武汉理工大学模电课件第3章三极管放大电路

1、模拟电子技术模拟电子技术电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程第三章第三章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路信息工程学院信息工程学院电子技术基础课程组电子技术基础课程组 2022-4-253.3.双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路 双极型三极管双极型三极管(BJT) 基本基本共射极共射极放大电路放大电路 放大电路的放大电路的分析方法分析方法 放大电路放大电路静态工作点静态工作点的稳定问题的稳定问题 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 组合放大电路组合放大电路* * * 放大电路的放大电路的频率响应频率响应 单级放大电路的瞬态响应单级

2、放大电路的瞬态响应* * *主要内容主要内容知识点知识点作业作业/wiki/BJT小结小结 2022-4-25本章主要内容本章主要内容1.1. 半导体三极管的结构、工作原理、电流分配关系、特性曲半导体三极管的结构、工作原理、电流分配关系、特性曲线线2.2. 三极管放大电路的组成、放大电路的分析方法三极管放大电路的组成、放大电路的分析方法先静后动先静后动静态分析静态分析估算法、图解分析法求估算法、图解分析法求Q Q点点动态分析动态分析图解法、小信号模型法求图解法、小信号模型法求AV、Ri、Ro3.3. 分析放大电路三种组态：共射、共集，共基。并进行比较

3、。分析放大电路三种组态：共射、共集，共基。并进行比较。4.4. 放大电路的重要指标放大电路的重要指标频率响应和带宽。频率响应和带宽。 2022-4-25知识点知识点NPN管管 PNP管管 半导体三极管的放大条件半导体三极管的放大条件 放大作用放大作用 共射电流放大系数共射电流放大系数 共基电流放大系数共基电流放大系数 输入、输出特性输入、输出特性 交、直流通路交、直流通路 直流负载线直流负载线 静态工作点静态工作点 交流负载线交流负载线 放大区放大区 饱和区饱和区 截止区截止区电压放大倍数电压放大倍数 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻 共射、共基、共集共射、共基、共集幅频响应幅频响应 相频响

4、应相频响应转折频率转折频率 频率失真频率失真 低通电路低通电路 高通电路高通电路 波特图波特图 高频响应高频响应 低频响应低频响应 带宽带宽 2022-4-25半导体半导体BJT一、结构简介一、结构简介(Semiconductor Bipolar Junction Transistor)分类分类按频率：高频管、低频管按频率：高频管、低频管按功率：大、中、小功率管按功率：大、中、小功率管按材料：硅管、锗管按材料：硅管、锗管按结构：按结构：NPN型型、PNP型型二、放大状态下二、放大状态下BJT的工作原理的工作原理三、三、BJT的的V-I 特性曲线特性曲线四、四、BJT的主要参数的主要参数五、五、

5、BJT的选型的选型(自学自学P3941)六、温度对六、温度对BJT参数及特性的影响参数及特性的影响 2022-4-25e 发射极发射极 emitterc 集电极集电极 collectorJE 发射结发射结晶体管内部结构（晶体管内部结构（NPN）N集电区集电区N发射区发射区P基区基区b基极基极baseJC 集电结集电结ceb 基区：薄基区：薄(微米量级微米量级)，掺杂度低，掺杂度低 传输电子（非平衡少子）传输电子（非平衡少子） 发射区：掺杂度很高发射区：掺杂度很高 向基区发射电子（多子）向基区发射电子（多子） 集电区：面积大，掺杂度比发射区小集电区：面积大，掺杂度比发射区小 收集电子（多子）收集

6、电子（多子）箭头方向代表发射结正偏情况箭头方向代表发射结正偏情况下，发射极电流的实际方向下，发射极电流的实际方向 2022-4-25晶体管内部结构（晶体管内部结构（PNP）cbe 基区：薄基区：薄(微米量级微米量级)，掺杂度低，掺杂度低 传输空穴（非平衡少子）传输空穴（非平衡少子） 发射区：掺杂度很高发射区：掺杂度很高 向基区发射空穴（多子）向基区发射空穴（多子）PPNb基极基极basec 集电极集电极 collectore 发射极发射极 emitterJC 集电结集电结JE 发射结发射结 集电区：面积大，掺杂度比发射区小集电区：面积大，掺杂度比发射区小 收集空穴（多子）收集空穴（多子）箭头方

7、向代表发射结正偏情况箭头方向代表发射结正偏情况下，发射极电流的实际方向下，发射极电流的实际方向 2022-4-25放大状态下放大状态下BJT工作原理工作原理 在不同偏置条件下的四种工作状态在不同偏置条件下的四种工作状态发射结发射结集电结集电结工作状态工作状态反偏反偏反偏反偏截止截止反偏反偏正偏正偏倒置放大倒置放大正偏正偏反偏反偏正常放大正常放大正偏正偏正偏正偏饱和饱和1. BJT内部载流子传输过程内部载流子传输过程2. BJT的电流分配关系的电流分配关系3. BJT在放大电路中的应用举例在放大电路中的应用举例思考题思考题ecN集电区集电区N发射区发射区P基区基区b 三极管正常放大的内部条件与外

