第3章 半导体三极管及放大电路基础new

1、电子技术基础（模拟部分）电子技术基础（模拟部分）兰州大学信息科学与工程学院兰州大学信息科学与工程学院20132013年年3.1.1 基本结构基本结构BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极NPN型型PNP集电极集电极基极基极发射极发射极BCEPNP型型3.1 半导体三极管半导体三极管BECIBIEICBECIBIEICBECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极基区：较基区：较薄，掺杂薄，掺杂浓度低浓度低集电区：集电区：面积较面积较大大发射区：掺发射区：掺杂浓度较高杂浓度较高3.1.1 基本结构基本结构发射结发射结集电结集电结工作条件：工作条件：发射结加正向电压发射结加正向电压 集电结加反

2、向电压集电结加反向电压 3.1.2 电流放大原理电流放大原理BECNNPEBRBECIE基区空穴基区空穴向发射区向发射区的扩散可的扩散可忽略。忽略。进入进入P区的电子少部区的电子少部分与基区的空穴复合，分与基区的空穴复合，形成电流形成电流IBE ，多数，多数扩散到集电结。扩散到集电结。发射结正偏，发射结正偏，发射区电子发射区电子不断向基区不断向基区扩散，形成扩散，形成发射极电流发射极电流IE。1、晶体管内部载流子的、晶体管内部载流子的运动（以运动（以NPN型管为例）型管为例） BECNNPEBRBECIEIC=ICEICE从基区扩散从基区扩散来的电子作来的电子作为集电结的为集电结的少子，漂移少

3、子，漂移进入集电结进入集电结而被收集，而被收集，形成形成ICE。3.1.2 电流放大原理电流放大原理1、晶体管内部载流子的、晶体管内部载流子的运动（以运动（以NPN型管为例）型管为例） IBIBBECNNPEBRBECIEICEIC=ICE3.1.2 电流放大原理电流放大原理1、晶体管内部载流子的、晶体管内部载流子的运动（以运动（以NPN型管为例）型管为例） BCBECEIIIIBBCEI )1 (III（1）发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏为什么是必要的外部条件？为什么是必要的外部条件？（2）为什么）为什么IB很小，而很小，而IC很大？很大？（3）的物理意义的物理意义3.1.2

4、电流放大原理电流放大原理2、说明、说明 IBBECNNPEBRBECIEICEIC=ICE发射区每向基区发射区每向基区供给一个复合用供给一个复合用的载流子，就要的载流子，就要向集电区供给向集电区供给个个载流子供收集，载流子供收集，收集到集电区的收集到集电区的载流子数目等于载流子数目等于在基区复合掉的在基区复合掉的载流子数目的载流子数目的倍。倍。 （4）三极管实质上是一个电流分配器）三极管实质上是一个电流分配器 ICBO是集电极反向饱和电是集电极反向饱和电流。它由少数载流子形成。流。它由少数载流子形成。 3.1.2 电流放大原理电流放大原理3、ICBO和和ICEO ICBOBECEBRBECIC

5、EO是三极管的穿透电流。是三极管的穿透电流。它与它与ICBO有密切的联系。有密切的联系。 3.1.2 电流放大原理电流放大原理3、ICBO和和ICEO ICBOBECEBRBECICICEO=ICBO+ICBO=（1+）ICBO考虑了考虑了ICBO时电流分配关系为时电流分配关系为 3.1.2 电流放大原理电流放大原理3、ICBO和和ICEO BECEBRBECICBOICIBIC=ICBO+ICIB=IB-ICBO 则则IC=IB+ICBO=(IB+ICBO)+ICBO=IB+(1+)ICBO=IB+ICEO IE=IB+IC IBIEIC定义：定义：=ICN/IE共基极电流放大系数共基极电流

6、放大系数 IC=ICN+ICBO =（IC-ICBO）/IEIC/IE有有 IE=IC+IB IC=IE+ICBO IB=（1-）IE-ICBO 3.1.3 共基极电路共基极电路EBECbceICNICIBIEICBOIE与与的关系的关系 11I1I1II1IIIICBOBCBOBCBOBCC或3.1.4 PNP管放大器的三种组态管放大器的三种组态 前提：发射结正偏，集电结反偏前提：发射结正偏，集电结反偏1、放大器的三种组态、放大器的三种组态 共射极共基极共集电极 2、PNP型三极管放大器型三极管放大器 3.1.5 特性曲线特性曲线1 1、实验线路、实验线路ICmA AVVUCEUBERBIB

7、ECEB输入特性曲线IB=f(UBE)|UCE=常数 输出特性曲线IC=f(UCE)|IB=常数UCE 1VIB( A)UBE(V)204060800.40.8工作压降：工作压降： 硅管硅管UBE 0.60.7V,锗锗管管UBE 0.20.3V。UCE=0VUCE =0.5V 死区电死区电压，硅管压，硅管0.5V，锗，锗管管0.2V。3.1.5 特性曲线特性曲线2 2、输入特性、输入特性3.1.5 特性曲线特性曲线2 2、输入特性、输入特性 （3）有一门限电压晶体管开始导通时的基极电压（硅管0.5V，锗管0.1V）。（4）晶体管正常工作时，发射结的压降变化不大（硅管0.7V，锗管0.3V）。（

