第三章双极结型三极管及放大电路基础

1、模拟电子技术模拟电子技术主讲教师：张立权主讲教师：张立权第三章第三章 双极结型三极管及放大双极结型三极管及放大电路基础电路基础123半导体三极管半导体三极管基本共射极放大电路基本共射极放大电路图解分析法图解分析法4小信号模型分析法小信号模型分析法2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院5放大电路的静态工作点稳定问题放大电路的静态工作点稳定问题67共集电极放大电路共集电极放大电路放大电路的频率响应放大电路的频率响应第一节第一节 半导体三极管半导体三极管1.1 BJT的基本结构的基本结构bNPNce集电区集电区基区基区发射区发射区集电结集电结发射结发射结PNPceb集电结集电结发射结发射

2、结bcebcev BJT的结构特点的结构特点bNPNce集电区集电区基区基区发射区发射区集电结集电结发射结发射结 集电区集电区面积大于发 射区，而掺杂浓度 小于发射区； 基区基区很薄，掺杂浓 度很低； 发射区发射区掺杂浓度很 高；bce 发射极上的箭头发射极上的箭头表 示发射结正偏时， 发射极的实际电流 方向。发射结和集电结的发射结和集电结的耗尽层相对而言耗尽层相对而言那个较宽那个较宽? ?或者说那个阻抗或者说那个阻抗较大？较大？思考题：思考题：2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院发射区掺杂浓度较高，基区和集电区掺杂浓度较低，因此，发射结的电荷密度较大，容易形成较强的电场，使载流

3、子的扩散和漂移运动快速达到平衡。所以发射结较窄，集电结较宽。即发射结阻发射结较窄，集电结较宽。即发射结阻抗较小，集电结阻抗较大。抗较小，集电结阻抗较大。答案答案1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理 BJT放大作用的外部条件： 发射结正偏，集电结反偏。发射结正偏，集电结反偏。信号放大作用载流子运动ec条件条件1到达集电极的电流必须是由发射极越过基区的电子流条件条件2发射结正发射结正向偏置向偏置集电结反集电结反向偏置向偏置BBVbRPNNbceCCVEIPNNbcebRBBVCCV BJT内部载流子的运动：ENIEPI 电流方向 空穴方向 电子方向发射区向基区扩散载流子形成发射极

4、电流IE(多子电子多子电子)OneEIPNNbcebRBBVCCVENIEPICNI载流子在基区扩散和复合，形成复合电流IBN(多子电子多子电子)Twou基区电子浓度差 形成扩散运动；u基区薄、掺杂浓 度低，因此复合 机会少。BNI集电区收集载流子，形成集电极电流IC(多子电子多子电子)ThreeCIEIPNNbcebRBBVCCVENIEPIBNICNICBOI2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院v BJT实现放大的条件实现放大的条件 外部条件：外部条件：发射结正偏，集电结反偏。发射结正偏，集电结反偏。 内部条件：内部条件：发射区杂质浓度远大于基区发射区杂质浓度远大于基区 杂质

5、浓度，且基区很薄。杂质浓度，且基区很薄。 BJT电流分配关系：BICIEIPNNbcebRBBVCCVENIEPIBNICNICBOI(1)BETEENEPvVESIIIIeBEPBNCBOBCBOIIIIIICCNCBOIIIEBCIIIv 内部关系：v 外部关系： BJT放大电路三种组态bceBICICEecbEICICBbecBIEI共射极共基极CC共集极u三种组态的内部载流子传输过程相同；u三种组态有放大作用，必须发射结正偏，集电结反 偏。v 注意：注意： BJT共射电流放大系数v 共射直流电流放大系数：电流 与 之比。CNIBICNCCBOBBCBOIIIIIIPNNbceENIEP

6、IBNICNICBOI(1)CBCBOBCEOIIIIICEOI是穿透电流穿透电流，很小CBII (1)EBII 2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院v 共射交流电流放大系数IuBBVcRbRCCVouBBBiIi CCCiIiCBiiu一般认为：一般认为：1u取值范围：201001.3 BJT的伏安特性的伏安特性(共射极组态共射极组态)v 输入特性曲线：const()|CEBBEvif vv 输出特性曲线：const()|BCCEiif v共发射极接法实验线路共发射极接法实验线路mACiSCVCRVCEvECBiBBEvASBVVBR 输入特性曲线：const()|CEBBEv

