第4章晶体三极管及其基本放大电路学习教案

1、会计学1第第4章晶体三极管及其基本章晶体三极管及其基本(jbn)放大电路放大电路第一页，共127页。我国晶体管得型号我国晶体管得型号(xngho)(xngho)命名方法命名方法 第1页/共127页第二页，共127页。晶体管的结构晶体管的结构(jigu)及类及类型型常用的三极管的结构有硅平面常用的三极管的结构有硅平面(pngmin)管和锗合金管两管和锗合金管两种类型。种类型。图三极管的结构图三极管的结构(jigu)( (a) )平面型平面型( (NPN) )( (b) )合金型合金型( (PNP) )ebbecPNPNcNP二氧化硅二氧化硅发射区发射区集电区集电区基区基区基区基区发射区发射区集电

2、区集电区第2页/共127页第三页，共127页。图图 三极管结构三极管结构(jigu)示意图和符号示意图和符号NPN 型型ecb符号符号集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发射区集电极集电极 c基极基极(j j) b发射极发射极 eNNP第3页/共127页第四页，共127页。集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发射区集电极集电极 c发射极发射极 e基极基极(j j) bcbe符号符号NNPPN图图 4.1.2（C)三极管结构示意图和符号三极管结构示意图和符号( (b) )PNP 型型第4页/共127页第五页，共127页。类型类型1.1.按结构按结构(jigu)(jig

3、u)区分区分：有：有NPNNPN型和型和PNPPNP型。型。2.2.按材料区分：有硅三按材料区分：有硅三极管和锗三极管。极管和锗三极管。3.3.按工作频率区分：有按工作频率区分：有高频三极管和低频三极高频三极管和低频三极管。管。4.4.按功率大小区分：有按功率大小区分：有大功率三极管和小功率大功率三极管和小功率三极管。三极管。 NPNCBEBECNPN型型PNPCBEBECPNP型型第5页/共127页第六页，共127页。晶体管的电流放大晶体管的电流放大(fngd)作用作用以以 NPN 型 三 极 管 为 例 讨 论型 三 极 管 为 例 讨 论(toln)cNNPebbec表面看表面看三极管若

4、实现三极管若实现(shxin)放大，必放大，必须从三极管内部结须从三极管内部结构和外部所加电源构和外部所加电源的极性来保证。的极性来保证。不具备不具备放大作用放大作用第6页/共127页第七页，共127页。三极管内部结构要求三极管内部结构要求(yoqi)：NNPebcN N NP P P1. 发射区高掺杂发射区高掺杂(chn z)。2. 基区做得很薄。通常只有基区做得很薄。通常只有(zhyu)几微米到几十微米，而且掺几微米到几十微米，而且掺杂较少。杂较少。三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使：外加电源的极性应使发射结发射结处于正向偏置处于正向偏置状态，而状态，而集电结处于

5、反向偏置集电结处于反向偏置状态。状态。3. 集电区面积大。集电区面积大。N N N第7页/共127页第八页，共127页。晶体管基本共射放大(fngd)电路第8页/共127页第九页，共127页。becRcRb一、晶体管内部一、晶体管内部(nib)载流子的载流子的运动运动I EIB1.发射结加正向电压，扩散运发射结加正向电压，扩散运动形成发射极电流动形成发射极电流(dinli)2.发射区的电子越过发射发射区的电子越过发射结扩散到基区，基区的空穴结扩散到基区，基区的空穴扩散到发射区扩散到发射区形成发射极形成发射极电流电流(dinli) IE (基区多子数基区多子数目较少，空穴电流目较少，空穴电流(d

6、inli)可可忽略忽略)。2. 扩散到基区的自由电子与空穴的复合运动形成基极电流扩散到基区的自由电子与空穴的复合运动形成基极电流电子到达电子到达(dod)基区，少数与空穴复合形成基极电流基区，少数与空穴复合形成基极电流 Ibn，复合掉的空穴由，复合掉的空穴由 VBB 补充。补充。多数电子在基区继续扩散，到达集电结多数电子在基区继续扩散，到达集电结的一侧。的一侧。第9页/共127页第十页，共127页。becI EI BRcRb3.集电结加反向电压，漂移运集电结加反向电压，漂移运动形成集电极电流动形成集电极电流IC 集 电 结 反 偏 ， 有 利 于 收 集集 电 结 反 偏 ， 有 利 于 收

7、集(shuj)基区扩散过来的电子基区扩散过来的电子而形成集电极电流而形成集电极电流 IC。I C另外，集电区和基区的少子另外，集电区和基区的少子在外电场的作用下将进行漂在外电场的作用下将进行漂移运动移运动(yndng)而形成反向而形成反向饱和电流，用饱和电流，用ICBO表示。表示。ICBO晶体管内部晶体管内部(nib)载流子的运动载流子的运动第10页/共127页第十一页，共127页。beceRcRb 二二.晶体管的电流晶体管的电流(dinli)分配关分配关系和电流系和电流(dinli)放大系数放大系数电流电流(dinli)分配关系分配关系IEpICBOIEICIBIEnIBnICnIC = I

