第2章晶体管及其基本放大电路ppt课件

1、2.1 晶体管晶体管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放大电路的图解分析法法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 共集电极放大电共集电极放大电路路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2.1.1 2.1.1 晶体管的结构及类型晶体管的结构及类型2.1.2 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 2.1.3 晶体

2、管的工作方式晶体管的工作方式本节重点：本节重点： 1. 1. 从晶体管内部载流子的运动理解晶体管的电流从晶体管内部载流子的运动理解晶体管的电流控制与放大作用。控制与放大作用。 2. 2. 掌握晶体管实现放大的内部条件与外部条件。掌握晶体管实现放大的内部条件与外部条件。 3. 3. 掌握晶体管三极电流之间的关系。掌握晶体管三极电流之间的关系。 4. 4. 掌握晶体管的三种工作状态及其特点。掌握晶体管的三种工作状态及其特点。 5. 5. 熟记晶体管的伏安特性曲线熟记晶体管的伏安特性曲线 6. 6. 晶体管三种状态的判断。晶体管三种状态的判断。 (Semiconductor Transistor)(

3、Semiconductor Transistor)1.1.构造构造N NN NP P发射极发射极 E E基极基极 B B集电极集电极 C C发射结发射结集电结集电结emitteremitterbasebasecollectorcollectorP PP PN NE EB BC C集电区集电区体积较体积较大大基区基区较薄，较薄，掺杂浓掺杂浓度低度低发射区掺发射区掺杂浓度最杂浓度最高高2.1.1 晶体管的结构及类型晶体管的结构及类型NPN NPN 型型PNP PNP 型型晶体管实现电流控制与放大作用的内部条件：晶体管实现电流控制与放大作用的内部条件： 结构上的特点结构上的特点N NN NP P发射

4、极发射极 E E基极基极 B B集电极集电极 C CP PP PN NE EB BC CE EC CB BNPN NPN 型型PNP PNP 型型E EC CB B2.2.符号符号箭头方向表示发射结正向偏置时的电流方向。箭头方向表示发射结正向偏置时的电流方向。3. 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 W2.1.2 2.1.2 晶体管的三种连接方式晶体管的三种连接方式 (a) 共发射极 (b) 共集电极 (c) 共基极图2-3 晶体管的三种连接方式 2.1.3 晶体管的工作状态晶体管的工作状态 工作状态可分

5、为三种：工作状态可分为三种： 放大状态放大状态 饱和状态饱和状态 截止状态截止状态 1. 放大状态发射结正向偏置、集电结反向偏置放大状态发射结正向偏置、集电结反向偏置 ） 晶体管放大的条件：晶体管放大的条件：内部内部条件条件发射区掺杂浓度高发射区掺杂浓度高基区薄且掺杂浓度低基区薄且掺杂浓度低集电区体积大集电区体积大外部外部条件条件发射结正偏发射结正偏集电结反偏集电结反偏 发射区正偏，发射区发射电子，发射区正偏，发射区发射电子，形成电流形成电流 IEN。I CN 多数向多数向 BC 结方向扩散形成结方向扩散形成 ICN。IE少数与空穴复合，形成少数与空穴复合，形成 IBN 。I BN基极电流基极

6、电流少数在基区与空穴复合少数在基区与空穴复合形成的电流形成的电流(IBN)集电区少子漂移集电区少子漂移(ICBO)I CBOIB即：即：IB = IBN ICBO 2)电子在基区的复合和传输电子在基区的复合和传输(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IE= IEN + IEPIEN IENIEIEN = IBN + ICN IC 3) 集电结反向偏置形成集电极集电结反向偏置形成集电极电流电流 ICI C = ICN + ICBO 穿透电流穿透电流（2晶体管的电流分配关系晶体管的电流分配关系IB = I BN ICBO IC = ICN + ICBOBNCN

7、II CBOBCBOCIIII BNCNENEIIII 共射直流电流放大系数共射直流电流放大系数 IE = IC + IBCBOB)1 (IICEOBII CEOB )1 (II CEOI集电极收集到的电子数与在基区复合掉的电子数之比，意味着基区每复合一个电子，则有 个电子扩散到集电区去。BCEIII BC II BE )1(II CEOBE )1(III IE = IC + IBCEOBCIII 共基直流电流放大系数 ECNII的值小于1且接近于1，一般为0.950.99。 的关系的关系IIIIIIII1EEECNECNBNCNIIIIIIII1BNEBNCNBNCNECN它是集电极收集的电

8、子数它是集电极收集的电子数与发射极发射的总电子数与发射极发射的总电子数的比值的比值 (3) (3) 晶体管的放大作用晶体管的放大作用放大状态各电极电位之间的关系是：放大状态各电极电位之间的关系是： NPN型：型： UCUBUE PNP型：型： UCUBUE晶体管实现电流放大的外部偏置条件：晶体管实现电流放大的外部偏置条件： 发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏 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，因而，晶体管称为电流控制型器件。 定义 ：保持工作点处UCE不变，集电极电流变化量与基极电流变化量之比，称为共发射极交流电流放大系

