第2章：晶体管及放大电路基础课件

第二章晶体管及放大电路基础2.1晶体管2.2共射极放大电路的组成和工作原理2.3放大电路的静态分析2.4放大电路的动态分析2.5静态工作点的选择和稳定2.6共集电极和共基极放大电路2.7多级放大电路2.8放大电路的频率响应第二章晶体管及放大电路基础2.1晶体管2.1晶体管2.1.1晶体管的结构BECNNP基极发射极集电极NPN型PNP集电极基极发射极BCEPNP型2.1晶体管2.1.1晶体管的结构BECNNP基极发射极BECNNP基极发射极集电极基区：较薄，掺杂浓度低集电区：面积较大发射区：掺杂浓度较高三个极，三个区BECNNP基极发射极集电极基区：较薄，掺杂浓度低集电区：面BECNNP基极发射极集电极发射结集电结两个结BECNNP基极发射极集电极发射结集电结两个结2.1.2晶体管的电流放大原理1.三极管放大的条件内部条件发射区掺杂浓度高基区薄且掺杂浓度低集电结面积大外部条件发射结正偏集电结反偏2.满足放大条件的三种电路uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共发射极共集电极共基极2.1.2晶体管的电流放大原理1.三极管放大的条件内部发实现电路:实现电路:3.三极管内部载流子的传输过程1)

发射区向基区注入多子电子，形成发射极电流IE。ICN多数向BC结方向扩散形成ICN。IE少数与空穴复合，形成IBN

。IBN基区空穴来源基极电源提供(IB)集电区少子漂移(ICBO)I

CBOIB即：IB=IBN

–

ICBO2)电子到达基区后(基区空穴运动因浓度低而忽略)3.三极管内部载流子的传输过程1)发射区向基区注入多子电ICNIEIBNI

CBOIB3)

集电区收集扩散过来的载流子形成集电极电流ICICIC=ICN+ICBOICNIEIBNICBOIB3)集电区收集扩散过I4.三极管的电流分配关系定义：其值的大小约为0.9～0.99。

(1)IC与IE之间的关系:所以:三个电极上的电流关系:IE=IC+IB4.三极管的电流分配关系定义：其值的大小约为0.9～0.9(2)共发射极电路的IC与IB之间的关系：联立以下两式：得：所以：得：令：(2)共发射极电路的IC与IB之间的关系：联立以下两式：得(3)共集电极电路的电流分配关系：用IB来表示IE，则可得到共集电极电路的电流分配关系：(3)共集电极电路的电流分配关系：用IB来表示IE，则可得到IE=IC+IBIE=IC+IB2.1.3晶体三极管的特性曲线一、输入特性输入回路输出回路与二极管特性相似2.1.3晶体三极管的特性曲线一、输入特性输入输出与二极O特性基本重合(电流分配关系确定)特性右移(因集电结开始吸引电子)导通电压UBE(on)硅管：(0.60.8)V锗管：

(0.20.4)V取0.7V取0.3VO特性基本重合(电流分配关系确定)特性右移(因集电结开始吸引二、输出特性iC

/mAuCE

/V50µA40µA30µA20µA10µAIB=0O24684321截止区：

IB0

IC=ICEO0条件：两个结反偏截止区ICEO二、输出特性iC/mAuCE/V50µAOiC

/mAuCE

/V50µA40µA30µA20µA10µAIB=0O246843212.放大区：放大区截止区条件：发射结正偏集电结反偏特点：

水平、等间隔ICEOiC/mAuCE/V50µAO2iC

/mAuCE

/V50µA40µA30µA20µA10µAIB=0O246843213.饱和区：uCE

u

BEuCB=uCE

u

BE

0条件：两个结正偏特点：IC

IB临界饱和时：

uCE

=uBE深度饱和时：0.3V(硅管)UCE(SAT)=0.1V(锗管)放大区截止区饱和区ICEOiC/mAuCE/V50µAO2输出特性三个区域的特点:放大区：发射结正偏，集电结反偏。

即：

IC=IB,且

IC

=

IB(2)饱和区：发射结正偏，集电结正偏。

即：UCEUBE

，

IB>IC，UCE=UCES

0.3V(3)截止区：发射结反偏，集电结反偏。

UBE<死区电压，

IB=0，

IC=ICEO

0输出特性三个区域的特点:放大区：发射结正偏，集电结反偏。(2例：

=50，

USC

=12V，

RB

=70k，

RC

=6k

当USB

=-2V，2V，5V时，晶体管的静态工作点Q位于哪个区？当USB

=-2V时：ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEIB=0，

IC=0IC最大饱和电流：Q位于截止区

例：=50，USC=12V，当USB=-2V时：I例：

=50，

USC

=12V，

RB

=70k，

RC

=6k

当USB

=-2V，2V，5V时，晶体管的静态工作点Q位于哪个区？IC<

ICmax(=2mA)，

Q位于放大区。ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEUSB

=2V时：例：=50，USC=12V，IC<ICmax(=USB

=5V时:例：

=50，

USC

=12V，

RB

=70k，

RC

=6k

当USB

=-2V，2V，5V时，晶体管的静态工作点Q位于哪个区？ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEIC>

Icmax(=2mA)，

Q位于饱和区。(实际上，此时IC和IB

已不是的关系）USB=5V时:例：=50，USC=12V，ICU前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的公共点，称为共射接法，相应地还有共基、共集接法。共射直流电流放大倍数：工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流上的交流信号。基极电流的变化量为IB，相应的集电极电流变化为IC，则交流电流放大倍数为：1.电流放大倍数和

前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的公共点，称为共射接法例：UCE=6V时：IB=40A,IC=1.5mA；

