模电第4章(13学时)2课件

模电第4章(13学时)2课件QQIBQVCEQiBiC(mA)vCE(V)0iB(μA)vBE(V)0tvBE(V)tvCE(V)tv0(V)tvS(V)VCES0tiCRL+VCCvsRbRc＋－＋－voiCiBiECb1Cb2NPN管VCUTVBEQICQt动态示意：放大电路图解分析半导体三极管4.1共射极放大电路的工作原理4.2放大电路的分析方法4.3放大电路静态工作点的稳定问题4.4第四章三极管及放大电路基础共集电极和共基极放大电路4.5组合放大电路4.6放大电路的频率响应4.7本章重点实例仿真QQIBQVCEQiBiC(mA)vCE(V)0iB(μA)4.1双极结型三极管（BJT）4.1.1结构简介种类多：高频、低频、小功率、大功率、开关管等。

BJT外形各异:(a)小功率管(d)中功率管(c)大功率管4.1双极结型三极管（BJT）(a)小功率管(d)中功率

结构：两个PN结组成，分三个区引出三根线（三极）。有“NPN”和“PNP”型两种：管芯结构示意：发射极eNPN管：N+NP集电极c基极b二氧化硅保护膜发射极ePNP管：P+PN集电极c基极b4.1双极结型三极管（BJT）4.1.1结构简介种类多：高频、低频、小功率、大功率、开关管等。

BJT外形各异:结构：两个PN结组成，分三个区引出三根线（三极）。BJT符号：bceNPN管：bcePNP管：结构示意图：PN结（集电结）PN结（发射结）cbePNN+NPN管：bePNP+PN结（集电结）PN结（发射结）PNP管：c说明：（以NPN管为例）（1）结构特点：按N-P-N排列、两个PN结，分别为“集电结”和“发射结”。（2）通常NPN管多为硅管、PNP多为锗管。4.1双极结型三极管（BJT）4.1.1结构简介BJT符号：bceNPN管：bcePNP管：结构示意图：PNBJT符号：bceNPN管：bcePNP管：结构示意图：PN结（集电结）PN结（发射结）cbePNN+NPN管：bePNP+PN结（集电结）PN结（发射结）PNP管：c4.1双极结型三极管（BJT）4.1.1结构简介（3）工艺特点：发射区掺杂浓度高、基区很薄且掺杂浓度低、集电区面积大掺杂浓度也低。（有利于三极管的电流放大）说明：（以NPN管为例）BJT符号：bceNPN管：bcePNP管：结构示意图：PN1．BJT内部载流子的传输过程（1）管子三个区的主要作用：

发射区——多子（电子）浓度高，负责向基区发射电子载流子。

基区——薄、掺杂浓度低，能让基区电子易于进入集电区。

集电区——结面积大，可以很好的收集发射区发射的经基区传输而来的电子载流子。

要使发射区和集电区能很好的执行它们的作用，则外部应分别在发射结上加正偏、集电结上加反偏。

PN结

PN结cbePNN+4.1.2放大状态下BJT的工作原理bceNPN1．BJT内部载流子的传输过程要使发射区和集电区能很1．BJT内部载流子的传输过程4.1.2放大状态下BJT的工作原理（2）放大状态载流子（电流）运动过程：bceNPNICVBBVCCRbRcIBIEbecPNNICBOIBNICNIENIEP反向漂移电流(不利、避免)发射区：发射载流子（正偏，多子扩散）基区：

传送和控制载流子;(浓度低，复合少)集电区：

收集载流子（反偏，内电场将电子拉到集电区；少子空穴漂移）1．BJT内部载流子的传输过程4.1.2放大状态下BJT的bPNN4.1.2放大状态下BJT的工作原理IEP1．BJT内部载流子的传输过程NPNIBNICNIEN反向漂移电流ICBO(不利、避免)基区空穴形成的电流IEP(很小)VCCICVBBRbRcIBIEec发射区：发射载流子（正偏，多子扩散）基区：

传送和控制载流子;(浓度低，复合少)集电区：

收集载流子（反偏，内电场将电子拉到集电区；少子空穴漂移）bPNN4.1.2放大状态下BJT的工作原理IEP1．BJ2．BJT的电流分配关系IC=ICN+ICBO≈ICNIB=IBN+IEP－ICBO≈IBN

由外部KCL和内部载流子运动示意图可得：

外部：IE=IB+IC

内部：IE=IEN+IEPICVBBVCCRbRcIBIEbecPNNICBOIBNICNIENIEP4.1.2放大状态下BJT的工作原理bceNPN2．BJT的电流分配关系IC=ICN+ICBO≈ICNIB=2．BJT的电流分配关系IC=ICN+ICBO≈ICNIB=IBN+IEP－ICBO≈IBN

由外部KCL和内部载流子运动示意图可得：

外部：IE=IB+IC

内部：IE=IEN+IEP4.1.2放大状态下BJT的工作原理bceNPN共基极电流放大系数：共射极电流放大系数：→2．BJT的电流分配关系IC=ICN+ICBO≈ICNIB=2．BJT的电流分配关系4.1.2放大状态下BJT的工作原理bceNPN共基极电流放大系数：共射极电流放大系数：→讨论：①α恒小于1，一般为0.9～0.99；而β通常远大于1，一般为几十～几百。②由两个常用公式，可看出管子内部具有明确的的电流分配关系：结论：正常工作状态下，发射区每向基区供给一个复合用的载流子，就要向集电区供给β个载流子。2．BJT的电流分配关系4.1.2放大状态下BJT的工作原2．BJT的电流分配关系4.1.2放大状态下BJT的工作原理bceNPN共基极电流放大系数：共射极电流放大系数：→讨论：③ICEO=(1+β)ICBO称为“集电极-发射极漏电流”（或称“穿透电流”），同样受温度影响较大，但比ICBO易于测量。④PNP管工作原理同NPN管，只是多子的类型及外部偏压的极性不同。2．BJT的电流分配关系4.1.2放大状态下BJT的工作原3．BJT的电压放大作用简介UD4.1.2放大状态下BJT的工作原理基极——输入端或公共端；发射极——三个端均可；

