双极型三极管及放大电路基础

14双极型三极管及放大电路基础授课人：庄友谊模拟电子技术24双极型三极管及放大电路基础§4.1BJT§4.2基本共射极放大电路§4.3放大电路分析法§4.4放大电路静态工作点稳定问题§4.5共集电极电路和共基极电路§4.6组合放大电路§4.7放大电路的频率响应3§4.1BJTBJT全称为双极型半导体三极管，内部有自由电子和空穴两种载流子参与导电。种类很多：有硅管和锗管，有高频管和低频管，有大、中、小功率管。44.1.1BJT的结构简介：becNNP基极发射极集电极NPN型PNP集电极基极发射极BcePNP型几微米至几十微米bcebce5becNNP基极发射极集电极基区：较薄，掺杂浓度低集电区：面积较大发射区：掺杂浓度较高6becNNP基极发射极集电极发射结集电结7

为使发射区发射电子，集电区收集电子，必须具备的条件是：

a.发射结加正向电压(正向偏置):NPN管：Vbe>0；PNP管：Vbe<0

b.集电结加反向电压(反向偏置):NPN管：Vbc<0；PNP管：Vbc<0

4.1.2放大状态下BJT的工作原理8RCbecNNPEBRBECIE基区空穴向发射区的扩散，形成空穴扩散电流IEP

，数值很小可忽略IBN进入P区的电子少部分与基区的空穴复合，形成复合电流IBN

，多数扩散到集电结发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形成发射结电子扩散电流IEN1、发射区向基区扩散其多数载流子：2、载流子在基区的扩散与复合：9becNNPEBRBIE集电结反偏，有少子形成的反向电流ICBOICBOIC=ICN+ICBO

ICNIBNICNRCEC从基区扩散来的电子作为集电结的少子，漂移进入集电结而被收集，形成ICN。3、集电区收集载流子：10IB=IEP+IBN-ICBO

IBNIBbecNNPEBRBIEICBOICNIC=ICN+ICBO

ICNIBNRCECIE=IEP+IEN

IEN11NNPEBRB

ECICBOICNIC=ICN+ICBO

ICNIEP

RCIBNIENIBIB=IEP+IBN-ICBO

IBNIE=IEP+IEN

IENIE12

IE=IEN+IEP

且有IEN>>IEP

IEN=ICN+IBN

且有IEN>>IBN

，ICN>>IBN

IC=ICN+ICBO

IB=IEP+IBN－ICBOIE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN

=(ICN+ICBO)+(IBN+IEP－ICBO)

IE=IC+IB于是可得如下电流关系式:13ICN与IEN之比称为共基直流电流放大倍数总结：要使三极管能放大电流，必须使发射结正偏，集电结反偏（外部条件）。且发射区杂质浓度要远大于基区杂质浓度，基区很薄（内部条件）ICN与IBN之比称为共射直流电流放大倍数14IC=ICN+ICBO

IE=IEP+IEN≈ICN15becIBIEICNPN型三极管becIBIEICPNP型三极管16

共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示;

共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示。共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示；

三极管的三种组态

双极型三极管有三个电极，其中一个可以作为输入,一个可以作为输出，这样必然有一个电极是公共电极，在放大电路中有三种接法，三种接法也称三种组态。17BJT在电压放大电路中的应用举例

其信号放大的原理如下：

VEE+Δvi

（Δvi=20mV）↓

ΔiE

（ΔiE=1mA）

↓

ΔiC

（ΔiC=-0.98mA）

↓

Δvo=-ΔiC*RL

（Δvo=-ΔiC*RL=0.98×1=0.98V）Δvo/Δvi

增大倍数称为电压增益

Av=Δvo/Δvi=(0.98×1000/20)=49184.1.3BJT的V-I特性曲线

实验线路ICmA

AVVUCEUBERBIBECEBRC一、共射极连接时的V-I特性曲线191、输入特性：UCE1VIB(

A)UBE(V)204060800.40.8工作压降：硅管UBE0.6~0.7V,锗管UBE0.2~0.3V。UCE=0VUCE=0.5V

死区电压，硅管0.5V，锗管0.2V。202、输出特性IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此区域满足IC=

IB称为线性区（放大区）。当UCE大于一定的数值时，IC只与IB有关，IC=

IB。21IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此区域中UCE

UBE,集电结正偏，IB>IC，UCE0.3V称为饱和区。22IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此区域中:IB=0，IC=ICEO，UBE<死区电压，称为截止区。23输出特性三个区域的特点:放大区：发射结正偏，集电结反偏。即：

