模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 第2章 晶體管及其放大電路

1、模 擬 電 子 技 術(shù)2.1 晶體管2.2 放大的概念及放大電路的性能指標(biāo)2.3 共發(fā)射極放大電路的組成及工作原理2.4 放大電路的圖解分析法2.5 放大電路的微變等效電路分析法2.6 分壓式穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)電路2.7 共集電極放大電路2.8 共基極放大電路2.9 組合單元放大電路小結(jié)小結(jié)第第2章章 晶體管及其基本放大電路晶體管及其基本放大電路模 擬 電 子 技 術(shù)2.1.1 晶體三極管晶體三極管2.1.2 晶體三極管的特性曲線晶體三極管的特性曲線2.1.3 晶體三極管的主要參數(shù)晶體三極管的主要參數(shù)模 擬 電 子 技 術(shù)( (Semiconductor Transistor) )2.1.1 晶體

2、三極管晶體三極管一、結(jié)構(gòu)、符號(hào)和分類一、結(jié)構(gòu)、符號(hào)和分類NNP發(fā)射極發(fā)射極 E基極基極 B集電極集電極 C發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電結(jié) 基區(qū)基區(qū) 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū) 集電區(qū)集電區(qū)emitterbasecollectorNPN 型型PPNEBCPNP 型型ECBECB模 擬 電 子 技 術(shù)分類分類：按材料分：按材料分： 硅管、鍺管硅管、鍺管按功率分：按功率分： 小功率管小功率管 1 W中功率管中功率管 0.5 1 W模 擬 電 子 技 術(shù)二、電流放大原理二、電流放大原理1. 三極管放大的條件三極管放大的條件內(nèi)部?jī)?nèi)部條件條件發(fā)射區(qū)摻雜濃度高發(fā)射區(qū)摻雜濃度高基區(qū)薄且摻雜濃度低基區(qū)薄且摻雜濃度低集電結(jié)面積大集電

3、結(jié)面積大外部外部條件條件發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏2. 滿足放大條件的三種電路滿足放大條件的三種電路uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共發(fā)射極共發(fā)射極共集電極共集電極共基極共基極模 擬 電 子 技 術(shù)3. 三極管內(nèi)部載流子的傳輸過程三極管內(nèi)部載流子的傳輸過程1) ) 發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入多子發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入多子電子電子， 形成發(fā)射極電流形成發(fā)射極電流 IE。I CN多數(shù)向多數(shù)向 BC 結(jié)方向擴(kuò)散形成結(jié)方向擴(kuò)散形成 ICN。IE少數(shù)與空穴復(fù)合，形成少數(shù)與空穴復(fù)合，形成 IBN 。I BN基區(qū)空基區(qū)空穴來源穴來源基極電源提供基極電源提供( (IB) )集電區(qū)少子漂移集電區(qū)少子漂移

4、( (ICBO) )I CBOIBIBN IB + ICBO即：即：IB = IBN ICBO 2) )電子到達(dá)基區(qū)后電子到達(dá)基區(qū)后( (基區(qū)空穴運(yùn)動(dòng)因濃度低而忽略基區(qū)空穴運(yùn)動(dòng)因濃度低而忽略) )模 擬 電 子 技 術(shù)I CNIEI BNI CBOIB 3) ) 集電區(qū)收集擴(kuò)散過集電區(qū)收集擴(kuò)散過 來的載流子形成集來的載流子形成集 電極電流電極電流 ICICI C = ICN + ICBO 模 擬 電 子 技 術(shù)4. 三極管的電流分配關(guān)系三極管的電流分配關(guān)系當(dāng)管子制成后，發(fā)射區(qū)載流子濃度、基區(qū)寬度、集當(dāng)管子制成后，發(fā)射區(qū)載流子濃度、基區(qū)寬度、集電結(jié)面積等確定，故電流的比例關(guān)系確定，即：電結(jié)面積等

5、確定，故電流的比例關(guān)系確定，即：IB = I BN ICBO IC = ICN + ICBOBNCNII CEOBCBOBC)1(IIIII 穿透電流穿透電流CBOBCBOCIIII 模 擬 電 子 技 術(shù)IE = IC + IBCEOBCIII BCEIII BC II BE )1(II CEOBE )1(III 模 擬 電 子 技 術(shù)2.1.2 晶體三極管的特性曲線晶體三極管的特性曲線一、輸入特性一、輸入特性輸入輸入回路回路輸出輸出回路回路常數(shù)常數(shù) CE)(BEBuufi0CE u與二極管特性相似與二極管特性相似模 擬 電 子 技 術(shù)BEuBiO0CE uV 1CE u0CE uV 1CE

6、 u特性基本特性基本重合重合( (電流分配關(guān)系確定電流分配關(guān)系確定) )特性右移特性右移( (因集電結(jié)開始吸引電子因集電結(jié)開始吸引電子) )導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓 UBE( (on) )硅管：硅管： (0.6 0.8) V鍺管：鍺管： (0.2 0.3) V取取 0.7 V取取 0.2 V模 擬 電 子 技 術(shù)二、輸出特性二、輸出特性常數(shù)常數(shù) B)(CECiufiiC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 43211. 截止區(qū)：截止區(qū)： IB 0 IC = ICEO 0條件：條件：兩個(gè)結(jié)反偏兩個(gè)結(jié)反偏截止區(qū)截止區(qū)ICEO模 擬 電 子 技 術(shù)iC

