第2章BJT基本放大电路()2013年春季修改)

1、模 拟 电 子 技 术内容回顾二极管的结构二极管的结构二极管的各种特性二极管的各种特性二极管的应用二极管的应用整流、限幅、构成各种逻辑功能门电路等整流、限幅、构成各种逻辑功能门电路等稳压稳压模 拟 电 子 技 术晶体管双极型晶体三极管场效应管一种载流子参与导电(Bipolar junction transistor) 简写BJT(Field effect transistor) 简写 FET共同特点：由三层杂质半导体构成，自然都有三个电极。半导体三极管三极管半导体晶体管两种载流子都参与导电模 拟 电 子 技 术第第2章章 双极型双极型晶体管晶体管及其基本放大电路及其基本放大电路2.1 晶体管晶

2、体管2.2 放大的概念及放大电路的性能指标放大的概念及放大电路的性能指标2.3 共发射极放大电路的组成及工作原理共发射极放大电路的组成及工作原理2.4 放大电路的图解分析法放大电路的图解分析法2.5 放大电路的微变等效电路分析法放大电路的微变等效电路分析法2.6 分压式稳定静态工作点电路分压式稳定静态工作点电路2.7 共集电极放大电路共集电极放大电路2.8 共基极放大电路共基极放大电路2.9 组合单元放大电路组合单元放大电路模 拟 电 子 技 术l三极管的组成、工作原理、放大状态下三极管三极管的组成、工作原理、放大状态下三极管的电流控制作用、三极管的特性曲线；的电流控制作用、三极管的特性曲线；

3、l放大电路的组成和工作原理；放大电路的组成和工作原理；l放大电路的分析方法；放大电路的分析方法；l共共e、 共共c、 共共b放大电路主要性能指标的计算。放大电路主要性能指标的计算。重点内容重点内容模 拟 电 子 技 术第二章知识要点1. 正确理解半导体三极管的工作原理;2. 深刻理解半导体三极管的主要技术指标；3. 深刻理解三极管的三个工作区的特点及其条件；3. 正确理解放大的基本概念，掌握放大电路的组成特点，放大电路的主要指标；4. 熟练掌握放大电路的图解法，静态工作点的确定方法和动态工作过程的分析；5.熟练掌握放大电路的等效电路法，静态工作点计算方法，能够应用H参数微变等效电路计算放大电路

4、的电压放大倍数、输入和输出电阻；6.熟练掌握共射、共集、共基放大电路的工作原理和分析方法及其特点；7. 深刻理解复合管及组合放大电路；8. 正确选择、安全应用半导体三极管；深刻理解波形失真及其分析方法。模 拟 电 子 技 术2.1.1 晶体管的结构及类型晶体管的结构及类型2.1.2 晶体管的三种连接方式晶体管的三种连接方式2.1.3 晶体管的工作方式晶体管的工作方式模 拟 电 子 技 术一一分类分类按材料分：按材料分： 硅管、锗管硅管、锗管按功率分：按功率分： 小功率管小功率管 1 W中功率管中功率管 0.5 1 W2.1.1 晶体管的结构及类型晶体管的结构及类型模 拟 电 子 技 术二、二、

5、结构、符号结构、符号NNP发射极发射极 Emitter 基极基极 Base 集电极集电极 Collector NPN 型型PPNEBCPNP 型型ECBECB 发射区发射区 基基 区区 集电区集电区集电结集电结发射结发射结l基区很薄，厚度一般只有基区很薄，厚度一般只有1几几um，掺杂浓度最低；，掺杂浓度最低；l另外两个掺杂区，虽然类型相同，但其中发射区的掺另外两个掺杂区，虽然类型相同，但其中发射区的掺 杂浓度远大于集电区；杂浓度远大于集电区；l集电结结面积要大。集电结结面积要大。模 拟 电 子 技 术2.1.2 晶体管的三种连接方式晶体管的三种连接方式（组态）组态） 根据所选择的公共端根据所选

6、择的公共端e e、c c、b b的不同，晶体管在电路的不同，晶体管在电路中分别有三种不同的连接方式中分别有三种不同的连接方式 uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共基极共基极共发射极共发射极共集电极共集电极模 拟 电 子 技 术2.1.3 晶体管的工作状态晶体管的工作状态四种工作状态：四种工作状态：l饱和状态：饱和状态：e结正偏结正偏 ，c结正偏结正偏l截止状态：截止状态：e结反偏，结反偏， c结反偏结反偏l放大状态：放大状态：e结正偏，结正偏， c结反偏（重点）结反偏（重点）l倒置状态：倒置状态：e结反偏，结反偏， c结正偏结正偏模 拟 电 子 技 术 2.1.3 晶体管的工作状态晶体

7、管的工作状态放大状态放大状态l发射结发射结正向正向偏置偏置l集电结集电结反向反向偏置偏置 模 拟 电 子 技 术发射结向基区注入多子发射结向基区注入多子电子电子形成电流形成电流 IE。l因集电结反偏因集电结反偏,所以多数向所以多数向 BC 结结方向漂移形成方向漂移形成 ICN。I CNIEl少数与空穴复合，形成少数与空穴复合，形成 IBN 。电电子在基区的复合和传输子在基区的复合和传输BNCNEIII(1) (1) 放大状态下晶体管中载流子的传输过程放大状态下晶体管中载流子的传输过程首先考虑发射区发射出去的多子的命运首先考虑发射区发射出去的多子的命运(基区空穴运动因浓度低，因而可以忽略基区空穴

