4BJT及放大电路基础资料课件

4-BJT及放大电路基础资料4-BJT及放大电路基础资料4-BJT及放大电路基础资料4.1双极型三极管BJT一个PN结二极管单向导电性二个PN结三极管电流放大（控制）4-BJT及放大电路基础资料4-BJT及放大电路基础资料4-14.1双极型三极管BJT一个PN结二极管单向导电性二个PN结三极管电流放大（控制）4.1双极型三极管BJT一个PN结二极管单向导电性二个P4.1.1BJT的结构简介(a)小功率管(b)小功率管(c)大功率管(d)中功率管分类：按频率分有高频管、低频管按功率分有小、中、大功率管按材料分有硅管、锗管按结构分有NPN型和PNP型4.1.1BJT的结构简介(a)小功率管(b)三极管的不同封装形式金属封装塑料封装大功率管中功率管三极管的不同封装形式金属封装塑料封装大功率管中功率管半导体三极管的结构有两种类型:NPN型和PNP型。4.1.1BJT的结构简介1.NPN型NPN管的电路符号半导体三极管的结构有两种类型:NPN型和P2.PNP型PNP管的电路符号2.PNP型PNP管的电路符号•发射区的掺杂浓度最高；•集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；•基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。结构特点：内部条件4.1.2放大状态下BJT的工作原理管芯结构剖面图++•发射区的掺杂浓度最高；•集电区掺杂浓度低于发射区，且面外部条件发射结正偏，集电结反偏放大状态下BJT中载流子的传输过程三极管内有两种载流子(自由电子和空穴)都参与导电，故称为双极型三极管BJT。发射区：发射载流子集电区：收集载流子基区：传送和控制载流子

外部条件发射结正偏，集电结反偏放大状态下BJT中载流子的传输外部条件发射结正偏，集电结反偏IE=IB+IC外部条件发射结正偏，集电结反偏IE=IB+IC电流分配关系基极电流传输系数：集电极电流放大系数：

和与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关。一般

=0.90.99，

>>1。是所加信号频率的函数，信号频率高到一定程度时，

不但数值下降，且产生相移，使数值下降到1的信号频率称为特征频率fT。电流分配关系基极电流传输系数：和与管子的结构尺寸3.三极管的三种组态(c)共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示。(b)共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示；(a)共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示；BJT的三种组态3.三极管的三种组态(c)共集电极接法，集电极作为公共电共基极放大电路4.放大作用若vI=20mV电压放大倍数使iE=-1mA，则iC=iE=-0.98mA，vO=-iC•

RL=0.98V，当=0.98时，共基极放大电路只实现电压放大，电流不放大（控制作用）共基极放大电路4.放大作用若vI=20mV电压放大倍两个条件（1）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。（2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。思考1：可否用两个二极管相连构成一个三极管？思考2：可否将e和c交换使用思考3：外部条件对PNP管和NPN管各如何实现？综上所述，三极管的放大作用，是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。IE=IB+ICIC=βIBIC=αIE一组公式小结ecbNPN

cbeNPP两个条件思考1：可否用两个二极管相连构成一个三极管？输入电压的变化,是通过其改变输入电流,再通过输入电流的传输去控制输出电压的变化,所以BJT是一种电流控制器件。输入电压的变化,是通过其改变输入电流,再通过输入电流的传输去特性曲线是指各电极之间的电压与电流之间的关系曲线输入特性曲线输出特性曲线4.1.3BJT的V-I特性曲线特性曲线是指各电极之间的电压与电流之间的关系曲线输入特性曲线4.1.3BJT的V-I特性曲线

iB=f(vBE)

vCE=const(2)当vCE≥1V时，vCB=vCE

-vBE>0，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，基区复合减少，同样的vBE下IB减小，特性曲线右移。(1)当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。1.输入特性曲线（以共射极放大电路为例）共射极连接工作在放大状态的条件：vCE≥1V4.1.3BJT的V-I特性曲线iB=f(vBE)饱和区：特征－IC明显受VCE控制该区域内，一般VCE＜1V(硅管)。即处于发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。截止区：特征－IC接近零该区域相当IB=0的曲线下方。此时，发射结反偏或正偏电压很小，集电结反偏。放大区：特征－IC平行于VCE轴该区域内，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。2.输出特性曲线4.1.3BJT的V-I特性曲线iC=f(vCE)

iB=const饱和区：特征－IC明显受VCE控制该区域内，一般VCE＜1V共射极连接放大：发射结正偏，集电结反偏饱和：发射结正偏，集电结正偏截止：发射结反偏，集电结反偏倒置：发射结反偏，集电结正偏临界饱和（虚线）共射极连接放大：发射结正偏，集电结反偏饱和：发射结正偏，集电练习：测量某硅BJT各电极对地的电压值如下，试判别管子工作在什么区域。(1)VC＝6VVB＝0.7VVE＝0VVBE＝0.7VVCB＝5.3V放大区域

(2)VC＝6VVB＝2VVE＝1.3VVBE＝0.7VVCB＝4V放大区域

(3)VC＝6VVB＝6VVE＝5.4VVBE＝0.6VVCB＝0V饱和区域

(3)VC＝6VVB＝6VVE＝5.4VVBE＝0.4VVCB＝2V截止区域

(4)VC＝6VVB＝4VVE＝3.6V(5)VC＝3.6VVB＝4VVE＝3.4VVBE＝0.6VVCB＝-0.4V饱和区域

练习：测量某硅BJT各电极对地的电压值如下，试判别管子工作在(1)共射极直流电流放大系数

=（IC－ICEO）/IB≈IC/IBvCE=const.1.电流放大系数4.1.4BJT的主要参数(2)共射极交流电流放大系数

=iC/iBvCE=const.(3)共基极直流电流放大系数 =（IC－ICBO）/IE≈IC/IE

(4)共基极交流电流放大系数α

α=iC/iEvCB=const.当ICBO和ICEO很小时，≈、≈，可以不分。(1)共射极直流电流放大系数1.电流放大系数α与β间的关系：α与β间的关系：2.极间反向电流(1)集电极基极间反向饱和电流ICBO

