第二章半导体三极管及其放大电路

模拟电子技术基础欢迎学习PN负极（阴极）正极（阳极）复习提问1、PN结的正偏和反偏概念UP>UN时，PN结正偏UP<UN时，PN结反偏PNUPUN2、二极管的结构为什么扩音器能放大声音呢？激趣导入放大器的核心元件（即放大元件）主要是半导体三极管和场效应管扩音器的工作过程激趣导入2.1半导体三极管2.2基本共射级放大电路2.3射极偏置放大电路

2.4共集电极、共基极放大电路2.5多级放大电路

第二章半导体三极管及其放大电路2.6放大电路的频率响应

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，还被称为双极型晶体管（BipolarJunctionTransistor,简称BJT）。

BJT是由两个PN结组成的。

§2-1半导体三极管

三极管的结构、符号和类型三极管的电流放大作用三极管的特性曲线三极管的主要参数三极管的识别和简单测试

§2-1半导体三极管

几种三极管的外形三极管的结构和符号负极（阴极）正极（阳极）PNN

集电区P基区N发射区基极发射极集电极集电结发射结三极管讲授新课三极管的结构、符号和类型NPN型三极管1、结构和符号PNP型三极管b基极e发射极c集电极集电结发射结N集电区N发射区P基区bceVb基极e发射极c集电极集电结发射结P集电区P发射区N基区Vbce讲授新课集电区集电结基区发射结发射区集电极c发射极e基极b

cbe符号NNPPN三极管结构示意图和符号

PNP型三极管内部结构要求：NNPebcNNNPPP1.发射区高掺杂。2.基区做得很薄。通常只有几微米到几十微米，而且掺杂较少。

三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使发射结处于正向偏置状态，而集电结处于反向偏置状态。3.集电结面积大。分类方法种类应用按极性分NPN型三极管目前常用的三极管，电流从集电极流向发射极PNP型三极管电流从发射极流向集电极按材料分硅三极管热稳定性好，是常用的三极管锗三极管反向电流大，受温度影响较大，热稳定性差按工作频率分低频三极管工作频率比较低，用于直流放大、音频放大电路高频三极管工作频率比较高，用于高频放大电路按功率分小功率三极管输出功率小，用于功率放大器末前级大功率三极管输出功率较大，用于功率放大器末级（输出级）按用途分放大管应用在模拟电子电路中开关管应用在数字电子电路中2、类型一.BJT的结构NPN型PNP型符号:

三极管的结构特点:（1）发射区的掺杂浓度＞＞集电区掺杂浓度。（2）基区要制造得很薄且浓度很低。--NNP发射区集电区基区发射结集电结ecb发射极集电极基极--PPN发射区集电区基区发射结集电结ecb发射极集电极基极2023/2/6二．BJT的内部工作原理（NPN管）

三极管在工作时要加上适当的直流偏置电压。若在放大工作态：发射结正偏：+UCE

－＋UBE－＋UCB－集电结反偏：由VBB保证由VCC、

VBB保证UCB=UCE-UBE>0共发射极接法c区b区e区

（1）因为发射结正偏，所以发射区向基区注入电子，形成了扩散电流IEN

。同时从基区向发射区也有空穴的扩散运动，形成的电流为IEP。但其数量小，可忽略。所以发射极电流IE≈

IEN。

（2）发射区的电子注入基区后，变成了少数载流子。少部分遇到的空穴复合掉，形成IBN。所以基极电流IB≈

IBN。大部分到达了集电区的边缘。1．BJT内部的载流子传输过程（3）因为集电结反偏，收集扩散到集电区边缘的电子，形成电流ICN

。

另外，集电结区的少子形成漂移电流ICBO。2023/2/62．电流分配关系三个电极上的电流关系:IE=IC+IB定义：(1)IC与IE之间的关系:所以:其值的大小约为0.9～0.99。

(2)IC与IB之间的关系：联立以下两式：得：所以：得：令：三极管的电流放大作用1、三极管的工作电压NPN型三极管PNP型三极管Vcc>VBB讲授新课NPN型三极管分组讨论处于放大状态的PNP型三极管其发射结和集电结分别是正偏还是反偏，以及三个电极电位之间的关系。Vcc>VBBNPN型三极管：UC>UB>UEPNP型三极管：UE>UB>UC三极管实现电流放大的外部条件：发射结正偏，集电结反偏PNP型三极管NPNUb>Ue发射结正偏Uc>Ub集电结反偏

Ub<Ue发射结正偏Uc<Ub集电结反偏三极管电流分配实验电路通过调节电位器RB的阻值，可调节基极的偏压，从而调节基极电流IB的大小。每取一个IB值，从毫安表可读取集电极电流IC和发射电流IE的相应值，实验数据见表2-4。2、三极管的电流放大作用表2-4三极管的电流放大作用次数项目123456IB/mA00.010.020.030.040.05IC/mA0.010.561.141.742.332.91IE/mA0.010.571.161.772.372.96电流关系说明集电极与基极电流关系IC=βIB三个电极电流之间的关系IE=IB+IC=（1+β）IB三极管三个电极电流关系