IC=IB,且

IC

=

IB(2)饱和区：发射结正偏，集电结正偏。即：VCE

UBE

，

IB>IC，

硅管：VCE0.3V锗管：

VCE0.1V

(3)截止区：

VBE<死区电压，

IB=0，IC=ICEO

0

例：

=50，USC

=12V，

RB

=70k，RC

=6k，当USB

=-2V，2V，5V时，晶体管的静态工作点Q位于哪个区？当USB

=-2V时：ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEIB=0，IC=0IC最大饱和电流：Q位于截止区

例：

=50，USC

=12V，

RB

=70k，RC

=6k，当USB

=-2V，2V，5V时，晶体管的静态工作点Q位于哪个区？IC<

ICmax(=2mA)

，

Q位于放大区。ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEUSB

=2V时：USB

=5V时:例：

=50，USC

=12V，

RB

=70k，RC

=6k，当USB

=-2V，2V，5V时，晶体管的静态工作点Q位于哪个区？ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEQ位于饱和区，此时IC和IB

已不是倍的关系。27二、共基极连接时的V-I特性曲线

实验线路ICmA

AVVUCBUEBREIBECEERC281、输入特性：UCB=0VIE(mA)UBE(V)24680.40.8UCB=5VUCB=1V292、输出特性此区域满足IC=

IB称为线性区（放大区）。IC(mA)1234UCB(V)2468IE=01mA2mA3mA4mA0饱和区截止区304.1.4BJT的主要参数共射直流电流放大倍数：共射交流电流放大倍数：1.电流放大系数：共基直流电流放大倍数：共基交流电流放大倍数：31例：UCE=6V时：IB=40A,IC=1.5mA；

IB=60A,IC=2.3mA。在以后的计算中，一般作近似处理：

=32（1）集-基极反向饱和电流ICBO

AICBOICBO是集电结反偏由少子的漂移形成的反向电流，受温度的变化影响。2、极间反向电流：33BECNNPICBOICEO=

IBE+ICBO

IBE

IBEICBO进入N区，形成IBE。根据放大关系，由于IBE的存在，必有电流

IBE。集电结反偏有ICBO（2）集-射极反向饱和电流ICEOICEO受温度影响很大，当温度上升时，ICEO增加很快，所以IC也相应增加。三极管的温度特性较差。34（1）集电极最大电流ICM

集电极电流IC上升会导致三极管的

值的下降，当

值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM。（2）反向击穿电压射-基反向极击穿电压U(BR)EBO：~几伏集-基反向极击穿电压U(BR)CBO：几十~几百伏集-射反向击穿电压U(BR)CEO：介于两者之间3、极限参数：35（3）集电极最大允许功耗PCM

集电极电流IC

流过三极管，所发出的焦耳热为：PC=ICUCE

必定导致结温上升，所以PC有限制。PC

PCMICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作区364、频率参数：1.共发射极截止频率fβ：|β