9、数。即 常数CEBCUII 定义 ：保持工作点处UCB不变，集电极电流变化量与发 射极电流变化量之比，称为共基极交流电流放大系数。 即 常数CBECUII在数值上 2. 饱和状态 (发射结正向偏置、集电结正向偏置) 集电极电位低于基极电位，集电结正向偏置，集电极电位低于基极电位，集电结正向偏置，不利于集电极从基区收集非平衡少数载流子，从不利于集电极从基区收集非平衡少数载流子，从发射区扩散到基区的非平衡少子在基区复合的数发射区扩散到基区的非平衡少子在基区复合的数量增大，而进入集电区的数量减少，集电极电流量增大，而进入集电区的数量减少，集电极电流不再随基极电流的增大而增大，基极电流失去了不再随基极

10、电流的增大而增大，基极电流失去了对集电极电流的控制作用晶体管失去了放大能对集电极电流的控制作用晶体管失去了放大能力），集电极电流好像饱和了。力），集电极电流好像饱和了。 2. 饱和状态饱和状态 (两个结都正偏两个结都正偏) IC主要受主要受UCE的控制，随着的控制，随着UCE的增大，集电结的增大，集电结由正向偏置向零偏变化过程中，集电区收集电子的能由正向偏置向零偏变化过程中，集电区收集电子的能力逐步增强，集电极电流力逐步增强，集电极电流IC随随UCE的增大而增大。的增大而增大。 V30CES.UV10CES.U 晶体管工作于饱和状态时的晶体管工作于饱和状态时的UCE称为集电极饱和称为集电极饱和

11、电压降，记作电压降，记作UCES。处于深度饱和时，。处于深度饱和时，锗管锗管:硅管硅管: 3. 截止状态截止状态 （两个结都反偏）（两个结都反偏） 晶体管发射结反向偏置或零偏晶体管发射结反向偏置或零偏(UBE0)，集，集电结反向偏置电结反向偏置(UBC0），不利于发射极多数载流），不利于发射极多数载流子的扩散运动，发射极电流几乎为零，此时，集电子的扩散运动，发射极电流几乎为零，此时，集电极流过反向饱和电流极流过反向饱和电流IC=ICBO， 基极电流：基极电流： IB= ICBO， ICBO很小可忽略不计，认为晶很小可忽略不计，认为晶体管处于截止状态。体管处于截止状态。 例例 三极管三极管3 3

12、个电极的对地电位如图所示，试判个电极的对地电位如图所示，试判断三极管的工作状态。断三极管的工作状态。放大状态放大状态截止状态截止状态饱和状态饱和状态两个结正偏两个结正偏两个结反偏两个结反偏发射结正偏发射结正偏 集电结反偏集电结反偏解解:(a) uBE=0.7V, uBC=-4.3V, 发射结正偏发射结正偏,集电结反偏，集电结反偏，三极管处于放大状态三极管处于放大状态;(b) uBE =-1V,uBC 0条件：两个结正偏条件：两个结正偏特点：特点：IC IB临界饱和时：临界饱和时： uCE = uBE深度饱和时：深度饱和时：CEBE0.3 V (硅管硅管)UCE(SAT)=0.1 V (锗管锗管

13、)iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 4321放大区放大区截止区截止区饱饱和和区区ICEOBE0UBC0U此区域中此区域中UCE UBE,集电结正偏，集电结正偏，IBIC，UCE0.3V 较小时较小时, 管子的集电极电流基本上不随基管子的集电极电流基本上不随基极电流而变化极电流而变化, 这种现象称为饱和。这种现象称为饱和。饱和区：饱和区：iC明显受明显受uCE控制的区域，该区域内，控制的区域，该区域内，一般一般uCE0.7V(硅管硅管)。饱和状态的晶体管等效为闭合的开关饱和状态的晶体管等效为闭合的开关两个结正偏两个结正偏饱和状态：饱

14、和状态： 4. 击穿区：击穿区：条件：发射结正偏条件：发射结正偏 集电结反偏集电结反偏特点：集电结发生特点：集电结发生 了雪崩击穿了雪崩击穿 基极开路基极开路(IB=0)时，使集电极发生击穿的时，使集电极发生击穿的UCE值，值，记为记为U(BR)CEO 。输出特性三个区域的特点输出特性三个区域的特点: :放大区放大区 条件：发射结正偏，集电结反偏。条件：发射结正偏，集电结反偏。 特点：特点： IC=IB , 且且 IC = IB(2) 饱和区：饱和区： 条件：发射结正偏，集电结正偏。条件：发射结正偏，集电结正偏。 特点：特点： IBIC，UCEUCES(3) 截止区：截止区： 条件：发射结反偏