8、部条件三极管正常放大的内部条件与外部条件 2022-4-25 发射区中的多子向基区扩散发射区中的多子向基区扩散,形成发射极电流形成发射极电流IE 非平衡少子在基区扩散与复合非平衡少子在基区扩散与复合,形成复合电流形成复合电流IBN 集电区收集载流子集电区收集载流子,形成集电极电流形成集电极电流IC载流子传输过程载流子传输过程EEVCCVBICIEIeRcRNPNbec发射结发射结集电结集电结EPIENIEPENEIII CNICBOICBOCNCIII BNIBNCNENIII CBOEPBNBIIII CEII )(CBOCNEPENIIII CBOEPCNEN)(IIII 2022-4-2

9、5电流分配关系电流分配关系EEVCCVBICIEIeRcRNPNbec发射结发射结集电结集电结EPIENICNICBOIBNI数数共基极直流电流放大系共基极直流电流放大系： ECNII ECCBOIII 很小时，很小时，当当CBOBCCBOCNCBCE111,IIIIIIIII 又由于又由于 1数数共射极直流电流放大系共射极直流电流放大系：定义定义 BCII BE)1(II CBOCBOCEO)1(11III 2022-4-25应用举例应用举例 BJT放大电路的三种连接方式放大电路的三种连接方式 BJT具有放大作用的条件具有放大作用的条件 内部条件：基区薄，掺杂度很低；发射区掺杂度高，内部条件

10、：基区薄，掺杂度很低；发射区掺杂度高，结面积小；集电区掺杂低于发射区，结面积大。结面积小；集电区掺杂低于发射区，结面积大。 外部条件：发射结正偏，集电结反偏（基本原则）。外部条件：发射结正偏，集电结反偏（基本原则）。 2022-4-25三种连接方式三种连接方式基极基极集电极集电极发射极发射极公共端公共端电压电压电流电流电压、电流电压、电流放大作用放大作用集电极集电极发射极发射极共基组态共基组态发射极发射极基极基极共集组态共集组态集电极集电极基极基极共射组态共射组态输出端输出端输入端输入端 2022-4-25BJT工作原理思考题工作原理思考题思考题思考题1. 1. 保证三极管处于放大的工作状态，

11、其外部条件是什么？保证三极管处于放大的工作状态，其外部条件是什么？2. 2. 一个三极管和两个背靠背相接的二极管有什么区别？一个三极管和两个背靠背相接的二极管有什么区别？3. 3. 三极管放大电路有哪几组状态，每组状态电路特点？三极管放大电路有哪几组状态，每组状态电路特点？4. 4. 共基电路有无电流电压放大作用？共射电路呢？共基电路有无电流电压放大作用？共射电路呢？5. 5. 为什么说三极管是电流控制器件，三极管的电流分配为什么说三极管是电流控制器件，三极管的电流分配关系怎样？关系怎样？ 2022-4-25BJT的的V-I 特性曲线特性曲线1. 共射电路中共射电路中BJT的特性曲线的特性曲线

12、a) 输入特性曲线输入特性曲线b) 输出特性曲线输出特性曲线 非线性元件，常借助于伏安特性来描述非线性元件，常借助于伏安特性来描述 指数方程，直接求解难度大，常采用直观方法指数方程，直接求解难度大，常采用直观方法（特性曲线）（特性曲线） 三个电极，特性曲线需要两张图来表达三个电极，特性曲线需要两张图来表达a）输入特性曲线（输入回路的伏安特性）输入特性曲线（输入回路的伏安特性）b）输出特性曲线（输出回路的伏安特性）输出特性曲线（输出回路的伏安特性）2. 共基电路中共基电路中BJT的特性曲线的特性曲线 2022-4-25.0BEBCE掺杂度有关掺杂度有关和基区宽度及和基区宽度及大小只与大小只与进行

13、，进行，基区内的复合最大程度基区内的复合最大程度力弱，力弱，非平衡少数载流子的能非平衡少数载流子的能时，集电结正偏，收集时，集电结正偏，收集viv .,V1BBECE表现为曲线稍微右移表现为曲线稍微右移，作用下作用下在同一在同一减少，减少，少数载流子，基区复合少数载流子，基区复合平衡平衡反偏状态，开始收集非反偏状态，开始收集非集电结已进入集电结已进入时时当当 ivvBEvBi共射输入特性曲线共射输入特性曲线 输入特性输入特性常数常数 CE)(BEBvvfiV0CE vV1CE v80604020()A0+iC-vBE+-vCET+iB明显。明显。再增加时，曲线右移不再增加时，

14、曲线右移不V1CE v 2022-4-25共射输出特性曲线共射输出特性曲线BiBEvCiCEv EiiiB=20A04060801002468/ V vCE01234C/ mA 输出特性输出特性常数常数 B)(CECivfib.b.起始部分很陡起始部分很陡 d.d.曲线比较平坦的部分，曲线比较平坦的部分，随随vCE增加略上翘。增加略上翘。特点：特点：a.a.各条曲线形状相似各条曲线形状相似c. .输出特性当超过一定值时输出特性当超过一定值时（约（约1V），变得平坦），变得平坦三个工作区域三个工作区域 2022-4-25三个工作区域三个工作区域iiB=20A04060801002468/ V v

15、CE01234C/ mA 饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区饱和区饱和区iC受受vCE显著控制的区域，显著控制的区域，该区域内该区域内vCE0.7 V。此时发射结正。此时发射结正偏，集电结也正偏偏，集电结也正偏;ICiB; VCE= VCES0.3V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，发射结的曲线的下方。此时，发射结偏置偏置0.7，集电结反偏，集电结反偏; IB0，IC0 , CE极间开路。极间开路。放大区放大区曲线基本平行等距。此曲线基本平行等距。此时，发射结正偏时，发射结正偏0.7V ，集电结，集电结反偏反偏; IC=IB 该区中有：该区中有：

