半导体三极管课件

第2章半导体三极管

及放大电路基础授课教师：季顺宁本章主要内容半导体三极管（BJT）的结构、工作原理、特性曲线和主要参数【※】；

共射极放大电路的结构、工作原理和改进电路；放大电路的两种分析方法【※※※】①图解法→求Q点 （IBQ、ICQ、VCEQ）②小信号模型分析法 →求AV、Ri、RO为必须掌握的基础知识！本章主要内容放大电路工作点稳定问题及常用稳定工作点的电路【※】；介绍共基极放大电路和共集电极放大电路，并将三种组态的放大电路进行比较【※】；放大电路的频率响应（这部分内容推导过程不要求必须掌握，记住最终结果会求fH和fL即可【※】）2.1半导体三极管返回半导体三极管，也叫晶体三极管。由于工作时，多数载流子和少数载流子都参与运行，因此，还被称为双极结型晶体管（BipolarJunctionTransistor，简称BJT）。BJT是由两个PN结组成的。一.BJT的结构简介【分类】①按频率分高频管低频管②按功率分大功率管中功率管小功率管③按半导体材料分硅管锗管④按结构不同分NPN型PNP型NPN型发射区集电区基区发射结（Je）集电结（Jc）e【Emitter】c【Collector】b发射极集电极基极NNP【Base】代表符号:箭头方向：由P区→N区PNP型发射区集电区基区发射结（Je）集电结（Jc）ecb发射极集电极基极PPN代表符号:箭头方向：由P区→N区晶体管的几种常见外形半导体三极管的型号A锗PNP管、B锗NPN管C硅PNP管、D硅NPN管

表示材料：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开关管表示器件的种类：用数字表示同种器件型号的序号表示同一型号中的不同规格三极管国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：3DG110B二.BJT的电流分配与放大作用bNNPeccbe为实现放大，必须满足三极管的内部结构和外部条件两方面的要求。从外部条件来看：①发射结正向偏置②集电结反向偏置要求外加电源电压的极性必须满足：即在满足内部结构要求的前提下，三极管要实现放大，必须连接成如下形式：e区c区b区JeJcecbNNPVBBVCCRbRc＋－VBE＋－VCB＋－VCE例：共发射极接法三极管在工作时要加上适当的直流偏置电压。集电结反偏：由VBB保证由VCC、

VBB保证VCB=VCE-VBE>0发射结正偏：三极管内部载流子运动分为三个过程：BJT内部载流子的传输过程VCCJeJcecbNNPVBBRbRc例：共发射极接法IENIEP（1）发射区向基区注入电子，从而形成发射极电流IE。三极管内部载流子运动分为三个过程：1.BJT内部载流子的传输过程（1）发射区向基区注入电子，从而形成发射极电流IE。VCCJeJcecbNNPVBBRbRc例：共发射极接法IE=IEN+IEP≈IEN三极管内部载流子运动分为三个过程：BJT内部载流子的传输过程（1）发射区向基区注入电子，从而形成发射极电流IE。VCCJeJcecbNNPVBBRbRc例：共发射极接法IE（2）在基区中①电子继续向集电结扩散；②少数电子与基区空穴相复合，形成IB电流。IB复合IBE≈IBE三极管内部载流子运动分为三个过程：BJT内部载流子的传输过程（1）发射区向基区注入电子，从而形成发射极电流IE。VCCJeJcecbNNPVBBRbRc例：共发射极接法IE（2）在基区中①电子继续向集电结扩散；②少数电子与基区空穴相复合，形成IB电流。IB（3）集电区收集大部分的电子，形成IC电流。IC另外，集电区的少子形成反向饱和电流ICBOICBOICNIBE三极管内部载流子运动分为三个过程：BJT内部载流子的传输过程VCCJeJcecbNNPVBBRbRc例：共发射极接法IEIB动画演示ICICBOICNIBE实际上：IC=ICN+ICBOIE=IEN+IEP≈IEN≈ICNIB+ICBO=IBE由KCL，有：IB=IBE-ICBO≈IBEVCCJeJcecbNNPVBBRbRc例：共发射极接法IEIBICICBOICIBIE可简化为将三极管看成一个广义的节点（如下图），有：注：α和β是两种电流放大系数，它们的值主要取决于基区、集电区和发射区的杂质浓度以及器件的几何结构。基极电流是电子在基区与空穴复合的电流，复合过程对α和β的值有影响。利用BJT组成的放大电路，其中一个电极作为信号输入端，一个电极作为输出端，另一个电极作为输入、输出回路的共同端。根据共同端的不同，BJT可以有三种连接方式（称三种组态）：①共基极接法②共发射极接法（最为常用！）③共集电极接法三.BJT的特性曲线BJT的特性曲线是指各电极电压与电流之间的关系曲线，它是BJT内部载流子运动的外部表现。由于BJT也是非线性元件，它有三个电极，故要通过它的伏安特性曲线来对它进行描述，但它的伏安特性并不向二极管那样简单。工程上最常用的是BJT的输入特性和输出特性曲线。共射极电路特性曲线的实验线路微安表毫安表简单地看，输入特性曲线类似于发射结的伏安特性曲线，现讨论iB与vBE之间的函数关系。因为有集电结电压的影响，它与一个单独的PN结的伏安特性曲线不同。为了排除vCE的影响，在讨论输入特性曲线时，应使vCE=常数。vCE的影响，可以用三极管的内部反馈作用解释，即vCE对iB的影响。输入特性曲线BJT共射接法的输入特性曲线分三部分：①死区②非线性区③线性区iB/μAvBE/V①③②vCE