三极管电流放大作用的条件是：发射结加正向电压，集电结加反向电压。三极管电流放大的实质是：用较小的基极电流控制较大的集电极电流，是“以小控大”。

通过实验数据分析，三极管三个电极电流具有下表所示的关系。结论：三.BJT的特性曲线（共发射极接法）(1)输入特性曲线

iB=f(uBE)

uCE=const1）uCE=0V时，相当于两个PN结并联。3）uCE≥1V再增加时，曲线右移很不明显。

2）当uCE=1V时，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，所以基区复合减少，在同一uBE

电压下，iB

减小。特性曲线将向右稍微移动一些。死区电压硅0.5V锗0.1V导通压降硅0.7V锗0.3V(2)输出特性曲线iC=f(uCE)

iB=const

现以iB=60uA一条加以说明。

1）当uCE=0

V时，因集电极无收集作用，iC=0。2）uCE↑→Ic

↑

。3）当uCE

＞1V后，收集电子的能力足够强。这时，发射到基区的电子都被集电极收集，形成iC。所以uCE再增加，iC基本保持不变。同理，可作出iB=其他值的曲线。

输出特性曲线可以分为三个区域:饱和区——iC受uCE显著控制的区域，该区域内uCE＜0.7

V。此时发射结正偏，集电结也正偏。截止区——iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时，发射结反偏，集电结反偏。放大区——

曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。该区中有：饱和区放大区截止区三极管特性曲线测试电路

三极管的特性曲线1、输入特性锗管的输入特性曲线硅管的输入特性曲线三极管的输入特性曲线

三极管的输入特性曲线与二极管的正向特性曲线相似，只有当发射结的正向电压UBE大于死区电压（硅管0.5V，锗管0.2V）时才产生基极电流IB，这时三极管处于正常放大状态,发射结两端电压为UBE（硅管为0.7V，锗管为0.3V）。2、输出特性三极管的输出特性曲线

每条曲线可分为线性上升、弯曲、平坦三部分。对应不同IB值得不同的曲线，从而形成曲线簇。各条曲线上升部分很陡，几乎重合,平坦部分则按IB值从下往上排列，IB的取值间隔均匀，相应的特性曲线在平坦部分也均匀分布，且与横轴平行。在放大区内，有一个特定的基极电流，就有一个特定的集电极电流，实现基极对集电极电流的控制。名称截止区放大区饱和区范围IB=0曲线以下区域，几乎与横轴重合平坦部分线性区，几乎与横轴平行曲线上升和弯曲部分条件发射结反偏（或零偏），集电结反偏发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结正偏（或零偏）特征IB=0，IC=ICEO≈0（1）当IB一定时，IC的大小与UCE基本无关（但UCE的大小随IC的大小而变化），具有恒流特性；（2）IB不同，曲线也不同，IC受IB控制，具有电流放大特性，IC=hFEIB，△IC=β△IB各电极电流都很大，IC不受IB控制，三极管失去放大作用工作状态截止状态放大状态饱和状态输出特性曲线的三个区域提示：

对于NPN型三极管：工作于放大区时，UC﹥UB﹥UE；工作于截止区时，

UB≤UE；工作于饱和区时，UC≤UB。PNP型三极管与之相反。在模拟电子电路中三极管大多工作在放大状态，作为放大管使用；在数字电子电路中三极管工作在饱和或截止状态，作为开关管使用。【例2-1】已知三极管接在相应的电路中，测得三极管各电极的电位，如下图所示，试判断这些三极管的工作状态？在图（a）中，三极管为NPN型管，UB=2.7V，UC=8V，UE=2V，因UB＞UE，发射结正偏，UC＞UB，集电结反偏，所以图（a）中的三极管工作在放大状态。在图（b）中，三极管为NPN型管，UB=3.7V，UC=3.3V，UE=3V，因UB＞UE，发射结正偏，UC＜UB，集电结正偏，所以图（b）中的三极管工作在饱和状态。在图（c）中，三极管为NPN型管，

UB=2V，UC=8V，UE=2.7V，因UB＜UE，发射结反偏，所以图（c）中的三极管工作在截止状态。在图（d）中，三极管为PNP型，UB=-0.3V，UC=-5V，UE=0V。因UB＜UE，发射结正偏，UC＜UB，集电结反偏，所以图（d）中的三极管工作在放大状态。

（a）

（b）

（c）

（d）解：【例2-2】若有一三极管工作在放大状态，测得各电极对地电位分别为U1＝2.7V，U2＝4V，U3＝2V。试判断三极管的管型、材料及三个管脚对应的电极。由放大条件的分析知，三个管脚中B极的电位介于C极和E极之间，所以要判断管型、材料及电极，可按下面四步进行。第一步找B极。管脚1为基极。第二步判断材料。U1-U2既不等于0.7V，也不等于0.3V，而

U1－U3=2.7－2＝0.7V所以该三极管为硅管。第三步判断发射极和管型。因U1－U3＝0.7V，管脚3为发射极，又因U2>U1>U3,所以该三极管为NPN型三极管。最后确定剩余的管脚为集电极。解：四.BJT的主要参数1.电流放大系数（2）共基极电流放大系数：

iCE△=20uA(mA)B=40uAICu=0(V)=80uAI△BBBIBiIBI=100uACBI=60uAi一般取20~200之间2.31.5（1）共发射极电流放大系数：

2.极间反向电流（2）集电极发射极间的穿透电流ICEO

基极开路时，集电极到发射极间的电流——穿透电流。其大小与温度有关。

（1）集电极基极间反向饱和电流ICBO

发射极开路时，在其集电结上加反向电压，得到反向电流。它实际上就是一个PN结的反向电流。其大小与温度有关。锗管：ICBO为微安数量级，硅管：ICBO为纳安数量级。++ICBOecbICEO

3.极限参数

Ic增加时，要下降。当值下降到线性放大区值的70％时，所对应的集电极电流称为集电极最大允许电流ICM。（1）集电极最大允许电流ICM（2）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