发射极开路时，集电结的反向饱和电流。

ICBO越小越好小功率硅管<1A小功率锗管10A左右

(2)集电极发射极间的反向饱和电流ICEO

ICEO=（1+）ICBO

ICEO越小越好小功率硅管几微安以下小功率锗管几十微安以上温度变化大的场合宜选用硅管2.极间反向电流(1)集电极基极间反向饱和电流ICBO(1)集电极最大允许电流ICM——三极管正常工作时集电极所允许的最大工作电流(3)集电极最大允许功率损耗PCM

PCM=ICVCE

3.极限参数PCM值与环境温度有关，温度愈高，则PCM值愈小。当超过此值时，管子性能将变坏或烧毁。(2)反向击穿电压(1)集电极最大允许电流ICM——三极管正常工作时集电极4.1.5温度对BJT参数及特性的影响(1)温度对ICBO的影响温度每升高10℃，ICBO约增加一倍。(2)温度对的影响温度每升高1℃，值约增大0.5%~1%。

(3)温度对反向击穿电压V(BR)CBO、V(BR)CEO的影响温度升高时，V(BR)CBO和V(BR)CEO都会有所提高。

2.温度对BJT特性曲线的影响1.温度对BJT参数的影响温度升高使IC增加4.1.5温度对BJT参数及特性的影响(1)温度对IC4.1小结三极管（晶体管，BJT）是电流控制器件三极管要实现放大作用，必须工作在放大区。4.1小结三极管（晶体管，BJT）是电流控制器件4.1试题常见类型

三极管基础知识正确性的判断；三极管工作状态的判断；由管子的特性求解主要参数（例如给出一个输出特性曲线，求值）。4.1试题常见类型三极管基础知识正确性的判断；1，测得放大电路中三只晶体管的直流电位如图示，分析他们的类型、管脚和所用的材料（硅或锗）。判断依据：1.在放大区，NPN管：VCVB>VE

PNP管：VCVB<VE2.硅管：VBE=0.7V锗管：VBE=-0.2V3.7V3V12V11.3V0V12V15V14.8V12V硅管，NPNbec硅管，PNPbceebc锗管，PNP例题1，测得放大电路中三只晶体管的直流电位如图示，分析他们的类型2,测出电路中晶体管三个电极对地的电位，判断其工作状态。3.7V3V8V2V3V12V3.7V3V3.3V判断依据：NPN管：放大状态：VCVB>VE，且VBE>Vth截止状态：VBE<Vth饱和状态：VBE>Vth，且VCEVBEPNP管：放大状态：VCVB<VE，且VBE<Vth截止状态：VBE>Vth饱和状态：VBE<Vth，且VCE

VBEVBE＝0.7VVC>VB>VE放大VBE＝－1V截止饱和VBE＝0.7VVCE=0.3V<VBE2,测出电路中晶体管三个电极对地的电位，判断其工作状态。3.4.2基本共射极放大电路4.2.1基本共射极放大电路的组成4.2.2基本共射极放大电路的工作原理4.2基本共射极放大电路4.2.1基本共射极放大电路基本放大电路：共射极放大电路静态工作点Q（IB，IC，VCE）电压放大倍数输入电阻Ri共集电极放大电路共基极放大电路分析方法：图解法微变等效电路法待求量：输出电阻Ro基本放大电路：共射极放大电路静态工作点Q（IB，IC，VCE4.2.1基本共射极放大电路的组成VBB,Rb:使发射极正偏置，并提供合适的基极偏置电流VCC:通过Rc使T集电极反偏置三极管T起放大作用。RC:将集电极电流信号转换为电压信号。分析方法：叠加前提：BJT工作在线性区

4.2.1基本共射极放大电路的组成VBB,Rb:使发VC4.2.2基本共射极放大电路的工作原理1.静态(直流工作状态)输入信号vs＝0时，放大电路的工作状态称为静态或直流工作状态。

直流通路所有电容开路所有电量大写画直流通路原则：短路，开路4.2.2基本共射极放大电路的工作原理1.静态(直流工电流关系：直流通路VCEQ=VCC－ICQRc

硅:VBEQ=0.7V锗:VBEQ=0.2VIB、IC和VCE是静态工作状态的三个量，用Q表示，称为静态工作点Q（IBQ，ICQ，VCEQ

）。电流关系：直流通路VCEQ=VCC－ICQRc硅:VBE2.动态

输入正弦信号vs后，电路将处在动态工作情况。此时，BJT各极电流及电压都将在静态值的基础上随输入信号作相应的变化。

三极管放大作用

s控制vcR且sv2.动态输入正弦信号vs后，电路将处在动态工所有电容短路所有电量小写画交流通路原则：

，短路交流通路分析动态参数时，使用交流通路所有电容短路所有电量小写画交流通路原则：，4.3放大电路的分析方法4.3.1图解分析法4.3.2小信号模型分析法1.静态工作点的图解分析2.动态工作情况的图解分析3.静态工作点对波形失真的影响4.图解分析法的适用范围1.BJT的H参数及小信号模型2.用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路3.小信号模型分析法的适用范围4.3放大电路的分析方法4.3.1图解分析法4.3.4.3.1图解分析法1.静态工作点的图解分析

vS=0，求Q（IBQ、ICQ和VCEQ

）线性线性非线性4.3.1图解分析法1.静态工作点的图解分析vS=0(1).输入回路线性部分：

非线性部分：(1).输入回路线性部分：非线性部分：(2).输出回路

非线性部分：

得出Q（IBQ，ICQ，VCEQ

）线性部分：称为直流负载线(2).输出回路非线性部分：得出Q（IBQ，ICQIBMN下移（3）电路参数对Q点的影响：截距变Q点下移变Rb其他参数不变：变RC变VCCIBQ点上移RbRbQ点左移斜率Q点右移RCRC斜率Q点左移MN上移Q点右移VCCVCCIBMN下移（3）电路参数对Q点的影响：截距变Q点下移变Rb2.动态工作情况的图解分析2.动态工作情况的图解分析4BJT及放大电路基础资料课件可得如下结论：