IB=60A,IC=2.3mA。在以后的计算中，一般作近似处理：

=例：UCE=6V时：IB=40A,IC=1.5例2、下面三极管工作在放大区，试判断是硅管还是锗管，是NPN型还是PNP型，并指出三极管的三个极分别是哪一个。3V2.3V6VNPN型PNP型要保证三极管工作在放大区，必须使发射结正偏，集电结反偏。对NPN型来说，就是必须使Ub>Ue，Ub<Uc即：Uc>Ub>Ue对PNP型来说，就是必须使Ub<Ue，Ub>Uc即：Ue>Ub>Uc发射结正偏，所以发射结两端的电压硅管相差0.7V，锗管相差0.2~0.3V。-1.2V-1V-3VNNPNPP例2、下面三极管工作在放大区，试判断是硅管还是锗管，是NPN例：测量三极管三个电极对地电位如图

03.09所示，试判断三极管的工作状态。

放大截止饱和例：测量三极管三个电极对地电位如图放大截止饱和例：用数字电压表测得VB=4.5V、VE=3.8V、VC=8V，试判断三极管的工作状态。例：用数字电压表测得VB=4.5V、VE=3.82.1.4晶体管的主要参数1、直流参数（1）共基极直流电流放大系数（2）共射极电流放大系数（3）集电极-基极间反向饱和电流ICBO（4）集电极-发射极间反向饱和电流ICEO2.1.4晶体管的主要参数1、直流参数（1）共基极直流电流2、交流参数（1）共基极交流电流放大系数（2）共射极电流放大系数（4）集电极-发射极间反向饱和电流ICEO2、交流参数（1）共基极交流电流放大系数（2）共射极电流放大3、极限参数（1）ICM

—集电极最大允许电流，超过时

值明显降低。（2）PCM—集电极最大允许功率损耗PC=iC

uCE。iCICMU(BR)CEOuCEPCMOICEO安全工作区3、极限参数（1）ICM—集电极最大允许电流，超过时U(BR)CBO

—发射极开路时C、B极间反向击穿电压。（3）U(BR)CEO

—基极开路时C、E极间反向击穿电压。U(BR)EBO

—集电极极开路时E、B极间反向击穿电压。U(BR)CBO>U(BR)CEO>U(BR)EBOU(BR)CBO—发射极开路时C、B极间反向击穿电压2.1.5温度对管子参数的影响对β的影响：温度每增加1度，β大约增加（0.5~1）%对ICBO的影响：温度每增加10度，其值增加一倍。对UBE的影响：温度每增加1度，其绝对值下降2~2.5mV。2.1.5温度对管子参数的影响对β的影响：温度每增加1度，补充内容半导体三极管的型号（补充）国家标准对半导体三极管的命名如下：3DG110B

用字母表示同一型号中的不同规格用数字表示同种器件型号的序号用字母表示器件的种类用字母表示材料三极管第二位：A表示锗PNP管、B表示锗NPN管、C表示硅PNP管、D表示硅NPN管第三位：X表示低频小功率管、D表示低频大功率管、G表示高频小功率管、A表示高频小功率管、K表示开关管。补充内容半导体三极管的型号（补充）补充：判断三极管工作状态的三种方法。发射结集电极截止放大饱和反偏或零偏正偏正偏反偏反偏正偏或零偏1)三极管结偏置的判定方法结偏置工作状态2)三极管电流关系判定法IBICIE截止放大饱和0>0IB>IBS(临界饱和基极电流)0IB<IB0IB+IC=(1+)IE<(1+)IE各极电流电流关系工作状态补充：判断三极管工作状态的三种方法。发射结集电极截止反偏或零3)三极管电位判定法VBVC截止放大饱和<Uon(=0.5)0.70.7VCCVCES<VC<VCCVCES各位电位工作状态共射电路三极管各极电位(对”地”而言)VB和VC和三极管的工作状态(以NPN管为例)即:VC>VB>VENPN管

VC<VB<VEPNP管注:

多数NPN管由Si材料制成,PN结的导通压降一般为0.6-0.7;多数PNP管由Ge材料制成,PN结的导通压降一般为0.2-0.3;VCES：饱和压降,,对硅管而言,临界饱和时为0.7,,深度饱和时为0.33)三极管电位判定法VBVC截止<Uon(=0.5)VCC2.2共射极放大电路的组成和工作原理

2.2.1放大电路概述信号源负载（1）放大信号的增强双口网络（2）不失真线性关系：y=kx3层含义：增益（放大倍数）直流电源（3）能量转换有源电路（器件）2.2共射极放大电路的组成和工作原理

2.2.1放大电路

放大电路是一个双口网络。从端口特性来研究放大电路，可将其等效成具有某种端口特性的等效电路。信号源负载

输入端口特性可以等效为一个输入电阻

输出端口可以根据不同情况等效成不同的电路形式放大电路是一个双口网络。从端口特性来研究放大电路，可——负载开路时的电压增益1.电压放大模型——输入电阻——输出电阻由输出回路得则电压增益为由此可见即负载的大小会影响增益的大小要想减小负载的影响，则希望…？（考虑改变放大电路的参数）理想情况——负载开路时的1.电压放大模型——输入电阻——输出电阻由