PC=ICUCE

PCM<PCM

（3）反向击穿电压

BJT有两个PN结，其反向击穿电压有以下几种：

①

U（BR）EBO——集电极开路时，发射极与基极之间允许的最大反向电压。其值一般几伏～十几伏。②

U（BR）CBO——发射极开路时，集电极与基极之间允许的最大反向电压。其值一般为几十伏～几百伏。③U（BR）CEO——基极开路时，集电极与发射极之间允许的最大反向电压。

在实际使用时，还有U（BR）CER、U（BR）CES等击穿电压。--(BR)CEOU(BR)CBOU(BR)EBOU三极管的主要参数1、电流放大系数（1）共射极直流电流放大系数hFE

三极管集电极电流与与基极电流的比值，即hFE=IC/IB。反映三极管的直流电流放大能力。（2）共射极交流电流放大系数β

三极管集电极电流的变化量与基极电流的变化量之比，即β=△IC/△IB。反映三极管的交流电流放大能力。

同一只三极管，在相同的工作条件下hFE≈β，应用中不再区分，均用β来表示。

选管时，β值应恰当，β太小，放大作用差；β太大，性能不稳定，通常选用30～100之间的管子。

反映三极管的电流放大能力。基极开路时（IB=0），C-E极间的反向电流。好象是从集电极直接穿透三极管到达发射极的电流，故又叫“穿透电流”。

ICEO＝（1＋β）ICBO，反映了三极管的稳定性。选管子时，ICEO越小，管子受温度影响越小，工作越稳定。2、极间反向电流（1）集电极-基极间的反向饱和电流ICBO

发射极开路时，C-B极间的反向饱和电流。ICBO越小，集电结的单向导电性越好。

（2）集电极-发射极间反向饱和电流ICEO反映三极管的质量好坏。3、极限参数（1）集电极最大允许电流ICM

集电极电流过大时，三极管的β值要降低，一般规定β值下降到正常值的2/3时的集电极电流为集电极最大允许电流。

使用时一般IC＜ICM，否则管子易烧毁。选管时，ICM≥IC。（2）集电极-发射极间的反向击穿电压U（BR）CEO基极开路时，加在C与E极间的最大允许电压。

使用时，一般UCE＜U（BR）CEO，否则易造成管子击穿。选管时，U（BR）CEO≥UCE。（3）集电极最大允许耗散功率PCM

集电极消耗功率的最大限额。根据三极管的最高温度和散热条件来规定最大允许耗散功率PCM，要求PCM≥ICUCE。

PCM的大小与环境温度有密切关系，温度升高，PCM减小。对于大功率管，常在管子上加散热器或散热片，降低管子的环境温度，从而提高PCM。

工作时，ICUCE＜PCM，否则管子会因过热而损坏。选管时，PCM≥ICUCE。表示三极管工作时，不允许超过的极限值。

BJT的模型iCIBIB=0uCE(V)(mA)=20uABI=40uABI=60uABI=80uABI=100uA非线性器件UD=0.7VUCES=0.3ViB≈0iC≈0一.BJT的模型++++i-uBE+-uBCE+Cibeec截止状态ecb放大状态UDβIBICIBecb发射结导通压降UD硅管0.7V锗管0.3V饱和状态ecbUDUCES饱和压降UCES硅管0.3V锗管0.1V直流模型二.BJT电路的分析方法（直流）1.模型分析法（近似估算法）VCCVBBRbRc12V6V4KΩ150KΩ+UBE—+UCE—IBIC+VCC+VBBRbRc(+12V)(+6V)4KΩ150KΩ+UBE—+UCE—IBIC例：共射电路如图，已知三极管为硅管，β=40，试求电路中的直流量IB、

IC、UBE、UCE。+VCC+VBBRbRc(+12V)(+6V)4KΩ150KΩ+UBE—+UCE—IBICIC+UBE—IB0.7VβIBecb+VCCRc(+12V)4KΩ+VBBRb(+6V)150KΩ+UCE—解：设三极管工作在放大状态，用放大模型代替三极管。UBE=0.7V2.图解法VCCVBBRbRc12V6V4KΩ150KΩ+uCE—IB=40μAiC非线性部分线性部分iC=f(uCE)

iB=40μA直流负载线斜率：IB=40μAIC=1.5mAUCEQ=6V

直流工作点M(VCC,0)(12,0)UCEQ6V(0,3)iCCE(V)(mA)=60uAIBu=0BBII=20uABI=40uAB=80uAI=100uAIBICQ1.5mAQ2023/2/6

半导体三极管的型号第二位：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开关管用字母表示材料用字母表示器件的种类用数字表示同种器件型号的序号用字母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

放大电路的基本概念

放大电路（亦称放大器）是一种应用极为广泛的电子电路。在电视、广播、通信、测量仪表以及其它各种电子设备中，是必不可少的重要组成部分。它的主要功能是将微弱的电信号（电压、电流、功率）进行放大，以满足人们的实际需要。例如扩音机就是应用放大电路的一个典型例子。其原理框图如图所示。图扩音机原理框图

§2-2基本共射级放大电路

当人们对着话筒讲话时，声音信号经过话筒（传感器）被转变成微弱的电信号，经放大电路放大成足够强的电信号后，才能驱动扬声器，使其发出比原来大得多的声音。放大电路放大的实质是能量的控制和转换。在输入信号作用下，放大电路将直流电源所提供的能量转换成负载（例如扬声器）所获得的能量，这个能量大于信号源所提供的能量。因此放大电路的基本特征是功率放大，即负载上总是获得比输入信号大得多的电压或电流信号，也可能兼而有之。那么，由谁来控制能量转换呢？答案是有源器件，即三极管和场效应管等等。放大电路的目的是将微弱的变化信号不失真的放大成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表示，如图：uiuoAu放大电路的基本概念及性能指标

