章晶体三极管及其基本放大电路

晶体管及其放大电路第3正确理解NPN、PNP型晶体管和FET的组成及其工作原理BJT、FET3.312√晶体管及其放大电路第3正确理解NPN、PNP型晶体管和FET的组成及其工作原理BJT、FET3.312√√晶体管放大电路的√√√√√√√放大电路的频率响√√√√√H36RC7RCBJT的高频小信号混合π型模型8cc集电集电cbebceNPNb基b基cH36RC7RCBJT的高频小信号混合π型模型8cc集电集电cbebceNPNb基b基cbePNPe发射e发射图3-1三极管结构示意图及其符号（d）（a）NPN（b）NPN管芯结构剖面示意（c）PNP管结构示3-1所示。图3-1a所示为NPN型晶体管，图3-1cPNPPNNPNNPNPP3.4.1.21.II，集电结外加反向电压（反偏压）NPNUBE0，bI0；对于PNP管，UBE3.4.1.21.II，集电结外加反向电压（反偏压）NPNUBE0，bI0；对于PNP管，UBE0，UBC0UIN2.3-2所示。由于发射结外加正向电压，多数载流子不断越过发射结扩散到基区，形成发射区电流IEN。同时基区的多子—空穴也会向发射区扩散，形成空穴电流IEP。Ie图3-IBN由于集电结加反向电压，基区中扩散到集电结边缘的非平衡“少子”电子，在电场作用下，ICN。同时，集电区“少子”空穴和基区本ICBOICBO是由“少子”形成的电3.3-2IBI(3-(3-(3-(3-IEIENIBNIE(IBICBO)ICBO)IB3.4.1.31.1）输入特性曲线是指在集射极电压uCE为一定值时，输入基极电流与输入基射极电压uBEiBf(uBE)2）晶体管输出特性是指当iB为定值时，集电极电流iC与集射极之间电压uCE(3-常iCf(uCEi常(3-Bc cP3）(1)放大iC/(2)饱和i/0uBuuI1 1V，此时发射结正偏，集电结4放B(3)截止3大A2i区C1ui00Uu/iB0iCICEO很小。2.图3-3晶体管的特性曲线(a)输入特(b)输出特(1)．电流放大倍II(2)．极间反向电I集电极－发射极之间反向击穿电压U3）(1)放大iC/(2)饱和i/0uBuuI1 1V，此时发射结正偏，集电结4放B(3)截止3大A2i区C1ui00Uu/iB0iCICEO很小。2.图3-3晶体管的特性曲线(a)输入特(b)输出特(1)．电流放大倍II(2)．极间反向电I集电极－发射极之间反向击穿电压U(3)．极限参3-4CC22TTTRuRsouuiiRuuC1ssRL图3-4放大电路的三种(a)(b)(c)3.4.2.21．由于晶体管的各极电压和电流均有直流分量(ui0时)要使放大电路能不失真地放大交流信号，放大器必须有合适的交流信号通路，以保证输入、2.由于放大电路中既有需要放大的交流信号uiUBE，iBIBibUCE3.4.2.21．由于晶体管的各极电压和电流均有直流分量(ui0时)要使放大电路能不失真地放大交流信号，放大器必须有合适的交流信号通路，以保证输入、2.由于放大电路中既有需要放大的交流信号uiUBE，iBIBibUCEuceiCICic3.4.2.3 画出放大器的直流通路和交流通当ui0时，放大电路处于静态，直流电流流经的通路称为放大电路的直流通路时应令交流信号源为零(交流电压源短路，交流电流源开路)ui0时，放大电路处于动态工作状态，交流电流流经的通路称为放大器的交流电压源短路，直流电流源开路)，保留其内阻；令电抗很小的大容量电容和小电感短路；令电抗很大的小容量电容和大电感开2)由直流通路进行静态分iB/iC/11MURQC2QQICiB0 /u/N00UUU图3-5在ui0时，放大电路只有直流电源作用，放大电路的这种状态称为静态，对直流通路的分析（1）IBUBEIB和UBE，如图3-5aQ点，求得对应的（2）IC＝f(UCE)，并在晶体管的输出特性上作出这条直线，它与晶体IBQ(IB,UCE，IC)，如3-5bICUCE的值。这条直线的斜率为Rc，故称为直流负载线3)由交流通路进行动态分I（1）先画出交流通路(3-6所示)直流负载线方程由KVLII+T IR B BE+uR(3-+- IUo CCL-KVL- i C图3-6共射极基本放大电路交流通路 uICceICICUCE的值。这条直线的斜率为Rc，故称为直流负载线3)由交流通路进行动态分I（1）先画出交流通路(3-6所示)直流负载线方程由KVLII+T IR B BE+uR(3-+- IUo CCL-KVL- i C图3-6共射极基本放大电路交流通路 uICceIC 于是 (3-从式(3-8)作出输出回路的交流负载线，可以看到，当uCEUCEiCIC线一定通过静态工作点Q；交流负载线的斜率为－1RL而不是－1Rc，如图3-RL＝∞，即负载开路情况下，交直流负载线重合iC/i/i/iB/CRB1RLQi1UicRQbIIBIQIBQC2iBttQ0u00000UUuCE/Vuu/UtUt图3-图解法分析共射极放大器的工作(a)输入信号及波(b)输出信号及由输入电压ui求得基极电流由ib确定ic和uce(uo(4)放大电路的电压放大倍数等于输出电压相量与输入电压相量的比值，U o o(3-uAUii二 晶体管工作于低频小信号时，BJTH参数表示晶体管输入、输出电流和电压的关系，然后采用线性电路的分析方法分析晶体管放大电路。这种方法称为H参数等效电路分析法，又称为微变等效电路分析法。1)微变等效电路法的分析步在交流通路的基础上画出小信号等效（如H参数）估算法计算静态晶体管的H参数等效模当ui03-8cHbcbiiiccbbcbuuh1h1fefeeee图3-8三极管及其H(a)(b)H(c)H通常用以下经验值公式进行估算。r (1)26200(1)26(3-IIEE值得注意的是，是晶体管的交流参数，但它的值与静态工作点和温度等参数有关。4)画出放大电路的微变等效电H参数等效电路来代3-9bicbbciccib+++b++b+i1在交流通路的基础上画出小信号等效（如H参数）估算法计算静态晶体管的H参数等效模当ui03-8cHbcbiiiccbbcbuuh1h1fefeeee图3-8三极管及其H(a)(b)H(c)H通常用以下经验值公式进行估算。