7、 / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 43212. 放大區(qū)：放大區(qū)：CEOBCIII 放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū)條件：條件： 發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏 集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏特點(diǎn)：特點(diǎn)： 水平、等間隔水平、等間隔ICEO模 擬 電 子 技 術(shù)iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 43213. 飽和區(qū)：飽和區(qū)：uCE u BEuCB = uCE u BE 0條件：條件：兩個(gè)結(jié)正偏兩個(gè)結(jié)正偏特點(diǎn)：特點(diǎn)：IC IB臨界飽和時(shí)：臨界飽和時(shí)： uCE = uBE深度飽和時(shí)：深度飽和時(shí)：0.3 V

8、( (硅管硅管) )UCE( (SAT) )= =0.1 V ( (鍺管鍺管) )放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū)飽飽和和區(qū)區(qū)ICEO模 擬 電 子 技 術(shù)三、溫度對(duì)特性曲線的影響三、溫度對(duì)特性曲線的影響1. 溫度升高，輸入特性曲線溫度升高，輸入特性曲線向左移。向左移。溫度每升高溫度每升高 1 C，UBE (2 2.5) mV。溫度每升高溫度每升高 10 C，ICBO 約增大約增大 1 倍。倍。BEuBiOT2 T1模 擬 電 子 技 術(shù)2. 溫度升高，輸出特性曲線溫度升高，輸出特性曲線向上移。向上移。iCuCE T1iB = 0T2 iB = 0iB = 0溫度每升高溫度每升高 1 C， (0.5

9、1)%。輸出特性曲線間距增大。輸出特性曲線間距增大。O模 擬 電 子 技 術(shù)2.1.3 晶體三極管的主要參數(shù)晶體三極管的主要參數(shù)一、電流放大系數(shù)一、電流放大系數(shù)1. 共發(fā)射極電流放大系數(shù)共發(fā)射極電流放大系數(shù)iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 4321 直流電流放大系數(shù)直流電流放大系數(shù)BCCBOBCBOCBNCNIIIIIIII 交流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù) BiiC一般為幾十一般為幾十 幾百幾百Q(mào)82A1030A1045. 263 80108 . 0A1010A10)65. 145. 2(63 模 擬 電 子 技 術(shù)iC / m

10、AuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 43212. 共基極電流放大系數(shù)共基極電流放大系數(shù) 11BCCECIIIII 1 一般在一般在 0.98 以上。以上。 Q988. 018080 二、極間反向飽和電流二、極間反向飽和電流CB 極極間反向飽和電流間反向飽和電流 ICBO，CE 極極間反向飽和電流間反向飽和電流 ICEO。模 擬 電 子 技 術(shù)三、極限參數(shù)三、極限參數(shù)1. ICM 集電極最大允許電流，超過時(shí)集電極最大允許電流，超過時(shí) 值明顯降低。值明顯降低。2. PCM 集電極最大允許功率損耗集電極最大允許功率損耗PC = iC uCE。iCIC

11、MU(BR)CEOuCEPCMOICEO安安全全 工工 作作 區(qū)區(qū)模 擬 電 子 技 術(shù)U( (BR) )CBO 發(fā)射極開路時(shí)發(fā)射極開路時(shí) C、B 極極間反向擊穿電壓。間反向擊穿電壓。3. U( (BR) )CEO 基極開路時(shí)基極開路時(shí) C、E 極極間反向擊穿電壓。間反向擊穿電壓。U( (BR) )EBO 集電極極開路時(shí)集電極極開路時(shí) E、B 極極間反向擊穿電壓。間反向擊穿電壓。U( (BR) )CBO U( (BR) )CEO U( (BR) )EBO ( (P34 2.1.7) )已知已知:ICM = 20 mA, PCM = 100 mW，U(BR)CEO = 20 V，當(dāng)當(dāng) UCE =

12、 10 V 時(shí)，時(shí)，IC mA當(dāng)當(dāng) UCE = 1 V，則，則 IC mA當(dāng)當(dāng) IC = 2 mA，則，則 UCE Ibm 。模 擬 電 子 技 術(shù)2.“Q”過高引起飽和失真過高引起飽和失真ICS集電極臨界集電極臨界飽和電流飽和電流NPN 管：管：底部底部失真為飽和失真。失真為飽和失真。PNP 管：管：頂部頂部失真為飽和失真。失真為飽和失真。IBS 基極臨界飽和電流?；鶚O臨界飽和電流。不發(fā)生飽和失真的條件：不發(fā)生飽和失真的條件： IBQ + I bm IBSuCEiCt OOiCO tuCEQV CC模 擬 電 子 技 術(shù)各點(diǎn)波形各點(diǎn)波形uo比比ui幅度放大且相位相反幅度放大且相位相反Rb+V