一.放大的基本概念

放大——把微弱的电信号的幅度放大。一个微弱的电信号通过放大器后，输出电压或电流的幅得到了放大，但它随时间变化的规律不能变，即不失真。二.放大电路的主要技术指标1.放大倍数——表示放大器的放大能力

根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求，放大器可分为四种类型，所以有四种放大倍数的定义。（1）电压放大倍数定义为:AU=uo/ui（2）电流放大倍数定义为:AI=io/ii

（3）互阻增益定义为:Ar=uo/ii

（4）互导增益定义为:Ag=io/ui2.输入电阻Ri——从放大电路输入端看进去的等效电阻Ri=ui/ii一般来说，Ri越大越好。（1）Ri越大，ii就越小，从信号源索取的电流越小。（2）当信号源有内阻时，Ri越大，ui就越接近uS。3.输出电阻Ro——

从放大电路输出端看进去的等效电阻

输出电阻是表明放大电路带负载能力的，Ro越小，放大电路带负载的能力越强，反之则差。

输出电阻的定义：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通频带越宽，表明放大电路对不同频率信号的适应能力越强。非线性失真系数D所有谐波总量与基波成分之比，即六、最大不失真输出幅度在输出波形没有明显失真情况下放大电路能够提供给负载的最大输出电压(或最大输出电流)可用峰-峰值(UOPP、IOPP)表示，或有效值表示(Uom、Iom)。七、最大输出功率与效率

输出不产生明显失真的最大输出功率。用符号Pom表示。：效率PV：直流电源消耗的功率基本单级放大电路的连接形式

基本单级大电路三种连接方式A.共射放大电路（CE，CommonEmitter）B.共集放大电路（CC，CommonCollector）C.共基放大电路(CB，CommonBase)A.共射放大电路输入回路输出回路B.共集放大电路输入回路输出回路C.共基放大电路输入回路输出回路一个放大电路能正常放大，必须遵循下面的二点原则：第一，晶体管必须工作于放大状态，即发射结正偏UBE>0;集电结反偏

UBC<0;第二，输入信号Ui(Ii)能有效地输入到三极管的输入端进行放大；而放大后的输出信号UO(IO)能有效地从输出端取出。基本放大电路元器件的作用

基本放大电路的组成三种三极管放大电路共射极放大电路共基极放大电路共集电极放大电路以共射极放大电路为例讲解工作原理电路中各元件的作用如下：C1RS+uiRCRB+UCCC2RL+es+uo++iB+uBE

iC+uCET

晶体管T

晶体管是放大元件，利用它的电流放大作用，在集电极电路获得放大了的电流iC，该电流受输入信号的控制。集电极电源电压UCC电源电压UCC除为输出信号提供能量外，它还保证集电结处于反向偏置，以使晶体管具有放大作用。

§2-2基本共射级放大电路

集电极负载电阻RC

集电极负载电阻简称集电极电阻，它主要是将电流的变化变换为电压的变化，以实现电压放大。

偏置电阻RB

它的作用是提供大小适当的基极电流，以使放大电路获得合适的工作点，并使发射结处于正向偏置。

耦合电容C1和C2

它们一方面起到隔直作用，C1用来隔断放大电路与信号源之间的直流通路，而C2用来隔断放大电路与负载之间的直流通路，使三者之间无直流联系互不影响。另一方面又起到交流耦合的作用，其电容值应足够大，以保证在一定的频率范围内，耦合电容上的交流压降小到可以忽略不计，即对交流信号可视为短路。返回基本放大电路的组成放大元件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出。RB+ECEBRCC1C2T集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。RB+ECEBRCC1C2T集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。RB+ECEBRCC1C2TRC的值一般为几千欧到几十千欧。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+ECEBRCC1C2TRB的值一般为几十千欧到几百千欧。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。单管共射极放大电路的结构及各元件的作用各元件作用：使发射结正偏，并提供适当的静IB和UBE。基极电源与基极电阻集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。集电极电阻RC，将变化的电流转变为变化的电压。耦合电容：电解电容，有极性，大小为10F~50F作用：隔直通交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。++各元件作用：可以省去电路改进：采用单电源供电RB+ECEBRCC1C2T单电源供电电路+ECRCC1C2TRBRB需要相应地提高阻值。参考点在晶体管电路中，通常将输入电压、输出电压以及电源的公共端称为“地”用⊥表示，但并不见得真的接到大地，只是以“地”端为零电位，作为电路中各点电位的参考点。换句话说，电路中各点电位的极性和数值，如不特殊注明，都是指该点相对于“地”的电位差。

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，表示交直流量。ua小写字母、小写下标，表示交流分量。uAua交直流量交流分量tUA直流分量基本放大电路的习惯画法

放大电路的分析方法放大电路分析静态分析动态分析估算法图解法微变等效电路法图解法直流通路和交流通路放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。交流通路：只考虑交流信号的分电路。直流通路：只考虑直流信号的分电路。信号的不同分量可以分别在不同的通路分析。

