第二章晶体管其放大电路基础

第二章晶体管其放大电路基础第一页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五本章重点和考点：三极管的电流放大原理，如何判断三极管的管型、管脚和管材。2.共射放大电路的静态工作点分析和动态参数计算。3.放大电路失真分析和最大输出电压计算。4.BJT三种组态的特点5、掌握多级放大电路的耦合方式，为集成电路的学习打好基础6、掌握直接耦合放大电路中差分放大电路的组态及动态参数的计算7、单管共射放大电路混合π模型等效电路图、频率响应的表达式及波特图绘制第二页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五本章讨论的问题：1.晶体管是通过什么方式来控制集电极电流的？场效应管是通过什么方式来控制漏极电流的？为什么它们都可以用于放大？2.什么是放大？放大电路放大信号与放大镜放大物体意义相同吗？放大的特征是什么？3.为什么晶体管的输入、输出特性说明它有放大作用？如何将晶体管接入电路才能起到放大作用？组成放大电路的原则是什么？有几种接法？4.如何评价放大电路的性能？有哪些主要指标？第三页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五本章讨论的问题：5.晶体管三种基本放大电路各有什么特点？如何根据它们的特点组成派生电路？6.单管放大电路为什么不能满足多方面性能的要求？7.如何将多个单级放大电路连接成多级放大电路？各种连接方式有和特点？8.直接耦合放大电路的特殊问题是什么？如何解决？9.为什么要讨论频率响应？如何制定一个RC网络的频率响应？如何画出频率响应曲线？10.什么是放大电路的通频带？哪些因素影响通频带？如何确定放大电路的通频带？第四页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五2.1双极型晶体管(BJT)第三讲又称半导体三极管、晶体三极管，或简称晶体管。(BipolarJunctionTransistor)三极管的外形如下图所示。三极管有两种类型：NPN型和PNP型。

主要以NPN型为例进行讨论。图2.1.1三极管的外形X：低频小功率管D：低频大功率管G：高频小功率管A：高频大功率管第五页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五我国晶体管得型号命名方法

第六页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五2.1.1晶体管的结构及类型常用的三极管的结构有硅平面管和锗合金管两种类型。图2.1.2a三极管的结构(a)平面型(NPN)(b)合金型(PNP)ebbecPNPe发射极，b基极，c集电极。NcNP二氧化硅发射区集电区基区基区发射区集电区第七页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五图2.1.2(b)三极管结构示意图和符号NPN型ecb符号集电区集电结基区发射结发射区集电极c基极b发射极eNNP第八页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五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图1.3.2©三极管结构示意图和符号(b)PNP型第九页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五2.1.2晶体管的工作原理以NPN型三极管为例讨论cNNPebbec表面看三极管若实现放大，必须从三极管内部结构和外部所加电源的极性来保证。不具备放大作用第十页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五三极管内部结构要求：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。第十一页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五实验+-bce共射极放大电路UBBUCCuBEiCiB+-uCEiEiB00.02 0.04 0.060.080.10iC<0.0010.70 1.502.303.103.95iE<0.0010.72 1.542.363.184.05表1-1电流单位：mA第十二页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五becRcRb一、晶体管内部载流子的运动IEIB发射结加正向电压，扩散运动形成发射极电流发射区的电子越过发射结扩散到基区，基区的空穴扩散到发射区—形成发射极电流

IE

(基区多子数目较少，空穴电流可忽略)。2.扩散到基区的自由电子与空穴的复合运动形成基极电流

电子到达基区，少数与空穴复合形成基极电流Ibn，复合掉的空穴由VBB补充。多数电子在基区继续扩散，到达集电结的一侧。晶体管内部载流子的运动第十三页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五becIEIBRcRb3.集电结加反向电压，漂移运动形成集电极电流Ic

集电结反偏，有利于收集基区扩散过来的电子而形成集电极电流

Icn。其能量来自外接电源VCC。IC另外，集电区和基区的少子在外电场的作用下将进行漂移运动而形成反向饱和电流，用ICBO表示。ICBO晶体管内部载流子的运动第十四页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五beceRcRb二、晶体管的电流分配关系IEpICBOIEICIBIEnIBnICnIC=ICn+ICBO

IE=ICn+IBn+IEp

=IEn+IEpIE=IC+IB图1.3.4晶体管内部载流子的运动与外部电流IB=IEP+IBN－ICBO

~IBN－ICBO~第十五页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五第一章半导体器件三、晶体管的共射电流放大系数整理可得：ICBO称反向饱和电流ICEO称穿透电流1、共射直流电流放大系数2、共射交流电流放大系数VCCRb+VBBC1TICIBC2Rc+共发射极接法第十六页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五第一章半导体器件3、共基直流电流放大系数或4、共基交流电流放大系数直流参数与交流参数、的含义是不同的，但是，对于大多数三极管来说，与，与的数值却差别不大，计算中，可不将它们严格区分。5.与的关系ICIE+C2+C1VEEReVCCRc共基极接法第十七页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五第一章半导体器件2.2.1晶体管的共射特性曲线uCE=0VuBE

