《模拟电子线路》中文讲义

1、第 三 章半导体三极管及其基本放大电路 3.0 引言 20世纪40年代,由Bardeen,Brattain和Schockley在贝尔实验 室开发的硅晶体管,在20世纪50年代和60年代掀起了第一次电子 革命.这项成果导致了1958年集成电路的开发及在电子电路中应 用广泛的晶体管运算放大器的产生. 本章介绍的三极管属于双极型器件,是两类晶体管中的第一 种类型.下面将详细讨论其物理结构、工作原理及其在放大电路 中的应用.3.1 双 极 型 晶 体 管(Bipolar Junction Transistor)一、结构、分类、符号PNPebc发射区基区集电区 (发射结) JeJc (集电结) bec图

2、 3.1becJc (集电结) NPNebc(发射结) Je发射区基区集电区3.1 BJT图 3.2 几种BJT的外形结构特点: 1、基区很薄(106m),且轻掺杂(1015 cm3);2、发射区重掺杂(1019 cm3);3、集电区面积大,且掺杂较轻(1017 cm3). BJT的结构特点是决定其能进行信号放大的内部物质基础.3.1 BJT二、BJT的电流分配与电流放大作用 1、BJT内部载流子的传输过程见图3.3所示. BJT放大所必须具备的外部条件是: Je正偏, Jc反偏. 发射区发射电子,形成射极电流IE; 电子在基区复合,形成基极电流IB; 集电区收集电子,形成集电极电流IC.IE

3、=IC+IB(1+) IB (31)IC =IB+ICEO IB (32)IC =IE+ICBO IE (33)3.1 BJTIB=IEp+(IEnICn1 )ICBOIC=ICn1+ICn2+ICp=ICn1+ICBOICBO+ VBBRBRC +VCC NPNECBJeIEnIcn1Icn2IcpICBOJcIEpIBIEIC图 3.3IE=IC+IB IE=IEp+ IEnIC =IE+ICBOIE IC=ICn1+ICBO ICn1 IC= (34) IE IEIC =(IB+IC)+ICBO 1IC = IB + ICBO 1 1 3.1 BJT 1IC = IB + ICBO 1

4、1 = (35) 1 1ICEO = ICBO 1 =(1+) ICBO (36)IC =IB+ICEO IB IE=IC+IB(1+) IB 2. 、ICBO 、ICEO的物理含义共基极直流电流放大倍数. 1,1. ICn1 IC= IE IE3.1 BJT = 1 ICn1 = IE IB=IEp+(IEnICn1)ICBO=IEICn1ICBO ICICBO IC= IBICBO IB 共射极直流电流放大倍数. 1. = 1 = (38) 1+图 3.4ICBO 受温度影响较大ceb+ VCCICBO(37)3.1 BJT +VBE + VCB+ VCCICEO图 3.5ICEO = I

5、CBO +ICBO = (1 +)ICBO3. 电流分配关系IE=IES(e 1)IES e (39) VBEVTVBEVTIC =IB IC =IE 三、BJT的特性曲线3.1 BJT1、输入特性 共射接法iB=f(vBE )vCE =CE +vCE iC +vBE iBBC(a)vCE1V(b)vCE=0VvBE / V0iB /A图 3.6EBCWBNPN(c) 基区宽度调制效应3.1 BJT2、输出特性 共射接法iC=f(vCE )iB =C图 3.7OvBE1vBE2vBE3vBE4vCEVAiCA图 3.8 VCEIC Ise 1 (310) VAVBEVT20A60AiB =10

6、0A80A40A放 大 区iC / mA0vCE / V饱和区ICEOV(BR)CEO截止区击 穿 区0543213.1 BJT(1) 放大区 Je正偏, Jc反偏.IC =IB+ICEO IB VCEIC(b)IC(a)IC IC 图 3.93.1 BJT(2) 截止区 Je、Jc均反偏. 工程上规定IB= 0 (IC=ICEO0)以下的区域称为截止区 ; 严格说来, 截止区应是IE = 0以下的区域. (IC=ICBO,IB=ICBO)(3) 饱和区 Je、Jc均正偏. VBE(sat) 0.7V; VCE(sat) 0.3V(4) 击穿区 VCEVCB Jc 雪崩击穿 V(BR)CEO