另一方面，考虑到输入回路对信号源的衰减理想有要想减小衰减，则希望…？另一方面，考虑到输入回路对信号源的衰减理想有要想减小衰电压放大模型电流放大模型

关心输出电流与输入电流的关系2.电流放大模型3.互阻放大模型4.互导放大模型电压放大模型电流放大模型关心输出电流与输入电流的关系2（2）输入电阻ri放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源取电流。输入电阻是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。AuIi~USUi（1）电压放大倍数AuUi和Uo分别是输入和输出电压的有效值。5、电路的主要参数（2）输入电阻ri放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信（3）输出电阻roAu~US放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。~roUS'（3）输出电阻roAu~US放大电路对其负载而言，相当于信如何确定电路的输出电阻ro

？步骤：1.所有的电源置零

(将独立源置零，保留受控源)。2.加压求流法。UI方法一：计算。如何确定电路的输出电阻ro？步骤：1.所有的电源置零(方法二：测量。Uo1.测量开路电压。~roUs'2.测量接入负载后的输出电压。~roUs'RLUo'步骤：3.计算。方法二：测量。Uo1.测量开路电压。~roUs'2.测量（4）通频带fAuAum0.7AumfL下限截止频率fH上限截止频率通频带：fbw=fH–fL放大倍数随频率变化曲线（4）通频带fAuAum0.7AumfL下限截止频率fH上（5）全谐波失真度（p44）（6）动态范围UOPP（5）全谐波失真度（p44）符号规定UA大写字母、大写下标，表示直流量。uA小写字母、大写下标，表示全量。ua小写字母、小写下标，表示交流分量。uAua全量交流分量tUA直流分量

符号规定UA大写字母、大写下标，表示直流量。uA小写字母、大2.2.2共射极放大电路的组成及其工作原理三极管放大电路有三种形式共射放大器共基放大器共集放大器以共射放大器为例讲解工作原理2.2.2共射极放大电路的组成及其工作原理三极管放大电路有放大元件iC=iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。uiuo输入输出？参考点RB+ECEBRCC1C2T放大元件iC=iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。RB+ECEBRCC1C2T集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。RB+ECEB集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。RB+ECEBRCC1C2T集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。RB+ECEBRC使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。基极电源与基极电阻RB+ECEBRCC1C2T使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。基极电源与基极电阻RB耦合电容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+ECEBRCC1C2T耦合电容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可以省去电路改进：采用单电源供电RB+ECEBRCC1C2T可以省去电路改进：采用单电源供电RB+ECEBRCC1C2T单电源供电电路+ECRCC1C2TRB单电源供电电路+ECRCC1C2TRB放大电路的直流通路和交流通路直流通路：把电路中的电容开路，保留包含三极管的那部分电路。通常用直流通路计算静态工作点Q。交流通路：把电路中的电容短路，直流电压源短路，就成为交流通路，通常用交流通路计算放大倍数，输入电阻和输出电阻。放大电路的直流通路和交流通路直流通路：把电路中的电容开路，保+ECRCC1C2TRB+ECRCT直流通路RB+ECRCC1C2TRB+ECRCT直流通路RB+ECRCC1C2TRBRCTRBRCTRB交流通路+ECRCC1C2TRBRCTRBRCTRB交流通路练习：画出下图的直流通路和交流通路RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo练习：画出下图的直流通路和交流通路RB1+ECRCC1C2RRB+ECC1C2RERLuiuoRB+ECC1C2RERLuiuo第2章：晶体管及放大电路基础课件补充内容：实现放大的基本条件1、保证三极管工作在放大状态，即发射结正偏，集电结反偏2、保证输入信号能够输送进去3、保证输出信号能够输送出来补充内容：实现放大的基本条件1、保证三极管工作在放大状态，即(a)(d)(b)(c)(a)(d)(b)(c)(a)(b)(c)(d)(a)(b)(c)(d)(f)(e)(f)(e)2.3放大电路的静态分析由于电源的存在IB01、静态工作点RB+ECRCC1C2T2.3放大电路的静态分析由于电源的存在IB01、静态工作IBQICQUBEQUCEQ(ICQ,UCEQ)(IBQ,UBEQ)RB+ECRCC1C2TIBQICQUBEQUCEQ(ICQ,UCEQ)(IBQ(IBQ,UBEQ)

和(ICQ,UCEQ

)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。IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ静态工作点有什么作用呢？？同学们可以先想想，后面我们再讲解，这里先讲解如何求静态工作点。(IBQ,UBEQ)和(ICQ,UCEQ)分别对应于输IBUBEQICUCEuCE怎么变化？假设uBE有一微小的变化ibtibtictuit后面我们再讲解。。。。IBUBEQICUCEuCE怎么变化？假设uBE有一微小的变各点波形RB+ECRCC1C2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiB各点波形RB+ECRCC1C2uitiBtiCtuCtuot2、图解法求静态工作点画出直流通路估算UBEQ和IBQ列出输出回路直流负载线方程把直流负载线画在输出特性曲线上，做垂线找出ICQ和UCEQ。2、图解法求静态工作点画出直流通路（1）画直流通路开路开路RB+ECRCC1C2T直流通道RB+ECRC（1）画直流通路开路开路RB+ECRCC1C2T直流通道RB（2）估算UBEQ和IBQUBEQ是固定值，硅管约为0.7V，锗管约为0.2V。为什么？RB称为偏置电阻，IB称为偏置电流。+EC直流通道RBRCIBUBE（2）估算UBEQ和IBQUBEQ是固定值，硅管约为0.7VICUCEUCE=EC–ICRC。直流通道RB+ECRC（3）列出输出回路直流负载线方程UCE~IC满足什么关系？A：IC=0，UCE=ECB：IC=EC/RC，UCE=0ICUCEUCE=EC–ICRC。直流通道RB+ECRCICUCEECQIB（4）把直流负载线画在输出特性曲线上，做垂线找出ICQ和UCEQ。UCEQICQ这样就可以求出静态工作点了ICUCEECQIB（4）把直流负载线画在输出特性曲线上，做（1）根据直流通道估算IBIBUBERB称为偏置电阻，IB称为偏置电流。+EC直流通道RBRC3、估算法求静态工作点（1）根据直流通道估算IBIBUBERB称为偏置电阻，IB称（2）根据直流通道估算UCE、IBICUCE直流通道RBRC（2）根据直流通道估算UCE、IBICUCE直流通道RBRC例1：放大电路如下图所示，估算Q点。射极偏置固定偏流输入回路KVL方程解：即：输出回路KVL方程（直流负载线）T放大例1：放大电路如下图所示，估算Q点。射极偏置固定偏流输入回路集电极－基极偏置电路例2：放大电路如下图所示，估算Q点。解：Je回路KVL方程Jc回路KVL方程（直流负载线）T放大小结：近似估算法求Q点T放大的基本条件＝Je正偏；Jc反偏3个方程解3个变量（IBQ、ICQ、VCEQ）关键方程——Je回路KVL方程集电极－基极偏置电路例2：放大电路如下图所示，估算Q点。解：2.4放大电路的动态分析2.4.1图解法在放大电路动态分析中的应用1、交流通路短路短路置零RB+ECRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路△ic△uce△uce=-△ic*（Rc//RL）2.4放大电路的动态分析2.4.1图解法在放大电路动态分2.作交流负载线