集电极——输出端或公共端。因而有三种组成方式：注：BJT组成放大电路时，三个极分别对应于“输入端”、“输出端”、“公共端”。①共射极②共集极③共基极bceNPN3．BJT的电压放大作用简介UD4.1.2放大状态下BJT3．BJT的电压放大作用简介

设RC=1K，vS=20mV，β=50

。vS将使基极产生一个交流电流响应△IB=20μA。→由电流分配关系知，集电极交流电流响应： △IC=β△IB

=50×20μA=1mA→输出电压也产生一个交流响应：

△VO=－RC×△IC

=－1K×1mA=－1V交流电压放大倍数为：vIVBBVCCvsRbRc＋－＋－＋－△VO=vo△IC=ic△IB=ibUDAV=△VO/vS=－1V/20mV=－504.1.2放大状态下BJT的工作原理共射放大电路3．BJT的电压放大作用简介设RC=1K，vS3．BJT的电压放大作用简介vIVBBVCCvsRbRc＋－＋－＋－△VO=vo△IC=ic△IB=ibUD4.1.2放大状态下BJT的工作原理小结：（1）为使三极管正常放大，需要：

内部条件—发射区掺杂浓度高、基区薄；

外部条件——发射结正偏、集电结反偏。（2）在正常放大状态下，三极管有确定的电流分配关系。

设RC=1K，vS=20mV，β=50

。vS将使基极产生一个交流电流响应△IB=20μA。3．BJT的电压放大作用简介vIVBBVCCvsRbRc＋＋4.1.3BJT的伏安特性曲线（1）输入特性——vCE作参变量，IB和vBE的关系。（2）输出特性——iB作参变量，iC和vCE关系。iBiCiEvBE+-vCE+-NPN管伏安特性曲线——三极管各电极电压与电流之间关系的外部体现。

三极管是非线性元件，通常用伏安关系来描述其特性曲线。4.1.3BJT的伏安特性曲线（1）输入特性——vCE作参（1）输入特性——vCE作参变量，IB和vBE的关系：4.1.3BJT的伏安特性曲线iBiCiEvBE+-vCE+-1．共射极电路的特性曲线输入特性曲线：注：

│vBE│值较小时，锗管的iB比硅管大。（因为锗管PN结开启电压小于硅管）1.2iB(μA)vBE(V)06040200.40.81.625o3DG6（NPN）1.2iB(μA)-vBE(V)06040200.40.81.625o3AX22（PNP）（1）输入特性——vCE作参变量，IB和vBE的关系：4.1（2）输出特性——iB作参变量，iC和vCE关系：设vBE一定，即iB一定○

对于不同的iB，输出特性曲线的形状相似但大小不同。因而可得出一簇曲线。4.1.3BJT的伏安特性曲线1．共射极电路的特性曲线iBiCiEvBE+-vCE+-86iC(mA)vCE(V)03212410453DG6（NPN）iB=100μA80μA60μA40μA20μA086iC(mA)vCE(V)03212410453DG6（NPN）iB=100μAⅠ（2）输出特性——iB作参变量，iC和vCE关系：设vBE一4.1.3BJT的伏安特性曲线1．共射极电路的特性曲线iBiCiEvBE+-vCE+-80μA60μA40μA20μA086iC(mA)vCE(V)03212410453DG6（NPN）iB=100μAⅠ（Ⅰ）饱和区——饱和临界点的连线，这时vCE<vBE，集电结正偏，收集电子能力弱，电子堆积在基区（饱和）。（Ⅱ）放大区——正常放大状态，发射结正偏、集电结反偏。Ⅱ（Ⅲ）截止区——IB≤0的区域。（存在ICEO，并非完全截止）Ⅲ注：放大区可看作是管子的线性部分；而饱和区、截止区则是管子的非线性部分。04.1.3BJT的伏安特性曲线1．共射极电路的特性曲线iB4.1.4BJT的主要参数1．电流放大系数α、

β

共基电流放大系数：α（<1且接近于1）（可通过测量或由共基输出特性曲线上获得：α=△IC/△IE）

共射电流放大系数：

β（一般远大于1）（可通过测量或由共射输出特性曲线上获得：β=△IC/△IB）

α与β之间的关系：UD注：上述为交流系数，直流系数同样可在特性曲线上求得。一般来说，在特性曲线的很大范围内，这直流、交流系数差别不大，通常混用。4.1.4BJT的主要参数UD注：上述为交流系数，直流系数4.1.4BJT的主要参数1．电流放大系数α、

βUD2．极间反向电流①ICBO—集-基反向饱和电流。（下标中的O表示开路；S表示短路） 实际上它就是发射极开路时集电结的反向饱和漏电流。测试电路：②ICEO——集-射反向饱和电流（穿透电流）。ICEO=（1+β）ICBO。ICEO因是少子电流，易受温度影响。其值大时，管子性能不稳定。（一般在小功率管中，锗管几十μA～几百μA

；硅管小于几μA

）测试电路：ICBOVCCμAVCCμAICEO4.1.4BJT的主要参数UD2．极间反向电流②ICEO—4.1.4BJT的主要参数1．电流放大系数α、

βUD2．极间反向电流3．极限参数（ICM

、

PCM。。。）（1）ICM——集电极最大允许电流。（当IC超过ICM时，β将明显下降，管子性能变差，并有可能损坏管子。）

根据表达式，可在输出特性曲线上划出工作的“安全区”和“过损耗区”：iC(mA)vCE(V)安全工作区区损过耗PCM（2）PCM——集电极最大允许功耗。（超过此值时，管子性能变坏或烧坏；温度越高、此值越小。加装散热装置可以提高PCM值，对大功率管尤其重要） 表达式：PCM=iC×vCE

