康华光电子技术基础-chapppt课件

1、3.1 半导体三极管半导体三极管BJT） 3.2 共射极放大电路 3.3 图解分析法图解分析法3.4 小信号模型分析法小信号模型分析法3.5 放大电路的工作点稳定问题放大电路的工作点稳定问题3.6 共集电极电路和共基极电路共集电极电路和共基极电路3.7 放大电路的频率响应放大电路的频率响应3.1.1 BJT的结构简介的结构简介3.1 半导体三极管半导体三极管BJT）3.1.2 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理3.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线3.1.4 BJT的主要参数的主要参数3.1.1 BJT的结构简介的结构简介 半导体三极管的结构示意图如下图所示。它有两种类半导体三极管

2、的结构示意图如下图所示。它有两种类型型: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(Jc) 基极，用B或b表示Base） 发射极，用E或e表示Emitter）；集电极，用集电极，用C或或c表示表示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 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，基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。且掺杂浓度最低。管芯结构剖面图管芯结构剖面

3、图3.1.2 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，通过载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。流子传输体现出来的。 外部条件：发射结正偏，集电结反偏。外部条件：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 以上看出，三极管内有两种载流子以上看出，三极管内有两种载流子(自由电自由电子和空穴子和空穴)参与导电，故称

4、为双极型三极管。或参与导电，故称为双极型三极管。或BJT (Bipolar Junction Transistor)。 3.1.2 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理2. 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 则有则有 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，与外加电掺杂浓度有关，与外加电压无关。普通压无关。普通 = 0.9 0.99IE=IB

5、+ IC载流子的传输过程载流子的传输过程 1 又设又设根据根据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。普通普通 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，用共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示表示;共基极接法，基极作为公共电极，

6、用共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示。表示。共发射极接法，发射极作为公共电极，用共发射极接法，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RLecb1k 图图 03.1.05 共基极放大电路共基极放大电路4. 放大作用放大作用假假设设 vI = 20mV 使使当那那么么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 RL = 0.98 V， = 0.98 时，时，+-bceRL1k 图图 03.1.

7、06 共射极放大电路共射极放大电路VBBVCCVBEIBIEIC+-vI+vBEvO+-+iC+iE+iB vI = 20mV 设设假假设设那那么么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 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，然后到达集电极而实现的。达集电极而实现的。3.1.2 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理实现这

8、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杂质浓度，且基区很薄，集电极面积大，易于收集电子。（2外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。vCE = 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，集电结已进入反偏状态，开始收收 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

9、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3.1.3 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）(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3.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线饱和区：饱和区：iC明显受明显受vCE控制的区域，该区域内，控制的区域，该区域内，一般一般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电结正偏或反偏电压很小。小。iC=f(vCE) iB=const2. 输出特性曲线输出

10、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:3.1.3 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轴轴的区域，曲线基本平行等的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，距。此时，发射结正偏，集电结反偏。集电结反偏。输出特性比较平坦的部分输出特性比较平坦的部分随着随着vCE随着的增加略向随着的增加略向上倾斜。上倾斜。基区宽度调基区宽度调制效应制效应3.1.4 BJT的主要参数的主要参数 (1) (1)共

11、发射极直流电流放大系数共发射极直流电流放大系数 = =（ICICICEOICEO）/IBIC / IB /IBIC / IB vCE=const vCE=const1. 电流放大系数电流放大系数 (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/IBvCE=const3.1.4 BJT的主要参数的主要参数1. 电流放大系数电流放大系数 (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， 、 ，可以不加，可以不加区

12、分。区分。3.1.4 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) 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。 3.1.4 BJT的主要参数的主要参数 ICEO即输出特即输出特性曲线性曲线IB=0那条曲那条曲线所对应的线所对应的Y坐标坐标的数值。的数值。 ICEO也也称为集电极发射极称为集电极发射极间穿透电流。间穿透电流。+bce-uAIe=0V

13、CCICBO+bce-VCCICEOuA(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3.1.4 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结发射极开路时的集电结反反 向击穿电压。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基极开路时集电极和发射射 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电压有如下关系 V(BR)CBO