7、if v/ABiVBEvvCE=0V1V10Vo0.40.8u 时，输入特性相当于二极管的正向特性曲 线；0VCEvu 时， ，集电结进入反偏，开 始收集电子，内电场增强，集电结变宽，则基区变 窄，载流子复合机会减少，即iB减小，曲线右移。1VCEv0CBCEBEvvvu存在基区宽度调制效应基区宽度调制效应 输出特性曲线：const()|BCCEiif v/mACi/VCEv0o20A40A60A80ABi CEvCEE收集电子收集电子Ci收集电子不明显提高收集电子不明显提高曲线平行横轴曲线平行横轴CEvu放大区放大区u饱和区饱和区u截止区截止区2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学

8、院v 截止区特征：/mACi/VCEv0o20A40A60A80ABi u发射结电压小于死发射结电压小于死 区电压且集电结反区电压且集电结反 偏。偏。0,BCCEOIIIon,BECEBEvUvv2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院/mACi/VCEv0o20A40A60A80ABi v 放大区特征：u发射结正偏，集电发射结正偏，集电 结反偏。结反偏。iC只于iB 有关，也称为线性线性 放大区，放大区，即,CBCBIIiiu基区宽度调制效应 使曲线略微上翘。on,BECEBEvUvv2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院/mACi/VCEv0o20A40A60A80A

9、Bi v 饱和区特征：on,BECEBEvUvvu发射结和集电结均发射结和集电结均 正偏。正偏。IC不再服从 。BI/mACi/VCEv0o20A40A60A80ABi CEBEvvCEBEvvCEBEvv临界饱和线临界饱和线v 小结一：小结一：v 小结二：小结二：截止区截止区放大区放大区饱和区饱和区0,BCCEOIII CBII CBII on,BECEBEvUvv on,BECEBEvUvv on,BECEBEvUvv 发、集均反偏发、集均反偏发正偏，集反偏发正偏，集反偏发、集均正偏发、集均正偏例：例： =50, VSC =12V, RB =70k, RC =6k, 当VSB = -2V，

10、 2V，5V时，晶体管的静态工作点Q位于哪个区？SBVCRBRSCVBICICBEBEVCEVVSB =-2V， IB=0，IC=0，Q位于截止区。 解：解：120.95 66.3CESCCCVVI RVSBVCRBRSCVBICICBEBEVCEV当VSB=2V时：20.70.019mA70SBBEBBVVIR则50 0.0190.95mAICM 时，BJT不一定烧坏，但放大能力太差。 集集- -射极反向击穿电压射极反向击穿电压： 当基极开路，集电极-发射极之间的电压VCE超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是25C、基极开路时的击穿电压V(BR)CEO。集集电极最大允许耗散

11、功率电极最大允许耗散功率PCM ： 集电结消耗的功率PCicvCE必然要大于发射结消耗的功率，导致集电结温上升。因此，必须限制其值不能超过最大允许耗散功率。安全工作区CMcCEPi v/mACi/VCEv0o20A40A60A80ABi CMI()BR CEOV2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院作业作业n4.1.1n4.1.2n4.1.3n4.2.1n4.2.2n4.2.3第二节第二节 基本共射极放大电路基本共射极放大电路v 放大的基本概念放大的基本概念放大电路放大电路V 放大的对象是微弱的变化量微弱的变化量，其基本特征是功率放功率放 大大； 放大电路放大的本质是能量的控制和转

12、换能量的控制和转换； 放大的前提是保证信号不失真。保证信号不失真。2.1 共射放大电路的组成共射放大电路的组成BBVCRBRCCVT2C1CivLRov三极管三极管T：放大器件， iC=iB参考点参考点BBVCRBRCCVT2C1CivLRov基极电源基极电源使发射结正偏，并提供适当的静态工作点IB和VBE集电极电源集电极电源使集电结反偏，并为输出提供能量BBVCRBRCCVT2C1CivLRov集电极电阻集电极电阻将变化的电流转变为变化的电压。BBVCRBRCCVT2C1CivLRov耦合电容耦合电容隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使交变信号顺利通过。电解电容，电解电容，有极性，有极性，