7、IB V(BR)CEO ICIB ICIB 3.1 BJT四、BJT的主要参数 1、表征放大能力的参数 IC= IB共射极直流电流放大系数(hFE). iC= (311) iB共射极交流电流放大系数(hfe).在小信号条件下, . IC= IE共基极直流电流放大系数.3.1 BJT共基极直流电流放大系数. iC= (312) iE = 1 = (314) 1+ = (313) 1 = 1+2、表征稳定性的参数 极间反向电流 ICBO: 集电极 基极反向饱和电流. ICEO: 集电极 发射极反向饱和电流.(穿透电流)3、表征安全工作区域的参数3.1 BJT(1) 集电极最大允许电流ICM(2)

8、集电极最大允许耗散功率PCM(3) 反向击穿电压 VBR(EBO):集电极开路时,发射极 基极间的反向击穿电压. VBR(CBO):发射极开路时,集电极 基极间的反向击穿电压. VBR(CEO):基极开路时,集电极发射极间的反向击穿电压. VBR(CBO) VBR(CEO)V(BR)CEOPCMVCE / V安 全 工 作 区图 3.10OIC / mAICM3.1 BJT4、温度特性 VBE/ T=(22.5)mV/ oC ; /(T )=(0.51)%/oC;ICBO (T2)= ICBO (T1)2T2T1 105、结电容 发射结电容Cbe , 集电结电容Cbc .五、BJT的电路模型

9、1、直流等效电路模型(放大区)3.1 BJT(a)b+ VCC +VBB eIERcICRbIBcIB+ VCC +VBB c(b)RcICRbbeIB +VBE 图 3.11 VBBVBE IB= Rb IC=IBVCE=VCCICRc2、交流小信号等效电路模型(放大区)3.1 BJT+vCEiC+vBEiBbce(a) +hrevce hie1/hoehfeib+vceic+vbeibbce(b)rbeib+vceic+vbeibbce(c)图 3.12iB=IBQ+ ib vBE=VBEQ+ vbe iC=ICQ+ ic vCE=VCEQ+ vce vBE=f1( iB , vCE )

10、iC=f2( iB , vCE ) vBE vBEvBE=f1(iB,vCE)=f1(IBQ, VCEQ) + ib + vce + iB Q vCE QVBEQvbe3.1 BJT iC iCiC=f2(iB,vCE)= f2 (IBQ,VCEQ) + ib + vce + iB Q vCE QICQic vBE vBEvbe= ib + vce= hieib+hrevcehieib iB Q vCE Q iC iCic= ib + vce= hfeib+hoevce hfeib iB Q vCE Qvbe ichie hrehfe hoe ib vce=hie () hre hfe hoe

11、 (S) h ehie hrehfe hoe=rbe T 1/rce=103 103 104 102 103 S(315)(316)(317)3.1 BJTierbebrbbbeereib VT (mV) rbe= rbb+ (1+) (318) IEQ (mA) 1 iE IES e IEQ = = IESe = = rbe vBE Q vBE VT VTvBEVT vBE=VBEQ VBEQ VT rbe= Vbe Ib re 0 Vbe Ib rbb+ Ie rb e 图 3.133.1 BJT六、BJT的基本应用 1、电流源OiI0v(b) OiviBQvCE(sat)(d)i=I0+

12、v(a)Rc +VCC +v=vCE iCiB(c)图 3.142、开关 图3.15所示为BJT反相器电路,BJT在截止区和饱和区之3.1 BJT间切换.负载可以是电动机,发光二极管或其他电子设备.+ vBE VCC +vCE图 3.15iCiB负载vIvO3、放大器3.2 放 大 器 概 述 放大器(Amplifier)是应用最广泛的一种功能电路.大多数模拟电子系统都应用了不同类型的放大电路.一、放大的概念 放大器的作用是将输入信号进行不失真的放大,使输出信号强度(功率、电压或电流)大于输入信号强度,且不失真地重现输入信号波形. 放大器实际上是一种能量控制装置.它利用三极管(或场效应管)的放

13、大和控制作用,将直流电源的能量转换为放大了的交流输出能量.3.2 放 大 器 概 述 DC电压源信号源放大器负载 高信号 功率 CD 播放器扬声器 DC 功率 低信号 功率图 3.16来自特定信源的时变信号在能被利用之前常常需要放大. (举例说明)3.2 放 大 器 概 述二、放大器的主要性能指标 +Vo +ViIiIo信号源放大器负载RiRo +Vs RsRL图 3.171 、输入电阻 Vi Ri = (319) Ii 3.2 放 大 器 概 述2 、输出电阻 VT Ro= ( Vs = 0 或 Is = 0 ) (320) IT 3 、增益(放大倍数) Vo Io Io VoAV = AI