16、BCII 2022-4-25共基特性曲线共基特性曲线2. 共基电路的特性曲线共基电路的特性曲线 输入特性输入特性 输出特性输出特性 Cvvfi CB)(EBECivfi E)(CBC60420.8ConstantCB v)V(EBv)mA(Ei08)mA(Ci)V(BCvmA1E imA2mA3mA4mA0 2022-4-25BJT的主要参数的主要参数1. 电流放大系数（分交、直流两种情况）电流放大系数（分交、直流两种情况）2. 极间反向电流极间反向电流3. 极限参数极限参数a）集电极开路时，）集电极开路时，V（BR）EBOb）发射极开路时，）发射极开路时，V（BR）CBO

17、c）基极开路时，）基极开路时，V（BR）CEO d）ICM（IC增加时，增加时， 要下降要下降。当。当 值值下降到线性放大区下降到线性放大区 值的值的70时，所对应的时，所对应的IC称为集电极最大允许电流称为集电极最大允许电流ICM。）e）集电极）集电极最大允许功率耗散最大允许功率耗散PCM-(BR)CEO(BR)CBO(BR)EBOCMCECCPviP 2022-4-25电流放大系数电流放大系数 共基极电流放大系数：共基极电流放大系数：BCII BCii ECII ECii 一般取一般取30308080之间之间38A60mA3 . 2BC II40A40)-(60mA)5 . 13 . 2(

18、BC ii 共发射极电流放大系数：共发射极电流放大系数：iiB=20A04060801002468/ V vCE01234C/ mA 3 . 25 . 1Bi Ci 2022-4-25极间反向电流极间反向电流+ICBOecbICEO（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，在其集电结上加反向发射极开路时，在其集电结上加反向电压，得到的反向电流。本质：电压，得到的反向电流。本质：PN结结的反向（饱和）电流。的反向（饱和）电流。其大小与温度有关。其大小与温度有关。（2）集电极发射极间的穿透电流）集电极发射极间的穿透电流ICEO基极开路时，集电极到发射极间的电流基

19、极开路时，集电极到发射极间的电流穿透电流穿透电流 。其大小与温度有关。其大小与温度有关。 锗管：微安数量级，锗管：微安数量级，硅管：纳安数量级。硅管：纳安数量级。CBOCEO)1(II 2022-4-25晶体管的安全工作区晶体管的安全工作区iCvCE0V (BR)CEOICMPCM不安全区不安全区安全区安全区等功耗线等功耗线PC = PCM = vCEiC 2022-4-25三极管的型号三极管的型号国家标准对半导体器件型号的命名如下国家标准对半导体器件型号的命名如下（GB249-74）：3DG6C用数字表示序号。用数字表示序号。器件的类型，器件的类型，P为普通管，为普通管，Z为整流管，为整流管

20、，K为开关管，为开关管，U为光电管，为光电管，X为低频小功率管，为低频小功率管，G为高频小功率管，为高频小功率管，D为低频大功率管，为低频大功率管，A为高频大功率管，为高频大功率管，3DJ为场效应为场效应管，管，BT打头为半导体特殊器件。打头为半导体特殊器件。器件的材料，器件的材料，A为为PNP型型Ge，B为为NPN型型Ge， C为为PNP型型Si， D为为NPN型型Si。3代表三极管。代表三极管。目前电子制作中常用目前电子制作中常用90 xx系列。系列。用汉语拼音表示规格号，表明规格参数。用汉语拼音表示规格号，表明规格参数。 2022-4-25基本共射极放大电路基本共射极放大电路二、二、电路

21、组成电路组成(P49例例3.4.2)1. 三极管三极管2. 偏置电路偏置电路3. 输入、输出电路输入、输出电路一、一、BJT放大原理放大原理(P9899 3.3.1、3. 3.2)三、三、电路习惯画法、交流通路和直流通路电路习惯画法、交流通路和直流通路四、工作原理四、工作原理 2022-4-25-v+vCERcVCCRbTVEE-VCE+BJT放大原理放大原理vCE(iCRc）放大原理：放大原理：vBEiBiC（iB） vo 电压放大倍数：电压放大倍数：iovvAv vi三极管工作在放大区的基本原则：三极管工作在放大区的基本原则：发射结正偏，发射结正偏，集电结反偏。集电结反偏。vi+iB+iC

22、+vBE-+VBEICIB共发射极接法共发射极接法静态与动态工作状态静态与动态工作状态 2022-4-25电路组成电路组成1 信号的输入输出电路信号的输入输出电路 以正弦波为标准输入信号以正弦波为标准输入信号 在实际应用中，正弦波容易识别。在实际应用中，正弦波容易识别。 任何周期信号或非周期信号都可以用不同频率正任何周期信号或非周期信号都可以用不同频率正弦波的叠加来表达。弦波的叠加来表达。 信号从输入端加入，经电路放大后，推动负载。信号从输入端加入，经电路放大后，推动负载。 电路的直流信号不影响输入输出的交变信号。电路的直流信号不影响输入输出的交变信号。 要求信号能顺畅的输入输出。要求信号能顺

