第四章三极管

1、主要内容：主要内容： 1 1、半导体三极管的结构及工作原理，放大电路的三种、半导体三极管的结构及工作原理，放大电路的三种 基本组态；基本组态； 2 2、静态工作点、静态工作点Q Q的不同选择对非线性失真的影响；的不同选择对非线性失真的影响； 3 3、用、用H H参数模型计算共射极放大电路的主要性能指标；参数模型计算共射极放大电路的主要性能指标； 4 4、共集电极放大电路和共基极放大电路的工作原理；、共集电极放大电路和共基极放大电路的工作原理； 5 5、组合放大电路；、组合放大电路； 6 6、三极管放大电路的频率响应。、三极管放大电路的频率响应。 1、了解半导体三极管的工作原理、特性曲线及主要参

2、数；、了解半导体三极管的工作原理、特性曲线及主要参数； 2、了解半导体三极管放大电路的分类；、了解半导体三极管放大电路的分类； 3、掌握、掌握用图解法和用图解法和小信号分析法分析放大电路的静态及小信号分析法分析放大电路的静态及 动态工作情况；动态工作情况； 4、理解放大电路的工作点稳定问题；、理解放大电路的工作点稳定问题； 5、了解放大电路的频率响应及各元件参数对其性能的影响。、了解放大电路的频率响应及各元件参数对其性能的影响。基本要求：高频管、低频管小、中、大功率管硅管、锗管NPN型、PNP型半导体三极管是具有电流放大功能的元件2.42.9mm发射结 集电结基极发射极 集电极晶体三极管是由两

3、个PN结组成的发射区基区 集电区？不同名不同名 半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。工作在放大状态需要具备如下外部条件：1、发射结加正向电压（正偏）；2、集电结加反向电压（反偏）。同时，还需要具备内部条件：三个区具有不同的特点：1、发射区高浓度杂质；2、基区很薄 发射结加正偏时，从发射区将有大量的电子向基区扩散，形成的电子流为IEN（e区高浓度掺杂） 从基区向发射区也有空穴的扩散运动，但其数量相对较少，形成的电流为IEP。（这是因为发射区的掺杂浓度远大于基区的掺杂浓度。） 进入基区的电子流因基区的空穴浓度低，被复合的机会较少。又因基区很薄，在集电结反偏电压的作用下，电子在基区停留

4、的时间很短，很快就运动到了集电结的边上，进入集电结的结电场区域，被集电极所收集，形成集电极电子流ICN。（只有）靠近基极的电子被拉走，形成的电子流是 IBN。 另外因集电结反偏，使集电结区的少子形成漂移电流ICBO。集电结是否会变厚？集电结是否会变厚？结论：不会！结论：不会！电子进入集电结后不会停留，迅速又被拉走，不影响原来结的厚度三极管放大电路组态的判别方法：三极管放大电路组态的判别方法：1、接地的电极决定组态2、找出与输入信号、输出信号连接的电极， 空出的电极决定组态e接地接地-b接地接地-c接地接地-共射极共射极共基极共基极共集电极共集电极b接输入，接输入，c接输出接输出- 共射极共射极

5、e接输入，接输入，c接输出接输出- 共基极共基极b接输入，接输入，e接输出接输出- 共集电极共集电极共基极共基极共射极共射极共集电极共集电极共集电极接法共集电极接法：集电极作为公共端；集电极作为公共端； 共基极接法共基极接法： 基极作为公共端。基极作为公共端。共发射极接法共发射极接法：发射极作为公共端；发射极作为公共端；各极电流之间的关系式各极电流之间的关系式 共基极电流传输系数。共基极电流传输系数。:CBOECIII因ICBO较小，所以又因 则，ICIEECII1因ICEO较小，所以BCIICEOBCIII：共发射极电流放大系数。共发射极电流放大系数。BEII)1 (IE =IC+IB 1I

6、E =IC+IBEBIEEvvV11200.98LeiRKimAvmV，发射结外加电压EEeiIiECiiCCciIiocLviRovivAv0.98*0.98V49coLcimAvRiAv，尽管电流没有放大，但电压得到放大了尽管电流没有放大，但电压得到放大了首先判断外部条件首先判断外部条件共射极方式共射极方式是否满足外部工作条件？是否满足外部工作条件？ iB是输入电流，vBE是加在B、E两极间的输入电压。 输入特性曲线输入特性曲线 iB=f(vBE) vCE= 常数 共发射极接法的输入特性曲线： 其中vCE=0V的那一条相当于发射结的正向特性曲线； 当vCE1V时， vCB= vCE - v