r (1)26200(1)26(3-IIEE值得注意的是，是晶体管的交流参数，但它的值与静态工作点和温度等参数有关。4)画出放大电路的微变等效电H参数等效电路来代3-9bicbbciccib+++b++b+i1+-R++suURRr-U cebucou+s--iu-----e-e图3-9共射极放大电路的微变等效(a)交流通 (b)微变等效电5)放大电路动态性能参数的计（1）求电压放大倍数（电压增益）Ro bLA(3-urib（2）iR// R(3-iI 由于微变等效电路中存在受控电源，输出电阻的求法应采用外加电压法。令负载开路）和信号源为零（U0，保留内阻）的情况下，在输出端外加一电压U（Rr//R(3-o UsRL固定偏置电路的优点是电路组件少，电路简单，易于调整。当电源电压UCC和偏置电阻RbIB就为某一常数。因此，当环境温度变化、电源电压波动或组件参数变化时，静Q点漂移。放大电路就可能进入非线性区，产生非线性ICEO增大，放大器3-10a1UCCRRRcRRR（2）iR// R(3-iI 由于微变等效电路中存在受控电源，输出电阻的求法应采用外加电压法。令负载开路）和信号源为零（U0，保留内阻）的情况下，在输出端外加一电压U（Rr//R(3-o UsRL固定偏置电路的优点是电路组件少，电路简单，易于调整。当电源电压UCC和偏置电阻RbIB就为某一常数。因此，当环境温度变化、电源电压波动或组件参数变化时，静Q点漂移。放大电路就可能进入非线性区，产生非线性ICEO增大，放大器3-10a1UCCRRRcRRR IT稳定工作点电路；R为集电极负载；CI1cUTBCCC CeRI1I2IBRIeeus图3-10基极分压射极偏置电路得(a)(b) I 3 2 UBUBE2.3mA， IE BReUCCIC(RcRe)122.3(21)5.14cbibc++r+Ib++UR12s RRR+LLsuUUbeR-+ucoe+-U-RR----e-图3-11分压式射极偏置电路的等效电路(b)微变等效电路(a)Au，关键在于用电路中的已知量表示待求量o和ii先计算rbe200(180) 1.115E再计 AuL3）U R//R//r15//5//1.1150.86R I1I24）URorce//RcRc2IRL cbibc++r+Ib++UR12s RRR+LLsuUUbeR-+ucoe+-U-RR----e-图3-11分压式射极偏置电路的等效电路(b)微变等效电路(a)Au，关键在于用电路中的已知量表示待求量o和ii先计算rbe200(180) 1.115E再计 AuL3）U R//R//r15//5//1.1150.86R I1I24）URorce//RcRc2IRL R5)计算源电压增益AooA 72 u0.86RRs 6）3-10a所示电路中电容Ce开路，则放大器参数将随之变化，其微变等效电路如图UiIbrbeIeReIb[rbe(1)Re3-12 AuLc(11.115bribcer+IIb++RUis (1)R]RUUU-i eeiRI+c-iURRs-ReU-eRr//RRIo RUs0RLi图3-12图3-10中Ce开路时的等效3.4.43.4.4.1URbTTTC1RsRRuuRuLueesoos图3-(a)原理共集电极放大电路(b)直流通(c)交流通共集电极放大电路如图3-R3.4.4.2RccT TIBUBR3-14aLCIIU223-14a的交流通路可见，输入回路和输出回路共用基极，故称为RUi图3-14共基极放大(a)原理电路(b)直流通路表3-1RRRUbcCTTTICCCRRsCRsuRuoseR(1)(Re//RL(Rc//RL(Rc//RLAr(1)(R//Ruuurr uo与uiuo与uiuo与ui1AAIIIRiRb//[rbe(13.4.4.1URbTTTC1RsRRuuRuLueesoos图3-(a)原理共集电极放大电路(b)直流通(c)交流通共集电极放大电路如图3-R3.4.4.2RccT TIBUBR3-14aLCIIU223-14a的交流通路可见，输入回路和输出回路共用基极，故称为RUi图3-14共基极放大(a)原理电路(b)直流通路表3-1RRRUbcCTTTICCCRRsCRsuRuoseR(1)(Re//RL(Rc//RL(Rc//RLAr(1)(R//Ruuurr uo与uiuo与uiuo与ui1AAIIIRiRb//[rbe(1)R'L//RiRb//R 1rbeRs//Rb//RoRoRo1e3.5多级放大电3.5.113-15所示的框图来表示。2图3-151）2为了避免在信号传输过程中，耦合电容对缓慢变化的信号带来不良影响，也可以在前后级之间直接用导线连接起来，这种连接方式称为直接耦合。直接耦合放大电路的各级静态工作点相互影3放大器的前后级之间通过变压器连接的方式称为变压器耦合。变压器耦合电路多用于低频放4）3.5.21.多级放大电路的分析和计算与单级放大器的分析方法基本相同。对一个n3.5.113-15所示的框图来表示。2图3-151）2为了避免在信号传输过程中，耦合电容对缓慢变化的信号带来不良影响，也可以在前后级之间直接用导线连接起来，这种连接方式称为直接耦合。直接耦合放大电路的各级静态工作点相互影3放大器的前后级之间通过变压器连接的方式称为变压器耦合。变压器耦合电路多用于低频放4）3.5.21.多级放大电路的分析和计算与单级放大器的分析方法基本相同。对一个nAA uUoUo1Uo3(3-u u1u2 u RRR//。 2.RiRo放大电路的频率响在低频段，放大电路可以采用低频等效电路。耦合电容、旁路电容的容抗不可以忽略，应包括在等效电路中；晶体管内部电容、寄生电容、负载分布电容等小容量电容器的容抗较大可以视为开RCRCRC低通电路及其频率特性如图3-16所示，其电压传输系数数(传递函数)1/ UAuH (3-1/ 1jRf1U111H1， (3-令2RHR11 u(3-1(f/Harctan(f/fHAu/Au/0f在低频段，放大电路可以采用低频等效电路。