1.vivBEiBiCvCE|-vo|

2.vo与vi相位相反；3.可以测量出放大电路的电压放大倍数。可得如下结论：3.静态工作点对波形失真的影响Q点过低——截止失真3.静态工作点对波形失真的影响Q点过低——截止失真Q点过高——饱和失真Q点过高——饱和失真例4.3.1一个实际的单管放大电路C1

、C2：耦合电容RL：负载电阻Rb=300KRC=4KVCC=12V例4.3.1一个实际的单管放大电路C1、C2：耦合电容R

(a)直流通路(b)交流通路(a)直流通路(b(1)静态工作情况

得出Q（IBQ，ICQ，VCEQ

）

=Q（40A，1.5mA，6V）(1)静态工作情况得出Q（IBQ，ICQ，VCEQ）称为交流负载线(2)动态工作情况称为交流负载线(2)动态工作情况1.从Q点做一条斜率为-1/R’L

的直线。作法：

2.截距法1.从Q点做一条斜率为-1/R’L的直线。作法：可得如下结论：直流负载线和交流负载线相交于Q点；不接RL时，两根线重合；R’L<RC，即交流负载线比直流负载线陡，相同输入电压条件下，带负载后输出电压幅度下降，电压放大倍数下降。可得如下结论：最大不失真输出幅度的获取：Q点较高Q点不允许动上取到饱和区，下取等长度Q点较低下取到截止区，上取等长度Q点允许动把Q点取到负载线的中间最大不失真输出幅度的获取：Q点较高Q点不允许动上取到饱和区，4.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优点：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。缺点：不能分析工作频率较高时的电路工作状态，也不能用来分析放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性能指标。4.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优点4.3.2小信号模型分析法1.BJT的H参数及小信号模型建立小信号模型的意义建立小信号模型的思路当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，从而可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处理。由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的分析非常困难。建立小信号模型，就是将非线性器件做线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。4.3.2小信号模型分析法1.BJT的H参数及小信号模

(1)模型的建立H参数模型(1)模型的建立H参数模型（2)模型中的主要参数表示三极管的电流放大作用①hie为输入电阻，即rbe②hre为电压反馈系数，即μr③hfe为电流放大系数，即

④hoe为输出电导，即

rce。（2)模型中的主要参数表示三极管的①hie为输入电阻，即r注意：H参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。H参数与工作点有关，在放大区基本不变。H参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。（1）ib

和

rvce都是受控源，只表示电流电压间的控制作用；（2）应注意受控源的方向问题。注意：H参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。（1模型的简化hre和hoe都很小，常忽略它们的影响。

BJT在共射极连接时，其H参数的数量级一般为模型的简化hre和hoe都很小，常忽略它H参数的确定一般用测试仪测出；rbe与Q点有关，一般用公式估算rbe=rbb′+(1+

)re其中对于低频小功率管rbb′≈200

则

而

(T=300K)

H参数的确定一般用测试仪测出；rbe与Q点有关，一（1）画小信号等效电路H参数小信号等效电路2.用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路（1）画小信号等效电路H参数小信号等效电路2.用H参数小信（3）求放大电路动态指标根据则电压增益为（可作为公式）电压增益H参数小信号等效电路（3）求放大电路动态指标根据则电压增益为（可作为公式）电压增（3）求放大电路动态指标输入电阻输出电阻Ro=Rc所以（3）求放大电路动态指标输入电阻输出电阻Ro=Rc所3.小信号模型分析法的适用范围放大电路的输入信号幅度较小，BJT工作在其V-T特性曲线的线性范围（即放大区）内。H参数的值是在静态工作点上求得的。所以，放大电路的动态性能与静态工作点参数值的大小及稳定性密切相关。优点：分析放大电路的动态性能指标(Av、Ri和Ro等)非常方便。缺点：在BJT与放大电路的小信号等效电路中，电压、电流等电量及BJT的H参数均是针对变化量(交流量)而言的，不能用来分析计算静态工作点。3.小信号模型分析法的适用范围放大电路的输入信号幅放大电路如图所示。

已知BJT的

ß=40，rbb’=200，

VBEQ=0.7V，求：例题（1）电压放大倍数（2）输入电阻Ri，输出电阻Ro（3）若信号源内阻Rs=500

，Av如何变化。放大电路如图所示。

已知BJT的ß=40，rbb’=4.4放大电路静态工作点的稳定问题4.4.1温度对静态工作点的影响4.4.2射极偏置电路1.基极分压式射极偏置电路2.含有双电源的射极偏置电路3.含有恒流源的射极偏置电路4.4放大电路静态工作点的稳定问题4.4.1温度对静4.4.1温度对静态工作点的影响回顾4.1.5温度对BJT参数及特性的影响

(1)温度对ICBO的影响温度每升高10℃，ICBO约增加一倍。结果：特性曲线上移，Q点上移，IC增加1.温度对BJT参数的影响4.4.1温度对静态工作点的影响回顾4.1.5温度对(2)温度对的影响温度每升高1℃，值约增大0.5%~1%。