7、BE0，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，基区复合减少， 对应相同的vBE ， iB会有所减少，特性曲线将向右稍微移动一些；但vCE再增加时，曲线右移很不明显（理由？iB-iC）。锗管 0.10.3V硅管 0.60.8VvBE 强调变化的部分导通电压输出特性曲线输出特性曲线 iC=f(vCE) iB= 常数 iC是输出电流，vCE是输出电压（针对前面的电路图）。 放大区：放大区：发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏截止区：截止区： IB=0以下的区域。饱和区：饱和区：发射结和集电结均为正偏发射结和集电结均为正偏IC随着VCE的变化而迅速变化。工程上以VCE=0.3伏作为放大区和饱和区

8、的分界线。发射结和集电结均为反偏发射结和集电结均为反偏称为“饱和”的原因是：尽管发射结正偏，大量电子来到基区，但由于集电结收集电子能力不足，大量电子无法越过，即使再增加IB也对IC没有作用，相当于“饱和”，而随着反偏电压的增加，电流线性增加详细解析输入特性曲线和输出特性曲线的机理：详细解析输入特性曲线和输出特性曲线的机理：+-图a为放大的必要条件，即Je正偏，Jc反偏从图中可以看出，实际上，VCE=VCB+VBE（解释：电压从C到E逐渐降低）图b为共射极接法，判断是否在放大区： Je正偏毫无问题； Jc是否反偏，即是否VCVB，即VCB0； 因为 VCB=VCE-VBE； 所以，只要VCCVB

9、B就可以满足。图c为输入特性曲线 VCE为0时（即不接C、E间电压），就是普通的 二极管伏安特性曲线，此时Jc没有拉电子的能力 当VCE0时（理解为Jc开始反偏），对于同样的 VBE，由于C区开始拉走电子，对应的iB必然减 小，形成不同的VCE时曲线右移的情况 当VCE1时，曲线基本不再移动（即此时该被拉 走的电子已基本走了，所以不会再减少了） 强调今后只研究右边这一条！iB=f(vBE) vCE= 常数图图a图图b图图c详细解析输入特性曲线和输出特性曲线的机理：详细解析输入特性曲线和输出特性曲线的机理：图d为输出特性曲线 放大区，不同的iB对应不同的iC， iC=iB，以某个iB为例。 VC

10、E很小（为0）时，JC无反偏，也就没有iC； VCE开始逐渐增加，此时基区堆积已经有固定数 量的电子，所以随着Jc开始反偏， iC也开始增加； VCE继续增加，同样因为iB是固定的，堆积的电子数 也是固定的，因此，当VCE增加到一定数值后，原 来堆积的电子（注意是单位时间内堆积的）就已全 部被拉到C区了，此时即使再增加电压VCE也不会使 iC增加了； 而对于不同的iB（其实也就是不同的VBE），当VCE 很小（为0）时堆积在B区的电子数是不一样的， iB 越大堆得越多，也就需要更大的VCE才能将堆积的 电子全部拉走，即这时VCE增加 iC也继续增加，然 后才会在某一电压下转折； 放大区，曲线的

11、间距相等是因为满足： iC=iBiC=f(vCE) iB= 常数图图d详细解析输入特性曲线和输出特性曲线的机理：详细解析输入特性曲线和输出特性曲线的机理：图d为输出特性曲线 截止区讨论： 若iB很小（其实也就是对应的VBE很小），即基区没 有从发射区来的多余电子，则VCE再大也只是本身 的少子漂移， 形成的iC电流很小很小（几乎为0）， 称为截止区； 饱和区讨论：（VCE很小的那个区域） 由于有一定的VBE，所以大量电子积压在基区，而且 VBE不同积压的数量也不同，但即使将VBE（ iB）增 加很多，但由于此时没有VCE，即JC没有收集电子到 集电区的能力，所以iC几乎不增加。这种情况当VCE

12、 很小的时候也是这样。因此叫饱和区（再怎么增加iB iC也几乎不增加，就像一个小水杯倒满了水，再倒里 面的水也不会再增加的现象一样，即“饱和”）； 所以： 电子能否通过电子能否通过Jc取决于取决于VCE， 而当而当VCE足够大后，足够大后， iC的大小就要取决于的大小就要取决于 iB了了 那么，VCE多大时认为基区的电子都能过去呢？ 显然，是因iB的不同而不同。 iB大也就堆积的多，就需要VCE也大。工程上，一般取个均值：0.3V左右。图图d注意：截止区和饱和区不满足电流关系 测量三极管三个电极对地电位，试判断三极管的工作状态。 放大截止饱和- -+正偏正偏反偏反偏- -+ +- -正偏正偏反