8、运动因浓度低，因而可以忽略)I BN模 拟 电 子 技 术（2 2）放大状态下电流控制和放大作用）放大状态下电流控制和放大作用在一个结构尺寸和掺杂浓度已定的晶体管中，在正常工作条件下，最终被c区收集的电子数在e区发射的总电子数中所占的比例是一定的。用 表示这个比例。ECNIIECNIIECNEBNIIII)1 (或者1BNCNII1定义考察讨论：1） 总是小于1，但由于晶体管结构上的保证， 又非常接近于1，一般可达0.950.995；则：IBNICN10uA1mA11uA1.1mA99. 01002）与 对应的 值为19199，换言之，ICN比IBN大很多倍。3）只要稍稍改变IBN， ICN就

9、会有很大的变化。模 拟 电 子 技 术l改变改变IE就可改变就可改变ICN；l稍稍改变稍稍改变IBN，ICN就会有很大的变化就会有很大的变化。放大状态下电流控制和放大作用的内容放大状态下电流控制和放大作用的内容 模 拟 电 子 技 术I CNIEI BNI CBO其次考虑基区和集电区少子的命运其次考虑基区和集电区少子的命运ICI C = ICN + ICBO （1）IBN = IB + ICBOIB = IBN ICBO （2）BNCNEIII（3）CBEIIIIB模 拟 电 子 技 术（3）放大状态下放大状态下晶体管的电流分配关系晶体管的电流分配关系 BNCNIICBEIIICBOBNBII

10、ICBOCNCIIIECNIIECBOCECNIIIIICBOBCBOCBNCNIIIIII考虑 CBOI工程应用中ECIIBCIIECIIBCIIBCEIII ！必须记住的一组公式以上公式虽然是在共发射极的以上公式虽然是在共发射极的基础上推倒出来的，但反映的基础上推倒出来的，但反映的是三极管工作在放大区时管子是三极管工作在放大区时管子自身的特性，因此对共基极和自身的特性，因此对共基极和共集电极组态仍然适用共集电极组态仍然适用模 拟 电 子 技 术（4 4）实现电流控制和放大作用的条件）实现电流控制和放大作用的条件“内因内因”：三个浓度不同的掺杂区；“外因外因”：外加直流电源的极性必须保证：

11、发射结（ e 结）正偏。 集电结 （c结）反偏。 模 拟 电 子 技 术前面推导出那些结论和公式的，是前面推导出那些结论和公式的，是不是也适合于不是也适合于PNP管呢？管呢？答案是肯定的。只是各极的电流方向正好与NPN管的相反。ECIIBCIIBCEIII 模 拟 电 子 技 术 （）举例说明实现放大的过程则：iC=0.98mA。uo = iCRc = 0.98*1k =0.98V。电路的电压放大倍数： )II (EE没实现电流放大，实现了电压放大。没实现电流放大，实现了电压放大。实现放大的过程：电流放大倍数1ECiIIARC大ui发射结电压发生变化ie有大的变化ic也有大的变化从而使uO大。

12、RC大如图所示共基接法下晶体管的放大电路。若在图中VEE上叠加一幅度为20mV的正弦电压ui，则正向发射结电压会引起相应的变化。由于e结正向电流与所加电压呈指数关系，所以发射极会产生一个较大的注入电流iE= 1mA ， 98. 0模 拟 电 子 技 术例如为iB=20uA， =0.98。 iE=1mA， iC=0.98mA，uo=iCRL=0.98*1k=0.98V如图所示共射接法下晶体管放大电路。若在图中VBB上叠加一幅度为100mV的正弦电压ui，则正向发射结电压会引起相应的变化。由于e结正向电流与所加电压呈指数关系，所以发射极会产生一个较大的注入电流iB，实现了电流放大，也实现了电压放大

13、。实现了电流放大，也实现了电压放大。实现放大的过程:BCiIIAui发射结电压发生变化IB有变化ic有大的变化从而使uO大。RC大模 拟 电 子 技 术问题问题1：负载上得到的功率的确大了，这些能量来自哪里？：负载上得到的功率的确大了，这些能量来自哪里？问题问题2：既然能量来自于直流电源，从能量的角度：既然能量来自于直流电源，从能量的角度看，看，三极管起了什么作用三极管起了什么作用？三极管的放大作用实质上是一个小的变化量去控制大的变化量，从而使输出电压或者输出电流或者两者都变大，从而使输出负载上获得比输入信号更大的功率。只有三极管才有这样的作用！模 拟 电 子 技 术 () 晶体管的能量控制作

14、用先考虑直流情况，即当ui=0tUugisin以共射接法为例，其中BEQU模 拟 电 子 技 术 tUuKuuUugiiBEQBEsin,其中tIItIIiicmCQbmBQBCsin)sin(接入交流信号后CCQCCCEQRIVUtRIUtRIRIVRiVuCcmCEQCcmCCQCCCCCCCEsinsin模 拟 电 子 技 术功率损耗：（1）无交流时 （1）VCC提供的功率CQCEQCIUP （2）集电结消耗的功率CQCCDIVP （3）负载上得到的功率（4）发射结上消耗的功率BQBBIIVP CCQ2LRIP PC+PL=PD模 拟 电 子 技 术（2）加入交流信号后（1）VCC提供的