14、 = AG = AR = (321) Vi Ii Vi Ii 电压增益=20lgAVdB 电流增益=20lgAIdB放大器的四种模型3.2 放 大 器 概 述 (a) 电压放大器+ AVOVi +Vs RiRL+VoRoRs+Vi RL AV=AVO Ro RL AVAVO (322) Ro +RLRi Rs (Ri) Ro RL (Ro0) Vo Vo Vi RiAVS= = = AV Ri Rs AVSAV (323) Vs Vi Vs Rs +Ri3.2 放 大 器 概 述 (b) 电流放大器IsRiRLIoRsAISIiIiRoRi Rs (Ri0) Ro RL (Ro ) RsIi=

15、Is Ri Rs IiIs (325) Rs +Ri Ro AI=AIS Ro RL AIAIS (324) Ro +RL3.2 放 大 器 概 述 (c) 互阻放大器RiRs (Ri0) RoRL(Ro0) +VoRo+ ARO IiRiRLRsIsIi (d) 互导放大器Ri Rs (Ri) RoRL (Ro ) +Vs 图 3.18RiRLRs+ViAGSViRoIo3.2 放 大 器 概 述 BW = fH fL (326) 3dB图 3.19O20lgAVdB3dBfHfLf/Hz带宽4 、 带宽5、非线性失真系数 = (327) Vo1 V2ok k=23.2 放 大 器 概 述三

16、、基本放大器的组成 1、三极管的三种基本接法b图 3.20 ebcicibc(a)ieibbeiciece(c)(b)2、基本共发射极放大器3.2 放 大 器 概 述+Cb1RL +voT + vs RcRbVCC+vi (a)Cb2Rs + vs Ce+Cb1ReTRLRb2Rs +voRcRb1VCC+vi (b)Cb2+图 3.21 3、各元件的作用3.2 放 大 器 概 述 T:放大电路的核心元件.具有电流放大作用. 直流电源VCC:为三极管提供放大的外部条件;并为放大器提供能量来源. 基极偏置电阻Rb:为三极管提供合适的基极偏置电流IBQ. 集电极负载电阻Rc:将icvce,以实现电

17、压放大.同时, Rc也起直流负载的作用. 耦合电容Cb1、Cb2 :“通交隔直”,一般用电解电容,连接时注意电容的极性. 负载电阻RL:放大电路的外接负载,它可以是耳机、扬声器或其他执行机构,也可以是后级放大电路的输入电阻.3.2 放 大 器 概 述四、放大器的直流通路和交流通路 1、直流通路的画法:将电容作开路处理,电感作短路处理. 2、交流通路的画法:将电容及直流电源作短路处理. 3 、放大器中电压、电流的符号规定名 称总电压或 总电流直流量交流量 基本关系式瞬时值有效值基极电流iBIBQibIbiB= IBQ+ ib集电极电流iCICQicIciC= ICQ+ ic基射电压vBEVBEQ

18、vbeVbevBE= VBEQ+ vbe集射电压vCEVCEQvceVcevCE= VCEQ+ vce表3-13.2 放 大 器 概 述 (a)TRcRbVCCIBQICQ +VCEQ TRL+viic +vs Rs +voRcRbib (b)ICQRb2IBQTRcRb1VCCRe +VCEQ RLT+vi +vs Rs +voRcRbibicRb=Rb1Rb2图 3.22 3.2 放 大 器 概 述五、放大器的基本工作情况+Cb1RL +voT + vs RcRbVCC+vi (a)Cb2Rs0vitvBEtVBEQiBtIBQiCtICQvCEtVCEQvot0 (b)图 3.23 3.

