耦合方式：直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。多级阻容耦合放大电路多级阻容耦合放大电路3、多级放大电路对耦合电路要求：、多级放大电路对耦合电路要求：1它的参与应尽量不影响前、后级间的静态任务点；2把前一级的信号尽能够多地传到后一级；3失真小。 第一级第一级放大电路放大电路输输 入入 输输 出出第二级第二级放大电路放大电路第第 n 级级放大电路放大电路 1、 多级放大器所思索的问题多级放大器所思索的问题1级间耦合；即信号的传送。级间耦合；即信号的传送。2估算整个放大器的放大倍数；估算整个放大器的放

55、大倍数；3频率呼应。频率呼应。 4、举例、举例前级前级后级后级+ECRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU多级阻容耦合放大电路多级阻容耦合放大电路耦合方式耦合方式 一、阻容耦合一、阻容耦合利用电阻和电容将前、后级联接起来。利用电阻和电容将前、后级联接起来。优点：各级直流通道相互独立、互不影响；优点：各级直流通道相互独立、互不影响； 当耦合电容足够大，那么信号可以顺利地加当耦合电容足够大，那么信号可以顺利地加到后一级。到后一级。缺陷：不适宜传送缓慢变化的信号；缺陷：不适宜传送缓慢变化的信号； 不适用于线性

56、集成电路。不适用于线性集成电路。二、直接耦合二、直接耦合1、直接耦合是将前一级的输出端直接或经过电阻、直接耦合是将前一级的输出端直接或经过电阻接到下一级的输入端。接到下一级的输入端。2、直接耦合所带来的问题：、直接耦合所带来的问题： 直流电位相互牵制；零点漂移。直流电位相互牵制；零点漂移。3、适用场所：多用于直流信号的放大和集成电路中。、适用场所：多用于直流信号的放大和集成电路中。 耦合方式耦合方式 三、变压器耦合三、变压器耦合经过变压器将前、后级衔接起经过变压器将前、后级衔接起来。来。优点：它可以在传送信号的同时实现阻抗的变换，优点：它可以在传送信号的同时实现阻抗的变换，以获得较大的输出功率

57、。另一方面，各级直流通道以获得较大的输出功率。另一方面，各级直流通道相互隔离。相互隔离。LRU1I2I1RLU2N1N2阻抗的变换：对于理想的变压器：P1=P2即 I1U1=I2U2 那么 I2/I1=U1/U2 1而11LURI22LURI那么1式变为 1122LLUI RUI R211122LLIUI RIUI R222112()()LLLLINRRRn RIN缺陷：频带窄，体积、分量大。用途：多用于功放、中频调谐放大器以及多级放大器的输出级。 多级放大器的分析多级放大器的分析+UCCRSR1C2C3R3R2RLRE2C1RC2T1RE1CET2SUoUiUUs1Ri1Ro1Us2Ri2R

58、o2前级的输出是后一级的输入，前级的输出电阻是后一级的信号源内阻。后一级放大器的输入电阻是前级放大器的交流负载。USRsRi1Us1Ro1Ri2Us2Rs2RLUo1=Ui2UiUo多级放大器的分析多级放大器的分析0111uiUAU0222uiUAU21212112oooouuuiiiiUUUUAA AUUUU每一级的电压放大倍数：假设为n级放大器，那么有两级放大器总的电压放大倍数：1212112oonooonuuuuniiiiinUUUUUAA AAUUUUU留意： (1) Aui是思索了前后级间的影响后的放大倍数。(2)多级放大器的输入电阻，就是输入级的输入电阻。而输出级的输出电阻就是整个

59、放大器的输出电阻。USRsRi1Us1Ro1Ri2Us2Rs2RLUo1=Ui2UiUo4.6.1 共射共射共基放大电路共基放大电路共射共基放大电路共射共基放大电路4.6.1 共射共射共基放大电路共基放大电路21o1oio1iovvvvvvvvvAAA )1(2be1be21be1L11rrrRA vbe2Lc22be2L222)|(rRRrRA v其中其中: : be2Lc22be12be21)|()1(rRRrrA v所以所以: : 12 由于由于: :be1Lc21)|(rRRA v因此因此: : 组合放大电路总的电压增益组合放大电路总的电压增益等于组成它的各级单管放大电路等于组成它的各

60、级单管放大电路电压增益的乘积。电压增益的乘积。 前一级的输出电压是后一级前一级的输出电压是后一级的输入电压，后一级的输入电阻的输入电压，后一级的输入电阻是前一级的负载电阻是前一级的负载电阻RL。电压增益电压增益:2be2L1rR 4.6.1 共射共射共基放大电路共基放大电路输入电阻输入电阻:输出电阻输出电阻:Ro Rc2 1211/bebbbebiiirRRrRiuRT1T1、T2T2构成复合管，可等效为一个构成复合管，可等效为一个NPNNPN管管(a) (a) 原理图原理图 (b)(b)交流通路交流通路4.6.2 共集共集共集放大电路共集放大电路4.6.2 共集共集共集放大电路共集放大电路1