13、CCRCC1C2uiiBiCuCEuoceCECEcCCbBBbeBEBEuUuiIiiIiuUu模 擬 電 子 技 術(shù)三三.接上負(fù)載為接上負(fù)載為RL時(shí)的圖解法時(shí)的圖解法Rb+VCCRCC1C2RL輸出端接入負(fù)載輸出端接入負(fù)載RL，不影響不影響Q ，影響動(dòng)態(tài)！影響動(dòng)態(tài)！(2) 目的目的(3) 畫法畫法(1) 含義含義1.交流通路交流通路模 擬 電 子 技 術(shù)對(duì)交流信號(hào)對(duì)交流信號(hào)(輸入信號(hào)輸入信號(hào)ui)短路短路短路短路置零置零1/ C 0 將直流電壓源短路，將電容短路。將直流電壓源短路，將電容短路。方法和步驟方法和步驟模 擬 電 子 技 術(shù)交流通路交流通路RBRCRLuiuo模 擬 電 子 技

14、術(shù)2. 交流負(fù)載線交流負(fù)載線(1) 方程方程RbRCRLuiuoicuce其中：其中：CLLR/RR uce=-ic（RC/RL）= -ic RL模 擬 電 子 技 術(shù)iCUCEVCCCCCRVIB交流負(fù)載線交流負(fù)載線直流負(fù)載線直流負(fù)載線QICQUCEQICQRL,模 擬 電 子 技 術(shù)交流量交流量ic和和uce有如下關(guān)系：有如下關(guān)系：這就是說，交流負(fù)載線的斜率為：這就是說，交流負(fù)載線的斜率為：LR1 uce=-ic（RC/RL）= -ic RL或或ic=（-1/ RL） uce(2).交流負(fù)載線的作法：交流負(fù)載線的作法：斜斜 率為率為- -1/RL 。（ RL= RLRc ）經(jīng)過經(jīng)過Q點(diǎn)。點(diǎn)

15、。 模 擬 電 子 技 術(shù)ICUCEVCCCCCRVIB交流負(fù)載線交流負(fù)載線直流負(fù)載線直流負(fù)載線斜斜 率為率為- -1/RL 。（ RL= RLRc ）經(jīng)過經(jīng)過Q點(diǎn)。點(diǎn)。 Quiu/RL模 擬 電 子 技 術(shù)直流負(fù)載線是用來確定工作點(diǎn)的；直流負(fù)載線是用來確定工作點(diǎn)的；交流負(fù)載線是用來畫出波形，分析波形失真。交流負(fù)載線是用來畫出波形，分析波形失真。注意：注意：（1）交流負(fù)載線是有交流）交流負(fù)載線是有交流 輸入信號(hào)時(shí)工作點(diǎn)的運(yùn)輸入信號(hào)時(shí)工作點(diǎn)的運(yùn) 動(dòng)軌跡。動(dòng)軌跡。 （2）空載時(shí)，交流負(fù)載線與直流負(fù)載線重合。）空載時(shí)，交流負(fù)載線與直流負(fù)載線重合。模 擬 電 子 技 術(shù)3.選擇工作點(diǎn)的原則：選擇工作點(diǎn)

16、的原則：當(dāng)當(dāng) ui 較小時(shí)，為減少功耗和噪聲，較小時(shí)，為減少功耗和噪聲，“Q” 可設(shè)得低一些；可設(shè)得低一些；為獲得最大輸出，為獲得最大輸出，“Q” 可設(shè)在交流負(fù)載線中點(diǎn)?？稍O(shè)在交流負(fù)載線中點(diǎn)。為提高電壓放大倍數(shù)，為提高電壓放大倍數(shù)，“Q”可以設(shè)得高一些；可以設(shè)得高一些；模 擬 電 子 技 術(shù)4.最大輸出電壓幅度最大輸出電壓幅度LR放大電路在電路參數(shù)確定的條件下，輸出端不發(fā)生飽和失真和截止失真的最大輸出信號(hào)電壓的幅值稱為最大不失真輸出電壓幅值(Uom)M模 擬 電 子 技 術(shù)放大器最大不失真輸出電壓的峰值(Uom)M為UF、UR所確定的數(shù)值中較小的一個(gè)，(1) 受截止失真限制最大不失真輸出電壓U

17、F的幅度,LCQFRIU(2) 受飽和失真限制最大不失真輸出電壓UR的幅度CESCEQRUUU(Uom)M = minUR,UF模 擬 電 子 技 術(shù)RB+VCCRCC1C2TRLuo+-+Rs+us-例例 :硅管，硅管，ui = 10 sin t (mV)，RB = 176 k ， RC = 1 k ， RL = 1 k , VCC = VBB = 6 V，圖解分析各電壓、電流值和，圖解分析各電壓、電流值和最最大輸出電壓幅度大輸出電壓幅度。 解解 令令 ui = 0，求靜態(tài)電流，求靜態(tài)電流 IBQA)( 30mA)(03. 01767 . 06BQ I模 擬 電 子 技 術(shù)uBE/ViB/

18、AO0.7 V30QuiOt tuBE/VO tiBIBQ( (交流負(fù)載線交流負(fù)載線) )uCE/ViC/mA41O23iB=10 A20304050505Q6直流負(fù)載線直流負(fù)載線Q Q 6O tiCICQUCEQOt tuCE/VUcemibicuceL1R 模 擬 電 子 技 術(shù)當(dāng)當(dāng) ui = 0 uBE = UBEQ iB = IBQ iC = ICQ uCE = UCEQ 當(dāng)當(dāng) ui = Uim sin t ib = Ibmsin t ic = Icmsin t uce = Ucem sin t uo = uceiB = IBQ + Ibmsin tiC = ICQ + Icmsin