8、Cn + ICBO IE=ICn + IBn + IEp = IEn+ IEpIE =IC+IBIB=IEP+ IBNICBO IBNICBO第11页/共127页第十二页，共127页。电流电流(dinli)放大系数放大系数整理整理(zhngl)可得：可得：ICBO 称反向称反向(fn xin)饱和电流饱和电流ICEO 称穿透电流称穿透电流（1）共射直流共射直流电流放大系数电流放大系数（2）共射交流共射交流电流放大系数电流放大系数VCCRb+VBBC1TICIBC2Rc+共发射极接法共发射极接法第12页/共127页第十三页，共127页。（3）共基直流共基直流电流放大系数电流放大系数 11或或（4

9、）共基交流）共基交流(jioli)电流放大系数电流放大系数直流参数直流参数 与交流参数与交流参数 、 的含义是不同的含义是不同的，但是，对于大多数三极管来说，的，但是，对于大多数三极管来说， 与与 ， 与与 的数的数值却差别不大，计算中，可不将它们严格区分。值却差别不大，计算中，可不将它们严格区分。 、 5. 与与 的关系的关系(gun x)ICIE+C2+C1VEEReVCCRc共基极接法共基极接法第13页/共127页第十四页，共127页。c+euBBuCC-uBEiB+-uCEiCb共射极放大电路共射极放大电路 iB=f(uBE) UCE=const(2) 当当UCE增大增大(zn d)时

10、，特性曲线右移。时，特性曲线右移。(3)当当UCE1V时，三极管的特性曲线几乎与时，三极管的特性曲线几乎与UCE=1V时的输入特时的输入特 性曲线重合。性曲线重合。 (1) 当当UCE=0V时，相当于发射结的正向时，相当于发射结的正向(zhn xin)伏安特性曲线。伏安特性曲线。1. 1. 输入特性输入特性(txng)(txng)曲曲线线晶体管的共射特性曲线第14页/共127页第十五页，共127页。c+euBBuCC-uBEiB+-uCEiCb共射极放大电共射极放大电路路饱和区：饱和区：iC明显受明显受uCE控制的区域，该区域内，一般控制的区域，该区域内，一般uCE0.7V(硅管硅管)。此时，

11、。此时，发射结正偏，集电结也正偏发射结正偏，集电结也正偏。iC=f(uCE) IB=const2 2、输出特性曲线、输出特性曲线(qxin)(qxin)输出特性曲线(qxin)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， uBE小于死区电压，集电结反偏小于死区电压，集电结反偏。放大区：放大区：iC平行于平行于uCE轴的区域，曲线基本平行等距。此时，轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏。第15页/共127页第十六页，共127页。iC=f(uCE) IB=const输出特性曲线输出特性

12、曲线(qxin)(qxin)放大放大(fngd)区：区： Je正偏，正偏，Jc反偏。反偏。uBE Uon ，硅管：，硅管：0.60.8V， 锗管：锗管：0.10.3V。uCEuBE,iC受受iB的控制，的控制，iC=iB. 截止截止(jizh)区：区： Je反偏，反偏，Jc反偏。反偏。uBEUon,IB=0,IC=ICEO,三极管几乎不导通三极管几乎不导通 输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域饱和区：饱和区：Je正偏，正偏，Jc正偏正偏uBE Uon ，硅管：0.60.8V, 锗管：0.10.3V。uCEuBE,iC UCES UCER U(BR)CEO U(BR) EBO3. . 极

13、限参数极限参数(2)最大集电极电流最大集电极电流ICM 使使值明显减小的集电极电流。值明显减小的集电极电流。(1)最大集电极耗散功率最大集电极耗散功率PCM 集电极耗散功率集电极耗散功率:PC= iCuCE ,为使集电结温度不超过规定值为使集电结温度不超过规定值,PC应受到限制应受到限制,不允许超过不允许超过最大集电极耗散功率最大集电极耗散功率PCM。 UCER b、e间接电阻时间接电阻时c、e间的击穿电压。间的击穿电压。UCESb、e间短路时间短路时c、e间的击穿电压。间的击穿电压。UCEXb、e间反偏时间反偏时c、e间的击穿电压。间的击穿电压。第20页/共127页第二十一页，共127页。温

14、度温度(wnd)(wnd)对晶体管特性和参数的影响对晶体管特性和参数的影响一、一、 温度温度(wnd)变化对变化对ICBO的影响的影响二、二、 温度变化对输入特性曲线温度变化对输入特性曲线(qxin)的影响的影响温度温度T ICBO 温度温度T 输入特性曲线左移输入特性曲线左移三、三、 温度变化对温度变化对输出特性输出特性 的影响的影响温度升高温度升高 要增大。要增大。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总之：总之： ICBO ICEO T 输入特性左移输入特性左移 IC 第21页/共127页第二十二页，共127页。三极管工作状态三极管工作状态(zhungti)的判断的判断