结果：输出特性间距加宽，Q点上移，IC增加(3)温度对输入特性的影响输入特性随温度的增加而左移

结果：IC增加(2)温度对的影响温度每升高1℃，值约增大0.5可见，温度上升时，参数的变化都会使放大电路中的集电极静态电流ICQ随温度升高而增加，从而使Q点随温度变化。要想使ICQ基本稳定不变，就要求在温度升高时，电路能自动地适当减小基极电流IBQ。可见，温度上升时，参数的变化都会使放大电路中4.4.2射极偏置电路（1）稳定工作点原理目标：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，则可实现静态工作点的稳定。T稳定原理：

ICIE

VE、VB不变

VBE

IBIC（反馈控制）1.基极分压式射极偏置电路(a)原理电路(b)直流通路4.4.2射极偏置电路（1）稳定工作点原理b点电位基本不变的条件：I1>>IBQ，此时，VBQ与温度无关VBQ>>VBEQRe取值越大，反馈控制作用越强一般取I1=(5~10)IBQ，VBQ=3~5V

b点电位基本不变的条件：I1>>IBQ，此时，VBQ与温（2）放大电路指标分析①静态工作点（2）放大电路指标分析①静态工作点②电压增益<A>画小信号等效电路②电压增益<A>画小信号等效电路输出回路：输入回路：电压增益：<B>确定模型参数已知，求rbe<C>增益（可作为公式用）输出回路：输入回路：电压增益：<B>确定模型参数已知，求r③输入电阻则输入电阻放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻③输入电阻则输入电阻放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻④输出电阻输出电阻求输出电阻的等效电路网络内独立源置零负载开路输出端口加测试电压其中则当时，一般（）④输出电阻输出电阻求输出电阻的等效电路网络内独立源置零负4.5共集电极放大电路和共基极放大电路4.5.1共集电极放大电路4.5.2共基极放大电路4.5.3放大电路三种组态的比较4.5共集电极放大电路和共基极放大电路4.5.1共集4.5.1共集电极放大电路1.静态分析共集电极电路结构如图示该电路也称为射极输出器由得直流通路4.5.1共集电极放大电路1.静态分析共集电极电路结构如①小信号等效电路2.动态分析交流通路①小信号等效电路2.动态分析交流通路②电压增益输出回路：输入回路：电压增益：其中一般，则电压增益接近于1，电压跟随器即。②电压增益输出回路：输入回路：电压增益：其中一般，则电压增益③输入电阻输入电阻大③输入电阻输入电阻大④输出电阻由电路列出方程其中则输出电阻输出电阻小④输出电阻由电路列出方程其中则输出电阻输出电阻小共集电极电路特点：◆电压增益小于1但接近于1，◆输入电阻大，对电压信号源衰减小◆输出电阻小，带负载能力强总结共集电极电路特点：◆电压增益小于1但接近于1，◆输入电阻电流折算法记公式：电流关系：把所有电流都折算为ib电流折算法记公式：电流关系：把所有电流都折算为ib4BJT及放大电路基础资料课件4.5.2共基极放大电路1.静态工作点直流通路与射极偏置电路相同4.5.2共基极放大电路1.静态工作点直流通路与2.动态指标①电压增益输出回路：输入回路：电压增益：交流通路小信号等效电路2.动态指标①电压增益输出回路：输入回路：电压增益：交流通路②输入电阻③输出电阻小信号等效电路②输入电阻③输出电阻小信号等效电路4.5.3放大电路三种组态的比较1.三种组态的判别以输入、输出信号的位置为判断依据：信号由基极输入，集电极输出——共射极放大电路信号由基极输入，发射极输出——共集电极放大电路信号由发射极输入，集电极输出——共基极电路4.5.3放大电路三种组态的比较1.三种组态的判别以输入2.三种组态的比较2.三种组态的比较3.三种组态的特点及用途共射极放大电路：电压和电流增益都大于1，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集电极电阻有很大关系。适用于低频情况下，作多级放大电路的中间级。共集电极放大电路：只有电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。在三种组态中，输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好。可用于输入级、输出级或缓冲级。共基极放大电路：只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电阻小，输出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好，常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能。3.三种组态的特点及用途共射极放大电路：4.6组合放大电路4.6.1共射-共基放大电路4.6.2共集-共集放大电路4.6组合放大电路4.6.1共射-共基放大电路4.6补：多级放大器的动态计算1.多级放大器的电路结构多级放大器中，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RL。补：多级放大器的动态计算1.多级放大器的电路结构多级放大器中2.电压增益的计算推广至n级：多级放大器总的电压增益等于组成它的各级单管放大电路电压增益的乘积。2.电压增益的计算推广至n级：多级放大器总的电压增益等于组3.输入电阻的计算4.输出电阻的计算3.输入电阻的计算4.输出电阻的计算4.6.1共射-共基放大电路共射－共基放大电路4.6.1共射-共基放大电路共射－共基放大电路其中所以因为因此电压增益其中所以输入电阻Ri＝＝Rb||rbe1＝Rb1||Rb2||rbe1

输出电阻Ro

Rc2

电压增益与单级共射电路接近，优点是频带宽。输入电阻Ri＝＝Rb||rbe1＝Rb1||Rb2||rbeT1、T2构成复合管（达林顿管)4.6.2共集-共集放大电路T1、T2构成复合管（达林顿管)4.6.2共集-共集放大1.复合管的主要特性两只NPN型BJT组成的复合管两只PNP型BJT组成的复合管rbe＝rbe1＋(1＋1)rbe2

1.复合管的主要特性两只NPN型BJT组成的复合管两只PPNP与NPN型BJT组成的复合管NPN与PNP型BJT组成的复合管rbe＝rbe1两只管子相复合，类型取决于第一只管子。PNP与NPN型BJT组成的复合管NPN与PNP型BJT组2.共集-共集放大电路的Av、Ri、Ro