耦合电容、旁路电容的容抗不可以忽略，应包括在等效电路中；晶体管内部电容、寄生电容、负载分布电容等小容量电容器的容抗较大可以视为开RCRCRC低通电路及其频率特性如图3-16所示，其电压传输系数数(传递函数)1/ UAuH (3-1/ 1jRf1U111H1， (3-令2RHR11 u(3-1(f/Harctan(f/fHAu/Au/0f0.1f100f0.1 1020dB/C+2++-20dB/CU-oU1of-0-45o/十倍频f00.1ff10图3-16RC低通电图3-17高通电路频率特(a)(b)(a)(b)3.6.1.2RCRC3-17U AuL (3-1/f1UL22f1 或(3-2RLLR22 幅频特u1(f/(3-Larctan(f/f相频特LL0.1fH1045/+U3.6.2BJT的高频小信号混合π1.BJTπ型高频小信号模型,其电流放大作用主要表现在集电极输出电流iC受发射结有效输入电压ube的控制作用。在等效模型中，这种作用受ubegmu其中式中,gm表示ube对iC的控制能力称为正向传输电导,即igmg(3-mU ，称为共发射极截止频率。fβ2r f2 0 21)求密勒等效电π型小信号模型中，将 ccb+和 ,进+R sbRCC和输出侧的C两个电容去分别代替 cgUmbMMU--seCM(1gmRL)C3.6.2BJT的高频小信号混合π1.BJTπ型高频小信号模型,其电流放大作用主要表现在集电极输出电流iC受发射结有效输入电压ube的控制作用。在等效模型中，这种作用受ubegmu其中式中,gm表示ube对iC的控制能力称为正向传输电导,即igmg(3-mU ，称为共发射极截止频率。fβ2r f2 0 21)求密勒等效电π型小信号模型中，将 ccb+和 ,进+R sbRCC和输出侧的C两个电容去分别代替 cgUmbMMU--seCM(1gmRL)Cbc(1Au(3-bcc+ Cbr+(3-+U- MCMMUC gmUgRAo-m Ue-2)高频响应上限频中频低频高频R'//R的影响Ab rbR RmRrRs f 2[(R )//r(1gR/ 0ffsmLH f0 /2R2RLL(3-考虑到CCbeCM>>于是满足fH1<<fH2，因/b此，取放大器的上限截止频率为 图3-19单级放大器及其频率 A 1j(f)3)放大器的带宽增益积rb gR/ (3- usmmRs AusmfAu03.6.33-19a是幅频特性,b 2(Rr A 1j(f)3)放大器的带宽增益积rb gR/ (3- usmmRs AusmfAu03.6.33-19a是幅频特性,b 2(Rr (3- 2(RR 考虑到(Rsrbe<<(RcRL)，因此满足fL1>>fL2，因此，可取fL1作为下限截止频率。由于CeIeIb的(1倍。Ce的大小对电压放大倍数的影响较大，因此，Ce3.6.4RCAAum220af0 H2，下限频率 L2，两级放大器的中频增益为 A2u um1 A为fH和fLfH1fL1fH1fL1大器的电压增益为 ，如图3-20b所示。显然AA ，f ， ffBW 1f0fH图3-20多级放大器3.7典型例题分[例3-1]试判断下列电路中，哪些可能放大交流信号，哪些不能放大交流信号，为什么3-1aR1～R3BJT短路，使ui不能正常施加到BJT的BE3-1b所示放大电路中，BJTBE++R1RRRR1222+C1++TTT+++U+U+RR1RC212++R++1TTT+C++RCRRRR3234423例3－1图3-1cPNP常放大交流信号，正确接法应该为UCCC1的极性左端为正，C2的极性右端为正，C33-1dBJT有合适的静态工作点，但输出流通路被电容器C3短路，使uce不能正常施加到负载RL3-1eR1～R4BJT有合适的静态工作点，同时又具备3-1fBJT流通路被电容器C4短路，使ui不能正常施加到BE300，UCC＝10V[3-2]电路如例++R1RRRR1222+C1++TTT+++U+U+RR1RC212++R++1TTT+C++RCRRRR3234423例3－1图3-1cPNP常放大交流信号，正确接法应该为UCCC1的极性左端为正，C2的极性右端为正，C33-1dBJT有合适的静态工作点，但输出流通路被电容器C3短路，使uce不能正常施加到负载RL3-1eR1～R4BJT有合适的静态工作点，同时又具备3-1fBJT流通路被电容器C4短路，使ui不能正常施加到BE300，UCC＝10V[3-2]电路如例3-2a所示，若晶体管的β＝100/A 104.3V 20B UBUBE4.31.8 R2eIC18I BUCCIC(RcRe)101.8(22)2.8r300(1)26300(1100)261.76IE3-2uo1uo23-2图bR220bcb+cu+U+rCb+1+RsR+LeRC++UsUu-+U-+be2+-Rbe15uR2----RRi例3-2(a)(b)c cIrIIr(1)I(1r b e bbe 100 0.981.76(1100)(1o2 e b IrI Ir(1)I3-2uo1uo23-2图bR220bcb+cu+U+rCb+1+RsR+LeRC++UsUu-+U-+be2+-Rbe15uR2----RRi例3-2(a)(b)c cIrIIr(1)I(1r b e bbe 100 0.981.76(1100)(1o2 e b IrI Ir(1)Ir(1u b e bb e(1100)1.76(1100)由上两式可以看出，uo1uiuo2uiRiRb//[rbe(1)Re20//15//[1.76(1100)2]8.22式中RbRb1Ro1Rc2UCTRLuiRRus例3-3//Rs//Rb1//Rb2rbe2//2//20//151.76RΩ(1 [例3-3]如3-3bcbcR156 1618，，，+b++U-+U-R6，R0.33.3，R34sL-URL12kΩ，Cb1Cb210μF，Ce30μFrR3晶体管 UCES0.7，，e-例3-3β=100fT150MHzi/CRiRoAuAus求放大器的最大不失真输出电压幅度Uom(max)L2 10uCE/解：1）II和。 I由例3-3图所示电路U 4V例3-3直流、交流负 R UBUBE40.71mA R3.3RR44.251150II 10CCBUA (RR)IV 50uCRr100(1 uR12o3.3uI5.1β=100fT150MHzi/CRiRoAuAus求放大器的最大不失真输出电压幅度Uom(max)L2 10uCE/解：1）II和。 