15、例例1：测量某：测量某NPN型硅型硅BJT各电极对地的电压值如下，试判别管子工作各电极对地的电压值如下，试判别管子工作(gngzu)在什么区域？在什么区域？（1） VC 6V VB 0.7V VE 0V（2） VC 6V VB 4V VE 3.6V（3） VC 3.6V VB 4V VE 3.4V解：一般一般(ybn)原则：原则：正偏反偏反偏集电结集电结正偏正偏反偏发射结发射结饱和放大截止对NPN管而言，放大时对PNP管而言，放大时（1）放大区）放大区（2）截止区）截止区（3）饱和区）饱和区第22页/共127页第二十三页，共127页。例例2某放大电路某放大电路(dinl)中中BJT三个电极的电

16、流如图所示。三个电极的电流如图所示。 IA-2mA,IB-0.04mA,IC+2.04mA,试判断管脚、管型。试判断管脚、管型。解：电流解：电流(dinli)判断法。判断法。电流电流(dinli)的正方向和的正方向和KCL。IE=IB+ ICABC IAIBICC为发射极为发射极B为基极为基极(j j)A为集电极。为集电极。管型为管型为NPN管。管。第23页/共127页第二十四页，共127页。原则：先确定原则：先确定B，再求，再求|UBE|，若等于，若等于0.6-0.8V，为硅管；若等于，为硅管；若等于 0.1- 0.3V，为锗管，从而，为锗管，从而(cng r)E、C确定。确定。 根据发射结

17、正偏，集电结反偏。根据发射结正偏，集电结反偏。 NPN管管UBE0， UBC0，即，即VC VB VE 。 PNP管管UBE0， UBC 0，即，即VC VB VE 。 第24页/共127页第二十五页，共127页。IBQ=(VBB-UBEQ)/RbICQ=IBQUCEQ=VCC- ICQRc图中：CEQBEQEQCQBQi)(0UUIIIu、称为静态工作点。记作发射结电压、管压降，时晶体管的各极电流、UCE，4.2放大电路放大电路(dinl)的组成原则的组成原则基本共射放大电路基本共射放大电路(dinl)的工作原理的工作原理1.各元件各元件(yunjin)作作用用实现电压放大实现电压放大第25

18、页/共127页第二十六页，共127页。 若不设置静态工作点，输出电压必然失真！若不设置静态工作点，输出电压必然失真！ 设置合适的静态工作点，首先解决了失真问设置合适的静态工作点，首先解决了失真问 题；另外题；另外Q Q点几乎影响着所有点几乎影响着所有(suyu)(suyu)的动态的动态参数！参数！ 无失真的放大信号是对放大电路的基本要求无失真的放大信号是对放大电路的基本要求 ，Q点不仅点不仅影响放大电路是否会失真，而且影响放大电路的几乎所有的影响放大电路是否会失真，而且影响放大电路的几乎所有的动态参数，因而动态参数，因而(yn r)设置合适的设置合适的Q点很有意义。点很有意义。第26页/共12

19、7页第二十七页，共127页。静态(jngti)工作点如图中虚线所示管压降：uCE=VCC-iCRciBuBEubeibiC uCEicuCE结论：基本共射放大电路的电压放大结论：基本共射放大电路的电压放大作用作用(zuyng)是利用晶体管的电流放大作用是利用晶体管的电流放大作用(zuyng)，并依靠并依靠Rc将电流的变化转换成电压的将电流的变化转换成电压的 变化来实现的。变化来实现的。第27页/共127页第二十八页，共127页。放大电路放大电路(dinl)的组成原则的组成原则1.组成组成(z chn)原则原则(1) 必须有为放大管提供合适必须有为放大管提供合适Q点的直流电源。保证点的直流电源。

20、保证(bozhng)晶体管工作在放大区。晶体管工作在放大区。(2) 同时直流电源作为负载的能源。同时直流电源作为负载的能源。(3) 输入信号必须能够作用于放大管的输入回路。输入信号必须能够作用于放大管的输入回路。对于晶体管能产生对于晶体管能产生uBE，从而改变输入回路的电流，放大输入信号。从而改变输入回路的电流，放大输入信号。(4) 当负载接入时，必须保证放大管的输出回路的动态电流能够作用于负载，从而使负载获得比输入信号大得多的信号电流或信号电压。当负载接入时，必须保证放大管的输出回路的动态电流能够作用于负载，从而使负载获得比输入信号大得多的信号电流或信号电压。第28页/共127页第二十九页，

21、共127页。2.常见的两种共射放大常见的两种共射放大(fngd)电电路路(1)直接耦合共射放大直接耦合共射放大(fngd)电路电路阻容耦合共射放阻容耦合共射放大电路大电路T(2)阻容耦合共射放大阻容耦合共射放大(fngd)电路电路ICQ IBQUCEQ = VCC ICQ RC直接耦合共射放直接耦合共射放大电路大电路TR Rb1b1R Rb2b2UCEQ = VCC ICQ RCICQ IBQbBEQCCBQRUVI第29页/共127页第三十页，共127页。 放大(fngd)电路如图所示。已知BJT的 =80， Rb=300k， Rc=2k， VCC= +12V，求： 共射极放大电路共射极放大