式中≈12rbe＝rbe1＋(1＋1)rbe2RL＝Re||RL

Ri＝Rb||{rbe1＋(1＋1)[rbe2+（1+2）RL]}或：Ri＝Rb||{rbe＋(1＋)RL]}2.共集-共集放大电路的Av、Ri、Ro式中Ri＝R4.24.6小结三种组态基本放大电路的静态工作点估算三极管的小信号模型各种电路的放大倍数、输入电阻、输出电阻的计算4.24.6小结三种组态基本放大电路的静态工作点估算各种电4.24.6试题常见类型1，关于放大器的概念，放大器静态和动态参数物理意义正确性的判断（例如给一个电路，并给出其相关参数计算结果，判断正确性）；2，电子电路是否能放大动态信号的判断；3，如何用三极管构成放大电路；4，判断电路属于什么组态；4.24.6试题常见类型1，关于放大器的概念，放大器静态和5，正确画出直流和交流通道，画H参数小信号模型；6，基本组态放大电路静态工作点、放大倍数、输入电阻、输出电阻计算7，失真分析及消除办法；8，最大不失真电压求解9，各种基本放大电路的性能特点及应用5，正确画出直流和交流通道，画H参数小信号模型；8，最大不失例1判断图示各电路是否能放大交流信号判断依据（1）能够满足BJT的外部工作条件：发射结正偏置，集电结反偏置；（2）能设置合适的静态工作点；（3）交流通道信号能够顺利通过。例1判断图示各电路是否能放大交流信号判断依据4BJT及放大电路基础资料课件例2电路如图示，三极管的=100，rbe=1.5K，静态时VBE=0.7V，所有电容对交流可视为短路（1）静态工作点Q，Av、Ri、Ro、Avs（2）若管子的饱和压降为VCES=0.7V，当增大输入电压时，空载和3K负载时电路各首先出现饱和失真还是截止失真？（3）若C3开路，则Q点和Av、Ri、Ro如何变化？例2电路如图示，三极管的=100，rbe=1.5K，静例3判断多级放大组态，并写出电压增益表达式多级放大器的组合方式：（1）阻容耦合——Q点独立设置，要求电容大，对集成不利；（2）直接耦合——有利集成，但Q点相互影响；（3）变压器耦合。例3判断多级放大组态，并写出电压增益表达式多级放大器的组4BJT及放大电路基础资料课件例4电路如图示，三极管的=120，rbe=3K，静态时VBE=0.7V，所有电容对交流可视为短路（1）直流通道和交流通道（2）静态工作点Q（3）Av、Ri、Ro例4电路如图示，三极管的=120，rbe=3K，静态时例5电路如图示，三极管的=100，rbb’=100，静态时VBE=0.7V，所有电容对交流可视为短路（1）静态时集电极电位VCQ=？（2）若输入电压有效值10mV，则输出电压有效值多少？例5电路如图示，三极管的=100，rbb’=100，静谢谢观赏谢谢观赏1124-BJT及放大电路基础资料4-BJT及放大电路基础资料4-BJT及放大电路基础资料4.1双极型三极管BJT一个PN结二极管单向导电性二个PN结三极管电流放大（控制）4-BJT及放大电路基础资料4-BJT及放大电路基础资料4-1134.1双极型三极管BJT一个PN结二极管单向导电性二个PN结三极管电流放大（控制）4.1双极型三极管BJT一个PN结二极管单向导电性二个P4.1.1BJT的结构简介(a)小功率管(b)小功率管(c)大功率管(d)中功率管分类：按频率分有高频管、低频管按功率分有小、中、大功率管按材料分有硅管、锗管按结构分有NPN型和PNP型4.1.1BJT的结构简介(a)小功率管(b)三极管的不同封装形式金属封装塑料封装大功率管中功率管三极管的不同封装形式金属封装塑料封装大功率管中功率管半导体三极管的结构有两种类型:NPN型和PNP型。4.1.1BJT的结构简介1.NPN型NPN管的电路符号半导体三极管的结构有两种类型:NPN型和P2.PNP型PNP管的电路符号2.PNP型PNP管的电路符号•发射区的掺杂浓度最高；•集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；•基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。结构特点：内部条件4.1.2放大状态下BJT的工作原理管芯结构剖面图++•发射区的掺杂浓度最高；•集电区掺杂浓度低于发射区，且面外部条件发射结正偏，集电结反偏放大状态下BJT中载流子的传输过程三极管内有两种载流子(自由电子和空穴)都参与导电，故称为双极型三极管BJT。发射区：发射载流子集电区：收集载流子基区：传送和控制载流子

外部条件发射结正偏，集电结反偏放大状态下BJT中载流子的传输外部条件发射结正偏，集电结反偏IE=IB+IC外部条件发射结正偏，集电结反偏IE=IB+IC电流分配关系基极电流传输系数：集电极电流放大系数：

和与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关。一般

=0.90.99，

>>1。是所加信号频率的函数，信号频率高到一定程度时，

不但数值下降，且产生相移，使数值下降到1的信号频率称为特征频率fT。电流分配关系基极电流传输系数：和与管子的结构尺寸3.三极管的三种组态(c)共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示。(b)共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示；(a)共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示；BJT的三种组态3.三极管的三种组态(c)共集电极接法，集电极作为公共电共基极放大电路4.放大作用若vI=20mV电压放大倍数使iE=-1mA，则iC=iE=-0.98mA，vO=-iC•