放大电路的静态工作点

放大电路没有输入信号时的工作状态称为直流工作状态或静止状态，简称静态。静态分析的目的就是确定放大电路的静态（直流）值，IB、IC和UCE。这些值可以在晶体管特性曲线上确定一个点，称为静态工作点(quiescentpoint)，用Q表示，分别记为IBQ、ICQ和UCEQ。开路开路RB+ECRCC1C2T直流通道RB+ECRC1.用直流通路法确定静态工作点直流通道RB+ECRC计算公式如下：画直流通路：Rb称为偏置电阻，IB称为偏置电流。用估算法分析放大器的静态工作点（IB、UBE、IC、UCE）IC=IB开路画出放大电路的直流通路将交流电压源短路，将电容开路。直流通路的画法：开路

在本放大电路中，电源电压EC和集电极电阻RC的大小确定后，静态工作点的位置就仅取决于偏置电流IBQ的大小。而IBQ≈EC／RB，因此当RB一经选定，IBQ也就固定不变，故该电路又称为固定偏置电路。对交流信号(输入信号ui)短路短路置零RB+ECRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路

放大电路的基本分析方法

放大电路没有输入信号时的工作状态称为静态。静态分析是要确定放大电路的静态值(直流值)

IB，

IC

，

UBE和UCE。返回1.用放大电路的直流通路确定静态值

可用右图所示的直流通路来计算静态值RCRB+UCCIB+UBE

IC+UCET

硅管的UBE约为0.6V，比UCC小得多，可以忽略不计。放大电路的静态分析[例1]

在共发射极基本交流放大电路中，已知UCC=12V，RC=4k，RB=300k，，试求放大电路的静态值。[解]例：用估算法计算静态工作点。已知：VCC=12V，RC=4K，Rb=300K，=37.5。解：请注意电路中IB和IC的数量级

结论：（1）放大电路中的信号是交直流共存，可表示成：虽然交流量可正负变化，但瞬时量方向始终不变（2）输出uo与输入ui相比，幅度被放大了，频率不变，但相位相反。uituBEtiBtiCtuCEtuot2.用图解法确定静态值根据可得出：

在晶体管的输出特性曲线组上作出一直线，它称为直流负载线，与晶体管的某条(由IB确定)输出特性曲线的交点

Q称为放大电路的静态工作点，由它确定放大电路的电压和电流的静态值。

基极电流IB的大小不同，静态工作点在负载线上的位置也就不同，改变IB的大小，可以得到合适的静态工作点，IB称为偏置电流，简称偏流。通常是改变RB的阻值来调整IB的大小。OIB

=0µA20µA40µA60µA80µA123UCCRCN24681012UCCMQ直流负载线图解过程:IC

/mAUCE

/VQ1Q2[例2]在共发射极基本交流放大电路中，已知UCC=12V，RC=4k，RB=300k，晶体管的输出特性曲线如上图。(1)作出直流负载线，(2)求静态值。[解]

(1)

由IC=0时，UCE=UCC=12V，和UCE=0时，可作出直流负载线(2)

由得出静态工作点Q，静态值为OIB

=0µA20µA40µA60µA80µA1231.524681012MQ静态工作点求得静态值为:IB=40A，IC=1.5mA,UCE=6VIC

/mAUCE

/V对交流信号(输入信号ui)交流通路——分析动态工作情况交流通路的画法：将直流电压源短路，将电容短路。短路短路置零

放大电路的动态态分析放大电路的交流模型分析法思路：将非线性的BJT等效成一个线性电路条件：交流小信号交流通路放大电路的动态态分析

放大电路有输入信号时的工作状态称为动态，动态分析是在静态值确定后，分析信号的传输情况，确定放大电路的电压放大倍数Au

，输入电阻ri和输入电阻ro

晶体管在小信号(微变量)情况下工作时，可以在静态工作点附近的小范围内用直线段近似地代替三极管的特性曲线，三极管就可以等效为一个线性元件。这样就可以将非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。1.微变等效电路法(1)

晶体管的微变等效电路OIB

UBE

UCEIB

QIBUBE

在晶体管的输入特性曲线上，将工作点Q

附近的工作段近似地看成直线，当UCE为常数时，UBE与IB之比称为晶体管的输入电阻，在小信号的条件下，rbe是一常数，由它确定ube和ib之间的关系。因此，晶体管的输入电路可用rbe等效代替。放大电路的动态态分析低频小功率晶体管输入电阻的常用下式估算Rbe是对交流而言的一个动态电阻。QIC

UCE

IBICICUCE

晶体管输出特性曲线的线性工作区是一组近似等距离的平行直线，当UCE为常数时，IC与IB之比即为晶体管的电流放大系数，在小信号的条件下，是一常数，由它确定ic受ib的控制关系。因此，晶体管的输出电路可用一受控电流源ic=ib等效代替。rbe的计算：由PN结的电流公式：其中：rbb’=300Ω所以：QIC

UCE

IBICICUCEUCE

晶体管的输出特性曲线不完全与横轴平行，当IB为常数时，UCE与

IC之比

称为晶体管的输出电阻，在小信号的条件下，rce也是一常数，在等效电路中与ib并联，由于rce的阻值很高，可以将其看成开路。由以上分析可得出晶体管的微变等效电路ubeibuceicubeuceicrce很大，一般忽略。

三极管的微变等效电路rbeibibrcerbeibibbce等效cbeEBCrceicrbe

ibib+uce+ubeCBE+ube+uceicibT(2)

放大电路的微变等效电路

先画出下图所示放大电路的交流通路，对交流分量而言，电容可视作短路；一般直流电源的内阻很小，可忽略不计，对交流讲直流电源也可以认为是短路的。将交流通路中的三极管用其微变等效电路来代替，即得到放大电路的微变等效电路。