22、电路 （1）放大(fngd)电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？（2）当Rb=100k时，放大电路的Q点。此时(c sh)BJT工作在哪个区域？（忽略BJT的饱和压降）解：（1）（2）当Rb=100k时，静态工作点为Q（40uA，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大区。其最小值也只能为0，即IC的最大电流为：所以BJT工作在饱和区。UCEQ不可能为负值，此时，Q（120uA，6mA，0V），第30页/共127页第三十一页，共127页。4.3 放大(fngd)电路的基本分析方法第31页/共127页第三十二页，共127页。基本基本(jbn)共射放大电路的直流通路和交流通路共射放大电路的直流通

23、路和交流通路第32页/共127页第三十三页，共127页。 直接耦合共射放大电路及其直流通直接耦合共射放大电路及其直流通(litng)路和交流通路和交流通(litng)路路第33页/共127页第三十四页，共127页。阻容耦合共射放大电路的直流通路和交流阻容耦合共射放大电路的直流通路和交流(jioli)通路通路第34页/共127页第三十五页，共127页。图解法图解法在三极管的输入、输出特性曲线上直接用作图的方在三极管的输入、输出特性曲线上直接用作图的方法求解放大电路的工作法求解放大电路的工作(gngzu)情况。情况。1、静态、静态(jngti)分析分析第35页/共127页第三十六页，共127页。图

24、解法确定直流工作点的步骤图解法确定直流工作点的步骤(1)(1)首先首先(shuxin)(shuxin)用图解法或计算法确用图解法或计算法确定定UBEQ UBEQ 、IBQIBQ。(2)(2)在输出特性曲线中画出直流负载线在输出特性曲线中画出直流负载线。(3)(3)直流负载线与直流负载线与IBQIBQ对应的那条输出特对应的那条输出特性性 曲线的交点曲线的交点Q Q即为直流工作点。即为直流工作点。(4)(4)最后确定最后确定Q Q点所对应的坐标点所对应的坐标UCEQUCEQ、ICQICQ。 第36页/共127页第三十七页，共127页。T【例】图示单管共射放大电路【例】图示单管共射放大电路(dinl

25、)及特性曲线中，已知及特性曲线中，已知 Rb = 280 k ，Rc = 3 k ，集电极直流电源，集电极直流电源 VCC = 12 V，试用图，试用图解法确定静态工作点。解法确定静态工作点。解：首先解：首先(shuxin)估估算算 IBQ做直流负载做直流负载(fzi)线，确定线，确定 Q 点点根据根据 UCEQ = VCC ICQ RciC = 0，uCE = 12 V ；uCE = 0，iC = 4 mA .第37页/共127页第三十八页，共127页。0iB = 0 A20 A40 A60 A80 A134224681012MQIBQ = 40 A ，ICQ = 2 mA，UCEQ = 6

26、 V.uCE /V由由 Q 点确定点确定(qudng)静态值为：静态值为：iC /mA第38页/共127页第三十九页，共127页。uBE=VBB+uI-iBRb步骤步骤(bzhu)输入输入(shr)特性特性输出特性输出特性输入输入(shr)特特性性（1）求解电压放大倍数）求解电压放大倍数2.2.动态动态分析分析第39页/共127页第四十页，共127页。（2）失真分析）失真分析 静态工作点合适且输入信号静态工作点合适且输入信号(xnho)较小为正弦波的较小为正弦波的情况下，情况下， 基本共射放大电路的波形分析基本共射放大电路的波形分析第40页/共127页第四十一页，共127页。A)静态工作点过低

27、静态工作点过低，引起，引起(ynq) iB、iC、uCE 的波形失真的波形失真ibube结论：结论：iB 波形波形(b xn)失真失真OQOttOuBE/ViB / AuBE/ViB / AIBQ 截止截止(jizh)失真失真第41页/共127页第四十二页，共127页。iC 、 uCE (uo )波形波形(b xn)失真失真N P N 管 截 止管 截 止(jizh)失真时的输失真时的输出出 uo 波形。波形。uo 波形顶部失真波形顶部失真uo = uceOiCtOOQ tuCE/VuCE/ViC / mAICQUCEQ第42页/共127页第四十三页，共127页。OIB = 0QtOO NPN

28、 管管 uo波形波形tiCuCE/VuCE/ViC / mAuo = uceib(不失真不失真(sh zhn)ICQUCEQB) Q 点过高，引起点过高，引起 iC、uCE的波形的波形(b xn)失真失真饱和饱和失真失真uo 波形波形(b xn)底部失真底部失真第43页/共127页第四十四页，共127页。(3) (3) 用图解法估算用图解法估算( sun)( sun)最大输出幅度最大输出幅度 放大电路的最大放大电路的最大不失真输出电压是指不失真输出电压是指输 出 波 形 没 有 明 显输 出 波 形 没 有 明 显(mngxin)失真时能失真时能够输出的最大电压。够输出的最大电压。 Q 尽量尽