iCuCEVCCQIB交流负载线直流负载线注意：（1）交流负载线是有交流输入信号时工作点的运动轨迹。

（2）空载时，交流负载线与直流负载线重合。①斜率为-1/R'L。（R'L=RL∥Rc

）②经过Q点。

△uce=-△ic*（Rc//RL）2.作交流负载线iCuCEVCCQIB交流负载线直流负载线3.波形分析交流放大原理（设输出空载）iBuBEQuiib输入一微小的正弦信号uiuceicibiCuCE3.波形分析交流放大原理（设输出空载）iBuBEQuiib输4、放大电路的非线性失真

(1)工作点过高引起饱和失真

放大电路有合适的静态工作点（即交流负载线的中间位置），可输出最大不失真信号。

饱和失真如何消除饱和失真呢？减小IBQ应该怎么做？减小EC增大Rb4、放大电路的非线性失真(1)工作点过高引起饱和失真（2）工作点过低引起截止失真截止失真如何消除截止失真呢？增大IBQ应该怎么做？增大EC减小Rb（2）工作点过低引起截止失真截止失真如何消除截止失真呢？增大4.最大不失真输出幅值

iCuCEVCCQIB交流负载线直流负载线①斜率为-1/R'L。（R'L=RL∥Rc

）②经过Q点。

UCESUCEQICQ*RL’UOM=min{UCEQ-UCES，ICQ*RL’}4.最大不失真输出幅值iCuCEVCCQIB交流负载线直流2.4.2微变等效法1、晶体管的微变等效电路条件：交流小信号2.4.2微变等效法1、晶体管的微变等效电路条件：交流小2、放大电路的动态分析动态分析的目的是求电压放大倍数，输入电阻和输出电阻2、放大电路的动态分析动态分析的目的是求电压放大倍数，输入电动态参数的计算

（1）电压放大倍数Au

式中的负号表示输出与输入电压相位相反。负载电阻越大，放大倍数越大。

（2）输入电阻Ri

Ri动态参数的计算（1）电压放大倍数Au式中的负号表示输出

（3）输出电阻R。

对于负载而言，放大器的输出电阻Ro越小，负载电阻RL的变化对输出电压的影响就越小，表明放大器带负载能力越强，因此总希望Ro越小越好。

电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望输入电阻越大越好。见书61页解释（3）输出电阻R。对于负载而言，放大器的输出电阻R典型例题典型例题第2章：晶体管及放大电路基础课件RiRi2.5静态工作点的选择和稳定为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由UBE、

和ICEO决定，这三个参数随温度而变化，温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。TUBEICEOQ2.5静态工作点的选择和稳定为了保证放大电路的稳定工作，必1、温度对UBE的影响iBuBE25ºC50ºCTUBEIBIC1、温度对UBE的影响iBuBE25ºC50ºCTUBEIB2、温度对

值及ICEO的影响T、

ICEOICiCuCEQQ´总的效果是：温度上升时，输出特性曲线上移，造成Q点上移。2、温度对值及ICEO的影响T、ICEOICiCuC小结：TIC

固定偏置电路的Q点是不稳定的。

Q点不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，从而导致失真。为此，需要改进偏置电路，当温度升高、

IC增加时，能够自动减少IB，从而抑制Q点的变化。保持Q点基本稳定。常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。电路见下页。小结：TIC固定偏置电路的Q点是不稳定的。Q点不稳3、分压式偏置电路：RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo（1）、静态分析I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2直流通路3、分压式偏置电路：RB1+ECRCC1C2RB2CERERI1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2直流通路I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2直流通路可以认为与温度无关。似乎I2越大越好，但是RB1、RB2太小，将增加损耗，降低输入电阻。因此一般取几十k。I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2直流通路可以认为与温度无关。似乎I2越大越好，但是RB1、RB2太小TUBEIBICUEIC本电路稳压的过程实际是由于加了RE形成了负反馈过程I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2TUBEIBICUEIC本电路稳压的过程实际是由于加了RE形（2）、动态分析+ECuoRB1RCC1C2RB2CERERLuirbeRCRLR'B微变等效电路uoRB1RCRLuiRB2交流通路（2）、动态分析+ECuoRB1RCC1C2RB2CERERCE的作用：交流通路中，