I由例3-3图所示电路U 4V例3-3直流、交流负 R UBUBE40.71mA R3.3RR44.251150II 10CCBUA (RR)IV 50uCRr100(1 uR12o3.3uI5.11OsE3-TT12+U-++r3-UU+s-得RR//R//r2.2URU R--RR6 RR(R//o)iAu(R3//RL) 图3-4RC耦合共 AusUsRRr 4）为求放大器的最大不失真输出电压幅度Uom(max)Uom(max)ICRL1mA2.13kΩ2.13Uom(max)min{Ucem1,Ucem，取，UCEUCES8.7V0.7V8V，即Uom(max)2.13VICRL5）信号在放大过程中，由于Ucem2IBIC[例3-3-4a图所示。已知晶体管T1、T21=2共射-UBE=0.7V若只有T1RL接在第一级输出端A、O(3)RL 2.86 UB1UBE12.860.72IR UCCIC1(RC1Re1R/)15(3)RL 2.86 UB1UBE12.860.72IR UCCIC1(RC1Re1R/)1525.251U15UCC 45 (115051IE25045μA2.3 200(150)268632 200(150)26776 (1)R]51//12//[0.863(1R0.051]2.55/// //Rc13.3//4.20.77695R 11 33.25Au(1/e3)RLRi2Rb21//[rbe2(1)(RL//Re2)]150//[0.776(150)(5.1//3.3)]R//R4.2//613.93 50 56.72(10.863(150)/re50Au2L(1 /rL AuAu1Au256.720.99由此可见，接入T2R/大，尽管组成的共集电极放大器的电压放大系数<1但在相同负载的条件下，两级放大器的例3-5]试设计一阻容耦合单级晶体晶体管放大器。已知UCC12VRL3kRs300Au50Ri1kRL3k，fL100Hz，fH100kHz，且fH100kHzS9013ICM20mA20VfT150MHzAu60(2)设置静态工作50RcR1.5电路静态工作点的设置方法，电路如例3-5bR1156UB4UCC3(Rirbe)C求，且要，由1TRr200126sCRe3I24E1.5II 1.5 C1000例3-5 200(1(2)设置静态工作50RcR1.5电路静态工作点的设置方法，电路如例3-5bR1156UB4UCC3(Rirbe)C求，且要，由1TRr200126sCRe3I24E1.5II 1.5 C1000例3-5 200(1)261257Ω1000ΩUBUBE1.53k，取标称值电阻：R1.5则eeIE U 36024k(5~CUCCUB72kR50k56Rp1UB固定电阻串连组成。0.838RL0.83831.16kR1.2R/RLccRL 3L由于(Rsrbe(RcRL110.2μF，取标称值电容CCC(3~12f(Rr 1~3) 127μF，取标称值电容C220μF。C//RsrbeeeH(R1围内，可选择C1C210~33μFCe50~220μF。3.8习题及其解答(供参考一、3-1晶体管具有放大作用的内部条件和外部条件分别是什么晶体管基本放大电路由哪些主要部分组成？各元件有什么作用(3)晶(3)晶体管放大电路的失真有哪几种？各自有什么特点？为什么放大电路能把小能量的电信号放大到所要求的程度？试说明组成放大电路的基本原则答：①BJT放大电路的放大作用，是在输入端加一个幅度较小、能量较小的信号，叠加在基极偏置BJT的基极小电流iB去控制集电极大电流iC，从而将直流电源UCCBJT的发射结ui0ui0在直流分量上，要使电路能不失真地放大交流信号，必须选择合适的静态工作点，可以通过选用合放大电路必须满足一定的性能指标要求什么是放大电路的静态分析？静态分析时依据什么电路？什么是放大电路的动态分析？进行动答：放大电路的静态分析指的是放大电路的直流工作状态的分析，静态分析时依据的是放大器的直流通路。放大电路的动态分析指的是放大电路的交流工作状态的分析，动态分析时依据的是放大器答：阻容耦合放大电路中的耦合电容具有“隔直”作用，所以各级静态工作点相互独立，互不影FET的工作原理与BJT不同，其中场效应管放大电路的偏置电路有哪几种？各有什么特点？(8)为提高电压放大倍数和改善电路性能指标，放大电路中常采用多级放大器，各单级放大器之间为什么说频率响应是放大器的一项重要性能指标答：这是因为放大器所处理的实际电信号往往是一些非正弦信号，如语音信号、电视图象信号等。这些信号包含有许多不同频率得谐波分量。放大器放大时，为了不产生失真，必须对所有的频率分量“等同”的进行放大。所谓“等同”，就是不仅放大的增益相同而且所产生的相移也相同，如果不能等同的放大各频率分量，那么就会产生幅度失真和相位失真，即频率失真。另外，在放大电路中存在电抗元件（如耦合电容、晶体管极间电容和电路分布电容等），这些元件的电抗值随信号频放大电路的输出动态范围也可以通过实验的方法测得。如为什么说频率响应是放大器的一项重要性能指标答：这是因为放大器所处理的实际电信号往往是一些非正弦信号，如语音信号、电视图象信号等。这些信号包含有许多不同频率得谐波分量。放大器放大时，为了不产生失真，必须对所有的频率分量“等同”的进行放大。所谓“等同”，就是不仅放大的增益相同而且所产生的相移也相同，如果不能等同的放大各频率分量，那么就会产生幅度失真和相位失真，即频率失真。另外，在放大电路中存在电抗元件（如耦合电容、晶体管极间电容和电路分布电容等），这些元件的电抗值随信号频放大电路的输出动态范围也可以通过实验的方法测得。如何用示波器观察基本共射放大电路答：逐步增大放大电路的信号源端的输入电压幅度，同时用示波器观察放大电路的输出端的波形变化情况，并在达到最大不失真输出电压时，用示波器测出此时的输出电压幅度，就可以得到最大3-2NPN态为 A.放大状态B.截止状 C.饱和状 D.不能确由NPN晶体管组成的共射极放大电路的交流输出波形正半周失真时为 真时为A A.B.C.D.