13、大小一般大小一般为为10 F50 FBBVCRBRCCVT2C1CivLRov可由单电源单电源VCC供电，供电，因此VBB可省去2.2 共射放大电路的工作原理共射放大电路的工作原理 静态和动态：静态和动态：CRBRCCVT2C1CLRoviv 静态静态(直流工作状态)： 时，放大电路的工作状 态；0iv 动态动态(交流工作状态)： 时，放大电路的工作状 态；0iv CIEBCIII静态静态：CRBRCCVT2C1CLRoviv无输入信号时BI由于单电源的存在 IB0IC0CEVBEV2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院v 静态工作点：静态工作点： (IB,VBE)和(IC,VCE

14、)分别对应于输入、输 出特性曲线上一个确定的点。/ABIVBEVo0.40.8/mACI/VCEV0o20A40A60A80ABI40QQ为什么一定要设置为什么一定要设置合适的静态工作点？合适的静态工作点？思考题：思考题：2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院答案答案保证发射结正偏，集电结反偏。保证放大信号不失真，有较大的线性工作范围放大电路的直流通道放大电路的直流通道：CRBRCCVT2C1CLRoviv开路开路直流通道直流通道CRCCVTBR估算法分析放大器的静态工作点估算法分析放大器的静态工作点： 估算IB (VBE=0.7V)：0.7CCBECCBBBCCBVVVIRRVR

15、提供偏置电流偏置电流IB的电路称为偏置电路偏置电路，RB为偏置电阻偏置电阻。BRCRCCVTBEVBIu输入回路方程：2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院u输出回路方程： 估算IC 和VCE：CRCCVTBRCEVCICBIICECCCCVVI R例：例：用估算法计算静态工作点。已知解：解：37.5 0.041.5mACBII12 1.5 46 VCECCCCVVI R 请注意电路中请注意电路中I IB B和和I IC C的数量级。的数量级。12V,4kCCCVR300k ,37.5BR12=0.04mA300CCBBVIR0.7VBEV则根据直流通路有放大电路放大电路分析方法分

16、析方法静态工作静态工作情况分析情况分析动态工作动态工作情况分析情况分析估算法估算法图解法图解法图解法图解法小信号模小信号模型法型法第三节第三节 图解分析法图解分析法cRbRCCVT2C1CLRoviv3.1 静态工作情况分析静态工作情况分析BECCBbvVi R 输入输出回路方程：CECCCcvVi Rv 目的：目的：确定静态工作点确定静态工作点u注意：注意：,12CBEQCCEQVVVVBiBEvoBQIBEQVCQICEQV输入直流负载线输出直流负载线CCVCCbVRQCiCEvoBBQIICCVCCcVRQ 确定静态工作点：3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析v 目的：目的：解释放大

17、原理解释放大原理BEBEQivVv 输入输出回路方程：CECEQovVvivcRbRCCVT2C1CLRovBiBEvoQQQBEQVBEvtoivBQIBiot2Bi1BibiCiotciCQICiCEvoBQI2Bi1BiQvCE如何如何变化变化？ 确定vCE思路： 画交流通路原则：ivcRbRCCVT2C1CLRov内阻很小的直流电压源短路；内阻很大的电流源或 恒流源开路。容量较大的电容短路。ivcRbRTLRovcicevbiivcRbRTLRovcicevbi 由交流通路确定vCE ：/oceccLcLvviRRi R CECEQoCEQcLCEQCCQLCEQCQLCLvVvVi

18、RViIRVIRi R 画交流负载线交流负载线 确定vCE ：CECEQCQLCLvVIRi RCiotciCQICiCEvoBQI2Bi1BiQCEQVQQtCEvocev交流负载线直流负载线 各点波形分析：cRbRCCVT2C1CLRovivtoBEvtoivBiotbiciCiotcevCEvotovot2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院v 结论：结论： vo比vi幅度放大且相位相反，因而又叫反相电压放 大器。 电路中的电压和电流包含直流和交流分量：BEBEQbevVvp发射结电压：BBQbiIip基极电流：CCQciIip集电极电流：CECEQcevVvp集电结电压：晶