/V

iB=f(uBE)

UCE=const(2)当uCE≥1V时，uCB=uCE

-uBE>0，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，基区复合减少，在同样的uBE下IB减小，特性曲线右移。(1)当uCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。一.输入特性曲线uCE=0VuCE

1VuBE

/V+-bce共射极放大电路UBBUCCuBEiCiB+-uCE第十八页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五第一章半导体器件饱和区：iC明显受uCE控制的区域，该区域内，一般uCE＜0.7V(硅管)。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。iC=f(uCE)

IB=const二、输出特性曲线输出特性曲线的三个区域:截止区：iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时，uBE小于死区电压，集电结反偏。放大区：iC平行于uCE轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。第十九页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五第一章半导体器件三极管的参数分为三大类:

直流参数、交流参数、极限参数一、直流参数1.共发射极直流电流放大系数=（IC－ICEO）/IB≈IC/IBvCE=const2.1.4晶体管的主要参数2.共基直流电流放大系数3.集电极基极间反向饱和电流ICBO集电极发射极间的反向饱和电流ICEOICEO=（1+）ICBO第二十页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五第一章半导体器件二、交流参数1.共发射极交流电流放大系数

=iC/iBUCE=const2.共基极交流电流放大系数α

α=iC/iE

UCB=const3.特征频率fT值下降到1的信号频率第二十一页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五第一章半导体器件1.最大集电极耗散功率PCM

PCM=iCuCE

三、极限参数2.最大集电极电流ICM3.反向击穿电压

UCBO——发射极开路时的集电结反 向击穿电压。UEBO——集电极开路时发射结的反 向击穿电压。

UCEO——基极开路时集电极和发射极间的击穿电压。几个击穿电压有如下关系UCBO＞UCEO＞UEBO第二十二页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五第一章半导体器件

由PCM、ICM和UCEO在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。

输出特性曲线上的过损耗区和击穿区

PCM=iCuCE

U(BR)CEOUCE/V第二十三页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五第一章半导体器件2.1.5温度对晶体管特性及参数的影响一、温度对ICBO的影响温度每升高100C，ICBO增加约一倍。反之，当温度降低时ICBO减少。硅管的ICBO比锗管的小得多。二、温度对输入特性的影响温度升高时正向特性左移，反之右移60402000.40.8I/mAU/V温度对输入特性的影响200600三、温度对输出特性的影响温度升高将导致IC增大iCuCEOiB200600温度对输出特性的影响第二十四页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五第一章半导体器件三极管工作状态的判断[例1]：测量某NPN型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＝0V（2）VC＝6VVB＝4VVE＝3.6V（3）VC＝3.6VVB＝4VVE＝3.4V解：原则：正偏反偏反偏集电结正偏正偏反偏发射结饱和放大截止对NPN管而言，放大时VC＞VB＞VE

对PNP管而言，放大时VC＜VB＜VE

（1）放大区（2）截止区（3）饱和区第二十五页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五第一章半导体器件[例2]某放大电路中BJT三个电极的电流如图所示。

IA＝-2mA,IB＝-0.04mA,IC＝+2.04mA,试判断管脚、管型。解：电流判断法。电流的正方向和KCL。IE=IB+ICABC

IAIBICC为发射极B为基极A为集电极。管型为NPN管。管脚、管型的判断法也可采用万用表电阻法。参考实验。第二十六页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五第一章半导体器件例[3]：测得工作在放大电路中几个晶体管三个电极的电位U1、U2、U3分别为：

（1）U1=3.5V、U2=2.8V、U3=12V（2）U1=3V、U2=2.8V、U3=12V（3）U1=6V、U2=11.3V、U3=12V（4）U1=6V、U2=11.8V、U3=12V判断它们是NPN型还是PNP型？是硅管还是锗管？并确定e、b、c。（1）U1b、U2e、U3cNPN硅（2）U1b、U2e、U3cNPN锗（3）U1c、U2b、U3ePNP硅（4）U1c、U2b、U3ePNP锗原则：先求UBE，若等于0.6-0.7V，为硅管；若等于0.2-0.3V，为锗管。发射结正偏，集电结反偏。NPN管UBE＞0，UBC＜0，即UC＞UB＞UE