CE将RE短路，RE对交流不起作用，放大倍数不受影响。问题1：如果去掉CE，放大倍数怎样？I1I2IBRB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoCE的作用：交流通路中，CE将RE短路，RE对交流不起作用去掉

CE后的交流通路和微变等效电路：rbeRCRLRER'BRB1RCRLuiuoRB2RE去掉CE后的交流通路和微变等效电路：rbeRCRLRERRB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2问题2：如果电路如下图所示，如何分析？RB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2I1I2IBRB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2静态分析：直流通路I1I2IBRB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuRB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2动态分析：交流通路RB1RCRLuiuoRB2RE1RB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2交流通路：RB1RCRLuiuoRB2RE1微变等效电路：rbeRCRLRE1R'B交流通路：RB1RCRLuiuoRB2RE1微变等效电路：r问题：Au和

Aus的关系如何？定义：放大电路RLRS问题：Au和Aus的关系如何？定义：放大电路RLRS§2.6共集电极和共基极放大电路

2.6.1共集电极放大电路RB+ECC1C2RERLuiuoRB+ECRE直流通道§2.6共集电极和共基极放大电路RB+ECC1C2RER（1）、静态分析IBIE折算RB+ECRE直流通道（1）、静态分析IBIE折算RB+ECRE直流通道（2）、动态分析RB+ECC1C2RERLuiuorbeRERLRB微变等效电路（2）、动态分析RB+ECC1C2RERLuiuorbeRE电压放大倍数rbeRERLRB电压放大倍数rbeRERLRB1.所以但是，输出电流Ie增加了。2.输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。结论：1.所以但是，输出电流Ie增加了。2.输入输出同相，输出电压输入电阻rbeRERLRB输入电阻较大，作为前一级的负载，对前一级的放大倍数影响较小。输入电阻rbeRERLRB输入电阻较大，作为前一级的负载，对输出电阻用加压求流法求输出电阻。rorbeRERBRSrbeRERBRS电源置0输出电阻用加压求流法求输出电阻。rorbeRERBRSrbe一般：所以：射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。一般：所以：射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。射极输出器的使用1.将射极输出器放在电路的首级，可以提高输入电阻。2.将射极输出器放在电路的末级，可以降

低输出电阻，提高带负载能。3.将射极输出器放在电路的两级之间，可以起到电路的匹配作用。射极输出器的使用1.将射极输出器放在电路的首级，可以提高输2.6.2共基极放大电路结构特点…2.6.2共基极放大电路结构特点…1.静态工作点直流通路与分压式射极偏置电路相同1.静态工作点直流通路与分压式射极偏置电路相同2.动态指标①电压增益输出回路：输入回路：电压增益：2.动态指标①电压增益输出回路：输入回路：电压增益：#

共基极电路的输入电阻很小，最适合用来放大何种信号源的信号？②输入电阻③输出电阻#共基极电路的输入电阻很小，最适合用来放大何种信号源的信号2.7多级放大电路引出…

例如，要求AV>2000、Ri>2M和Ro<100级联（级间耦合）：直接、阻容和变压器耦合性能分析动态分析——求AV、Ri和Ro例如求AV1——计算时，把后一级的输入电阻当初前一级的负载；把前一级的输出电阻当成后一级信号源内阻2.7多级放大电路引出…例如，要求AV>2000例题1

为提高放大电路的带负载能力，多级放大器的末级常采用共集电路。共射-共集两级阻容耦合放大电路如图所示。已知电路中1=2=50，VBE=0.7V。

(1)求各级的静态工作点；

(2)

求电路的输入电阻Ri和输出电阻Ro；

(3)

试分别计算RL接在第一级输出端和第二级输出端时，电路的电压放大倍数。例题1为提高放大电路的带负载能力，多级放大器的末级常

各级静态工作点彼此独立，可分级计算。解：

(1)求各级的静态工作点；

第二级：射极偏置第一级：分压式射极偏置电容开路，所以…阻容耦合的特点变压器耦合各级静态工作点彼此独立，可分级计算。解：(1)求各级RiRoRo1(2)

求Ri和Ro；

=Ri=Ri1=R1//R2//[rbe1+(1+1)R4]≈2.66k

RiRoRo1(2)求Ri和Ro；=Ri=Ri1=R(3)

分别计算RL接在第一级输出端和第二级输出端时,电压增益Ri1=Ri2=R6//[rbe2+(1+)(R7//RL)]=150//104=61.11k

(3)分别计算RL接在第一级输出端和第二级输出端时,电压级间耦合的优、缺点及应用比较耦合方式优点缺点应用直流或交流放大，分立或集成电路。

可放大直流及缓慢变化的信号，低频响应好

便于集成

有严重的零点漂移问题

各级Q不独立，设计计算及调试不便直接耦合阻容耦合各级Q独立

体积小成本低

无法集成传输交流信号损失小，增益高

不能放大直流及缓慢变化的信号，低频响应差交流放大分立电路变压器耦合

无法集成功率放大调谐放大高频和低频响应差体积大，笨重各级Q独立

可以改变交流信号的电压、电流和阻抗级间耦合的优、缺点及应用比较耦合方式优点缺直接耦合uiRC1R1T1+UCCuoRC2T2R2RE2直接耦合uiRC1R1T1+UCCuoRC2T2R2RE2阻容耦合前级后级+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2阻容耦合前级后级+UCCRS1M(+24V)R120k27k变压器耦合变压器耦合2.8放大电路的频率响应1、频率响应频率响应电压增益可表示为在输入正弦信号情况下，输出随输入信号频率连续变化的稳态响应。或写为其中Av为什么是f

