第2章 双极型晶体三极管和基本放大电路

1、2022-4-302022-4-30第第2 2章章 双极型晶体三极管双极型晶体三极管和基本放大电路和基本放大电路7 7学时学时2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章1电子学教研室电子学教研室双极型晶体管和基本放大电路n作业作业n思考思考 2-12-1、2-162-16n习题习题2-42-4、2-72-7、2-82-8、2-142-14、2-172-17、2-192-19、2-242-24、2-252-25（加点加点）2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章2电子学教研室电子学教研室重点和难点重点和难点重点重点双极型晶体管的特性、放大的概念、放大电双

2、极型晶体管的特性、放大的概念、放大电路的主要指标参数、基本放大电路的分析方路的主要指标参数、基本放大电路的分析方法。包括法。包括共射共射、共集共集、共基放大电路的、共基放大电路的组成、组成、工作原理、静态和动态分析计算工作原理、静态和动态分析计算。难点难点有关放大、动态和静态、等效电路等概念的有关放大、动态和静态、等效电路等概念的建立；电路能否放大的判断；各种基本放大建立；电路能否放大的判断；各种基本放大电路的性能分析等。电路的性能分析等。 本章所讲述的基本本章所讲述的基本概念概念、基本、基本电路电路和基本和基本分分析方法析方法是学习后面各章的是学习后面各章的基础基础，对于学好本课，对于学好本

3、课程程至关重要至关重要。2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章3电子学教研室电子学教研室 在同一个硅片上制在同一个硅片上制造出三个掺杂区域，三造出三个掺杂区域，三个区分别叫个区分别叫发射区发射区、基基区区和和集电区集电区。 2.1双极型晶体三极管双极型晶体三极管集电区集电区基区基区发射区发射区NNP双极型晶体三极管的结构及类型双极型晶体三极管的结构及类型2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章4电子学教研室电子学教研室 引出三个电极分引出三个电极分别为发射极别为发射极e e 、基极、基极b b和集电极和集电极c c。 集电极集电极c基极基极b发射极

4、发射极eNNP2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章5电子学教研室电子学教研室 基区和集电区形成集基区和集电区形成集电结，发射区和基区形电结，发射区和基区形成发射结。成发射结。 集电结集电结发射结发射结cbeNNP2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章6电子学教研室电子学教研室 按照掺杂方式的不按照掺杂方式的不同分为同分为NPNNPN型和型和PNPPNP型型两种类型。两种类型。cbeNNP2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章7电子学教研室电子学教研室NPNNPN型晶体三极管型晶体三极管集电区集电区集电结集电结基区基区发射

5、结发射结发射区发射区NN集电极集电极c基极基极b发射极发射极eP符号结构示意图结构示意图箭头方向箭头方向代表代表PN结结的正向。的正向。bec2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章8电子学教研室电子学教研室PNPPNP型晶体三极管型晶体三极管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PP集电极集电极c基极基极b发射极发射极eN结构示意图结构示意图符号2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章9电子学教研室电子学教研室晶体管结构示意图晶体管结构示意图2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章10电子学教研室电子学教研室

6、小功率管塑封管硅铜塑封三极管实物照片实物照片2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章11电子学教研室电子学教研室1. 1.两个两个PNPN结无外加电压结无外加电压 载流子运动处于动平衡，净电流为零载流子运动处于动平衡，净电流为零。晶体管中的电流控制作用（以晶体管中的电流控制作用（以NPNNPN型为例型为例）2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章12电子学教研室电子学教研室发射结正向偏置发射结正向偏置 有利于多子扩散有利于多子扩散 不利于少子漂移不利于少子漂移集电结反向偏置集电结反向偏置 有利于少子漂移有利于少子漂移 不利于多子扩散不利于多子扩散UB

7、E Uon 且且UCE UBE2. 2.发射结加正向电压，集电结加反向电压发射结加正向电压，集电结加反向电压2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章13电子学教研室电子学教研室发射区多子向基区扩散发射区多子向基区扩散 发射区的多子发射区的多子电子电子通通过发射结扩散到基区，过发射结扩散到基区，形成扩散电流形成扩散电流I IENEN；基区多子向发射区扩散基区多子向发射区扩散 基区的多子基区的多子空穴空穴扩散扩散到发射区，形成扩散电到发射区，形成扩散电流流I IEP EP 。IE= IEN+ IEP IEN（1 1）发射区向基区注入电子）发射区向基区注入电子电源负极向发射区补

8、充电子形成发射极电流电源负极向发射区补充电子形成发射极电流I IE E。2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章14电子学教研室电子学教研室 e e区的电子注入区的电子注入b b区后，小部分在区后，小部分在b b区被复合，大部分区被复合，大部分仍往仍往c c区扩散。区扩散。 V VBBBB正极拉走电子，补充被复合的空穴，形成正极拉走电子，补充被复合的空穴，形成 I IB B。（2 2）电子在基区的扩散和复合情况）电子在基区的扩散和复合情况2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章15电子学教研室电子学教研室 注入注入b b区的电子被反向偏置的集电结电场