。PNP管UBE＜0，UBC＜0，即UC＜UB＜UE

。解：第二十七页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五第一章半导体器件光电三极管一、等效电路、符号二、光电三极管的输出特性曲线ceceiCuCEO图1.3.11光电三极管的输出特性E1E2E3E4E＝0第二十八页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五第一章半导体器件复习1.BJT放大电路三个电流关系？IE=IC+IB2.BJT的输入、输出特性曲线？uCE=0VuCE

1VuBE

/V3.BJT工作状态如何判断？第二十九页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五2.2放大的概念和电路主要指标(第四讲）

2.2.1放大的概念电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。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(二端口）表示，如图：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。放大电路放大的本质是能量的控制和转换。uoAuui第三十页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五放大电路的性能指标放大电路示意图图2.1.2放大电路示意图第三十一页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五1、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）电压放大倍数为:Auu=UO/UI（重点）（2）电流放大倍数为:Aii=IO/II

（4）互导放大倍数为:Aiu=IO/UI（3）互阻放大倍数为:Aui=UO/II本章重点研究电压放大倍数Auu第三十二页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五2、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~USUiRi=Ui/Ii一般来说，Ri越大越好。Why？第三十三页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五3、输出电阻Ro从放大电路输出端看进去的等效电阻。输入端正弦电压，分别测量空载和输出端接负载RL的输出电压、。输出电阻愈小，带载能力愈强。第三十四页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五4、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。第三十五页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五5、非线性失真系数D所有谐波总量与基波成分之比，即6、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)。7、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第三十六页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五三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第三十七页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五2.2.2基本共射放大电路的工作原理一、基本共射放大电路的组成及各元件作用T：NPN型三极管，为放大元件；VCC：为输出信号提供能量；RC：当iC通过Rc，将电流的变化转化为集电极电压的变化，传送到电路的输出端；VBB、Rb：为发射结提供正向偏置电压，提供静态基极电流(静态基流)。图2.2.1基本共射放大电路T第三十八页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五放大元件iC=iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。输入输出？参考点uiuoRB+ECEBRCC1C2T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，将变化的电流转变为变化的电压。基极电源与基极电阻使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。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。可以省去第三十九页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五单电源供电电路+ECRCC1C2TRB第四十页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五放大电路没有输入信号时的工作状态称为静态。二、设置静态工作点的必要性1、静态工作点(QuiescentPoint)静态工作点Q（直流值）：UBEQ、IBQ、ICQ

和UCEQ图2.2.1基本共射放大电路TICQ=IBQ对于NPN硅管UBEQ＝0.7V，PNP锗管UBEQ＝-0.2V第四十一页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五2、为什么要设置静态工作点图2.2.2没有设置合适的静态工作点T+ui-输出电压会出现失真对放大电路的基本要求：1.输出波形不能失真。2.输出信号能够放大。Q点不仅影响放大电路是否会失真，而且影响放大电路的几乎所有的动态参数。第四十二页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五由于电源的存在IB0RB+ECRCC1C2T第四十三页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五IBQICQUBEQUCEQ(ICQ,UCEQ)(IBQ,UBEQ)RB+ECRCC1C2T第四十四页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五(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第四十五页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五IBUBEQICUCEuCE怎么变化？假设uBE有一微小的变化ibtibtictuit第四十六页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五各点波形RB+ECRCC1C2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiB第四十七页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五→△uCE（-△iC×Rc）→△uBE→△iB→△iC（b△iB）电压放大倍数：→

BCE一．放大原理三、基本共射放大电路的工作原理及波形分析若设置了适当静态工作点第四十八页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五IBQuiOtiB

OtuCEOtuoOtiC

OtICQUCEQ-++VT123URBIRBBBECCCCb（+12V）IUVCE符号说明基本共射放大电路的电压放大作用是利用晶体管的电流放大作用，并依靠RC将电流的变化转化成电压的变化来实现的。各电压、电流的波形第四十九页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五四、放大电路的组成原则1、组成原则1.必须有为放大管提供合适Q点的直流电源。保证晶体管工作在放大区；场效应管工作在恒流区。2.电阻适当，同电源配合，使放大管有合适Q点。3.输入信号必须能够作用于放大管的输入回路。对于晶体管能产生△uBE，对于场效应管能产生△uGS，从而改变输出回路的电流，放大输入信号。

4.当负载接入时，必须保证放大管的输出回路的动态电流能够作用于负载，从而使负载获得比输入信号大得多的信号电流或信号电压。第五十页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五2、常见的两种共射放大电路1.直接耦合共射放大电路图2.2.5阻容耦合共射放大电路T2.阻容耦合共射放大电路ICQ