19、tuCE = UCEQ Ucem sin t = UCEQ +Ucem sin (180 t)iouu 模 擬 電 子 技 術(shù) 優(yōu)點(diǎn):可以直觀全面地了解放大電路的工作情況，通過選擇電路參數(shù)在特性曲線上合理地設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，分析最大不失真輸出電壓、失真情況并估算動(dòng)態(tài)工作范圍。 缺點(diǎn):在特性曲線上作圖比較繁瑣，誤差大，信號(hào)頻率較高時(shí)，特性曲線不再適用。因此圖解法只適合分析輸出幅值比較大且工作頻率較低的情況。在分析其他動(dòng)態(tài)指標(biāo)，如輸入電阻、輸出電阻等時(shí)比較困難。下一節(jié)將要討論更為簡(jiǎn)便有效的分析方法，微變等效電路分析法。圖解法的優(yōu)缺點(diǎn)圖解法的優(yōu)缺點(diǎn)模 擬 電 子 技 術(shù)微變等效電路微變等效電路 分析法

20、分析法2.5.3 H參數(shù)小信號(hào)模型參數(shù)小信號(hào)模型2.5.2 H參數(shù)的引出參數(shù)的引出2.5.1引引 言言模 擬 電 子 技 術(shù)一一 建立小信號(hào)模型的意義建立小信號(hào)模型的意義 由于三極管是非線性器件，這樣就使得放大由于三極管是非線性器件，這樣就使得放大電路的分析非常困難。建立小信號(hào)模型，就是在電路的分析非常困難。建立小信號(hào)模型，就是在一定的條件下（工作點(diǎn)附近）將非線性器件做線一定的條件下（工作點(diǎn)附近）將非線性器件做線性化處理，從而簡(jiǎn)化放大電路的分析和設(shè)計(jì)。性化處理，從而簡(jiǎn)化放大電路的分析和設(shè)計(jì)。 由于研究對(duì)象的多樣性和復(fù)雜性，往往把對(duì)由于研究對(duì)象的多樣性和復(fù)雜性，往往把對(duì)象的某些特征提取出來，用已

21、知的、相對(duì)明了的象的某些特征提取出來，用已知的、相對(duì)明了的單元組合來說明，并作為進(jìn)一步研究的基礎(chǔ)，這單元組合來說明，并作為進(jìn)一步研究的基礎(chǔ)，這種研究方法稱為建模。種研究方法稱為建模。2.5.1 引引 言言模 擬 電 子 技 術(shù) 當(dāng)放大電路的輸入信號(hào)電壓很小時(shí)，就可以當(dāng)放大電路的輸入信號(hào)電壓很小時(shí)，就可以把三極管小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來代替，把三極管小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來代替，從而可以把三極管這個(gè)非線性器件所組成的電路當(dāng)作從而可以把三極管這個(gè)非線性器件所組成的電路當(dāng)作線性電路來處理。線性電路來處理。二二 建立小信號(hào)模型的思路建立小信號(hào)模型的思路模 擬 電 子 技 術(shù)2.5.2

22、H2.5.2 H參數(shù)的引出參數(shù)的引出在小信號(hào)情況下，對(duì)上兩式取全微分得在小信號(hào)情況下，對(duì)上兩式取全微分得CECEBEBBBEBEBCEduuudiiuduIu對(duì)于對(duì)于BJT雙口網(wǎng)絡(luò)，我雙口網(wǎng)絡(luò)，我們已經(jīng)知道輸入輸出特們已經(jīng)知道輸入輸出特性曲線如下：性曲線如下：uBE=f(iB，uCE)iC=g(iB ，uCE)CECECBBCBCEduuidiiidiIuc一一.求變化量之間的關(guān)系求變化量之間的關(guān)系模 擬 電 子 技 術(shù)CEBBE11e uiuh輸出端交流短路時(shí)的輸入電阻；輸出端交流短路時(shí)的輸入電阻；2.H2.H參數(shù)的含義和求法參數(shù)的含義和求法能構(gòu)成電路圖嗎模 擬 電 子 技 術(shù)輸入端電流恒定

23、（交流開路）的反向電輸入端電流恒定（交流開路）的反向電壓傳輸比壓傳輸比BCEBE12e Iuuh模 擬 電 子 技 術(shù)輸出端交流短路時(shí)的正向電流傳輸比或電輸出端交流短路時(shí)的正向電流傳輸比或電流放大系數(shù)；流放大系數(shù)；CEBC21e uiih模 擬 電 子 技 術(shù)輸入端電流恒定（交流開路）時(shí)的輸出電導(dǎo)。輸入端電流恒定（交流開路）時(shí)的輸出電導(dǎo)。BCEC22e Iuih四個(gè)參數(shù)量綱各不相同，故稱為混合參數(shù)（四個(gè)參數(shù)量綱各不相同，故稱為混合參數(shù)（H H參數(shù)）。參數(shù)）。模 擬 電 子 技 術(shù)2.5.3 H H參數(shù)小信號(hào)模型參數(shù)小信號(hào)模型根據(jù)根據(jù)可得小信號(hào)模型可得小信號(hào)模型BJT的的H參數(shù)模型參數(shù)模型hfe