9、吸引，达到区的电子被反向偏置的集电结电场吸引，达到集电区。集电区。 发射区发射的总电子数，绝大部分被集电区收集，发射区发射的总电子数，绝大部分被集电区收集，极少部分在基区与空穴复合。极少部分在基区与空穴复合。 I IE E=I=ICNCN+I+IB B （3 3）电子被集电极收集的情况）电子被集电极收集的情况2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章16电子学教研室电子学教研室3. 3.电流控制作用及其实现条件电流控制作用及其实现条件 集电区收集的电子数与发射区发射电子数的比值定集电区收集的电子数与发射区发射电子数的比值定义为义为 （共基（共基直流电流放大系数）直流电流放大

10、系数） ECNIIECNIIECNEBIIII)1 (1BCNII1 是到达集电区的电子数和在基区是到达集电区的电子数和在基区中复合的电子数之比。由生产工艺中复合的电子数之比。由生产工艺确定（称确定（称共射直流电流放大系数共射直流电流放大系数）。）。可以通过稍稍改变电流可以通过稍稍改变电流I I ，就可以使，就可以使有很有很大的变化，如此实现了电流大的变化，如此实现了电流控制控制 和电流和电流放大放大作用。作用。2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章17电子学教研室电子学教研室实现电流控制的条件实现电流控制的条件 1 1）晶体管）晶体管结构结构上保证：三个浓度不同的掺杂

11、上保证：三个浓度不同的掺杂区，基区薄，掺杂浓度低；发射区掺杂浓度高；区，基区薄，掺杂浓度低；发射区掺杂浓度高；集电结面积大。集电结面积大。 2 2）外加）外加直流电源直流电源保证：发射结正向偏置，集电保证：发射结正向偏置，集电结反向偏置。结反向偏置。2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章18电子学教研室电子学教研室I ICBOCBO：平衡少子在平衡少子在集电区与基区漂移运动形成的集电区与基区漂移运动形成的电流。也电流。也是发射极开路时，是发射极开路时，b-cb-c间的反向饱和电流间的反向饱和电流。 I IC C = = I ICNCN+ + I ICBOCBO I IB

12、 B = = I IB B- I ICBOCBO I IE E = = I ICNCN+ + I IB B 从外部看从外部看I IE E = = I IC C+ + I IB B4. 4.晶体管各极电流之间的基本关系晶体管各极电流之间的基本关系2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章19电子学教研室电子学教研室射极为公共端，射极为公共端，I IB B为输入回路电流，为输入回路电流，I IC C为输出回为输出回路电流路电流CBOBCBOCBCNIIIIII(1)CBCBOIIIBCIIBEII)1 (5. 5.共射接法中的电流关系共射接法中的电流关系BCEOII2022-4

13、-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章20电子学教研室电子学教研室 晶体管工作在放大状态晶体管工作在放大状态的外部条件是：的外部条件是： （1 1）发射结正向偏置；）发射结正向偏置； （2 2）集电结反向偏置。）集电结反向偏置。 对于对于NPNNPN型三极管应型三极管应满足满足: U: Ubebe 0,U 0,Ubcbc 0 U Ub b U Ue e 对于对于PNPPNP型三极管应型三极管应满足满足:U:Ube be 0,U 0 0 即即 U Uc c U Ub b U Ue e共射接法晶体管的特性曲线（以共射接法晶体管的特性曲线（以NPNNPN型为例型为例）VCCbVBBRBR

14、Cce公共端公共端2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章21电子学教研室电子学教研室 当当U UCECE=0=0，输入特性曲线，输入特性曲线与与PNPN结的伏安特性类似。结的伏安特性类似。 当当U UCECE 增大时，由于电场增大时，由于电场的作用，曲线右移，当的作用，曲线右移，当U UCECE 增大到一定值后，再增加增大到一定值后，再增加U UCECE ，曲线右移将不再明显。，曲线右移将不再明显。IB = f (UBE )UC E = 常数常数IBUBE0UCE 1V0V 0.5V 对于小功率管，常用对于小功率管，常用 U UCE CE 大于大于1V1V的任何一条的任

15、何一条曲线代表曲线代表U UCE CE 大于大于1V1V的的所有曲线。所有曲线。1. 1.共射接法晶体管的输入特性曲线共射接法晶体管的输入特性曲线2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章22电子学教研室电子学教研室 每个确定的每个确定的I IB B均有一条对均有一条对应曲线，输出特性是一应曲线，输出特性是一族族曲线曲线。 对于一条固定的曲线，随对于一条固定的曲线，随着着U UCECE的增加，的增加，i iC C逐渐增加，逐渐增加，当当U UCECE增加到一定的程度，增加到一定的程度，i iC C几乎不变，几乎不变，i iC C仅仅决定于仅仅决定于i iB B。0UCE/V