13、偏反偏+ +- -放大放大VcVbVe放大放大VcVbVe发射结和集电结均为反偏。发射结和集电结均为反偏。发射结和集电结均为正偏。发射结和集电结均为正偏。例1：发射结正偏集电结反偏。发射结正偏集电结反偏。 测得VB =4.5 V 、VE = 3.8 V 、VC =8 V，试判断三极管的工作状态。放大放大例2：半导体三极管的参数 直流参数、交流参数、直流参数、交流参数、 极限参数极限参数直流电流放大系数直流电流放大系数1.1.共发射极直流电流放大系数共发射极直流电流放大系数 =（ICICEO）/IBIC / IB vCE=常数一一. .直流参数直流参数 2.共基极直流电流放大系数共基极直流电流放

14、大系数 =（ICICBO）/IEIC/IE 显然显然 与与 之间有如下关系之间有如下关系: = IC/IE= IB/ 1+ IB= / 1+ 极间反向电流极间反向电流 1.集电极基极间反向饱和电流ICBO ICBO的下标CB代表集电极和基极， O是Open的字头，代表第三个电极E开路。 它相当于集电结的反向饱和电流。 2.集电极发射极间的反向饱和电流集电极发射极间的反向饱和电流ICEO ICEO和和ICBO有如下关系有如下关系 ICEO=（1+ ）ICBO 相当基极开路时，集电极和发射极间的反向相当基极开路时，集电极和发射极间的反向饱和电流，即输出特性曲线饱和电流，即输出特性曲线IB=0那条曲

15、线所对应那条曲线所对应的的Y坐标的数值。坐标的数值。二二. .交流参数交流参数交流电流放大系数交流电流放大系数 1.共发射极交流电流放大系数共发射极交流电流放大系数 = iC/ iB vCE=const 在放大区在放大区 值基本不变，值基本不变，通过垂直于通过垂直于X 轴的直线轴的直线由由 iC/ iB求得。求得。 在输出特性曲线上求在输出特性曲线上求 2.共基极交流电流放大系数共基极交流电流放大系数 = iC/ iE VCB=const当当ICBO和和ICEO很小时，很小时， ,可以不加区分。可以不加区分。特征频率特征频率fT 三极管的三极管的 值不仅与工作电流有关，而且与工作频率有关。值不

16、仅与工作电流有关，而且与工作频率有关。由于结电容的影响，当信号频率增加时，三极管的由于结电容的影响，当信号频率增加时，三极管的 将会下降。将会下降。当当 下降到下降到1时所对应的频率称为特征频率，用时所对应的频率称为特征频率，用fT表示。表示。集电极最大允许电流ICM 三极管集电极最大允许电流三极管集电极最大允许电流ICM。当。当ICICM时，管子性能将时，管子性能将显著下降，甚至显著下降，甚至会损坏会损坏三极管三极管。集电极最大允许功率损耗PCM 集电极电流通过集电结时所产生的功耗，集电极电流通过集电结时所产生的功耗， PCM= ICVCBICVCE， 因发射结正偏，呈低阻，所以功耗主要集中

17、因发射结正偏，呈低阻，所以功耗主要集中在集电结上。在计算时往往用在集电结上。在计算时往往用VCE取代取代VCB。三.极限参数反向击穿电压 1.V(BR)CBO发射极开路时的集电结击穿电压。下标BR代表击穿之意，是Breakdown的字头，CB代表集电极和基极，O代表第三个电极E开路。 2.V(BR) EBO集电极开路时发射结的击穿电压。 3.V(BR)CEO基极开路时集电极和发射极间的 击穿电压。 对于V(BR)CER表示BE间接有电阻，V(BR)CES表示BE间是短路的。几个击穿电压在大小上有如下关系 V(BR)CBOV(BR)CESV(BR)CERV(BR)CEOV(BR) EBO由由PC

18、M、 ICM和和V(BR)CEO在输出特性曲线上可在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。以确定过损耗区、过电流区和击穿区。 输出特性曲线上的过损耗区和击穿区输出特性曲线上的过损耗区和击穿区半导体三极管的型号国家标准对半导体三极管的命名如下国家标准对半导体三极管的命名如下: :3 D G 110 B 第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、 C硅PNP管、D硅NPN管 第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、 G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管材料材料器件的种类器件的种类同种器件型号的序号同种器件型号的序号同一型号中的不同规格同一型号中的不同规格三极管三极管双极型三极管的参数参