15、，集电结反偏。条件：发射结反偏，集电结反偏。 特点：特点： IB=0 ， IC=ICEO 0 集电结的空间电荷区变窄，内电场减弱，集电结收集集电结的空间电荷区变窄，内电场减弱，集电结收集载流子的能量降低，载流子的能量降低，C不再随着不再随着B作线性变化，出作线性变化，出现发射极发射有余，而集电极收集不足现象。现发射极发射有余，而集电极收集不足现象。 2.1.5 晶体管的直流模型 输入特性近似 输出特性近似 由晶体管的伏安特性曲线可知，晶体管的输入输出特性是非线性的，它是一种复杂的非线性器件。当晶体管工作于直流时，其非线性主要表现为三种截然不同的工作状态，即放大、截止和饱和状态。在实际应用中，根

16、据实现的功能不同，可通过外电路将晶体管偏置在需要的某一种状态。 截止状态模型放大状态模型 饱和状态模型 1. 截止状态直流模型当外电路使UBEUBE(on)时，发射结反向偏置，晶体管截止。此时，IB=0，IC=0，晶体管b、e极间和c、e极间相当于开路 截止状态模型放大状态模型 饱和状态模型 2. 放大状态直流模型放大状态直流模型当外电路使晶体管当外电路使晶体管UBEUBE(on)，且，且UBEUCE时，时，则发射结正向偏置，集电结反向偏置，晶体管工作于则发射结正向偏置，集电结反向偏置，晶体管工作于放大状态。此时，一般认为晶体管发射结导通电压放大状态。此时，一般认为晶体管发射结导通电压UBE=

17、UBE(on)，集电极直流电流，集电极直流电流IC=IB，IC受受IB的的控制，晶体管控制，晶体管c、e极间可等效为一个受极间可等效为一个受IB控制的受控控制的受控电流源电流源IB 截止状态模型放大状态模型 饱和状态模型 3. 饱和状态直流模型饱和状态直流模型当外电路使晶体管当外电路使晶体管UBEUBE(on)，且，且UBEUCE时，时，则发射结、集电结均正向偏置，晶体管工作于饱和状则发射结、集电结均正向偏置，晶体管工作于饱和状态。此时，一般认为晶体管发射结导通电压态。此时，一般认为晶体管发射结导通电压UBE =UBE(on)，集，集-射极间电压为饱和压降射极间电压为饱和压降UCES，晶体管，

18、晶体管c、e极间相当于接了一个恒压源极间相当于接了一个恒压源UCES 2.1.6 2.1.6 晶体三极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. 1. 共发射极电流放大系数共发射极电流放大系数iC / mAiC / mAuCE /VuCE /V50 50 A A40 40 A A30 30 A A20 20 A A10 10 A AIB = 0IB = 0O 2 4 6 O 2 4 6 8 8 4 43 32 21 1 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

19、Q82A1030A1045. 263 80108 . 0A1010A10)65. 145. 2(63 在分立元件电路中在分立元件电路中, ,一般取一般取 在在2010020100范围内的管子范围内的管子 , ,太小电流放大作用差太小电流放大作用差, , 太大受温度影响大太大受温度影响大, ,性能稳定性差性能稳定性差. . iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 43212. 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 11BCCECIIIIIECii

20、 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 极间反向饱和电流极间反向饱和电流 ICEO。 (a) ICBO (b) ICEO图2-15 晶体管极间反向电流的测量ICEO = (1+)ICBO集基反向饱和电流集基反向饱和电流 ICBO ,发射极开路时发射极开路时,集电极和基极间的集电极和基极间的反向饱和电流反向饱和电流. ICBO是集电结反偏由少子的漂移形成的反是集电结反偏由少子的漂移形成的反向电流，受温度的变化影响。锗管：向电流，受温度的变化影响。锗管：ICBO为微安数量级，为微安数量级， 硅管：硅管：I CBO为纳安数量级。为纳安数量级。

21、集射反向饱和电流集射反向饱和电流 ICEO,基极开路时，集电极和发射极间基极开路时，集电极和发射极间的穿透电流的穿透电流. ICEO受温度影响很大，当温度上升时，受温度影响很大，当温度上升时，ICEO增加很快，所以增加很快，所以IC也相应增加。三极管的温度特性也相应增加。三极管的温度特性较差。较差。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U(BR)CBO 发射极开

22、路时发射极开路时 C、B 极间反向击穿电压。极间反向击穿电压。3. U(BR)CEO 基极开路时基极开路时 C、E 极间反向击穿电压。极间反向击穿电压。U(BR)EBO 集电极极开路时集电极极开路时 E、B 极间反向击穿电压。极间反向击穿电压。U(BR)CBO U(BR)CEO U(BR)EBO知知:ICM = 20 mA, PCM = 100 mW，U(BR)CEO = 20 V，当当 UCE = 10 V 时，时，IC mA当当 UCE = 1 V，那么，那么 IC mA当当 IC = 2 mA，那么，那么 UCE T12. 温度升高，输出特性曲线向上移。温度升高，输出特性曲线向上移。iC