16、 IC /mAIB =40AIB =60AIB增加增加IB 减小减小IB = 20A()|BCCEIIf U常数2. 2.共射接法晶体管的输出特性曲线共射接法晶体管的输出特性曲线2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章23电子学教研室电子学教研室截止区截止区： I IB B=0=0以下的区域以下的区域 实际上实际上C CIICEOCEO 发射结电压和集电结都处发射结电压和集电结都处于于反偏反偏状态。状态。 特点：特点： i iB B = 0= 0，i iC C00 严格说，严格说，I IB B=0=0，I IC CIICEOCEO，晶体管基本不导电。晶体管基本不导电。IC

17、 / mAUCE /V0IB= 0 A20A40 A60 A80 A截止区截止区晶体管的三个工作区晶体管的三个工作区2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章24电子学教研室电子学教研室放大区放大区：曲线几乎水平，：曲线几乎水平，C C与与无关，无关，仅仅由仅仅由I IB B决定。决定。 特点：特点：C C = = I IB B 发射结发射结正向偏置正向偏置 集电结集电结反向偏置反向偏置 交流交流共射共射电流放大系数电流放大系数 通常认为通常认为晶体管的三个工作区晶体管的三个工作区BCIIIC / mAUCE /V0IB= 0 A20A40 A60 A80 A放放大大区区2

18、022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章25电子学教研室电子学教研室饱和区饱和区：此时：此时I IB B ，U UCECE 较小。较小。I IC C不仅和不仅和I IB B有关，还和有关，还和U UCECE有关。有关。当当U UCBCB =0=0时，晶体管处于时，晶体管处于临界临界饱饱和状态。和状态。 反射结和集电结均处于反射结和集电结均处于正向正向偏置偏置。 此时集电极与发射极之间的此时集电极与发射极之间的电压叫电压叫饱和电压降饱和电压降U UCESCES。晶体管的三个工作区晶体管的三个工作区饱和区饱和区IC / mAUCE /V0IB= 0 A20A40 A60 A80

19、 A放放大大区区2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章26电子学教研室电子学教研室晶体管的三个工作区域比较晶体管的三个工作区域比较( (发射结正向偏置且集电结发射结正向偏置且集电结反向偏置反向偏置) )工作区域工作区域外部外部条件（条件（NPN）特点特点截止区截止区iB=0， iC0 (iCICEO)uBE Uon 且且uCE uBE（发射结电压小于（发射结电压小于开启电压开启电压且集电结反偏）且集电结反偏）放大区放大区 iC = iB(i(iC C仅仅由仅仅由I IB B决定决定) )uBE Uon 且且uCE uBE饱和区饱和区（发射结和集电结（发射结和集电结均正向

20、均正向偏置）偏置）uBE Uon 且且uCE uBE iC iB(i(iC C随随uCE的增大而增大的增大而增大) )临界饱和临界饱和（临界放大）（临界放大）uCE = uBE即即uCB = 0iCS = iBS2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章27电子学教研室电子学教研室3. 3.温度对温度对晶体管特性及参数的影响晶体管特性及参数的影响（1 1）温度对输入特性曲线的影响）温度对输入特性曲线的影响 温度升高时，正向特性曲线温度升高时，正向特性曲线将左移。将左移。 在室温附近，温度每升高在室温附近，温度每升高1 1，正向压降减小正向压降减小22.5mV22.5mV。

21、UBR0I / mAU / V 75202022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章28电子学教研室电子学教研室3. 3.温度对温度对晶体管特性及参数的影响晶体管特性及参数的影响（2 2）温度对输出特性曲线的影响）温度对输出特性曲线的影响 温度升高输出特性上移。温度升高输出特性上移。 温度对温度对I ICEOCEO 和和I ICBOCBO的影响：的影响： 每升高每升高10 10 ， I ICBOCBO增大一倍，增大一倍， I ICEOCEO也是。也是。 温度对温度对 的影响：的影响： 温度升高，温度升高， 增大，每升高增大，每升高1 1 ， 增大增大0.5 0.5 1%1%。

22、 输出特性曲线间距增大。输出特性曲线间距增大。 UCE/ VIC mA 7520752075202022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章29电子学教研室电子学教研室1. 1.直流参数直流参数（1 1）在不同接法下的电流比）在不同接法下的电流比 一般在一般在0.950.95 0.9950.995 （2 2）极间反向电流）极间反向电流 三极管的主要参数三极管的主要参数ECECBOCIIIIIBCBCEOCIIIII1CEOCBOII（）2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章30电子学教研室电子学教研室2. 2.交流参数交流参数（1 1）电流放大系数）电