19、数型 号 PCM mW ICM mAVR CBO VVR CEO VVR EBO V IC BO A f T MHz3AX31D 125 125 20 126* 83BX31C 125 125 40 246* 83CG101C3CG101C 100 30 450.1 1003DG123C3DG123C 500 50 40 300.353DD101D3DD101D 5A 5A 300 25042mA3DK100B3DK100B 100 30 25 150.1 3003DKG23 250W 30A 400 325 8注：*为 f 目前比较常见、常用的三极管型号：目前比较常见、常用的三极管型号： 9

20、012（PNP） 9013（NPN） 8050（NPN） 基本放大电路一般是指由一个三极管与相应元件组成的三种基本组态放大电路。共发射极、共发射极、共基极、共基极、共集电极共集电极放大电路的主要技术指标放大电路的主要技术指标(1)放大倍数(2)输入电阻Ri(3)输出电阻Ro(4)通频带(1) (1) 放大倍数放大倍数/OiVAVV/OiiAII 输出信号的电压和电流幅度得到了放大，所以输出功率也会有所放大。对放大电路而言有电压放大倍数、电流放大倍数和功率放大倍数,通常它们都是按正弦量定义的。电压放大倍数电压放大倍数电流放大倍数电流放大倍数功率放大倍数功率放大倍数/oioioiPAP PV I

21、V I(2) 输入电阻 Ri 输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数，Ri大放大电路从信号源吸取的电流小，反之则大。iiiIVR(3) 输出电阻Ro 输出电阻是表明放大电路带负载的能力，输出电阻是表明放大电路带负载的能力，Ro大表明放大电路带负载的能力差，反之则强。大表明放大电路带负载的能力差，反之则强。 注意：放大倍数、输入电阻、输出电阻通常注意：放大倍数、输入电阻、输出电阻通常都是在正弦信号下的交流参数，只有在放大电路都是在正弦信号下的交流参数，只有在放大电路处于放大状态且输出不失真的条件下才有意义。处于放大状态且输出不失真的条件下才有意义。,0|LSRVVoRoIo使使V VS

22、 S=0=0的原因是：输出端可以等效为一个输的原因是：输出端可以等效为一个输出电压（受控电压源）与输出电阻的串联，出电压（受控电压源）与输出电阻的串联，我们要求输出电阻，但输出电压我们要求输出电阻，但输出电压（即此受控电（即此受控电压源）压源）此时会影响测试电流的大小，只有使此时会影响测试电流的大小，只有使V VS S=0=0，输出电压才会为，输出电压才会为0 0，从而不影响测试，从而不影响测试电流电流(4) 通频带 BW00HL7.02)()(AAfAfA相应的频率相应的频率fL称为下限频率，称为下限频率，fH称为上限频率称为上限频率。 放大电路的增益放大电路的增益A(f) 是频率的函数。在

23、低是频率的函数。在低频段和高频段放大倍数都要下降。当频段和高频段放大倍数都要下降。当A(f)下降下降到中频电压放大倍数到中频电压放大倍数A0的的 1/ 时时，即，即2共发射极基本放大电路的组成三极管三极管 T 起放大作用。起放大作用。偏置电路偏置电路VCC 、Rb提供电源，并使三极管工作在放大区。耦合电容耦合电容C1 、C2输入耦合电容C1保证信号加到发射结，不影响发射结偏置。输出耦合电容C2保证信号输送到负载，不影响集电结偏置。负载电阻负载电阻RC、RL将变化的集电极电流转换为电压输出。组态的判别组态的判别外部条件外部条件的判别的判别 (2) 静态和动态 静态静态: : 时，放大电路的工作状

24、态，时，放大电路的工作状态，也称也称直流工作状态（使三极管满足外部条件）直流工作状态（使三极管满足外部条件）。0iv 放大电路建立正确的静态，是保证动态工作放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的前提。分析放大电路必须要正确地区分静态和的前提。分析放大电路必须要正确地区分静态和动态，正确地区分直流通路和交流通路动态，正确地区分直流通路和交流通路。 动态动态: : 时，放大电路的工作状态，时，放大电路的工作状态， 也称也称交流工作状态（在交流工作状态（在Q Q点附件小信号变化）点附件小信号变化）。0iv画交流通路画交流通路原则：原则：1 1、电容短路；、电容短路；2 2、直流电源短路（接地）、直