15、功率（2）集电结上消耗的功率bmgmBQBBB20BEIIU21IVtdiu21PCQCCC20CCDIVtdiV21P（3）负载上得到的功率C2cmC2CQC202CLRI21RItdRi21PCcm2CQCEQC20CECRI21IUtdiu21PPC+PL=PD（4）发射结上消耗的功率CQCEQCIUP CQCCDIVP BQBBIIVP CCQ2LRIP 模 拟 电 子 技 术l 输出回路的直流电源在加入交流信号前后，提供的能量并没有发生变化。l负载上得到的功率的确是由直流电源提供的，而且是由输出回路的电源提供的，与输入回路的直流电源没有关系。l三极管只是起了能量转换的作用模 拟 电

16、子 技 术（1）晶体管是一种能量转换器晶体管是一种能量转换器，因此也叫做有源器件。从（5）（6）得到的结论（2）晶体管晶体管的放大作用是指输出负载上获得比输入信号大的放大作用是指输出负载上获得比输入信号大得多的功率得多的功率，而不是指电压或电流的放大作用。？升压器是不是放大器？模 拟 电 子 技 术（6）双极型晶体管为电流控制型器件晶体管为电流控制型器件。电流放大作用的实质是通过改变基极电流IB的大小，达到控制IC的目的，而并不是真正把微小电流放大了。小结（2）三极管在放大状态下的电流控制作用（3）放大状态下，三极管的各级电流之间的定量关系（1）三极管进入放大状态的偏置条件（5）三极管的能量控

17、制作用（4）三极管实现放大的原理模 拟 电 子 技 术深度拓展1. 有没有四层、五层的半导体器件？有没有六层、七层的半导体器件？2.针对上一个问题，如果有，请自行查阅器件的功能。3.请自行查阅半导体器件的发展方向和趋势。4.查找最小功耗的三极管的型号 ，并自主学习器件手册，列出它的几个主要性能指标。5.查找最小封装的三极管，列出它的参数。6.查找8050、8550、90119018三极管的参数模 拟 电 子 技 术晶体管双极型晶体三极管两种载流子都参与导电场效应管一种载流子参与导电(Bipolar junction transistor)(Semiconductor Transistor)(F

18、ield effect transistor)共同特点：由三层杂质半导体构成，自然都有三个电极。又称为三极管。或者晶体三极管。模 拟 电 子 技 术 2.1.4 晶体管的伏安特性曲线晶体管的伏安特性曲线 包括：输入特性与输出特性包括：输入特性与输出特性以共射极NPN为例：IB-Ube,和 IC-Uce的关系伏安特性测试电路伏安特性测试电路组组态不同，伏安特性曲线不一样态不同，伏安特性曲线不一样晶体管特性测试仪晶体管特性测试仪模 拟 电 子 技 术一、输入特性一、输入特性常数常数 CE)(BEBuufi分别就进行讨论 1CEU1CEU0CEU0CEU模 拟 电 子 技 术BEuBiOV 1CE

19、uV 1CEU导通电压导通电压 UBE( (on) )硅管：硅管： (0.6 0.8) V锗管：锗管： (0.2 0.3) V取取 0.7 V取取 0.2 V1CEU特性曲线向右移。特性曲线仍向右移，但移动不大。0CE u模 拟 电 子 技 术 二. 输出特性输出特性常数B)(CECIufiUiC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 4321模 拟 电 子 技 术iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 43211. 放大区放大区放大区放大区条件：条件： 发射结正偏发射结正偏 集电结

20、反偏集电结反偏ICEOCEOBCIII 比较平坦的区域比较平坦的区域区域：区域：特点特点：1 水平、等间隔水平、等间隔2应用：应用：求(具体说来具体说来uCE u BEuCB = uCE u BE 0)uCE =u BE模 拟 电 子 技 术iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 43212. 饱和区：饱和区：(具体说来具体说来uCE u BEuCB = uCE u BE 0)条件：条件：两个结正偏两个结正偏特点：特点： IC IB, uCE小小,相当于相当于CE间短路间短路临界饱和时：临界饱和时： uCE = uBE深度饱和时：深度饱

21、和时：0.3 V ( (硅管硅管) )UCE( (SAT) )= =0.1 V ( (锗管锗管) )放大区放大区饱饱和和区区靠近纵轴的区域靠近纵轴的区域区域：区域： 应用：应用：开关闭合开关闭合uCE =u BEuCE =u BE模 拟 电 子 技 术iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 4321区域：区域： IB 0 截止区截止区ICEO特点特点: IB= IC=0,相相当于当于C、E间开路间开路3.截止区截止区偏置条件：偏置条件：两个结反偏两个结反偏应用：应用：相当于开关断开相当于开关断开模 拟 电 子 技 术2.1.5 晶体三极

22、管的主要参数晶体三极管的主要参数一、电流放大系数一、电流放大系数1. 共发射极电流放大系数共发射极电流放大系数iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 4321 直流电流放大系数直流电流放大系数BCCBOBCBOCBNCNIIIIIIII 交流电流放大系数交流电流放大系数 BiiC一般为几十一般为几十 几百几百Q82A1030A1045. 263 80108 . 0A1010A10)65. 145. 2(63 模 拟 电 子 技 术iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 43212

23、. 共基极电流放大系数共基极电流放大系数 11BCCECIIIII 1 一般在一般在 0.98 以上。以上。 Q988. 018080 二、极间反向饱和电流二、极间反向饱和电流CB 极间反向饱和电流极间反向饱和电流 ICBO，CE 极极间反向饱和电流间反向饱和电流 ICEO。模 拟 电 子 技 术三、极限参数三、极限参数1. ICM 集电极最大允许电流，超过时集电极最大允许电流，超过时 值明显降低。值明显降低。2. PCM 集电极最大允许功率损耗集电极最大允许功率损耗PC = iC uCE。iCICMU(BR)CEOuCEPCMOICEO安安全全 工工 作作 区区模 拟 电 子 技 术U( (