23、流放大系数 （2 2）特征频率）特征频率 当当 下降到下降到1 1时的信号频率，时的信号频率，f f 因为存在结电容，因为存在结电容， 是输入信号频率的函数，是输入信号频率的函数，f f高到一定程度，高到一定程度， 下降且产生相移。下降且产生相移。三极管的主要参数三极管的主要参数,ECBCIIII2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章31电子学教研室电子学教研室3. 3.极限参数极限参数（1 1）集电极集电极最大最大允许耗散功率允许耗散功率 P PCMCM P PCMCM= =i iC CuuCECE = = 常数常数 决定于温升决定于温升 T T硅硅150150、 T

24、 T锗锗7070性能明显变坏性能明显变坏（2 2）集电极集电极最大最大允许电流允许电流 I ICMCM 使使 明显下降的明显下降的i iC C即为即为I ICMCM 通常合金小功率管选通常合金小功率管选u uCECE=1V=1V，由，由P PCMCM定义定义I ICMCM（3 3）极间反向击穿电压）极间反向击穿电压U U(BR)CEO(BR)CEO（4 4）晶体管的安全工作区）晶体管的安全工作区三极管的主要参数三极管的主要参数UCE IC U(BR)CEOICMPCM=ICUCE安安全全工工作作区区 UCBO UCEO UEBO高（几十高（几十上千伏）上千伏） 较高较高 低（零点几伏低（零点几

25、伏几伏）几伏）2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章32电子学教研室电子学教研室1. 1.类型类型2. 2.型号型号 见见 GB/T249-1989 GB/T249-1989 半导体器件型号命名方法半导体器件型号命名方法晶体管的类型、型号及选用原则晶体管的类型、型号及选用原则2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章33电子学教研室电子学教研室 同型号的管子选反向电流较小的；同型号的管子选反向电流较小的； 要求反向电流小、工作温度高选硅管；要求反向电流小、工作温度高选硅管； 要求导通电压低选锗管；要求导通电压低选锗管； 工作信号频率高选高频管；开关电

26、路选开关管；工作信号频率高选高频管；开关电路选开关管； 保证管子工作在安全区保证管子工作在安全区注意注意最大集电极电流、最大功耗、反向击穿电压、最大集电极电流、最大功耗、反向击穿电压、散热条件等散热条件等3. 3.晶体管的选用原则晶体管的选用原则2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章34电子学教研室电子学教研室例例1 1：测得某电路中几只：测得某电路中几只NPNNPN晶体管三个极的直流电位晶体管三个极的直流电位如表所示，各晶体管如表所示，各晶体管b-eb-e间的阈值电压间的阈值电压U Uthth均为均为0.7V0.7V。试分别说明各管子的工作状态。试分别说明各管子的工作

27、状态。对对NPNNPN管，管，当当U UBEBEU Uonon时，管子截止；时，管子截止；当当U UBEBE U Uonon且且U UCECE U UBEBE ( (或或U UC C U UB B) )，管子放大；，管子放大；当当U UBEBE U Uonon且且U UCECE U UBEBE ( (或或U UC C U UB B) )，管子饱和。，管子饱和。晶体管的应用电路举例晶体管的应用电路举例晶体管晶体管基极直流电位基极直流电位UB/V发射极直流电位发射极直流电位UE/V集电极直流电位集电极直流电位UC/V工作状态工作状态T1T2T3T40.70.31-10050.7-1.70015放大

28、放大放大放大饱和饱和截止截止2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章35电子学教研室电子学教研室例例2 2：在一个单管放大电路中，电源电压为在一个单管放大电路中，电源电压为30V30V，已知三只管子的，已知三只管子的参数如表所示，请选用一只管子，并简述理由。参数如表所示，请选用一只管子，并简述理由。T T1 1的的 小，放大能力差；小，放大能力差；T T3 3的的U UCEOCEO仅为仅为20V20V，可能被击穿；，可能被击穿；T T2 2的的I ICBOCBO较小、较小、 较大，且较大，且U UCEOCEO大于电源电压，合适。大于电源电压，合适。晶体管的应用电路举例晶体

29、管的应用电路举例晶体管参数晶体管参数ICBO/AUCEO/VT1T2T30.010.10.05505020151001002022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章36电子学教研室电子学教研室 光电三极管依据光电三极管依据光光照的强度照的强度来控制集电来控制集电极电流的大小，其功极电流的大小，其功能可以等效一个光电能可以等效一个光电二极管和一只晶体管二极管和一只晶体管相连。相连。 只引了出集电极只引了出集电极和发射极。和发射极。 光电晶体管光电晶体管e符号cce等效电路2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章37电子学教研室电子学教研室 光 电 晶 体

30、 管光 电 晶 体 管的输出特性与普的输出特性与普通晶体管的输出通晶体管的输出特性曲线相同，特性曲线相同，只是用光照强度只是用光照强度E E取代了基极电取代了基极电流流I IB B。光电晶体管的输出特性曲线光电晶体管的输出特性曲线2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章38电子学教研室电子学教研室2.2晶体管放大电路的性能指标和工作原理晶体管放大电路的性能指标和工作原理放大的概念和放大电路的组成放大的概念和放大电路的组成 1. 1.放大的概念放大的概念 用小的变化量去用小的变化量去控制控制一个较大量的变化，要一个较大量的变化，要求求“线性线性放大放大”。放大电路利用晶体管