19、2 放 大 器 概 述直流电源VCC提供的功率为: 1 1PD= VCCiC = VCC(ICQ +Icmsint)dt = VCCICQ 2 22020加到RC上的功率为: 1 1 1PL= iC2RC= (ICQ+Icmsint)2RC dt=ICQ2RC + Icm2RC 2 2 22020加到三极管上的功率为: 1 1PC= vCEiC= (VCEQIcmRCsint)(ICQ+Icmsint)dt 2 2 1 = VCEQICQ Icm2RC 22020PD=VCCICQ = (VCEQ+ICQRC ) ICQ = VCEQICQ + ICQ2RC = PL+ PCvi =0, PD

20、=PL+PC ; vi, PC ， PL . PD PL T3.3 放大器的图解分析方法 图解分析可以提供对放大器工作情况的直观认识.一、静态分析 1、分析目的: 确定Q点(VBEQ、IBQ、VCEQ、ICQ ) 2、分析对象: 直流通路+Cb1RL +voT + vs RcRbVCC+viCb2RsTRcRbVCCIBQICQ +VCEQ 3.3 放大器的图解分析方法3、分析步骤: VCC= IB Rb + VBEIB=f (VBE )VCE = CVCC= IC Rc + VCEIC=f (VCE ) IB = CIBQVCC RbVCCQOIBVBEVBEQ直流负载线直流负载线OVCCV

21、CEQVCEIC IBQVCC RcICQ图 3.24 3.3 放大器的图解分析方法二、动态分析 1、分析目的: 确定 AV、Vom,了解非线性失真. 2、分析对象: 交流通路+Cb1RL +voT + vs RcRbVCC+viCb2RsRLT+vi +vs Rs +voRcRbibic3、分析步骤: (1) (2) (3)3.3 放大器的图解分析方法OvCEiC VCCIBQVCC RC交流负载线ICQVCEQICQ RL 1 Rc 1 RLRL= RCRLAVOAVRL, RL= Rc , AVO=AViBOQvBEIBQ图 3.25 3.3 放大器的图解分析方法三、建立Q点的必要性QQ

22、QIBQQQQ图 3.26OiBvBEOvCEVCCIBQVCC RcICQVCEQ截止失真饱和失真iC 3.4 放大器的等效电路分析法一、静态分析 1、分析目的: 确定Q点(VBEQ、IBQ、VCEQ、ICQ ) 2、分析对象: 直流通路 (a) 固定偏置TRcRbVCCIBQICQ +VCEQ 图 3.27 VBBVBE IBQ= Rb ICQ=IBQVCEQ=VCCICQRc3.4 放大器的等效电路分析法图 3.28 (b) 分压偏置ICQIBQRb2TRcRb1VCCRe +VCEQ ICQ=IBQVCEQ=VCCICQRcIEQRe VCCICQ ( Rc +Re )Rb=Rb1Rb

23、2 VBBVBE IBQ= Rb+(1+ )Re Rb2VBB= VCC Rb1+Rb2 + VBB + VCCTRcRbReIBQICQ +VCEQ 3.4 放大器的等效电路分析法ICQIBQRb2TRcRb1VCCRe +VCEQ Rb2VBQ VCC Rb1+Rb2 IBQ=ICQ / VCEQVCCICQ ( Rc +Re ) VEQ VBQ VBEICQIEQ= = Re Re若(1+)Re 10Rb,可按如下方法确定Q点. IBQVBQVEQ IEQ(ICQ) VCEQ3.4 放大器的等效电路分析法TRcRbVCCIBQICQ +VCEQ T VBE ICQ ICBOT=300oK

24、, =100, VBE=0.7V, ICBO=1012A IBQ=19.63A, ICQ=1.96mA, VCEQ=2.08VT30oC,=130,VBE=0.625V, ICBO=81012A IBQ=19.91A, ICQ=2.59mA, VCEQ=0.82V(c) 两种偏置电路的比较3.4 放大器的等效电路分析法分压偏置电路最大的优点是稳定了Q点. T ICQ (IEQ)VEOVBEQ (VBQVEQ ) ICQ IBO IEQICQIBQRb2TRcRb1VCCReVEQVBQI1【例 3.1】电路如图 3.28 所示. 设Rb1= 56k,Rb2=12.2k, Rc=2k,Re=0.