24、ibicuceibubehrevcehiehoeube= hieib+ hreuceic= hfeib+ hoeuceuBEuCEiBcebiCBJT雙口網(wǎng)絡(luò)雙口網(wǎng)絡(luò)H H參數(shù)都是小信號(hào)參數(shù)，即微變參數(shù)都是小信號(hào)參數(shù)，即微變 參數(shù)或交流參數(shù)。參數(shù)或交流參數(shù)。H H參數(shù)與工作點(diǎn)有關(guān)，在放大參數(shù)與工作點(diǎn)有關(guān)，在放大 區(qū)基本不變。區(qū)基本不變。模 擬 電 子 技 術(shù)1. 1. 模型的簡(jiǎn)化模型的簡(jiǎn)化h21eibicuceibubeh12euceh11eh22e即即 rbe= h11e = h21e uT = h12e rce= 1/h22e一般采用習(xí)慣符號(hào)一般采用習(xí)慣符號(hào)則則BJT的的H參數(shù)模型為參數(shù)模

25、型為 uT很小，一般為很小，一般為10-3 10-4 ， rce很大，很大，約為約為100k 。故故 一般可忽略它們的影響，一般可忽略它們的影響， 得到簡(jiǎn)化電路得到簡(jiǎn)化電路 ib 是受控源是受控源 ，且為電流，且為電流控制電流源控制電流源(CCCS)。 電流方向與電流方向與ib的方向是關(guān)聯(lián)的方向是關(guān)聯(lián)的。的。 模 擬 電 子 技 術(shù)2. H H參數(shù)的確定參數(shù)的確定 一般用測(cè)試儀測(cè)出；一般用測(cè)試儀測(cè)出； rbe 與與Q點(diǎn)有關(guān)，可用圖點(diǎn)有關(guān)，可用圖示儀測(cè)出。示儀測(cè)出。一般也用公式估算一般也用公式估算 rbe rbe= rb + (1+ ) re其中對(duì)于低頻小功率管其中對(duì)于低頻小功率管 rb(100

26、300） 則則 )mA()mV(26)1(200EQbeIr )mA()mV()mA()mV(EQEQTeIIVr26而而 (T=300K) 模 擬 電 子 技 術(shù) 一一. .等效電路的畫法等效電路的畫法uiuo共共射射極極放放大大電電路路2.5.4. 放大電路的微變等效電路分析法放大電路的微變等效電路分析法模 擬 電 子 技 術(shù)畫微變等效電路畫微變等效電路rbeRbRCRLiU iI bI cI oU BI 二二.動(dòng)態(tài)指標(biāo)的計(jì)算動(dòng)態(tài)指標(biāo)的計(jì)算模 擬 電 子 技 術(shù)1.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算電壓放大倍數(shù)的計(jì)算bebirIU LboRIU beLurRA LCLR/RR 負(fù)載電阻越小，放大倍數(shù)越小。

27、負(fù)載電阻越小，放大倍數(shù)越小。rbeRbRCRLiU iI bI cI oU BI 模 擬 電 子 技 術(shù)iiIURibeb/rRber電路的輸入電阻越大，從信號(hào)源取電路的輸入電阻越大，從信號(hào)源取得的電流越小，因此一般總是希望得到得的電流越小，因此一般總是希望得到較大的的輸入電阻。較大的的輸入電阻。rbeRbRCRLiU iI bI cI oU BI 2. 2. 輸入電阻的計(jì)算：輸入電阻的計(jì)算：根據(jù)輸入電阻的定義：根據(jù)輸入電阻的定義：模 擬 電 子 技 術(shù)coooRIUR所以：所以：用加壓求用加壓求流法求輸流法求輸出電阻：出電阻：3.輸出電阻的計(jì)算：輸出電阻的計(jì)算：0U,R.o.ooSLIU=R

28、根據(jù)定義根據(jù)定義oU oI rbeRbRCiI bI cI bI 00模 擬 電 子 技 術(shù)三三. 晶體管放大電路動(dòng)態(tài)分析晶體管放大電路動(dòng)態(tài)分析步驟步驟 分析直流電路，求出分析直流電路，求出“Q”，計(jì)算，計(jì)算 rbe。 畫電路的交流通路畫電路的交流通路 。 在交流通路上把三極管畫成在交流通路上把三極管畫成 H 參數(shù)模型。參數(shù)模型。 分析計(jì)算疊加在分析計(jì)算疊加在“Q”點(diǎn)上的各極交流量。點(diǎn)上的各極交流量。 分析計(jì)算電壓放大倍數(shù)分析計(jì)算電壓放大倍數(shù),輸入輸入,輸出電阻及各輸出電阻及各極交流量。極交流量。模 擬 電 子 技 術(shù)求：求：1. 靜態(tài)工作點(diǎn)。靜態(tài)工作點(diǎn)。例2.電壓增益電壓增益AU、 輸入電阻