24、BR) )CBO 发射极开路时发射极开路时 C、B 极极间反向击穿电压。间反向击穿电压。3. U( (BR) )CEO 基极开路时基极开路时 C、E 极极间反向击穿电压。间反向击穿电压。U( (BR) )EBO 集电极极开路时集电极极开路时 E、B 极极间反向击穿电压。间反向击穿电压。U( (BR) )CBO U( (BR) )CEO U( (BR) )EBO模 拟 电 子 技 术 晶体管的安全工作区 4. 频率参数频率参数 特征频率特征频率fT是当是当的模等于的模等于1（0dB）时所对应的频率）时所对应的频率 。模 拟 电 子 技 术2.1.6 温度对晶体管参数的影响温度对晶体管参数的影响

25、1. 温度升高，输入特性曲线温度升高，输入特性曲线向左移。向左移。温度每升高温度每升高 1 C，UBE (2 2.5) mV。温度每升高温度每升高 10 C，ICBO 约增大约增大 1 倍。倍。BEuBiOT2 T1模 拟 电 子 技 术2. 温度升高，输出特性曲线温度升高，输出特性曲线向上移。向上移。iCuCE T1iB = 0T2 iB = 0iB = 0温度每升高温度每升高 1 C， (0.5 1)%。输出特性曲线间距增大。输出特性曲线间距增大。O模 拟 电 子 技 术 【例例2-12-1】 测得放大电路中工作在放大状态中的两只测得放大电路中工作在放大状态中的两只晶体管的直流电位如下图所

26、示。在圆圈中画出管子，晶体管的直流电位如下图所示。在圆圈中画出管子，并分别说明它们是硅管还是锗管。并分别说明它们是硅管还是锗管。【解解】模 拟 电 子 技 术 【例2-2】 测得工作在放大状态的晶体管测得工作在放大状态的晶体管两个电极的电流如下图所示。两个电极的电流如下图所示。 (1) (1) 求另一个电极的电流，并在图中标求另一个电极的电流，并在图中标出实际方向。出实际方向。 (2) (2) 标出标出e e、b b、c c极，并判断出该管是极，并判断出该管是NPNNPN管还是管还是PNPPNP管。管。 (3) (3) 若若I ICBOCBO均为零，试求均为零，试求 及及 的的值值模 拟 电

27、子 技 术 【例2-3】 晶体管VT的特性曲线如下图所示。在如下右图所示电路中，当开关S接在A、B、C三个触点时，判断晶体管VT的工作状态，确定UCE的值。模 拟 电 子 技 术 50A)4060()mA23(1BB21CC2BCIIIIII【解解2.3】由图可以计算 98051501. 模 拟 电 子 技 术 计算临界饱和电流ICS、IBS mA4516CCCCCESCCCS.RVRUVIA80504CSBSII模 拟 电 子 技 术 S接在触点A时 A5262007061BBECCB1.RUVIIB1IBS1.325mAA52650B1C1.IIV0145132516CCCCCE.RIVU

28、UBE=0.7V、UCE=4.01V、UBEUCE，所以晶体管工作于放大状态。 S接在触点B时 A265207062BBECCB2.RUVIIB2IBS模 拟 电 子 技 术 (c) S接触点B (d) S接触点C 例2-3题解 模 拟 电 子 技 术 晶体管工作于饱和区，硅管UCE=UCES0.3V S接在触点C UBE= -1V，发射结反向偏置，晶体管处于截止状态 RC上无电流，所以RC上也没有电压降，故UCE=6V 2.1.8 晶体管的选用原则（同学们自己看书）（同学们自己看书）1. 手册的使用2. 选管的原则或者假定晶体管处于放大状态,从而计算出IC,UCE,再 进行判断.模 拟 电

29、子 技 术深度拓展1. 有没有四层、五层的半导体器件？有没有六层、七层的半导体器件？2.针对上一个问题，如果有，请自行查阅器件的功能。3.请自行查阅半导体器件的发展方向和趋势。4.查找最小功耗的三极管的型号 ，并自主学习器件手册，列出它的几个主要性能指标。5.查找最小封装的三极管，列出它的参数。模 拟 电 子 技 术一、放大电路的分类一、放大电路的分类按被放大信号的频率按被放大信号的频率音频放大电路音频放大电路视频放大电路视频放大电路宽频带放大器宽频带放大器脉冲放大电路脉冲放大电路 谐振放大电路谐振放大电路小信号放大器小信号放大器 大信号放大器大信号放大器 按电路结构来分按电路结构来分直流耦合

30、放大电路（直流放大器）直流耦合放大电路（直流放大器）交流耦合放大电路（交流放大器）交流耦合放大电路（交流放大器）按信号的强弱来分按信号的强弱来分放大电路的基本组成及放大电路的性能指标放大电路的基本组成及放大电路的性能指标模 拟 电 子 技 术二、放大电路的基本组成及各部分的功能二、放大电路的基本组成及各部分的功能RS+usRSis直流电直流电源和相应源和相应的偏置电路的偏置电路信信号号源源三极管三极管负负载载RL放大电路的基本组成放大电路的基本组成信号源信号源：将非电量变换为电量的传感器，可以是电压信号也可以是电：将非电量变换为电量的传感器，可以是电压信号也可以是电流信号。在实验室里用的是流信