|/|β

|max10.707ffβ2.共基极截止频率fα：3.特征截止频率fT：|α

|=0.707|α

|max|β

|=0.707|β

|max|β

|下降到1时对应的频率fα=

（1+|β

|max

）fβfT

|β

|max

fβ37

国家标准对半导体三极管的命名如下:3

D

G

110B

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

三极管半导体三极管的型号（补充）例如：3AX31D、3DG123C、3DK100B38双极型三极管的参数参

数型

号

PCMmWICMmAVR

CBOVVR

CEO

VVR

EBO

VIC

BO

μAf

T

MHz3AX31D1251252012≤6*≥83BX31C

125

125

40

24≤6*≥

83CG101C

100

30

450.1

1003DG123C

500

50

40

300.353DD101D

250W

5A

3002504≤2mA3DK100B

100

30

25

15≤0.1

300

注：*为f

394.1.5温度对BJT参数及性能的影响1、温度对BJT参数的影响：

温度对BJT的UBE、、ICEO、U(BR)CBO和U(BR)CEO都有一定的影响T↑UBE↘

↑ICEO↑U（BR）CBO↑U（BR）CEO↑402、温度对BJT特性曲线的影响：

温度升高，输入特性曲线左移，说明在同样的iB下，UBE减小。iBuBE25ºC50ºCiCuCEQQ´

温度升高，

、ICEO、ICBO都增大，即输出特性曲线上移。41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表示，如图：§4.2基本共射极放大电路uiAu包含有半导体器件uo42三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43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RBVCCVBBRCCTΔVI+-VO+ΔVO+-ΔVO+-IB+ΔIBIC+ΔIC作用：使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。RL§4.2.1基本共射极放大电路的组成及工作原理44直流通道和交流通道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。交流通道：只考虑交流信号的分电路。直流通道：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道分析。451、静态——对直流信号（只考虑+VCC）开路直流通道RBVCCVBBRCT去除RBVCCVBBRCCTRLΔVI+-462、动态——对交流信号(输入信号ui)短路置零RBVCCVBBRCCTRLΔVI+-置零RBRCRL交流通路ΔVI+-ΔVO+-ΔVI+-ΔVO+-uiuoRBVCCVBBRCTC2C1RBVCCVBBRCCTΔVI+-ΔVO+-耦合电容：电解电容，有极性。大小为10

F~50

F作用：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。实际：48符号规定:VA大写字母、大写下标，表示直流量。vA小写字母、大写下标，表示全量。va小写字母、小写下标，表示交流分量。vAva全量交流分量tVA直流分量

49RBVCCVBBRCTC2C1ui+-uo+-RBVCCRCTC2C1电路改进：采用单电源供电ui+-uo+-RBVCCRCTC2C1ui+-uo+-RBVCCRCTC2C1ui+-uo+-RBVCCRCTC2C1VCCui+-uo+-RBRCTC2C1VCCui+-uo+-RBRCTC2C1VCCui+-uo+-RBRCTC2C1VCCui+-uo+-RBRCTC2C1+VCCui+-uo+-RBRCTC2C154开路开路直流通道RB+VCCRC+VCCui+-uo+-RBRCTC2C1RL55短路短路置零RBRCRLuiuo交流通路+VCCui+-uo+-RBRCTC2C1RL564.2.2

放大器的性能指标：1、电压放大倍数AuUi和Uo分别是输入和输出电压的有效值。uiuoAuAu是复数，反映了输出和输入的幅值比与相位差。572、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。Au~US定义：即：ri越大，Ii就越小，ui就越接近uS问题：Au和

Aus的关系如何？定义：放大电路RLRS——Aus称源电压放大倍数593、输出电阻roAu~US

放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。~roUS'60戴维南定理：

任何一个线性有源单口网络，可用一个电压源串联一个阻抗来代替，其电压源的电压等于该网络端口的开路电压，而等效阻抗则为全部独立源为零时从端口看进去的阻抗。例：Vi6V+-R22KR12KRL2KVS+-ZSRL2K61如何确定电路的输出电阻ro

？步骤：1.所有的电源置零(将独立源置零，保留受控源)。2.加压求流法。方法一：计算。思考62方法二：测量。Uo1.测量开路电压。~roUs'2.测量接入负载后的输出电压。~roUs'RLUo'步骤：3.计算。634、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——幅频特性曲线4.3.1图解法分析法ui=0时由于电源的存在IB0IC0IBQICQIEQ=IBQ+ICQRB+VCCRCC1C2T§4.3

放大器的分析方法

当放大电路没有输入信号(vi＝0)时，电路各点电压、电流都是直流，称为直流工作状态或静止状态，简称静态。

1、静态工作点的图解分析65IBQICQUBEQUCEQ(ICQ,UCEQ)(IBQ,UBEQ)RB+VCCRCC1C2T66(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（Q点）。ICUCEQUCEQICQIBQUBEQIBUBEQ671．近似估算Q点:

静态工作点的确定：RBVCCVBBRCCTΔVI+-ΔVO+-68ICUCEQUCEQICQIBQUBEQQIBUBE直流负载线一般可认为:硅管UBEQ为0.7V，锗管为0.3VIBQ0.7V2．图解法确定Q点:

69与输出特性的交点就是Q点直流负载线ICUCEUCE~IC满足什么关系？1.三极管的输出特性。2.UCE=VCC–ICRC。ICUCEVCCQ直流负载线IB直流通道RB+VCCRC70ICUCE25354515552134563.32.72.11.50.9mAVUBEQIB2535450.680.70.72uAV15假设uBE有一微小的变化uitiBtiCuCEttibtuce与ui反相2、动态工作情况的图解法分析：1、RL=∞：

71各点波形RB+ECRCC1C2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiB72交流负载线:ic其中：uceRBRCRLuiuo交流通路2、RL≠

∞：

73iC

和

uCE是全量，与交流量ic和uce有如下关系所以：即：交流信号的变化沿着斜率为：的直线。这条直线通过Q点，称为交流负载线。74交流负载线的作法ICUCEECQIB过Q点作一条直线，斜率为：交流负载线75ICUCE25354515552134563.32.72.11.50.9mAV假设uBE有一微小的变化uitiBtiCuCEttibtuce与ui反相直流负载线交流负载线UBEQIB2535450.680.70.72uAV1576图解法的步骤：1、确定静态工作点2、画直流负载线3、画交流负载线4、