23、uCE T1iB = 0T2 iB = 0温度每升高温度每升高 1C， (0.5 1)%。输出特性曲线间距增大。输出特性曲线间距增大。O温度每升高温度每升高 10C，ICBO 约增大约增大 1 倍。倍。 【例2-3】 晶体管VT的特性曲线如下图所示，在其上确定、 、PCM、ICEO、U(BR)CEO。在如下电路中，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。输出特性曲线 50A)4060()mA23(1BB21CC2BCIIIIII【解【解2.3】98051501. 在输出特性上PCM与IB1=40A的特性曲线交于点 F25V，2mA那么 PCM= UCEIC

24、=25V2mA=50mW50A)4060()mA23(1BB21CC2BCIIIIII (a) 特性曲线求 输出特性IB1=0的特性曲线所对应的集电极电流为穿透电流ICEO=10A，该曲线水平部分右端上翘的点所对应的横坐标值为集-射极间反向击穿电压U(BR)CEO=50V 例例2-3题解题解 计算临界饱和电流计算临界饱和电流ICS、IBS mA4516CCCCCESCCCS.RVRUVIA80504CSBSII当当IBIBSIBIBS时，时，IC=IC=IBIB成立，晶体管处于放大区；成立，晶体管处于放大区；当当IBIBIBSIBS时，时，ICICIBIB，因为晶体管已进入饱和区，因为晶体管已

25、进入饱和区，集电极电流不能跟随基极电流的变化而变化。集电极电流不能跟随基极电流的变化而变化。 受外电路的限制，晶体管所能提供的最大集电极电受外电路的限制，晶体管所能提供的最大集电极电流，即集电极临界饱和电流流，即集电极临界饱和电流ICS为为基极临界饱和电流基极临界饱和电流IBS为为 S接在触点接在触点A时时 A5262007061BBECCB1.RUVIIB1IBS1.325mAA52650B1C1.IIV0145132516CCCCCE.RIVUUBE=0.7V、UCE=4.01V、UBEUCE，晶体管工作于放大状态。(b) S接触点A(c) S接触点B 例2-3题解 S接在触点接在触点B时

26、时 A265207062BBECCB2.RUVIIB2IBS晶体管工作于饱和区，硅管UCE=UCES0.3V S接在触点接在触点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 (d) S接触点C放大电路能否实现放大的判断方法：放大电路能否实现放大的判断方法：1、 画直流通路，判断放大电路是否满足发射结画直流通路，判断放大电路是否满足发射结正正 偏，集电结反偏。偏，集电结反偏。2、画交流流通路，判断放大电路是否有信号的、画交流流通路，判断放大电路是否有信号的输入输出通路。输入输出通路。放大电路三种工作状态的判断方法：放大电路三种工作

27、状态的判断方法：1. 发射结反偏：截止状态。发射结反偏：截止状态。2. 发射结正偏发射结正偏CCCCCESCCCSRVRUVI IICSBS (2) 根据直流通路的输入回路列方程，求根据直流通路的输入回路列方程，求IBQ。(3) 判断：若判断：若IBQIBS，则工作在放大区。，则工作在放大区。 (1) (1) 根据电路对晶体管的要求查阅手册，从而确定选用晶体管的型号，其极限参数ICM、U(BR)CEO和PCM应分别大于电路对管子的集电极最大允许电流、集-射极间击穿电压和集电极最大允许功耗的要求。 (2) 在维修电子设备时，若发现晶体管损坏，应该用同型号的管子替换。若找不到同型号的管子而需要用其

28、它型号的管子来替换时，应注意：要用同种材料、同种类型的管子替换，替换后管子的参数ICM、U(BR)CEO和PCM一般不得低于原管。2.1.8 晶体管的选用原则1. 1. 手册的使用手册的使用 2.1.8 2.1.8 晶体管的选用原则晶体管的选用原则2. 2. 选管的原则选管的原则(1) 当晶体管的型号确定后，应选极间反向电流小的管子，这样的管子温度稳定性好，管子的值一般选在几十到100以下，太大的管子性能不稳定。(2) 如果要求管子的反向电流小，工作温度高，则应选用硅管；当要求导通电压较低时，应选用锗管。(3) 如果电路工作频率高，必须选用高频管或超高频管；如果用于开关电路，则应选用开关管。(

29、4) 必须保证管子工作在安全区。工作电压高时，应选用U(BR)CEO大的高反压管。由于U(BR)EBO一般较小，因注意发射结的反向电压不能超过U(BR)EBO。使用大功率管时，要保证相应的散热条件。本节重点：本节重点：(1) 正确理解正确理解 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的意义。的意义。(2) 正确理解放大电路的组成原则。正确理解放大电路的组成原则。(3) 正确理解放大电路的静态概念。正确理解放大电路的静态概念。 掌握放大电路的直流通路的画法。掌握放大电路的直流通路的画法。2.2.1.放大的基本概念放大的基本概念 一一.扩音机示意图扩音机示意图1) 输入量控制输