31、实现能。放大电路利用晶体管实现能量的量的控制与转换控制与转换。 放大作用的实质就是晶体管的电流、电压或放大作用的实质就是晶体管的电流、电压或功率的功率的控制控制作用。输出的较大能量来自于直流作用。输出的较大能量来自于直流电源电源V VCCCC，而不是晶体三极管。，而不是晶体三极管。2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章39电子学教研室电子学教研室 一般包含电压放大电路和功率放大电路。一般包含电压放大电路和功率放大电路。 电压放大电路将微弱电压加以放大从电压放大电路将微弱电压加以放大从而推动功率放大电路，通常工作在而推动功率放大电路，通常工作在小信号小信号状态状态； 功率

32、放大电路输出较大的功率，推动功率放大电路输出较大的功率，推动执行元件，工作在执行元件，工作在大信号状态大信号状态。2. 2.放大电路的组成放大电路的组成2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章40电子学教研室电子学教研室放大电路放大的对象是放大电路放大的对象是变化量。变化量。放大电路放大的本质是放大电路放大的本质是能量的控制和转换。能量的控制和转换。功率放大。功率放大。前提条件前提条件：不失真不失真有源元件有源元件扩音机示意图扩音机示意图2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章41电子学教研室电子学教研室要保证放大电路具有放大作用，必须满足条件要保证

33、放大电路具有放大作用，必须满足条件 晶体管工作在晶体管工作在放大区放大区：发射结正偏、集电结：发射结正偏、集电结反偏；反偏； 放大信号可以放大信号可以输入输入：被放大信号能加在晶体：被放大信号能加在晶体管的输入端口；管的输入端口； 放大信号可以放大信号可以输出输出：放大管输出回路的动态：放大管输出回路的动态电流或者电压能够作用于负载，从而使负载获电流或者电压能够作用于负载，从而使负载获得比输入回路信号大的多得信号电流或者信号得比输入回路信号大的多得信号电流或者信号电压。电压。判断电路能否正常放大的依据判断电路能否正常放大的依据放大电路组成的基本原则放大电路组成的基本原则课后题课后题2-7202

34、2-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章42电子学教研室电子学教研室放大电路示意图放大电路示意图放大电路的性能指标放大电路的性能指标信号源信号源信号源内阻信号源内阻输入电压输入电压输出电压输出电压输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻负载电阻负载电阻2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章43电子学教研室电子学教研室1 1、输入为小信号、输入为小信号（1 1）放大倍数（或增益）放大倍数（或增益） 衡量放大电路的放衡量放大电路的放大能力，定义为输出变化量与输入变化量之比。大能力，定义为输出变化量与输入变化量之比。根据输入量与输出量的不同，将放大电路分为根据输入量与

35、输出量的不同，将放大电路分为四种类型四种类型 电压放大电路电压放大电路 电流放大电路电流放大电路 互导放大电路互导放大电路 互阻放大电路互阻放大电路测试信号测试信号：正弦波正弦波2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章44电子学教研室电子学教研室1 1）电压放大电路电压放大电路 输入量与输出量都是电压输入量与输出量都是电压 电压增益电压增益：输出电压与输入电压之比：输出电压与输入电压之比 源电压增益源电压增益 输出电压与信号源电压之比输出电压与信号源电压之比iouuuUUAA/sousUUA/2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章45电子学教研室电

36、子学教研室2 2）电流放大电路电流放大电路 输入量与输出量都是电流输入量与输出量都是电流 电流增益电流增益：输出电流与输入电流之比：输出电流与输入电流之比 电压、电流增益都电压、电流增益都无量纲无量纲ioiiiIIAA/2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章46电子学教研室电子学教研室3 3）互导放大电路互导放大电路 输入量是电压，输出量是电流输入量是电压，输出量是电流互导增益互导增益4 4）互阻放大电路互阻放大电路 输入量是电流，输出量是电压输入量是电流，输出量是电压互阻增益互阻增益iogUIA/iorIUA/量纲为量纲为 西门子西门子 S S量纲量纲为为欧姆欧姆 2

37、022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章47电子学教研室电子学教研室（2 2）输入电阻）输入电阻R Ri i 从放大电路输入端看进去的等效电阻从放大电路输入端看进去的等效电阻 定义为输入电压有效值定义为输入电压有效值U Ui i和输入电流有效值和输入电流有效值I Ii i之比之比R Ri i表明放大电路从信号源索取电流大小及索取电压的能表明放大电路从信号源索取电流大小及索取电压的能力，力，R Ri i越大，越大，电流越小，电流越小，U Ui i越接近越接近 U Us s ，信号电压，信号电压U Us s损损失越小。失越小。iiiIUR Ri2022-4-30模模拟拟电电子子

