第2章_放大电路

1、122.1 双极型晶体三极管双极型晶体三极管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2.4 等效电路分析法等效电路分析法2.5 其他基本放大电路其他基本放大电路2.6 组合放大单元电路组合放大单元电路目录作业n4, 7, 14, 15, 18, 24 ,25n自测题自测题12，233本章的重点与难点本章的重点与难点本章所讲述的基本概念、基本电路和基本分析本章所讲述的基本概念、基本电路和基本分析方法是学习后面各章的基础。方法是学习后面各章的基础。重点重点: : 双极型晶体管的特性、双极型晶体管的特性、

2、放大的概念、放放大的概念、放大电路的主要指标参数、基本放大电路和放大电大电路的主要指标参数、基本放大电路和放大电路的分析方法。包括共射、共集、共基放大电路路的分析方法。包括共射、共集、共基放大电路的组成、工作原理、静态和动态分析。的组成、工作原理、静态和动态分析。4难点难点: 有关放大、动态和静态、等效电路等概念的建有关放大、动态和静态、等效电路等概念的建立；电路能否放大的判断；各种基本放大电路立；电路能否放大的判断；各种基本放大电路的性能分析等。的性能分析等。 而上述问题对于学好本课程至关重要。而上述问题对于学好本课程至关重要。 52.1.1 双极型晶体三极管的结构及类型双极型晶体三极管的结

3、构及类型在同一个硅片上制造出三个掺杂区域，在同一个硅片上制造出三个掺杂区域，三个区分别叫发射区、基区和集电区。三个区分别叫发射区、基区和集电区。2.1 双极型晶体三极管双极型晶体三极管引出的三个电极分别为：发射极引出的三个电极分别为：发射极e 、基极、基极b和集电极和集电极c。基区和集电区形成集电结，发射区和基区形成发射结。基区和集电区形成集电结，发射区和基区形成发射结。6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NN集电极集电极c基极基极b发射极发射极ePecb符号 按照掺杂方式的不同分为按照掺杂方式的不同分为NPNNPN型型和和PNPPNP型型两种类型两种类型 NPN型型7集

4、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eNecb符号PNP型型箭头方向箭头方向代表代表PN结指结指向向8、两个、两个PN结结无外加电压无外加电压（以（以NPN型型为例说明）为例说明）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、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 （放大区）（放大区）9发射区向基区发射区向基区发射电子发射电子IEIB电子在基区电子在基区扩散与复合扩散与复合集电区收集电子集电区收集电子 电子流向电源正极形成电子流向电源正极形成 ICICNPN电源负极向发射电源负极向发射

5、区补充电子形成区补充电子形成 发射极电流发射极电流IE正极拉走电正极拉走电子，补充被复子，补充被复合的空穴，形合的空穴，形成成 I IB BCRCRBIEPIBNICBOICNIEN10e结正偏结正偏 ，c结反偏结反偏 （1）发射区向基区注入电子）发射区向基区注入电子e区的多子电子通过区的多子电子通过e结扩散到基区，形成扩散电流结扩散到基区，形成扩散电流IEN；同时；同时基区的多子空穴扩散到基区的多子空穴扩散到e区，形成扩散电流区，形成扩散电流IEP。二者实际方向。二者实际方向相同，因此发射极电流相同，因此发射极电流IE= IEN+ IEP IEN 。（2）电子在基区的扩散与复合）电子在基区的

6、扩散与复合e区的电子注入区的电子注入b区后，在区后，在b区被复合区被复合(IBN)，大部分仍往，大部分仍往c区扩散。区扩散。（3）电子被集电极收集电子被集电极收集到达到达c结边界的电子为结边界的电子为c结所吸收，记作结所吸收，记作ICN= IEN- IBN。NPNIEPIBNICBOICNIEN11发射区发射的总电子数（对应于发射区发射的总电子数（对应于），绝大部分被集），绝大部分被集电区收集（对应于电区收集（对应于），极少部分在基区与空穴复），极少部分在基区与空穴复合（对应于合（对应于I） IE = IC+ I集电区收集的电子数与发射区发射电子数的比值定义集电区收集的电子数与发射区发射电子数