19、体管必须工作在线性放大区，即发射结正偏，晶体管必须工作在线性放大区，即发射结正偏， 集电结反偏。集电结反偏。正确设置静态工作点，保证在交流信号的整个周正确设置静态工作点，保证在交流信号的整个周 期内，期内，BJTBJT都处于放大区。都处于放大区。输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电 极电压，经电容滤波输出交流信号。极电压，经电容滤波输出交流信号。v 实现放大条件小结：实现放大条件小结：2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院3.3 静态工作点对波形失真的

20、影响静态工作点对波形失真的影响v 失真失真：输出波形与输入波形比较，发生畸变。 截止失真：截止失真：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NPN管 ，输出电压表现为顶部失真。 饱和失真：饱和失真：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NPN管 ，输出电压表现为底部失真。 2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院v 放大电路要获得最大不失真输出幅度，要求：放大电路要获得最大不失真输出幅度，要求： 静态工作点要设置在输出特性曲线放大区的中间部 位； 要有合适的交流负载线。 2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院作业作业n4.

21、3.2n4.3.3n4.3.4n4.3.5第四节第四节 小信号模型分析法小信号模型分析法v 建立小信号模型的意义：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。bceBiCi如何线性如何线性化化？2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院4.1 三极管的小信号模型导出三极管的小信号模型导出BiBEvvCE=0V1V10VoCiCEvo 函数关系：(,)(,)BEBCECBCEvf ivif iv vCE1V时，输入特性基本重合，故在iB恒定情况 下，vCE对vBE影响很小。

22、在放大区， 各输出特性几乎与横轴平行，故在iB 恒定情况下， vCE对iC影响很小。BiBEvvCE=0V1V10VoCiCEvov 注意问题：注意问题：(,)(,)BEBCECBCEvf ivif iv CEQBQCEQBQBEBEBEBCEBCEVICCCBCEBCEVIvvdvdidviviidididviv 考虑动态工作情况CEQBQCEQBQBEBEbebceBCEVICCcbceBCEVIvvviviviiiiviv dvBE代表vBE中的变化部分CEQBQBEBEbebceBCEVIvvviviv 电阻比例系数 输入回路等效电路：bcebicibevcevbevbebicekvb

23、er可忽略bevbebiberv 动态电阻rbe的意义：CEQBEbeBVvriBiBEvoCECEQvVBiBEv 26 mV2001mAbeEQrI p对于小功率三极管：rbe的量级从几百欧到几千欧。 输出回路等效电路：CEQBQCCcbceBCEVIiiiiviv 比例系数电导bcebicibevcevbevbebibercibicercevc2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院v 动态电阻rce的意义：1BQCceCEIirvCiCEvoBQICEvCip动态电阻rce非常大，其量级在几百千欧以上，故 该支路可视为开路。 三极管的小信号模型等效电路：三极管的小信号模型等效

24、电路：bcebicibevcevbevbebibercibicevcv 注意：注意： 小信号模型用于分析三极管的动态工作情况； 没考虑结电容作用，故只适用低频小信号情况； 受控源电流方向与ib是关联的。4.2 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 画小信号等效电路 将交流通道交流通道中的三极管用小信号模型来代替； 只有在放大电路输入信号为交流小信号时，上述等效才成立。ivcRbRCCVT2C1CLRovivcRbRTLRovcicevbiivcRbRTLRovcibi交流通道交流通道ivcRbRLRovcibiberiibi交流等效电路交流等效电路2008-2-26北京

25、建筑工程学院北京建筑工程学院 放大电路的性能指标 电压放大倍数电压放大倍数ivovvAoviVAAV 其中，A=Vo /Vi ，Vo和Vi分别是输出和输入电压的有效值。iVcRbRLRoVcIbIberiIbI例：例：用小信号等效电路求基本共射放大电路的电压放大倍 数。解：解：根据ib beVI r/obcLbLVIRRI R 则电压放大倍数为：obLLvib bebeVI RRAVI rr 可见，负载电阻小，则放大倍数小。 输入电阻输入电阻是从放大电路的输入端看进去的等效电阻。放放大大电电路路sViRiVsRiIv 表达式：iiiVRIp一般来说，一般来说， Ri越大越好。越大越好。 Ri越