38、技技术术基基础础第第二二章章48电子学教研室电子学教研室 输入端信号源是内阻很小的输入端信号源是内阻很小的电压源电压源，要求输，要求输入电阻尽量入电阻尽量大大，可保证信号源电压尽可能无损；，可保证信号源电压尽可能无损； 输入端信号源是内阻很大的输入端信号源是内阻很大的电流源电流源，要求输，要求输入电阻尽量入电阻尽量小小，可保证信号源电流更多流进放，可保证信号源电流更多流进放大电路。大电路。 利用输入电阻可以求电压增益与源电压增益利用输入电阻可以求电压增益与源电压增益的关系的关系usiisiiiosousARRRRRRUUUUA2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章49电

39、子学教研室电子学教研室（3 3）输出电阻）输出电阻 从放大电路输出端看进去的等效电阻从放大电路输出端看进去的等效电阻实验室测量方法：实验室测量方法：带负载时输出带负载时输出电压有效值电压有效值LoooRUUR) 1(空载时输出空载时输出电压有效值电压有效值2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章50电子学教研室电子学教研室RO表明放大电路的带负载能力表明放大电路的带负载能力(指负载变化时输出电压指负载变化时输出电压的变化情况）的变化情况）;RO越小，放大电路带负载的能力越强。越小，放大电路带负载的能力越强。（ RO小，小，RL变化时，变化时，UO变化小变化小) 放大电路的

40、输出量为电压，要求输出电压尽量不受负载放大电路的输出量为电压，要求输出电压尽量不受负载变化影响：变化影响：放大电路的输出量为电流，要求输出电流尽量不受负载放大电路的输出量为电流，要求输出电流尽量不受负载变化影响：变化影响：电路的输出电阻应尽量电路的输出电阻应尽量小小；电路的输出电阻应尽量电路的输出电阻应尽量大大。2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章51电子学教研室电子学教研室 Ri 、Ro是为描述电路在相互连接时彼此之是为描述电路在相互连接时彼此之间产生影响而引入的参数。间产生影响而引入的参数。2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章52电子学教

41、研室电子学教研室（4 4）通频带）通频带f fbwbw 衡量放大电路对不同频率信号的放大能力衡量放大电路对不同频率信号的放大能力|A|fLfH0.707|Am|f|Am|2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章53电子学教研室电子学教研室2 2、输入信号幅值较大时、输入信号幅值较大时（1 1）非线形失真系数）非线形失真系数 非线形失真系数非线形失真系数D D指输出波形中的谐波成分指输出波形中的谐波成分总量与基波成分之比。总量与基波成分之比。213212)A()A(AAD2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章54电子学教研室电子学教研室（2 2）最大

42、不失真输出电压最大不失真输出电压 ( (UomUom) )MM 也可表示为也可表示为( (UoUo) )M M 最大输出有效值最大输出有效值2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章55电子学教研室电子学教研室（3 3）最大输出功率）最大输出功率PomPom和效率和效率 PomPom PvPv电源消耗的功率电源消耗的功率VomPP2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章56电子学教研室电子学教研室直流分量：直流分量：文字符号和下标均用大写字母。例文字符号和下标均用大写字母。例I IB B、I IC C、U UBEBE等。等。交流分量：交流分量：文字符号

43、和下标均用小写字母。文字符号和下标均用小写字母。i ib b、i ic c 、u ui i、u uo o等等。交直流总量交直流总量文字符号用小写字母，下标用大写字母。文字符号用小写字母，下标用大写字母。例：例：i iB B、 i iC C、u uBEBE、u uCECE、u uI I、u uO O。相量或有效值相量或有效值: : 在线性放大电路中正弦量为输入量在线性放大电路中正弦量为输入量, ,输入、输入、输出常用相量或有效值表示，例输出常用相量或有效值表示，例: : U Ui i等。等。 模拟电路中的符号模拟电路中的符号2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章57电子学

44、教研室电子学教研室3DG6 3DG6 : NPN: NPN管有源器件放大电路的核心管有源器件放大电路的核心VccVcc: : 保证发射结正偏保证发射结正偏 集电结反偏集电结反偏R RB B : :提供合适的提供合适的I IB BR RC C : :将集电极电流变化量将集电极电流变化量 转换为电压变化量。转换为电压变化量。C C1 1、C C2 2 耦合电容耦合电容: :隔直流、隔直流、 通交流（隔直通交）通交流（隔直通交）u ui i u uo o : :正弦输入信号和输出信号正弦输入信号和输出信号单管共射放大电路的工作原理单管共射放大电路的工作原理2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基

45、基础础第第二二章章58电子学教研室电子学教研室 正弦输入信号正弦输入信号u ui i通过通过C C1 1加到晶体管加到晶体管的基极，引起基极的基极，引起基极电流电流i iB B的变化，晶体的变化，晶体管的集电极电流管的集电极电流i iC C随随之变化，之变化，i iC C的变化通的变化通过电阻过电阻R RC C产生电压产生电压降。降。 集电极电压集电极电压 u uC EC E中的变化量中的变化量可经可经C C2 2传送到输出传送到输出端成为输出电压端成为输出电压u uo oCCCCCERiVu电路参数设置合适，输出信号幅值电路参数设置合适，输出信号幅值比输入信号大，可以实现比输入信号大，可以实