作图：vi→iB→iC、vCE→vo5、求放大倍数：77实现放大的条件1.晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。2.正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。3.输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。4.输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容滤波只输出交流信号。78如何判断一个电路是否能实现放大？3.晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。4.正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。如果已给定电路的参数，则计算静态工作点来判断；如果未给定电路的参数，则假定参数设置正确。1.信号能否输入到放大电路中。2.信号能否输出。与实现放大的条件相对应，判断的过程如下：793、静态工作点对波形失真的影响:

在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生非线性失真。为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，则造成非线性失真。

下面将分析失真的原因。为简化分析，假设负载为空载(RL=)。80iCuCEuo可输出的最大不失真信号选择静态工作点：ib81iCuCEuo1.Q点过低，信号进入截止区：放大电路产生截止失真输出波形输入波形ib82iCuCE2.Q点过高，信号进入饱和区：放大电路产生饱和失真ib输入波形uo输出波形83

iC

vCE

0

Q3

Q1

Q2

Q

RC：

电路参数对Q点的影响：

Rb：VCC：一般情况下，常采用改变Rb的办法，来调节静态工作点。Rb↗IBQ↘Q点下移（Q→Q1）。RC↘直流负载线的斜率变大（Q→Q2）。交流负载线要看RL而定。VCC变化，直流负载线发生平动，Q点变化情况比较复杂，在IB不变的情况下，VCC↘，Q→Q3844、图解分析法的适用范围:优点：直观、形象，特别是静态工作点的设置及失真情况分析。缺点：仅能计算放大倍数，不能分析输入电阻、输出电阻、带宽等指标，也不适用频率较高的情况。85RBVCCVBBRCCTRLΔVI+-RBRCRL交流通路ΔVI+-ΔVO+-§4.3.2小信号模型分析法

又称交流小信号微变等效电路分析法，常用的h参数等效电路适用于分析低频小小信号交流电路的分析。86一、BJT的h参数及其等效电路1、BJT的h参数等效电路的导出:iBvCEcbe+-vBE+-iCvBE=

f1(iB，vCE)iC=f2(iB，vCE)vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce

87ibvcecbe+-vbe+-icvbehiehfeibibvce+-+-+-hrevcehoe1icvbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce

一般小功率管，H参数的数量级为:

hie：103Ωhre：10-3~10-4

hfe：102

hoe：10-5S

可见，

hre

、hoe相对而言是很小的，对于低频放大电路，输入回路中hrevce比vbe小得多，而输出回路中负载电阻RC(或RL)比BJT输出电阻1／hoe

小得多，所以常常可把hre和hoe忽略掉。

ibicic1/hoe

很大，一般忽略。hiehfeibib1/hoe等效cbevbe+-vce+-vbe+-vce+-hiehfeibibbcevbe+-vce+-简化模型89iCuCE（1）hfe

：

iC

iBhfe常记作βhfe(或β)

：几十到几百2、h参数的意义及确定:90iCuCE近似平行iC

vCE（2）hoe

：hoe很小：(10-4~10-5)Srce很大：(101~102)KΏ91iBuBE当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。

uBE

iB

在晶体管的简化模型里，对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻rbe。rbe的量级从几百欧到几千欧。对于小功率三极管：hie常记作rbe（3）hie

：92（4）hre

：UCE1VIB(

A)UBE(V)204060800.40.8UCE=0.5VUCE=0V

vBEhre很小：10-3~10-493二、用h参数小信号模型分析基本放大器步骤：1、画电路的交流通路。2、画电路的h参数等效电路（包括晶体管和外电路）。3、标出电压、电流的参考方向。4、计算：电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、源电压放大倍数例1：RBVCCVBBRCCTRLΔVI+-94解：1、画电路的交流通路。RBRCRL交流通路vi+-ΔVO+-RBVCCVBBRCCTRLvi+-RSvs+-vi-+95RBRCRLRSvo+-vs+-2、画电路的h参数等效电路（包括晶体管和外电路）。3、标出电压、电流的参考方向。rbeβibbceibvi+-vce+-rbeβibbceic96R'L4、计算：电压放大倍数、输入电阻、输出电阻源电压放大倍数vs+-vo+-RBRCRLRSrbeβibbceibvi+-vce+-icibicvs+-vo+-RBR'LRSrbeβibbcevi+-vce+-97ibicvs+-vo+-RBR'LRSrbeβibbcevi+-vce+-Ri特点：负载电阻越小，放大倍数越小。98vs+-vo+-RBRCRLRSrbeβibbceibvi+-vce+-icRo