4.1.4BJT的主要参数UD2．极间反向电流3．极限参数4.1.4BJT的主要参数1．电流放大系数α、

β2．极间反向电流3．极限参数（ICM

、

PCM、

。。）（3）反向击穿电压①V（BR）EBO——集电极开路时，射-基间反向击穿电压。 实际上就是发射结的反向击穿电压。由于发射区掺杂浓度高，因而一般以齐纳击穿为主，只有几伏，有些甚至不到1伏，所以使用中应该注意。bceNPN4.1.4BJT的主要参数2．极间反向电流3．极限参数（I4.1.4BJT的主要参数1．电流放大系数α、

β（3）反向击穿电压①V（BR）EBO——集电极开路时，射-基间反向击穿电压。bceNPN②V（BR）CBO——发射极开路时，集-基间反向击穿电压。 实际上就是集电结的反向击穿电压。主要以雪崩击穿为主，数值较高，一般为几十伏，高反压管可达几百甚至上千伏。2．极间反向电流3．极限参数（ICM

、

PCM、

。。）4.1.4BJT的主要参数（3）反向击穿电压bceNPN②4.1.4BJT的主要参数1．电流放大系数α、

β（3）反向击穿电压①V（BR）EBO——集电极开路时，射-基间反向击穿电压。bceNPN②V（BR）CBO——发射极开路时，集-基间反向击穿电压。③V（BR）CEO——基极开路时，集-射间反向击穿电压。 以雪崩击穿为主，但数值比V（BR）CBO要小得多。2．极间反向电流3．极限参数（ICM

、

PCM、

。。）4.1.4BJT的主要参数（3）反向击穿电压bceNPN②4.1.4BJT的主要参数1．电流放大系数α、

β（3）反向击穿电压①V（BR）EBO——集电极开路时，射-基间反向击穿电压。bceNPN②V（BR）CBO——发射极开路时，集-基间反向击穿电压。③V（BR）CEO——基极开路时，集-射间反向击穿电压。④V（BR）CER

和V（BR）CES——是V（BR）CEO的改变形式。（基-射间并非开路，而是加个电阻或短路，见P114.图4.1.16）。

这几种极限参数的大小排列如下：

V（BR）CBO>V（BR）CES>V（BR）CER>V（BR）CEO

2．极间反向电流3．极限参数（ICM

、

PCM、

。。）4.1.4BJT的主要参数（3）反向击穿电压bceNPN②解：在正常放大状态，BJT应有：

NPN管：VC>VB>VE。 PNP管：VC<VB<VE。

硅管：│VBE│≈0.7V。锗管：│VBE│≈0.2V

根据题给数据可知：

一．NPN硅管，①e极；②b极；③c极。二．PNP硅管，①c极；②b极；③e极。三．PNP锗管，①c极；②e极；③b极。例4-1．在放大电路中，测得三只BJT各电极的电位如下，试判断其类型、材料以及电极：

一．①2V；②2.7V；③6V。

二．①2.2V；②5.3V；③6V。 三．①-4V；②-1.2V；③-1.4V。bceNPNbcePNP解：在正常放大状态，BJT应有：一．NPN硅

例4-2．设某BJT的极限参数为：PCM=150mW，

ICM=100mA，V（BR）CEO=30V。试问：（1）工作电压VCE=10V，则电流IC最大不得超过多少？（2）工作电压VCE=1V，则电流IC最大不得超过多少？（3）工作电流IC=1mA，则电压VCE最大不得超过多少？解题思路：

避免管子烧坏的关键参数是最大功耗PCM，所以解题时应围绕它来进行。解：（1）∵PCM=IC·VCE=150mW

∴当VCE=10V时，IC=15mA<ICM=100mA，

∴IC=15mA即为此时IC允许的最大值。（2）当VCE=1V时，从功率的角度看IC可达150mA。∵IC>ICM

，∴ICM=100mA即为此时IC允许的最大值。例4-2．设某BJT的极限参数为：PCM=150mW，解解

例4-2．设某BJT的极限参数为：PCM=150mW，

ICM=100mA，V（BR）CEO=30V。试问：（1）工作电压VCE=10V，则电流IC最大不得超过多少？（2）工作电压VCE=1V，则电流IC最大不得超过多少？（3）工作电流IC=1mA，则电压VCE最大不得超过多少？（3）当IC=1mA时，从功率的角度看VCE可达150V，但由于V（BR）CEO=30V，

∴VCE=30V即为此时VCE允许的最大值。解例4-2．设某BJT的极限参数为：PCM=150mW，○

放大电路是模拟电路中最常见的基本形式，其用途也非常广泛。○

电子放大电路放大的是交流信号，放大的本质是能量的转换。UD4.2基本共射极放大电路○放大电路是模拟电路中最常见的基本形式，其用途也非常广泛。基本共射极放大电路NPNRLVBBVCCvsRbRc＋－＋－voiCiBiECb1Cb24.2基本共射极放大电路RL+VCCvsRbRc＋－＋－voiCiBiECb1Cb2★

要使信号能完整的通过放大电路，就必须使管子始终导通（无论有无信号）、并工作在放大区（线性部分），这就需要在电路中加上直流偏置——工作点。1．直流偏置的两个原则①静态时（无信号），设置应始终使三极管发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏置。（直流电源极性连接正确，元件参数合理）②动态时（有输入信号），工作点合理，以保证传输和放大过程中信号不失真。习惯画法：基本共射极放大电路RLVBBVCCvsRbRc＋＋voiCi