46、现电压放大电压放大2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章59电子学教研室电子学教研室2.3晶体管放大电路的图解分析法晶体管放大电路的图解分析法放大电路的分析：放大电路的分析： 对电路中的对电路中的静态工作点静态工作点及各项及各项交流性能交流性能指标指标进行求解。进行求解。2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章60电子学教研室电子学教研室1. 1.晶体管放大电路的特点晶体管放大电路的特点 直流量和交流量共存直流量和交流量共存直流量是电路具有放大作用的基础；直流量是电路具有放大作用的基础；交流量是放大的对象。交流量是放大的对象。非线性非线性2. 2.

47、晶体管放大电路的分析方法晶体管放大电路的分析方法图解分析法图解分析法小信号线性化分析法（等效电路分析法）小信号线性化分析法（等效电路分析法）晶体管放大电路的特点和分析方法晶体管放大电路的特点和分析方法2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章61电子学教研室电子学教研室1. 1.直流通路直流通路 直流电源作用下（交流信号未加入）直流电源作用下（交流信号未加入）直流量经过的通路。直流量经过的通路。 画直流通路的要点：画直流通路的要点：（1 1）电容电容视为视为开路开路；（2 2）电感电感线圈视为线圈视为短路短路；（3 3）信号源信号源( (电压源电压源) )视为视为短路短路，

48、保留内阻。保留内阻。静态工作点的图解分析法静态工作点的图解分析法2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章62电子学教研室电子学教研室XX2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章63电子学教研室电子学教研室 放大电路未加交流输入信号，电路中放大电路未加交流输入信号，电路中的电压和电流只有直流成分，叫做放大电的电压和电流只有直流成分，叫做放大电路的路的“直流工作状态直流工作状态”或或“静态静态”。 在晶体管的特性曲线上，晶体管各极在晶体管的特性曲线上，晶体管各极直流电压和电流的数值确定一点，此点叫直流电压和电流的数值确定一点，此点叫做做“静态工作点静态工

49、作点Q”,其中包括：其中包括：UBEQ、IBQ、ICQ和和UCEQ。2. 2.估算静态工作点估算静态工作点2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章64电子学教研室电子学教研室 设置合适的静态工作点，以保证放大设置合适的静态工作点，以保证放大电路不产生失真，电路不产生失真，静态工作点还影响着放静态工作点还影响着放大电路几乎所有的动态参数大电路几乎所有的动态参数。 可以用近似计算（估算）的方法求解可以用近似计算（估算）的方法求解点。点。为什么要设置静态工作点为什么要设置静态工作点?2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章65电子学教研室电子学教研室例例2

50、-12-1用估算法求图示电路的静态工作点用估算法求图示电路的静态工作点解：首先画出电路的直流通路解：首先画出电路的直流通路2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章66电子学教研室电子学教研室基极电流基极电流集电极电流集电极电流40ACCBEQBQBVUIR1.5mACQBQII6VCEQCCCQCUVIRUBEQ:硅管为硅管为0.7V 锗管为锗管为0.2V直流通路直流通路2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章67电子学教研室电子学教研室3. 3.图解法确定静态工作点图解法确定静态工作点Q Q输入回路输入回路 直接用估算法求出直接用估算法求出 I I

51、BQBQBECCBBUVI RVCC/RBVCCQIBQUBEQ2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章68电子学教研室电子学教研室输出回路输出回路CECCCcUVI RVCC/RCQ直流负载线直流负载线斜率为斜率为-1/RCICQUCEQVCC2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章69电子学教研室电子学教研室1. 1.交流通路交流通路 输入信号作用下输入信号作用下交流信号流经的通路交流信号流经的通路，用于研究用于研究动态参数动态参数。画交流通路的要点：画交流通路的要点： （1 1）容量大的）容量大的电容电容视为视为短路短路； （2 2）无内阻的）

52、无内阻的直流电源直流电源视为视为对地短路对地短路。动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章70电子学教研室电子学教研室2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章71电子学教研室电子学教研室. .放大电路接入正弦信号放大电路接入正弦信号 u ui i=0.02sin=0.02sin tVtV（输出端无负载（输出端无负载）(1) (1) 根据根据u ui i在输入特性上求在输入特性上求i iB B(2) (2) 根据根据i iB B在输出特性上求在输出特性上求i iC C 和和u uCECE2022-4-30模模