8、5）输入特性是非线性的。 IB( A)UBE(V)204060800.40.8输入特性曲线的特点：（1）UCE=0，相当于两个二极管并联运用。（2）UCE0时，整个曲线往右移。当UCE0.5V后，曲线几乎重合。IC(mA )1234UCE(V)3691260 AIB=020 A40 A80 A100 A3.1.5 特性曲线特性曲线2 2、输出特性、输出特性3.1.5 特性曲线特性曲线2 2、输出特性、输出特性输出特性曲线的特点输出特性曲线的特点（1）当）当IB=0时，时，IC0。这时的。这时的IC就是就是ICEO。（2）UCE=0时，时，IC=0。发射区注入到基区。发射区注入到基区的电子不能被

9、集电区所收集。当的电子不能被集电区所收集。当UCE1V，UCEIC。（3）UCE1V以后，随着以后，随着UCE的增加，的增加，IC几几乎不变。曲线几乎平行等距。并且乎不变。曲线几乎平行等距。并且IB越大，越大，曲线越往上移。曲线越往上移。 IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A放大区：发射结正偏，集电结反偏。曲线平行等距，曲线的疏密反映了放大区：发射结正偏，集电结反偏。曲线平行等距，曲线的疏密反映了的大小。的大小。=IC/IB，IC受受IB控制。控制。截止区：发射结反偏，集电结反偏。截止区：发射结反偏，集电结反偏。ICIB，IC=ICEO

10、，此时，此时VBE0.5v （4）整个曲线可分为三个区）整个曲线可分为三个区饱和区：发射结正偏，集电结正偏。饱和区：发射结正偏，集电结正偏。ICIB,， UCE 0.3V前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的公共前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的公共点，称为共射接法，相应地还有共基、共集接法。点，称为共射接法，相应地还有共基、共集接法。共射共射直流电流放大倍数直流电流放大倍数：BCII_工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流上工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流上的交流信号。基极电流的变化量为的交流信号。基极电流的变化量为 IB，相应的集电相应的集电极电流变化为极电流变化为

11、IC，则则交流电流放大倍数交流电流放大倍数为：为：BIIC1. 电流放大倍数电流放大倍数和和 _3.1.6 主要参数主要参数例：例：UCE=6V时时：IB = 40 A, IC =1.7 mA； IB = 60 A, IC =2.5 mA。5 .4204. 07 . 1IIBC_4004. 006. 07 . 15 . 2IIBC在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理： =3.1.6 主要参数主要参数2.集集- -基极反向截止电流基极反向截止电流ICBO3. 集集- -射极反向截止电流射极反向截止电流ICEOIC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A4

12、0 A60 A80 A100 AICBO是集电是集电结反偏由少结反偏由少子的漂移形子的漂移形成的反向电成的反向电流，受温度流，受温度的变化影响。的变化影响。4.集电极最大电流集电极最大电流ICM集电极电流集电极电流IC上升会导致三极上升会导致三极管的管的 值的下降，当值的下降，当 值下降到值下降到正常值的三分之二时的集电极正常值的三分之二时的集电极电流即为电流即为ICM。5.集集-射极反向击穿电压射极反向击穿电压当集当集-射极之间的电压射极之间的电压UCE超过超过一定的数值时，三极管就会被击一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是穿。手册上给出的数值是25 C、基极开路时的击穿电压基

13、极开路时的击穿电压U(BR)CEO。3.1.6 主要参数主要参数ICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作区安全工作区6. 集电极最大允许功耗集电极最大允许功耗PCM 集电极电流集电极电流IC 流过三极管，流过三极管， 所发出的焦耳热为：所发出的焦耳热为：PC =ICUCE 必定导致结温必定导致结温 上升，所以上升，所以PC 有限制。有限制。PC PCM7、频率参数、频率参数 f截止频率 fT特征频率3.1.6 主要参数主要参数1fmaxfTf70.7%max1、必须使晶体管工作在安全区。2、若工作频率高，必须选用高频管。3、若要求导通电压低时选用锗管， 若要求导通电压高时选用

14、硅管。4、ICBO、ICEO越小越好。5、NPN管和PNP管对电源的极性要求不一样。3.1.7 晶体管的选择和使用注意事项晶体管的选择和使用注意事项 3.2 概论概论3.2.1 放大的概念放大的概念电子学中放大的目的是将微弱的电子学中放大的目的是将微弱的变化信号变化信号放大成较大放大成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表示，如图：示，如图：uiuoAu扩音机是怎样工作的扩音机是怎样工作的 直流供电电源前置放大器功率放大器 1、放大是对差异的程度或变化量而言的。

15、、放大是对差异的程度或变化量而言的。2、电子放大器实质上是一种能量控制器件。、电子放大器实质上是一种能量控制器件。3、 放大电路的性能指标：放大电路的性能指标：（1）放大倍数）放大倍数iouUUA |3.2.1 放大的概念放大的概念ioiII|A|iuiiooiopAAUUIUPP|A|uiuoAu电压放大倍数电压放大倍数电流放大倍数电流放大倍数 放大倍数除用信号放大倍数除用信号的有效值定义之外，的有效值定义之外，还可以根据需要用信还可以根据需要用信号的峰值或者峰峰号的峰值或者峰峰值来定义。值来定义。 3、 放大电路的性能指标：放大电路的性能指标：（2）输入电阻）输入电阻ri放大电路一定要有前