=1VvCE

>1VvCE

=0V记住：①当vCE>1时，各条特性曲线基本重合。②当vCE增大时特性曲线相应的右移。25℃【参见教材P74图3.1.7(a)】输出特性曲线它是以iB为参变量的一族特性曲线。vCE/ViC/mA25℃BJT共射接法的输出特性曲线=20μA=40μA=60μA=80μA现以iB=40uA一条加以说明：vCE/ViC/mA25℃=20μA=40μA=60μA=80μA（1）当vCE=0V时，因集电极无收集作用，iC=0。（2）当vCE稍增大时，发射结虽处于正向电压之下，但集电结反偏电压很小，如：vCE<1VvBE=0.7VvCB=vCE-vBE≤0.7V集电区收集电子的能力很弱，iC主要由vCE决定：vCE↑→ic↑现以iB=40uA一条加以说明：vCE/ViC/mA25℃=20μA=40μA=60μA=80μA（3）当uCE增加到使集电结反偏电压较大时，如：vCE≥1VvCB≥0.7V运动到集电结的电子基本上都可以被集电区收集，此后vCE再增加，电流也没有明显得增加，特性曲线进入与vCE轴基本平行的区域。同理，可作出iB=其他值的曲线。vCE/ViC/mA25℃=20μA=40μA=60μA=80μA输出特性曲线可以划分为三个区域：饱和区——iC受vCE显著控制的区域，该区域内vCE的数值较小，一般vCE<0.7V（硅管）。此时Je正偏，Jc正偏或反偏电压很小。vCE/ViC/mA25℃=20μA=40μA=60μA=80μA输出特性曲线可以划分为三个区域：饱和区——iC受vCE显著控制的区域，该区域内vCE的数值较小，一般vCE<0.7V（硅管）。此时Je正偏，Jc正偏或反偏电压很小。截止区——iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时Je反偏，Jc反偏。vCE/ViC/mA25℃=20μA=40μA=60μA=80μA输出特性曲线可以划分为三个区域：饱和区——iC受vCE显著控制的区域，该区域内vCE的数值较小，一般vCE<0.7V（硅管）。此时Je正偏，Jc正偏或反偏电压很小。截止区——iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时Je反偏，Jc反偏。放大区——iC平行于vCE轴的区域，曲线基本平行等距。