53、拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章72电子学教研室电子学教研室ceouiiuuAuuBEBEQiBBQbuUuiIiCCQcCECEQceiIiuUu负值：负值：输出电压与输输出电压与输入电压的变化入电压的变化反相反相2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章73电子学教研室电子学教研室电流、电压波形电流、电压波形）电路无交流信号时，晶体管）电路无交流信号时，晶体管各极都有恒定的电流和电压电路各极都有恒定的电流和电压电路处于静态加入处于静态加入u ui i后，各电压和电后，各电压和电流都在原静态基础上叠加了一个流都在原静态基础上叠加了一个交流量。交流量。注注意意uo和

54、和uiic反反相相BBQbCCQbCECEQceiIiiIiuUu电压、电流的瞬时值变化，但电压、电流的瞬时值变化，但方向方向始终不变，始终不变，满足满足PNPN结的单向导电性结的单向导电性。2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章74电子学教研室电子学教研室）输出电压与输入电压为频率相同的正）输出电压与输入电压为频率相同的正弦波，但幅值增大，弦波，但幅值增大，“线性放大线性放大”；）输出电压与输入电压）输出电压与输入电压相位相反，即相相位相反，即相位相差位相差 2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章75电子学教研室电子学教研室3. 3.交流负载线

55、交流负载线（电路输出端接负载电阻）（电路输出端接负载电阻）LCLCCORiRRiu)/(LCLRRR/交流通路交流通路2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章76电子学教研室电子学教研室交流负载线的斜率交流负载线的斜率直流负载线的斜率直流负载线的斜率CR1两者相交于点，交流两者相交于点，交流负载线更陡，动态范围负载线更陡，动态范围更小。更小。 I ICQCQU UCEQCEQQ Q满足此关系式且过点的直线，叫做满足此关系式且过点的直线，叫做“交流负载线交流负载线”LCLCCORiRRiu)/(LCRR /12022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章77

56、电子学教研室电子学教研室、静态工作点的位置对输出波形的影响、静态工作点的位置对输出波形的影响静态工作点的选择静态工作点的选择输入回路的波形分析输入回路的波形分析 输出回路的波形分析输出回路的波形分析Q Q点合适点合适且且输入信号幅值较小输入信号幅值较小时无失真时无失真2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章78电子学教研室电子学教研室Q点较低时的情况。点较低时的情况。输入回路的波形分析输入回路的波形分析 输出回路的波形分析输出回路的波形分析QQuo波形波形2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章79电子学教研室电子学教研室现象：输出电压波形出现现象：

57、输出电压波形出现削顶削顶失真（失真（NPNNPN）解决方法：解决方法：提高提高静态工作点静态工作点原因：静态工作原因：静态工作偏低偏低引起引起加大加大V VBBBB, ,减小减小R Rb b定义：晶体管定义：晶体管截止截止而产生的失真为而产生的失真为截止失真截止失真2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章80电子学教研室电子学教研室晶体管晶体管饱和饱和而产生的失真为而产生的失真为饱和饱和失真失真输出电压波形出现输出电压波形出现削底削底失真失真Q Q点较高时点较高时u uo o波形波形增大增大R RB B ( (减小减小I IBQBQ) )减小减小R RC C ( (增大负

58、载线斜率增大负载线斜率) )2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章81电子学教研室电子学教研室电路参数对输出波形的影响电路参数对输出波形的影响R RB B、R RC C、 、V VCCCC右上移，动态范围大。，易饱和；点上移，易饱和；点左移斜率小，易饱和；点上移，易截止；点下移QVVQQURRQIRQIRRCCCCCEQCCBQBBQBB,: ,: ,: , ,:2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章82电子学教研室电子学教研室2. 2. 最大不失真输出电压最大不失真输出电压2/)|(),(min)(LCCQCESCEQMORRIUUU)|(),

59、(min)(LCCQCESCEQMOmRRIUUU不饱和最大输出幅值不饱和最大输出幅值: :U UCEQCEQ- - U UCESCES不截止最大输出幅值不截止最大输出幅值: :I ICQ CQ R RL L 。 UCEQ-UCESICQ RL 2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章83电子学教研室电子学教研室为了获得最大的动态范围，应将点选在交流负载线为了获得最大的动态范围，应将点选在交流负载线的中点的中点2022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章84电子学教研室电子学教研室例例1 1图示电路中，由于电路参数的改变使静态工作点图示电路中，由于电路参

60、数的改变使静态工作点的的变化变化如右图所示。试问：如右图所示。试问： （1 1）当静态工作点从）当静态工作点从Q Q1 1移到移到Q Q2 2、Q Q2 2移到移到Q Q3 3、Q Q3 3移到移到Q Q4 4分别是因为电路的哪个参数变化造成的？这些参数是如分别是因为电路的哪个参数变化造成的？这些参数是如何变化的？何变化的？IB = 1 0 AuCE/V020 A30 A40 A42612Q23124Q1iC / mA810Q3Q42022-4-30模模拟拟电电子子技技术术基基础础第第二二章章85电子学教研室电子学教研室Q Q1 1QQ2 2：R RC C减小减小； Q2Q3Q2Q3：R Rb