RL=0.98V，当=0.98时，共基极放大电路只实现电压放大，电流不放大（控制作用）共基极放大电路4.放大作用若vI=20mV电压放大倍两个条件（1）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。（2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。思考1：可否用两个二极管相连构成一个三极管？思考2：可否将e和c交换使用思考3：外部条件对PNP管和NPN管各如何实现？综上所述，三极管的放大作用，是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。IE=IB+ICIC=βIBIC=αIE一组公式小结ecbNPN

cbeNPP两个条件思考1：可否用两个二极管相连构成一个三极管？输入电压的变化,是通过其改变输入电流,再通过输入电流的传输去控制输出电压的变化,所以BJT是一种电流控制器件。输入电压的变化,是通过其改变输入电流,再通过输入电流的传输去特性曲线是指各电极之间的电压与电流之间的关系曲线输入特性曲线输出特性曲线4.1.3BJT的V-I特性曲线特性曲线是指各电极之间的电压与电流之间的关系曲线输入特性曲线4.1.3BJT的V-I特性曲线

iB=f(vBE)

vCE=const(2)当vCE≥1V时，vCB=vCE

-vBE>0，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，基区复合减少，同样的vBE下IB减小，特性曲线右移。(1)当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。1.输入特性曲线（以共射极放大电路为例）共射极连接工作在放大状态的条件：vCE≥1V4.1.3BJT的V-I特性曲线iB=f(vBE)饱和区：特征－IC明显受VCE控制该区域内，一般VCE＜1V(硅管)。即处于发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。截止区：特征－IC接近零该区域相当IB=0的曲线下方。此时，发射结反偏或正偏电压很小，集电结反偏。放大区：特征－IC平行于VCE轴该区域内，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。2.输出特性曲线4.1.3BJT的V-I特性曲线iC=f(vCE)

iB=const饱和区：特征－IC明显受VCE控制该区域内，一般VCE＜1V共射极连接放大：发射结正偏，集电结反偏饱和：发射结正偏，集电结正偏截止：发射结反偏，集电结反偏倒置：发射结反偏，集电结正偏临界饱和（虚线）共射极连接放大：发射结正偏，集电结反偏饱和：发射结正偏，集电练习：测量某硅BJT各电极对地的电压值如下，试判别管子工作在什么区域。(1)VC＝6VVB＝0.7VVE＝0VVBE＝0.7VVCB＝5.3V放大区域

(2)VC＝6VVB＝2VVE＝1.3VVBE＝0.7VVCB＝4V放大区域

(3)VC＝6VVB＝6VVE＝5.4VVBE＝0.6VVCB＝0V饱和区域

(3)VC＝6VVB＝6VVE＝5.4VVBE＝0.4VVCB＝2V截止区域

(4)VC＝6VVB＝4VVE＝3.6V(5)VC＝3.6VVB＝4VVE＝3.4VVBE＝0.6VVCB＝-0.4V饱和区域

练习：测量某硅BJT各电极对地的电压值如下，试判别管子工作在(1)共射极直流电流放大系数

=（IC－ICEO）/IB≈IC/IBvCE=const.1.电流放大系数4.1.4BJT的主要参数(2)共射极交流电流放大系数

=iC/iBvCE=const.(3)共基极直流电流放大系数 =（IC－ICBO）/IE≈IC/IE

(4)共基极交流电流放大系数α

α=iC/iEvCB=const.当ICBO和ICEO很小时，≈、≈，可以不分。(1)共射极直流电流放大系数1.电流放大系数α与β间的关系：α与β间的关系：2.极间反向电流(1)集电极基极间反向饱和电流ICBO

发射极开路时，集电结的反向饱和电流。

ICBO越小越好小功率硅管<1A小功率锗管10A左右

(2)集电极发射极间的反向饱和电流ICEO

ICEO=（1+）ICBO

ICEO越小越好小功率硅管几微安以下小功率锗管几十微安以上温度变化大的场合宜选用硅管2.极间反向电流(1)集电极基极间反向饱和电流ICBO(1)集电极最大允许电流ICM——三极管正常工作时集电极所允许的最大工作电流(3)集电极最大允许功率损耗PCM

PCM=ICVCE

3.极限参数PCM值与环境温度有关，温度愈高，则PCM值愈小。当超过此值时，管子性能将变坏或烧毁。(2)反向击穿电压(1)集电极最大允许电流ICM——三极管正常工作时集电极4.1.5温度对BJT参数及特性的影响(1)温度对ICBO的影响温度每升高10℃，ICBO约增加一倍。(2)温度对的影响温度每升高1℃，值约增大0.5%~1%。

(3)温度对反向击穿电压V(BR)CBO、V(BR)CEO的影响温度升高时，V(BR)CBO和V(BR)CEO都会有所提高。

2.温度对BJT特性曲线的影响1.温度对BJT参数的影响温度升高使IC增加4.1.5温度对BJT参数及特性的影响(1)温度对IC4.1小结三极管（晶体管，BJT）是电流控制器件三极管要实现放大作用，必须工作在放大区。4.1小结三极管（晶体管，BJT）是电流控制器件4.1试题常见类型

三极管基础知识正确性的判断；三极管工作状态的判断；由管子的特性求解主要参数（例如给出一个输出特性曲线，求值）。4.1试题常见类型三极管基础知识正确性的判断；1，测得放大电路中三只晶体管的直流电位如图示，分析他们的类型、管脚和所用的材料（硅或锗）。判断依据：1.在放大区，NPN管：VCVB>VE

PNP管：VCVB<VE2.硅管：VBE=0.7V锗管：VBE=-0.2V3.7V3V12V11.3V0V12V15V14.8V12V硅管，NPNbec硅管，PNPbceebc锗管，PNP例题1，测得放大电路中三只晶体管的直流电位如图示，分析他们的类型2,测出电路中晶体管三个电极对地的电位，判断其工作状态。3.7V3V8V2V3V12V3.7V3V3.3V判断依据：NPN管：放大状态：VCVB>VE，且VBE>Vth截止状态：VBE<Vth饱和状态：VBE>Vth，且VCEVBEPNP管：放大状态：VCVB<VE，且VBE<Vth截止状态：VBE>Vth饱和状态：VBE<Vth，且VCE