29、輸入電阻Ri、 輸出電阻輸出電阻R0 。模 擬 電 子 技 術(shù) 3. 若輸出電壓的波形出現(xiàn)如若輸出電壓的波形出現(xiàn)如 下失真下失真 ，是截止還是飽和失，是截止還是飽和失真？應(yīng)調(diào)節(jié)哪個(gè)元件？如何調(diào)節(jié)？真？應(yīng)調(diào)節(jié)哪個(gè)元件？如何調(diào)節(jié)？解解：1 .IcVCE模 擬 電 子 技 術(shù)2. 思路：思路：微變等效電路微變等效電路AU、Ri 、R0模 擬 電 子 技 術(shù)模 擬 電 子 技 術(shù))(94576. 126)431 (20026)1 (200mAmVImVrEbebeLiurRUUA0103945. 0)2 . 6/9 . 3(43)(945. 0945. 0/470/krRRbebiCRR 0模 擬 電

30、 子 技 術(shù)3.判斷非線性失真(1)是截止還是飽和是截止還是飽和失真失真？（2）應(yīng)調(diào)節(jié)哪個(gè)元件？如何調(diào)節(jié)）應(yīng)調(diào)節(jié)哪個(gè)元件？如何調(diào)節(jié)？模 擬 電 子 技 術(shù)例例 = 100，uS = 10sin t (mV)，求，求疊加在疊加在 “Q” 點(diǎn)上的各交流量。點(diǎn)上的各交流量。+uo + iBiCRBVCCVBBRCRLC1C2uS+ + RS+uCE +uBE 12 V12 V510470 k 2.7 k 3.6 k 模 擬 電 子 技 術(shù) 解解 令令 ui = 0，求靜態(tài)電流，求靜態(tài)電流 IBQ 求求“Q”，計(jì)算，計(jì)算 rbemA)( 024. 04707 . 012BQ IEQbe 26)1(20

31、0Ir ICQ = IBQ = 2.4 mAUCEQ = 12 2.4 2.7 = 5.5 (V)( 2831024. 026200 模 擬 電 子 技 術(shù)uce 交流通路交流通路+uo + iBiCRBVCCVBBRCRLC1C2uS+ + RS+uCE +uBE ube 小信號(hào)等效電路小信號(hào)等效電路+uo + RBRLRSrbe Eibic icBCusRC+ube 模 擬 電 子 技 術(shù) 分析各極交流量分析各極交流量be BSbe BSbe /)/(rRRrRuu )A( sin5 . 5be be b trui )mA( sin55. 0 b ctii oceuu (V) sin85.

32、 0)/(LCctRRi 分析各極總電量分析各極總電量uBE = (0.7 + 0.0072sin t )ViB = (24 + 5.5sin t) AiC = ( 2.4 + 0.55sin t ) mAuCE = ( 5.5 0.85sin t ) V)mV( sin2 . 7t 模 擬 電 子 技 術(shù)圖解法、微變等效電路法比較 (1) 圖解法，精度低，繁瑣，適合大信號(hào)的場(chǎng)合。其要點(diǎn)是：首先確定靜態(tài)工作點(diǎn)Q，然后根據(jù)電路的特點(diǎn)，做出直流負(fù)載線，進(jìn)而畫出交流負(fù)載線，最后，畫出各極電流電壓的波形。求出最大不失真輸出電壓。模 擬 電 子 技 術(shù) (2) 微變等效電路法。 首先用直流通路分析靜態(tài)工

33、作點(diǎn)Q。 畫出交流通路，用晶體管的微變模型代替交流通路中的晶體管，得到放大電路的微變等效電路。 通過微變等效電路求解動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)：放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。習(xí)題：習(xí)題：模 擬 電 子 技 術(shù)2.6.1 2.6.1 問題的提出問題的提出 單管共射放大電路存在的問題單管共射放大電路存在的問題一一 實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象2.6 射極偏置放大電路模 擬 電 子 技 術(shù)當(dāng)環(huán)境溫度模 擬 電 子 技 術(shù)二二 靜態(tài)工作點(diǎn)的位置發(fā)生變化的原因靜態(tài)工作點(diǎn)的位置發(fā)生變化的原因1 1 溫度對(duì)晶體管參數(shù)的影響溫度對(duì)晶體管參數(shù)的影響TITICBOCBO,溫度每升高溫度每升高1010o oC, IC, IC

34、BOCBO一倍一倍TUBE,UBE,溫度每升高溫度每升高1 1o oC, UC, UBEBE2.5mv2.5mvT,T,溫度每升高溫度每升高1 1o oC,/ 0.5C,/ 0.51%1%模 擬 電 子 技 術(shù) 2 2 溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響I ICQCQ=IB=IBQ Q+(1+) I+(1+) ICBOCBOI IBQBQ= =（VccVcc- U- UBEBE）/ R/ RB B TI TICQCQQQ飽和失真飽和失真 3 工作點(diǎn)上移時(shí)輸出波形分析工作點(diǎn)上移時(shí)輸出波形分析模 擬 電 子 技 術(shù)“Q”過高引起飽和失真過高引起飽和失真ICS集電極臨界集電極臨界飽和電流飽