的函数？如何表达？2.8放大电路的频率响应1、频率响应频率响应电压增益可表幅度失真：

对信号的不同频率成分增益不同，产生的失真。相位失真：

对信号的不同频率成分相移不同，产生的失真。频率失真线性失真2、频率失真幅度失真：对信号的不同频率成分增益不同，产生的失真。相普通音响系统放大电路的幅频响应3、如何避免频率失真？中频区高频区低频区频域指标信号的带宽放大器的带宽

直流放大电路的幅频响应与此有何区别？

若输入50kHz的正弦波，是否会产生频率失真？普通音响系统放大电路的幅频响应3、如何避免频率失真？中频区高4、BJT的高频小信号建模①模型的引出②模型简化互导4、BJT的高频小信号建模①模型的引出②模型简化互导③模型参数的获得(1)2个电容(2)2个电阻rbb’、rb’e(3)互导gmfT—

特征频率，查手册查手册公式计算低频时，电容开路2个模型等效所以测rbe，计算查手册③模型参数的获得(1)2个电容(2)2个电阻rbb’、r低频区：（低频响应）隔直电容必须考虑结电容开路（X）中频区隔直电容短路（X0）结电容开路（X）高频区：（高频响应）隔直电容短路（X0）结电容必须考虑低频区：（低频响应）隔直电容必须考虑结电容开路（X例1②画低频小信号等效电路①求静态工作点③电路变换(a)

Re>>

XCe=32(f=100Hz)(b)

Rb=25k>>

R’i(a),(b)2条假设突出考察Ce的影响(c)

Ce

折算(c)输出回路：诺顿戴维南结论：Ce是决定低频响应的主要因素例1②画低频小信号等效电路①求静态工作点③电路变换(a)R中频增益则⑤确定

f

H、f

L（BW）④求频响表达式问题？中频增益则⑤确定fH、fL（BW）④求频响表达式问题例已知:分析过程：①求静态工作点②画高频小信号等效电路③电路变换(a)

Rb=300k>>

Rs=500与图3.7.8(b)相同例已知:分析过程：①求静态工作点②画高频小信号等效电路③电路2.共射极放大电路的高频响应③电路变换与图3.7.8(b)相同(b)

用密勒定理对Cb’c作等效拆分密勒电容密勒效应(a)

Rb=300k>>

Rs=500CM2.共射极放大电路的高频响应③电路变换与图3.7.8(b2.共射极放大电路的高频响应③电路变换(b)

用密勒定理对Cb’c作等效拆分(a)

Rb=300k>>

Rs=500(c)

从Cb’e向左做戴维南等效(d)

输出回路：诺顿戴维南④确定

f

H、f

L（BW）fH=2.共射极放大电路的高频响应③电路变换(b)用密勒定理5、完整的频响表达式及波特图中频增益5、完整的频响表达式及波特图中频增益第2章：晶体管及放大电路基础课件第二章晶体管及放大电路基础2.1晶体管2.2共射极放大电路的组成和工作原理2.3放大电路的静态分析2.4放大电路的动态分析2.5静态工作点的选择和稳定2.6共集电极和共基极放大电路2.7多级放大电路2.8放大电路的频率响应第二章晶体管及放大电路基础2.1晶体管2.1晶体管2.1.1晶体管的结构BECNNP基极发射极集电极NPN型PNP集电极基极发射极BCEPNP型2.1晶体管2.1.1晶体管的结构BECNNP基极发射极BECNNP基极发射极集电极基区：较薄，掺杂浓度低集电区：面积较大发射区：掺杂浓度较高三个极，三个区BECNNP基极发射极集电极基区：较薄，掺杂浓度低集电区：面BECNNP基极发射极集电极发射结集电结两个结BECNNP基极发射极集电极发射结集电结两个结2.1.2晶体管的电流放大原理1.三极管放大的条件内部条件发射区掺杂浓度高基区薄且掺杂浓度低集电结面积大外部条件发射结正偏集电结反偏2.满足放大条件的三种电路uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共发射极共集电极共基极2.1.2晶体管的电流放大原理1.三极管放大的条件内部发实现电路:实现电路:3.三极管内部载流子的传输过程1)

发射区向基区注入多子电子，形成发射极电流IE。ICN多数向BC结方向扩散形成ICN。IE少数与空穴复合，形成IBN

。IBN基区空穴来源基极电源提供(IB)集电区少子漂移(ICBO)I

CBOIB即：IB=IBN

–

ICBO2)电子到达基区后(基区空穴运动因浓度低而忽略)3.三极管内部载流子的传输过程1)发射区向基区注入多子电ICNIEIBNI

CBOIB3)

集电区收集扩散过来的载流子形成集电极电流ICICIC=ICN+ICBOICNIEIBNICBOIB3)集电区收集扩散过I4.三极管的电流分配关系定义：其值的大小约为0.9～0.99。

(1)IC与IE之间的关系:所以:三个电极上的电流关系:IE=IC+IB4.三极管的电流分配关系定义：其值的大小约为0.9～0.9(2)共发射极电路的IC与IB之间的关系：联立以下两式：得：所以：得：令：(2)共发射极电路的IC与IB之间的关系：联立以下两式：得(3)共集电极电路的电流分配关系：用IB来表示IE，则可得到共集电极电路的电流分配关系：(3)共集电极电路的电流分配关系：用IB来表示IE，则可得到IE=IC+IBIE=IC+IB2.1.3晶体三极管的特性曲线一、输入特性输入回路输出回路与二极管特性相似2.1.3晶体三极管的特性曲线一、输入特性输入输出与二极O特性基本重合(电流分配关系确定)特性右移(因集电结开始吸引电子)导通电压UBE(on)硅管：(0.60.8)V锗管：