25、4k,VCC=10V,VBE=0.7V, =100. (1) 试 确定Q点.(2) 当在一定范围内变化时,确定Q点变化范围.3.4 放大器的等效电路分析法【解】(1) Rb2 12.2VBQ= VCC = 101.79V Rb1+Rb2 56+12.2ICQ=IBQ = 10021.6 = 2.16mAVCEQ=VCCICQRcIEQRe 4.81VRb=Rb1Rb2=5612.2 10 k VBBVBE(on) 1.79 0.7 IBQ= = 21.6A Rb+(1+ )Re 10+1010.4IEQ= (1+ ) IBQ = 10121.6 = 2.18mA上述结果表明:晶体三极管被偏置在

26、放大区.3.4 放大器的等效电路分析法(2) 当 变化50时,可得到以下的结果: IBQ (A)ICQ (mA)IEQ (mA)VCEQ (V)5035.91.801.835.6710021.62.162.184.8115015.52.322.344.40表 3-2 当 变化率为3:1时,集电极电流和集-射电压的变化率 只有1.29:1.射极电阻Re能在变化时,稳定静态工作点.【例 3.2】试设计一分压偏置电路,要求ICQ=1mA,VCEQ=4.5V, 已知VCC=9V, =100.3.4 放大器的等效电路分析法 实际情况下,为要使Q点稳定,I1愈大于IB以及VB愈大于VBE愈好,但为兼顾其他

27、指标,对于硅管,一般可选取 I1=(510) IB VEQ=0.2VCC 或 VEQ=(13)VIEQICQIBQRb2TRcRb1VCCReVEQVBQI1【解】(1) 取 VEQ=0.2VCC=0.29=1.8V 则 Re=VEQ /IEQVEQ / ICQ=1.8/1=1.8k (2) 取 I1=10IBQ=10ICQ /=0.1mA 则 Rb1+Rb2=VCC/I1= 90k 3.4 放大器的等效电路分析法 Rb2VBQ= VCC Rb1+Rb2 VBQ=VBE+VEQ=0.7+1.8=2.5V Rb1+Rb2= 90kRb2= 25kRb1= 90Rb2 = 75 k(3) VCEQ

28、VCCICQ ( Rc +Re ) VCCVCEQ 9 4.5 Rc= Re = 1.8 = 2.7 k ICQ 1说明: 除三极管放大电路外,分压偏置电路还适用于各种场效应管放大电路.3.4 放大器的等效电路分析法二、动态分析 1、分析目的: 确定 AV、AI、 Ri、Ro. 2、分析对象: 交流通路 3、分析步骤: (1) (2) (3)RLT+vi +vs Rs +voRcRbibic+ViRobc +Vs RLIbIc +VoRcRbIbIirbeIoeRiRs图 3.29 3.4 放大器的等效电路分析法 Vo AV = Vi Vo=Ic(RCRL)=IbRLVi= Ibrbe RLA

29、V= (328) rbe Vi Ri = Ri=Rbrberbe (329) Ii VT Ro= Ro=Rc IT Vs = 0 (330)Ro + VTcIbbrbeRsIcRcRbIbITe图 3.30 3.4 放大器的等效电路分析法 Io AI = Ii Ro Ro Io = Ic =Ib Ro + RL Ro + RL RbIb =Ii Ii Rb+rbe Ro AI (331) Ro + RL RL= 0, AIN 三、带射极电阻的共发射极放大器 1、电路结构: 如图3.31所示. 2、静态分析: 与图3.28相似. 3、动态分析:3.4 放大器的等效电路分析法RLC2CeRe1TR

30、e2Rb2C1 + vs Rs+vi + voRcRb1VCC(a)TRe1 +vs icRs +voRcRb+viRLib(b)图 3.31 IbcRL+VirbeIc +Vs Rs+VoRcRbIbIiIobeRiRoRe1(c)Ri3.4 放大器的等效电路分析法 RLAV= (332) rbe +(1+)Re1 Vo AV = Vi Vo=Ic(RcRL)=IbRLVi= Ibrbe+IeRe1=Ib rbe+(1+)Re1Ri=RbRi= Rb rbe+(1+)Re1 (333) ViRi = = rbe+(1+)Re1 IbRo Rc (334)其中:3.4 放大器的等效电路分析法R

31、cRoRorbeIb+ VTRsRbrceITbceIbRe1RsIc图 3.32 Re1Ro=RcRo= Rc rce(1+ ) (335) rbe+Re1 +RsVT=(IcIb)rce+(Ib+Ic )Re1 Re1Ib= Ic rbe+Re1 +Rs VT Re1Ro= =rce(1+ ) Ic rbe+Re1 +Rs3.4 放大器的等效电路分析法【例 3.3】试确定图3.33所示电路的AV、Ri、Ro.已知晶体管的 参数如下: VBE=0.7V,=150 ,VA=100V. 【解】(1) 静态分析Re22kCeRe120T RL8.2kRc8.2k+viCB + voRb156kVC