VBEVBE＝0.7VVC>VB>VE放大VBE＝－1V截止饱和VBE＝0.7VVCE=0.3V<VBE2,测出电路中晶体管三个电极对地的电位，判断其工作状态。3.4.2基本共射极放大电路4.2.1基本共射极放大电路的组成4.2.2基本共射极放大电路的工作原理4.2基本共射极放大电路4.2.1基本共射极放大电路基本放大电路：共射极放大电路静态工作点Q（IB，IC，VCE）电压放大倍数输入电阻Ri共集电极放大电路共基极放大电路分析方法：图解法微变等效电路法待求量：输出电阻Ro基本放大电路：共射极放大电路静态工作点Q（IB，IC，VCE4.2.1基本共射极放大电路的组成VBB,Rb:使发射极正偏置，并提供合适的基极偏置电流VCC:通过Rc使T集电极反偏置三极管T起放大作用。RC:将集电极电流信号转换为电压信号。分析方法：叠加前提：BJT工作在线性区

4.2.1基本共射极放大电路的组成VBB,Rb:使发VC4.2.2基本共射极放大电路的工作原理1.静态(直流工作状态)输入信号vs＝0时，放大电路的工作状态称为静态或直流工作状态。

直流通路所有电容开路所有电量大写画直流通路原则：短路，开路4.2.2基本共射极放大电路的工作原理1.静态(直流工电流关系：直流通路VCEQ=VCC－ICQRc

硅:VBEQ=0.7V锗:VBEQ=0.2VIB、IC和VCE是静态工作状态的三个量，用Q表示，称为静态工作点Q（IBQ，ICQ，VCEQ

）。电流关系：直流通路VCEQ=VCC－ICQRc硅:VBE2.动态

输入正弦信号vs后，电路将处在动态工作情况。此时，BJT各极电流及电压都将在静态值的基础上随输入信号作相应的变化。

三极管放大作用

s控制vcR且sv2.动态输入正弦信号vs后，电路将处在动态工所有电容短路所有电量小写画交流通路原则：

，短路交流通路分析动态参数时，使用交流通路所有电容短路所有电量小写画交流通路原则：，4.3放大电路的分析方法4.3.1图解分析法4.3.2小信号模型分析法1.静态工作点的图解分析2.动态工作情况的图解分析3.静态工作点对波形失真的影响4.图解分析法的适用范围1.BJT的H参数及小信号模型2.用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路3.小信号模型分析法的适用范围4.3放大电路的分析方法4.3.1图解分析法4.3.4.3.1图解分析法1.静态工作点的图解分析

vS=0，求Q（IBQ、ICQ和VCEQ

）线性线性非线性4.3.1图解分析法1.静态工作点的图解分析vS=0(1).输入回路线性部分：

非线性部分：(1).输入回路线性部分：非线性部分：(2).输出回路

非线性部分：

得出Q（IBQ，ICQ，VCEQ

）线性部分：称为直流负载线(2).输出回路非线性部分：得出Q（IBQ，ICQIBMN下移（3）电路参数对Q点的影响：截距变Q点下移变Rb其他参数不变：变RC变VCCIBQ点上移RbRbQ点左移斜率Q点右移RCRC斜率Q点左移MN上移Q点右移VCCVCCIBMN下移（3）电路参数对Q点的影响：截距变Q点下移变Rb2.动态工作情况的图解分析2.动态工作情况的图解分析4BJT及放大电路基础资料课件可得如下结论：

1.vivBEiBiCvCE|-vo|

2.vo与vi相位相反；3.可以测量出放大电路的电压放大倍数。可得如下结论：3.静态工作点对波形失真的影响Q点过低——截止失真3.静态工作点对波形失真的影响Q点过低——截止失真Q点过高——饱和失真Q点过高——饱和失真例4.3.1一个实际的单管放大电路C1

、C2：耦合电容RL：负载电阻Rb=300KRC=4KVCC=12V例4.3.1一个实际的单管放大电路C1、C2：耦合电容R

(a)直流通路(b)交流通路(a)直流通路(b(1)静态工作情况

得出Q（IBQ，ICQ，VCEQ

）

=Q（40A，1.5mA，6V）(1)静态工作情况得出Q（IBQ，ICQ，VCEQ）称为交流负载线(2)动态工作情况称为交流负载线(2)动态工作情况1.从Q点做一条斜率为-1/R’L

的直线。作法：

2.截距法1.从Q点做一条斜率为-1/R’L的直线。作法：可得如下结论：直流负载线和交流负载线相交于Q点；不接RL时，两根线重合；R’L<RC，即交流负载线比直流负载线陡，相同输入电压条件下，带负载后输出电压幅度下降，电压放大倍数下降。可得如下结论：最大不失真输出幅度的获取：Q点较高Q点不允许动上取到饱和区，下取等长度Q点较低下取到截止区，上取等长度Q点允许动把Q点取到负载线的中间最大不失真输出幅度的获取：Q点较高Q点不允许动上取到饱和区，4.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优点：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。缺点：不能分析工作频率较高时的电路工作状态，也不能用来分析放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性能指标。4.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优点4.3.2小信号模型分析法1.BJT的H参数及小信号模型建立小信号模型的意义建立小信号模型的思路当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，从而可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处理。由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的分析非常困难。建立小信号模型，就是将非线性器件做线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。4.3.2小信号模型分析法1.BJT的H参数及小信号模

(1)模型的建立H参数模型(1)模型的建立H参数模型（2)模型中的主要参数表示三极管的电流放大作用①hie为输入电阻，即rbe②hre为电压反馈系数，即μr③hfe为电流放大系数，即

④hoe为输出电导，即

rce。（2)模型中的主要参数表示三极管的①hie为输入电阻，即r注意：H参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。H参数与工作点有关，在放大区基本不变。H参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。（1）ib

和

rvce都是受控源，只表示电流电压间的控制作用；（2）应注意受控源的方向问题。注意：H参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。（1模型的简化hre和hoe都很小，常忽略它们的影响。