26、大，ii就越小，vi就 越接近vs，因此总是希望得到较大的输入电阻。因此总是希望得到较大的输入电阻。2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院v 输入电阻的计算(加压求流法)iVcRbRLRoVcIbIberiIbI/iibbebeiVRRrrI 输出电阻输出电阻 任何放大电路对其负载而言，都可以等效成一个有内阻的电压源，从放大电路输出端看进去的等效内阻称为输出电阻。sVsR放大电路放大电路soVoRv 输出电阻的计算方法一u加压求流法：加压求流法：所有电源(包括信号源)置零，保留受 控源，负载开路，然后采用加压求流 法。0sV sR放大电路放大电路tVtIoRu表达式：0stotVV

27、RI2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院tViVcRbRLRcIbIberiIbItoctVRRI00v 输出电阻的计算方法二u开路电压除短路电流法：开路电压除短路电流法：soVoRoV测量开路电压osoVVsoVoRoI测量短路电流oIsoooooVVRII 通频带通频带放大倍数随频率变化曲线幅频特性曲线fvA0.707vmAvmA带宽HfLf通频带BW=fHfL 符号规定：符号规定：VA大写字母和大写下标表示直流分量vA小写字母和大写下标表示全量va小写字母和小写下标表示交流分量tAv交流分量av直流分量AV全量Av2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院作业作业v

28、 4.3.9v 4.3.11v 4.3.12第五节第五节 放大电路的静态工作点稳定放大电路的静态工作点稳定 为了保证放大电路正常的工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。然而，温度的变化会对静态工作点产生严重的影响。 对于基本共射电路(固定偏置电路)而言，静态工作点由 决定，这三个参数随温度的变化而变化，主要表现在：,BECBOVIT变化变化IC变化变化VBE ICBO变化变化Q变化变化5.1 温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响 温度对VBE的影响50BiBEvo25温度温度T升高升高载流子运动加速，载流子运动加速，发射相同数量载流发射相同数量载流子所需电压子所需电压VBE减小，减小，

29、输入特性曲线左移。输入特性曲线左移。CCBEBBVVIR IB增加增加IC增加增加 温度对的影响温度温度T升高升高载流子运动加速，载流子运动加速，多子穿过基区速度多子穿过基区速度加快，复合减少。加快，复合减少。 增加，输出特性曲增加，输出特性曲线簇间隔加宽。线簇间隔加宽。IC增加增加CBII CiCEvo 温度对ICBO的影响温度温度T升高升高集电区内本征激发集电区内本征激发的少子空穴浓度增的少子空穴浓度增加，加，ICBO增加，输出增加，输出特性曲线上移。特性曲线上移。IC增加增加CCNCBOIII CiCEvo 温度影响的总体效果温度温度T升高升高IC增加增加Q点点上移上移CiCEvo输出特

30、性曲线簇间隔加宽，并上移直流负载线不变Q Q2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院如何保证放大如何保证放大电路具有稳定电路具有稳定的静态工作点的静态工作点？2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院5.2 稳定静态工作点的思路稳定静态工作点的思路 当温度升高时，如果放大电路能够自动地减小IB，则 IC也会相应地减小，从而抑制了静态工作点Q的变化，使其基本稳定。v 目的：当温度变化时，使当温度变化时，使IC保持基本恒定。保持基本恒定。v 措施：常采用分压式偏置电路分压式偏置电路实现静态工作点稳定。5.3 稳定静态工作点的原理稳定静态工作点的原理cR1BRCCVb2C1CLRo

31、v2BRERECeciv 基极分压式射极偏置电路：射极直流负反馈电阻，目的是影响be间的电压旁路电容，避免电压增益减小。cR1BRCCVb2BRERec1I2IBIEICI 静态工作点稳定过程：1BII 为了稳定Q点，通常使参数的选取满足：则：211BIIII因此：22212BBBCCBBRVI RVRR可认为可认为b点电位基本不变点电位基本不变TCIEIEEEVI RBEVCIBI2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院 静态工作点稳定原因：pRE的直流负反馈作用：BEBEBEEVVVVI Rp在 的情况下，b点电位与温度的变化基本无关。1BII212BBCCBBRVVRR5.4