25、流电源短路（接地）(3) 直流通路和交流通路 (a)直流通路 直流通路 仅仅通过直流的通路。交流通路 仅仅通过交流的电路通路。 (b)交流通路画直流通路原则：画直流通路原则：1 1、电容开路；、电容开路；2 2、去掉无关的器件、去掉无关的器件可用叠加原理解释可用叠加原理解释(4) 放大原理 输入信号通过耦合电容加在三极管输入信号通过耦合电容加在三极管的发射结，于是有下列过程：的发射结，于是有下列过程：o2cLcccbbbe1i)|(vCvRRRiiiivCvc或三极管放大作用 变化的 通过 转变为变化的电压输出cicR 静态工作状态的计算分析法静态工作状态的计算分析法bCCbBEQCCBQRV

26、RVVI IBQ、ICQ和和VCEQ这些量代表的工作状态称为这些量代表的工作状态称为静态工作点静态工作点，用用Q表示。在测试基本放大电路时，往往测量三个电极对地的电位表示。在测试基本放大电路时，往往测量三个电极对地的电位VBQ、VEQ和和VCQ即可确定三极管静态工作状态（外部工作条件）即可确定三极管静态工作状态（外部工作条件）。根据直流通路对放大电路的静态进行计算根据直流通路对放大电路的静态进行计算CQBQIICEQCQEQCCCQcVVVVIR 注意顺序！注意顺序！静态工作状态的图解分析法静态工作状态的图解分析法非线性电路线性电路+VCEQ图解法的必要性：图解法的必要性：1 1、也可获得工作

27、点；、也可获得工作点；2 2、直观了解、直观了解工作点设置不当引起的后果；工作点设置不当引起的后果；3 3、掌握一种分析方法、掌握一种分析方法图是传统的共射图是传统的共射极极电路电路线性电路在输入特性曲线上，作出直线在输入特性曲线上，作出直线 ,两线的交点即是两线的交点即是Q点，得到点，得到IBQ。bBBBBERiV v静态工作状态的图解分析法静态工作状态的图解分析法输入特性部分输入特性部分不仅得到了输入不仅得到了输入特性中的特性中的Q点，点，也通过这部分确也通过这部分确定了在输出特性定了在输出特性曲线中所使用的曲线中所使用的是那一条曲线！是那一条曲线！（为什么？）（为什么？）1. 由直流负载

28、线直流负载线vCE =VCCiCRC VCC 、 VCC /Rc3. 得到Q点的参数IBQ 、ICQ 和VCEQ 。2. 在输出特性曲线上确定两个特殊点,即可画出直流负载线。4. 当Vcc=12V、Rc=4k时，由图，交IBQ=40A， ICQ=1.5mA，VCEQ=6V，Vcc/Rc=3静态工作状态的图解分析法静态工作状态的图解分析法输出特性部分输出特性部分直流负载线：直流负载线：与输出端相连的电阻叫负载电阻，而在直流情况下构成直流负载电阻Rc，此时iC与vCE之间的关系的直线就是直流负载线。（1 1）交流负载线）交流负载线1.从从B点通过输出特性曲线上点通过输出特性曲线上 的的Q点做一条直

29、线，点做一条直线， 其斜率为其斜率为- -1/RL 。2.RL= RLRc， 是交流负载电阻。是交流负载电阻。 3.交流负载线是有交流负载线是有交流输入信号时工交流输入信号时工作点的运动轨迹。作点的运动轨迹。 4.交流负载线与直流交流负载线与直流 负载线相交负载线相交Q点。点。交流负载线按下述方法得到：交流负载线按下述方法得到：(1)(2)CCQcCECEQceiIivVv 第一步： ()(3)ceocLCCQLvviRiIR 第二步：（由交流通路图知） ()11()CECEQCCQLCCECEQCQLLLvViIRivVIRRR 第三步：（将3式代入2，得到） 或： 引入引入交流负载线交流负

30、载线的理由：的理由：真正的输入信号使电路的工作点沿真正的输入信号使电路的工作点沿交交流负载线流负载线变化，而不是变化，而不是直流负载线直流负载线(2)(2)交流工作状态的图解分析交流工作状态的图解分析tsinsmsV vbBsBBBERiV vv可直观地认为导通的可直观地认为导通的发射结相当于一个小发射结相当于一个小电阻。电阻。电压变化引起电流变电压变化引起电流变化，且规律相同（特化，且规律相同（特别是相位相同）。别是相位相同）。(2)(2)交流工作状态的图解分析交流工作状态的图解分析CCCcc1111()CECCECEQCQLLLivVivVIRRRRR 注注意意相相位位反相反相波形的失真波