16、级（信号源）为其提供信号，那么就放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源取电流。要从信号源取电流。输入电阻输入电阻是衡量放大电路从其前级取是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。小，对前级的影响越小。AuIiUSUi3.2.1 放大的概念放大的概念（1）放大倍数）放大倍数iiiIUr （3）输出电阻）输出电阻roAuUS放大电路对其放大电路对其负载负载而言，相当而言，相当于信号源，我们可以将它等效于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维为戴维南等效电路，这个

17、戴维南等效电路的内阻就是输出电南等效电路的内阻就是输出电阻。阻。roUS3、 放大电路的性能指标：放大电路的性能指标：（2）输入电阻）输入电阻ri3.2.1 放大的概念放大的概念（1）放大倍数）放大倍数（3）输出电阻）输出电阻roAuUS如何确定电路的输出电阻如何确定电路的输出电阻ro ？roUS3、 放大电路的性能指标：放大电路的性能指标：（2）输入电阻）输入电阻ri3.2.1 放大的概念放大的概念（1）放大倍数）放大倍数方法一：方法一：计算。计算。步骤：步骤： 1. 所有的电源置零所有的电源置零 (将独立源置零，保将独立源置零，保留受控源留受控源)。 2. 加压求流法。加压求流法。UIIU

18、ro方法二：方法二：测量。测量。Uo1. 测量开路电压。测量开路电压。roUs2. 测量接入负载后的输出电压。测量接入负载后的输出电压。LLoooRRrUUroUsRLUo步骤：步骤：3. 计算。计算。（3）输出电阻）输出电阻ro3.2.1 放大的概念放大的概念（1）放大倍数）放大倍数3、 放大电路的性能指标：放大电路的性能指标：（2）输入电阻）输入电阻riLoooR)UU(r1（4）通频带）通频带fAuAum0.7AumfL下限截止下限截止频率频率fH上限截止上限截止频率频率通频带：通频带：fbw=fHfL放大倍数随频率放大倍数随频率变化曲线变化曲线3.2.1 放大的概念放大的概念3、 放大

19、电路的性能指标：放大电路的性能指标：3.2.1 放大的概念放大的概念3、 放大电路的性能指标：放大电路的性能指标：（5）最大输出幅值）最大输出幅值(一般用电压表示一般用电压表示)（6）最大输出功率与效率）最大输出功率与效率最大输出功率（最大输出功率（POM）：输出波形）：输出波形基本不失真的情况下，能够向负载提供的最大功率。基本不失真的情况下，能够向负载提供的最大功率。效率：放大电路的最大输出功率与直流电源消耗的功率之比。效率：放大电路的最大输出功率与直流电源消耗的功率之比。（7）非线性失真系数（）非线性失真系数（D）：）：由于放大电路存在非线性失由于放大电路存在非线性失真，当输入一定频率的正

20、弦波信号时，放大电路的输出波真，当输入一定频率的正弦波信号时，放大电路的输出波形中，除了由输入信号频率决定的基波成分外，还可能出形中，除了由输入信号频率决定的基波成分外，还可能出现谐波。现谐波。D的定义是各次谐波总量与基波分量之比，即的定义是各次谐波总量与基波分量之比，即 VOMPP213212)AA()AA(D3.2.2 放大器放大器1、半导体低频放大器的优点：放大能力强，放大的频率、半导体低频放大器的优点：放大能力强，放大的频率范围宽，体积小，工作稳定，寿命长，省电。范围宽，体积小，工作稳定，寿命长，省电。2、低频放大器在电子设备中的地位、低频放大器在电子设备中的地位 3.2.3 符号规定

21、符号规定UA大写字母、大写下标，表示直流量。大写字母、大写下标，表示直流量。uA小写字母、大写下标，表示全量。小写字母、大写下标，表示全量。ua小写字母、小写下标，表示交流分量。小写字母、小写下标，表示交流分量。uAua全量全量交流分量交流分量tUA直流分量直流分量 3.3 基本放大电路的组成和工作原理基本放大电路的组成和工作原理三极管放三极管放大电路有大电路有三种形式三种形式共射放大器共射放大器共基放大器共基放大器共集放大器共集放大器以共射放以共射放大器为例大器为例讲解工作讲解工作原理原理3.3.1 共射放大电路的基本组成共射放大电路的基本组成RLRB+ECEBRCC1C2Tui1、元件的作

22、用、元件的作用 放大元件放大元件iC= iB，工作在放大区，要工作在放大区，要保证集电结反偏，保证集电结反偏，发射结正偏。发射结正偏。uo参考点参考点集电极电源，为集电极电源，为电路提供能量。电路提供能量。并保证集电结反并保证集电结反偏。偏。3.3.1 共射放大电路的基本组成共射放大电路的基本组成1、元件的作用、元件的作用 RLRB+ECEBRCC1C2Tui集电极电阻，将集电极电阻，将变化的电流转变变化的电流转变为变化的电压。为变化的电压。使发射结正偏，使发射结正偏，并提供适当的并提供适当的静态工作点。静态工作点。基极电源与基极电源与基极电阻基极电阻3.3.1 共射放大电路的基本组成共射放大