电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，AVS越大,因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。（1）静态分析：IBUBE+VCC直流通道RBRC+VCCui+-uo+-RBRCTC2C1RL例2：解：+VCCui+-uo+-RBRCTC2C1RL交流通路RBRCRLuiuo（2）动态分析：rbeRBRCRLrbeRBRCRLR'iRiRo102§4.4

放大器静态工作点的稳定问题为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。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，温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。TUBE

ICEOQ1034.4.1

温度变化对工作点的影响：iBuBE25ºC50ºCTUBEIBIC一、温度对UBE的影响:104二、温度对

值及ICEO的影响:T

、ICEOICiCuCEQQ´总的效果是：温度上升时，输出特性曲线上移，造成Q点上移。105小结：TIC

固定偏置电路的Q点是不稳定的。

Q点不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，从而导致失真。为此，需要改进偏置电路，当温度升高、

IC增加时，能够自动减少IB，从而抑制Q点的变化。保持Q点基本稳定。常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。106RB2CERB1+VCCRCC1C2RLuiuo一、静态分析：I1I2IBRB1+VCCRCTRB2RE直流通路RE射极直流负反馈电阻CE

交流旁路电容4.4.2射极偏置电路：RE107TUBEIBICUEIC

本电路稳压的过程实际是由于加了RE形成了负反馈过程I1I2IBRB1+VCCRCTRB2RE1.静态工作点稳定的原理108I1I2IBRB1+VCCRCTRB2RE直流通路2.求静态工作点：算法一：上述四个方程联立，可求出IE

，进而，可求出VCE

。本算法比较麻烦，通常采用下面介绍的算法二、三。I1I2IBRB1+VCCRCTRB2RE直流通路+VCC方框中部分用戴维南定理等效为：RdVSB进而，可求出IE

、VCE

。算法二：I1I2IBRB1+VCCRCTRB2RE直流通路算法三：IC与温度无关。似乎I2越大越好，但是RB1、RB2太小，将增加损耗，降低输入电阻。因此一般取几十k

。I1I2IBRB1+VCCRCTRB2RE直流通路只要：IR1=（5~10）IB

VB=（5~10）VBE可近似认为：112例：已知

=50，VCC=12V，RB1=7.5k

，RB2=2.5k

，RC=2k

，RE=1k

，求该电路的静态工作点。RB1+VCCRCC1C2RB2CERERLuiuo算法一、二的结果：算法三的结果：结论：三种算法的结果近似相等，但算法三的计算过程要简单得多。113uo+VCCRB1RCC1C2RB2CERERLuiuoRB1RCRLuiRB2交流通路rbeRCRLRB1微变等效电路RB23.动态性能分析：114rbeRCRLRB1微变等效电路RB2RoR'iRi115CE的作用：交流通路中，CE将RE短路，RE对交流不起作用，放大倍数不受影响。问题1：如果去掉CE，放大倍数怎样？I1I2IBRB1+VCCRCC1C2RB2CERERLuiuo116去掉

CE后的交流通路和微变等效电路：rbeRCRLRER'BRB1RCRLuiuoRB2RE117用加压求流法求输出电阻。rbeRCRER'BRS

可见，去掉CE后，放大倍数减小、输出电阻不变，但输入电阻增大了。118RB1+VCCRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2问题2：如果电路如下图所示，如何分析？119I1I2IBRB1+VCCRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2I1I2IBRB1+VCCRCTRB2RE1RE2解：静态分析：直流通路120RB1+VCCRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2动态分析：交流通路RB1RCRLuiuoRB2RE1交流通路：RB1RCRLuiuoRB2RE1微变等效电路：rbeRCRLRE1R'BrbeRCRLRE1R'BRoRiR'i123含有双电源的射极偏置电路RS+VCCRCC1C2TRBCERE1RL+vs-+uo-RE2-VEE+ui-交流通路：RCRLuiuoRB2RE1微变等效电路：rbeRCRLRE1RBrbeRCRLRE1RBRoRiR'i126含有恒流源的射极偏置电路IORS+VCCRCC1C2TRBCERL+vs-+uo--VEE127§4.5

共集电极放大器和共基极放大器RB+VCCC1C2RERLuiuoRB+VCCRE直流通道4.5.1共集电极放大电路：128一、静态分析：IBIE折算RB+VCCRE直流通道129二、动态分析：RB+VCCC1C2RERLuiuoRBRERLuiuo交流通道130RBRERLuiuo交流通道rbeRERLRB微变等效电路1311.