31、号。在实验室里用的是交流信号源。交流信号源。直流电源和相应的偏置电路直流电源和相应的偏置电路保证晶体管能够工作在放大区。保证晶体管能够工作在放大区。输出负载输出负载能够把变化的电流转换成变化的电压、或者变化的能够把变化的电流转换成变化的电压、或者变化的功率。功率。模 拟 电 子 技 术三、放三、放大电路的四端网络表示大电路的四端网络表示1 22 +us放大放大电路电路RS+ui+uoRLioiius 信号源电压信号源电压Rs 信号源内阻信号源内阻RL 负载电阻负载电阻ui 输入电压输入电压uo 输出电压输出电压ii 输入电流输入电流io 输出电流输出电流当然也可以表示成输入端是电流源的形式当然

32、也可以表示成输入端是电流源的形式RSis模 拟 电 子 技 术四、四、放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标11 22 +us放大放大电路电路RS+ui+uoRLioii电压增益电压增益 Au (dB) = 20lg |Au|（dB）（1） 放大倍数放大倍数电压放大倍数电压放大倍数 （增益）增益） Au = uo/ui电流放大倍数电流放大倍数 （增益）增益） Ai = io/ ii电流增益电流增益 Ai (dB) = 20lg |Ai| （dB）互阻放大倍数（增益）互阻放大倍数（增益）Ar = uo/ ii互导放大倍数（增益）互导放大倍数（增益）Ag = io/ ui分贝（分贝（dB）用

33、分贝做单位的优点?大小合适就好。大小合适就好。模 拟 电 子 技 术（2）输）输入电阻入电阻1 +usRS+uiiiRiiSisiRRRuu Ri 越大，越大， ui 与与 us 越接近越接近iiiiuR 例例 us = 20 mV，Rs = 600 ，比较比较不同不同 Ri 时时的的 ii 、ui。Riiiui6000 3 A18 mV600 16.7 A10 mV60 30 A1.82 mV理论推导理论推导实验室测量实验室测量信号源是电压源时，输入电阻越大越好。信号源是电压源时，输入电阻越大越好。信号源是电流源时，输入电阻信号源是电流源时，输入电阻?结结论论：测算值模 拟 电 子 技 术（

34、3）输）输出电阻出电阻放大电路的输出相当于负载放大电路的输出相当于负载的信号源，该信号源的内阻称为的信号源，该信号源的内阻称为电路的输出电阻。电路的输出电阻。计算计算： 0Lso RuiuRi22 11 us=0RS+u放大放大电路电路Ro测量测量：LoLoutoRRRuuLoouto) 1(RuuR22 11 +usRS+ui+uoRLRo+uoutRiuout 负载开路时的输出电压；负载开路时的输出电压；uo 带负载时的输出电压，带负载时的输出电压，Ro 越小，越小， uo 和和 uout 越接近越接近。第一步第二步模 拟 电 子 技 术结论：结论：负载需要电压驱动时，负载需要电压驱动时，

35、 Ro越小越好；越小越好；负载需要电流驱动时，负载需要电流驱动时， Ro?模 拟 电 子 技 术 1） 幅频特性和相频特性幅频特性和相频特性)( )()j (ffAfAuu Au( f ) 幅频特性幅频特性 ( f ) 相频特性相频特性2） 频带宽度频带宽度( (带宽带宽) )BW下下限限频频率率 上限上限频率频率 BW0.7 = fH fL ( (Band Width) )2/muA高频段高频段fAu(f)OfO)( f AumfLfH中频段中频段低频段低频段BW0.7（4） 通频带通频带放大电路的频带宽度应大于放大电路的频带宽度应大于被放大信号的带宽。被放大信号的带宽。模 拟 电 子 技

36、术组成及工作原理组成及工作原理 2.3.1 共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成发射结加正向电压发射结加正向电压集电结加反向电压集电结加反向电压RBVBBC1+Rs+us-RCVCCTC2RL+uo信号源加到信号源加到b-e间间ui电容电容C1、 C2的作用：隔直通交。电解电容的作用：隔直通交。电解电容10uF50uF模 拟 电 子 技 术 1. 确保晶体管工作于放大区；确保晶体管工作于放大区； 2. 确保输入交流信号确保输入交流信号 作用于发射结作用于发射结； 3. 确保输出交流信号作用于负载。确保输出交流信号作用于负载。决定一个电路是否具有放大功能的必要条件决定一个电路是否具有放大

37、功能的必要条件画直流通路画直流通路画出交流通路画出交流通路模 拟 电 子 技 术组成及工作原理组成及工作原理2.3.2 共发射极放大电路的工作原理共发射极放大电路的工作原理 1.静态：静态：u ui i=0.=0. IBQui0t0t0tuo0t0tICQUCEQBEQ0C2Rsus+-+C1+RL+-uo+-ui直流通路直流通路模 拟 电 子 技 术ceCECEcCCbBBbeBEBEuUuiIiiIiuUu符号说明符号说明C2Rsus+-+C1+RL+-uo+-uiIB+ibIc+icUCEuceUBEubeIBQui0t iB 0tuCE0tu uo o0 0t iC 0tICQUCEQ

38、UBEQuBE 0t2.动态：动态：0ui若输入为正弦信号若输入为正弦信号+_不失真放大模 拟 电 子 技 术2.3.3 共射放大电路的改进共射放大电路的改进模 拟 电 子 技 术习题习题 2.8 判断放大电路有无放大作用。判断放大电路有无放大作用。（当然是不是失真的放大了）习题习题2.7 画出电路的支流通路和交流通路画出电路的支流通路和交流通路深入思考题深入思考题l领会放大电路直流偏置的重要性领会放大电路直流偏置的重要性。l有同学经常问我，若想放大交流信号，把交流有同学经常问我，若想放大交流信号，把交流信号加进去不就行了吗？为什么还不厌其烦的加信号加进去不就行了吗？为什么还不厌其烦的加直流电