23、电路的基本组成1、元件的作用、元件的作用 RLRB+ECEBRCC1C2Tui耦合电容耦合电容隔离输入输出与电路直流的联系，隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。同时能使信号顺利输入输出。3.3.1 共射放大电路的基本组成共射放大电路的基本组成1、元件的作用、元件的作用 RLRB+ECEBRCC1C2Tui2、单电源放大电路、单电源放大电路 +ECRCRB3.3.1 共射放大电路的基本组成共射放大电路的基本组成1、元件的作用、元件的作用 RLui2、单电源放大电路、单电源放大电路 RB+ECRCC1C2T3.3.1 共射放大电路的基本组成共射放大电路的基本组成1、元件的作用、

24、元件的作用 2、单电源放大电路、单电源放大电路 3、组成一个放大器的基本原则。、组成一个放大器的基本原则。（1）发射结必须正偏，集电结必须反偏，以保证放大器处）发射结必须正偏，集电结必须反偏，以保证放大器处于放大状态。于放大状态。（2）对输入回路，应当使输入的电压信号变成电流信号，）对输入回路，应当使输入的电压信号变成电流信号，因为因为ic=ib（3）对输出回路，应当尽可能将信号送到负载。）对输出回路，应当尽可能将信号送到负载。（4）为保证放大器不失真地放大，直流下的电流和电压必）为保证放大器不失真地放大，直流下的电流和电压必须设置得合适。须设置得合适。 3.3.2 静态工作点（静态工作点（Q

25、点）点）ui=0时时由于电由于电源的存源的存在在IB 0IC 0IBQICQ一、静态工作点的设置一、静态工作点的设置1、静态工作点的概念、静态工作点的概念RB+ECRCC1C2T在没有输入信号时，晶体管各电极的直流电流和电压，即 IBQ 、ICQ 、 UBEQ 、 UCEQ UBEQUCEQ(IBQ,UBEQ) 和和( ICQ,UCEQ )分别对应于输入输出特性曲线上的分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。一个点称为静态工作点。IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ3.3.2 静态工作点（静态工作点（Q点）点）一、静态工作点的设置一、静态工作点的设置1、静态工作点的

26、概念、静态工作点的概念(IBQ,UBEQ) 和和( ICQ,UCEQ )分别对应于输入输出特性曲线上的分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。一个点称为静态工作点。3.3.2 静态工作点（静态工作点（Q点）点）一、静态工作点的设置一、静态工作点的设置1、静态工作点的概念、静态工作点的概念RLRB+ECEBRCC1C2TuiIBQICQUBEQUCEQ3.3.2 静态工作点（静态工作点（Q点）点）一、静态工作点的设置一、静态工作点的设置2、静态工作点的估算、静态工作点的估算IBQICQUBEQUCEQ解得 IBQ=（EC-UBEQ）/RB 因为发射结正偏时UBEQ0.7V或者0.3V

27、，所以 IBQEC/RB ICQ=IBQ UCEQ=ECICQRC 由此得到Q点的四个值 由输入回路 EC=UBEQ+IBQRB 由输出回路 EC=ICQRC+UCEQ 由电流分配的关系 ICQ=IBQRB+ECRC3.3.2 静态工作点（静态工作点（Q点）点）一、静态工作点的设置一、静态工作点的设置2、静态工作点的估算、静态工作点的估算（1） 画出实际放大电路的直流通路。并在电路上标出IB、IC、UBE、UCE。（2） 根据直流通路列出输入回路、输出回路的电压方程。（3） 利用方程IC=IB。（4）解方程组得到IB、IC、UCE。UBE用估算的方法写出。 3.3.2 静态工作点（静态工作点（

28、Q点）点）一、静态工作点的设置一、静态工作点的设置2、静态工作点的估算、静态工作点的估算如图所示的电路，设=50，UBE（ON）=0.7v，若要求静态输出电压UOQ=0V，试求RB的值及相应的ICQ，UCEQ。 IBQ,UBEQUCEQEE=IBQRB+UBE(ON)+(1+)IBQREEE=UCEQ+(1+)IBQREICQ=IBQRC(1+)IBQ=ECICQRBEC=12VRLEE=-12VuiRC=12kRE=6k解得：UCEQ=6V RB=270kmA98. 0)1 (REICCCQ假设有一微小的输入假设有一微小的输入ui3.3.2 静态工作点（静态工作点（Q点）点）一、静态工作点的

29、设置一、静态工作点的设置3、放大过程、放大过程输出的交流电压uo=-icRC RLRB+ECEBRCC1C2TuiIBQICQUBEQUCEQuBE=UBE+uiiB=IB+ibuCE=EC-iCRC=EC-(IC+ic)RC =EC-ICRC-icRC =UCE-icRCiC=iB=IB+ib=IC+ic各点波形各点波形3.3.2 静态工作点（静态工作点（Q点）点）一、静态工作点的设置一、静态工作点的设置3、放大过程、放大过程Vi=0Vi=Vsin t各点波形各点波形RB+ECRCC1C2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiB3.3.2 静态工作点（静态工作点（Q点）点）一、静态

30、工作点的设置一、静态工作点的设置3、放大过程、放大过程3.3.2 静态工作点（静态工作点（Q点）点）一、静态工作点的设置一、静态工作点的设置3、放大过程、放大过程结论：（1）uo与ui的相位相反。（2）uBE、iB、uCE、iC都是由直流和交流两个部分组成的。（3）我们所说的放大作用是指输出与输入的交流成分的关系，不包括直流成分。3.3.2 静态工作点（静态工作点（Q点）点）一、静态工作点的设置一、静态工作点的设置4、不设静态工作点带来、不设静态工作点带来的问题的问题RB+ECRCTuBEuiiBttt-uoiBRB+ECRCT这种失真称为非线性失真这种失真称为非线性失真 1. 晶体管必须偏置