此时Je正偏，Jc反偏。电压大于0.7V左右（硅管）。模电着重讨论的就是该放大区！vCE/ViC/mA25℃=20μA=40μA=60μA=80μA当vCE大于一定的数值时，IC只与IB有关,满足IC=βIB关系，该区域称为线性区（即放大区）。四.BJT的主要参数电流放大系数α——共基电流放大系数β——共射电流放大系数α与β的关系：α的值小于1，但接近于1。β的值远大于1，通常在20～200范围内。极间反向电流（1）ICBO：集电极－基极反向饱和电流O是Open的字头，代表第三个电极E开路。它相当于单个集电结的反向饱和电流。因此，它只决定于温度和少子的浓度。ICBO的值很小硅管：ICBO为纳安数量级锗管：ICBO为微安数量级由于这个电流从集电区穿过基区流至发射区，所以又叫穿透电流。（2）ICEO：集电极－发射极反向饱和电流vCE/ViC/mA=20μA=40μA=60μA=80μAICEO点击右面按钮查看ICEO形成过程分析ICEO与ICBO的关系：ICEO=ICBO+βICBO=(1+β)ICBO极限参数（1）集电极最大允许电流ICM指BJT的参数变化不超过允许值时集电极允许的最大电流。【参见P80图3.1.11】极限参数（1）集电极最大允许电流ICM指BJT的参数变化不超过允许值时集电极允许的最大电流。（2）集电极最大允许功率损耗PCM表示集电极上允许损耗功率的最大值。PCM=iCvCE过压区过流区【参见P80图3.1.11】（3）反向击穿电压V(BR)CBO>V(BR)CES>V(BR)CER>V(BR)CEO一．电子系统与信号什么是电子系统？所谓“电子系统”，通常是指由若干相互联接、相互作用的基本电路组成的具有特定功能的电路整体。注：电子系统在绝大多数情况下必须和物理系统相结合，才能构成完整的实用系统。2.2放大电路性能指标返回信号及其频谱（1）信号 信号是信息的载体。如：声音信号、图象信号等等。非电信号相应传感器电信号电子系统为一般化起见，常把传感器作为信号源处理。想一想：楼道里的照明灯应该有哪些传感器？等效（2）信号源的等效电路电流源RsRiRs电压源Ri+-电子系统电子系统当Rs<<Ri时更适用；当Rs>>Ri时更适用；（3）频谱在信号处理时，正弦波信号经常作为标准信号用来对模拟电子电路进行测试。（3）频谱在信号处理时，正弦波信号经常作为标准信号用来对模拟电子电路进行测试。正弦波信号：v(t)=Vmsin(ωt+θ)当ω＝0时，V=Vmsinθ，为直流电压信号。当Vm、ω、θ都为已知常数时，信号中不再含任何未知信息，可见正弦波是最简单的信号。（3）频谱在信号处理时，正弦波信号经常作为标准信号用来对模拟电子电路进行测试。正弦波信号：v(t)=Vmsin(ωt+θ)当ω＝0时，V=Vmsinθ，为直流电压信号。当Vm、ω、θ都为已知常数时，信号中不再含任何未知信息，可见正弦波是最简单的信号。把一个信号分解为正弦信号的集合，得到其正弦信号幅值随角频率变化的分布，称为该信号的频谱。定义：二.放大的概念→遵守能量守恒定律比较两种放大情况：放大镜放大扩音器放大→属于输出功率放大如何遵守能量守恒定律的呢？＋电能＝守恒！这种放大被称为有源放大【※】。对于将要讨论的“放大”概念，应建立以下几点认识：放大的本质：是实现能量的控制和转换。放大电路放大的对象：是变化量。组成放大电路的核心元件：是三极管。电子电路放大的基本特征：是功率放大。放大的前提：是不失真，即只有在不失真的情况下放大才有意义。放大是最基本的模拟信号处理功能。三．放大电路的基本知识模拟电子中研究的最主要电路：放大电路这里的“放大”是指把微小的、微弱的电信号的幅度不失真的进行放大。所谓“不失真”：就是一个微弱的电信号通过放大器后，输出电压或电流的幅度得到了放大，但它随时间变化的规律不能变。具有放大特性的电子设备：收音机、电视机、手机、扩音器等等。一般来说，放大电路就是一个双端口网络。放大电路（放大器）+-Rs+-+-RL信号源负载信号源电压输入电压输出电压Rs信号源内阻RL负载电阻输入电流输出电流放大电路的分类：分类标准——根据放大电路输入信号的条件和输出信号的要求分类。四种类型：①电压放大对应有一个电压放大倍数，称为电压增益，常用符号，表示为：②电流放大对应有一个电流放大倍数，称为电流增益，常用符号，表示为：④互导放大③互阻放大对应有一个互阻增益，表示为：对应有一个互导增益，表示为：不太常用，了解即可放大电路的主要性能指标：性能指标是衡量放大电路品质优劣的标准，同时由这些指标还要来决定放大电路的适用范围。这里主要讨论输入电阻输出电阻增益频率响应输入电阻Ri+-Rs+-+-RLRiRi决定了放大电路从信号源吸取信号幅值的大小，即它决定了放大电路对信号源的要求。Ri放大电路(放大器)输入电阻Ri+-Rs+-+-RLRiRi放大电路(放大器)Ri越大，Ii就越小，放大电路从信号源索取的电流越小。放大电路所得到的输入电压Vi越接近信号源电压Vs。输出电阻RoRo的求法：将信号源短路，即=0，但保留Rs；且负载RL两端开路，即RL=∞时开路+-Rs+-+-RLRo放大电路（放大器）Ro+-短路××输出电阻Ro+-Rs+-+-RLRo放大电路（放大器）Ro+-VO’——空载时的输出电压有效值VO——带负载后的输出电压有效值RO越小，负载电阻RL变化时，VO的变化越小，放大电路的带负载能力越强。增益实质上就是输出对输入的放大倍数。①②③④——电压增益——电流增益——互阻增益——互导增益无量纲无量纲量纲:Ω量纲:S在工程上常用以10为底的对数增益表达，其基本单位为B（贝尔，Bel），平时用它的十分之一单位dB（分贝，decibel的缩写）。在工程上常用以10为底的对数增益表达，其基本单位为B（贝尔，Bel），平时用它的十分之一单位dB（分贝，decibel的缩写）。用分贝表示的电压增益和电流增益如下：由于功率与电压（或电流）的平方成比例，因此功率增益表示为：功率增益＝10lgAP用对数方式表示放大电路增益的原因：（1）当用对数坐标表达增益随频率变化的曲线时，可大大扩大增益变化的视野；（2）计算多级放大电路的总增益时，可将乘法化为加法进行计算。这两点原因有助于简化电路的分析和设计过程。频率响应指在输入正弦信号情况下，输出随频率连续变化的稳态响应。式中：ω——信号的角频率；AV(ω)——幅频响应；Ψ(ω)——相频响应；波特图：f/Hz600fLfH带宽BWfL——下限频率fH——上限频率带宽BW＝fH-fL通常

fL«fH

∴有 BW≈fH例：低频段中频段高频段-3dB放大倍数随频率变化曲线——幅频特性曲线一.共射放大电路的构成首先交代各物理量表示方法及其含义：①VBE，VCE，VI，VO…IB，IC，IE，II…②

vi，vo，vbe，…ib，ic，ie，ii…表示“直流量”：大写字母＋大写下标表示“交流量”的瞬时值：小写字母＋小写下标③

vBE，vCE，vI，vO…iB，iC，iE，iI，iO…表示“直流量＋交流量”：小写字母＋大写下标2.3共射极放大电路④⑤

Vc，Vb，Ve，Vi…Ib，Ic，Ie，Ii…表示“交流量的向量形式”：大写字母＋小写下标＋头上点表示“交流量”的有效值：大写字母＋小写下标共射极基本放大电路vBEvCET+－vi+－voiBiCiEbceCb1+Cb2+【参见教材P82图3.2.1】（1）输入部分VBB：基极直流电源，保证Je正向偏置，VBE>VonRb：限流电阻Cb1：隔直电容或耦合电容，是电解电容，有极性Cb1作用：隔直流通交流，故不会影响电路的直流特性。（2）输出部分VCC：集电极直流电源Rc：限流电阻作用：①为输出信号提供能量 ②保证Jc反偏，VCB>0作用：①限流②信号转换∵（2）输出部分Cb2：隔直电容或耦合电容作用：隔直流通交流∴给到负载RL上的量一定是经过放大的变化量（或称交流量）。∵有Cb2输出端的存在iC=βiB单管β：50～100间（3）工作原理