基本共射极放大电路NPNRLVBBVCCvsRbRc＋－＋－voiCiBiECb1Cb24.2基本共射极放大电路RL+VCCvsRbRc＋－＋－voiCiBiECb1Cb2PNPRLVBBVCCvsRbRc＋－＋－voiCiBiECb1Cb2RL-VCCvsRbRc＋－＋－voiCiBiECb1Cb2习惯画法：基本共射极放大电路RLVBBVCCvsRbRc＋＋voiC4.2基本共射极放大电路RL+VCCvsRbRc＋－＋－voiCiBiECb1Cb22．元件作用及电路特点○偏置电阻Rb——VCC、Rb使发射结正偏；由VCC、Rb确IB——“固定偏置电路”。○直流负载电阻RC——无信号时，作直流负载；有信号时，其作用是将iC的变化转变为集电极电压vCE的变化（输出电压）。○隔直电容Cb—耦合电容。“传递交流、隔离直流”。▲特点：用较小的基极电流（输入）去控制集电极电流（输出）。NPN、硅管4.2基本共射极放大电路RL+VCCvsRbRc＋＋vo

例4-3．试判断下面图示各电路能否正常放大。解：不能。原因：电源极性接反。解：不能。原因：发射极无偏置。解：不能。原因：信号被短路，不能进入管子。＋－-VCCviRbRc＋－voC1C2＋－+VCCviRbRc＋－voC1C2＋－-VCCviRbRc＋－voC1C2UD4.2基本共射极放大电路例4-3．试判断下面图示各电路能否正常放大。解：不能。解：解：不能。原因：RC=0，输出被短路。解：不能。原因：Rb接错，管子截止，无偏流。解：能。原因：只要参数选择适当。＋－+VCCviRb＋－voC1C2＋－＋－+VCCviRbRcvoC1C2＋－＋－+VCCviRbRcvoC1C2DUD

例4-3．试判断下面图示各电路能否正常放大。4.2基本共射极放大电路解：不能。解：不能。解：能。＋+VCCviRb＋voC1C24.3放大电路的分析方法

4.3.1图解分析法

一.静态工作情况分析

依据：直流通路。直流通路中所有的电压电流均为直流成分。

画法：将电路中的电容开路、电感短路。UDRL+VCCvsRbRc＋－＋－voiCiBiECb1Cb2静态分析就是确定Q点，由“估算法”或图解法确定。

静态工作点Q：

三个参数：IBQ、ICQ（≈IEQ）、VCEQ。无信号输入时电路中直流电压电流值，由电路元件参数确定。+VCCRbRc4.3放大电路的分析方法UDRL+VCCvsRbRc＋＋4.3放大电路的分析方法

4.3.1图解分析法

一.静态工作情况分析

依据：直流通路。UDRL+VCCvsRbRc＋－＋－voiCiBiECb1Cb2IBICIEVCE1．Q的近似估算（常用）ICQ=βIBQ

VCEQ=VCC－ICQRC

假设VCC>>VBEVBE

=0.7V（硅管）+VCCRbRc4.3放大电路的分析方法UDRL+VCCvsRbRc＋＋4.3放大电路的分析方法

4.3.1图解分析法

一.静态工作情况分析

依据：直流通路。UDRL+VCCvsRbRc＋－＋－voiCiBiECb1Cb22．用图解法确定QIBICIEVCE+VCCRbRc4.3放大电路的分析方法UDRL+VCCvsRbRc＋＋4.3放大电路的分析方法

4.3.1图解分析法

一.静态工作情况分析

依据：直流通路。UD2．用图解法确定QIBICIEVCE+VCCRbRc举例示意：VBBRbVCCRc非线性部分输入回路输出回路线性部分线性部分iBiCvBE+-vCE+-4.3放大电路的分析方法UD2．用图解法确定QIBIC4.3放大电路的分析方法

4.3.1图解分析法

一.静态工作情况分析

依据：直流通路。2．用图解法确定Q举例示意：1.2iB(μA)vBE(V)06040200.40.81.6IBQQVCEQICQQ86iC(mA)vCE(V)0321241045iB=100μA80μA60μA40μA20μA0VBBRbVCCRc非线性部分线性部分线性部分iBiCvBE+-vCE+-直流负载线4.3放大电路的分析方法2．用图解法确定Q举例示意：14.3放大电路的分析方法

4.3.1图解分析法

一.静态工作情况分析

依据：直流通路。2．用图解法确定Q举例示意：VCEQICQQ86iC(mA)vCE(V)0321241045iB=100μA80μA60μA40μA20μA0VBBRbVCCRc非线性部分线性部分线性部分iBiCvBE+-vCE+-讨论：直流负载线：直线斜率为-1/RC。改变VCC、或RC、或Rb数值，会改变直流负载线的斜率或使其平移，即改变Q点的位置。4.3放大电路的分析方法2．用图解法确定Q举例示意：V

例4-4．画出电路的直流通路。直流通路：+VCCRbReRRc电路：＋－＋－+VCCviRbRevoC1C2CRCeRcRL＋－＋－+VCCviRbvoC1C2RcRLC3L+VCCRbRc

解：UD例4-4．画出电路的直流通路。直流通路：+VCCRbReR

解：VCC=(IB+IC)RC+IBRF+VBE+IEReRc3kRF51kRe100＋－+VCC(+12V)voC1C2＋－viRc3kRF51kRe100+VCC(+12V)

例4-5．试估算图示放大电路的Q点，已知β=50。IC=βIB=2.7mAVCE=VCC－(IC+IB)RC

－IERe

≈3.47VQ点：IBQ=54μAICQ=2.7mAVCEQ=3.47V直流通路：=(1+β)IBRC+IBRF+VBE+(1+β)IBReIBIEICVCE?解：VCC=(IB+IC)RC+IBRF+VBE+IERe●动态分析的依据是交流通路。交流通路中所有的电压电流均为交流成分。交流通路的画法：

将电路中的直流电源置零、耦合电容及旁路电容短路。＋－＋－+VCCvsRbRcvoCb1Cb2RL＋－＋－vsRbRcvoRLUD举例：4.3.1图解分析法二.动态工作情况分析●动态分析的依据是交流通路。交流通路中所有的电压电流均为交