31、在放大区。发射结正偏，集电结反偏。晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。2. 正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。3. 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。4. 输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容滤波只输出交流信号。经电容滤波只输出交流信号。3.3.3 实现放大的条件实现放大的条件TVBBCbRcRb(a)TVCCCb1RcCb2(b)(c)T-VCCCb1RcCb2RcT+VCCCb1RcCb2Rc(d)(f)TVC

32、CCb1RcCb2VBBRbT-VCCCb1RcCb2(e)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？3.4 放大电路的分析方法放大电路的分析方法放放大大电电路路分分析析静态分析：确定不加输静态分析：确定不加输入信号时放大电路的工入信号时放大电路的工作状态，估算静态工作作状态，估算静态工作点即点即IB、IC、UBE、UCE。 动态分析：计算出加动态分析：计算出加上输入信号后放大电上输入信号后放大电路的各项主要技术指路的各项主要技术指标，如电压放大倍数标，如电压放大倍数Au、输入电阻、输入电阻Ri、输、输出电阻出电阻Ro等。等。 估算法估算法图解法图解法微变等效电微变等效电路法路法

33、图解法图解法计算机仿真计算机仿真3.4.1 直流通道和交流通道直流通道和交流通道 放大电路中各点的电压或电流都是在静态直放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。流上附加了小的交流信号。但是，电容对交、直流的作用不同。如果电但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。直流所走的通道是不同的。交流通道：交流通道：只考虑交流信号的分电路。只考虑交流信号的分电路。直流通道：直流通道：只考虑直流信号

34、的分电路。只考虑直流信号的分电路。信号的不同分量可以分别在不同的通道分析。信号的不同分量可以分别在不同的通道分析。1、对直流信号（只有、对直流信号（只有+EC）开路开路开路开路RB+ECRCC1C2T直流通道直流通道RB+ECRC3.4.1 直流通道和交流通道直流通道和交流通道 2、对交流信号、对交流信号(输入信号输入信号ui)短路短路短路短路置零置零RB+ECRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路交流通路3.4.1 直流通道和交流通道直流通道和交流通道 3.4.2 静态工作点的估算静态工作点的估算 RB+ECRCT例：例：用估算法计算静态工作点。用估算法计算静态工作点。已知：已知：EC=

35、12V，RC=4k ，RB=300k ， =37.5。解：解：A40mA04. 030012BCBREImA51040537.IIIBBCV645 . 112CCCCCERIUU请注意电路中请注意电路中IB 和和IC 的数量级。的数量级。一、图解法确定一、图解法确定Q点点1、基本步骤、基本步骤由基极回路：由基极回路： EC=IBRB+UBE由集电极回路：由集电极回路： EC=ICRC+UCE由输入特性曲线：由输入特性曲线： IB=f1(UBE)由输出特性曲线：由输出特性曲线： IC=f2(UCE)（1）把放大电路分为线性和非线性两部分。）把放大电路分为线性和非线性两部分。（2）作出电路的非线性

36、部分的伏安特性，即三极管的输入）作出电路的非线性部分的伏安特性，即三极管的输入和输出特性曲线。和输出特性曲线。（3）作出电路的线性部分的伏安特性，即直流负载线。）作出电路的线性部分的伏安特性，即直流负载线。（4）电路的线性部分与非线性部分的伏安特性曲线的交点）电路的线性部分与非线性部分的伏安特性曲线的交点即为即为Q点。点。 3.4.3 图解法图解法 RB+ECRCT2、直流负载线、直流负载线ICUCEUCEIC满足什么关系？满足什么关系？1. 三极管的三极管的输出特性。输出特性。2. UCE=ECICRC 。ICUCEECCCREQ直流直流负载线负载线与输出特与输出特性的交点性的交点就是就是Q

37、点点IB直流通道直流通道RB+ECRC3.4.3 图解法图解法 一、图解法确定一、图解法确定Q点点2、直流负载线、直流负载线UCEIC满足什么关系？满足什么关系？1. 三极管的三极管的输出特性。输出特性。2. UCE=ECICRC 。ICUCEECCCREQ直流直流负载线负载线与输出特与输出特性的交点性的交点就是就是Q点点IB3.4.3 图解法图解法 一、图解法确定一、图解法确定Q点点直流负载线的特点直流负载线的特点（1） 与横轴的截距为EC（2） 与纵轴的截距为EC/Rb或EC/RC（3）与横轴的锐夹角为=tg-11/RC 先估算先估算 IB ，然后在输出特性曲线上作出直流负载线，与，然后在

38、输出特性曲线上作出直流负载线，与 IB 对应的输出特性曲线与直流负载线的交点就是对应的输出特性曲线与直流负载线的交点就是Q点。点。ICUCEBBECBRUEIQCCREEC2、直流负载线、直流负载线3.4.3 图解法图解法 一、图解法确定一、图解法确定Q点点3、电路参数的改变时对、电路参数的改变时对Q点的影响点的影响 3.4.3 图解法图解法 一、图解法确定一、图解法确定Q点点ICUCEBBECBRUEIQCCREECRB+ECRCT（1） RB的影响 若改变RB，就会改变偏流IB RBEC/RBIBQQ（2） RC的影响若改变RC，直流负载线的斜率会发生变化RCEC/RCQ右移Q3、电路参数