当vi＝0时，称放大电路处于静态。tviotIBoiBtiCoICtvCEoVCEtvoo（3）工作原理

当vi＝Visinωt时tviotoiBIBibtiCoICictvCEoVCEvcetvoovo与vi相比幅值加大且反相了共射放大电路改进电路vivo交直＋交直交需要使Rb》Rc（一般为几十倍）改成唯一的直流电源【参见教材P84图3.2.2(b)】二.图解分析法为解决放大器件的非线性问题，常用的方法有两个：返回第一：图解法。第二：小信号模型分析法（也叫做微变等效电路法）。把放大器件特性曲线的非线性作为前提，在其上作图求解。把放大器件的特性曲线在一个较小的范围内近似线性化，然后求解。（一）静态工作情况分析何谓“静态”？所谓“静态”是指：当放大电路没有输入信号（vi＝0）时，电路中各处的电压、电流都是不变的直流。静态分析时讨论的对象：直流分量——故称为直流工作状态或静止状态，简称“静态”。【关键】求Q点——静态工作点IBQICQVCEQ必须会求！直流通路IB画直流通路vivoCb1Cb2断开断开确定Q点常用的方法有两种：①近似估算法②图解法偏置电阻偏置电流近似估算Q点IBQ+-VBE+-VCEQICQ∵VCC》VBE∴输入端用恒压降模型等效，则：IBQ+-VBE+-VCEQICQ用图解法确定Q点非线性电路部分线性电路部分步骤：（1）把放大电路分成非线性和线性两个部分（2）作出非线性部分的伏安特性，即BJT的输出特性先求IBQ，仍用上面近似估算法：IBQ+-VBE+-VCEQICQ用图解法确定Q点线性电路部分步骤：（3）作出线性部分的V-I特性——直流负载线线性部分的电压、电流关系为：为一直线ic＝0时，vCE=VCC

——M点vCE＝0时，且斜率为-1/RC——N点（4）由线性与非线性两部分V-I特性的交点确定Q点为什么要设置静态工作点？见下图：静态时将输入端A与B短路，必然有：IBQ=0ICQ=0VCEQ=VCCBJT处于截止状态，不在放大区，因而不能正常放大。（二）动态工作情况分析（即求交流量）动态分析讨论的对象：交流成分（即变化的量）放大电路在接入正弦信号时的工作情况设输入电压vi=0.02sinωt(V)vBE=VBE+vbeiB=IB+ibvCE=VCE+vceiC=IC+ic各分量都在原来静态直流量的基础上叠加了一个交流量，如下：（1）根据vi在输入特性上求iBviQ1Q2已知Q点已知206040=（2）根据iB在输出特性上求iC和vCEQ1Q2VCESVCEQvovCENM动态工作范围=40μAib=60μAib=20μA交流负载线vivoCb1Cb2vivo交流通路ibieic非线性部分线性部分短路短路∵ΔV=0∴直流电源相当于对地短路动态时负载电阻RL对Q点会产生影响。vivoibieicRL’（斜率）我们把斜率由定出的负载线称为交流负载线。它由交流通路决定。MNA交流负载线与直流负载线当放大电路不带负载RL时，交流负载线是什么？——交流负载线与直流负载线重合！MNA交流负载线与直流负载线为什么交流负载线和直流负载线必然会在Q点相交？AiCuCEvo可输出的最大不失真信号合适的静态工作点三.关于Q点选择时的注意事项将Q点选在交流负载线AB的中央，可以获得最大的不失真输出，即可以得到最大的动态工作范围即：BQ=AQBQibVCESVCEAiCvCEvoQ点过低→信号进入截止区Q截止失真iCvCEvoQ点过高→信号进入饱和区截止失真和饱和失真统称“非线性失真”Q饱和失真对Q点的选择：除非为了要得到最大不失真输出，往往可以采用比较灵活的原则。若Q点设置时不在交流负载线的中央，即BQ≠AQ，则最大不失真输出电压Vom应该取二者中较小的，即：

Vom＝min(vCEQ-vCES,vCEA-vCEQ)比如：当信号幅度不大时，为了降低直流电源VCC的能量消耗，在不产生失真和保证一定的电压增益的前提下，常常可以把Q点选得低一些。三、小信号模型分析法返回思路：将非线性的BJT等效成一个线性电路适用范围：放大电路的输入信号是变化量且电压很小时适用vCE=VCEQVBEQvBEΔvBEΔiB（一）三极管的等效电路Q分析输入特性把输入回路等效成：ib＋-vbeberbeib＋-vbe分析输出特性vCEVCEQΔiBΔiCQΔiC=βΔiB(或ic=βib)ic＋-vce把输出回路等效成：ceic=βib＋-vce综上分析，可得三极管等效模型如下：ic＋-vceib＋-vbevbeibicvceβibbec称为简化的H参数小信号模型（或微变等效电路）