32、静态工作点估算静态工作点估算cR1BRCCVb2BRERec1I2IBIEICI因为b点电位基本不变212BBQCCBBRVVRR则静态工作点为：CQEQBQEQEQBQBEQEEIIIIVVVRRCEQCCCQCEQEVVIRIRCQBQII0.7VBEQV5.5 放大电路性能指标计算放大电路性能指标计算cR1BRCCVb2C1CLRov2BRERECecivbLRov2BReciv1BRcR交流通道交流通道bLRoV2BReciV1BRcR交流通道交流通道iIbIcI2I1IbLRoV2BReciV1BRcR小信号等效电小信号等效电路路berbIiIbIcI2I1IbLRoV2BReciV

33、1BRcRberbIiIbIcI2I1I 电压增益：/bcLcLoVib bebeIRRRRVAVI rr 输入输出电阻：12/iiBBbeiVRRRrItoctVRRI例：例：基极分压式射极偏置电路如图，各参数如下： RB1=100k， RB2=33k， RE=2.5k， RC=RL=5k， =60， VCC=15V。求 (1) 估算静态工作点；(2) 空 载和带载电压放大倍数，输入输出电阻；(3) 若信号 源有内阻RS= 1k，带载电压放大倍数将变为多少？cR1BRCCVb2C1CLRov2BRERECeciv解：解：(1) 估算静态工作点cR1BRCCVb2BRERec1I2IBIEIC

34、I基本不变的b点电位为21233 153.7V10033BBQCCBBRVVRR则集电极电流为3.70.71.2mA2.5CQEQBQEQEQBQBEQEEIIIIVVVRR2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院cR1BRCCVb2BRERec1I2IBIEICI集-射极间电压为15 1.252.56VCEQCCCQcEQEVVIRIR基极电流为1.20.02mA60CQBQII(2) 空载和带载电压放大倍数、输入输出电阻bLRoV2BReciV1BRcRberbIiIbIcI2I1Ibe间的动态电阻为26262001200611.52k1.2beEQrI输入输出电阻为12/100

35、/33/1.521.52kiBBbeRRRr5kocRRbLRoV2BReciV1BRcRberbIiIbIcI2I1I空载电压放大倍数为60 51971.52 obcVib beVI RAVI r空/605/5991.52 bcLoVib beIRRVAVI r载带载电压放大倍数为(3)信号源有内阻RS= 1k，带载电压放大倍数bLRoV2BReciV1BRcRberbIiIbIcI2I1IsRsVbLRoVeciViRbIiIcIsRsVooiVsVissisiiVVRAAVVRRRRR载载bLRoVeciViRbIiIcIsRsV信号源内阻为0时，带载电压放大倍数为：oiVAVV载信号源

36、内阻为Rs时，带载电压放大倍数为：osVsAVV载issiiVVRRRbLRoVeciViRbIiIcIsRsV1.529960991.521 oiVsVVssiVRAAAVRR载载载v 结论：结论：p信号源有内阻时，电压放大倍数减小。信号源有内阻时，电压放大倍数减小。输入电阻 越大，输入电压越接近信号源电压，源电压增益 也越接近电压放大倍数AV 。v 基极分压式射极偏置电路小结： 优点：在 的情况下，通过在射极引入直流负反馈电阻，能够使静态工作点稳定。而且在射极偏置电阻两端加一旁路电容，避免了电压放大倍数的减小。1BII 缺点：输入电阻比较小，近似等于动态电阻rbe。特点：具有射极直流负反馈

37、电阻射极直流负反馈电阻的放大器目的：稳定静态工作点稳定静态工作点2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院问题提出：问题提出：是否有其他放大是否有其他放大电路，既能稳定电路，既能稳定静态工作点，又静态工作点，又能提高输入能提高输入电阻？电阻？5.6 其他静态工作点稳定电路其他静态工作点稳定电路v 具有射极交流负反馈电阻射极交流负反馈电阻的放大器目的：稳定静态工作点，提高输入电阻。稳定静态工作点，提高输入电阻。cR1BRCCVb2C1CLRov2BRecivECERFRECER替代的两电阻的阻值和与原来单电阻值相等，其它参数均不变。 静态工作点估算 在 的情况下，b点电位基本保持不变。1

38、BIIcR1BRCCVb2BRFRec1I2IBIEICIER RE和RF共同起直流负反馈作 用，稳定静态工作点。v 特点： RE+RF =RE原，所以与射极直 流负反馈电阻的放大器相比 ，静态工作点保持不变。 放大电路性能指标计算cR1BRCCVb2C1CLRov2BRERECecivFRbLRov2BReciv1BRcR交流通道交流通道FR交流通道交流通道bLRoV2BReciV1BRcRiIbIcI2I1IFRbLRoV2BReciV1BRcR小信号等效电小信号等效电路路berbIiIbIcI2I1IFR 电压放大倍数bLRoV2BReciV1BRcRberbIiIbIcI2I1IFRe