IBQUCEQ=VCC–ICQ

RCICQ

IBQUCEQ=VCC–ICQ

RC图2.2.4直接耦合共射放大电路TRb1Rb2第五十一页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五2.3.1直流通路和交流通路

阻容耦合放大电路的直流通路耦合电容：通交流、隔直流直流电源：内阻为零直流电源和耦合电容对交流相当于短路

共射极放大电路2.3放大电路的静态分析方法+-阻容耦合放大电路的交流通路第五十二页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五+ECRCC1C2TRB+ECRCT直流通路RB第五十三页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五+ECRCC1C2TRBRCTRBRCTRB交流通路第五十四页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五练习：画出下图的直流通路和交流通路RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo第五十五页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五RB+ECC1C2RERLuiuo第五十六页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五第五十七页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五补充内容：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第五十八页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五(a)(d)(b)(c)第五十九页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五(a)(b)(d)(c)第六十页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五(f)(e)第六十一页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五2.3.2图解法在三极管的输入、输出特性曲线上直接用作图的方法求解放大电路的工作情况。一、静态工作点的分析1.先用估算的方法计算输入回路IBQ、UBEQ。2.用图解法确定输出回路静态值。方法：根据uCE=VCC

-

iCRc式确定两个特殊点第六十二页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五输出回路输出特性直流负载线Q由静态工作点Q确定的ICQ、UCEQ为静态值。第二章基本放大电路第六十三页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五（1）画直流通路开路开路RB+ECRCC1C2T直流通道RB+ECRC第六十四页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五（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第六十五页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五ICUCEUCE=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=0第六十六页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五ICUCEECQIB（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第六十七页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五（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第六十八页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五（2）根据直流通道估算UCE、IBICUCE直流通道RBRC第六十九页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五例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放大第七十页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五集电极－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方程第七十一页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五放大电路如图所示。已知BJT的ß=80，Rb=300k，Rc=2k，VCC=+12V，求：（1）放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？共射极放大电路

（2）当Rb=100k时，放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？（忽略BJT的饱和压降）解：（1）（2）当Rb=100k时，静态工作点为Q（40uA，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大区。其最小值也只能为0，即IC的最大电流为：所以BJT工作在饱和区。UCEQ不可能为负值，此时，Q（120uA，6mA，0V），例题第七十二页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五T【例】图示单管共射放大电路及特性曲线中，已知Rb=280k，Rc=3k，集电极直流电源VCC=12V，试用图解法确定静态工作点。解：首先估算IBQ做直流负载线，确定Q点根据UCEQ=VCC–ICQ

RciC=0，uCE=12V；uCE=0，iC=4mA.第七十三页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五0iB

=0µA20µA40µA60µA80µA134224681012MQ静态工作点IBQ=40µA，ICQ=2mA，UCEQ=6V.uCE

/V由Q点确定静态值为：iC

/mA第二章基本放大电路第七十四页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五1.交流通路的输出回路输出通路的外电路是Rc和RL的并联。2.交流负载线交流负载线交流负载线斜率为：OIBiC

/mAuCE

/VQ静态工作点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第七十五页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五3.动态工作情况图解分析0.680.72uBEiBtQ000.7t6040200uBE/ViB/µAuBE/ViBUBE（动画3-1）第七十六页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五交流负载线直流负载线4.57.5uCE912t0ICQiC

/mA0IB=40µA2060804Q260uCE/ViC

/mA0tuCE/VUCEQiC输出回路工作情况分析第七十七页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五4.电压放大倍数【例】用图解法求图示电路电压放大倍数。输入、输出特性曲线如右图，RL=3k。uCE=(4.5–7.5)V=-3VuBE=(0.72–0.68)V=0.04V解：求确定交流负载线取iB=(60–20)A=40A则输入、输出特性曲线上有图2.4.3(a)T第七十八页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五二、波形非线性失真的分析1.静态工作点过低，引起iB、iC、uCE的波形失真ibui结论：iB波形失真OQOttOuBE/ViB/µAuBE/ViB/µAIBQ——截止失真（动画3-2）第七十九页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五iC

、uCE

(uo

)波形失真NPN管截止失真时的输出uo波形。uo波形顶部失真uo=

uceOiCtOOQ

tuCE/VuCE/ViC

/mAICQUCEQ第八十页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五OIB=0QtOO

NPN管uo波形tiCuCE/VuCE/ViC

/mAuo=

uceib(不失真)ICQUCEQ2.Q点过高，引起iC、uCE的波形失真—饱和失真uo波形底部失真第八十一页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五3.用图解法估算最大输出幅度OiB=0QuCE/ViC