电压放大倍数rbeRERLRB1321.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：1332.输入电阻

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且取得的信号大。rbeRERLRB3.输出电阻：用加压求流法求输出电阻。rorbeRERBRSrbeRERBRS电源置0135一般：所以：射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。

所谓带负载能力强，是指当负载变化时，放大倍数基本不变。136RB+VCCC1C2RERLuiuo例：已知射极输出器的参数如下：RB=570k

，RE=5.6k

，RL=5.6k

，

=100，VCC=12V求Au、

ri和ro

。设：RS=1k

，

求：Aus、ri和ro

。3.RL=1k

时，求Au。RB+VCCC1C2RERLuiuoRB=570k

，RE=5.6k

，RL=5.6k

，

=100，VCC=12V138RB=570k

，RE=5.6k

，RL=5.6k

，

=100，VCC=12V1.求Au、

ri和ro

。rbeRERLRB微变等效电路rbe=2.9k

，RS=0rbeRERLRB微变等效电路2.设：RS=1k

，求：Aus、ri和roRB=570k

，RE=5.6k

，RL=5.6k

，

=100，VCC=12Vrbe=2.9k

，RS=1K140RL=1k

时3.RL=1k

和

时，求Au。比较：空载时,Au=0.995

RL=5.6k

时,Au=0.990

RL=1k

时,Au=0.967RL=

时可见：射极输出器带负载能力强。141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，提高带负载能力。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。142§4.5.2共基极放大器RBVCCC1C2REuiuoRB1RCRLCB直流通道VCCRBRERB1RC一、静态分析：IBICVCCRBRERB1RCIEI1I2IBRB1+VCCRCTRB2RE二、动态分析：RBVCCC1C2REuiuoRB1RCRLCBRBREuiuoRB1RCRLREuiuoRB1RCRLREuiuoRB1RCRLREuiuoRCRLrbeβibbcerbeβibbcerbeβibbce1461.

电压放大倍数：VoREViRCRLrbeβibbceIBIE2.输入电阻：RiR'i147VoREViRCRLrbeβibbceIBIERo3.输出电阻：2.电路输入电阻小。1.

电压放大倍数与共发射极电路一样，但为正值，表明输入输出同相。结论：3.频率响应好，常应用于频率特性高的场合。148§4.5.3BJT放大电路三种组态的比较1.

三种组态的判别：共射：信号从基极输入、从集电极输出。共集：信号从基极输入、从发射极输出。共基：信号从发射极输入、从集电极输出。2.

三种组态的特点及用途：见p148表4.5.1149总结：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计算机仿真150§4.6

组合放大电路

单管放大电路往往还不能满足实际应用的需要，为此，需要对其进行多级放大，即把前面的电路进行组合。§4.6.1共射-共基放大电路RB11+VCCRC2C1C2RB12CE1RE1RLuiuoRB21RB22CB2RB11+VCCRC2C1C2RB12CE1RE1RLuiuoRB21RB22CB2RC2RB11RE1RLuiuoRB12RC2RB11RE1RLuiuoRB12153§4.6.2共集-共集放大电路RB+VCCC1C2RERLuiuo154①两管复合以后的管型取决于第一管的管型②同种类型管子复合：发射极接基极不同种类型管子复合：集电极接基极③必须保证两个BJT都工作在放大状态NPNNPNiB(1+β1)iBβ1iB(1+β1)(1+β2)iB(1+β1)β2iBNPNβ

≈β1β2PNPPNPiB(1+β1)iBβ1iB(1+β1)β2iBPNPβ

≈β1β21.

复合管的主要特性：β

≈β1β2rbe=rbe1+（1+β2

）rbe2rbe=rbe11552.