7、的比值定义为电流放大系数为电流放大系数 ECNII12CBOBCBOEPBNBCBOCNCEPBNCNEPENEIIIIIIIIIIIIIII推导可得推导可得:BCEIII、电流分配关系、电流分配关系NPNIEPIBNICBOICNIEN13ECNIIECNEBIIII)1 (1BCNII可以通过改变电流可以通过改变电流I ，获得较大的电流变化，获得较大的电流变化其中其中 是到达集电区的电子数和在基区中复合的是到达集电区的电子数和在基区中复合的电子数之比，此值通常为几十至上百电子数之比，此值通常为几十至上百14实现电流控制的条件实现电流控制的条件（）内因：（）内因： 晶体管结构上的保证：三个浓

8、度不同的掺杂区、晶体管结构上的保证：三个浓度不同的掺杂区、基区薄，掺杂浓度低；集电结面积大。基区薄，掺杂浓度低；集电结面积大。（）外因：（）外因： 外加直流电源保证：发射结正向偏置，集电结反向外加直流电源保证：发射结正向偏置，集电结反向偏置。偏置。15、共射接法中的电流关系、共射接法中的电流关系BEBCCEOBCBOBCCBOBCBOCBCNIIIIIIIIIIIIIII)1 ()1 (为共射直流电流放大系数为共射直流电流放大系数射极为公共端，射极为公共端，IB为输入回路电流，为输入回路电流，IC为输出回路电流为输出回路电流16CBii17为共射交流电流放大系数为共射交流电流放大系数2.1.2

9、.1. 共射接法晶体管的特性曲线共射接法晶体管的特性曲线( (以以NPNNPN管为例）管为例）输入输入回路回路输出输出回路回路公共端公共端18晶体管工作在放大状态的外部条件是：晶体管工作在放大状态的外部条件是：（1）发射结正向偏置；）发射结正向偏置；（2）集电结反向偏置。）集电结反向偏置。 对于对于NPN型三极管应满足型三极管应满足: : Ube 0,Ubc Ub Ue对于对于PNP型三极管应满足型三极管应满足: : Ube 0即即 Uc Ub IBQI2=I1UB几乎只与电阻和电源有关，与晶体管参数无关几乎只与电阻和电源有关，与晶体管参数无关。212BBCCBBRUVRR121BBEQBEQ

10、CQEERRUUUIII()CEQCCEQCEUVRR稳定点的调整过程可表示为：稳定点的调整过程可表示为：T()IC (IE ) UE UBE (因为因为UBQ基本不变基本不变) IC IB 形成形成负反馈负反馈IBI2I1BRCIC UCERB1VCCIERB2REUBQ122 Q点稳定的原因：点稳定的原因： UBQ在温度变化时基本稳定。在温度变化时基本稳定。 RE的直流负反馈作用。的直流负反馈作用。+VCCRCC1C2VTRLRB2RE+RB1+ +- -+ +- -iUoU123124. 分压式偏置稳定共射放大电路的动态分析分压式偏置稳定共射放大电路的动态分析+VCCRCC1C2VTRL

11、RB2RE+RB1+ +- -+ +- -iUoUrbe UoUi Ib b Ib bRCRLR2R1R Ie+ + +- - -RiAu= RC/ RLrbe+（1+ ）R画出微变等效电路画出微变等效电路（）电压增益（）电压增益125RiRi = R1 / R2 / = R1 / R2 / rbe +（1+ ）R rbe UoUi Ib b Ib bRCRLR2R1R Ie+ + +- - -Ri。R折合到输入回路等效为电流是折合到输入回路等效为电流是I 时电阻增大了时电阻增大了1+ 倍。倍。126OCRRrbe UoUi Ib b Ib bRCRLR2R1R Ie+ + +- - -RO1