14、V(BR)CEOV(BR) EBO 3. 极限参数极限参数3.1.4 BJT的主要参数的主要参数 由由PCM、 ICM和和V(BR)CEO在输出特性曲线在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。上可以确定过损耗区、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3.1 BJT1. 既然既然BJT具有两个具有两个PN结，可否用两个二极管相结，可否用两个二极管相联以构成一只联以构成一只BJT，试说明其理由。，试说明其理由。2. 能否将能否将BJT的的e、c两个电极交换使用，为什么？两个电极交换使用，为什么？3. 为什么说为什么说BJT是电流控制器件？是

15、电流控制器件？3.2 共射极放大电路共射极放大电路 电路组成电路组成 简化电路及习惯画法简化电路及习惯画法 简单工作原理简单工作原理 放大电路的静态和动态放大电路的静态和动态 直流通路和交流通路直流通路和交流通路1. 电路组成电路组成3.2 共共射极放射极放大电路大电路1. 电路组成电路组成3.2 共共射极放射极放大电路大电路输入回路基极回路）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）2. 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3.2 共共射极放射极放大电路大电路3. 简单工作原理简单工作原理Vi=0Vi=Vsint3.2 共

16、共射极放射极放大电路大电路4. 放大电路的静态和动态放大电路的静态和动态 静态：输入信号为零静态：输入信号为零vi= 0 vi= 0 或或 ii= 0ii= 0时，时，放大电路的工作状态，也称直流工作状态。放大电路的工作状态，也称直流工作状态。 动态：输入信号不为零时，放大电路的工作动态：输入信号不为零时，放大电路的工作状态，也称交流工作状态。状态，也称交流工作状态。 电路处于静态时，三极管各电极的电压、电流在特性曲线上电路处于静态时，三极管各电极的电压、电流在特性曲线上确定为一点，称为静态工作点，常称为确定为一点，称为静态工作点，常称为Q Q点。一般用点。一般用IBIB、 ICIC、和、和V

17、CE VCE （或（或IBQIBQ、ICQICQ、和、和VCEQ VCEQ ）表示。）表示。3.2 共共射极放射极放大电路大电路5. 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路 共射极放大电路共射极放大电路3.2 共共射极放射极放大电路大电路交直共存，通路有别交直共存，通路有别TVBBCbRcRb(a)TVCCCb1RcCb2(b)(c)T-VCCCb1RcCb2RcT+VCCCb1RcCb2Rc(d)(f)T

18、VCCCb1RcCb2VBBRbT-VCCCb1RcCb2(e)3.2 1. 下列下列af电路哪些具有放大作用？电路哪些具有放大作用？3.3 图解分析法图解分析法 用近似估算法求静态工作点用近似估算法求静态工作点 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 交流通路及交流负载线交流通路及交流负载线 输入交流信号时的图解分析输入交流信号时的图解分析 BJT的三个工作区的三个工作区 输出功率和功率三角形输出功率和功率三角形 3.3.1 静态工作情况分析 3.3.2 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大电路 3.3.1 静态工作情况分析1. 用近似估算法求静态工作点用

19、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=0.7V，锗管，锗管VBE=0.2V。直流通路直流通路+- 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+- 3.3.1 静态工作情况分析直流通路直流通路IBV

20、BE+-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=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，两线的交点即是两线的交点即是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斜率斜率 -1RcRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQ

21、IBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQICQIBQRcVCCVCCvCEiC 3.3.2 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RL = 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= -(i

22、C - ICQ ) RL 即即 iC = (-1/RL) vCE + (1/RL) VCEQ+ ICQ斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1Rc斜率斜率1Rc/ RLQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC 过输出特性曲线上的过输出特性曲线上的Q点点做一条斜率为做一条斜率为-1/RL 直线，直线，该直线即为交流负载线。该直线即为交流负载线。 RL= RLRc， 是是交流负载电阻。交流负载电阻。 交流负载线是有交交流负载线是有交流输入信号时流输入信号时Q点点的运动轨迹。的运动轨迹。

23、 2. 输入交流信号时的图解分析输入交流信号时的图解分析 3.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析2. 输入交流信号时的图解分析输入交流信号时的图解分析 3.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析 共射极放大电共射极放大电路路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20