rbe的计算iCiBiEb、e间电阻由三部分组成：①基区的体电阻②基射间的结电阻③发射区的体电阻其中，可取100Ω～300Ω之间，常取200ΩiBiEβiB由PN结的电流公式：对vBE求导数，有：（常温下）在Q点附近一个小的变化范围内，可认为iE≈IEQ,又有IEQ≈ICQ，则iBiEβiB而可忽略又∵对iB求导，可有：已知：常温时【记住公式！】（二）用H参数小信号模型分析共射极基本放大电路即：利用简化的H参数小信号模型（或称微变等效电路）来计算单管共射放大电路的以下三个参数输入电阻Ri输出电阻Ro电压放大倍数vivoCb1Cb2vivo交流通路ibieic画出放大电路的微变等效电路（1）画出放大电路的交流通路vbeibicvceβibbecvivo交流通路ibieic画出放大电路的微变等效电路（2）将交流通路中的三极管用H参数等效电路代替vbeibicvceβibbecvivo交流通路ibieic画出放大电路的微变等效电路（2）将交流通路中的三极管用H参数等效电路代替Rb+－vivbeibicvceβibbecvivo交流通路ibieic画出放大电路的微变等效电路（2）将交流通路中的三极管用H参数等效电路代替Rb+－viRc+－voRL得小信号等效电路（即微变等效电路）如下：求电压增益式中负号表示输出电压与输入电压反相求输入电阻RiRi电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。定义：当信号源有内阻时：由图知：所以：所以：求输出电阻Ro根据定义：+-0分析时为什么要讨论Ri和Ro？+-Rs+-+-RL放大电路Ro+-RiRiRo用来评价放大电路对信号源和负载的作用如图：输入端当Ri》RS时，假设某一值，如Ri＝Rs，则分析时为什么要讨论Ri和Ro？+-Rs+-+-RL放大电路Ro+-Ri输出端当Ro《RL时，若Ro＝RL，则故对于放大电路而言，一般情况希望Ri越大越好Ro越小越好（三）归纳等效电路法的步骤先确定Q点（IBQ、ICQ、VCEQ）方法：①近似估算法②图解法求Q点处的β和rbeβ通常会给出常温时IEQ=IBQ+ICQ≈ICQ（三）等效电路法的步骤画出放大电路的微变等效电路列出电路方程并求解【一般要求增益、输入电阻和输出电阻】本节小结小信号模型分析法就是把非线性的三极管线性化，这样具有非线性元件的放大电路就转化成为我们熟悉的线性电路了。经过线性化的三极管等效电路为：——称为简化的H参数小信号模型（或微变等效电路）利用等效电路可以对放大电路进行分析，分析时具体步骤如前所述。最终往往是要求出其Q点、微变等效电路、、Ri和Ro。本节小结将前面讲过的两种分析方法对比如下：①图解法既能分析放大电路的静态工作情况也能分析放大电路的动态工作情况（较繁琐，不常用！）本节小结主要优点：直观、形象适用范围：（A）一般多适用于分析输出幅值比较大而工作频率不太高时的情况，即在大信号分析时（功率放大时）；（B）分析Q点的位置，即可以直观判断Q点是否位于交流负载线的中点；（C）求最大不失真输出电压（有效值！）本节小结缺点：（A）从手册上查到的特性曲线与实际管子的特性之间常常会有较大的差别，这在使用该方法时会受到一定的制约。（D）讨论失真情况截止失真饱和失真本节小结（D）当信号频率较高时，特性曲线已经不能正确代表管子的特性，因此图解法也就不适用了。（C）对于较复杂的电路，无法直接由图解法求得电压放大倍数，如：接有发射极电阻Re的电路就是如此。（B）作图过程比较麻烦，容易带来作图误差。本节小结②小信号模型分析法（微变等效电路法）主要优点：由于将非线性的三极管转化成为我们熟悉的线性电路，分析过程无需作图，因此比较简单方便。适用范围：（A）适用于分析任何简单或复杂的电路，只要其中的放大器件基本上工作在线性范围即可。本节小结局限性（缺点）：只能解决交流分量的计算问题。（B）虽然该等效电路是在小信号的前提下引出的，但是对于实际的放大电路，即使信号较大，但只要非线性程度不严重或对计算精度要求不高，仍可使用微变等效电路法进行分析。本节小结（A）不能用来确定静态工作点；（B）也不能用以分析非线性失真以及最大输出幅度等问题。在解决放大电路的具体问题时，两种方法可以结合起来使用，这样往往会使分析过程更为简便。2.4静态工作点稳定的放大电路返回一.静态工作点稳定的必要性Q点决定放大电路是否产生失真；Q点影响电压放大倍数、输入电阻等动态参数；Q点的不稳定，将导致动态参数不稳定，甚至使放大电路无法正常工作。必要性影响静态工作点稳定的因素电源电压波动、元件老化、环境温度变化等，都会引起三极管和电路元件参数的变化，造成静态工作点的不稳定。其中，温度对晶体管参数的影响是最为主要的。二.温度对静态工作点的影响三极管是一种对温度十分敏感的元件。温度变化对三极管参数的影响主要表现在以下三方面：温度对VBE的影响TVBEIBICiBvBE25ºC50ºC返回易发生饱和失真温度对β的影响Tβ曲线族的间隔变宽故：βQ点上移ICβQ点下移IC易发生截止失真温度对ICBO的影响∵反向饱和电流ICBO是由少子漂移运动形成，因此受温度影响比较严重。即：T↑→ICBO↑但硅管的ICBO很小，所以受温度的影响可以忽略不计。综上所述，温度对三极管各参数的影响最终将导致集电极电流IC变化，引起Q点移动。总之：