39、压和一些电阻呢？你会有这样的想法吗？直流电压和一些电阻呢？你会有这样的想法吗？这样的想法对吗？这样的想法对吗？模 拟 电 子 技 术l共发射极放大电路的组成l共发射极放大电路的工作原理，并定性定性地地给出了共发射极放大电路正常工作时各点的波形如何定量定量求解放大电路的静态静态工作点工作点？如何定量定量求解放大电路的动态动态性能指标性能指标？任务：任务：回顾回顾模 拟 电 子 技 术基本放大电路的特点l非线性电路非线性电路l交直流信号共存交直流信号共存：直流是基础，交流是放大 的对象和预期的结果。基本放大电路的分析方法（静态动态都适合静态动态都适合） l图解法：图解法：以解析法为基础，在输入和输

40、出特性曲线上求解，前提是输入和输出特性曲线已知。l等效电路法：等效电路法：在一定的条件下，给三极管找一个线性模型，然后用分析线性电路的方法来求解。模 拟 电 子 技 术 静态静态分析的任务：确定分析的任务：确定静静 态值（直流值）态值（直流值）一一. 等效电路法（估算法）等效电路法（估算法）静态分析静态分析ICUCEUBE静态分析的目的：静态分析的目的：使三极管工作在线使三极管工作在线 性区性区 以保证信号不失真。以保证信号不失真。IB静态分析的目的：静态分析的目的：使三极管工作在线使三极管工作在线 性区性区 以保证信号不失真。以保证信号不失真。画出直流通路三极管的直流模型等效电路利用电路知识

41、结果模 拟 电 子 技 术输入特性近似 输出特性近似 iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 4321（1）三极管的直流模型三极管的直流模型BEuBiO模 拟 电 子 技 术 截止状态模型放大状态模型 饱和状态模型 模 拟 电 子 技 术（2）静态工作点的估算静态工作点的估算直流通路直流通路bBECCBRUVIbCC7 . 0RVbRVCCCCCCCERIVUIC= IB偏置电阻偏置电阻偏置电流偏置电流静态工作点的估算实际上用的就是三静态工作点的估算实际上用的就是三极管的直流模型极管的直流模型模 拟 电 子 技 术例：用估算法计算静态工

42、作点。例：用估算法计算静态工作点。已知：已知：VCC=12V，RC=4K ，Rb=300K ， =37.5。解：解：A400.04mA30012RVIbCCBmAIIBC5 . 104. 05 .376V41.512RIVUCCCCCE请注意电路中请注意电路中IB和和IC的数量级的数量级UBE 0.7VRb+VCCRC模 拟 电 子 技 术( IC,UCE )+VCC(IB,UBE)RRCTICUBEUCEIB+-二二. .用图解法确定静态工作点用图解法确定静态工作点模 拟 电 子 技 术1.在输入回路中确定在输入回路中确定 (IB,UBE)根据输入特性曲线根据输入特性曲线BE = V BRB

43、输入回路图解输入回路图解QuBE/ViB/ A静态工作点静态工作点VCCVCC/RBUBEQIBQO可在输入特性曲线可在输入特性曲线找出静态工作点找出静态工作点RUCE+-RCTICUBEIB+-+VCC常数常数 CE)(BEBuufi直流负载线方程：直流负载线方程：模 拟 电 子 技 术uCE = VCC iC RC输出回路图解输出回路图解uCE/ViC/mAVCCVCC/RCOQUCEQICQiB 根据输出特性曲线及直流负载线方程：根据输出特性曲线及直流负载线方程：2.在输出回路中确定在输出回路中确定 (IC,UCE)(IB,UBE) 和和( IC,UCE )分别对应于输入输出特性曲分别对

44、应于输入输出特性曲线上的一个点称为线上的一个点称为静态工作点静态工作点。直流负载线直流负载线RUCE+-RCTICUBEIB+-+VCC模 拟 电 子 技 术估算法与图解法比较：估算法与图解法比较：l估算法简单，结果不直观。估算法简单，结果不直观。l图解法麻烦，结果直观，图解法麻烦，结果直观，但需要已知特性曲线。但需要已知特性曲线。所以应根据实际情况进行选择。所以应根据实际情况进行选择。RUCE+-RCTICUBEIB+-+VCC模 拟 电 子 技 术3. 电路参数对静态工作点的影响电路参数对静态工作点的影响 （1） 改变改变 RB，其他参数不变其他参数不变uBEiBuCEiCVCCVBBVC

45、CRBQQR B iB Q 趋近截止区；趋近截止区；R B iB Q 趋近饱和区。趋近饱和区。（2） 改变改变 RC ，其他参数不变其他参数不变RC Q 趋近饱和区。趋近饱和区。iCuBEiBuCEVCCUCEQQQICQVCCRCiCuBEiBuCEVCCUCEQQQICQVCCRCiCuBEiBuCEVCCUCEQQQICQVCCRC模 拟 电 子 技 术（3） 改变改变 VCC ，其他参数不变其他参数不变uBEiBuCEiCVCCVCCVCCRBQQVCC/RC虽然虽然RB 、RC、 VCC对工作点都有影响，但实际对工作点都有影响，但实际工作中多通过调节工作中多通过调节RB来达到目的。来