/mAACBDE交流负载线输出波形没有明显失真时能够输出最大电压。即输出特性的A、B所限定的范围。

Q

尽量设在线段AB的中点。则AQ=QB，CD=DE问题：如何求最大不失真输出电压？Uomax=min[(UCEQ-UCES),(UCC–UCEQ)]第八十二页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五4.用图解法分析电路参数对静态工作点的影响（1）改变Rb，保持VCC，Rc，不变；OIBiCuCE

Q1Rb增大，Rb减小，Q点下移；Q点上移；Q2OIBiCuCE

Q1Q3（2）改变VCC，保持Rb，Rc，不变；升高VCC，直流负载线平行右移，动态工作范围增大，但管子的动态功耗也增大。Q2第八十三页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五3.改变Rc，保持Rb，VCC，不变；4.改变，保持Rb，Rc，VCC

不变；增大Rc，直流负载线斜率改变，则Q点向饱和区移近。OIBiCuCE

Q1Q2OIBiCuCE

Q1Q2增大，ICQ增大，UCEQ减小，则Q点移近饱和区。图2.4.9(c)图2.4.9(d)第八十四页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五图解法小结1.能够形象地显示静态工作点的位置与非线性失真的关系；2.方便估算最大输出幅值的数值；3.可直观表示电路参数对静态工作点的影响；4.有利于对静态工作点Q的检测等。第八十五页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五2.4.2微等效电路法动态分析中的应用（第五讲）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。一、微变等效条件研究的对象仅仅是变化量信号的变化范围很小第八十六页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五1.H(hybrid)参数的引出在小信号情况下，对上两式取全微分得用小信号交流分量表示vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce输入、输出特性如下：iB=f(vBE)

vCE=constiC=f(vCE)

iB=const可以写成：vBEvCEiBcebiCBJT双口网络二、晶体管共射参数等效模型第八十七页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五输出端交流短路时的输入电阻；输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数；输入端交流开路时的反向电压传输比；输入端交流开路时的输出电导。其中：四个参数量纲各不相同，故称为混合参数。2.H参数的物理意义hybrid（H参数）vbe=h11eib+h12evceic=h21eib+h22evceUbe=h11eIb+h12eUceIc=h21eIb+h22eUceh11eh21eh12eh22e第八十八页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五3.H参数小信号模型根据可得小信号模型BJT的H参数模型h21eibicvceibvbeh12evceh11eh22evbe=h11eib+h12evceic=h21eib+h22evcevBEvCEiBcebiCBJT双口网络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。第八十九页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五4.简化的H参数等效模型hfeibicvceibvbehrevcehiehoe即rbe=h11e

=h21e

uT=h12e

rce=1/h22e一般采用习惯符号则BJT的H参数模型为ibicvceibvbeuT

vcerberce

uT很小，一般为10-310-4，

rce很大，约为100k。故一般可忽略它们的影响，得到简化电路

ib

是受控源

，且为电流控制电流源(CCCS)。电流方向与ib的方向是关联的。

第九十页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五5.H参数的确定

一般用测试仪测出；

rbe与Q点有关，可用图示仪测出。一般也用公式估算rbe

rbe=rb+(1+

)re则

而

(T=300K)

对于低频小功率管rb≈(100－300）

第九十一页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五三、共射放大电路动态参数的分析电路动态参数的分析就是求解电路电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。解题的方法是：作出h参数的交流等效电路

图2.2.5共射极放大电路RbviRcRL（动画3-7）第九十二页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五根据RbviRcRL则电压增益为（可作为公式）1.求电压放大倍数（电压增益）第九十三页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五2.求输入电阻RbRcRLRi3.求输出电阻RbRcRLRo令Ro=Rc所以第九十四页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五4.当信号源有内阻时：Ri为放大电路的输入电阻求第九十五页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五解（1）求Q点，作直流通路（1）试求该电路的静态工作点；（2）画出简化的小信号等效电路；（3）求该电路的电压增益AV，输出电阻Ro、输入电阻Ri。例如图，已知BJT的β=100，UBE=-0.7V。IBICUCE第九十六页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五2.画出小信号等效电路3.求电压增益

＝200+（1+100）26/4=865欧RbviRcRLUiUo第九十七页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五4.求输入电阻5.求输出电阻Ro=Rc=2KRbRcRLRiUiUo第九十八页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五7.非线性失真判断----截止失真uituot6.非线性失真判断----饱和失真uituot第九十九页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五

等效电路法的步骤(归纳)1.首先利用图解法或近似估算法确定放大电路的静态工作点Q。2.求出静态工作点处的微变等效电路参数

和rbe。3.画出放大电路的微变等效电路。可先画出三极管的等效电路，然后画出放大电路其余部分的交流通路。4.列出电路方程并求解。第一百页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五2.5放大电路静态工作点的稳定（第六讲）2.5.1静态工作点稳定的必要性三极管是一种对温度十分敏感的元件。温度变化对管子参数的影响主要表现有：