29、量(jnling)设在线段设在线段 AB 的中点。则的中点。则 AQ = QB，CD = DB问题：如何求最大不失真输出电压？问题：如何求最大不失真输出电压？Uomax=min(UCEQ-UCES) , (UCCUCEQ)OQuCE/ViC / mAACBD交流负载线交流负载线第44页/共127页第四十五页，共127页。直流负载线：直流负载线：直流通路中，晶直流通路中，晶体管输出回路外体管输出回路外电路方程对应的电路方程对应的直线。直线。cCCCCERIVU交流负载线：交流通路中，交流负载线：交流通路中，晶体管输出晶体管输出(shch)(shch)回路外回路外电路方程对应的直线。电路方程对应的

30、直线。 uce=-ic(RC/RL)= -icRLuce=-ic(RC/RL)= -icRL 而而 iC=ICQ+ic iC=ICQ+ic uCE=UCEQ+uce uCE=UCEQ+uce 得得 uCE=UCEQ-(iC- uCE=UCEQ-(iC-ICQ)RLICQ)RL3.阻容耦合共射放大阻容耦合共射放大(fngd)电路电路的分析的分析第45页/共127页第四十六页，共127页。交流负载交流负载(fzi)线的两个线的两个特征特征 过过Q点点 斜率为斜率为-1/(RCRL)交流交流(jioli)负载线的负载线的作法作法经过经过(jnggu)Q点作斜率为点作斜率为-1/ RL的直线（的直线（

31、 RL= RLRc ）过过Q点及点点及点UCEQ+ICQRL,0作直线作直线说明：说明： 直接耦合放大电路的交直流负载线是同一直线。直接耦合放大电路的交直流负载线是同一直线。 阻容耦合电路，只有在空载的情况下交直流负载线阻容耦合电路，只有在空载的情况下交直流负载线才才 合二为一，负载的接入使合二为一，负载的接入使Au减小。减小。第46页/共127页第四十七页，共127页。4.图解法的图解法的优缺优缺点点 形象直观；形象直观； 适应于适应于Q点分析点分析(fnx)、失真分析、失真分析(fnx)、最大不失真输出电压的分析、最大不失真输出电压的分析(fnx)； 能够用于大信号分析能够用于大信号分析(

32、fnx)； 不易准确求解；不易准确求解； 不能求解输入电阻、输出电阻、频带等不能求解输入电阻、输出电阻、频带等等参数。等参数。第47页/共127页第四十八页，共127页。由书例可得出用图解法分析电路、参数对静态工作由书例可得出用图解法分析电路、参数对静态工作(gngzu)点的影响点的影响（1） 改变改变(gibin) Rb，保持，保持VCC ，Rc ， 不变；不变；OIBiCuCE Q1Rb 增大增大(zn d)，Rb 减小，减小，Q 点下移；点下移；Q 点上移；点上移；Q2OIBiCuCE Q1Q3（2）改变）改变 VCC，保持保持 Rb，Rc ， 不变；不变； 升高升高 VCC，直流负载线

33、平行直流负载线平行右移，动态工作范围增大，但管子右移，动态工作范围增大，但管子的动态功耗也增大。的动态功耗也增大。Q2第48页/共127页第四十九页，共127页。（3） 改变改变(gibin) Rc，保，保持持 Rb，VCC ， 不变；不变；（4） 改变改变(gibin) ，保，保持持 Rb，Rc ，VCC 不变；不变；增大增大 Rc ，直流负载线，直流负载线斜率斜率(xil)改变，则改变，则 Q 点向点向饱和区移近。饱和区移近。OIBiCuCE Q1Q2OIBiCuCE Q1Q2增大增大 ，ICQ 增大，增大，UCEQ 减小，则减小，则 Q 点移近饱和区。点移近饱和区。第49页/共127页第

34、五十页，共127页。2.2.动态动态分析分析（1） 交流通路交流通路(tngl)的输出的输出回路回路 输出通路输出通路(tngl)的外的外电路是电路是 Rc 和和 RL 的并联。的并联。（2） 交流交流(jioli)负载负载线线交流负载线交流负载线交流负载线斜率为：交流负载线斜率为：OIBiC / mAuCE /VQ第50页/共127页第五十一页，共127页。（3） 动态工作情况动态工作情况(qngkung)图解分析图解分析0.680.72 uBE iBtQ000.7t6040200uBE/ViB / AuBE/ViBUBE第51页/共127页第五十二页，共127页。交流负载线交流负载线直流负

35、载线直流负载线4.57.5 uCE912t0ICQiC / mA0IB = 4 0 A2060804Q260uCE/ViC / mA0tuCE/VUCEQ iC输出回路工输出回路工作情况作情况(qngkung)分析分析第52页/共127页第五十三页，共127页。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，就可以把三极管小范围内的特性三极管小范围内的特性(txng)曲线近似地用直线来代替，从而可以把三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

36、路来处理。建立小信号模型的意义：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建立小信号模型的意义：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(fichng)困难。建立小信号模型，就是在小信号作用下（工作点附近），将非线性困难。建立小信号模型，就是在小信号作用下（工作点附近），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。器件做线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。第53页/共127页第五十四页，共127页。cCQCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVICC使用使用(shyng)(shyng)条件：条件：UBEUBEUonUon且且UCEUBEUCEU