C1RS+uiRCRB+UCCC2RL+es+uo++iBiCT基本放大电路+ubeTRCiiibicRLRSRBEBC+ui+es+uo+uce交流通路基本放大电路的微变等效电路rbe

EBCRCRLRBRSiiib+ui+es+uoui=

ubeuo=

uceicib当输入的是正弦信号时，各电压和电流都可用相量表示。(3)

电压放大倍数的计算rbe

EBCRCRLRBRS+++由上图可列出故放大电路的电压放大倍数当放大电路输出端开路(未接RL)时比接RL时高，可见RL越小，电压放大倍数越低。式中[例3]

在共发射极基本交流放大电路中，已知UCC=12V，RC=4k，RB=300k，，试求电压放大倍数Au。[解]

在例1中已求出(4)

放大电路输入电阻的计算如果放大电路的输入电阻较小：第一，将从信号源取用较大的电流，从而增加信号源的负担；第二，经过内阻Rs和ri的分压，使实际加到放大电路的输入电压Ui减小，从而减小输出电压；第三，后级放大电路的输入电阻，就是前级放大电路的负载电阻，从而将会降低前级放大电路电压放大倍数。因此，通常希望放大电路的输入电阻能高一些。

放大电路对信号源(或对前级放大电路)来说，是一个负载，可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信号源的负载电阻，也就是放大电路的输入电阻ri，即它是对交流信号而言的一个动态电阻。以共发射极基本放大电路为例，其输入电阻为共发射极基本放大电路的输入电阻基本上等于晶体管的输入电阻，是不高的。注意：ri与rbe意义不同不能混淆。(5)

放大电路输出电阻的计算

如果放大电路的输出电阻较大(相当于信号源的内阻较大)，当负载变化时，输出电压的变化较大，也就是放大电路带负载的能力较差。因此，通常希望放大电路输出级的输出电阻低一些。

放大电路对负载(或对后级放大电路)来说，是一个信号源，其内阻即为放大电路的输出电阻ro，它也是一个动态电阻。输出电阻的计算对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维南等效，戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。计算输出电阻的方法：(1)所有电源置零，然后计算电阻（对有受控源的电路不适用）。(2)所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。所以：用加压求流法求输出电阻：rbeRBRC00

放大电路的输出电阻可在信号源短路()，和输出端开路的条件下求得。从基本放大电路的微变等效电路看，当，电流源相当于开路，故2.图解法RC一般为几千欧，因此，共发射极放大电路的输出电阻较高。

首先在输入特性上作图，由输入信号ui确定基极电流的变化量ib，再在输出特性上作图，得到交流分量ic和uce即(uo)。由图解分析可得出:(1)交流信号的传输情况：OuBE/VQ1QQ2604020OO6040200.580.60.62UBEttiB/A在输入特性上作图(ui)uBE/ViB/AIB(ib)OIB=40A2060803Q1.5612N0MtOOQ22.250.752.251.50.75IC39369交流负载线Q1接负载后，Uom减小,Au下降。tQ1Q2空载输出电压iC

/mAuCE/VuCE/ViC

/mA(ic)UCEuo=

uce(2)电压和电流都含有直流分量和交流分量，即(3)输入信号电压ui和输出电压uo相位相反。

此外，还要求放大电路输出信号尽可能不失真，所谓失真,是指输出信号的波形不像输入信号的波形。引起失真最常见的原因是由于静态工作点不合适或者信号太大，使放大电路的工作范围超出了晶体管特性曲线上的线性范围。这种通常称为非线性失真。OQ15ibOttOuBE/ViB/mAuBE/ViB/mA(a)

工作点偏低引起ib失真①工作点偏低引起截止失真(ui)OIB=5µA20608031.5612tOOQ

2.250.752.251.50.7539400(b)工作点偏低引起

ic、uce

(uo)失真0.250.25正半周变平t截止失真uo波形iC

/mAuCE/VuCE/ViC

/mA(iC)uo=

uceO20A40A80A123IB=0QtOO②

静态工作点偏高引起饱和失真iC正半周被削平

IB=60A

uo波形tuce负半周被削平饱和失真iC

/mAuCE/VuCE/ViC

/mAuo=

uceib(不失真）返回

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。Q变UBEICEO变T变IC变1.温度对静态工作点的影响

静态工作点的稳定

§2-3射极偏置放大电路1）、温度对UBE的影响iBuBE25ºC50ºCTUBEIBIC2）、温度对值及ICEO的影响T、ICEOICiCuCEQQ´温度上升时，输出特性曲线上移，造成Q点上移。总之：TICI1I2IB2.静态工作点稳定的放大器选I2=（5~10）IB∴I1I2ICIE（1）结构及工作原理静态工作点稳定过程：TUBEICICIEUE

UBE=UB-UE=UB-IE

ReUB稳定IB由输入特性曲线I1I2IBICIE（2）直流通道及静态工作点估算:IB=IC/UCE=VCC-ICRC-IEReICIE=UE/Re

=（UB-UBE）/Re

电容开路,画出直流通道

将电容短路,直流电源短路，画出电路的交流小信号等效电路（3）动态分析：电压放大倍数：RL=RC//RL输入电阻：输出电阻：思考：若在Re两端并电容Ce会对Au、Ri、Ro有什么影响？

静态工作点的稳定

放大电路不仅要有合适的静态工作点，而且要保持静态工作点的稳定。由于某种原因，例如温度的变化，将使集电极电流的静态值IC发生变化，从而影响静态工作点的稳定。上一节所讨论的基本放大电路偏置电流