23、畅的输入输出。 大电容大电容隔直流通交流隔直流通交流 信号分别通过一个电解电容（容量要大）输入、信号分别通过一个电解电容（容量要大）输入、输出电路。注意，电解电容有正负极，在接入电路时输出电路。注意，电解电容有正负极，在接入电路时要将其正极靠近电源正极。要将其正极靠近电源正极。 2022-4-25电路组成电路组成2+TCb1Cb2Rb-+voRLRcVCCVBB-+vi基极电源基极电源与基极电与基极电阻，使发阻，使发射结正偏，射结正偏，并提供适并提供适当的静态当的静态工作点工作点IB和和vBE。放大元件放大元件iC= iB，工作在放大，工作在放大区，要保证集电结反偏，发区，要保证集电结反偏，发

24、射结正偏。射结正偏。集电极电阻集电极电阻RC，将变，将变化的电流转变为变化化的电流转变为变化的电压。的电压。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。 2022-4-25电路组成电路组成3耦合电容：电解电容，有极性，大小为耦合电容：电解电容，有极性，大小为10 F50 F作用：作用：隔直通交。隔直通交。隔离输入输出与电路直流偏置的联系，隔离输入输出与电路直流偏置的联系，同时能使信号顺利输入输出。同时能使信号顺利输入输出。+TCb1Cb2Rb-+voRLRcVCCVBB-+vivi 2022-4-25-+vi习惯画法和交、直流通路习惯画法和交、直

25、流通路+TCb1Cb2Rb-+voRLRcVCCVBBRbRcVCCTRbRcVCC直流通路（静态分析）直流通路（静态分析）-+vi+TRb-+voRLRc交流通路交流通路动态分析动态分析:小内阻的直流电压源、较大小内阻的直流电压源、较大容量的电容等视作短路容量的电容等视作短路大内阻的直流电流源、大电大内阻的直流电流源、大电感等视作开路感等视作开路TRbRcVCC直流通路（静态分析）直流通路（静态分析） 2022-4-25放大电路的分析方法放大电路的分析方法二、小信号模型分析法（二、小信号模型分析法（例题例题）1. 思路：非线性特性的线性化思路：非线性特性的线性化2. 应用条件：低频小信号应用

26、条件：低频小信号3. BJT的参数模型及简化模型的参数模型及简化模型4. 用小信号模型分析共射极放大电路用小信号模型分析共射极放大电路5. 其他电路组态的小信号模型其他电路组态的小信号模型*一、图解分析方法（一、图解分析方法（例题例题）1. 静态分析静态分析2. 动态分析动态分析3. 非线性失真与静态工作点的关系非线性失真与静态工作点的关系低频低频 “大大”信号信号不能求动态指标不能求动态指标 2022-4-25图解分析法图解分析法(静态分析静态分析)直流负载线：直流负载线：VCE=VCCICRCVCCICVCECCCRV由估算法求出由估算法求出IB，IB对应的输出特性与直流负载对应的输出特性

27、与直流负载线的交点就是工作点线的交点就是工作点QQIB静态静态VCE静态静态IC-+viTCb1Cb2RbRcVCC-+voTRbRcVCC直流通路（静态分析）直流通路（静态分析）CI 2022-4-25图解分析法（动态分析）图解分析法（动态分析） 图解的图解的交流放大交流放大原理（假设输出开路）原理（假设输出开路）iBvBEQviic假设在静态工作点的基础上，假设在静态工作点的基础上，输入一微小的正弦信号输入一微小的正弦信号 vi静态工作点静态工作点iCvCEvce注意：注意：vce与与vi反相！反相！ibBQIBEQVBHIBLI 2022-4-25图解动态分析图解动态分析-+viTCb1

28、Cb2RbRcVCC-+voiCvCE1）信号是交直流共存：）信号是交直流共存：ceCECEcCCbBBbeBEBEvVviIiiIivVv 2）虽然交流量可正负变化，但瞬时）虽然交流量可正负变化，但瞬时量方向始终不变量方向始终不变3）输出）输出vo与输入与输入vi相比，相比，幅度被放大了，频率幅度被放大了，频率不变，但相位相反。不变，但相位相反。 2022-4-25图解动态分析图解动态分析-+vi+TCb1Cb2-+voRLRbRcVCC 考虑负载的影响考虑负载的影响a）静态工作不受影响）静态工作不受影响？b）交流通路有所不同）交流通路有所不同-+vi+TRb-+voRLRcciceLcLc

29、Lccce1 )/(vRiRiRRiv 即：即：ceCEQCEvVv LcCEQ RiV LCQCCEQ)(RIiV LCLCQCEQRiRIV 交流负载线交流负载线常数常数 2022-4-25交流负载线交流负载线iCvCEVCCCCCRVQIB交流负载线交流负载线直流负载线直流负载线斜率为斜率为-1/RL 。（ RL= RLRc ）经过经过Q点。点。 交流负载线是有交流输入信号时工作点的运动轨迹。交流负载线是有交流输入信号时工作点的运动轨迹。 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。 2022-4-25非线性失真与静态工作点的关系非线性失真与静态工作点的关系1

30、iiB=20A04060801002468/ V vCE01234C/ mA 饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区100BEvBi30a）Q点过低点过低信号容易进入截止区：截止失真信号容易进入截止区：截止失真60 2022-4-25非线性失真与静态工作点的关系非线性失真与静态工作点的关系2iiB=20A04060801002468/ V vCE01234C/ mA b）Q点过高点过高信号容易进入饱和区：饱和失真信号容易进入饱和区：饱和失真c）为减小和避免非线性失真，必须合理设置）为减小和避免非线性失真，必须合理设置Q点。点。最大不失真输出最大不失真输出 2022-4-25图解例题图解例题 20