30、出量2) 把直流能量转换成按输入量变化的交流能量 放大电路主要用于放大微弱的电信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，这里主要讲电压放大电路。 放大电路主要用于放大微弱的电信号，电子技术中所说的“放大”，表面上看是将信号的幅度由小变大，用较小的输入信号去控制较大的输出信号，且输出与输入之间的变化情况完全一致，实现所谓“线性放大不能失真。 放大的实质是能量的控制和转换。在一个能量较小的输入信号作用下，放大电路将直流电源所提供的能量转换成交流能量输出，驱动负载工作。 负载所获得的能量大于信号源所提供的能量，就是用小的能量来控制大的能量，因此放大电路的基本特征是功率放大，即负载上总是获得比输入信号大

31、得多的电压或电流信号。放大电路的主要技术指标放大电路的主要技术指标 根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求，放大器可分为四种类型，所以有四种放大倍数的定义。1.1.放大倍数放大倍数表示放大器的放大能力表示放大器的放大能力（1电压放大倍数定义为电压放大倍数定义为:四种放大倍数的定义四种放大倍数的定义iouUUA 源电压放大倍数源电压放大倍数: : sousUUA 空载时的电压增益空载时的电压增益: ioiouoLUUUUAR （2电流放大倍数定义为电流放大倍数定义为:（3互阻增益定义为互阻增益定义为:（4互导增益定义为互导增益定义为:ioiIIA iorIUA ioUIA g2. 输入电阻

32、输入电阻Ri从放大电路输入端看进去的等从放大电路输入端看进去的等 效电阻效电阻输入电阻：一般来说， Ri越大越好。（1Ri越大，ii就越小，从信号源索取的电流越小。（2当信号源有内阻时， Ri越大， vi就越接近vS。iiiIUR iUsUsSiiiURRRU uAusASiiusiiosousRRRAUUUUUUA 与的关系: 与的关系: uAusA当Ri RS时， 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。 oUoU 带负载时的输出电压带负载时的输出电压比空载时的输出电压比空载时的输出电压有所降低有所降低 oUoLoLoURRRU Lo

33、oo1 RUUR 方法一：方法一： Ls0oRUIUR图2-23 放大电路的输出电阻计算方法二方法二求输出电阻求输出电阻Ro sUUIUI将放大电路中信号源短路即=0，但保留RS）、负载开路RL= ），产生相应的电流与的比值即为输出电阻Ro 在放大电路的输出端外加电压4. 通频带通频带fBW= fHfLfH上限截止频率上限截止频率, fL下限截止频率下限截止频率fBW通频带通频带: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大电路有三种形式共射放大电路共基放大电路共集放大电路以共射放大电路为例讲解工作原理本节重点:1.正确理解放大电路的组成原则。2.会画放大电路的直流通路与

34、交流通路。3.会判断放大电路能否对交流信号进行放大。4.掌握放大电路的静态分析方法。4.正确理解放大电路的图解分析法。2.32.3共发射极电路的组成及工作原理共发射极电路的组成及工作原理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 放大电路要具有放大作用，必须满足三个组成原则：放大电路要具有放大作用，必须满足三个组成原则： 确保晶体管工作于放大区，即满足发射结正向偏确保晶体管工作于放大区，即满足发射结正向偏 置，集电结反向偏置的外部条件。置，集电结反向偏置的外部条件。 确保被放大的交流输入信号能够作用于晶体管的输确保被放大的交流输入信号能够作用于晶体管的输 入回路。

35、入回路。 确保放大后的交流输出信号能够传送到负载上去。确保放大后的交流输出信号能够传送到负载上去。输出不失输出不失真真发射结加正向发射结加正向电压电压集电结加反集电结加反向电压向电压RBVBBC1+Rs+us-RCVCCTC2RL+uo信号源加到信号源加到b-e间间ui 2.3.1 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RBVBBRCC1C2T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。uiuo输入输入输出输出参考点参考点RL+VCC1. 1. 确保晶体管工作于放大区确保晶体管工作于放大区共射放大电路组成

36、使发射结正偏，并提供适当的静态工作点IB和UBE。RB+VCCVBBRCC1C2TRL基极电源与基极电阻共射放大电路共射放大电路集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。RB+VCCVBBRCC1C2TRL耦合电容：电解电容，有极性，大小为10F50F作用：隔直通交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。RB+VCCVBBRCC1C2TRL+uiuo 2. 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. 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 (a)双电源供电 (b)单电源供电图2-

37、25 基本共发射极放大电路的组成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. 输入信号为零时的工作情况输入信号为零时的工作情况 当输入信号ui=0时，电路中各处的电压电流都是不变的直流信号，称为直流工作状态，也称静态。 UCE = VCC-RCIC (a) 工作电路 (b) 等效电路图2-26 放大电路ui=0时工作情况2. 输入信号不为零时的工作情况输入信号不为零时的工作情况几点结论：几点结论： (1) (1) 放大器输入交变电压时，晶体管各放大器输入交变电压时，晶体管各极电流的方向和极间电压的极性始终不变，极电流的方向和极间电压的极性始终不变，只是围绕各自的静态值，