32、C15VCCRb215k图 3.33 Rb=Rb1Rb2=561511.83k Rb2 15 VBQ= VCC = 153.17V Rb1+Rb2 56+15 VBQVBE(on) IBQ= Rb+(1+)(Re1+Re2) 3.170.7 = 7.8A 11.83+(1+150)(0.02+2)3.4 放大器的等效电路分析法ICQ=IBQ=1507.8 103 1.17mAIEQ= (1+) IBQ=1517.8 103 1.18mA或 VEQ VBQVBE(on) 3.170.7 ICQIEQ = = = 1.22mA Re1+Re2 Re1+Re2 0.02+2rceVA / ICQ =

33、 100/1.17 85.47k (81.97k)动态分析 VT 26rbe= rbb+ (1+) =0 + (1+150) 3.33k (3.22k) IEQ 1.18 RL 150(8.2 8.2)AV= = 96.9 (98. 6) rbe +(1+)Re1 3.33+(1+150)0.02 3.4 放大器的等效电路分析法Ri =Rb rbe+(1+)Re1 =11.83 3.33+(1+150)0.02 4.13k(4. 1k)RoRcRo= 8.2 102.4 7.59k(7.57k) Re1 1500.02 Rorce 1+ =85.47(1+ )102.4k rbe+Re1+Rb

34、 3.33 +0.02+11.83(98.29k)Assume that VA=, then如果假设VA=,则RoRc= 8.2 k 讨论:放大器的增益几乎与的变化无关.表3-3的计算证明了这一事实. AV 5095.8 (97.2)10096.5 (98.3)15096.9 (98.6)表3-33.5 共集电极放大器(射极跟随器)一、电路结构RL+voTReRb2 + vs RsRb1VCC+viC1C2VEQRb2IEQTRb1VCCReIBQICQ图 3.34二、静态分析 VBQVBE IBQ= Rb+(1+ )Re Rb2 VBQ= VCC Rb1+Rb2 Rb=Rb1Rb2IEQ=(

35、1+ ) IBQVCEQ=VCCIEQ Re 3.5 共集电极放大器(射极跟随器)三、动态分析T+viRLie +vs Rs +voReRbib +VoebIb+ViRLIi +Vs RsReRbIbrbecRiRoRi Vo AV = Vi Vo=(Ib+Ib)(ReRL)=(1+)IbRLVi= Ibrbe +Vo (1+)RLAV= (336) rbe+(1+)RLAV1， (1+)RL rbe ， AV1 射极跟随器 图 3.353.5 共集电极放大器(射极跟随器)Ri=RbRi= Rbrbe+ (1+)RL (337) Vi Ri = = rbe+ (1+)RL Ib VT VT R

36、o = = Ie (1+) IbVT=Ib(rbe+Rs ) rbe+Rs Ro = 1+Ro=ReRo rbe+Rs =Re (338) 1+Ro + VTrbeeIbbRsRbIbITcReRo IeRs 图 3.363.5 共集电极放大器(射极跟随器)射极跟随器的特点: (1) (2) (3)四、采用复合管(Darlington)的射极跟随器 1 、复合管的构成原则及其特点 (1) 复合管可由两个或多个BJT组成,也可由BJT和FET组成; (2) 复合管的类型取决于第一只管的类型; (3) 前、后级晶体管之间的电流应有正常的流通通路. (4) 两管复合后,其主要优点是: 12 rbe

37、rbe1 +1rbe2(3-39) 3.5 共集电极放大器(射极跟随器)主要缺点是: ICEO ICEO2 +2ICEO1 (3-40) ce(b)bT(a)ic12 ibT1T2bib(1+1) ib2(1+1) ibce1ibie图 3.373.5 共集电极放大器(射极跟随器)图 3.38bTceecT1T2bib(1+1) ib12 ib1ibieic 12 ibbTceT1T2bib(1+1) ib12 ibce1ibieic 12 ib3.5 共集电极放大器(射极跟随器)图 3.392、采用复合管的射极跟随器eReT1T2bcvivo数百千欧五、射极跟随器的用途 1、输入级; 2、输