共集-共集放大电路的AV、Ri、Ro：RB+VCCC1C2RERLuiuo其中：β

≈β1β2rbe=rbe1+（1+β2

）rbe2R′L=RE//RLR′s=RS//RB156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

级放大电路功放级多级放大器（补充）157耦合方式：阻容耦合；直接耦合；变压器耦合；光电耦合。耦合：即信号的传送。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。

多级放大器的耦合方式（补充）一、阻容耦合：两级放大器之间通过RC电路进行信号的传送的耦合方式158usRSRB+VCCC22RE2uoT2RLR1RCC11R2CERE1uiriT1例：前级后级159前级后级+UCCRS1MR120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2例：160多级阻容耦合放大器的特点：(1)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。(2)不能传输直流及低频信号。161二、直接耦合:两级放大器之间用导线或电阻直接进行信号的传送的耦合方式直接耦合可放大微弱的直流信号或变化缓慢的信号1、级间的直流电平配置：RB+VCCRC2uoT2R1RCC11R2uiT11622、零点漂移：

当电路不输入信号(即vi=0)时，由于温度、电源电压等因素的变化引起了静态工作点的变化，从而使输出电压偏离零点而上下忽大忽小，忽快忽慢不规则漂动的现象。而其中由于温度引起的漂移称温度漂移（温漂）。外因：环境温度的变化内因：晶体管参数(ICBO、

、VBE)受温度变化而所产生变化温漂产生的原因：

抑制温漂的措施:(1)精选器件。(2)将电路(或其中受温度影响大的一部分)置于恒温系统中。(3)采用温度补偿的办法。(4)采用负反馈的方法来稳定工作点。(5)采取其他耦合方式:先把直流信号调制成交流信号。(6)差动放大器163§4.7

放大电路的频率响应

在放大电路的通频带中给出了频率特性的概念---

幅度频率特性相位频率特性

幅频特性是描绘：输入信号幅度固定，输出信号的幅度随频率变化而变化的规律。即∣∣=∣∣=

相频特性是描绘：输出信号与输入信号之间相位差随频率变化而变化的规律。即164

放大电路的幅频特性和相频特性，称为频率响应。因放大电路对不同频率成分信号的增益不同，从而使输出波形产生失真，称为幅度频率失真，简称幅频失真。放大电路对不同频率成分信号的相移不同，从而使输出波形产生失真，称为相位频率失真，简称相频失真。幅频失真和相频失真是线性失真。产生频率失真的原因：1.放大电路中存在电抗性元件：

如耦合电容、旁路电容、分布电容、变压器、分布电感等;2.三极管的

(

)是频率的函数。在研究频率特性时，三极管的低频小信号模型不再适用，而要采用高频小信号模型。1651、RC低通电路的频率响应电压放大倍数(传递函数)为：

RC低通电路的频率特性曲线§4.7.1单时间常数RC电路的频率响应166

当f=fH时，相频特性将滞后45°，并具有-45

/dec的斜率。在0.1fH

和10fH

处与实际的相频特性有最大的误差，其值分别为+5.7°和－5.7°。

这种折线化画出的频率特性曲线称为波特图，是分析放大电路频率响应的重要手段。

幅频特性的X轴和Y轴都是采用对数坐标，fH称为上限截止频率。当f≥fH时，幅频特性将以十倍频20dB的斜率下降，或写成-20dB/dec。在f=fH

处的误差最大，有－3dB。1672、RC高通电路的频率响应下限截止频率、模和相角分别为RC高通电路的近似频率特性曲线其中：168根据这一物理模型可以画出混合π型高频小信号模型。

高频混合π型小信号模型电路1、BJT的高频小信号模型§4.7.2BJT的高频小信号模型及频率参数169β本身就与频率有关，而gm与频率无关。（1）考虑了发射结电容Cb’e和集电结电容Cb’c

、电阻Rb’c

高频混合π型小信号模型与H参数等效模型比较：rb’eβibibrbb’rceh型小信号模型（2）用gmVb’e代替βibrbb’是基区体电阻，大概几十~几百欧姆

高频混合π型小信号模型rb’e是发射结正偏电阻：Cb’e是发射结正偏电容，大概几十~几百皮法rb’c是集电结反偏电阻，一般为100KΩ~10MΩCb’c是集电结反偏电容，大概2~10皮法

受控电流源171高频混合π型小信号模型的简化模型ffψ-45°-90°fβ0.1fβ10fβfT3dB20lgβ0174§4.7.3单级共射极放大电路的频率响应

在π型小信号模型中，因存在Cb’c

和rb’c,对求解不便，可通过单向化处理加以变换。首先因rb’c很大，可以忽略，只剩下Cb’c

。运用密勒定理：可以用输入侧的C

’和输出侧的C

’’两个电容去分别代替Cb’c

。高频混合π型小信号电路其中：显然:C

’>>C

’’1751、高频响应：uo+VCCRB1RCC1C2RB2CERERLuiRSus

由于C

’>>C

’’,通常把C

’’忽略,令CM

=Cb’e

+C

’