39、的改变时对、电路参数的改变时对Q点的影响点的影响 3.4.3 图解法图解法 一、图解法确定一、图解法确定Q点点ICUCEBBECBRUEIQCCREECRB+ECRCT（3） 电源EC的影响改变EC，直流负载线发生平移 ECQRB、RC、EC的改变都对Q点的位置有影响，但RB的影响最大，故为了得到合适的Q点，常常调节RB。 Q1、交流负载线、交流负载线icLcecRui1其中：其中：CLLRRR/uceRBRCRLuiuo交流通路交流通路3.4.3 图解法图解法 二、动态分析二、动态分析因为 iC=IC+ic uCE=UCE+uce 同时 uce=uo=-ic RL=-(iC-IC) RL 则

40、 uCE=UCE-(iC-IC) RL或 iC=(-1/RL)uCE+(UCE+IC RL)/ RL结论（1）交流负载线的斜率是-1/ RL，与横轴的锐夹角为=tg-11/ RL（2）iC=IC时 uCE=UCE说明交流负载线通过Q点。 交流负载线的作法交流负载线的作法ICUCEECCCREQIB方法方法1：过：过Q点作一点作一条直线，斜率为：条直线，斜率为：LR1交流负载线交流负载线1、交流负载线、交流负载线3.4.3 图解法图解法 二、动态分析二、动态分析交流负载线的作法交流负载线的作法ICUCEECCCREQIB方法方法2：过原点作一：过原点作一斜率为斜率为-1/ RL的辅助的辅助直线，

41、再平行移动通直线，再平行移动通过过Q点即为交流负载点即为交流负载线。线。 交流负载线交流负载线1、交流负载线、交流负载线3.4.3 图解法图解法 二、动态分析二、动态分析交流负载线的作法交流负载线的作法ICUCEECCCREQIB方法方法3： 选择两个特选择两个特殊的点殊的点静态工作静态工作点、与横轴的交点。点、与横轴的交点。 与横轴的交点与横轴的交点的作法：令的作法：令iC=0、由、由交 流 负 载 方 程 得交 流 负 载 方 程 得uCE=UCE+ICRL 1、交流负载线、交流负载线3.4.3 图解法图解法 二、动态分析二、动态分析LCCEceRIUuICUCEECCCREQIB说明说明

42、（1）当有交流信号输）当有交流信号输入时，电路的瞬时工作入时，电路的瞬时工作状态将沿着交流负载线状态将沿着交流负载线移动。移动。（2）直流负载线只能）直流负载线只能用来确定静态工作点。用来确定静态工作点。（3）当）当RL=时，直流时，直流负载线与交流负载线重负载线与交流负载线重合。合。 1、交流负载线、交流负载线3.4.3 图解法图解法 二、动态分析二、动态分析2、用图解法描绘放大电路各处的电流和电压的波形、用图解法描绘放大电路各处的电流和电压的波形作图步骤作图步骤（1） 确定放大器的直流工作状态。确定放大器的直流工作状态。（2） 按照输入电压的变化规律，在输入特性上画出按照输入电压的变化规律

43、，在输入特性上画出iB的波形。的波形。（3） 在输出特性上按在输出特性上按iB的波形作出的波形作出iC和和uCE的波形。的波形。注意：注意： 各级电流和电压的交流分量是总瞬时值的一部分。虽然各级电流和电压的交流分量是总瞬时值的一部分。虽然极性和方向始终不变，但为了分析和计算方便，其中交流分量的极性和方向始终不变，但为了分析和计算方便，其中交流分量的极性和方向可以认为是变化的。这样对交流分量的分析就存在一极性和方向可以认为是变化的。这样对交流分量的分析就存在一个假定正方向的问题。个假定正方向的问题。 各级电流和电压的交流成分保持一定的相位关系：输出电压各级电流和电压的交流成分保持一定的相位关系：

44、输出电压与输入电压相位相反是共射极电路的重要特点之一。与输入电压相位相反是共射极电路的重要特点之一。 3.4.3 图解法图解法 二、动态分析二、动态分析IBUBEQuCE怎么变化怎么变化iBtiCtuit3.4.3 图解法图解法 二、动态分析二、动态分析2、用图解法描绘放大电路各处的电流和电压的波形、用图解法描绘放大电路各处的电流和电压的波形ICUCEQuCEtIBUBEQiBtuit3.4.3 图解法图解法 二、动态分析二、动态分析3、根据图解的结果计算放大器的放大倍数、根据图解的结果计算放大器的放大倍数Au=Uo/Ui Ai=Io/Ii Ap=AuAiiCtICUCEQuCEt在放大电路中

45、，输出信号应该成比例地放大输入信号（即在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生信号的情况，放大电路产生非线性失真非线性失真。失真产生的原因：失真产生的原因：晶体管的非线性。解决的办法；选管子：线性区要宽晶体管的非线性。解决的办法；选管子：线性区要宽，输入曲线成直线，输出曲线簇接近于平行等距。，输入曲线成直线，输出曲线簇接近于平行等距。静态工作点不合适。静态工作点不合适。3.4.3 图解法图解法 二、动态分析二、动态分析4、失真分析、失真分析iCuCEuo可输