(0.20.4)V取0.7V取0.3VO特性基本重合(电流分配关系确定)特性右移(因集电结开始吸引二、输出特性iC

/mAuCE

/V50µA40µA30µA20µA10µAIB=0O24684321截止区：

IB0

IC=ICEO0条件：两个结反偏截止区ICEO二、输出特性iC/mAuCE/V50µAOiC

/mAuCE

/V50µA40µA30µA20µA10µAIB=0O246843212.放大区：放大区截止区条件：发射结正偏集电结反偏特点：

水平、等间隔ICEOiC/mAuCE/V50µAO2iC

/mAuCE

/V50µA40µA30µA20µA10µAIB=0O246843213.饱和区：uCE

u

BEuCB=uCE

u

BE

0条件：两个结正偏特点：IC

IB临界饱和时：

uCE

=uBE深度饱和时：0.3V(硅管)UCE(SAT)=0.1V(锗管)放大区截止区饱和区ICEOiC/mAuCE/V50µAO2输出特性三个区域的特点:放大区：发射结正偏，集电结反偏。

即：

IC=IB,且

IC

=

IB(2)饱和区：发射结正偏，集电结正偏。

即：UCEUBE

，

IB>IC，UCE=UCES

0.3V(3)截止区：发射结反偏，集电结反偏。

UBE<死区电压，

IB=0，

IC=ICEO

0输出特性三个区域的特点:放大区：发射结正偏，集电结反偏。(2例：

=50，

USC

=12V，

RB

=70k，

RC

=6k

当USB

=-2V，2V，5V时，晶体管的静态工作点Q位于哪个区？当USB

=-2V时：ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEIB=0，

IC=0IC最大饱和电流：Q位于截止区

例：=50，USC=12V，当USB=-2V时：I例：

=50，

USC

=12V，

RB

=70k，

RC

=6k

当USB

=-2V，2V，5V时，晶体管的静态工作点Q位于哪个区？IC<

ICmax(=2mA)，

Q位于放大区。ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEUSB

=2V时：例：=50，USC=12V，IC<ICmax(=USB

=5V时:例：

=50，

USC

=12V，

RB

=70k，

RC

=6k

当USB

=-2V，2V，5V时，晶体管的静态工作点Q位于哪个区？ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEIC>

Icmax(=2mA)，

Q位于饱和区。(实际上，此时IC和IB

已不是的关系）USB=5V时:例：=50，USC=12V，ICU前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的公共点，称为共射接法，相应地还有共基、共集接法。共射直流电流放大倍数：工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流上的交流信号。基极电流的变化量为IB，相应的集电极电流变化为IC，则交流电流放大倍数为：1.电流放大倍数和

前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的公共点，称为共射接法例：UCE=6V时：IB=40A,IC=1.5mA；

IB=60A,IC=2.3mA。在以后的计算中，一般作近似处理：

=例：UCE=6V时：IB=40A,IC=1.5例2、下面三极管工作在放大区，试判断是硅管还是锗管，是NPN型还是PNP型，并指出三极管的三个极分别是哪一个。3V2.3V6VNPN型PNP型要保证三极管工作在放大区，必须使发射结正偏，集电结反偏。对NPN型来说，就是必须使Ub>Ue，Ub<Uc即：Uc>Ub>Ue对PNP型来说，就是必须使Ub<Ue，Ub>Uc即：Ue>Ub>Uc发射结正偏，所以发射结两端的电压硅管相差0.7V，锗管相差0.2~0.3V。-1.2V-1V-3VNNPNPP例2、下面三极管工作在放大区，试判断是硅管还是锗管，是NPN例：测量三极管三个电极对地电位如图

03.09所示，试判断三极管的工作状态。

放大截止饱和例：测量三极管三个电极对地电位如图放大截止饱和例：用数字电压表测得VB=4.5V、VE=3.8V、VC=8V，试判断三极管的工作状态。例：用数字电压表测得VB=4.5V、VE=3.82.1.4晶体管的主要参数1、直流参数（1）共基极直流电流放大系数（2）共射极电流放大系数（3）集电极-基极间反向饱和电流ICBO（4）集电极-发射极间反向饱和电流ICEO2.1.4晶体管的主要参数1、直流参数（1）共基极直流电流2、交流参数（1）共基极交流电流放大系数（2）共射极电流放大系数（4）集电极-发射极间反向饱和电流ICEO2、交流参数（1）共基极交流电流放大系数（2）共射极电流放大3、极限参数（1）ICM

—集电极最大允许电流，超过时

值明显降低。（2）PCM—集电极最大允许功率损耗PC=iC

uCE。iCICMU(BR)CEOuCEPCMOICEO安全工作区3、极限参数（1）ICM—集电极最大允许电流，超过时U(BR)CBO

—发射极开路时C、B极间反向击穿电压。（3）U(BR)CEO

—基极开路时C、E极间反向击穿电压。U(BR)EBO

—集电极极开路时E、B极间反向击穿电压。U(BR)CBO>U(BR)CEO>U(BR)EBOU(BR)CBO—发射极开路时C、B极间反向击穿电压2.1.5温度对管子参数的影响对β的影响：温度每增加1度，β大约增加（0.5~1）%对ICBO的影响：温度每增加10度，其值增加一倍。对UBE的影响：温度每增加1度，其绝对值下降2~2.5mV。2.1.5温度对管子参数的影响对β的影响：温度每增加1度，补充内容半导体三极管的型号（补充）国家标准对半导体三极管的命名如下：3DG110B