由PNP晶体管组成的共基极放大电路的交流输出波形正半周失真时 ，此时应该A.饱和失真B.截止失真C.交越失真D.增大E.三种组态放大电路中输入电阻最大的是AA.B.C.D.(5)耗尽型场效应管中ID与UGS的基本关系是 A. UUC. UU(6)当信号频率分别等于放大器的fLfH的 倍1212459E.(7)对于单级共发射极放大器，当信号频率分别等于放大器的fLfH时，输出电压uo的相位差 A.-C.E.-(8)通常MOSFET的输入电阻(6)当信号频率分别等于放大器的fLfH的 倍1212459E.(7)对于单级共发射极放大器，当信号频率分别等于放大器的fLfH时，输出电压uo的相位差 A.-C.E.-(8)通常MOSFET的输入电阻AJFETA.B.C.(9)N沟道增强型MOSFET的开启电压为A；N沟道JFET的夹断电压 A.B.C.3-3IC增加，发射结压降UBE减小。晶体管具有放大作用时，发射结应正向偏置，集电结应反向偏置。3种组态分别是共发射极,,共基极共集电极放大电路具有电压放大倍数小等于1，输入电阻很大,输出电阻很小共发射极放大电路中，当温度升高时，晶体管的输入特性曲线向移；晶体管；晶体管的输出特性曲线向上移。共发射极放大电路的uo与ui相位相反；共集电极放大电路的uo与ui相位相同很大很小u(7)放大电路电压放大倍数Au用分贝表示时，称为电压增益，其表达式为20li输出量小于输入量时，分贝数为负值，称为衰减可以放大电压，也有电流跟随作用的是共基极组态放大电路；既可以放大电压，又可以放大电流的是共发射极组态放大电路；既有电流放大，又可做功率放大的是共集电极组态放大电BJT相比，FET的输入阻抗很高很好、噪声低在多级放大电路中为了提高输入电阻，前级应采用共集电放大器，为了降低输出电阻后级应采用共集电极放大器。由偶数级共射电路组成的多级放大电路中，输入和输出电压的相位,由奇数级共射路组成的多级放大电路中，输入和输出电压的相位相反按结构上分，场效应管有和金属氧化物半导体场效应管两大类；按照形成导电沟道的载流子的类型不同分N沟道和P沟道。场效应管中参与导电的只有一种载流子，因此称为单极型器件。其中，N沟道场效应管是电子参与导电，P沟道场效应管是空穴参与导电。二、习题3-4图3-67图3- 题3-4NPN管：UB>UE,UB<UC,UB-UE=0.7V/0.3V,UC最大，UC>UB>UEPNP管：UB<UE,UB>UC,UE-UB=0.7V/0.3V,UE最大，UE(a)放 (b)断路(c)饱 (d)短路(e)截 (f)饱和(g)断 (h)放3-5NPNPNPIBICUBE、UCE-RRbcCCC+++2CI+T+1C+I+++TT++t+u-u-uu+0ioU图3- 题3-4NPN管：UB>UE,UB<UC,UB-UE=0.7V/0.3V,UC最大，UC>UB>UEPNP管：UB<UE,UB>UC,UE-UB=0.7V/0.3V,UE最大，UE(a)放 (b)断路(c)饱 (d)短路(e)截 (f)饱和(g)断 (h)放3-5NPNPNPIBICUBE、UCE-RRbcCCC+++2CI+T+1C+I+++TT++t+u-u-uu+0ioU-tu-+0i----题3-63-5图3-68所示放大电路中，给定UCC12V80UCES0.3VRc3k3-Uom5VUCC120.35.85，且由5V22以考虑把静态Q点设置在输出特性上UCC~UCES之间的靠近中点的UCEQ6V处，由图3-68UCC2RcUCC0.7，所 UCC120.7452kR可取标称值RbbRI0.025b470k3-73-68管共射单级放大电路输出电压，得0 ππ000π3-694种输出电压波形，题3-73-8晶体管组成电路如图3-70(a)～(f)3-703-8不能。因集电结为正偏，BJTBJT发射结为正偏、集电结为反偏，具备合适的静态工作点的条件，但基极回路输入交流信号被短路，be结无交流信号输入；不能，虽然发射结为正偏、集电结为反偏，但uo0VD对于静态偏置电路无影响，但它对于ui的正半周有影响，只有当输入信号的幅度UimUBE时才能正常工作。3-93-71-R-+RRRccb+RC++C+R2CCC12C1C+++++21++-+TTTT+R+-+--RR+-LL3-8晶体管组成电路如图3-70(a)～(f)3-703-8不能。因集电结为正偏，BJTBJT发射结为正偏、集电结为反偏，具备合适的静态工作点的条件，但基极回路输入交流信号被短路，be结无交流信号输入；不能，虽然发射结为正偏、集电结为反偏，但uo0VD对于静态偏置电路无影响，但它对于ui的正半周有影响，只有当输入信号的幅度UimUBE时才能正常工作。3-93-71-R-+RRRccb+RC++C+R2CCC12C1C+++++21++-+TTTT+R+-+--RR+-LLLu+iRRR-eee--题3-9（a）无放大作用，因为电容C3+RCibCbc+1+++TR+u+Tc+uurRRRRououLioRu-Li-e----（b）C1C2RR+RCC+icbb++T+T+R++cbRuRuruRuRouRRou-+LLiiR-e-ReC----RC++C2+T+u-uRLoRiRe-（d）C++R++T+Re--(d)图改正后+RCibCbc+1+++TR+u+Tc+uurRRRRououLioRu-Li-e----（b）C1C2RR+RCC+icbb++T+T+R++cbRuRuruRuRouRRou-+LLiiR-e-ReC----RC++C2+T+u-uRLoRiRe-（d）C++R++T+Re--(d)图改正后3-103-72a3-72bRb、RC的值；i/+C3RbC2C2+2CCT+++1T+QRu1+-RLosuoiIu-s10-2-uCE/123456题3-113-723-10(1)由图3-72b可知，电源电压UCCV，静态电流IB20μAIC1mA和管压降IC1mA 3V， 0.023-103-72a3-72bRb、RC的值；i/+C3RbC2C2+2CCT+++1T+QRu1+-RLosuoiIu-s10-2-uCE/123456题3-113-723-10(1)由图3-72b可知，电源电压UCCV，静态电流IB20μAIC1mA和管压降IC1mA 