24、uA40uA60uAQQQICQVCEQvCE/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20uA40uA60uA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. vi vBE iB iC vCE |-vo| 2. vo与与vi相位相反；相位相反； 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. 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。 3.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析3. BJT的三个工作区的三个

25、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： 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0.3V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

26、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。输出电压表现为顶部失真。 留意：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。 3.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析3. BJT的三个工作区的三个工作区 放大电路的动放大电路的动态范围态范围 放大电路要想获放大电路要想获得大的不失真输出幅度，得大的不失真输出幅度，要求：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

27、放大区的中间部位；的中间部位； 要有合适的交流负载线。要有合适的交流负载线。 3. BJT的三个工作区的三个工作区 3.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析 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输出功率放大电路向电阻性负载提供的输出功率 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ABQABQ的面积，这的面积，这一三角形称为功率三角形。一三角形称为功率三角形。 3.3.

28、2 动态工作情况分析动态工作情况分析3.3 1. 试分析下列问题：试分析下列问题：斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC 共射极放大电路共射极放大电路（1增大增大Rc时，负载线将如时，负载线将如何变化？何变化？Q点怎样变化？点怎样变化？（2增大增大Rb时，负载线将如时，负载线将如何变化？何变化？Q点怎样变化？点怎样变化？（3减小减小VCC时，负载线将时，负载线将如何变化？如何变化？Q点怎样变化？点怎样变化？斜斜率率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜斜率率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQVCEQI

29、CQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQICQIBQRcVCCVCCvCEiC（4减小减小RL时，负载线将时，负载线将如何变化？如何变化？Q点怎样变化？点怎样变化？2. 放大电路如图所示。当测得放大电路如图所示。当测得BJT的的VCE 接近接近VCC的值时，的值时，问管子处于什么工作状态？可问管子处于什么工作状态？可能的故障原因有哪些？能的故障原因有哪些？截止状态截止状态答：答：故障原因可能有：故障原因可能有： Rb支路可能开路，支路可能开路，IB=0， IC=0， VCE= VCC - IC Rc= VCC 。 C1可能短路，可能短路， VBE=0， IB=0， IC=0，

30、VCE= VCC - IC Rc= VCC 。3.3 共射极放大电路共射极放大电路 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，求放大电路的时，求放大电路的Q点。点。此时此时BJT工作在哪个区域？（忽略工作在哪个区域？（忽略BJT的的饱和压降）饱和压降）解：（解：（1）uA40300k2V1bBECCB RVVI（2当当Rb=100k时，时，3.2mAuA4080BC II

31、5.6V3.2mA2k-V12CcCCCE IRVV静态工作点为静态工作点为Q40uA，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 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，Q120uA，6mA，0V），），3.4 小信号模型分析法小信号模型分析法3.4.1 B

32、JT的小信号建模的小信号建模3.4.2 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、思绪）（意义、思绪） 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，就可以把三极管小范围内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，从而可以把三极管这个非线性器件的特性曲线近

33、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。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析非常困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理，从而简化放难。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。大电路的分析和设计。3.4.1 BJT的小信号建模的小信号建模1. H参数的引出参数的引出),(CEB1BEvifv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

34、用小信号交流分量表示用小信号交流分量表示vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce3.4.1 BJT的小信号的小信号建模建模 对于对于BJT双口网络，我双口网络，我们已经知道输入输出特性曲们已经知道输入输出特性曲线如下：线如下： iB=f(vBE) vCE=constiC=f(vCE) iB=const可以写成：可以写成：),(CEB2Cvifi CECECBBCBCEdvvidiiidiIVCvBEvCEiBcebiCBJT双口网络双口网络CEBBEie 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

35、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）。vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevceCEBCfe Viih BCEBEre Ivvh BCECoe Ivih 1. H参数的引出参数的引出3.4.1 BJT的小信号的小信号建模建模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hfeibicvceibvbe hrev

36、cehiehoevbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce1. H参数的引出参数的引出3.4.1 BJT的小信号的小信号建模建模vBEvCEiBcebiCBJT双口网络双口网络 H参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。 H参数与工作点有关，在放大区基本不变。 H参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。3. 模型的简化模型的简化hfeibicvceibvbe hrevcehiehoe即即 rbe= hie rbe= hie = = hfehfe uT = hre rce= uT = hre rce= 1/hoe1/hoe一般采用习惯符号一般采用习惯符号则则B