例4-6．画出电路的交流通路。解：交流通路：＋－＋－RbRcvoRLvi

电路：＋－+VCCRbRevoC1C2CRCeRcRL＋－vi＋－＋－+VCCviRbvoC1C2RcRLC3L＋－＋－RbLvoRLviUD例4-6．画出电路的交流通路。解：＋＋RbRcvoRLviRL+VCCvsRbRc＋－＋－voiCiBiECb1Cb24.3.1图解分析法二.动态工作情况图解分析

NPN管

动态图解分析能够直观显示出在输入信号作用下，放大电路中各点的电压、电流波形的幅值大小和相位关系，可对动态工作情况作全面的了解。动态图解分析是在静态分析的基础上进行的

RL+VCCvsRbRc＋＋voiCiBiECb1Cb24.RL+VCCvsRbRc＋－＋－voiCiBiECb1Cb21．接入正弦信号时的工作情况

步骤：

（设vS=Vmsinωt，且为空载。）①确定放大电路中各电压、电流的静态值；②根据vS波形在输入特性曲线上得出iB波形；③根据iB波形在输出特性曲线上得出iC和vCE波形；④分析工作点是否合适，波形是否失真，最大线性动态范围等。NPN管4.3.1图解分析法二.动态工作情况图解分析RL+VCCvsRbRc＋＋voiCiBiECb1Cb21．

经Cb2隔直输出输入端电压电流随之变化静态工作点Q静态工作点Q输入端加入正弦信号tVCEQ

直流负载线，斜率：－1/RC

∵RL=∞，故亦是交流负载线iB(μA)vBE(V)0tvBE(V)tvCE(V)tv0(V)tvS(V)VCESQQ0tiC动态示意：RL+VCCvsRbRc＋－＋－voiCiBiECb1Cb2iC(mA)vCE(V)0NPN管VCUT静态值IBQICQVBEQiB1．接入正弦信号时的工作情况4.3.1图解分析法二.动态工作情况图解分析vBE在静态点上随之变化输出端电压电流随之变化iC在静态点上随之变化vCE在静态点上随之变化iB在静态点上随之变化经Cb2隔直输出输入端电压电流随之变化静态工作点Q静iC(mA)vCE(V)0输入端加入正弦信号VCEQiB(μA)vBE(V)0tvBE(V)tvCE(V)tv0(V)tvS(V)VCESQQ0tiCRL+VCCvsRbRc＋－＋－voiCiBiECb1Cb2

经Cb2隔直输出NPN管VCUTVBEQICQIBQtiB动态示意：静态值1．接入正弦信号时的工作情况4.3.1图解分析法二.动态工作情况图解分析iC(mA)vCE(V)0输入端加入正弦信号VCEQiB(μiB(μA)vBE(V)0tvBE(V)tvCE(V)tv0(V)tvS(V)VCESQQ0tiCRL+VCCvsRbRc＋－＋－voiCiBiECb1Cb2iC(mA)vCE(V)0

经Cb2隔直输出NPN管VCUTVCEQVBEQICQIBQiBt动态示意：静态值1．接入正弦信号时的工作情况4.3.1图解分析法二.动态工作情况图解分析iB(μA)vBE(V)0tvBE(V)tvCE(V)tv0iBtVCEQVBEQtv0(V)tvS(V)NPN管iB(μA)vBE(V)0tvBE(V)tvCE(V)VCESQQ0tiCiC(mA)vCE(V)0VCUTRL+VCCvsRbRc＋－＋－voiCiBiECb1Cb2结论：①在vS作用下，响应围绕Q点波动；②可求出vce的变化范围：vce1～vce2

；③Q合理，vO与vS同频、反相且不失真。思考Q点过低或过高对输出信号vO有何的影响？vce1vce2ICQIBQ动态示意：静态值1．接入正弦信号时的工作情况4.3.1图解分析法二.动态工作情况图解分析1④交流、直流共存iBtVCEQVBEQtv0(V)tvS(V)NPN管iB(ICQiC(mA)vCE(V)0iB(μA)vBE(V)0tvBE(V)tvCE(V)tvS(V)VCESQQ0tiCRL+VCCvsRbRc＋－＋－voiCiBiECb1Cb2Q点过低2．Q点对波形失真的影响tv0(V)VCUT结论：

1.Q点过低，输出信号易产生截止失真；

2.对NPN管：输出信号正半周失真为截止失真;PNP管反之。NPN管Q点过高VCEQVBEQIBQiBt

单向、非线性失真动态示意：静态值4.3.1图解分析法二.动态工作情况图解分析ICQiC(mA)vCE(V)0iB(μA)vBE(V)0tQICQiC(mA)vCE(V)0VCES0tiCiB(μA)vBE(V)0tvBE(V)tvCE(V)tvS(V)QQQ点过高tv0(V)VCUTNPN管IBQVCEQVBEQ结论：

1.Q点过高，易产生饱和失真；

2.对NPN管：输出信号负半周失真为饱和失真；PNP管反之iBt？RL+VCCvsRbRc＋－＋－voiCiBiECb1Cb22．Q点对波形失真的影响Q点设置原则：1.vS较大，Q点居中，vO的动态范围大；2.vS较小，Q点可低一点，减小功耗和管子的噪声4.3.1图解分析法二.动态工作情况图解分析