3V， 0.02B UCC6265，3bcI0.02I1BC不发生饱和失真时最大输出电压幅度为UCE-UCES=3V-0.7V2.1V不发生截止失真时最大输Uom1.5V3-11放大电路如图3-73UCC12V,Rb360k,RLRc2kUCC0.7120.70.03mA，600.03mA1.8I360Rb(1)IBQ610.03mA1.83UCEQUCC121.8mA2k8.4（2）计算AuRiRr200126mV200160)261.067 IRoRC2(RL//Rc)60Aur比较靠近截止区，u-另外因为交流负载线的斜率为iC1 1，而静态Q点(U, R//1L 为(8.4V,1.8mA，在输出特性平面上，设交流负载线与uCE轴的交点为UCEoffUCEQuCE8.4V(1)(1.8mA)1k10.2UCE则10.28.41.8V（相应uo的有效值为Uo 1.27Vuo幅度大于2Uo另外因为交流负载线的斜率为iC1 1，而静态Q点(U, R//1L 为(8.4V,1.8mA，在输出特性平面上，设交流负载线与uCE轴的交点为UCEoffUCEQuCE8.4V(1)(1.8mA)1k10.2UCE则10.28.41.8V（相应uo的有效值为Uo 1.27Vuo幅度大于2Uo0.02uu的有效值oii uUCC＝12V，Rb＝240kΩ，Rc＝3kΩ3-系数50。(1)IB、IC和；(2)在静态时C1、C2少？试画出其微变等效电路；(3)RiRo；(4)分别求RL＝3.1kΩRL＝6.2kΩ时电路的电压放大倍数Au，并说 对它们的影响。(5)若Rs300， AusUoUs解：(1)IB、ICUCEUCC0.7V120.70.047mA，I500.0472.35mAIBCBR240bIE(1)IB510.0472.4mA，UCEUCCICRC122.353k50.7VC2上的电压为UCE5cbibc++Rs+RILU-UR+cRU-b--e题3-12(3)求放大电路的输入电阻Ri、输出电阻r200(1)26mV200(150)260.752kIERiRbrberbe0.752k，放大电路的输出电阻RoRC3k(R//RAu （ⅰ）RL＝3.1kΩ0.752(RC//RL)50(3k//6.2（ⅱ）RL＝6.2kΩ0.752uuur(5)Rs3000.71(100) 0.752 AusUoUsA0.71(132)Ru0.752k0.3uu 3-133-74Rb1＝22kΩRb2＝7.5kΩ，Rc＝2.2kΩ，Re＝1k2.2kΩ，Rs＝500Ω，Ucc＝12V，β＝100Cl，C2，Ce，源电压放大倍数Aus，输入电阻Ri，输出电阻RoIEQT 22uUB，则UBUCC12V3VoRui R3UB则R1e题3-13Ib 26b200(1100) 1.34rbe200(1+b+I+0.71(100) 0.752 AusUoUsA0.71(132)Ru0.752k0.3uu 3-133-74Rb1＝22kΩRb2＝7.5kΩ，Rc＝2.2kΩ，Re＝1k2.2kΩ，Rs＝500Ω，Ucc＝12V，β＝100Cl，C2，Ce，源电压放大倍数Aus，输入电阻Ri，输出电阻RoIEQT 22uUB，则UBUCC12V3VoRui R3UB则R1e题3-13Ib 26b200(1100) 1.34rbe200(1+b+I+U-+RLU-URirbe//Rb1//Rb21.34k//7.5k//22k1.08RoRC2.2U-RocRRe-题3-13图微变等效电(RL//RC)100(2.2k//2.2Aur1.34 1.08 (82)5518Ru1.08k0.5RR c392.4C23-143-14C1TR ＝39 L2.4kΩ，Rc＝2.4kΩ，Re1＝100Ω，Re2＝1.1kΩ,Rs＝500R＝2.4kΩ，Usm＝500mVCe1.1us13I、I和 e、输入电阻Ri和输出电阻Ro；③时的电压放大倍数题3-14Ce两种情况下的静态工作点IB、IC和UCe不会影响静态工作点IB、IC和UCE，设晶体管的基极电位为UB 13 184.5V，而U 0.7(RR)则 B39k13B UB4.50.63.25mA，10.032R 1.1k0.1 βIBQ3.2mA(UCCICQRC)(Re1Re2)IEQ(183.2mA2.4k)(1.1k0.1k)3.25mA6.42uCebcbic+b++R12sRULUe+U-oU-RRRe--题3-14图微变等效r200(1)26mV200(1100)261.008I(I)(R//)(R//R)100 10.8UA (UCCICQRC)(Re1Re2)IEQ(183.2mA2.4k)(1.1k0.1k)3.25mA6.42uCebcbic+b++R12sRULUe+U-oU-RRRe--题3-14图微变等效r200(1)26mV200(1100)261.008I(I)(R//)(R//R)100 10.8UA Ir(1)I r( 1.008(1001)Uibb RiRb1//Rb2//(rbe(1)Re1)39k//13k//(1.008k(1001)0.1k)5.19RoRC2.4Cecbibcr+b++R12sRLUUeR+Uc-oU-RRR--CE开路时的微变等效电题3-14Ce (RC//RL 100 0.98r( R 1.008(1001)(1.1u RiRb1//Rb2//[rbe(1)(Re1Re239k//13k//(1.008k(1001)(1.1k0.1k))9.03RoRC2.4 (10.8)9.85AeRu5.19 Uo，所以，u的有效值 UA0.5V9.854.925o UsA (0.98)0.93（ⅱ）Ceu9.03R uo的有效值UoUsAus0.5V0.930.4653-76β=100，UBE=0.7V，C1、C2、Ce3-U AuU求静态工作点Q、源电压增益用微变等效电路法求电压增益 AusUoURi输出电阻Ro；若；求输入电阻15 R3R300Ω，再求源电压增益 U，并与(2)100s sC23T4RIB、IC和R设晶体管的基极电位为URB331.8 153.75V，而 R100B题3-15 