ICBO

ICEOT

VBE

IB

IC

vivoRb1Rb2Cb1Cb2【参见教材P103图3.5.1】vivoCb2Cb1+iB二.静态工作点稳定电路（又叫射极偏置电路）固定偏流电路∵固定射极偏置电路旁路电容Q点稳定原理vivoRb1Rb2Cb1Cb2Rb1Rb2VBVEI1I2直流通路VBE+-目标：温度变化时，使IC维持恒定。如果温度变化时，b点电位能基本不变，则可实现Q点的稳定。Rb1Rb2VBVEI1I2直流通路VBE+-固定偏压电路分析温度的影响T↑→IC↑→IE↑↓VE↑=IEReVB不变→VBE↓↓IB↓IC↓b点电位基本不变的条件：I2>>IB，VB>>VBE，则【一般取I2=(5~10)IB，VB=3V~5V

】（反馈控制）Rb1Rb2VBVEI1I2直流通路VBE+-分析该电路的特性指标（1）Q点的估算:【IBQ、ICQ、VCEQ】bec（2）动态参数的估算vivoRb1Rb2Cb1Cb2无旁路电容的情况bec（2）动态参数的估算vivoRb1Rb2Cb1Cb2无旁路电容的情况Rebec（2）动态参数的估算vivoRb1Rb2Cb1Cb2无旁路电容的情况Rb1Rb2+-Rebec（2）动态参数的估算vivoRb1Rb2Cb1Cb2无旁路电容的情况Rb1Rb2+-ReRcRL+-（2）动态参数的估算无旁路电容时becRb1Rb2+-ReRcRL+-求电压增益（2）动态参数的估算无旁路电容时becRb1Rb2+-ReRcRL+-求电压增益式中（2）动态参数的估算无旁路电容时becRb1Rb2+-ReRcRL+-求输入电阻（2）动态参数的估算无旁路电容时becRb1Rb2+-ReRcRL+-求输入电阻则大！（2）动态参数的估算无旁路电容时becRb1Rb2+-ReRcRL+-求输出电阻较大！（2）动态参数的估算vivoRb1Rb2Cb1Cb2有旁路电容的情况旁路电容bce微变等效电路（2）动态参数的估算bce有旁路电容时求电压增益（2）动态参数的估算bce有旁路电容时求输入电阻Re=0，代入无旁路电容时输入电阻表达式有小！（2）动态参数的估算bce有旁路电容时求输出电阻不变比较有无旁路电容的结果：①对直流通路没有影响。②对交流通路将产生较大影响：无旁路电容时与基本共射放大电路相比大大减小；Ri较大，很好！可见，电路的改进是以牺牲放大倍数为代价的。有旁路电容时与基本共射放大电路相同，较无旁路电容时有很大提高；Ri变小，不好！可见，并联旁路电容后放大倍数不受影响，但输入电阻减小了比较有无旁路电容的结果：①对直流通路没有影响。②对交流通路将产生较大影响：本节小结前面讲的固定偏流电路的静态工作点Q点会因环境温度的变化而产生移动。为了克服它的这一缺点，本节介绍了一种射极偏置电路（也称自偏置电路），是前一种电路的改进电路。改进后的电路能够自动调整工作点位置，以使工作点能够稳定在合适的位置进行工作。但改进电路中并联了大电容Ce后，放大电路的输入电阻Ri减小很多，这是改进后带来的不利因素。一.共集电极放大电路电路结构2.5共集电极电路和共基极电路——又称射极输出器返回直流通路及静态工作点分析IBIEUBEUCEVBEVCE动态分析（1）画出微变等效电路bec动态分析（1）画出微变等效电路becReRL+-动态分析（1）画出微变等效电路becReRL+-RSRb+-+-动态分析（1）画出微变等效电路becReRL+-RSRb+-+-（2）求电压增益becReRL+-RSRb+-+-【参见教材P108图3.6.2】（2）求电压增益becReRL+-RSRb+-+-【参见教材P108图3.6.2】为正值,表明输出电压与输入电压同相。又称电压跟随器（3）求输入电阻becReRL+-RSRb+-+-【参见教材P108图3.6.2】（3）求输入电阻becReRL+-RSRb+-+-【参见教材P108图3.6.2】∵1+β≈β,且β(Re//RL)>>rbe∴Ri≈Rb//β(Re//RL)【较大！】（4）求输出电阻becReRL+-RSRb+-+-【参见教材P108图3.6.2】（4）求输出电阻becReRL+-RSRb+-+-【参见教材P108图3.6.2】∴而通常阻值很小！共集电极放大电路的特点：（1）电压放大倍数≈1（略小于1），对电压基本无放大作用；（3）输入阻抗高；（4）输出阻抗小。（2）输出电压与输入电压同相；电压跟随器（5）对电流具有放大作用。射极输出器的应用（1）放在多级放大器的输入端，提高整个放大器的输入电阻。（2）放在多级放大器的输出端，减小整个放大器的输出电阻。（3）放在两级之间，起缓冲作用。二.共基极电路电路结构CBRe：引入直流负反馈以稳定工作点QRb1、Rb2：是偏置电阻，为了建立合适的Q点而加的。直流通路及静态工作点分析与3.5节的静态工作点稳定电路的直流通路完全相同直流通路：动态分析（1）画出电路的交流小信号等效电路ecb动态分析（1）画出电路的交流小信号等效电路ecb动态分析（1）画出电路的交流小信号等效电路ecb+-+-动态分析（1）画出电路的交流小信号等效电路ecb+-+-+-（2）求电压增益ecb+-+-+-【参见教材P113图3.6.8】与共射的电压增益完全相同，只是二者相差了一个负号。共基的输出电压与输入电压同相。（3）求输入电阻ecb+-+-+-【参见教材P113图3.6.8】∴∵∴阻值很低（4）求输出电阻ecb+-+-+-【参见教材P113图3.6.8】在共基电路中，电流放大倍数但小于1。——故又称共基电路为电流跟随器【关于三种基本组态的比较】 请同学们自己参看教材 本节小结主要介绍了三极管放大电路的另外两种组态：