35、和電流NPN 管：管：底部底部失真為飽和失真。失真為飽和失真。uCEiCt OOiCO tuCEQV CC不接負(fù)載時(shí)，交、直流負(fù)載線重合不接負(fù)載時(shí)，交、直流負(fù)載線重合靜態(tài)是基礎(chǔ)，動(dòng)態(tài)是目的靜態(tài)是基礎(chǔ)，動(dòng)態(tài)是目的模 擬 電 子 技 術(shù) 2.6.2 2.6.2 電路組成及穩(wěn)定靜態(tài)電路組成及穩(wěn)定靜態(tài) 工作點(diǎn)的原理工作點(diǎn)的原理特點(diǎn)特點(diǎn)：R RB1B1上偏流電阻、上偏流電阻、R RB2B2下偏流電阻、下偏流電阻、 R RE E發(fā)射極電阻發(fā)射極電阻 共發(fā)射極電路共發(fā)射極電路 電路組電路組成成模 擬 電 子 技 術(shù)+ UBEQ IBQI1IEQ二二 穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理1.直流通路直流通

36、路ICQ直流通路的畫法直流通路的畫法模 擬 電 子 技 術(shù)若電路調(diào)整適當(dāng)，可以使若電路調(diào)整適當(dāng)，可以使ICQICQ基本不變基本不變。2.穩(wěn)定過程（原理）穩(wěn)定過程（原理）TITICQCQIICQCQR RE EUUB B固定固定UUBEBEIIBQBQIICQCQ 3.穩(wěn)定的條件穩(wěn)定的條件 UB固定固定 UB=VCCRB2 / (RB1+RB2)（1）I I1 1 I IB B 硅管硅管I I1 1= =（5-105-10）I IBQBQ 鍺管鍺管I I1 1= =（10-2010-20）I IBQBQ（2 2）U UB B U UBEBE 硅管硅管U UB B= =（3-53-5）V V 鍺管

37、鍺管U UB B= =（1-31-3）V V 模 擬 電 子 技 術(shù) 2.6.3 2.6.3 靜態(tài)分析靜態(tài)分析 求求Q點(diǎn)點(diǎn)（IBQ、ICQCQ 、UCEQCEQ） 求法：畫出直流通路求解求法：畫出直流通路求解 方法有二：方法有二： 一一 估算法估算法 模 擬 電 子 技 術(shù)EBEQBQEQRUUI EQCQII /QBQCII )(ECCQCCCEQRRIVU 說明說明Q是否合適是否合適+VCCRCRERB1RB2+ UBEQ IBQI1IEQICQ+ UCEQ 模 擬 電 子 技 術(shù)二二 利用戴維南定理（同學(xué)自己做）利用戴維南定理（同學(xué)自己做） 模 擬 電 子 技 術(shù)2.6.4 2.6.4

38、動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析求求AU、Ri、RO一一 畫出放大電路的微變等效電路畫出放大電路的微變等效電路 1.畫出交流通路畫出交流通路模 擬 電 子 技 術(shù)2.2.畫出放大電路的微變等效電路畫出放大電路的微變等效電路模 擬 電 子 技 術(shù)二二 計(jì)算動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)1.計(jì)算計(jì)算AuAu模 擬 電 子 技 術(shù)“-”“-”表示表示UoUo和和UiUi反相。反相。 AuAu的值比固定偏流放大電路小了。的值比固定偏流放大電路小了。ERberLRuAiuouuA)1(/ 模 擬 電 子 技 術(shù)2.2.計(jì)算輸入電阻計(jì)算輸入電阻iiiiuR/ )1 (/21EbeBBiRrRRRR Ri i，同時(shí)說明公式的

39、記法和折合的概念。，同時(shí)說明公式的記法和折合的概念。 模 擬 電 子 技 術(shù)uo在在RE兩端的電壓可以忽略不計(jì)，因此兩端的電壓可以忽略不計(jì)，因此RoRc 。3. 3. 計(jì)算輸出電阻計(jì)算輸出電阻Ro Ro= Ro=u uo/o/i io o Us=0Us=0 R RL L= 模 擬 電 子 技 術(shù) 如何提高電壓放大倍數(shù)如何提高電壓放大倍數(shù)AuAu 在在R RE E兩端并聯(lián)一個(gè)電容，則放大倍數(shù)兩端并聯(lián)一個(gè)電容，則放大倍數(shù)與固定偏置放大電路相同與固定偏置放大電路相同。 2.5.5 2.5.5 舉例討論舉例討論模 擬 電 子 技 術(shù)例例 = 100，RS= 1 k ，RB1= 62 k ，RB2= 2

40、0 k , RC= 3 k ，RE = 1.5 k ，RL= 5.6 k ，VCC = 15 V。求：求：“Q”，Au，Ri，Ro。1) )求求“Q”)V( 7 . 362201520BQ U)mA( 25 . 17 . 07 . 3EQCQ IIA)( 20mA)( 02. 0100 /2BQ I)V( 6)5 . 13(215CEQ U+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+us +uo 解解 模 擬 電 子 技 術(shù)+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+us +uo 2) )求求 Au，Ri，Ro ， Aus 5001 02. 0/26200 /26200BQ

41、be Ir1305 . 13/5.6 100 beL rRAu )k( 36. 15 . 1/62/20/beB2B1i rRRR7536. 11)130(36. 1uSiisis ARRRAuuAuuRo = RC = 3 k 模 擬 電 子 技 術(shù)小小 結(jié)結(jié)分析了固定偏置放大電路產(chǎn)生失真的原因。分析了固定偏置放大電路產(chǎn)生失真的原因。分析了射極偏置放大電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)分析了射極偏置放大電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn) 的原理。的原理。重點(diǎn)分析計(jì)算了分壓式偏置放大電路的性重點(diǎn)分析計(jì)算了分壓式偏置放大電路的性 能指標(biāo)。能指標(biāo)。深入討論了射極電阻對(duì)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的影響，深入討論了射極電阻對(duì)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的影響， 為今