38、按输入信号规律近只是围绕各自的静态值，按输入信号规律近似呈线性变化。似呈线性变化。 (2) (2) 晶体管各极电流、电压的瞬时波形晶体管各极电流、电压的瞬时波形中，只有交流分量才能反映输入信号的变化，中，只有交流分量才能反映输入信号的变化，因而，需要放大器输出的是交流量。因而，需要放大器输出的是交流量。 (3) (3) 将共射放大电路输出与输入的波形将共射放大电路输出与输入的波形对照，可知两者的变化规律正好相反，通常对照，可知两者的变化规律正好相反，通常称这种波形关系为反相或倒相。称这种波形关系为反相或倒相。 当放大电路输入信号较小，BJT可按线性电路对待，利用叠加定理：分别分析电路中的交流单

39、独作用产生的相应、直流单独作用产生的相应，再叠加。直流通路(ui = 0)分析静态。 直流通路：只有直流作用的通路。画直流通路的原则：1、将交流电压源短路 2、将电容开路,电感短路。2.3.3 直流通路和交流通路直流通路和交流通路 交流通路(ui 0)分析动态，只考虑变化的电压和电流。交流通路：只有交流作用的通路。画交流通路原则：画交流通路原则：1. 固定不变的电压源都视为短路；2. 固定不变的电流源都视为开路；3. 耦合电容对交流信号短路0j/1 C (c) 交流通路 (a) 共射放大电路(b) 直流通路【例】 画出图中电路的直流通路和交流通路。【例【例2-4】 画出图画出图2-29电路的直

40、流通路和交流通路。电路的直流通路和交流通路。图2-29解： 直流通路: 将图中ui短路，电容开路，电路其他部分保留。 交流通路: 将图中电容短路，直流电源对地短路，电路其他部分保留。(a) 直流通路(b) 交流通路放大电路要具有放大作用，必须满足以下三个放大电路要具有放大作用，必须满足以下三个组成原则：组成原则： 确保晶体管工作于放大区，即满足发射结正确保晶体管工作于放大区，即满足发射结正向偏置，集电结反向偏置的外部条件向偏置，集电结反向偏置的外部条件 确保被放大的交流输入信号能够作用于晶体确保被放大的交流输入信号能够作用于晶体管的输入回路。管的输入回路。 确保放大后的交流输出信号能传送到负载

41、上确保放大后的交流输出信号能传送到负载上去。去。例2-5 根据放大电路的组成原则，判断下图个电路对交流信号是否具有放大作用。发射结没有正偏电压（a中发射结没有正向偏置电压，晶体管不能工作在放大区 （a）（a直流通路 否解 基极无直流偏置（b） C1有隔离直流的作用，晶体管基极无直流偏置 （b直流通路 否（b）解 输入信号无法加到放大电路的输入端（c交流通路 （c中旁路电容C1对交流输入信号短路，使得输入信号电压vi无法加到放大电路的输入端 解 （c）否无交流信号输出（d由于没有集电极电阻RC，只有信号电流，无交流电压信号输出 （d交流通路解 （d） 放大电路没有输入信号时(ui=0)的工作状态

42、称为静态。 静态分析的任务是根据电路参数和三极管的特性确定静 态值直流值UBE、IB、 IC 和 UCE。可用放大电路的直流通路来分析。2.4.1 静态工作情况分析静态工作情况分析2. 4放大电路的图解分析法放大电路的图解分析法画直流通路的原则：1、将交流电压源短路 2、将电容开路,电感短路。直流通路：只有直流作用的通路。RB+VCCRCC1C2TRL为什么要为什么要设置静态设置静态工作点？工作点？ 放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管工作在线性区(放大区)以保证信号不失真。开路开路将交流电压源短路将交流电压源短路 将电容开路。将电容开路。直流通路的画法：直流通路的画法：开路开路RB+

43、VCCRCC1C2RLUi=0一、静态工作点的估算一、静态工作点的估算1.1.直流通路直流通路静态工作点（静态工作点（ IB、UBE、IC、UCE）静态工作点（静态工作点（ IB、UBE、IC、UCE）2.2.估算估算R+VCCRCVTICQUBEQUCEQ( ICQ,UCEQ)(IBQ,UBEQ)IBQ+-（1估算IB（ UBE 0.7V)RB+VCCRCIBUBEBBECCBRUVI BCC70R.V BCCRV RB称为偏置电阻，IB称为偏置电流。（2估算IC 、 UCECCCCCERIVU IC= IBICRB+VCCRCUCE+-例：用估算法计算静态工作点。知：VCC=12V，RC=

44、4k，RB=300k，=37.5。解：A400.04mA30012BCCBRVImA51040537BC.II6V41.512CCCCCERIVU请注意电路中IB和IC的数量级UBE 0.7VRB+VCCRCR+VCCRCTICQUBEQUCEQ( ICQ,UCEQ)(IBQ,UBEQ)IBQ+-二、用图解法确定静态工作点二、用图解法确定静态工作点BEQ = V BQRBUCE = VCC IC RC1. 在输入回路中确定在输入回路中确定 (UBEQ, IBQ)根据输入特性曲线及直流负载线方程：BEQ = V BQRB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