37、JT的的H参数模型为参数模型为 ibicvceibvbe uT vcerberce uT很小，一般为10-310-4 ，rce很大，约为100k。 ib 是受控源 ，且为电流控制电流源(CCCS)。 电流方向与ib的方向是关联的。 3.4.1 BJT的小信号的小信号建模建模 故一般可忽略它们的影响，故一般可忽略它们的影响，得到简化电路得到简化电路3.4.1 BJT的小信号的小信号建模建模4. 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，可用点有关，可用图示仪测出。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其

38、中对于低频小功率管其中对于低频小功率管 rb200 那么那么 )mA()mV(26)1 (200EQbeIr)mA()mV()mA()mV(EQEQTeIIVr26而而 (T=300K) 3.4 1. BJT小信号模型是在什么条件下建立的？受控源小信号模型是在什么条件下建立的？受控源是何种类型的？是何种类型的？2. 若用万用表的若用万用表的“欧姆档测量欧姆档测量b、e两极之间的电两极之间的电阻，是否为阻，是否为rbe?3.4.2 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bBECCBRV

39、VI 一般硅管一般硅管VBE=0.7V，锗管，锗管VBE=0.2V， 知。知。BCII cCCCCERIVV 2. 画出小信号等效电路画出小信号等效电路 3.4.2 小小信号模型分信号模型分析析共射极放大电路共射极放大电路icvce+-交流通路交流通路H参数小信号等效电路参数小信号等效电路bIcIbIbIcIbIRbbIcIbIviRbiVbIcIOVbIRbviRciVbIcIOVbIRbviRcRLiVbIcIOVbI3. 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beLcbebLcbbebLc

40、ciO)/()/()/(rRRrIRRIrIRRIVVAV 3.4.2 小信号小信号模型分析模型分析4. 求输入电阻求输入电阻 3.4.2 小小信号模型分信号模型分析析RbRcRLiVbIcIOVbIRiiIbebiii/rRIVR5. 求输出电阻求输出电阻RbRcRLiVbIcIOVbIRo令令0i V0b I0b I Ro = Rc 所以所以 1. 电路如图所示。试画出电路如图所示。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+-ebc

41、bIiIiVbI Rb1Rb2Rerbe+-ebcbIiIiVbI Rb1Rb2RcRerbe+-ebcbIiIiVbI oVRb1Rb2RcReRLrbe+-+-ebc 解：解：例题例题例题例题 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

42、soVSVVA 2. 放大电路如图所示。试求：（放大电路如图所示。试求：（1Q点；（点；（2）、oi RR 、。知知 =50。3.5 放大电路的工作点稳定问题放大电路的工作点稳定问题 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3.5.1 温度对工作点的影响温度对工作点的影响3.5.2 射极偏置电路射极偏置电路QvCE/ViC/mAiB =0IBQ13.5.1 温度对工作点的影

43、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 输出特性曲线上移输出特性曲线上移)()C25CBO(CBO00TTkTeIIV102 . 2)(30)C25BE(BE0TTVVT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总之：总之： ICBO ICEO T VBE IB IC QvCE/ViC/mAiB =0IBQ13.5.2 射极偏置电路射极偏置

44、电路1. 稳定工作点原理稳定工作点原理目的：温度变化时，使目的：温度变化时，使ICIC维持恒定。维持恒定。 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，则可实现静态工作点的稳本不变，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 ，

45、 VB =3V5V 3.5.2射极偏置电射极偏置电路路2. 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 )(ecCCCeEcCCCCERRIVRIRIVV CBII 2. 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 知，求知，求rberbe)mA()mV(26)

46、1(200EQbeIr 增益增益 3.5.2射极偏置电射极偏置电路路输入电阻输入电阻)1(/ebeb2b1TTiRrRRIVR 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 2. 放大电路指标分析放大电路指标分析 3.5.2射极偏置电射极偏置电路路输出电阻输出电阻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