38、出级; 3、中间缓冲级.3.6 共 基 极 放 大 器图 3.40一、电路结构 (a) (b)ICQIBQRb2TRcRb1VCCRe +VCEQ + vs Rc+viCBRLRs+voRb1VCCCb1Cb2TRb2Re二、静态分析: 与共射放大器相同.三、动态分析3.6 共 基 极 放 大 器图 3.41RsTRL+vi + vs +voReRceRLrbe+Vi +Vs Rs +VoRcRebcIbRiRoRiIiIbIe Vo AV = Vi Vo=Ic(RcRL)= IbRLVi=Ibrbe RLAV= (341) rbe3.6 共 基 极 放 大 器图 3.42 rbe rbeRi

39、=ReRi= Re (342) 1+ 1+ Vi Ibrbe rbe Ri = = = Ie (1+)Ib 1+其中:ecIbb+ VTRsRcRerbeITIbRoRo=rcbRcRc (343) 3.7 三种基本放大器的比较三种基本放大器的小信号特性如表3-4所示.组态共射极共集电极共基极AV RL (高) rbe (1+ ) RL (低) rbe+(1+ ) RL RL (高) rbeAIN (1+ ) Rirbe (中等)rbe +(1+ ) RL(高) rbe /(1+ ) (低)RoRcrceRc (高) rbe+Rs Re (低)1+ RcrcbRc (高)用途多级放大电路的中间

40、级输入级、输出级或缓冲级高频或宽带电路或恒流源电路表 3-4基本放大器的小信号特性将用于指导设计多级放大器.3.8 多 级 放 大 器 在大多数应用中,单管放大器不能满足特定的放大倍数、输入电阻、输出电阻等各项性能指标的要求.因此,可将多个基本放大器级联起来,构成多级放大器,如图3.43所示.图 3.43 +vsRo2RonRLRo1Ri1 +vo1=vi2 +vi=vi1 +vo2 +vinRs第一级 AV1Ri2Rin+vo第二级 AV2第N级 Avn一、级间耦合方式3.8 多 级 放 大 器图 3.441、阻容耦合Rb22RL + voRe2Re2T1T2Ce1Re1 + vs RsRc

41、1Rb11+viC1C2Rb12Rc2Rb21VCCC3Ce2 阻容耦合不适合传递缓慢变化的信号,更不能传递直流信号,不易集成.3.8 多 级 放 大 器2、变压器耦合 在某些电子设备中,常用变压器耦合方式传送交变信号.例如,半导体收音机中的中频变压器及其选用的音频输入、输出变压器等.采用变压器耦合的一个重要目的是:耦合变压器在传送信号的同时能起阻抗变换作用.利用变压器可将负载阻抗变换成与信号源内阻相匹配的情况,从而可大大提高信号传输的效率.3、直接耦合 直接耦合方式既可以放大和传递交流信号,也可以放大和传递缓慢变化或直流信号.便于集成.3.8 多 级 放 大 器VCQnVCQ3VCQ2VCQ

42、1RenVCQ3TnRe3VCQ2T2T1VCQ1RC1VCCRC2Re2RC3T3RCnVCQnRe2T1VCQ1RbVCQ2T2Rc1Rc2VCCVBQ1图 3.45图 3.46(1) 电平移动(2) 零点漂移3.8 多 级 放 大 器二、交流指标分析 1、小信号电压增益为: Vo Vo1 Vo2 VonAV= = = AV1 AV2 AVN (344) Vi Vi1 Vi2 Vin2、输入电阻为:Ri= Ri1 RL1= Ri2 (345) 3、输出电阻为: Ro= Ron Rsn= Ro(n1) (346) 3.8 多 级 放 大 器三、组合放大器 + vs T1T2RLRs(a) 共

43、射-共基(b) 共集-共射 + vs T1RLRsT2+vi+voT2T1RL(c) 共集-共基图 3.473.8 多 级 放 大 器图 3.48四、带有源负载的共射放大器 RLAV= rbeT2 + vs RsC4RLT1ReR3C3+viC1 + voR2VCCC2R1RL+viT2T1 +vs Rs +voRT1+viRL +vs Rs +vorce2R章末总结与习题讨论一、本章小结 1、熟悉三极管的结构、分类、符号、特性曲线 (几个工作区域及其特点)、主要参数.掌握三极管的电流放大作用及电流分配关系.了解三极管的几类应用. 2、深刻理解放大的概念及放大器设置Q点的必要性;熟悉放大器的构