45、/RBUBEQIBQO可在输入特性曲线找出静态工作点Q(UBEQ,IBQ)UCE = VCC IC RC输出回路图解输出回路图解uCE/ViC/mAVCCVCC/RCOQUCEQICQIBQ 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 (UCEQ, ICQ)(IBQ,UBEQ) 和和( ICQ,UCEQ )分别对应于输入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。输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。直流负载线直流负载线CCCCCECRVRUI RB+VCCRCC1C2RLUi=0BEQC1UU +-IBQuiOtOtOtuoOtOtICQUCEQBEQOI

46、BQICQUBEQUCEQ+-ui=0时，电路中各极电压和电流都是固定不变的直流。时，电路中各极电压和电流都是固定不变的直流。2.4.2 用图解法确定动态工作情况用图解法确定动态工作情况一一. 输出空载输出空载 （RL=）时的动态）时的动态动态：动态：ui 0电路的工作状态。电路的工作状态。重点：1正确理解作图的过程，明白动态时，电路中各极电流与电压的组成。2.掌握放大电路最大动态范围的计算方法。3.失真的判断。+VCCRCC1C2T+-uiuo+2.4.2 用图解法确定动态工作情况用图解法确定动态工作情况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 VQuiOtiB

47、/AOO tiBIBQibiBEQiC1BEuUuUu bBBiIiuBE/VuBE/V+VCCRCC1C2T+-uiuo+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uceiBuCE/ViC/mACCCCCERiVu交流负载线： ui 0 时由电路确定的ic和uce之间的关系曲线。VCCVCC/RC+VCCRCC1C2T+-uiuo+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uce0.7 VQuiO tuBE/ViB/AOOtuBE/ViBIBQQQQO tICQUCEQiBuCE/ViC/mAiCOtuCE/VibicUcemucecCCiIi bcIi ce

48、CECEuUu 说明说明uce即即uo和和ui反相，反相，同时可以求出电压放大倍数同时可以求出电压放大倍数uo = uceui = ube动态分析动态分析ui0） RL=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+VCCRCC1C2uiiBiCuCEuouo = uceube = uiceCECEcCCbBBbeBEBEuUuiIiiIiuUu 二、接上负载二、接上负载RL时的图解法时的图解法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！1.交流通路交流通路RB+VCCRCC1C2RLuiuo-对交流信号对交流信号(输入信号输入信号ui)

49、短路短路短路短路置零置零1/C0将直流电压源短路，将电容短路。将直流电压源短路，将电容短路。方法和步骤方法和步骤:RB+VCCRCC1C2RLuiuo-交流通路交流通路RBRCRLuiuo-注意：注意：(1) 交流负载线是有动态时交流负载线是有动态时iC与与uCE之间的关系曲线。之间的关系曲线。(2) 空载时，交流负载线与直流负载线重合。2. 交流负载线交流负载线(1) 方程方程RbRCRLuiuoicuce其中：CLLR/RR uce=-icRC/RL）= -ic RL交流量ic和uce有如下关系：这就是说，交流负载线的斜率为：L1R uce=-icRC/RL）= -ic RL或ic=（-1

50、/ RL） uce(2)交流负载线的作法：斜 率为-1/RL 。（ RL= RLRc ）经过Q点。 iCuCEVCCCCCRVQIB直流负载线交流负载线斜斜 率为率为-1/RL 。（ RL= RLRc ）经过经过Q点。点。 注意：注意：（1 1交流负载线是有交流输入信号时工作点的运动轨迹。交流负载线是有交流输入信号时工作点的运动轨迹。 （2 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。交流负载线交流负载线CCCCCECRVRVI直流负载线直流负载线斜率为斜率为-1/RCLCEQCCCQCEQCCCQQNQN10RUVIUVIXXYYK LCQCEQCCRIUV 计

51、算交流负载线计算交流负载线与横轴的交点：与横轴的交点：CCV 交流负载线交流负载线的具体画法：的具体画法：2.4.3 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uBEiBuCEiCVCCVCCVCCRBQQR 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。iCuBEiBuCEVCCUCEQQQICQVCCRCQQRC Q 远离饱和区。远离饱和区。VCCRC2.4.4 非线性失真非线性失真1. “Q过低引起截止失真过低引

52、起截止失真NPN 管：管： 顶部失真为截止失真。顶部失真为截止失真。PNP 管：管： 底部失真为截止失真。底部失真为截止失真。不发生截止失真的条件：不发生截止失真的条件：IBQ Ibm 。2.“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：底部失真为饱和失真。底部失真为饱和失真。PNP 管：管：顶部失真为饱和失真。顶部失真为饱和失真。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： IBQ + I bm IBSuCEiCt OOiCO tuCEQV CCCSCECCCSBSRUVII 3.选择工作点的原则：选

53、择工作点的原则： 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” 可可设得低一些；设得低一些；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；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。静态工作点静态工作点Q的位置应适中的位置应适中2.4.5 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输出电压幅值