31、22-4-25BJT的共射低频的共射低频H参数模型参数模型11. H参数的引出参数的引出根据网络参数理论：根据网络参数理论：),(1CEBBEvifv ),(2CEBCvifi求微小变化量（全微分）：求微小变化量（全微分）：CECEBEBBBEBEBCEdvvvdiivdvIV CECECBBCCBCEdvvidiiidiIV cerebiebevhihv ceoebfecvhihi BiBEvCiCEv EiCEQBBEViv BQCEBEIvv CEQBCvii BQCECivi 小信号小信号 2022-4-25+cevbevcibibeec+cerevhbi ber+cevbevcibi

32、becBJT的共射低频的共射低频H参数模型参数模型22. 各各 H参数的物理意义参数的物理意义cerebiebevhihv ceoebfecvhihi ：CEQBBEie Vivh 输出端交流短路时的输出端交流短路时的 输入电阻，输入电阻，rbe，103。：BQCEBEreIvvh 输入端交流开路时的输入端交流开路时的反向电压传输比，反向电压传输比，r，10-310-4。:CEQBCfeViih 输出端交流短路时输出端交流短路时的电流放大的电流放大 系数，系数，102。:BQCECoeIvih 输入端交流开路时的输入端交流开路时的输出电导，输出电导，1/rce，10-5S。bfeihoe1hi

33、eh简化模型简化模型 2022-4-25各各h参数的物理意义参数的物理意义1：表表示示入入电电阻阻，用用输输出出端端交交流流短短路路时时的的输输beBBEie:CErivhv iBvBE vBE iBcerebiebevhihv ceoebfecvhihi 2022-4-25表表示示馈馈系系数数，用用输输入入端端开开路路时时的的电电压压反反rCEBEre:B ivvh iBvBE vBE vCEcerebiebevhihv ceoebfecvhihi 各各h参数的物理意义参数的物理意义2： 2022-4-25表表示示流流放放大大系系数数，用用输输出出端端交交流流短短路路时时的的电电 :CEBC

34、feviih iC iBiCvCE各各h参数的物理意义参数的物理意义3：cerebiebevhihv ceoebfecvhihi 2022-4-25表表示示导导，用用输输入入端端开开路路时时的的输输出出电电ceCECoe/1:Brvihi iCvCE iC vCE各各h参数的物理意义参数的物理意义4：cerebiebevhihv ceoebfecvhihi 2022-4-25简化模型简化模型H参数的确定参数的确定cbecJeJbb rb erer 求静态工作点求静态工作点 求静态工作点处求静态工作点处berbeebbbbbbebe)()1(irririivr )(1(eebbrrr 约约为为几

35、几十十到到几几百百欧欧基基区区体体电电阻阻，小小功功率率BJT :bb r几欧或更小几欧或更小小得多，小得多，比比发射区体电阻发射区体电阻 ,:bbe rr发射结的微变电阻发射结的微变电阻:er)mA()mV(26)1(EQbbbeIrr 常温下常温下 2022-4-25小信号模型与共射电路动态分析小信号模型与共射电路动态分析-+viTCb1Cb2RbRcVCC-+vo 步骤步骤1 1：确定静态工作点：确定静态工作点 为什么是？为什么是？ 如何求？如何求？ 直流通路静态分析直流通路静态分析图解法或估算法图解法或估算法EQ 步骤步骤2 2：估算：估算微变电阻微变电阻r rbebe)mA()mV(

36、26)1(EQbbbeIrr 常温下常温下 2022-4-25小信号模型与共射电路动态分析小信号模型与共射电路动态分析-+viTCb1Cb2RbRcVCC-+vo步骤步骤3 3：画微变等效电路：画微变等效电路 画交流通路画交流通路 根据交流通路根据交流通路, ,以小信号模以小信号模型代替型代替BJTBJT得到微变等效电得到微变等效电路路 根据假定正方向标出各个电根据假定正方向标出各个电压、电流压、电流LRTebciv ov CRbRLRov CRibbecic ibbRiv sR svrbe 2022-4-25小信号模型与共射电路动态分析小信号模型与共射电路动态分析 步骤步骤4 4：求电压增益

37、：求电压增益vAsR svLRov CRibbecic ibbRiv rbebeLbeLCbebLCciov/ rRrRRriRRivvA 步骤步骤5 5：求：求RiiRRi：负载开路的情况下，从输入端口向内的等效电阻：负载开路的情况下，从输入端口向内的等效电阻Ro：负载开路、信号源短路但保留其内阻，从输出端口向内的：负载开路、信号源短路但保留其内阻，从输出端口向内的bebi/rRR 步骤步骤6 6：求：求RoCoRR 第第5版版P133 步骤步骤7 7：求：求vsA放大电路的基本模型放大电路的基本模型 2022-4-25电压放大电路电压放大电路+ +- -VsIiRs+ +- -RiAVoV