37、BE第54页/共127页第五十五页，共127页。(1) h参数等效模型(mxng) 将晶体管看成一个双端口网络：输入端口、输出端口。其端口电压、电流的关系用h参数来描述，写成函数关系为：BEuBiCEuCi第55页/共127页第五十六页，共127页。对上两式求全对上两式求全(qiqun)微分得：微分得：ube= h11ib+ h12uceic= h21ib+ h22uce在小信号在小信号(xnho)情况下，无限小的信情况下，无限小的信号号(xnho)增量可用有限的增量代替增量可用有限的增量代替由表达式可得晶体管的小信号由表达式可得晶体管的小信号(xnho)等效模型等效模型(h参数等效模型参数等

38、效模型)h21第56页/共127页第五十七页，共127页。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(b-e(b-e间动态间动态(dngti)(dngti)电阻电阻) )，h11h11uBE/uBE/iBiB输入端电流恒定输入端电流恒定(hngdng)(hngdng)（交流开路）的反向电压传输比（交流开路）的反向电压传输比( (内反馈系数内反馈系数) )，h12 h12 uBE/uBE/uCEuCE（2 2）h h参数的物理意义参数的物理意义( (四个参数量纲四个参数量纲(lin (lin n)n)各不相同，故称为混合参数各不相同，故称为混合参数hybrid hybrid 参数参数）

39、第57页/共127页第五十八页，共127页。输出端交流短路输出端交流短路(dunl)(dunl)时的正向电流传输比时的正向电流传输比( (电流放大系数电流放大系数) )，h21 h21 iC/iC/iBiB输入端电流恒定（交流输入端电流恒定（交流(jioli)(jioli)开路）时的输出电导开路）时的输出电导(c-e(c-e间电导间电导) )，h22 h22 iC/iC/uCEuCE第58页/共127页第五十九页，共127页。(3)h参数参数(cnsh)等效模等效模型的简化型的简化BJT的的h参数模型参数模型h21ibicuceibubeh12uceh11h22ubeuceibcebicBJT

40、双口网络双口网络 ibicuceibuber ucerberceubeuce第59页/共127页第六十页，共127页。（4） h参数参数(cnsh)的的确定确定 一般一般(ybn)用测试用测试仪测出；仪测出； rbe 与与Q点有关点有关(yugun)，可用图示仪测出。，可用图示仪测出。一般也用公式估算一般也用公式估算 rbe rbe= rb+ (1+ ) re则则 )mA()mV(26)1(200EQbeIr )mA()mV()mA()mV(EQEQTeIIVr26而而 (T=300K) 对于低频小功率管对于低频小功率管 rb(100300） 第60页/共127页第六十一页，共127页。3、放

41、大、放大(fngd)电路的动态分析电路的动态分析电路动态参数的分析就是电路动态参数的分析就是求解电路电压求解电路电压(diny)放大倍数、放大倍数、输入电阻、输出电阻。输入电阻、输出电阻。解题解题(ji t)的方法是：的方法是：在放大电路的交流通路中，用在放大电路的交流通路中，用h参数等效模型取代三极管得到放大电路交流等效电路参数等效模型取代三极管得到放大电路交流等效电路 图图2.2.5共射极放大电路共射极放大电路RbviRcRLiVbIcIOVbI第61页/共127页第六十二页，共127页。根据根据(gnj)RbviRcRLiVbIcIOVbI则电压则电压(diny)增益为增益为(1) 求电

42、压放大倍数求电压放大倍数(bish)（电压增益（电压增益）第62页/共127页第六十三页，共127页。（2） 求输入电求输入电阻阻RbRcRLiVbIcIOVbIRiiI（3） 求输出电阻求输出电阻RbRcRLiVbIcIOVbIRo0i VRo = Rc 所以所以第63页/共127页第六十四页，共127页。（4）当信号源有内阻）当信号源有内阻(ni z)时：时：Ri为放大为放大(fngd)电路的输入电阻电路的输入电阻求求Ui.UO.Ui.Us.第64页/共127页第六十五页，共127页。1.求解静态工作点求解静态工作点Q；2.求工作点对应的求工作点对应的h参数（求参数（求rbe）；）；3.画

43、出交流等效电路；画出交流等效电路；4.根据根据(gnj)要求求解动态参数。要求求解动态参数。注意：注意： 只有在只有在Q点正常的情况下，动态分析才有意义点正常的情况下，动态分析才有意义(yy)。Ri中不应含有中不应含有Rs， Ro中不应含有中不应含有RL。第65页/共127页第六十六页，共127页。第66页/共127页第六十七页，共127页。4.4晶体管放大电路晶体管放大电路(dinl)的三种接法的三种接法 共射组态共射组态(z ti) CE共集组态共集组态(z ti) CC共基组态共基组态 CBC1Rb+VCCC2RL+Re+RS+sUoU 共射极放大电路共射极放大电路C1C2+_+_OUi