单向、非线性失真动态示意：静态值QICQiC(mA)vCE(V)0VCES0tiCiB(μA

接入负载RL后对电路的影响?RL+VCCvsRbRc＋－＋－voiCiBiECb1Cb2NPN管

当RL接入后，电路响应将在交流负载线上波动（而非直流负载线上）。

∵交流通路中RC和RL并联，负载线的斜率变为：－1/(RC//RL)＋－＋－vsRbRcvoRL交流通路交流通路的画法：

将电路中的直流电源置零、耦合电容及旁路电容短路。4.3.1图解分析法二.动态工作情况图解分析接入负载RL后对电路的影响?RL+VCCvsRbRc

直流负载线斜率：－1/RCVCEICQiC(mA)vCE(V)03．交流负载线交流负载线斜率：

－1/(RC//RL)＋－＋－vsRbRcvoRL交流通路4.3.1图解分析法二.动态工作情况图解分析

当RL接入后，电路响应将在交流负载线上波动（而非直流负载线上）。

∵交流通路中RC和RL并联，负载线的斜率变为：－1/(RC//RL)直流负载线VCEICQiC(mA)vCE(V)03．

直流负载线斜率：－1/RC交流负载线斜率：

－1/(RC//RL)VCEICQ3．交流负载线iC(mA)vCE(V)0θvce’●

交流负载线的画法：

（找出两点）一个点是Q点（∵vS通过零点时相当于直流情况）；另一点可通过求vce’获得。＋－＋－vsRbRcvoRL4.3.1图解分析法二.动态工作情况图解分析直流负载线交流负载线斜率：VCEICQ3．交流负载讨论：①接有RL时，vO幅度变小（即AV减小），动态范围也变小。②当输入为正弦信号时，响应vce的最大幅度应为vcem1与vcem2中的小者。③Q点的设置会影响到响应的动态范围、波形是否失真等。VCEICQiC(mA)vCE(V)0交流负载线斜率：

－1/(RC//RL)3．交流负载线θ＋－＋－vsRbRcvoRLvcem1vcem2VCESVCUTvcem1=VCE－VCESvcem2=vce’－VCUT①信号传输放大过程；②Q点对波形失真的影响（非线性失真）；③交流负载线、输出电压动态范围：vcem1=VCE－VCESvcem2=vce’－VCUT小结4.3.1图解分析法二.动态工作情况图解分析vce’讨论：VCEICQiC(mA)vCE(V)0交流负载线斜率VCEICQiC(mA)vCE(V)0θvcem1例4-7如图。已知β=50，VCES=0.7V，VCUT=0。试求电路最大不失真输出电压幅度。+VCC+12V＋－＋－vsvoCb1Cb2Rc4KRb300KRLVCESVCUTvcem24Kvce’解题思路：首先确定工作点Q，然后求出vce，再通过比较vcem1和vcem2即可求得。VCEICQiC(mA)vCE(V)0θvcem1例4-7如解题思路：首先确定工作点Q，然后求出vce，再通过比较vcem1和vcem2即可求得。∵vcem1=VCE－VCES=4－0.7=3.3V

vcem2=vce’－VCUT=4V∴最大不失真输出电压幅度为3.3V。例4-7如图。已知β=50，VCES=0.7V，VCUT=0。试求电路最大不失真输出电压幅度。+VCC+12V＋－＋－vsvoCb1Cb2Rc4KRb300KRL

解：4K解题思路：∵vcem1=VCE－VCES=4－0.RL+VCCvsRbRc＋－＋－voiCiBiECb1Cb24.3.1图解分析法二.动态工作情况分析NPN管RL-VCCvsRbRc＋－＋－voiCiBiECb1Cb2④③②①PNP管0tiB0tiCtvO0④0tvCE③tvS0①动态：②③2．Q点对波形失真的影响

在PNP管共射放大电路中，饱和、截止失真与NPN情况相反.RL+VCCvsRbRc＋＋voiCiBiECb1Cb24.4.3.2小信号模型分析法1.BJT三极管的小信号建模三极管在放大电路中的作用可看成一个二端口网络：＋－v1(vi)＋－v2(vo)i2(ic)i1(ib)

通常用H参数描述三极管的低频特性，其参数的物理意义明确。4.3.2小信号模型分析法1.BJT三极管的小信号建模＋v4.3.2小信号模型分析法UD1.BJT三极管的小信号建模＋－v1(vi)＋－v2(vo)i2(ic)i1(ib)（1）H参数的引出（只考虑交流分量）输入回路：vbe=f1（ib，vce）输出回路：ic=f2（ib，vce）根据参数方程可写出：下标解释：

e—共射极；i—输入；o—输出；

f—正向传输；r—反向传输。vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce4.3.2小信号模型分析法UD1.BJT三极管的小信号建模4.3.2小信号模型分析法UD1.BJT三极管的小信号建模＋－v1(vi)＋－v2(vo)i2(ic)i1(ib)vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce—输出端交流短路时的正向电流传输比β，无量纲。—输入端交流开路时的输出电导，单位：S。—输出端交流短路时的输入电阻，单位：Ω—输入端交流开路时的反向电压传输比，无量纲。vbe=

rbeib+μvceic=βib+gcevce4.3.2小信号模型分析法UD1.BJT三极管的小信号建模4.3.2小信号模型分析法UD1.BJT三极管的小信号建模＋－v1(vi)＋－v2(vo)i2(ic)i1(ib)（2）BJT的H参数小信号模型

线性化H参数方程——等效电路如图：＋－μvcercevbeβibvce＋－＋－ibrbeicbecμ很小（约10－3～10－4），而rce很大（达105数量级），在大多数应用场合，模型可进一步简化：常用＋－vbeβibvceibrbeicbec＋－vbe=rbeib+μvceic=βib+gcevce4.3.2小信号模型分析法UD1.BJT三极管的小信号建模4.3.2小信号模型分析法UD1.BJT三极管的小信号建模＋－v1(vi)＋－v2(vo)i2(ic)i1(ib)（2）BJT的H参数小信号模型