47、和和2列列KVL方程方程rcerce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)()(ecbsbebRIIRrI0)()(ebccebcTRIIrIIV其中其中b2b1ss/RRRR 2. 放大电路指标分析放大电路指标分析 3.5.2射极偏置电射极偏置电路路0)()(ecbsbebRIIRrIcesebIRRrRIbe，可得将其代入0)()(ebccebcTRIIrIIV输出电阻输出电阻oco/ RRR 记记)1(esbeececToRRrRrIVR 当当coRR 时，时，coRR 普通普通cceoRrR （）2. 放大电路指标分析放大电路指标分析 3.5.2射极偏置电

48、射极偏置电路路)(eceeseececTRrRRrRRrIVbeeceRr 实际情况下有：ceececeecerRrrRr，则esececceesececT1RRrRrIrRRrRrIVbebe3. 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 3.5.2射极偏置电射极偏置电路路 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 ebeLcV)1()

49、/(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 3. 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 3.5.2射极偏置电射极偏置电路路beLcebeLcV)/()1()/(rRRRrRRA beb2b1ebeb2b1i/)1(/rRRRrRRR 3.6 共集电极电路和共基极电路共集电极电路和共基极电路 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

50、3.6.1 共集电极电路共集电极电路3.6.2 共基极电路共基极电路3.6.1 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

51、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 3.6.1共集电极电共集电极电路路1. 电路分析电路分析其中其中LeL/ RRR LbLbbo)1()(RIRIIV 普通普通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 ，

52、时，时，Lbi/RRR 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 则输出电阻则输出电阻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 3.6.1共集电极电共集电极电路路1. 电路分析电路分析2. 复合管复合管作

53、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rberbe复合管也称为达林顿管复合管也称为达林顿管 3.6.1共集电极电共集电极电路路3.6.2 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 3.6.2共基极电共基极电路路2. 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：beLbebLbioVrRrIRIVVALbLcoRIRIVLcL/ RRR 输

54、入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻 1)(1bebbebeiebirIrIIVrR 11/bebeeebeiiirrRrRIVRcoRR 3.6.2共基极电共基极电路路2. 动态指标动态指标3. 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 (/LebebRRrR1)/(/bebserRRRbeLc)/(rRR1/beerRcR 3.6.2共基极电共基极电路路例题例题ioVVVA 1. 放大电路如图所示。试求放大电路如图所示。试求。知知 =50。mA69.

55、1B2C2II 解：解：uA9 .33)1 (ebBECCB2RRVVI6 .984 )mA()mV(26)1 (200Ebe2Irk61k/4k)4)(1 (k/150be2i2rR5 .217)/(be1i2c1io1V1rRRVVA1o1oV2VVA5 .217V2V1o1oio1ioVAAVVVVVVA863/k300be1be1irrR95 501k9846. 0)k150/k4(/k4 1)/(/ 1)/(/be2b2o1e2bebseorRRRrRRRR 863 3.4be1r节例题中已求得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

56、益明显提高两者比较可看出增益明显提高3.7.1 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3.7.2 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3.7 放大电路的频率响应放大电路的频率响应3.7.3 单极放大电路的低频响应单极放大电路的低频响应3.7.4 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3.7.1 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

57、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电路的电压增益传递函数）：电路的电压增益传递函数）：那那么么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 所谓研究放大电路的频率响应是指研所谓研究放大电路的频率响应是指研究放大电路的动态指标主要是增益随究放大电路的动态指

58、标主要是增益随信号频率变化时的响应。信号频率变化时的响应。最大误差最大误差 -3dB误差，发生在误差，发生在fH处处频率响应曲线描述频率响应曲线描述3.7.1RC电路的电路的频率响应频率响应幅频响应幅频响应2HH)/(11ffAV 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 Hf

59、f 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，输出滞后输入高频时，输出滞后输入由于由于所以所以2. 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/111 /1)()()(CsRsCRRsVsVsAV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3.7.1RC电路的电路的频率响应频率响应2221CRfL令3.7.2 单

60、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 的频率响应的频率响应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模型的引出模型的引出 rbe-发射结电阻发射结电阻re归算归算到基极回路的电阻到基极回路的电阻 -发射结电容发射结电容Cbe-集电结电阻集电结电阻rbc -集电