1.UBE改变。UBE的温度系数约为–2mV/C，即温度每升高1C，UBE约下降2mV。

2.改变。温度每升高1C，值约增加0.5%~1%，温度系数分散性较大。3.ICBO改变。温度每升高10C，ICBQ

大致将增加一倍，说明ICBQ

将随温度按指数规律上升。第一百零一页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五温度升高将导致IC增大，Q上移。波形容易失真。iCuCEOiBQVCCT=20C

T=50C图2.4.1晶体管在不同环境温度下的输出特性曲线第一百零二页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五2.5.2典型的静态工作点稳定电路稳定Q点常引入直流负反馈或温度补偿的方法使IBQ在温度变化时与ICQ产生相反的变化。一、电路组成和Q点稳定原理C1RcRb2+VCCC2RL+++++CeuoRb1Reui

图2.4.2阻容耦合的静态工作点稳定电路b图2.4.2直接耦合的静态工作点稳定电路aTRb1Rb2Re（动画3-5）第一百零三页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五所以UBQ不随温度变化，——电流负反馈式工作点稳定电路

T

ICQIEQUEQUBEQ

(=UBQ–UEQ)IBQICQ阻容耦合的静态工作点稳定电路C1RcRb2+VCCC2RL+++++CeuoRb1ReIBICIEIRuiUEUB图2.4.2

阻容耦合的静态工作点稳定电路由于IR>>IBQ，可得(估算)第一百零四页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五二、静态工作点的估算由于IR>>IBQ，可得(估算)静态基极电流Rb2Rb1IBQIRIEQICQ第一百零五页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五C1RcRb2+VCCC2RL+++++CeuoRb1ReiBiCiEiRuiRcRb2+VCCRL++uiuoRb1Re三、动态参数的估算rbe

ebcRcRL++Rb2Rb1第一百零六页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五如无旁路电容，动态参数如何计算？图2.4.4(a)无旁路电容时的交流电路第一百零七页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五2.5.3稳定静态工作点的措施

a利用二极管的反向特性进行温度补偿D图2.4.5静态工作点稳定电路

b利用二极管的正向特性进行温度补偿–50I/mAU

/V0.20.4–2551015–0.01–0.020Rb1Rb2IRbIDIBvi+-第一百零八页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五复习：1.如何用图解法求静态工作点？用解析式求基极电流，作直线UCEQ=VCC–ICQRc与BJT输出特性曲线的交点。2.NPN管共射放大电路Q点设置太低，输出电压将会如何？如何调节？3.直流通路、交流通路如何绘制？4.BJT的h参数等效模型如何？基射极等效电阻如何计算？6.为什么要稳定静态工作点？如何稳定？5.共射放大电路静态、动态分析包括哪些参数？第一百零九页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五2.5共集电极和共基极放大电路（第七讲）共射组态CE共集组态CC共基组态CBC1Rb+VCCC2RL+Re++RS+~共射极放大电路C1C2+++_+_ReVEEVCCRcRLT第一百一十页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五2.6.1基本共集放大电路C1Rb+VCCC2RL+Re++RS+~图2.6.1基本共集放大电路一、电路的组成信号从基极输入，从发射极输出第一百一十一页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五二、静态工作点C1Rb+VCCC2RL+Re++RS+~由基极回路求得静态基极电流则图2.6.1

共集电极放大电路第一百一十二页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五三、电流放大倍数所以四、电压放大倍数结论：电压放大倍数恒小于1，而接近1，且输出电压与输入电压同相，又称射极跟随器。~++__+rbebec图2.6.2交流等效电路第一百一十三页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五五、输入电阻输入电阻较大。~++__+rbebec图2.6.2交流等效电路Ri第一百一十四页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五六、输出电阻+_rbebec~输出电阻低，故带载能力比较强。Ro图2.6.3共集放大电路的输出电阻如输出端加上发射极电阻ReRe如输出端无发射极电阻Re第一百一十五页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五2.6.2共基极放大电路图2.6.4

共基极放大电路(a)原理电路VEE保证发射结正偏；VCC保证集电结反偏；三极管工作在放大区。(b)实际电路实际电路采用一个电源VCC，用Rb1、Rb2分压提供基极正偏电压。C1C2+++_+_ReVEEVCCRcRLTC1C2VCCRb2Rb1+++++__ReCbRLRc第二章基本放大电路第一百一十六页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五2.6.2共基极放大电路图2.6.4