讨论：（1）模型以线性化和工作点为基础。vi较大，误差会加大；工作点的改变将使模型参数改变，因此需重新计算。（2）应注意受控电流源的方向，当ib方向改变时，受控电流源也应改变。vbe=rbeib+μvceic=βib+gcevce常用＋－vbeβibvceibrbeicbec＋－4.3.2小信号模型分析法UD1.BJT三极管的小信号建模4.3.2小信号模型分析法UD1.BJT三极管的小信号建模＋－v1(vi)＋－v2(vo)i2(ic)i1(ib)（2）BJT的H参数小信号模型

提问：试述PNP管的小信号模型与NPN管的区别。答案：没有区别，可用同一个模型。因为模型分析的是交流分量（可参考前面图解法中的波形）。常用＋－vbeβibvceibrbeicbec＋－vbe=rbeib+μvceic=βib+gcevce4.3.2小信号模型分析法UD1.BJT三极管的小信号建模（3）H参数的确定根据简化模型，所要确定的H参数主要是rbe和β。●

确定H参数的途径一般有：

①用H参数测试仪测得。 ②利用晶体管特性图示仪测β和rbe。

③用公式估算rbe。4.3.2小信号模型分析法UD1.BJT三极管的小信号建模＋－v1(vi)＋－v2(vo)i2(ic)i1(ib)（2）BJT的H参数小信号模型

rbb’为基区体电阻，常取200Ω～300Ω（本教材取200Ω）。注：常温下适用于：IE在（0.1mA～5mA）范围，否则误差较大。vbe=rbeib+μvceic=βib+gcevce常用＋－vbeβibvceibrbeicbec＋－公式：（3）H参数的确定4.3.2小信号模型分析法UD1.BJT2.用H参数小信号模型分析基本共射放大电路（1）画出电路的小信号模型（分析交流信号）步骤：①画出交流通路②将交流通路中的的三极管用H参数线性模型代替。

（注意b、e、c极定位）。

注：通常分析、测试可采用正弦电压作信号，所以电路的小信号模型可用“相量法”标注。2.用H参数小信号模型分析基本共射放大电路小信号模型vi＋－＋－vsvoRcRbRL＋－ioiiRsβibibrbeicbecvi+VCC＋－＋－vsvoCb1Cb2RcRbRL＋－RsUD交流通路2.用H参数小信号模型分析基本共射放大电路（1）画出小信号模型

＋－＋－RcRbRL＋－Rsrbebec＋－＋－vsRbRcvoRLRs小信号模型vi＋＋vsvoRcRbRL＋ioiiRsβibiUD2.用H参数小信号模型分析基本共射放大电路（1）画出小信号模型

（2）求电压放大倍数由小信号模型：∴电压放大倍数为：表示倒相＋－＋－RcRbRL＋－RsrbebecUD2.用H参数小信号模型分析基本共射放大电路（1）画出小信UD2.用H参数小信号模型分析基本共射放大电路（1）画出小信号模型

（2）求电压放大倍数表示倒相或：输出电压与信号电压源的电压放大倍数为：＋－＋－RcRbRL＋－RsrbebecRiUD2.用H参数小信号模型分析基本共射放大电路（1）画出小信UD2.用H参数小信号模型分析基本共射放大电路（1）画出小信号模型

（2）求电压放大倍数＋－Rs＋－RcRbRL＋－rbebec（3）求输入电阻Rirbe是管子的输入电阻，由于输入回路没有受控源，只有电阻，所以电路的输入电阻应为：UD2.用H参数小信号模型分析基本共射放大电路（1）画出小信2.用H参数小信号模型分析基本共射放大电路（1）画出小信号模型

（2）求电压放大倍数＋－e＋－Rc（3）求输入电阻（4）求输出电阻＋－RLRsRbrbebcRo

利用求输出电阻的方法，且BJT的输出电阻rce很大（简化模型中已略去），可求得Ro2.用H参数小信号模型分析基本共射放大电路（1）画出小信号模●小信号模型分析法的特点：优点：在电路复杂、信号较小时，可利用各种线性电路解析方法来求得放大电路的多种主要参数指标；缺点：不能综观工作点的位置以及电路的最大线性动态范围，在信号较大时误差较大，当工作点改变时，电路得重新计算。UD●小信号模型分析法的特点：UDRcβibibrbeicbecvi＋－voRbRL＋－ioiiRFReRcRFRe＋－+VCCvoC1C2＋－viRbRLUD交流通路小信号模型＋－＋－vsRbRcvoRLRF例4-8．试画出以下各电路的小信号模型。ReRcβibibrbeicbecvi＋voRbRL＋ioiiR4.4放大电路的工作点稳定问题

在一个设计好的放大电路中，静态工作点需要稳定，因为工作点的不稳定将会影响电路的许多参数指标（如放大倍数、输入输出电阻、动态范围等等），还会导致失真或使电路工作于不安全区。

影响工作点变化的因素很多，如：温度、更换管子、管子本身老化，等等。其中温度是较为主要的影响。4.4放大电路的工作点稳定问题在一个设计好的放大电4.4.1温度对工作点的影响1．温度变化对ICBO的影响

结果：

温度上升，IC上升，反之亦然。UD3．温度变化对β的影响

结果：温度上升，IC上升，反之亦然。2．温度变化对VBE的影响

结果：

温度上升，IC上升，反之亦然。结论：ICBO、VBE、β随温度变化的结果主要体现在IC的变化上。其中，VBE和β对硅管的影响较大，而ICBO对锗管的影响较大。●稳定方法：改变电路结构或对电路进行温度补偿。4.4.1温度对工作点的影响UD3．温度变化对β的影响2．4.4.2稳定工作点设计一.改变电路结构UD1．射极偏置电路（1）电路结构IRbIB电路特点：IRb>>IB

因此基极电位基本固定：＋－＋－+VCCRb1RevoC1C2RcRLRb2viB（2）原理分析

因VB基本固定。温度T变化时的调节过程：T↑IC↑VE≈ICRe↑VBE=VB－VE↓IB↓IC↓负反馈的过程4.4.2稳定工作点设计UD1．射极偏置电路IRbIB电路4.4.2稳定工作点设计一.改变电路结构UD1．射极偏置电路IRbIBIRb>>IB＋－＋－+VCCRb1RevoC1C2RcRLRb2viB（3）电路的条件限制IRb=（5～10）IB