当RB一经选定后，IB也就固定不变，这种称为固定偏置放大电路，它不能稳定静态工作点。为此，常采用分压式偏置放大电路。+UCCRCC1C2TRLRE+CE++RB1RB2RS+ui+es+uoiBiC+uCE+uBE

分压式偏置放大电路+UCCRCTRERB1RB2IBIC+UCE+UBE

I1I2IE直流通路由直流通路可列出若使则基极电位可认为VB与晶体管的参数无关，不受温度影响，而仅为RB1和RB2的分压电路所固定。若使则

因此，只要满足和两个条件，VB和IE或IC就与晶体管的参数几乎无关，不受温度变化的影响，使静态工作点能得以基本稳定。对硅管而言，在估算时一般可取I2=(5~10)

IB和VB=(5~10)UBE。

这种电路稳定工作点的实质是：当温度升高引起IC增大时，发射极电阻RE上的压降增大，使UBE减小，从而使IB减小，以限制IC的增大，工作点得以稳定。

电容CE的作用是使交流旁路，防止RE上产生交流压降降低电压放大倍数，CE称为交流旁路电容。

[例1]

在分压式偏置放大电路中，已知UCC=12V，RC=2k，RE=2k，RB1=20k，RB2=10k，RL=6k，晶体管的。(1)试求静态值；(2)画出微变等效电路；(3)计算该电路的Au，ri和ro

。[解](1)(2)rbe

EBCRCRLRB2RS+++RB1(3)返回射极输出器是从发射极输出。在接法上是一个共集电极电路。静态分析RERB+UCCIB+UBE

+UCETICIE直流通路C1RS+uiRERB+UCCC2RL+es+uo++iB+uBE

iE+uCET射极输出器用直流通路确定静态值：§2-4共集电极、基极放大电路动态分析由射极输出器的微变等效电路可得出1.电压放大倍数式中rbe

EBRERLRBRS+++C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：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。输出电阻用加压求流法求输出电阻。rorbeRERBRSrbeRERBRS电源置0一般：所以：射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。2.输入电阻射极输出器的输入电阻很高。3.输出电阻rbe

EBRERBRS+计算ro的等效电路C

可用右图计算输出电阻，将信号源短路，保留其内阻RS，RS与

RB并联后的等效电阻为

。在输出端将RL取去，外加一交流电压

，产生电流

。因rbe<<(1+)RL，故，两者同相，大小基本相等，但Uo略小于Ui，即接近1，但恒小于1。通常故例如，=40，rbe=0.8k，RS=50，RB=120k，由此得可见射极输出器的输出电阻是很低的。

射极输出器的主要特点是：电压放大倍数接近1；输入电阻高；输出电阻低。因此，它常被用作多级放大电路的输入级或输出级。

[例1]

用射极输出器和分压式偏置放大电路组成两级放大电路，如下图所示。已知：UCC=12V，1=60，RB1=200k，RE1=2k，RS=100。后级的数据同例10.3.1，即RC2=2k，RE2=2k，RB1=20k，RB2=10k，RL=6k，2=37.5，试求：(1)前后级放大电路的静态值；(2)放大电路的输入电阻ri和输出电阻ro；(3)各级电压放大倍数Au1，Au2及两级电压放大倍数Au。

[解]

由于电容有隔直作用，各级放大电路的静态值可以单独考虑。同时耦合电容上的交流压降可以忽略不计，使前级输出信号电压差不多无损失地传送到后级输入端。C1RSRE1RB1C2+es++T1+UCCRC2C3T2RLRE2+CE2+RB1RB2(1)

前级静态值为后级静态值同10.3节例1，即(2)放大电路的输入电阻式中为前级的负载电阻，其中ri2为后级的输入电阻，已在10.3节例1中求得，ri2=0.79k，于是输出电阻(3)

计算电压放大倍数前级后级(见10.3节例1)两级电压放大倍数返回[例1]

在分压式偏置共源极放大电路中，已知UDD=20V，RD=5k

，RS=1.5k,RG1=100k，RG2=47k,RG=2M，RL=10k，gm=2mA/V，ID=1.5mA。试求：(1)静态值；(2)电压放大倍数。[解]

(1)静态值(2)

电压放大倍数射极输出器的使用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。

共基极放大电路

共集电极放大电路和共基极放大电路

输入信号加在发射极和基极之间，输出信号由集电极和基极之间取出，输入回路与输出回路的公共端是基极。(a)原理图 (b)交流通路147

1.静态分析

共基极放大电路图

共基极放大电路的直流通路图

共基极放大电路

与基极分压式射极偏置电路的直流通路是一样的，因此计算Q点的方法相同2.动态分析

共基极放大电路图

共基极放大电路图

交流通路图

共基极放大电路的小信号等效电路2.动态分析

共基极放大电路图

共基极放大电路的小信号等效电路①

求电压增益②

计算输入电阻Ri③

计算输出电阻

共基极放大电路的电压增益与固定偏流共射极电路的数值相同，也具有电压放大作用，而且输出电压和输入电压同相位。

共基极放大电路的输出电阻与共射极放大电路的输出电阻相同一般在几欧姆至几十欧。

放大电路三种组态的比较

共集电极放大电路和共基极放大电路

共射极放大电路对输入电压和电流都有放大作用，但输出电压与输入电压反相位。输入电阻在三种组态中居中，输出电阻较大。常用作多级放大电路的中间级。

共集电极放大电路有电流放大和功率放大作用。在三种组态中，输入电阻最大，输出电阻最小，常用于放大电路的输入级、输出级。由于有电压跟随作用，也做缓冲器。

共基极放大电路有电压放大作用和电流跟随作用，输入电阻小，输出电阻与共射极电路相当。

放大电路三种组态的比较共射极电路共集电极电路共基极电路vo与vi反相vo与vi同相vo与vi同相多级放大电路的中间级输入级、中间级、输出级高频或宽频带电路及恒流源电路三种基本组态的比较