共基极放大电路VEE保证发射结正偏；VCC保证集电结反偏；三极管工作在放大区。第二章基本放大电路(a)电路+_+_ReVBBVCCRcT(b)交流通路+_+_ReRcT第一百一十七页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五一、静态工作点(IBQ,ICQ,UCEQ)第二章基本放大电路(a)直流通路+_ReVBBVCCRcT第一百一十八页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五二、电压放大倍数微变等效电路由图可得：交流等效电路第二章基本放大电路+_+_RerbebecRC试讨论Re为零时的放大倍数第一百一十九页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五三、电流放大倍数由微变等效电路可得，共基极放大电路没有电流放大作用，因为：输入电流Ii=Ie，输出电流IO=IC，

Ai=IO/Ii=Ic/Ie=a但是具有电压放大作用。电压放大倍数与共射电路相等，但没有负号，说明该电路输入、输出信号同相位。+_+_RerbebecRC第一百二十页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五四、输入电阻五、输出电阻Ro

=

RC第二章基本放大电路第一百二十一页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五2.6.3三种基本组态的比较大(数值同共射电路，但同相)小(小于、近于1)大(十几~一几百)小大(几十~一百以上)大(几十~一百以上)电路组态性能共射组态共集组态共基组态C1C2VCCRb2Rb1+++++__ReCbRLC1Rb+VCCC2RL+Re+++C1Rb+VCCC2RL++++Rc第二章基本放大电路第一百二十二页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五2.6.3三种基本组态的比较

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第一百二十三页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五例如图属于何种组态？其输出电压的波形是否正确？若有错，请改正。uo

uo

ui

-Vcc

R2

R3

ReR1

+解共集电极组态共集电极电路特点：◆电压增益小于1但接近于1，UO与Ui同相。◆输入电阻大，对电压信号源衰减小◆输出电阻小，带负载能力强不正确。ui

第一百二十四页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五例电路如图题所示，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+--+ReRcTecb第一百二十五页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五②共基极组态vs2vs1+--+ReRcTbecebcvs2-+-+voReRcTvs2++--ReRcebcvorbeβIbIeIbRo

RCvs1=0，从集电极输出第一百二十六页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五③共集电极组态vs2vs1+--+ReRcTbecvs1ecbRcRevo++--vs2=0，从发射极输出IcIe++vs1--ecbrbeReRcvoβIbIb第一百二十七页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五2.7多级放大电路的耦合方式（第七讲）将多个单级基本放大电路合理联接，构成多级放大电路。组成多级放大电路的每一个基本电路称为一级，级与级之间的连接称为级间耦合。四种常见的耦合方式：

直接耦合阻容耦合变压器耦合光电耦合多级放大1第一百二十八页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五2.7.1多级放大电路的组成图3.1.1（a)两个单管放大电路简单的直接耦合特点：

(1)可以放大交流和缓慢变化及直流信号；

(2)便于集成化。

(3)各级静态工作点互相影响；基极和集电极电位会随着级数增加而上升；

(4)零点漂移（如何克服）。Rc1Rb1+VCC+T1+Rc2Rb2T2一、直接耦合多级放大2第一百二十九页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五1、直接耦合放大电路静态工作点的设置改进电路—(b)电路中接入Re2，保证第一级集电极有较高的静态电位，但第二级放大倍数严重下降。

改进电路—(c1)稳压管动态电阻很小，可以使第二级的放大倍数损失小。但集电极电压变化范围减小。DZRc1Rb1+VCC+T1+Rc2RT2(c)Rc1Rb1+VCC+T1+Rc2Re2T2(b)多级放大3第一百三十页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五改进电路—(c2)+VCCRc1Rb1+T1+Rc2Rb2T2Dz改进电路—(d)