共发射极放大电路既能放大电压，也能放大电流，输入电阻居中，输出电阻较大，频带较窄。常作低频电压放大。

共集电极放大电路只能放大电流，不能放大电压。输入电阻最大、输出电阻最小，具有电压跟随的特点常用于多级放大的输入级和输出级，有时还用作中间隔离级（缓冲级），起阻抗变换的作用。

共基极放大电路只能放大电压，不能放大电流。输入电阻最小，频率特性最好。四.多级放大电路的频率响应假设由两级全同的单级共射放大电路构成一个两级放大电路，级间采用RC耦合的方式。第一级第二级CR【参见教材P134图3.7.15】设每级的中频电压增益为AVM1,则两级的中频电压增益为A2VM1结论：将几级放大电路串联起来后，总电压增益为各单级电路电压增益的乘积，较单级时提高了，但fL↑及fH↓，通频带变窄了。本节小结RC低通及高通电路对于低通：对于高通：本节小结混合π模型和h参数小信号模型之间的关系其中

e＋-混合π模型vbeibicvceβibbech参数模型本节小结混合π模型和h参数小信号模型各自的适用范围①h参数等效电路适用于中、低频，高频不适用。②混合π等效电路适用于所有频段，但我们只在求高频的频响fH时才使用，中、低频段时并不使用它。本节小结利用h参数小信号模型求得单级放大电路的低频响应及中频响应，并计算下限截止频率fL。利用混合π等效电路求得单级放大电路的高频响应及中频响应，并计算上限截止频率fH。关键：求出具体电路的R和C！2.6多级放大电路为获得足够大的放大倍数,需将单级放大器串接,组成多级放大器。第一级第二级第n-1级第n级输入输出耦合耦合方式：(1)直接耦合(2)阻容耦合(3)变压器耦合(4)光电耦合对耦合电路要求：动态:

传送信号减少压降损失静态：保证各级Q点设置波形不失真组成多级放大电路的每一个单级电路称为一级，级与级之间为传递信号而产生的连接方式称为级间耦合方式。一、直接耦合

能够放大变化缓慢的信号，便于集成化，Q点相互影响，存在零点漂移现象。二、阻容耦合不能放大变化缓慢的信号，低频特性差，不能集成化。Q点相互独立。三、变压器耦合多级阻容耦合放大器的级联Rb1RC1C1C2Rb2Ce1Re1uiRb3+VCCRC2C3C4Rb4Ce2Re2RLuo多级阻容耦合放大器的分析•

由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。•

前一级的输出电压是后一级的输入电压。•前级的输出电阻是后级的信号源内阻。•

后一级的输入电阻是前一级的负载电阻。•

总电压放大倍数=各级放大倍数的乘积。•

总输入电阻Ri即为第一级的输入电阻Ri1

。•总输出电阻即为最后一级的输出电阻。多级阻容耦合放大器的分析1.电压放大倍数（以两级为例）注意：在算前级放大倍数时，要把后级的输入阻抗作为前级的负载！扩展到n级：2.输入电阻3.输出电阻Ri=Ri1（最前级）Ro=R02（最后级）多级阻容耦合放大器的微变等效电路Ri=Ri1RoRi2uo1ui2前一级的输出电压是后一级的输入电压后一级的输入电阻是前一级的负载电阻。Rb1RC1C1C2Rb2Ce1Re1uiRb3+VCCRC2C3C4Rb4Ce2Re2RLuo=多级阻容耦合放大器的微变等效电路多级阻容耦合放大器的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的计算Ri2第二级的输入电阻

Ri=

Ri1=Rb1//Rb2//rbe1Au1=

uo1

ui=-1RC1//Ri2rbe1第一级的微变等效电路多级阻容耦合放大器的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的计算

Ri2=

Rb3//Rb4//rbe2

Ro=

RC2第二级的微变等效电路Au2

=

uo

ui2=-2RC2//RLrbe2ui2=uo1总电压放大倍数Au为正，输入输出同相总放大倍数等于各级放大倍数的乘积代入数值计算:Ri=

Ri1=

Rb1//Rb2//rbe1

=100//33//1.62=1.62k

Ri2=

Rb3//Rb4//rbe2=100//33//1.62=1.62k

Ro=

RC2

=5k两级单管放大器级联,可提高电压放大倍数;但输入电阻仍很小,输出电阻仍很大。Rb1=Rb3=100kRb2=Rb4=33kRe1=Re2=2.5kRC1=RC2