UBUBE3.750.71.53mA (RR)R0.2 e 10.015mA， 1.5uo的有效值UoUsAus0.5V0.930.4653-76β=100，UBE=0.7V，C1、C2、Ce3-U AuU求静态工作点Q、源电压增益用微变等效电路法求电压增益 AusUoURi输出电阻Ro；若；求输入电阻15 R3R300Ω，再求源电压增益 U，并与(2)100s sC23T4RIB、IC和R设晶体管的基极电位为URB331.8 153.75V，而 R100B题3-15 UBUBE3.750.71.53mA (RR)R0.2 e 10.015mA， 1.5mA(UCCICQRC)(Re1Re2)IEQ(151.5mA3k)(1.8k0.2k)1.53mA7.44②求电压放大倍 、Aus及输入电bcbic+++U-R12sRLUeR+UcoURRRse---题3-15图微变等效 200(1)26mV200(1100)261.92IU(R//R) 6.78I)(R//Rb C Ir(1)I r( 1.92k(1001)0.2bb RiRb1//Rb2//(rbe(1)Re1)100k//33k//(1.92k(1001)0.2k)11.7RoRC3R (6.78)5.1bTR11.7 R300suRR11.7ie A(6.78) uR11.7k0.3 题3-16s3-UCC＝20V，Rb＝470kΩ，Re＝4.7kΩ，RL＝4.7kΩβUCE＝10V。试求：IBIC；(2)rbeRi；(3)Rs＝0＝100，静态时 Ro各为多少？(4) Ro各为多少？(5)Rs＝0RL＝470kΩ，则电压放大倍数比较(3)(4)(5)UUsIB根据IR (1b RbB B 3-UCC＝20V，Rb＝470kΩ，Re＝4.7kΩ，RL＝4.7kΩβUCE＝10V。试求：IBIC；(2)rbeRi；(3)Rs＝0＝100，静态时 Ro各为多少？(4) Ro各为多少？(5)Rs＝0RL＝470kΩ，则电压放大倍数比较(3)(4)(5)UUsIB根据IR (1b RbB B ++U-r 20 0.02mAeR(1 470k(1100)4.7+U-UibebII2+eRCBLU-RI( eEBRRi(2)晶体管的输入电阻rbe及放大电路的输入电阻题3－16r200(1)26mV200261.5IRiRb//[rbe(1)(Re//RL)]470k//[1.5k(1100)(4.7k//4.7k)]158(3)Rs＝0，则源电压放大倍Rs＝0Ro (1)I(R//R(1)(R//R AIr(1)I(R//R r(1)(R//R b 11.5k(1001)(4.7k//4.7//(rbeRb//Rs)1.5kR4.7 )0.015k1 1 (4)Rs＝8.2kΩ，则电压放大倍数AusURoRs＝8.2kΩ (1)(Re//RL) Ri R r(1)(R// R 158 0.951.5k(1001)(4.7k//4.7 158k8.2//(rbeRb//Rs)1.5k470k//8.2k)0.095R4.71 1 (5)Rs＝0RL＝470kΩ，则源电压放大倍数AusUUs(1)(Re//RL (100r(1)(R// 1.5k(100 (6)比较(3)4)5)的结果，上述结果说明射级输出器输入电阻很大，信号源内阻的变化对源电压放大13-17图3-78β0.6V，rbb (1)试求电压放大倍数AusU UsRi(6)比较(3)4)5)的结果，上述结果说明射级输出器输入电阻很大，信号源内阻的变化对源电压放大13-17图3-78β0.6V，rbb (1)试求电压放大倍数AusU UsRi Rs＝150Ω，求源电压放大倍数AusUoUs图3-78题3-17 (1)求电压放大倍数AusUoUsRi； 60 157.5V，因为 U B60k60 UBUBE7.52.38R2.9E晶体管输入电阻 (1β)26mV200(1100)261.303 Ibec++RsRR IUUECLibosb1.303RE//(1)2.9k//(1100)0.013RoRC(RC//RL)100(2.1k//1k)ur1.303 AusUoUs R 0.013 524.150.013k0.15Rs＝150ΩAusUsRR 3-18为提高电压放大倍数和改善电路性能指标，常采用多个单级放大电路级联成多级放大器。多级放大器有哪几种耦合方式？它们各有什解：多级放大器常用的耦合方式有：阻容耦合、直接耦合、变压器耦合和光电耦合阻容耦合的优点是：静态工作点彼此独立，不会互相影图3-题3-193-19判断图3所示各两级放大电路中，T1和T2管分别组成哪种基本接法的放大电路。设图中所有电容对于交流信号均可视为短路。试画出各电路的微变等效电路图。（a）3-18为提高电压放大倍数和改善电路性能指标，常采用多个单级放大电路级联成多级放大器。多级放大器有哪几种耦合方式？它们各有什解：多级放大器常用的耦合方式有：阻容耦合、直接耦合、变压器耦合和光电耦合阻容耦合的优点是：静态工作点彼此独立，不会互相影图3-题3-193-19判断图3所示各两级放大电路中，T1和T2管分别组成哪种基本接法的放大电路。设图中所有电容对于交流信号均可视为短路。试画出各电路的微变等效电路图。（a）bbcec++rberbeRobibe(a)bbbcc++Rb5rbeR4rbeRoi1ee(b)bbeecrbe++rbeRRbo12icb(d)3-20S8050设计一个两级阻容耦合低频电压放大电路，S8050120Ri1kΩ100，电源电压为12VRo20ΩRRuiuRoL题3-20图bbbcc++Rb5rbeR4rbeRoi1ee(b)bbeecrbe++rbeRRbo12icb(d)3-20S8050设计一个两级阻容耦合低频电压放大电路，S8050120Ri1kΩ100，电源电压为12VRo20ΩRRuiuRoL题3-20图1）.输入电阻RiRb11//Rb12//rbe11Rb11Rb12一般较大，所以取rbe11kΩIE13.28mA1）.输入电阻RiRb11//Rb12//rbe11Rb11Rb12一般较大，所以取rbe11kΩIE13.28mAIE13mAIB130μA2）.