38、iRo+ +- -Io+ +- -RLVoRoRi电压放大电路的基本模型电压放大电路的基本模型1 1、输入电阻、输入电阻Ri i：iiiivR 2 2、输出电阻、输出电阻Ro：信号源短路（保留内阻）、负载开路的：信号源短路（保留内阻）、负载开路的情况下，在输出端加测试电压情况下，在输出端加测试电压vt t；实；实验的方法获得验的方法获得Ro的值。的值。Vi3 3、增益：、增益：oLLoioRRRAvvAvv 适用于：适用于： 2022-4-25电流放大电路电流放大电路IsIiRs+ +- -RiAisIiIo+ +- -RLVoRoRi电流放大电路的基本模型电流放大电路的基本模型1 1、输入电

39、阻、输入电阻Ri i：iiiivR 2 2、输出电阻、输出电阻Ro：信号源开路（保留内阻）、负载开路的：信号源开路（保留内阻）、负载开路的情况下，在输出端加测试电压情况下，在输出端加测试电压vt tVi3 3、增益：、增益：RooLosioRRRAiiAii 适用于：适用于： 2022-4-25互阻放大电路互阻放大电路RiAroIiRo+ +- -Io+ +- -RLVoRo互阻放大电路的基本模型互阻放大电路的基本模型1 1、输入电阻、输入电阻Ri i：iiiivR 2 2、输出电阻、输出电阻Ro：信号源短路（保留内阻）、负载开路的：信号源短路（保留内阻）、负载开路的情况下，在输出端加测试电压

40、情况下，在输出端加测试电压vt t3 3、增益：、增益：IsRs+ +- -RiViIioLLoioRRRAivArr 适用于：适用于： 2022-4-25互导放大电路互导放大电路+ +- -VsIiRs+ +- -RiIo+ +- -RLVoRoRiVi互导放大电路的基本模型互导放大电路的基本模型1 1、输入电阻、输入电阻Ri i：2 2、输出电阻、输出电阻Ro：信号源短路（保留内阻）、负载开路的：信号源短路（保留内阻）、负载开路的情况下，在输出端加测试电压情况下，在输出端加测试电压vt t3 3、增益：、增益：AgsViRooLosioRRRAviAgg 适用于：适用于： 2022-4-2

41、5放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标 衡量品质优劣的标准；决定其使用范围的依据。衡量品质优劣的标准；决定其使用范围的依据。 输入电阻（对前级电路的等效负载）输入电阻（对前级电路的等效负载） 输出电阻（对后级电路的等效信号源内阻）输出电阻（对后级电路的等效信号源内阻） 增益（放大倍数，表明放大电路的放大能力）增益（放大倍数，表明放大电路的放大能力） 频率响应和带宽以及信号的线性失真频率响应和带宽以及信号的线性失真 非线性失真非线性失真)()()j ()j ()j (io VVAVVA 2022-4-25三极管三极管H参数简化模型三种布局参数简化模型三种布局bi ber+cevbevci

42、bibec 2022-4-25例题（小信号模型法）例题（小信号模型法）例例: 共射放大电路如图所示。设：共射放大电路如图所示。设：VCC12V，Rb=300k,RC=4k, RL=4k,BJT的的 =40。-+viTCb1Cb2RbRcVCC-+vo3）若输出电压的波形出现如）若输出电压的波形出现如 下失真下失真 ，是截止还是饱和，是截止还是饱和 失失真？应调节哪个元件？如何真？应调节哪个元件？如何调节？调节？2）估算电路的电压放大倍数、）估算电路的电压放大倍数、输入电阻输入电阻Ri和输出电阻和输出电阻Ro。1）求电路的静态工作点）求电路的静态工作点Q。 2022-4-25静态工作点的稳定问题

43、静态工作点的稳定问题一、关于静态工作点：一、关于静态工作点：1. 三极管的静态工作点三极管的静态工作点IBQ、 ICQ、IEQVCEQ、 VBEQ、VCBQ2. 影响微变电阻影响微变电阻rd，继而影响动态性能，继而影响动态性能3. 和非线性失真密切相关和非线性失真密切相关二、二、基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路4. 影响影响Q点稳定性的因素：点稳定性的因素：电源电压的波动、元件参数的分散性及元件老化、电源电压的波动、元件参数的分散性及元件老化、环境温度变化环境温度变化 5. 稳定稳定Q点的措施点的措施影响影响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Q点是影响电路性能的主

44、要因素点是影响电路性能的主要因素其它射极偏置电路其它射极偏置电路 2022-4-25影响影响Q点稳定性的因素点稳定性的因素温度对温度对Q点的影点的影 响响a. 温度升高，温度升高，增大增大b. 温度升高，温度升高， ICBO增大增大c. 温度升高，温度升高， |VBE|减小减小导致集电极电流导致集电极电流ICQ增大增大老化老化其他方面其他方面管子长期使用后，参管子长期使用后，参数会发生变化，影响数会发生变化，影响Q点。点。 电路中电源电压波动、电路中电源电压波动、元件参数的变化等都元件参数的变化等都会影响会影响Q点。点。iBvBE25 C50C直流负载线直流负载线 2022-4-25稳定稳定Q

45、点的措施点的措施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. 采用一定工艺处理以稳定采用一定工艺处理以稳定元件参数，防止元件老化元件参数，防止元件老化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从电路入手从电路入手 基本共射电路基本共射电路固定偏置电路固定偏置电路 电路的电路的Q点往往通过调节电阻点往往通过调节电阻Rb来获得，优点是调试方便来获得，优点是调试方便bCCbBECCBRVRVVI 设计一个直流通路不但能设计一个直流通路不但能提供合适的提供合适的Q点位置；而点位置；而且随温度且随温度T的上升，有使的上升，有使IB减