54、(Uom)M。(1) 受截止失真限制受截止失真限制LCQFRIU (2) 受饱和失真限制受饱和失真限制CESCEQRUUU (Uom)M = minUR,UF(3) 最大不失真输出电压最大不失真输出电压 优点优点:可以直观全面地了解放大电路的工作情况，可以直观全面地了解放大电路的工作情况，通过选择电路参数在特性曲线上合理地设置静态通过选择电路参数在特性曲线上合理地设置静态工作点，分析最大不失真输出电压、失真情况并工作点，分析最大不失真输出电压、失真情况并估算动态工作范围。估算动态工作范围。 缺点缺点:在特性曲线上作图比较繁琐，误差大，信号在特性曲线上作图比较繁琐，误差大，信号频率较高时，特性曲

55、线不再适用。因此图解法只频率较高时，特性曲线不再适用。因此图解法只适合分析输出幅值比较大且工作频率较低的情况。适合分析输出幅值比较大且工作频率较低的情况。在分析其他动态指标，如输入电阻、输出电阻等在分析其他动态指标，如输入电阻、输出电阻等时比较困难。时比较困难。图解法的优缺点图解法的优缺点:(1) 在输出特性曲线上作出RB1=285 k、RB2=570 k时的静态工作点Q1、Q2，当开关S断开时，分别求出这两种情况下的最大不失真输出电压幅值(Uom)M1、 (Uom)M2。(2) 当开关S闭合、RB1=285 k时，求出最大不失真输出电压幅值(Uom) M1。VCC=12V， UBEQ=0.6

56、V，UCES=1V 例例2-6 2-6 直流负载线直流负载线交流负载线交流负载线BBEQCCBQRUVI A40k285)V6012(B1BEQCCBQ1 .RUVIA2070k5)V6012(B2BEQCCBQ2 .RUVI输入回路满足： 当RB1=285 k时： 当RB2=570 k时： 输出回路满足：VCC = ICQRC +UCEQ 12 = 4ICQ +UCEQQ1Q2 (Uom)M1=UCEQ1-UCES=6-1=5V(Uom)M2=VCC-UCEQ2=12-9=3V当开关S断开，即空载时， 当开关S闭合，即带负载RL时，RB1=285 k CCV LR = UCEQ+ ICQ=（

57、6+1.52）=9V(Uom)M1=ICQLR =3V 例2-6 解 【例2-7】 放大电路如图所示，晶体管的输出特性和直流负载线MN、交流负载线NM 已知UBEQ=0.7V，试求：(1) 基极电阻RB、集电极电阻RC、负载电阻RL的值；(2) 最大不失真输出电压(Uom)M。 静态工作点Q在IBQ=40A的曲线上，对应UCEQ=4V，ICQ=2mA；直流负载线MN与横轴的交点N10，0），电源电压VCC=10V； NM 交流负载线CCV = 6V 输入回路满足：输入回路满足：VCC = IBQRB+UBEQ k5232A40)V7010(BQBEQCCB.IUVR输出回路即直流负载线输出回路

58、即直流负载线MN满足：满足： VCC = ICQRC +UCEQ k3mA2)V410(CQCEQCCCIUVRLCLCLRRRRR k511313LCLCL.RRRRRICQLR =2V LR =2V/2mA=1kNM 交流负载线交流负载线CCV = 6V = 6V CCV LR =UCEQ+ ICQ =(4+2)=6VUCEQ=4V，ICQ=2mA 【例【例2-7】 解解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2.5.1 晶体管的低频小信号微变等效模型晶体管的低频小信号微变等效模型本节重点：本节重点： 1. 熟记晶体管的简化微变等效模型及其模型熟记晶体管的简化微变

59、等效模型及其模型中电阻中电阻rbe的计算公式。的计算公式。 2. 掌握放大电路的微变等效电路的画法。掌握放大电路的微变等效电路的画法。 3. 会用微变等效电路计算放大电路的动态性会用微变等效电路计算放大电路的动态性能指标：放大电路的电压放大倍数、输入电阻、能指标：放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。输出电阻。 晶体管是一个非线性元件，含有晶体管的放大电路是一个非线性电路，分析非线性电路较为复杂。为了寻求更为有效的分析方法，提出了微变等效电路分析法。 指导思想是在放大电路输入信号很小微变时，晶体管在小范围内的输入、输出特性曲线可近似用直线来代替，即在一个很小的范围内，可认为晶体管的电压、

60、电流变化量之间的关系是线性的，这样就可以给晶体管建立一个小信号的线性模型，把晶体管近似用一个等效的线性电路来代替，将晶体管这个非线性元件进行线性化处理，从而把含有非线性元件晶体管的放大电路，转化为人们熟悉的线性电路来分析。微变等效电路分析法微变等效电路分析法1. 低频低频H参数电路模型参数电路模型 可以用一个线性的二端口网络来等效非线性的晶体管。可以用一个线性的二端口网络来等效非线性的晶体管。 根据晶体管端口电压、电流关系可导出晶体管的根据晶体管端口电压、电流关系可导出晶体管的H参数电路参数电路模型。模型。2.5.1 晶体管的低频小信号微变等效模型晶体管的低频小信号微变等效模型（a a晶体管二