用字母表示同一型号中的不同规格用数字表示同种器件型号的序号用字母表示器件的种类用字母表示材料三极管第二位：A表示锗PNP管、B表示锗NPN管、C表示硅PNP管、D表示硅NPN管第三位：X表示低频小功率管、D表示低频大功率管、G表示高频小功率管、A表示高频小功率管、K表示开关管。补充内容半导体三极管的型号（补充）补充：判断三极管工作状态的三种方法。发射结集电极截止放大饱和反偏或零偏正偏正偏反偏反偏正偏或零偏1)三极管结偏置的判定方法结偏置工作状态2)三极管电流关系判定法IBICIE截止放大饱和0>0IB>IBS(临界饱和基极电流)0IB<IB0IB+IC=(1+)IE<(1+)IE各极电流电流关系工作状态补充：判断三极管工作状态的三种方法。发射结集电极截止反偏或零3)三极管电位判定法VBVC截止放大饱和<Uon(=0.5)0.70.7VCCVCES<VC<VCCVCES各位电位工作状态共射电路三极管各极电位(对”地”而言)VB和VC和三极管的工作状态(以NPN管为例)即:VC>VB>VENPN管

VC<VB<VEPNP管注:

多数NPN管由Si材料制成,PN结的导通压降一般为0.6-0.7;多数PNP管由Ge材料制成,PN结的导通压降一般为0.2-0.3;VCES：饱和压降,,对硅管而言,临界饱和时为0.7,,深度饱和时为0.33)三极管电位判定法VBVC截止<Uon(=0.5)VCC2.2共射极放大电路的组成和工作原理

2.2.1放大电路概述信号源负载（1）放大信号的增强双口网络（2）不失真线性关系：y=kx3层含义：增益（放大倍数）直流电源（3）能量转换有源电路（器件）2.2共射极放大电路的组成和工作原理

2.2.1放大电路

放大电路是一个双口网络。从端口特性来研究放大电路，可将其等效成具有某种端口特性的等效电路。信号源负载

输入端口特性可以等效为一个输入电阻

输出端口可以根据不同情况等效成不同的电路形式放大电路是一个双口网络。从端口特性来研究放大电路，可——负载开路时的电压增益1.电压放大模型——输入电阻——输出电阻由输出回路得则电压增益为由此可见即负载的大小会影响增益的大小要想减小负载的影响，则希望…？（考虑改变放大电路的参数）理想情况——负载开路时的1.电压放大模型——输入电阻——输出电阻由

另一方面，考虑到输入回路对信号源的衰减理想有要想减小衰减，则希望…？另一方面，考虑到输入回路对信号源的衰减理想有要想减小衰电压放大模型电流放大模型

关心输出电流与输入电流的关系2.电流放大模型3.互阻放大模型4.互导放大模型电压放大模型电流放大模型关心输出电流与输入电流的关系2（2）输入电阻ri放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源取电流。输入电阻是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。AuIi~USUi（1）电压放大倍数AuUi和Uo分别是输入和输出电压的有效值。5、电路的主要参数（2）输入电阻ri放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信（3）输出电阻roAu~US放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。~roUS'（3）输出电阻roAu~US放大电路对其负载而言，相当于信如何确定电路的输出电阻ro

？步骤：1.所有的电源置零

(将独立源置零，保留受控源)。2.加压求流法。UI方法一：计算。如何确定电路的输出电阻ro？步骤：1.所有的电源置零(方法二：测量。Uo1.测量开路电压。~roUs'2.测量接入负载后的输出电压。~roUs'RLUo'步骤：3.计算。方法二：测量。Uo1.测量开路电压。~roUs'2.测量（4）通频带fAuAum0.7AumfL下限截止频率fH上限截止频率通频带：fbw=fH–fL放大倍数随频率变化曲线（4）通频带fAuAum0.7AumfL下限截止频率fH上（5）全谐波失真度（p44）（6）动态范围UOPP（5）全谐波失真度（p44）符号规定UA大写字母、大写下标，表示直流量。uA小写字母、大写下标，表示全量。ua小写字母、小写下标，表示交流分量。uAua全量交流分量tUA直流分量

符号规定UA大写字母、大写下标，表示直流量。uA小写字母、大2.2.2共射极放大电路的组成及其工作原理三极管放大电路有三种形式共射放大器共基放大器共集放大器以共射放大器为例讲解工作原理2.2.2共射极放大电路的组成及其工作原理三极管放大电路有放大元件iC=iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。uiuo输入输出？参考点RB+ECEBRCC1C2T放大元件iC=iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。RB+ECEBRCC1C2T集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。RB+ECEB集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。RB+ECEBRCC1C2T集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。RB+ECEBRC使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。基极电源与基极电阻RB+ECEBRCC1C2T使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。基极电源与基极电阻RB耦合电容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+ECEBRCC1C2T耦合电容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可以省去电路改进：采用单电源供电RB+ECEBRCC1C2T可以省去电路改进：采用单电源供电RB+ECEBRCC1C2T单电源供电电路+ECRCC1C2TRB单电源供电电路+ECRCC1C2TRB放大电路的直流通路和交流通路直流通路：把电路中的电容开路，保留包含三极管的那部分电路。通常用直流通路计算静态工作点Q。交流通路：把电路中的电容短路，直流电压源短路，就成为交流通路，通常用交流通路计算放大倍数，输入电阻和输出电阻。放大电路的直流通路和交流通路直流通路：把电路中的电容开路，保+ECRCC1C2TRB+ECRCT直流通路RB+ECRCC1C2TRB+ECRCT直流通路RB+ECRCC1C2