46、出的可输出的最大不失最大不失真信号真信号ib3.4.3 图解法图解法 二、动态分析二、动态分析4、失真分析、失真分析（1）Q点合适时iCuCEuo（2） Q点过低，信号进入截止区放大电路产生放大电路产生截止失真截止失真输出波形输出波形输入波形输入波形ib3.4.3 图解法图解法 二、动态分析二、动态分析4、失真分析、失真分析iCuCE（3） Q点过高，信号进入饱和区放大电路产生放大电路产生饱和失真饱和失真ib输入输入波形波形uo输出波形输出波形为了得到尽量大的输出信号，要把为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的中设置在交流负载线的中间部分。如果间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止

47、区或饱和区，造成非设置不合适，信号进入截止区或饱和区，造成非线性失真。线性失真。3.4.3 图解法图解法 二、动态分析二、动态分析4、失真分析、失真分析3.4.4 微变等效电路分析法微变等效电路分析法基本思想：基本思想：用一个线性的含源四端网络去代替非线性的晶体用一个线性的含源四端网络去代替非线性的晶体管元件，从而获得一个便于计算的等效电路。管元件，从而获得一个便于计算的等效电路。等效条件：等效条件：保持外部的电流和电压关系不变。保持外部的电流和电压关系不变。使用条件：使用条件：等效是对交流分量而言的。等效是对交流分量而言的。 等效电路只对晶体管的外部等效，对晶体管的内部并不等效。等效电路只对

48、晶体管的外部等效，对晶体管的内部并不等效。 只适用于计算小信号电路。只适用于计算小信号电路。ibicubeuce含源网络ubeuceibic3.4.4 微变等效电路分析法微变等效电路分析法一、三极管的微变等效电路一、三极管的微变等效电路1、h参数的导出从输入特性看：uBE是iB和uCE的函数 uBE=f1(iB,uCE)从输出特性看：iC是iB和uCE 的函数 iC=f2(iB,uCE)iBuBEiCuCEibicubeuce3.4.4 微变等效电路分析法微变等效电路分析法一、三极管的微变等效电路一、三极管的微变等效电路1、h参数的导出从输入特性看：uBE是iB和uCE的函数 uBE=f1(i

49、B,uCE)从输出特性看：iC是iB和uCE 的函数 iC=f2(iB,uCE)对两个表达式求全微分 CEBCECBCEBCCCEBCEBEBCEBBEBEduiuidiuiididuiuudiuiuduCEoeBfeCCEreBieBEduhdihdiduhdihdui输入r反向传输f正向传输o输出e共射接法ibicubeuce3.4.4 微变等效电路分析法微变等效电路分析法一、三极管的微变等效电路一、三极管的微变等效电路2、 参数的意义和求法（1） uCE=常数，iB=常数的意义uCE=常数duCE=0即输出端只有直流输出，没有交流输出。相当于输出端交流短路。 iB=常数diB=0即输入端

50、只有直流电流输入，没有交流电流。相当于输入端交流开路。 因为此时只有直流电流和电压，所以是在静态工作点附近的情况。 CEoeBfeCCEreBieBEduhdihdiduhdihduceoebfeccerebiebeuhihiuhihuibicubeuce3.4.4 微变等效电路分析法微变等效电路分析法一、三极管的微变等效电路一、三极管的微变等效电路2、 参数的意义和求法（2）短路输入阻抗 物理意义：反映了输入电压对输入电流iB的控制能力。 几何意义：表示输入特性的Q点处的切线的斜率的倒数单位：， 102103 在小信号的情况下是常数。（常称为输入电阻） CEBBEieuiuhiBuBE uB

51、E iB对输入的小交流信号而言，三对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻极管相当于电阻hierbe。ibicubeuce3.4.4 微变等效电路分析法微变等效电路分析法一、三极管的微变等效电路一、三极管的微变等效电路2、 参数的意义和求法（3）开路电压反馈系数物理意义：反映了输出回路uCE对输入回路uBE影响的程度几何意义：在输入特性上表示Q点附近输入特性曲线横向的疏密。 它是一个无量纲的量（10-4）。 BiCEBEreuuh uBEiBuBE uCEibicubeuce3.4.4 微变等效电路分析法微变等效电路分析法一、三极管的微变等效电路一、三极管的微变等效电路2、 参数的意义和求法（

52、4）短路电流放大系数物理意义：晶体管对电流的放大能力，即几何意义：在输出特性上表示Q点附近输出特性曲线的纵向疏密。它是一个无量纲的量。（10102） CEuBCfeiih iCiCuCE iBibicubeuce3.4.4 微变等效电路分析法微变等效电路分析法一、三极管的微变等效电路一、三极管的微变等效电路2、 参数的意义和求法（5）开路输出导纳物理意义：反映了输出电压uCE对输出电流iC的控制能力几何意义：保持iB不变，有uCE，则引起iC，反映了输出特性曲线的倾斜程度。单位：西门子（S）（10102S） BiCECoeuih iCiCuCE uCEoeoeh1ribicubeuce3.4.