，再利用戴维南定理，把电路简化为：rb’eRBrbb’CMCμ’’RSCMRC1、C2

、CE

容抗小，忽略176CMRffψ-225°-270°fH0.1fH10fH3dB0-20dB/十倍频程-180°1772、低频响应BJT的极间电容可看成开路，而C1、C2

、CE

不能忽略uo+VCCRB1RCC1C2RB2CERERLuiRSusrbeRBRECEC1RSC2RCRL

以上的模型还是比较复杂，下面分别考虑C1、C2、CE的影响(考虑到RB比较大，忽略)（1）C1的影响：C1rbeRS-20dB/十倍频程ff-135°-180°fL0.1fL10fL3dB0-90°（2）C2的影响：-20dB/十倍频程ff-135°-180°fL0.1fL10fL3dB0-90°rbeC2RSRC（3）CE的影响：-20dB/十倍频程ff-135°-180°fL0.1fL10fL3dB0-90°CErbeRSRE通常CE阻抗远大于RE181rbeRBRECEC1RSC2RCRL三个电容同时考虑比较复杂，教材里：考虑到RB=RB1//RB2>>Ri（忽略），再假设RE远大于CE的影响（忽略），再把CE折合到b（相当于CE/(1+β)）和c端（≈CE），由于CE>>C2(忽略)．rbeCBERSC2RCRL+—CBE=CE//（CE/(1+β)）182ff-135°-180°fL0.1fL10fL3dB0-90°-225°-270°fL0.1fL10fH频率特性曲线183几点结论：1.放大电路的耦合电容是引起低频响应的主要原因，下限截止频率主要由低频时间常数中较小的一个决定；而通常CE较大，因此其影响最大。2.三极管的结电容和分布电容是引起放大电路高频响应的主要原因，上限截止频率由高频时间常数决定。3.由于:若电压放大倍数K增加，C'b'e也增加，上限截止频率就下降，通频带变窄。增益和带宽是一对矛盾，所以常把增益带宽积作为衡量放大电路性能的一项重要指标。1841.共基放大电路由于输入电容小（不存在密勒电容），而且BJT的输入电阻很小，所以上限截止频率很高。§4.7.4单级共基和共集放大电路的高频响应结论：2.共集放大电路有密勒电容，但由于共集电路的射随作用，AV≈1，所以密勒效应很小，所以上限截止频率也较高。185§4.7.5多级放大电路的频率响应ffL１fLfＨ１fH结论：级数越多，fL越高，fＨ越低，即带宽越窄。186密勒定理N12ZV2V1N12V2V1

具有N个独立节点的任意网络（节点N为参考节点），如果在节点1和节点2之间接有阻抗Z，并已知节点2和节点1的电压之比为K（K=V2/V1）；如果断开阻抗Z，而在节点1与节点N之间接阻抗Z1=Z/（1-K），在节点2与节点N之间接阻抗Z2=KZ/（1-K）；由此得到的网络与原网络等效。（一）BJT的结构与工作原理:becNNP基极发射极集电极NPN型PNP集电极基极发射极BcePNP型bcebce总结发射结集电结一、BJT的结构、原理与特性内部结构：

发射区：掺杂浓度较高

基区：较薄，掺杂浓度低

集电区：面积较大为使发射区发射电子，集电区收集电子，必须具备的外部条件是：

a.发射结加正向电压(正向偏置):NPN管：Vbe>0；PNP管：Vbe<0

b.集电结加反向电压(反向偏置):NPN管：Vbc<0；PNP管：Vbc<02、载流子在基区的扩散与复合3、集电区收集载流子工作过程:1、发射区向基区扩散其多数载流子189

IE=IEN+IEP

且有IEN>>IEP

IEN=ICN+IBN

且有IEN>>IBN

，ICN>>IBN

IC=ICN+ICBO

IB=IEP+IBN－ICBOIE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN

=(ICN+ICBO)+(IBN+IEP－ICBO)IE=IC+IB电流关系式:190（二）BJT的V-I特性曲线1、输入特性：UCE1VIB(

A)UBE(V)204060800.40.8工作压降：硅管UBE0.6~0.7V,锗管UBE0.2~0.3V。UCE=0VUCE=0.5V

死区电压，硅管0.5V，锗管0.2V。1912、输出特性IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此区域满足IC=

IB称为线性区（放大区）。此区域中UCE

UBE,集电结正偏，IB>IC，UCE0.3V称为饱和区。此区域中:IB=0，IC=ICEO，UBE<死区电压，称为截止区。192输出特性三个区域的特点:放大区：发射结正偏，集电结反偏。即：

IC=IB,且

I