31、形的失真饱和失真截止失真 由于放大电路的由于放大电路的工作点工作点达到了三极管达到了三极管的饱和区而引起的非线性失真。对于的饱和区而引起的非线性失真。对于NPN管，管，输出电压表现为底部失真。输出电压表现为底部失真。 由于放大电路的由于放大电路的工作点工作点达到了三极管达到了三极管的截止区而引起的非线性失真。对于的截止区而引起的非线性失真。对于NPN管，管，输出电压表现为顶部失真。输出电压表现为顶部失真。(3) (3) 最大不失真输出幅度最大不失真输出幅度 注意：对于PNP管，由于是负电源供电，失真的表现形式，与NPN管正好相反。所谓所谓工作点工作点指的就是因为有了交流信号后，瞬时的指的就是因

32、为有了交流信号后，瞬时的 CECE、i iC C在输出特性曲线坐标系中所处的位置在输出特性曲线坐标系中所处的位置饱和失真的波形饱和失真的波形截止失真的波形截止失真的波形 波形波形（动画3-3）放大电路的最大不失真输出幅度放大电路的最大不失真输出幅度 放大电路要想获得大的不失真输出幅度，需要：放大电路要想获得大的不失真输出幅度，需要： 1.工作点工作点Q要设置在输出特性曲线放大区的中间部位；要设置在输出特性曲线放大区的中间部位； 2.要有合适的交流负载线要有合适的交流负载线。 （4 4） 图解分析法的适用范围图解分析法的适用范围幅度较大而工作频率不太高的情况幅度较大而工作频率不太高的情况优点：优

33、点： 直观、形象。有助于建立和理解交、直流共存，静态和直观、形象。有助于建立和理解交、直流共存，静态和动态等重要概念；有助于理解正确选择电路参数、合理设置动态等重要概念；有助于理解正确选择电路参数、合理设置静态工作点的重要性。能全面地分析放大电路的静态、动态静态工作点的重要性。能全面地分析放大电路的静态、动态工作情况。工作情况。缺点：缺点： 不能分析工作频率较高时的电路工作状态，也不能用来不能分析工作频率较高时的电路工作状态，也不能用来分析放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性能指标。分析放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性能指标。 (1)(1)模型的建立模型的建立 1.1.三极管可以用一个模型

34、来代替。三极管可以用一个模型来代替。 2. 2.对于低频模型可以不考虑结电容的影响。对于低频模型可以不考虑结电容的影响。 3. 3.小信号意味着三极管在线性条件下工作。小信号意味着三极管在线性条件下工作。h参数模型（回想输入、输出特性曲线）cerebiebevhihvceoebfecvhihi问题：问题： 1、前面的计算法只解决了静态工作点的计算，但、前面的计算法只解决了静态工作点的计算，但 动态如何计算？动态如何计算？ 2、在小信号时第三章曾经有模型，使计算简化，、在小信号时第三章曾经有模型，使计算简化， 如何利用这种模式如何利用这种模式很奇怪的形式！输入输出好像没有关系了！很奇怪的形式！输

35、入输出好像没有关系了！hfeibcerebiebevhihvceoebfecvhihicev1 1、二极管小信号模型、二极管小信号模型2 2、v vcece对输入特性曲线有微弱的影响（物理概念对输入特性曲线有微弱的影响（物理概念）1 1、输出特性曲线的近似形状、输出特性曲线的近似形状2 2、略微上翘的特性曲线代表、略微上翘的特性曲线代表 对对 的微弱影响的微弱影响ci（2)2)模型中的主要参数模型中的主要参数r rbebe 交流输入电阻交流输入电阻 i iB B输出电流源输出电流源表示三极管的表示三极管的电流放大作用电流放大作用Ebbbe/ mV26)1 (Irrhie为为输入电阻输入电阻，即

36、，即 rbe。hre为为电压反馈系数电压反馈系数，即即r r。hfe为为电流放大系数电流放大系数，即，即 。 hoe为为输出电导输出电导，即，即1/rce。(1)BETvVEESiIe关于关于rbe的计算：的计算：（P104 ）从从PN结着手结着手rbe=rbb+（1+）re这里，这里，rbb是基区体电阻，一般认为约为是基区体电阻，一般认为约为200300 ； re 是发射结电阻是发射结电阻 忽略发射区电阻忽略发射区电阻(1)()2 0 0(1)()b eb beTErrrVm VIm A bbe (3) (3) 模型简化模型简化 r r反映三极管反映三极管内部的电压反馈，内部的电压反馈，因数