53、4 微变等效电路分析法微变等效电路分析法一、三极管的微变等效电路一、三极管的微变等效电路ibicubeuce2、 参数的意义和求法（1） uCE=常数，iB=常数的意义BiCECoeuih（5）开路输出导纳（2）短路输入阻抗 CEBBEieuiuh（3）开路电压反馈系数BiCEBEreuuh（4）短路电流放大系数CEuBCfeiih说明：由于四个参数的量纲各不相同，这种参数系统是不同量纲的混合，称为混合参数。h即英语中的“混合”。在小信号的情况下，四个参数都可以看作是常数。 ceoebfeccerebiebeuhihiuhihuubeibuceicubeuceic很小，一般忽略。很小，一般忽略

54、。cbe3.4.4 微变等效电路分析法微变等效电路分析法一、三极管的微变等效电路一、三极管的微变等效电路3、 等效电路的引出 ceoebfeccerebiebeuhihiuhihuib ib rcecerbebhreuce+-rce很大，一般忽略。很大，一般忽略。rbe ibibbceicubeuceicrbe ibibbce3.4.4 微变等效电路分析法微变等效电路分析法一、三极管的微变等效电路一、三极管的微变等效电路3、 注意的问题（1） 电压源和电流源的性质它们是虚构的它们是受控源它们的极性不能随意假定（2） 等效电路只对微变成分等效（3）h参数是在Q点附近求出的，因此它们与Q点的位置有

55、关，Q点不同、等效电路的参数也不同。 ib ib rcecerbebhreuce+- 一般用测试仪测出；一般用测试仪测出； rbe 与与Q点有关，可用图点有关，可用图示仪测出。示仪测出。一般也用公式估算一般也用公式估算 rbe ubeuceicrbe ibibbceib ib rcecerbebhreuce+-H参数的确定参数的确定3.4.4 微变等效电路分析法微变等效电路分析法二、输入电阻二、输入电阻hie（rbe）的近似估算）的近似估算 )mA(I)mV(26)1 ()(300r )h1 (riuhEefebbbeie3.4.4 微变等效电路分析法微变等效电路分析法二、输入电阻二、输入电阻

56、hie（rbe）的近似估算）的近似估算 cebre是发射区的体电阻，很小，通常可以忽略 rb是基区的体电阻，在频率不太高时约为300发射结电阻re) 1(26mvusEBEeIiEEeIurmvieImvdudirEmvusBEEeBE26261126又因工作在Q点上，故 EeEEImvrIi26,则efebbefebbbberhrirhiriu)1 ()1 (3.4.4 微变等效电路分析法微变等效电路分析法三、用三、用h参数等效电路分析法分析共射极放大器参数等效电路分析法分析共射极放大器1、画出微变等效电路、画出微变等效电路（1） 画出实际电路的交流通道。画出实际电路的交流通道。（2）忽略影

57、响小的次要因素。）忽略影响小的次要因素。（3）把交流通道中的晶体管用）把交流通道中的晶体管用h参数等效电路代替。参数等效电路代替。 RBRCRLuiuoRB+ECRCTRL3.4.4 微变等效电路分析法微变等效电路分析法三、用三、用h参数等效电路分析法分析共射极放大器参数等效电路分析法分析共射极放大器1、画出微变等效电路、画出微变等效电路（1） 画出实际电路的交流通道。画出实际电路的交流通道。（2）忽略影响小的次要因素。）忽略影响小的次要因素。（3）把交流通道中的晶体管用）把交流通道中的晶体管用h参数等效电路代替。参数等效电路代替。 RBRCRLuiuouihie ibibiiicuoRBRC

58、RL rcehreuce3.4.4 微变等效电路分析法微变等效电路分析法三、用三、用h参数等效电路分析法分析共射极放大器参数等效电路分析法分析共射极放大器2、 计算放大器的性能指标计算放大器的性能指标uihie ibibiiicuoRBRCRL rcehreuceuihie ibibiiicuoRBRL rcehreuceCLLR/RR3.4.4 微变等效电路分析法微变等效电路分析法三、用三、用h参数等效电路分析法分析共射极放大器参数等效电路分析法分析共射极放大器2、 计算放大器的性能指标计算放大器的性能指标（1） 求Au=U0/Ui Ube=Ui Uce=Uo 于是由输入回路： Ui=hie

59、Ib+hreUo （1） 由输出回路： Uo=IoRL=-（hfeIb+Uohoe）RL （2） 由（2）得： uihie ibibiiicuoRBRL rcehreuceCLLR/RRoLfeLoebLoeLbfeoURhRhIRhRIhU/11或3.4.4 微变等效电路分析法微变等效电路分析法三、用三、用h参数等效电路分析法分析共射极放大器参数等效电路分析法分析共射极放大器2、 计算放大器的性能指标计算放大器的性能指标（1） 求Au=U0/Ui Ube=Ui Uce=Uo 于是由输入回路： Ui=hieIb+hreUo （1） 由输出回路： Uo=IoRL=-（hfeIb+Uohoe）RL

60、 由（2）得： oLfeLoebLoeLbfeoURhRhIRhRIhU/11或代入（1）中得： 则得 oreLfeLoeieiUhURhRhhU0)1 (oLfeLfereLoeieieURhRhhRhhhLfereoeieieLfeuR)hhhh(hRhA3.4.4 微变等效电路分析法微变等效电路分析法三、用三、用h参数等效电路分析法分析共射极放大器参数等效电路分析法分析共射极放大器2、 计算放大器的性能指标计算放大器的性能指标（1） 求Au=U0/UiLfereoeieieLfeuR)hhhh(hRhAuihie ibibiiicuoRBRL rcehreuce hie 103() hf