可降低第二级的集电极电位，又不损失放大倍数。但稳压管噪声较大。NPN管和PNP管混合使用，可获得合适的工作点。为经常采用的方式。(c)Rc1Rb1+VCC+T1+Re2Rc2T2-(d)图2.7.1直接耦合放大电路静态工作点的设置第三章多级放大电路多级放大4第一百三十一页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五二、阻容耦合图2.7.2阻容耦合放大电路C1RC1Rb1+VCCC2RL++T1++Rc2Rb2C3T2+第一级第二级特点：静态工作点相互独立，在分立元件电路中广泛使用。在集成电路中无法制造大容量电容，不便于集成化，尽量不用。多级放大5第一百三十二页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五三、变压器耦合图2.7.3变压器耦合共射放大电路(a)电路(b)交流等效电路以前功率放大电路广泛采用此耦合方式。目前基本不用。多级放大6第一百三十三页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五变压器耦合放大电路选择恰当的变比，可在负载上得到尽可能大的输出功率。变压器耦合放大电路第二级VT2、VT3组成推挽式放大电路，信号正负半周VT2、VT3轮流导电。多级放大7第一百三十四页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五四、光电耦合光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递的，因而其抗干扰能力强而得到越来越广泛的应用。1、光电耦合图2.7.5光电耦合器及其传输特性发光元件光敏元件多级放大8第一百三十五页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五2、光电耦合放大电路图27.6光电耦合放大电路目前市场上已有集成光电耦合放大电路，具有较强的放大能力。多级放大9第一百三十六页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五2.7.2多级放大电路的动态分析一、电压放大倍数总电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积，即其中，n为多级放大电路的级数。二、输入电阻和输出电阻通常，多级放大电路的输入电阻就是输入级的输入电阻；输出电阻就是输出级的输出电阻。具体计算时，有时它们不仅仅决定于本级参数，也与后级或前级的参数有关。多级放大10第一百三十七页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五如图所示的两级电压放大电路，已知β1=β2=50,T1和T2均为3DG8D。计算前、后级放大电路的静态值(UBE=0.6V)及电路的动态参数。

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010koU.Ui.例:1多级放大11第一百三十八页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五

两级放大电路的静态值可分别计算。

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010koU.Ui.解:多级放大12第一百三十九页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五第一级是射极输出器:多级放大13第一百四十页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五第二级是分压式偏置电路多级放大14第一百四十一页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五计算

r

i和r

0小信号等效电路2bI2cIrbe2RC2rbe1RB11bI1cIRE1+_+_+_Ui.oU.o1U.由等效电路可知，放大电路的输入电阻

ri等于第一级的输入电阻ri1。第一级是射极输出器，它的输入电阻ri1与负载有关，而射极输出器的负载即是第二级输入电阻

ri2。多级放大15第一百四十二页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五2bI2cIrbe2RC2rbe1RB11bI1cIRE1+_+_+_Ui。oU.o1U.多级放大16第一百四十三页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五2bI2cIrbe2RC2rbe1RB11bI1cIRE1+_+_+_Ui。oU.o1U.多级放大17第一百四十四页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数第一级放大电路为射极输出器2bI2cIrbe2RC2rbe1RB11bI1cIRE1+_+_+_Ui.oU.o1U.多级放大18第一百四十五页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五第二级放大电路为共发射极放大电路总电压放大倍数2bI2cIrbe2RC2rbe1RB11bI1cIRE1+_+_+_Ui.oU.o1U.多级放大19第一百四十六页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五2.8放大电路的频率响应2.8.1研究放大电路频率响应的必要性由于放大电路中存在电抗性元件及晶体管极间电容，所以电路的放大倍数为频率的函数，这种关系称为频率响应或频率特性。小信号等效模型只适用于低频信号的分析。本章将引入高频等效模型，并阐明放大电路的上限频率、下限频率和通频带的求解方法，以及频率响应的描述方法。频率响应1第一百四十七页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五一、

高通电路+_+_CR图2.8.1（a)RC高通电路令：2.8.2频率响应的基本概念fL称为下限截止频率频率响应2第一百四十八页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五则有：放大电路的对数频率特性称为波特图。频率响应3第一百四十九页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五对数幅频特性：实际幅频特性曲线：图2.8.2(a)幅频特性当f≥

fL(高频)，当f<fL(低频)，高通特性：且频率愈低，的值愈小，低频信号不能通过。0.1fLfL

10fLf0-20-403dB最大误差为3dB，发生在f=fL处20dB/十倍频频率响应4第一百五十页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五对数相频特性图2.8.3(a)相频特性5.71º-45º/十倍频fL0.1fL

10fL45º90º0f误差在低频段，高通电路产生0~90°的超前相移。5.71º频率响应5第一百五十一页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五二、RC低通电路的波特图图2.8.2RC低通电路图+_+_CR令：则：fH称为上限截止频率频率响应6第一百五十二页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五图2.8.3(b)低通电路的波特图对数幅频特性：0.1fHfH

10fHf0-20-403dB-20dB/十倍频对数相频特性：fH

10fH-45º5.71º5.71º-45º/十倍频-90º0.1fH0f在高频段，低通电路产生0~90°的滞后相移。频率响应7第一百五十三页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五小结（1）电路的截止频率决定于电容所在回路的时间常数τ，即决定了fL和fH。（2）当信号频率等于fL或fH放大电路的增益下降3dB，且产生+450或-450相移。（3）近似分析中，可以用折线化的近似波特图表示放大电路的频率特性。频率响应8第一百五十四页，共一百八十三页，编辑于2023年，星期五一晶体管的混合模

型1、完整的混合