BJT在共射极连接时，其H参数的数量级一般为模型的简化hre和hoe都很小，常忽略它H参数的确定一般用测试仪测出；rbe与Q点有关，一般用公式估算rbe=rbb′+(1+

)re其中对于低频小功率管rbb′≈200

则

而

(T=300K)

H参数的确定一般用测试仪测出；rbe与Q点有关，一（1）画小信号等效电路H参数小信号等效电路2.用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路（1）画小信号等效电路H参数小信号等效电路2.用H参数小信（3）求放大电路动态指标根据则电压增益为（可作为公式）电压增益H参数小信号等效电路（3）求放大电路动态指标根据则电压增益为（可作为公式）电压增（3）求放大电路动态指标输入电阻输出电阻Ro=Rc所以（3）求放大电路动态指标输入电阻输出电阻Ro=Rc所3.小信号模型分析法的适用范围放大电路的输入信号幅度较小，BJT工作在其V-T特性曲线的线性范围（即放大区）内。H参数的值是在静态工作点上求得的。所以，放大电路的动态性能与静态工作点参数值的大小及稳定性密切相关。优点：分析放大电路的动态性能指标(Av、Ri和Ro等)非常方便。缺点：在BJT与放大电路的小信号等效电路中，电压、电流等电量及BJT的H参数均是针对变化量(交流量)而言的，不能用来分析计算静态工作点。3.小信号模型分析法的适用范围放大电路的输入信号幅放大电路如图所示。

已知BJT的

ß=40，rbb’=200，

VBEQ=0.7V，求：例题（1）电压放大倍数（2）输入电阻Ri，输出电阻Ro（3）若信号源内阻Rs=500

，Av如何变化。放大电路如图所示。

已知BJT的ß=40，rbb’=4.4放大电路静态工作点的稳定问题4.4.1温度对静态工作点的影响4.4.2射极偏置电路1.基极分压式射极偏置电路2.含有双电源的射极偏置电路3.含有恒流源的射极偏置电路4.4放大电路静态工作点的稳定问题4.4.1温度对静4.4.1温度对静态工作点的影响回顾4.1.5温度对BJT参数及特性的影响

(1)温度对ICBO的影响温度每升高10℃，ICBO约增加一倍。结果：特性曲线上移，Q点上移，IC增加1.温度对BJT参数的影响4.4.1温度对静态工作点的影响回顾4.1.5温度对(2)温度对的影响温度每升高1℃，值约增大0.5%~1%。

结果：输出特性间距加宽，Q点上移，IC增加(3)温度对输入特性的影响输入特性随温度的增加而左移

结果：IC增加(2)温度对的影响温度每升高1℃，值约增大0.5可见，温度上升时，参数的变化都会使放大电路中的集电极静态电流ICQ随温度升高而增加，从而使Q点随温度变化。要想使ICQ基本稳定不变，就要求在温度升高时，电路能自动地适当减小基极电流IBQ。可见，温度上升时，参数的变化都会使放大电路中4.4.2射极偏置电路（1）稳定工作点原理目标：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，则可实现静态工作点的稳定。T稳定原理：

ICIE

VE、VB不变

VBE

IBIC（反馈控制）1.基极分压式射极偏置电路(a)原理电路(b)直流通路4.4.2射极偏置电路（1）稳定工作点原理b点电位基本不变的条件：I1>>IBQ，此时，VBQ与温度无关VBQ>>VBEQRe取值越大，反馈控制作用越强一般取I1=(5~10)IBQ，VBQ=3~5V

b点电位基本不变的条件：I1>>IBQ，此时，VBQ与温（2）放大电路指标分析①静态工作点（2）放大电路指标分析①静态工作点②电压增益<A>画小信号等效电路②电压增益<A>画小信号等效电路输出回路：输入回路：电压增益：<B>确定模型参数已知，求rbe<C>增益（可作为公式用）输出回路：输入回路：电压增益：<B>确定模型参数已知，求r③输入电阻则输入电阻放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻③输入电阻则输入电阻放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻④输出电阻输出电阻求输出电阻的等效电路网络内独立源置零负载开路输出端口加测试电压其中则当时，一般（）④输出电阻输出电阻求输出电阻的等效电路网络内独立源置零负4.5共集电极放大电路和共基极放大电路4.5.1共集电极放大电路4.5.2共基极放大电路4.5.3放大电路三种组态的比较4.5共集电极放大电路和共基极放大电路4.5.1共集4.5.1共集电极放大电路1.静态分析共集电极电路结构如图示该电路也称为射极输出器由得直流通路4.5.1共集电极放大电路1.静态分析共集电极电路结构如①小信号等效电路2.动态分析交流通路①小信号等效电路2.动态分析交流通路②电压增益输出回路：输入回路：电压增益：其中一般，则电压增益接近于1，电压跟随器即。②电压增益输出回路：输入回路：电压增益：其中一般，则电压增益③输入电阻输入电阻大③输入电阻输入电阻大④输出电阻由电路列出方程其中则输出电阻输出电阻小④输出电阻由电路列出方程其中则输出电阻输出电阻小共集电极电路特点：◆电压增益小于1但接近于1，◆输入电阻大，对电压信号源衰减小◆输出电阻小，带负载能力强总结共集电极电路特点：◆电压增益小于1但接近于1，◆输入电阻电流折算法记公式：电流关系：把所有电流都折算为ib电流折算法记公式：电流关系：把所有电流都折算为ib4BJT及放大电路基础资料课件4.5.2共基极放大电路1.静态工作点直流通路与射极偏置电路相同4.5.2共基极放大电路1.静态工作点直流通路与2.动态指标①电压增益输出回路：输入回路：电压增益：交流通路小信号等效电路2.动态指标①电压增益输出回路：输入回路：电压增益