44、UReVEEVCCRcRLT第67页/共127页第六十八页，共127页。静态工作点稳定共射放大电路静态工作点稳定共射放大电路1. 1.温度温度(wnd)(wnd)对静态工作点对静态工作点QQ的影响的影响第68页/共127页第六十九页，共127页。第69页/共127页第七十页，共127页。BBEVEECoeIUVIICTRVRRRVIIBQ)(CCb21b1bBQB1)()(: :不变增设发射极电阻措施二，基本不随温度变化。电路参数的选取满足措施一定性分析定性分析(dngxngfnx)第70页/共127页第七十一页，共127页。反馈反馈(fnku)：将输出量通过一：将输出量通过一定的方式引回到输

45、入回路来影定的方式引回到输入回路来影响输入量的措施。响输入量的措施。负反馈负反馈(fnku)：使输出量的变：使输出量的变化减小的反馈化减小的反馈(fnku)。直流反馈直流反馈(fnku)：出现在直流：出现在直流通路中的反馈通路中的反馈(fnku)。几个几个(j (j )概念概念: :第71页/共127页第七十二页，共127页。(1)静态分析(fnx)在I1IBQ的条件下第72页/共127页第七十三页，共127页。UBQUEQ(1+)ReRb I1IBQ如何判断如何判断(pndun)条件条件I1IBQ是否满足是否满足?第73页/共127页第七十四页，共127页。coRR 将将Rb1Rb1、Rb2

46、Rb2合并为一个合并为一个电阻电阻RbRb，则该等效电路与，则该等效电路与前面阻容耦合共射电路的交前面阻容耦合共射电路的交流等效电路完全相同，前面流等效电路完全相同，前面导出的动态参数导出的动态参数(cnsh)(cnsh)的表达式可直接利用。的表达式可直接利用。有旁路有旁路(pn l)电容电容时时第74页/共127页第七十五页，共127页。利利?弊弊?无旁路无旁路(pn l)电容电容时时第75页/共127页第七十六页，共127页。引入直流负反馈温度补偿 Rb1或Rb2采用(ciyng)热敏电阻。 Rb1应具有 温度系数， Rb2应具有 温度系数。负正第76页/共127页第七十七页，共127页。

47、CBRCoBRRbCCbBEQCCRIIIICTIIIRVRUVIbb )(CBEBDECoIUUUUICT )(第77页/共127页第七十八页，共127页。基本共集放大基本共集放大(fngd)电路电路图图 基本基本(jbn)共集放大电路共集放大电路1.电路电路(dinl)的组成的组成信号从基极输入，信号从基极输入，从发射极输出从发射极输出1.电路组成电路组成第78页/共127页第七十九页，共127页。2.静态(jngti)分析第79页/共127页第八十页，共127页。3.动态分析动态分析（1）电压放大）电压放大(fngd)倍数倍数第80页/共127页第八十一页，共127页。第81页/共127

48、页第八十二页，共127页。（4）基本）基本(jbn)共集放大电路特点共集放大电路特点a)电压放大倍数恒小于电压放大倍数恒小于 1，而接近，而接近 1， 且输出且输出(shch)电压与输入电压同相，又称电压跟电压与输入电压同相，又称电压跟随器。随器。b)输入电阻较大输入电阻较大(jio d),可达几十几百千欧可达几十几百千欧。c)输出电阻低，可小于几十欧，故带载能力输出电阻低，可小于几十欧，故带载能力 比较强。比较强。只放大电流，不放大电压！只放大电流，不放大电压！第82页/共127页第八十三页，共127页。基本共基放大电路基本共基放大电路(dinl)1.电路电路(dinl)组成组成图图 共基极

49、放大共基极放大(fngd)电路电路VBB 保证发射结正偏；保证发射结正偏；VCC 保证集保证集电结反偏；三极管工作电结反偏；三极管工作(gngzu)在放大在放大区。区。( (a) )电路电路+_+_OuIuReVBBVCCRcT+_OUReVBBVCCRcT( (b) )直流通路直流通路第83页/共127页第八十四页，共127页。2.静态静态(jngti) 分析分析(IBQ , ICQ , UCEQ)直流通直流通(litng)(litng)路路+_OUReVBBVCCRcT第84页/共127页第八十五页，共127页。( (a) )电路电路+_+_OuIuReVBBVCCRcT( (b) )交流

50、通路交流通路OU+_+_iUReRcT+_+_OUiURerbeeICIbIbI becRC第85页/共127页第八十六页，共127页。3.动态分析动态分析（1）电压）电压(diny)放大倍数放大倍数微变等效电路微变等效电路由图可得：由图可得：交流交流(jioli)等等效电路效电路+_+_OUiURerbeeICIbIbI becRC第86页/共127页第八十七页，共127页。（2）电流）电流(dinli)放放大倍数大倍数由微变等效电路可得，共基极放大电路没有电流放大作用，因为由微变等效电路可得，共基极放大电路没有电流放大作用，因为：输入电流：输入电流 ii=ie，输出电流，输出电流 iO=i

51、C， Ai= iO/ii= ic /ie =但是具有电压放大作用。电压放大倍数但是具有电压放大作用。电压放大倍数(bish)与相应的共射电与相应的共射电路相等，但没有负号，说明该电路输入、输出信号同相位。路相等，但没有负号，说明该电路输入、输出信号同相位。+_+_OUiURerbeeICIbIbI becRC第87页/共127页第八十八页，共127页。（3）输入电阻）输入电阻(4)输出电阻输出电阻 Ro RC+_+_OUiURerbeeICIbIbI becRC第88页/共127页第八十九页，共127页。（5）基本共基放大）基本共基放大(fngd)电路特点电路特点a) 无电流放大作用，有电压放