频率响应大(几百千欧~几兆欧)小(几欧~几十欧)中(几十千欧~几百千欧)rce小(几欧~几十欧)大(几十千欧以上)中(几百欧~几千欧)

rbe组态性能共射组态共集组态共基组态差较好好三种组态放大器的比较

参数共射放大器共基放大器共集电放大器应用中间级高频、宽带、恒流源输入、输出级中间隔离极例电路如图题所示，BJT的电流放大系数为β，输入电阻为rbe，略去了偏置电路。试求下列三种情况下的电压增益AV、输入电阻Ri和输出电阻RO①vs2=0，从集电极输出；②vs1=0，从集电极输出；③vs2=0，从发射极输出。解①共发射极接法bRcvivoec++--rbeβIbReIbIevs2vs1+--+ReRcTecb②共基极组态ebcvs2-+-+voReRcTvs2++--ReRcebcvorbeβIbIeIbRo

RCvs1=0，从集电极输出vs2vs1+--+ReRcTecb③共集电极组态vs1ecbRcRevo++--vs2=0，从发射极输出IcIe++vs1--ecbrbeReRcvoβIbIbvs2vs1+--+ReRcTecb一、复合管的组成及其电流放大系数复合管的构成：+uBEiBiB1iC2iCiEiE1=iB2T1bT2eciC1由两个或两个以上三极管组成。1.复合管共射电流放大系数值由图可见晶体管基本放大电路的派生电路（选修）复合管放大电路（放在功放电路中讲）+uBEiBiB1iC2iCiEiE1=iB2T1bT2eciC1则2.复合管输入电阻

rbe其中所以显然，、rbe

均比一个管子1、rbe1提高了很多倍。3.构成复合管时注意事项（1）前后两个三极管连接关系上，应保证前级输出电流与后级输入电流实际方向一致。（2）外加电压的极性应保证前后两个管子均为发射结正偏，集电结反偏，使管子工作在放大区。复合管的接法T1bT2ecT2T1bec(a)NPN型(b)PNP型图2.6.1复合管(c)NPN型cT1bT2e(d)PNP型T2T1bec图2.3.1复合管结论1.两个同类型的三极管组成复合管，其类型与原来相同。复合管的12，复合管的rbe=rbe1+(1+1)rbe2。2.两个不同类型的三极管组成复合管，其类型与前级三极管相同。复合管的12，复合管的rbe=rbe1+(1+1)

rbe2

。3.在集成运放中，复合管不仅用于中间级，也常用于输入级和输出级。优点可以获得很高的电流放大系数；提高中间级的输入电阻；提高了集成运放总的电压放大倍数。二、复合管共射放大电路阻容耦合复合管共射放大电路电压放大倍数与没用复合管时相当，但输入电阻大大增加,增强了电流放大能力。三、复合管共集放大电路阻容耦合复合管共集放大电路复合管共集放大电路使输入电阻大大增加，输出电阻大大减小。第一级放大电路输入

输出第二级放大电路第n级放大电路……第n-1

级放大电路功放级一级放大器放大倍数不够，需要多级级联。放大倍数满足要求，输入电阻或输出电阻不满足要求，也需要级联。多级放大电路还可以展宽放大器的通频带，提高稳定性，改善高频特性等。1.怎样级联？2.多级放大器性能指标如何计算？为什么需要多级放大电路？

§2-5多级放大电路输入级→输入电阻高，噪声和漂移小。对各级电路的要求：输出级→动态范围大，输出功率大，带载能力强。中间级→具有足够大的放大能力。多级放大电路的组成输入级中间级输出级单级放大器常常采用电容进行信号的耦合放大电路中的信号耦合技术单级放大器中的耦合技术耦合：即信号的传输方式。耦合方式：电容耦合；变压器耦合；光电耦合；直接耦合。多级放大电路对耦合电路要求：①

静态：保证各级Q点设置②

动态:传送信号。要求：波形不失真，减少压降损失。

一.多级放大电路耦合技术1.直接耦合→将后级电路通过导线直接与前级相连优点：①电路中没有电容和变压器，易于集成。

②能放大交流信号，同时也能放大直流或缓变信号。缺点：①各级静态工作点Q相互影响，分析、设计和调试困难；

②前后级的直流电平需匹配；

③存在着严重的零点漂移现象。直接耦合两个特殊问题：①前后级的直流电平需匹配；②存在着严重的零点漂移现象。RC1RC2T2RB_vi+VCCRL+_vo+T1级间电平配置常用的解决方法提高后级射极电位电平移位+VCC

T2RERC2RC1RBT1RzDZ+VCC

T2RERC2RC1RBT1两种管子互补+VCC

T2RC2RE2RC1RB1T1–VCC

级间电平配置常用的解决方法零点漂移问题的解决方法

当输入vi=0时，输出电压vO并不恒定，而是出现缓慢的、无规则的漂动。这种现象称为零点漂移，简称零漂。零漂实质上就是放大电路静态工作点的变化引起零漂的主要原因→(a)

元器件参数，特别是晶体管的参数会随温度的变化而变化。(b)元器件会出现老化，参数发