46、达到目的。VCC 向右上方向右上方平移平移模 拟 电 子 技 术一一. 输出空载时的图解法（输出空载时的图解法（RL=） 1.根据根据ui在输入特性上画出在输入特性上画出ib和和ube0.7 VQuiuBE/VOt tiB/ AOO tiBIBQib动态图解分析动态图解分析uBE/V模 拟 电 子 技 术2.根据根据ib在输出特性上画出在输出特性上画出ic和和uce说明说明uce和和ui反向，同时可以求出电压放大倍数反向，同时可以求出电压放大倍数0.7 VQuiO tuBE/ViB/ AOOt tuBE/ViBIBQQQ Q O tICQUCEQiBuCE/ViC/mAiCOt tuCE/Vi

47、bicUcemuce模 拟 电 子 技 术3. 非线性失真非线性失真A. “Q”过低引起截止失真过低引起截止失真NPN 管：管： 顶部顶部失真为截止失真。失真为截止失真。PNP 管：管： 底部底部失真为截止失真。失真为截止失真。不发生截止失真的条件：不发生截止失真的条件：IBQ Ibm 。模 拟 电 子 技 术B.“Q”过高引起饱和失真过高引起饱和失真ICS集电极临界集电极临界饱和电流饱和电流NPN 管：管：底部底部失真为饱和失真。失真为饱和失真。PNP 管：管：顶部顶部失真为饱和失真。失真为饱和失真。IBS 基极临界饱和电流。基极临界饱和电流。不发生饱和失真的条件：不发生饱和失真的条件： I

48、BQ + I bm IBSuCEiCt OOiCO tuCEQV CC模 拟 电 子 技 术当当 ui 较小时，为减少功耗和噪声，较小时，为减少功耗和噪声，“Q” 可设得低一些；可设得低一些；为获得最大输出，为获得最大输出，“Q” 可设在交流负载线中点。可设在交流负载线中点。为提高电压放大倍数，为提高电压放大倍数，“Q”可以设得高一些；可以设得高一些；C.选择工作点的原则选择工作点的原则模 拟 电 子 技 术各点波形各点波形uo比比ui幅度放大且相位相反幅度放大且相位相反Rb+VCCRCC1C2uiiBiCuCEuoceCECEcCCbBBbeBEBEuUuiIiiIiuUu模 拟 电 子 技

49、 术二二.接上负载为接上负载为RL时的图解法时的图解法Rb+VCCRCC1C2RL输出端接入负载输出端接入负载RL，不影响不影响Q ，影响动态！影响动态！模 拟 电 子 技 术1.交流通路交流通路RBRCRLuiuo模 拟 电 子 技 术2. 交流负载线交流负载线(1) 方程方程RbRCRLuiuoicuce其中：其中：CLLR/RR uce=-ic（RC/RL）= -ic RL模 拟 电 子 技 术交流量交流量ic和和uce有如下关系：有如下关系：这就是说，交流负载线的斜率为：这就是说，交流负载线的斜率为：LR1 uce=-ic（RC/RL）= -ic RL或或ic=（-1/ RL） uce

50、(2) 交流负载线的作法：交流负载线的作法：斜斜 率为率为- -1/RL 。（ RL= RLRc ）经过经过Q点。点。 模 拟 电 子 技 术iCUCEVCCCCCRVIB交流负载线交流负载线直流负载线直流负载线QICQUCEQICQRL,模 拟 电 子 技 术直流负载线是用来确定工作点的；直流负载线是用来确定工作点的；交流负载线是用来画出波形，分析波形失真。交流负载线是用来画出波形，分析波形失真。注意：注意：（1）交流负载线是有交流）交流负载线是有交流 输入信号时工作点的运输入信号时工作点的运 动轨迹。动轨迹。 （2）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。

51、模 拟 电 子 技 术5. 最大输出电压幅值最大输出电压幅值 LR放大电路在电路参数确定的条件下，输出端不发生饱和失真和截止失真的最大输出信号电压的幅值称为最大不失真输出电压幅值(Uom)M模 拟 电 子 技 术放大器最大不失真输出电压的峰值(Uom)M为UF、UR所确定的数值中较小的一个，(1) 受截止失真限制最大不失真输出电压UF的幅度,LCQFRIU(2) 受饱和失真限制最大不失真输出电压UR的幅度CESCEQRUUU(Uom)M = minUR,UF模 拟 电 子 技 术图解法的优缺点图解法的优缺点l可以直观、形象、全面地了解放大电路的工作情况；l合理地设置静态工作点；l分析最大不失真

52、输出电压、失真情况并估算动态工作范围。缺点缺点:l信号频率较高时，特性曲线不再适用。l在特性曲线上作图比较繁琐，误差大；优点优点:适用场合适用场合l输出幅值比较大l工作频率较低l不能求输入电阻、输出电阻模 拟 电 子 技 术RB+VCCRCC1C2TRLuo+-+Rs+us-例例 :硅管，硅管，ui = 10 sin t (mV)，RB = 176 k ， RC = 1 k ， RL = 1 k , VCC = VBB = 6 V，图解分析各电压、电流值和图解分析各电压、电流值和最最大输出电压幅度大输出电压幅度。 解解 令令 ui = 0，求静态电流求静态电流 IBQA)( 30mA)(03.