12、27 分压式偏置电路引入的射极电阻分压式偏置电路引入的射极电阻RE稳定了静态工稳定了静态工作点，提高了输入电阻，但降低了电压增益作点，提高了输入电阻，但降低了电压增益。 在在RE上并联旁路电上并联旁路电容容CE可以在不影响动可以在不影响动态性能的前提下，稳态性能的前提下，稳定静态点定静态点。+VCCRCC1C2VTRLRB2RE+RB1+ +- -+ +- -iUoUCE128UoRCRLUiRB2RB1rbe IbIb )|(ULCLebLiouRRRrRUA(1)电压增益电压增益(2) 输入电阻输入电阻(3) 输出电阻输出电阻beBBiiiRRIURr|21OCRR129例例 图示电路中，

13、已知三极管的图示电路中，已知三极管的 = 50(1) 画出微变等效电路；画出微变等效电路；(2) 当当Us=15mV时，计算输出电压时，计算输出电压Uo;(3) 求输入电阻和输出电阻。求输入电阻和输出电阻。解解 PNP型管和型管和NPN管的管的H参数简化模型相同参数简化模型相同3AX25：PNP，锗材料，锗材料，低频小功率低频小功率1301. 静态分析，计算所需的静态工作点值静态分析，计算所需的静态工作点值IEQBBEQEQE1E2UUI1.73mARR B2BCCB1B2RUV2.8VRR TbebbEQUrr(1)|I|26300(150)1.07k1.731312. 动态分析，画微变等效

14、电路动态分析，画微变等效电路1321）输入电阻）输入电阻kRrRRREbeBBi6 . 4)1 (/1211332）电压放大倍数）电压放大倍数CLubeE1R |RA8.9r(1)R 源电压放大倍数源电压放大倍数OoiiususiSsiUUURAA7.86RRUUU )(9 .117mVUAUsuso输出电压输出电压134(3) 输出电阻输出电阻3.3OCRRK135负载接在发射极负载接在发射极,集电极直接集电极直接(或通过小电阻或通过小电阻)接电源接电源。136直流通路直流通路RBRET+VCCI IBQBQI IEQEQCCBQBBEQEQEV =IR +U+IRCCBEQBQBEEQBQ

15、CEQCCEQEV -UI=R +(1+)RI=(1+)IU=V -IR137画交流等效电路画交流等效电路(1+ )RLAu= rbe + (1+ )RLLELR =R /R其中其中rbe . .RBIb b Ib bUo bceRE+ +_ _I Ie e. . . . .RLUs. ._ _Ui. .+ +Uo、Ui同相同相, Au 1，Uo Ui，又称，又称。138(3) 输入电阻输入电阻LbebiiRrIUR)1 ()1 (/LbeBBiiRrRRRRRiRBrbe Ib b Ib bUo bceRE+ +_ _I Ie e. . . . . .RLUs. .RiLELRRR/利用阻抗

16、折算原理利用阻抗折算原理,输输出回路电阻折合到输出回路电阻折合到输入回路需乘入回路需乘(1+ )139Uo. .Rsrbe . .IRE. .RBIb b Ib b bceREI Ie e. . . .I Io o. .Rs（输入信号短路，去掉（输入信号短路，去掉负载，在输出端加电压）负载，在输出端加电压）oREbII(1)IsBsRRR/输入回路电阻折合输入回路电阻折合到输出回路需除以到输出回路需除以(1+ )sbeobRrUIooEbesUU(1)RrRobesoEoUrRRR /I1140小。大；同相；与, 1oiiouRRUUA(1+ )RLAu= rbe + (1+ )RL)1 (/

17、LbeBBiiRrRRRRobesoEoUrRRR /I1141+Vcc+ +- -+ +- -R Rs sR RE ER RB2B2R RL LR RB1B1R Rc cC C1 1C Cb bC C2 2Us. . .UoBRCICRB1IBVCCIERB2RE直流通路直流通路142BRCICRB1IBVCCIERB2REB2BCCB1B2RU =VR+RBBEQCQEQEU -UII=REQBQII=1+CEQCCCQCEU=V-I(R +R )143+Vcc+ +- -+ +- -R Rs sR RE ER RB1B1R RL LR RB2B2R Rc cC C1 1C CB BC C