基极电流，发射极电流，发射极电位I1I210IB1 14A)II0.3mA和R40k UE13V0.7VB)．由发射极电位可得基极电位UCCC)．而 I12kΩ 1 D)Rb11Rb1240kRb1128k27kE)．由电压：UE1IE1Re13VIE13mA3）.电压放大倍数1kΩARc1Ri2120Rc1//1.2，而 1kΩ，推得R//R1.2kΩu rr 1.2kΩ（标称值4）.输出电阻Rc1rbe2/Rc1120R20A)．o1B)．利Rc11.2kΩ，可得rbe2820C)．由 [200(1100)26mV]820，可得 4.24mA，可取4mAI5）.发射极电流点电压 在1左右，可取 16V22IE2UCCUCE6V1.5kΩ5）.发射极电流点电压 在1左右，可取 16V22IE2UCCUCE6V1.5kΩ则6）.基极电位UB2UE26V0.7VUCC5.3V132.5k，取标称值130RICbCb1和Cb210～22μFCe150～100μF1各级电路能否正常放大：保证UCE不处于饱和状态，即其值 2UCC左右即可UCC V3.7V 27 UB13.70.7mA3mAIR1UCE1UCCIC1Rc1IE1Re1UCCIE1(Rc1Re112V3(11.2)V5.3V可知T1T2管UCE26V3-21Aum200fL=10HzfH=1(1)画出放大器的渐近波特图(2)ffLf(1)放大器的低频响应可用RCRC高fH时，电压放大倍数的模|Au|φ20lg020dB/十倍-20dB/fH1(f1M(f幅频响应904504590fH110(fL0.1M1M(fH相频响(2)ffLffH时，电压放大倍数的模|Au|φ（ⅰ）ffL时，电压放大倍数的模0.707Aum0.707200141.4fL时，相角L45f（ⅱ）ffH时，电压放大倍数的 0.707Aum20lg020dB/十倍-20dB/fH1(f1M(f幅频响应904504590fH110(fL0.1M1M(fH相频响(2)ffLffH时，电压放大倍数的模|Au|φ（ⅰ）ffL时，电压放大倍数的模0.707Aum0.707200141.4fL时，相角L45f（ⅱ）ffH时，电压放大倍数的 0.707Aum0.707200141.4fH时，相角H45of3-22单管放大器如图3-80所示，已知IC=2.5mAβ=50C1C22.2μFCb/e4pFC0.8pFfT=50MHzrbb50ΩfLfH解：①放大器的上限频率f+220rcbC+Tg++u R+-+RC10osui-e-高频小信号等效电题3-22IEIC2.50.096， 26TUT5026则 0.52 I2.5E此题Cbe为已知，且Cbe4pF密勒等效电容CM1gm(RCRL)]Cbc10.096(0.5k//10k)]0.8pF37.4由于CMCbeRRsrbbrbe0.05k0.05k)//0.52k0.084CCMCbe37.4441.4pF 45.8所以，MH 23.140.084103Ω41.4Z②放大器的下限频率fCbcb++RbsrRoise低频小信号等效电 (β1)26mV0.05k(501)260.58 I 45.8所以，MH 23.140.084103Ω41.4Z②放大器的下限频率fCbcb++RbsrRoise低频小信号等效电 (β1)26mV0.05k(501)260.58 IEfL1 115HZ2πC1(Rsrbe123.142.2106F(501 7Z2πC2(RCRL23.142.2106F(5001104)取fL1,fL2fLfL1115,3-23某共射极放大电路如图3-81所示，已知晶体管的 rbe=900Ω,gm=50mS，晶体管的结电容等效输入电容Cie=400pF效输出电容Coe≈01） AusmUoUs；（2）fL、3）（1）因为r (1 ，故 750 IEr50R/ b R1mrs （2） 18Hz2π(Rr 2π(10.9)1034.7 2Hz2π(R 2π(5.63.3)103 fL19fL2，故取fLfL1 f 2π[(Rr)//r (1gR' 2π[(Rr)//r]Hs ms 0.9MHz23.14[(10.15)//0.75]103（3）U1 f 2π[(Rr)//r (1gR' 2π[(Rr)//r]Hs ms 0.9MHz23.14[(10.15)//0.75]103（3）U1 o usm ，1j( fUH (jf)-180oarctan(fHA((fA(H(f0f图3-81题2-23幅频特性和相频特性曲线场效应管的开启电压UGS(th)IDOui0V、8V两种情况下uo3-82（b）iDR2(3)ui10Vg−s间等效电阻rds 1T(1)场效应管的开启电压UGS(th)4VIDO1mA（UGS2UGS(th)03 915uDS/图3-82题3－24(2)（ⅰ）ui0VuiUGS(th)DS极间沟道尚未形成，DS极间处于截止状态，所以，uoUDD15V；（ⅱ）ui8VuiUGS(th，此时场效应管DS极间导通，经查图可知，此时iD1mAuoUDDiDRD15V1mA12k3V2V1k2mA(3)u10V时，由图可见，在可变电阻区内g−s间等效电阻iD3-253-83(a)RG1MRD3kR1k,30V,3-83(b)所示。试求电路的静态工作点UGSID和UDS解：该场效应管为JFET，由图可知，UGS(off)8VIDSS7mA列方程组求静态点(UGS,ID,UDS0.707A1( fHUGUS0VIDI U代入已知各参数，联立(ab)ID3mA（ID222mAID2(RDRUDD不合要求，略去，）所以，UGSIDR3mA1k3VUDDID(RDR)303mA(3k1k)18iRCDCTT1RC3RRC/题3-25图3-84题3-263-263-84FET开启电压UGS(th)2VUGUS0VIDI U代入已知各参数，联立(ab)ID3mA（ID222mAID2(RDRUDD不合要求，略去，）所以，UGSIDR3mA1k3VUDDID(RDR)303mA(3k1k)18iRCDCTT1RC3RRC/题3-25图3-84题3-263-263-84FET开启电压UGS(th)2VIDO2mA数如图