53、 01767 . 06BQ I模 拟 电 子 技 术uBE/ViB/ AO0.7 V30QuiOt tuBE/VO tiBIBQ( (交流负载线交流负载线) )uCE/ViC/mA41O23iB=10 A20304050505Q6直流负载线直流负载线Q Q 6O tiCICQUCEQOt tuCE/VUcemibicuceL1R 模 拟 电 子 技 术当当 ui = 0 uBE = UBEQ iB = IBQ iC = ICQ uCE = UCEQ 当当 ui = Uim sin t ib = Ibmsin t ic = Icmsin t uce = Ucem sin t uo = uceiB

54、 = IBQ + Ibmsin tiC = ICQ + Icmsin tuCE = UCEQ Ucem sin t = UCEQ +Ucem sin (180 t)iouu 模 拟 电 子 技 术图解法图解法优点优点l形象、直观形象、直观l可以求静态工作点可以求静态工作点l分析失真情况分析失真情况l估算动态工作范围估算动态工作范围l计算电压放大倍数计算电压放大倍数存在问题存在问题l误差大误差大l电路复杂时，尤其电路复杂时，尤其是带反馈后，根本不是带反馈后，根本不能用图解法能用图解法l不能求输入电阻和输不能求输入电阻和输出电阻出电阻模 拟 电 子 技 术等效电路分析法等效电路分析法思路：非线性元

55、件，在一定条件下，用线性模思路：非线性元件，在一定条件下，用线性模型来近似。型来近似。两两类类模模型型物理型电路模型网络参数模型它是将晶体管看成一个双端口网络，根据端口的电压、电流关系导出的电路模型，其中应用最广的是H参数电路模型。模型较简单，但应用时限制多。它是模拟晶体管结构及放大过程导出的电路模型，它有多种形式，其中较为通用的是混合型电路模型。模型较复杂，但应用时限制少；模 拟 电 子 技 术2. rbe的求取的求取 1. 低频低频H参数电路模型参数电路模型2.6.1 晶体管的低频小信号等效模型晶体管的低频小信号等效模型（微变信号模型）（微变信号模型）3. H参数电路模型的应用范围讨论参数

56、电路模型的应用范围讨论模 拟 电 子 技 术1. 低频低频H参数电路模型参数电路模型iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 4321BEuBiO（）输入交流信号小时，（）输入交流信号小时，i 与与ube呈线性关系呈线性关系（）低频小信号时，（）低频小信号时，为常数为常数常数CE)(BEBuufi常数B)(CECIufi根据所选用的自变量不同，常用的参数有Y参数、Z参数和H参数三种。Y、Z、 H之间可以相互转换。以H参数为例进行讲解， H选iB和和 uCE 做自变量做自变量。线线性性化化依依据据模 拟 电 子 技 术在小信号情况下，在小信

57、号情况下，对上两式取全微分得对上两式取全微分得CECEBEBBBEBEBCEduuudiiuduIuuBE=f(iB，uCE)iC=g(iB ，uCE)CECECBBCBCEduuidiiidiIuc一一. .求变化量之间的关系求变化量之间的关系四个参数量纲各不相同，故称为混合四个参数量纲各不相同，故称为混合(Hybrid)(Hybrid)参数（参数（H H参数）。参数）。ce22b21cce12b11be UhIhIUhIhU电阻电阻无量纲无量纲无量纲无量纲电导电导模 拟 电 子 技 术BJT的的H参数模型参数模型模 拟 电 子 技 术beBBE11CEriuhUBCEBE12IuuhCEB

58、C21UiihceCEC221Bruihib-e间间的的动态电阻动态电阻反向传反向传输系数输系数电流放大系数电流放大系数c-e间的电导间的电导分清主次，合理近似！什么情况下分清主次，合理近似！什么情况下h12和和h22的作用可忽略不计？的作用可忽略不计？二.h参数的物理意义参数的物理意义模 拟 电 子 技 术h11e h12e rbe r 103 10-3 10-4h21e h22e 1/rce 102 10-5三三.简化的简化的h参数等效电路交流等效模型参数等效电路交流等效模型h参数等效电路参数等效电路模 拟 电 子 技 术EQTbbebbbbbebe)1 ( IUrrrIUr查阅手册查阅手

59、册基区体电阻基区体电阻发射结电阻发射结电阻发射区体电阻发射区体电阻数值小可忽略数值小可忽略利用利用PN结的电流方程可求得结的电流方程可求得由由IEQ算出算出在在输入特性曲线上，输入特性曲线上，Q点越高，点越高，rbe越小！越小！2. rbe的求取的求取 模 拟 电 子 技 术H H参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数，只能用来求交参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数，只能用来求交流性能指标；流性能指标；H H参数与工作点有关，在放大区基本不变；参数与工作点有关，在放大区基本不变；适用于适用于PNPPNP型管子型管子；适用于共集电极和共基极适用于共集电极和共基极；低频中频情况下适用低频中

60、频情况下适用. .低频低频H H参数电路模型适用范围参数电路模型适用范围模 拟 电 子 技 术1. 共发射极放大电路的静态分析共发射极放大电路的静态分析uiuo共共射射极极放放大大电电路路2.6.2 共发射极放大电路的分析共发射极放大电路的分析模 拟 电 子 技 术画微变等效电路画微变等效电路rbeRbRCRLiU iI bI cI oU BI 2. 共发射极放大电路的动态分析共发射极放大电路的动态分析模 拟 电 子 技 术1.电压放大倍数的计算电压放大倍数的计算bebirIULboRIU beLurRA LCLR/RR 负载电阻越小，放大倍数越小。负载电阻越小，放大倍数越小。rbeRbRCR