39、I输入输出电压分别为：11ib beeFb bebFbbeFVI rI RI rI RIrR则电压放大倍数为：/ /occLbLVIRRI R 11 obLLVibeFbbeFVI RRAVrRIrR2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院11 obLLVibeFbbeFVI RRAVrRIrRv 结论1： 由于射极交流负反馈电阻RF的存在，使放大电路的 电压放大倍数小于射极直流负反馈电阻RE的电压放大倍数。 输入电阻bLRoV2BReciV1BRcRberbIiIbIcI2I1IFReI输入电压为：11ib beeFb bebFbbeFVI rI RI rI RIrR输入电流为：1

40、2121iiiibBBbeFVVVIIIIRRrR输入电阻为：121211111/1iiiBBbeFBBbeFVRIRRrRRRrRv 结论2： 由于射极交流负反馈电阻RF的存在，使放大电路的 输入电阻得到提高，大于射极直流负反馈电阻RE的输入电阻。输出电阻为：ocRRv 有射极交流负反馈电阻射极交流负反馈电阻放大电路小结： 优点：在 的情况下，通过在射极支路引入一个交流负反馈电阻，其阻值为直流负反馈电阻阻值的一半，一半，因此不仅使静态工作点稳定，而且保持不变。同时，在直流负反馈电阻两端加一旁路电容，避免了电压放大倍数的过度减小。1BII 缺点：电压增益小于直流负反馈电阻的放大电路。目的：稳定

41、静态工作点，提高输入电阻。稳定静态工作点，提高输入电阻。输入电阻大于直流负反馈电阻的放大电路。2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院作业作业v 4.4.2v 4.4.3v 4.4.4第六节第六节 共集电极放大电路共集电极放大电路( (射极输出器射极输出器) )BRCCVb1CLRovecivER2C注意：注意：由交流通路判别组态。BRCCVbERecBIEICI11CCBQBBEQEQEBQBBEQBQEBQBEBEQVIRVIRIRVIRIRRV6.1 静态工作点分析静态工作点分析CQBQEQIIICEQCCEQEVVIR1CCBEQBQBEVVIRR2008-2-26北京建筑工

42、程学院北京建筑工程学院BRCCVbERecBIEICI例：例：静态工作点估算。已知：RB=570k， RE=5.6k， RL=5.6k，=100，VCC=12V。解：解：1mACQEQBQIII12 1 5.66.4V CEQCCEQEVVIR1120.70.01mA5701 100 5.6CCBEQBQBEVVIRR6.2 动态分析动态分析BRCCVb2C1CLRovERecivbovBRecivLR交流通道交流通道ER注意根据输入输出信号判别组态。交流通道交流通道bLRoVBReciVERiIbIcIbBReciV小信号等效电小信号等效电路路berbIiIbIERLRoVcI 电压放大倍数

43、：bBReciVberbIiIbIERLRoVcIeI输入输出电压分别为：1oeLbLVI RI R电压放大倍数为：1ib beeLbbeLVI rI RIrR1111bLLoVibeLbbeLIRRVAVrRIrRoVLReI讨论讨论 11LVbeLRArR p输入输出电压同相，输出电压跟随输入电压，故称 为射极电压跟随器射极电压跟随器。p由于 ，所以 ，可见输出电压与输 入入电压近似相等，电压未被放大；然而由于输出电 流 ，即电流得到了放大，也就是说输出功率 被放大了。1beLrR1VAebII 输入电阻：bBReciVberbIiIbILRcIeIoV1I1ib beeLbbeLVI r

44、I RIrR11iiibBbeLVVIIIRrR1/1111iiBbeLiBbeLVRRrRIRrR输出电阻等效电输出电阻等效电路路 输出电阻：bBReciVberbIiIbIERLRoVcIeIsRsVbBRecberbIbIERtVcIeIsRtI1IbecberbIbIERtVcIeI/ssBRRR tI1I1ttttbbEbesbesVVVIIIIRrRrR1/111tbesoEtEbesbesVrRRRIRrRrR讨论讨论输入输出电阻p由于射极输出器的输入电阻 很大，故从信号源取得的信号大。/1iBbeLRRrRp由于射极输出器的输出电阻 很小 ，故负载变化时输出电压Vo的变化很小，