18、2 2Us. . .Uo+ +- -+ +- -R Rs sR RE ER RL LR Rc cUs. . .Uo交流通路交流通路由交流通路清楚看由交流通路清楚看出基极是输入输出出基极是输入输出回路公共端回路公共端。144UiRERLrbe Ib+ +- -+ +- -e eb bc c. . . .R Ro oUs+ +- -R Rs s. .Ib . . . .UoR Ri iR Ri iRC微变等效电路微变等效电路+ +- -+ +- -R Rs sR RE ER RL LR Rc cUs. . .Uo交流通路交流通路ebLbebLciourRrIRIUAULcLRRR/其中其中Uo与与

19、Ui相位相同相位相同145OCRR1)1 (bebbebeiirIrIIUR1/beEiEirRRRRUiRERLrbe Ib+ +- -+ +- -e eb bc c. . . .R Ro oUs+ +- -R Rs s. .Ib . . . .UoR Ri iR Ri iRC输入电阻很小。输入电阻很小。146147148149电路组成上的区别主要在于输入和输出信号接在晶电路组成上的区别主要在于输入和输出信号接在晶体管的哪个极。体管的哪个极。（1）共射共射电路信号从电路信号从基极输入、集电极输出基极输入、集电极输出，电，电路具有电流、电压和功率的放大作用。但输出电阻路具有电流、电压和功率的放

20、大作用。但输出电阻较大，带负载能力不强，不适合功率放大输出电路。较大，带负载能力不强，不适合功率放大输出电路。150（2）共集共集电路信号从电路信号从基极输入、发射极输出基极输入、发射极输出，实，实现现“电压跟随电压跟随”无电压放大作用，只有电流放大无电压放大作用，只有电流放大作用，所以仍作用，所以仍 具功率放大作用。因输出电阻小，具功率放大作用。因输出电阻小，带负载能力强，适合作功率放大。带负载能力强，适合作功率放大。151（3）共基共基电路信号从电路信号从射极输入、集电极输出射极输入、集电极输出，实现，实现“电流跟随电流跟随”无电流放大作用，只有电压放大作用。无电流放大作用，只有电压放大作

21、用。因输出电阻大，不适合作功率放大。因输出电阻大，不适合作功率放大。152输出与输入电压相位关系输出与输入电压相位关系共射共射 共集共集 共基共基电压增益电压增益电流增益电流增益输输 入入 电电 阻阻输输 出出 电电 阻阻大大大大 大大大大适中适中较大较大最大最大最小最小小小较大较大用用 途途低频电压低频电压放大电路放大电路输入级输入级输出级输出级宽频带宽频带放大电路放大电路信号输入端信号输入端信号输出端信号输出端b bb be ee ec cc c 相相反反相相同同相相同同2.6 2.6 晶体管基本放大电路的派生电路晶体管基本放大电路的派生电路 2.6.1 复合管的概念复合管的概念 为进一步

22、改善放大电路的性能，可用多只晶体为进一步改善放大电路的性能，可用多只晶体管构成复合管，取代放大电路中的一只晶体管。管构成复合管，取代放大电路中的一只晶体管。153 可以证明复合管的等效电流放大系数为：可以证明复合管的等效电流放大系数为： =icib 1 2154）每个管子的各极电流均有合适的通路，）每个管子的各极电流均有合适的通路，前一只前一只管的集电极或发射极与后一只管的基极相连。管的集电极或发射极与后一只管的基极相连。）每只管子的各极电流均有合适的通路，每只管子的各极电流均有合适的通路，外加电外加电压保证晶体管工作在放大区压保证晶体管工作在放大区。155VT1VT2ic1ic2ib=ib1ie1=ib2icicibie复合管为复合管为NPN型型NPN型型PNP型型156icibieib=ib1VT1VT2ic1ie=ie2ic2ie1=ib2ic 157icibieVT1VT2ibieic158VT1VT2icibieVT2VT1icibie1592.6.2 2.6.2 组合放大电路组合放大电路( (第第4 4章章讲）讲）