52、大能力，无电流放大作用，有电压放大能力， 输入输入(shr)、输出信号同相位、输出信号同相位b)输入电阻较小。输入电阻较小。c)输出电阻较大输出电阻较大(jio d)，与共射电路相同，与共射电路相同，均为均为RC。d)通频带最宽，适于作宽频带放大电路。通频带最宽，适于作宽频带放大电路。第89页/共127页第九十页，共127页。基本放大电路三种接法的性能基本放大电路三种接法的性能(xngnng)比较比较大(数值同相应的共射电路，但同相)小(小于、近于 1 )大(几十 一百以上) 小 大(几十 一百以上) 大(几十 一百以上)电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

53、基 组组 态态C1C2OUVCCRb2Rb1+_ReCbRLiUC1Rb+VCCC2RL+Re+iUOUC1Rb+VCCC2RL+iUOURciAuA 1beLrR ebee)1()1(RrR beLrR 第90页/共127页第九十一页，共127页。 通频带大(几百欧 几十千欧)小(几欧 几十欧)大(几百欧几十千欧)Ro小(几欧 几十欧)大(几十千欧以上)中(几百欧几千欧) 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 1sbeRroR 1berebe)1(Rr 窄窄较宽较宽宽宽第91页/共127页第九十二页，共127页。 阻容耦合放大电路由

54、于存在级间耦合电容、发射极旁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，它们的容抗路电容及三极管的结电容等，它们的容抗(rn kn)随频随频率变化，故当信号频率不同时，放大电路的输出电压相对率变化，故当信号频率不同时，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。于输入电压的幅值和相位都将发生变化。第92页/共127页第九十三页，共127页。f|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 阻容耦合单管共射放大电路的频率响阻容耦合单管共射放大电路的频率响应应第93页/共127页第九十四页，

55、共127页。结束结束(jish)(jish)放映放映第94页/共127页第九十五页，共127页。 4.5放大(fngd)电路的频率特性在前面的讨论中，我们得出如下结论在前面的讨论中，我们得出如下结论(jiln)(jiln)：1 1）电压放大倍数为正值，则）电压放大倍数为正值，则 输出与输入同相输出与输入同相2 2）电压放大倍数为负值，则）电压放大倍数为负值，则 输出与输入反相输出与输入反相 实际上，这种情况只发生在一定的频率范围内。实际上，这种情况只发生在一定的频率范围内。2.2.由于放大电路由于放大电路(dinl)(dinl)中存在着耦合电容、旁路电容、晶体管的结电容和电路中存在着耦合电容、

56、旁路电容、晶体管的结电容和电路(dinl)(dinl)3.3.的分布电容等，它们的容抗的分布电容等，它们的容抗XC(=1/wc)XC(=1/wc)随着频率的变化而变化，因此放随着频率的变化而变化，因此放大电路大电路(dinl)(dinl)的某些性能指标与输入信号的频率有关。的某些性能指标与输入信号的频率有关。 3.3. 当输入信号的频率太高或太低时，放大倍数的幅值和相位都将随输入信号的频率当输入信号的频率太高或太低时，放大倍数的幅值和相位都将随输入信号的频率的变化而变化。也就是说，的变化而变化。也就是说，放大电路的电压放大倍数是频率的函数放大电路的电压放大倍数是频率的函数，这种函数关系叫做放大

57、电路的这种函数关系叫做放大电路的“频率响应频率响应”或或“频率特性频率特性”。均与频率的大小无关一般来说，放大倍数是复数，可写为：一般来说，放大倍数是复数，可写为：= A= Au ue ej j = A= Au u 。其中其中: A: Au u 与频率的关系称为与频率的关系称为 幅频特性幅频特性 与频率的关系称为与频率的关系称为 相频特性相频特性uAuA第95页/共127页第九十六页，共127页。 在实际应用中,电子电路所处理的信号,都不是简单的单一频率信号,它们都是由幅度及相位都有固定比例关系的多种频率分量组合而成的复杂信号,即具有一定的频谱。 由于放大电路中存在电抗元件,使得放大器可能对不

58、同频率信号分量的放大倍数和相移不同。 如果放大电路对不同频率信号的幅值放大不同,就会引起幅度失真。如果放大电路对不同频率信号产生的相移不同就会引起相位失真。幅度失真和相位失真总称为频率失真,由于此失真是由电路的线性电抗元件（电阻、电容、电感等）引起的,故又称为线性失真。 为实现(shxin)信号的不失真放大,要需研究放大器的频率响应。 频率响应频率响应(pn l xin (pn l xin yn)yn)概述概述1.研究放大研究放大(fngd)电路频率响应的必电路频率响应的必要性要性第96页/共127页第九十七页，共127页。频率失真与非线性失真频率失真与非线性失真 频率失真和非线性失真同样都是使输出频率失真和非线性失真同样都是使输