46、小的趋势；这样可使减小的趋势；这样可使IC近似维持恒定，起到稳定近似维持恒定，起到稳定工作点工作点Q作用，作用， 2022-4-25采用温度补偿的方法稳定采用温度补偿的方法稳定Q点点习题习题4.4.2 (5版版)：如图所示偏置电路中如图所示偏置电路中,热敏电阻热敏电阻Rt具有负温具有负温度系数度系数,问是否能祈祷稳定工作点的作用问是否能祈祷稳定工作点的作用. 2022-4-25基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路1一、结构及工作原理一、结构及工作原理通过选择适当的元件参数，使：通过选择适当的元件参数，使：I2=（510）IB I1 I2CCb2b1b2BRRRVV 静态工作点的稳定过程

47、静态工作点的稳定过程CCb2b1b2BRRRVV VB基本稳定基本稳定eEBEBBERIVVVV TVBEICICIEVEIB由输入特性曲线由输入特性曲线 2022-4-25基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路2二、静态分析二、静态分析直流通路直流通路CCb2b1b2BQVRRRV IBQ=ICQ/ VCEQ = VCC - ICQRC - IEQReICQ IE =VE/Re = （VBQ- VBE）/ Re 三、动态分析三、动态分析 微变等效电路图微变等效电路图 计算各个主要的动态指标计算各个主要的动态指标 2022-4-25基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路3三、动态分

48、析三、动态分析 微变等效电路图微变等效电路图 计算各个主要的动态指标计算各个主要的动态指标ebeLebebLbio)(1 )(1 RrRRriRivvA ebbebi)1(Ririv )/(LCboRRiv 计算电压增益计算电压增益 2022-4-25基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路4三、动态分析三、动态分析 微变等效电路图微变等效电路图 计算各个主要的动态指标计算各个主要的动态指标 计算输入电阻计算输入电阻ebebii)(1RrivR b2b1ii/RRRR 输出电阻：输出电阻：coRR ebeLv)(1RrRA beLvrRA bbei/ RrR coRR 思考：思考：若在若在

49、Re两端两端并电容并电容Ce会对会对Av、Ri、Ro有什么影响？有什么影响？ 2022-4-25其它射极偏置电路其它射极偏置电路含双电源的射极偏置电路含双电源的射极偏置电路含恒流源的射极偏置电路含恒流源的射极偏置电路 2022-4-25二、共基极放大电路二、共基极放大电路1. 结构结构2. 静态分析静态分析3. 动态分析动态分析共集电极和共基极放大电路共集电极和共基极放大电路一、共集电极放大电路一、共集电极放大电路1. 结构结构2. 静态分析静态分析3. 动态分析动态分析三、三、三种组态的比较三种组态的比较电压放大倍数电压放大倍数1输入阻抗高输入阻抗高输出阻抗小输出阻抗小电路特点电路特点 20

50、22-4-25共集电极放大电路静态分析共集电极放大电路静态分析ebBECCB)1(RRVVI BCII eCCCeECCCERIVRIVV eEBEbBCCRIVRIV eBBEbB)1(RIVRI 2022-4-25共集电极放大电路动态分析共集电极放大电路动态分析 交流通路和微变等效电路交流通路和微变等效电路)/)(1)/)(1LebeLeiovRRrRRvvA )/()1(LebbebiRRiriv )/()1(LeboRRiv 1 Av： 2022-4-25共集电极放大电路动态分析共集电极放大电路动态分析 Ri：)/)(1LebebiiRRrivR bii/ RRR bLebe)(1R/

51、)R/Rr bssbeseo 1RRRrRRR Ro： 2022-4-25共集电路动态分析（输出电阻）共集电路动态分析（输出电阻）rRRRvrRvrRvvivR 1beseeTbesTbesTTTTobReT)1(iii beT)1(iRv besTbrRvi bss/ RRR 2022-4-25共基极放大电路静态分析共基极放大电路静态分析CCb2b1b2BQVRRRV IBQ=ICQ/ VCEQ = VCC ICQRC IEQReICQ IE =VE/Re = （VBQ VBE）/ Re 2022-4-25共基极放大电路动态分析共基极放大电路动态分析 交流通路和微变等效电路交流通路和微变等效

52、电路 Av：beLciov)/(rRRvvA bebiriv )/(LCboRRiv eiiivR eii/ RRR )(1)(1bebbebriri )(1/beerR Ro： Ri：ioRR 2022-4-25三种组态放大电路的比较三种组态放大电路的比较 2022-4-25(1) 有电压放大能力有电压放大能力,电压放大倍数与共射极放大电路相同。电压放大倍数与共射极放大电路相同。 Vo与与Vi同相。同相。(2) 没有电流放大能力。没有电流放大能力。(3) 输入电阻小，输出电阻大。输入电阻小，输出电阻大。(4) 在低频放大电路很少应用。在低频放大电路很少应用。 共基极放大电路的特点：共基极放大