45、即放大 电路的带负载能力越强。/1besoErRRRLosooLRVVRRsoVoRoVLR2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院射极电压输出器应用讨论讨论p将射极电压输出器放在多级放大电路的首级，可以 提高输入电阻，以便从信号源获得较大的信号。p将射极电压输出器放在多级放大电路的末级，可以 降低输出电阻，以便提高带负载能力。2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院v 共集电极放大电路特点：电压同相放大，放大倍数约为1；输入电阻很大；输出电阻很小。例：例：射极电压输出器动态参数计算。已知：RB=570k， RE=5.6k， RL=5.6k，=100，VCC=12V。bBR

46、eciVberbIiIbIERLRoVcI解：解：1.01mAEQI26262001200 1012.8k1.01beEQrIbBReciVberbIiIbIERLRoVcI电压放大倍数为： 11111 1005.6/5.60.992.81 1005.6/5.6bLLoVibeLbbeLIRRVAVrRIrRbBReciVberbIiIbIERLRoVcI /1570/ 2.81 1005.6/5.6190kiiBbeLiVRRrRI输入输出电阻分别为(Rs=0情况下)：/12.85.6/281 100tbesoEtVrRRRI2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院例：例：射极电压

47、输出器动态参数计算。已知：RB=570k， RE=5.6k， RL=5.6k，=100，VCC=12V，信号源内 阻Rs=1k 。求源电压增益、输入输出电阻。bBReciVberbIiIbIERLRoVcIsVsRbBReciVberbIiIbIERLRoVcIsVsR解：解：190kiR 输入电阻与信号源内阻无关，故1900.990.9851 190oiVsVssiVRAAVRR源电压增益为：输出电阻为：2.8 1/570/5.6/3811 100tbesoEtVrRRRI2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院作业作业v 4.5.2v 4.5.3第七节第七节 放大电路的频率响应放

48、大电路的频率响应 实际的放大电路中总是存在一些电抗性元件，如：电容、电感以及电子器件的极间电容等，使得放大电路的输出与输入之间的关系必然和信号的频率有关。 频率响应：7.1 频率响应的基本概念频率响应的基本概念是指在输入正弦信号情况下，输出随输入信号频率连续变化的稳态响应。 定义： 一般用频率特性函数A(jw)来描述。2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院()()()oViVjAjVj 频率响应描述方式：( )( )VVAA 幅频响应 ：表示电压增益的模与角频 率之间的关系。( )VoiAVV 相频响应 ：表示输出与输入信号之 间的相位差和频率之间的关系。( )oiVV 2008-

49、2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院问题提出：问题提出：为什么要研究放大为什么要研究放大电路的频率响应？电路的频率响应？7.2 研究频率响应的原因研究频率响应的原因ivt任意信号可分解为一系列不同频率的谐波信号之和线性失真幅度失真相位失真 幅度失真： 由于放大电路对不同频率成分的信号，其增益不同，从而使输出波形产生失真，称为幅度频率失真，简称幅频失真。 相位失真： 由于放大电路对不同频率成分的信号，其相移不同，从而使输出波形产生失真，称为相度频率失真，简称相频失真。v 产生频率失真的原因：产生频率失真的原因：放大电路中存在电抗性元件；三极管的()是频率的函数。为什么要研究放大电路的频率特性

50、？为什么要研究放大电路的频率特性？7.3 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 是指由一个电阻和一个电容组成的或者最终可以简化成一个电阻和一个电容组成的电路，它有两种类型，即：RC低通电路和RC高通电路。v 单时间常数RC电路： RC低通电路RCiVoV1111oviVj CAVj RCRj C11oviVAVj RC12HfRC令 为上限截止频率11vHAj ff211arctanvHHAffff 0.1Hf10Hf1Hf100Hf20lg/dBVA/Hzf0204020dB/dec0459045 /dec2008-2-26北京建筑工程学院北京建筑工程学院 RC高通电路CRiVoV11oviVRj RCAVj RCRj C12LfRC