37、量很小，一般因数量很小，一般可以忽略。可以忽略。 1/1/r rcece与电流源并与电流源并联时，分流极小，联时，分流极小，可作开路处理。可作开路处理。用用H参数小信号模型分析共射极基本放大电路参数小信号模型分析共射极基本放大电路 (1)(1)小信号（微变）等效电路小信号（微变）等效电路原理图原理图 交流通路交流通路微变等效电路微变等效电路（H参数模型）参数模型）画交流通路画交流通路原则：原则：1 1、电容短路；、电容短路；2 2、直流电源短路（接地）、直流电源短路（接地）注意：这是在对交流信号通过电路时的效果进行分析注意：这是在对交流信号通过电路时的效果进行分析(2)(2)电压增益电压增益C

38、LOVIR cbII(/)LCLRRRbeLbebLbbebLcioVrRrIRIrIRIVVA/bib eIVrbib eVIr(3)(3)输入电阻输入电阻RibebrRR/i( (4) )输出电阻（注意条件：输出电阻（注意条件：Vs=0,RL= ）0SVTToIVRCoRR RoTiTVRI稳定工作点稳定工作点I1分压式偏置VBQI1=(510)IBQVBQ=(35)VCCbbbBQVRRRV212)(eCCQCCCEQRRIVVIBQ(1)(1)确定工作点确定工作点: Q: QBQBEQBQCQEQeeVVVIIRRCQBQIIIE+VE- -VB+ VBE - -BCEBBBEIIVV

39、IV 因不变稳定过程IBICVCE基本放大电路存在缺点基本放大电路存在缺点(2)(2)电压增益电压增益bOLVI R LcL( =/)RRRebebLbioVRrIRIVVA)1 (eebeRIrIV biebeRrI)1 (bebeLRrR)1 (工作点稳定，增益下降。beLbebLbbebLcioVrRrIRIrIRIVVA解决这个矛盾的方法是加电容Ce。()LbeRAvr(3)(3)输入电阻输入电阻Ri21b/bbRRR bRIbRTIIIbebebTRrRV111ebebRrR1/输入电阻输入电阻 提高了，相当于增加了一个(1+)Re的电阻。TiTVRI( (4) )输出电阻输出电阻R

40、ooRCToIVR0eCbSbebRIIRrI由KVL：bSSRRR/CeSbeebIRRrRI0cebCeCbTrIIRIIVeSbeeceCToRRrRrIVR1CooRRR/ Rc例例1：解：解：求电路的静态参数（VB、IB、IC、VCE)，及动态参数（AV、Ri、Ro)。（rbb =300）根据直流通路求静态参数根据直流通路求静态参数VVRRRVCCbbbBQ75. 3212()15 1.5(32)7.5CEQCCCQCeVVIRRVVBQmA5 . 127 . 075. 3IBQeBEQBQEQCQRVVIICQBQIIA25605 . 1ICQ根据微变等效电路求动态参数根据微变等效

41、电路求动态参数1. 电压放大倍数VAKImVrEbe36. 126)1 (300KRRRLCL5 . 13/3/beLbebLbioVrRrIRIVVA6636. 15 . 1602. 输入电阻Ri3. 输出电阻Ro（输出端开路，输入电压为零）RiKrRbei36. 1RiKRRRibi25. 136. 1/15/3oCRRK根据微变等效电路求动态参数根据微变等效电路求动态参数主要取决于主要取决于r rbebe例2：解：解：求电路的静态参数（ VB、IB、IC、VCE)，及动态参数（AV、Ri、Ro)。 （rbb =300）根据直流通路求静态参数根据直流通路求静态参数与例与例1结果完全相同结果

42、完全相同VVRRRVCCbbbBQ75. 3212()15 1.5(32)7.5CEQCCCQCeVVIRRVVBQmA5 . 127 . 075. 3IBQeBEBQEQCQRVVIICQBQIIA25605 . 1ICQ根据微变等效电路求动态参数根据微变等效电路求动态参数1. 电压放大倍数VAKImVrEbe36. 126)1 (300KRRRLCL5 . 13/3/eebebLbioVRIrIRIVVA73. 02)601 (36. 15 . 160beII)1 (ebeLRrR)1 (电流有放大！电流有放大！小于小于1 1！有意义吗？有意义吗？根据微变等效电路求动态参数根据微变等效电路