53、电路的特点： 2022-4-25组合放大电路组合放大电路(56学时自学学时自学P75) 2022-4-25放大电路的频率响应放大电路的频率响应 2022-4-25a)a)定义：放大器的电压放大倍数与输入信号频率的关系定义：放大器的电压放大倍数与输入信号频率的关系)()( |)(vvffAfA 称为放大器的幅频响应称为放大器的幅频响应其中，其中，)( |vfA称为放大器的相频响应称为放大器的相频响应)( f BJT放大电路的频率响应放大电路的频率响应1. 频率响应的基本概念频率响应的基本概念b)b)频率失真与非线性失真频率失真与非线性失真c)c)放大电路的耦合与幅频响应放大电路的耦合与幅频响应d

54、)d)截止频率与通频带截止频率与通频带2. 折线波特图折线波特图3. RC电路的频率响应电路的频率响应4. 单级以及多级放大电路的频率响应单级以及多级放大电路的频率响应 2022-4-25RCCRCvvA j11j1j1iov （1 1）频率响应表达式：）频率响应表达式：2Hv)(11ffA 幅幅频频响响应应：)arctg(Hff 相相频频响响应应：RC低通网络低通网络RC+vivo幅频响应曲线幅频响应曲线相频响应曲线相频响应曲线RCf 21H 令令：Hiovj11ffvvA 则则：RC+vivo 2022-4-25最大误差最大误差 -3dB-3dB时时，当当 Hff 1)/(11|2Hv f

55、fAdB 01lg20|lg20v A时时，当当 Hff ffffA/)/(11|H2Hv )/lg(20|lg20HvffA 斜率为斜率为-20dB/-20dB/十倍频程十倍频程的直线的直线2Hv)(11ffA 幅频响应：幅频响应：f0.1fH0fH10fH100fH-20-40）（dB|lg20vA-20dB/-20dB/十倍频程十倍频程 10Hff dB201 . 0|v ：A 100Hff dB4001. 0|v ：A Hff dB3707. 0|v ：A低通电路幅频响应曲线低通电路幅频响应曲线 2022-4-25时，时，当当 Hff 时，时，当当 Hff 0 90 时，时，当当 Hf

56、f 45 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 可见：当频率较低时，可见：当频率较低时，Av 1，输出与输入电压之间的相位，输出与输入电压之间的相位差差=0。随着频率的提高，。随着频率的提高， Av 下降，相位差增大，且输出电下降，相位差增大，且输出电压是滞后于输入电压的，最大滞后压是滞后于输入电压的，最大滞后90o。其中其中fH是一个重要的频率点，称为上限截止频率。是一个重要的频率点，称为上限截止频率。 )arctg(Hff f0.1fH0fH10fH100fH-20-40）（dB|lg20vA-20dB/-20dB/十倍频程十倍频程f0.1f

57、H0fH10fH100fH-45-90 十十倍倍频频/45 低通电路相频响应低通电路相频响应 2022-4-25RCCjRRvvA / j11/1iov （1 1）频率响应表达式：）频率响应表达式：RCf 21L 令令：ffvvALiovj11 则则：2Lv)(11ffA 幅幅频频响响应应：)arctg(Lff 相相频频响响应应：RC高通网络高通网络CR+vovi幅频响应曲线幅频响应曲线相频响应曲线相频响应曲线 2022-4-25f0.01fL00.1fL fL10fL-20-40）（dB|lg20vA最大误差最大误差 -3dB-3dB时时，当当 Lff 1)/(11|2Lv ffAdB 01

58、lg20|lg20v A时时，当当 Lff L2Lv/)/(11|ffffA )/lg(20|lg20LvffA 斜率为斜率为20dB/20dB/十倍频程十倍频程的直线的直线2Lv)(11ffA 1 . 0Lff dB201 . 0|v ：A 01. 0Lff dB4001. 0|v ：A20dB/20dB/十倍频十倍频 Lff dB3707. 0|v ：A高通电路幅频响应曲线高通电路幅频响应曲线 2022-4-25时，时，当当 Lff 时，时，当当 Lff 0 90 时，时，当当 Lff 时，时，当当 100.1 LLfff 十十倍倍频频程程的的直直线线斜斜率率为为/45 可见：当频率较高时

59、，可见：当频率较高时，Av 1，输出与输入电压之间的相位，输出与输入电压之间的相位差差=0。随着频率的降低，。随着频率的降低， Av 下降，相位差增大，且输出电下降，相位差增大，且输出电压是超前于输入电压的，最大超前压是超前于输入电压的，最大超前90o。其中，其中，fL是一个重要的频率点，称为下限截止频率。是一个重要的频率点，称为下限截止频率。f0.01fL00.1fL fL10fL-20-40）（dB|lg20vA20dB/20dB/十倍频十倍频)arctg(Lff f0.01fL00.1fL fL10fL9045 45 十十倍倍频频/45 高通电路相频响应曲线高通电路相频响应曲线 2022

60、-4-25习题习题3.9.2 2022-4-251基本放大电路的组成。基本放大电路的组成。 BJT加上合适的偏置电路（偏置电加上合适的偏置电路（偏置电路保证路保证BJT 工作在放大区）。工作在放大区）。2交流与直流。正常工作时，放大电路处于交直流共存的状交流与直流。正常工作时，放大电路处于交直流共存的状态。为了分析方便，常将两者分开讨论。态。为了分析方便，常将两者分开讨论。直流通路：交流电压源短路，电容开路。直流通路：交流电压源短路，电容开路。交流通路：直流电压源短路，电容短路。交流通路：直流电压源短路，电容短路。3三种分析方法。三种分析方法。（1）估算法（直流模型等效电路法）：估算）估算法（