（硅管）IRb=（10～20）IB

（锗管）

IRb>>IB条件：VB=（3～10）V（硅管）VB>>VBE条件：VB=（1～3）V（锗管）偏置电阻：（1+β）Re=10Rb=10（Rb1//Rb2）。4.4.2稳定工作点设计UD1．射极偏置电路IRbIBIR4.4.2稳定工作点设计一.改变电路结构UD1．射极偏置电路IRbIBIRb>>IB＋－＋－+VCCRb1RevoC1C2RcRLRb2viB（4）估算Q点4.4.2稳定工作点设计UD1．射极偏置电路IRbIBIR4.4.2稳定工作点设计一.改变电路结构UD1．射极偏置电路IRbIB＋－＋－+VCCRb1RevoC1C2RcRLRb2viB（5）求电压放大倍数画出小信号模型：＋－RcRb2RL＋－RerbeRb14.4.2稳定工作点设计UD1．射极偏置电路IRbIB＋＋4.4.2稳定工作点设计一.改变电路结构UD1．射极偏置电路IRbIB＋－＋－+VCCRb1RevoC1C2RcRLRb2viB＋－RcRb2RL＋－RerbeRb1（6）求输入电阻RiRi’4.4.2稳定工作点设计UD1．射极偏置电路IRbIB＋＋＋－RcRb2RL＋－RerbeRb14.4.2稳定工作点设计一.改变电路结构UD1．射极偏置电路IRbIB＋－＋－+VCCRb1RevoC1C2RcRLRb2viB（7）求输出电阻（因为rce>>rbe//Re）∴Ro=Ro’//RC≈RCRo’Ro＋－RcRb2rceRerbeRb1＋RcRb2RL＋RerbeRb14.4.2稳定工作点设计4.4.2稳定工作点设计一.改变电路结构UD1．射极偏置电路IRbIB＋－＋－+VCCRb1RevoC1C2RcRLRb2viB＋－RcRb2RL＋－RerbeRb1Ro≈RC小结：射极偏置电路在较宽的温度范围内具有相当好的稳定度，且它的IC与β无关，在更换管子时也能较好的稳定Q，实际中应用很广。4.4.2稳定工作点设计UD1．射极偏置电路IRbIB＋＋4.4.2稳定工作点设计一.改变电路结构UD1．射极偏置电路IRbIB＋－＋－+VCCRb1RevoC1C2RcRLRb2viB讨论：射极偏置电路由于加了Re，AV下降（不利），而Ri增加（有利），实用中通常采取平衡的办法来解决，即将Re分成两部分（见图示）。＋－＋－+VCCRb1Re2voC1C2RcRLRb2viBRe1Ce4.4.2稳定工作点设计UD1．射极偏置电路IRbIB＋＋解题思路：

首先求出工作点的IE，以求出rbe，然后就可求出所要求的参数。例4-9．图示电路中，已知三极管的β=100，VBE=0.7V，并假设通过Rb1的电流远大于iB。试求电路的、以及Ri、Ro。解：＋－+VCC+18VRb175KRe1KvoC1C2CeRc8.2KRL6.2K＋－vsRs1KRb210KUD解题思路：例4-9．图示电路中，已知三极管的β=100，VB例4-9．图示电路中，已知三极管的β=100，VBE=0.7V，并假设通过Rb1的电流远大于iB。试求电路的、以及Ri、Ro。解：＋－+VCC+18VRb175KRe1KvoC1C2CeRc8.2KRL6.2K＋－vsRs1KRb210KUD画出电路的小信号模型：＋－＋－Rs＋－RLRcRb2rbeRb1输入电阻：输出电阻：RiRo例4-9．图示电路中，已知三极管的β=100，VBE=0.7例4-9．图示电路中，已知三极管的β=100，VBE=0.7V，并假设通过Rb1的电流远大于iB。试求电路的、以及Ri、Ro。解：＋－+VCC+18VRb175KRe1KvoC1C2CeRc8.2KRL6.2K＋－vsRs1KRb210K画出电路的小信号模型：＋－＋－Rs＋－RLRcRb2rbeRb1输入电阻：输出电阻：对信号源的放大倍数：例4-9．图示电路中，已知三极管的β=100，VBE=0.72．集电极-基极偏置电路直流通路：稳定工作点的原理:T↑IC↑VC=VCE=VCC－(IC+IB)RC

↓IC↓RcRF＋－+VCCvoC1C2＋－viRcRF+VCCIC+IBICIB

当RF选定后，IB与VCE成正比。所以温度T变化时的调节过程如下：UD4.4.2稳定工作点设计一.改变电路结构2．集电极-基极偏置电路直流通路：T↑IC↑VC=VCE=V4.4.2稳定工作点设计一.改变电路结构3．其他电路（1）双电源射极偏置电路RcRL+VCCRb＋－viRe-VEERo≈RC4.4.2稳定工作点设计3．其他电路RcRL+VCCRb4.4.2稳定工作点设计一.改变电路结构（2）恒流源的射极偏置电路RcRL+VCCRb＋－viIO-VEE3．其他电路（1）双电源射极偏置电路4.4.2稳定工作点设计（2）恒流源的射极偏置电路RcR二.利用补偿法稳定静态工作点

补偿法——利用二极管参数或热敏电阻的阻值随温度变化的特性，来补偿三极管参数随温度的变化，以使工作点稳定。1．利用二极管补偿

利用依据：①正偏时，二极管的管压降呈负温系数特性；②反偏时，二极管的饱和漏电流呈正温系数特性。UD4.4.2稳定工作点设计二.利用补偿法稳定静态工作点U