43、求动态参数2. 输入电阻Ri3. 输出电阻Ro（输出端开路，输入电压为零）RiebeiRrR)1 (RiKRRRibi4 .1336.123/15/KRRCo32)601 (36. 1K36.123主要取决于主要取决于R Rb b例3：电路的参数不变，若增加一倍，静态参数（IB、IC、VCE)，及动态参数（AV、Ri、Ro)如何变化。(1)静态参数CQBQIIeBEBQEQCQRVVII()CEQCCCQCeVVIRR 增加一倍， ICQ、VCEQ不变， IBQ减小一倍。（2）动态参数beLioVrRVVAbebirRR/CoRR Ro 不变不变rbe增加，使得增加，使得Ri增加增加 值增加一

44、倍：值增加一倍：AV略有增大。略有增大。26300(1)beEmVrI例4：电路的参数不变，若断开Ce，静态参数（IBQ、ICQ、VCEQ)，及动态参数（AV、Ri、Ro)如何变化。(1)断开Ce后，静态参数不变。beLVrRAbebirRR/CoRR ebeLVRrRA)1 (ebebiRrRR)1 (/CoRR （2）断开Ce后，动态参数AV减小， Ri增大，Ro 不变。eBQeEQERIRIV)1 (共集电极电路（1）求工作点：QEBEQBQbCCVVIRVebBEQCCBQRRVVI)1 (BQCQIICEQCCEQeCCCQeVVIRVIRQebCCRRV)1 (先画直流通路判断外部

45、工作条件先画直流通路判断外部工作条件再画交流通路再画交流通路(2)(2)电压增益电压增益)(bbLbebiIIRrIVLeLRRR/)(bbLoIIRVbLIR)1 (输入电压与输入电压与输出电压同相输出电压同相电压跟随器电压跟随器（小于（小于1 1）LbeL(1)1(1) OViRVArRV（3）输入电阻）输入电阻TiTVRI/(1)(/)bbeeLRrRR beSbeSerRrRRR1/o+- -TVTIRi（4 4）输出电阻）输出电阻Ro电压增益电压增益1，输入电压，输入电压与输出电压同相，输入与输出电压同相，输入电阻高，输出电阻低。电阻高，输出电阻低。再次注意电流方向！再次注意电流方向

46、！()(1)()()1/ /11(1)()(1)TTbceTbeTbSbeSbeTeTSbeeVIIIRII RVIRrRrVRIRrR 很容易与前后级电路配合，所很容易与前后级电路配合，所以常用作以常用作“隔离级隔离级”或或“输出输出级级”共基极电路(1)直流分析 与分压式偏置的共射组态完全相同。先画直流通路判断外部工作条件先画直流通路判断外部工作条件再画交流通路再画交流通路VBQICQIBQVCEQ(2)(2)交流分析交流分析/voiAVVbebei/11iierrRVIRobLLVbbebeii RRVAi rrV电压放大倍数输入电阻输出电阻Ro RCbebei/11iierrRVIR(

47、)().(1)()0.(2)2.(3)31(1cbcecbSTOccb becbScSbbeSSOii rii RVRiii rii Ri RirRRR 由（ ）：将（）代入（），得到：)(1)|SSceScecebeSbeSbeSOCOCRRrRrrrRrRrRRRRR?所以：放大电路的频率响应幅频特性是描绘输入信号幅度固定，输出信号的幅频特性是描绘输入信号幅度固定，输出信号的幅度随频率变化而变化的规律。幅度随频率变化而变化的规律。在放大电路的通频带中给出了频率特性的概念：在放大电路的通频带中给出了频率特性的概念：幅度频率特性：幅度频率特性：相位频率特性相位频率特性相频特性是描绘输出信号与输

48、入信号之间相位差相频特性是描绘输出信号与输入信号之间相位差随频率变化而变化的规律。随频率变化而变化的规律。 放大电路的幅频特性和相频特性，统称为频率响应。因放大电路对不同频率成分信号的增益不同，从而使输出波形产生失真，称为幅度频率失真，简称幅频失真。放大电路对不同频率成分信号的相移不同，从而使输出波形产生失真，称为相位频率失真，简称相频失真。幅频失真和相频失真是线性失真。产生频率失真的原因产生频率失真的原因 1.1.放大电路中存在电抗性元件，放大电路中存在电抗性元件， 例如：耦合电容、旁路电容、分布电容、例如：耦合电容、旁路电容、分布电容、 变压器、分布电感等变压器、分布电感等; ; 2.2.三极管的三极管的 ( ( ) )是频率的函数。是频率的函数。 在研究频率特性时，三极管的低频小信号在研究频率特性时，三极管的低频小信号 模型不再适用，而要采用高频小信号模型。模型不再适用，而要采用高频小信号模型。RC低通电路的频率响应 2H)(11ffA