44、成原则及其各项性能指标的含义. 3、熟悉放大器的常用分析方法图解法及等效电路分析法. 4、掌握基本放大器常用偏置方式,明确分压偏置方式的优点. 5、掌握三种基本放大器(共射、共集、共基)的电路组成及其章末总结与习题讨论性能特点.了解其各自的应用场合. 6、熟悉多级放大器的级间耦合方式,掌握多级放大器的分析计算方法.二、习题讨论 1、关于BJT 【例 3.4】测得放大电路中四个三极管各极电位分别如图3.49 所示，试判断它们各是NPN管还是PNP管？是硅管还是锗 管？并确定每管的B、E、C极。 【解】根据三极管的内部结构和工作原理，工作在放大状态章末总结与习题讨论下的三极管，通常具有下列关系：（

45、1） 对硅管：VBE0.7V；对锗管：VBE0.3V。（2） 对NPN管：VCVBVE ；对PNP管：VCVBVE 。0V0.3V5V（a）8V2V2.7V（b）2V5V2.3V（c）10V2.3V3V（d）图 3.49章末总结与习题讨论 依据上述关系，判断时首先根据极间电位差由关系（1）区分是硅管还是锗管，并区分出C极；然后根据三个电极电位的高低由关系（2）区分是 NPN管还是PNP管，是并区分出B、E极。根据上述分析思路可得出如下结论:图（a）是PNP型锗管，、分别是B、E、C极。图（b）是NPN型硅管，、分别是C、E、B极。图（c）是NPN型锗管，、分别是B、C、E极。图（d）是PNP型

46、硅管，、分别是C、E、B极。章末总结与习题讨论【例 3.5】在图3.50所示电路中,已知晶体三极管的=200 VBE=0.7V ，ICBO0 . (1) 试求 IB、IC、VCE . (2) 若电路中元件分别作如下变化, 试指出三极管的工作状态. (a) Rb2=2k, (b) Rb1=15k, (c) Re=100.【解】(1):VBQT Re200 Rb210k Rc30k Rb130k VCC9VIBQICQIEQ图 3.50 Rb2 10 VBQ= VCC = (9) =2.25V Rb1+Rb2 30+10 章末总结与习题讨论Rb=Rb1Rb2=3010=7.5k VBQ VBE 2

47、.250.7 IBQ= = 32.5A Rb+(1+)Re 7.5+(1+200)0.2ICQ=IBQ=20032.5 103 =6.5mAVCEQ = VCC ICQRcIEQRe VCC ICQ ( Rc+Re ) =1.2VVCEQ =1.2V Rb2 2 VBQ= VCC = (9) 0.56V Rb1+Rb2 30+2 (2) (a) Rb2=2k VBQ VBE T 截止章末总结与习题讨论Rb=Rb1Rb2=1510 = 6k(b) Rb1=15k Rb2 10 VBQ= VCC = (9) =3.6V Rb1+Rb2 15+10 ICQ=IBQ=20062.77 103 12.5

48、5mAVCEQ = VCC ICQRcIEQRe VCC ICQ ( Rc+Re ) =6.06V VBQ VBE(on) 3.60.7 IBQ= = 62.77A Rb+(1+)Re 6+(1+200)0.2VCEQ =6.06V VCEQ 0.3V T（ 饱和 ）章末总结与习题讨论 (c) Re=100 VBQ VBE(on) 2.250.7 IBQ= = 56.16A Rb+(1+)Re 7.5+(1+200)0.1ICQ=IBQ=20056.16 103 11.23mAVCEQ = VCC ICQRcIEQRe VCC ICQ ( Rc+Re ) =3.36VVCEQ =3.36V V

49、CEQ 0.3V T（饱和）2、关于放大器【例 3.6】图3.51所示为两级放大电路,已知1=2=200, VBE1=VBE2= 0.7V ，ICBO1= ICBO2 0 . 章末总结与习题讨论(1) 试求集电极电流IC1、IC2 , 集电极电压 VC1 、VC2 .(2) 若Rb2改为3k, 试确定T1和T2管的工作状态.(3) 如果Rc2改为5.1k, 试求2(sat) ,并与放大状态下的2=100 比较. 【解】(1)T2T1IE1IC1IRC1IE2VBQ1 Rb151kRc22.2k Re11.5k Rb218k Re22k Rc1 3k图 3.51VCC9VIC2 Rb2 18 VBQ1= VCC= 92.35