=5kRL=5k1=2=60rbe1=rbe2=1.62KΩ反馈——指在电子系统中，把放大电路的输出量（电压或电流）的一部分或全部，通过电路网络回送到输入回路，达到调节输入量（电压或电流）的连接形式。1.什么是反馈放大器反馈电路输入信号输出信号反馈信号控制信号§2.7反馈的概念正向传输——信号从输入端到输出端的传输反向传输——信号从输出端到输入端的传输第3章放大电路中的反馈反馈放大电路的方框示意图基本放大器A：正向传输信号反馈网络F：反向传输信号1）有无反馈的判断若放大电路中存在将输出回路与输入回路相连接的通路，并由此影响了放大电路的净输入，则表明电路存在反馈通路，电路引入了反馈；否则，电路中便没有反馈。2、负反馈的分类及其判断uiRbRc+VCC+-+-uoC2C1RLiciBiE++反馈网络的判断:与输入输出回路都有联系的网络有无反馈的判断本级反馈——反馈只存在于某一级放大器中级间反馈——反馈存在于两级以上的放大器中例本级反馈与级间反馈级间反馈本级反馈本级反馈第3章放大电路中的反馈2）负反馈与正反馈负反馈——反馈信号削弱输入信号的作用，从而使放大器的放大倍数降低。第3章放大电路中的反馈正反馈——反馈信号增强输入信号的作用，从而使放大器的放大倍数提高。反馈极性的判断瞬时极性法：

规定电路输入信号在某一时刻对地的极性，并以此为依据，逐级判断电路中各相关点电流的流向和电位的极性，从而得到输出信号的极性；根据输出信号的极性判断出反馈信号的极性；若反馈信号使基本放大电路的净输入信号增大，则说明引入了正反馈；若反馈信号使基本放大电路的净输入信号减小，则说明引入了负反馈。三极管中频区的相位关系b－c：反相（共射）b－e：同相（共集）e－c：同相（共基）动画规律：若反馈信号和输入信号接在同一端点，极性相反为负反馈，极性相同为正反馈。负反馈(+)(-)若反馈信号和输入信号接在不同端点，极性相同为负反馈，极性相反为正反馈。负反馈(+)(+)正反馈(+)(+)正反馈(+)(-)正反馈判断下列反馈是正反馈还是负反馈？瞬时极性法负反馈结论！！！反馈引到非输入端，极性相同，构成负反馈；极性相反，构成正反馈。反馈引到输入端，极性相同，构成正反馈；极性相反，构成负反馈。正反馈负反馈正反馈正反馈直流反馈——若电路将直流量反馈到输入回路，则称直流反馈。3）直流反馈与交流反馈交流反馈——若电路将交流量反馈到输入回路，则称交流反馈。第3章放大电路中的反馈交直流反馈——若反馈环路内,直流分量和交流分量均可以流通,则该反馈环既可以产生直流反馈,又可以产生交流反馈。交流反馈与直流反馈的判断方法交流反馈：反馈只对交流信号起作用。直流反馈：反馈只对直流起作用。若在反馈网络中串接隔直电容，则可以隔断直流，此时反馈只对交流起作用。在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容，可以使其只对直流起作用。有的反馈只对交流信号起作用；有的反馈只对直流信号起作用；有的反馈对交、直流信号均起作用。直流反馈与交流反馈直流反馈交直流反馈ic第2章放大电路中的反馈☆直流反馈稳定静态工作点☆交流反馈改善电路性能增加隔直电容C后，Rf只对交流起反馈作用。+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+VCCuoui+–T1T2RfRE1C增加旁路电容C后，Rf只对直流起反馈作用。C+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+VCCuoui+–T1T2RfRE13、负反馈放大电路的四种基本组态求和环节（输入端）采样环节（输出端）组态的概念：1.从采样环节看，反馈量是采样输出电压还是采样输出电流。2.从求和环节看，反馈量和输入量是以电压方式叠加还是以电流方式叠加。电压反馈电流反馈四种组态：电压串联；电压并联；电流串联；电流并联并联反馈串联反馈若采样点（输出端）和电压输出端处在三极管的同一个电极上,则为电压反馈；否则是电流反馈。判定方法之一——据定义判断

将反馈放大器的输出端对交流短路,若其反馈信号随之消失,则为电压反馈,否则为电流反馈。(电压反馈)(电流反馈)判定方法之二——按电路结构判定！1）电压反馈和电流反馈（输出端）规律：若输出信号与反馈信号接在同一个输出端，则为电压反馈。若输出信号与反馈信号接在不同的输出端，则为电流反馈。反馈信号与输入信号接在同一端电压反馈反馈信号与输入信号接在不同端电流反馈根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。串联反馈：反馈信号与输入信号串联，即反馈电压信号与输入信号电压比较。并联反馈：反馈信号与输入信号并联，即反馈信号电流与输入信号电流比较。2）串联反馈和并联反馈（输入端）iifibufuiube

从电路结构上判断：若反馈回非输入端则为串联反馈；反馈回输入端则为并联反馈。串联反馈和并联反馈的判定

从定义判断：反馈量和输入两翼电压形式叠加为串联反馈；以电流形式叠加为并联反馈。！串联反馈并联反馈负反馈交流反馈直流反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈稳定静态工作点负反馈的分类小结★反馈组态的判断分析步骤：2.是否负反馈