42、后學(xué)習(xí)反饋建立基礎(chǔ)概念。為今后學(xué)習(xí)反饋建立基礎(chǔ)概念。模 擬 電 子 技 術(shù) 一、如何使放大倍數(shù)減小不大，一、如何使放大倍數(shù)減小不大， 但輸入電阻有所提高？但輸入電阻有所提高？課后思考題：課后思考題：模 擬 電 子 技 術(shù)二、計(jì)算輸出電阻時(shí)，若考慮二、計(jì)算輸出電阻時(shí)，若考慮R RE E， 如何計(jì)算輸出電阻呢？如何計(jì)算輸出電阻呢？ 模 擬 電 子 技 術(shù)2.7.1 電路電路組成及特點(diǎn)組成及特點(diǎn) ( (射極輸出器、射極跟隨器射極輸出器、射極跟隨器) )IBQIEQ+C1RS+ui RERB+VCCC2RL+uo+us模 擬 電 子 技 術(shù)IBQ = (VCC UBEQ) / RB +(1+ REIC

43、Q = I BQUCEQ = VCC ICQ RE2.7.2 靜態(tài)分析靜態(tài)分析IBQIEQ+C1RS+ui RERB+VCCC2RL+uo+usIBQIEQRERB+VCC+ICQUCEQ模 擬 電 子 技 術(shù)交流通路交流通路RsRB+ +uo RLibiciiRE小信號(hào)等效電路小信號(hào)等效電路usRB+uo RLibiciirbe ibRERs+ R L = RE / RL2.7.3 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析IBQIEQ+C1RS+ui RERB+VCCC2RL+uo+us模 擬 電 子 技 術(shù))1(/ )1( LbeBLbeiBiii iiRrRRruRuuiuR 1.電壓放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)：L

44、beLLEbbebLEbio)1()1(/)1(/1RrRRRiriRRiuuAu ）（ 12.輸入電阻：輸入電阻：模 擬 電 子 技 術(shù)3.輸出電阻：輸出電阻：usRB+uo RLibiciirbe ibRERs+ RBibiciirbe ibRERsus = 0+u iiRESbeE)1(RruRu R S = Rs / RBi = iRE ib ib 1)(/)1/()(SbeESbeEoRrRRruRuuiuR射極輸出器射極輸出器特點(diǎn)特點(diǎn)Au 1 輸入輸出同相輸入輸出同相Ri 高高Ro 低低用途：用途：輸入級(jí)輸入級(jí) 輸出級(jí)輸出級(jí) 中間隔離級(jí)中間隔離級(jí) 0LoS RiuRu模 擬 電 子

45、 技 術(shù)4.例例 =120，RB = 300 k ，r bb= 200 ，UBEQ = 0.7 V, RE = RL = Rs = 1 k ，VCC = 12V。求：求：“Q ”，Au，Ri，Ro。IBQIEQ+C1RS+ui RERB+VCCC2RL+uo+us 解解 1) )求求 “Q”IBQ = (VCC UBE) / RB + (1+ ) RE = (12 0.7) / 300 +121 1 27 ( A)IEQ I BQ = 3.2 (mA)UCEQ = VCC ICQ RE = 12 3.2 1 = 8.8 (V)模 擬 電 子 技 術(shù)2) )求求 Au，Ri，RoRbe = 20

46、0 + 26 / 0.027 1.18 (k )98. 0)1()1(LbeL RrRAu Ri = 300/(1.18 121) = 51.2 (k )( 18 1)(/SbeEo RrRRRL = 1 / 1 = 0.4 (k )模 擬 電 子 技 術(shù)5. 自舉電路自舉電路(2)電路組成及特點(diǎn)電路組成及特點(diǎn)+C1RSRERB1+VCCC2+uo+us+RB2RB3C3 = 50(3)輸入電阻的計(jì)算輸入電阻的計(jì)算IBQIEQ+C1RS+ui RERB+VCCC2RL+uo+us（1）問題的提出：）問題的提出：提高提高 Ri 的電路的電路模 擬 電 子 技 術(shù)無無 C3、RB3： Ri = (

47、RB1 / RB2) / rbe + (1 + ) RERi = 50 / 510 = 45 (k )Ri = (RB3 + RB1 / RB2) / rbe + (1+ )RERi = (100 + 50) / 510 = 115 (k )無無 C3 有有 RB3 ：接接 C3 ：RB3 / rbe rbeRi = rbe+ (1 + ) (R B/ RE) = (1 + ) (R B / RE )Ri = 51 50 / 10 = 425 (k )+C1RSRERB1+VCCC2+uo+us+RB2RB3C3 = 50100 k 100 k 100 k 10 k R B+uo ibicii

48、rbe ibRE+ ui RB3模 擬 電 子 技 術(shù)2.8 .1 電路組成及特點(diǎn)電路組成及特點(diǎn)模 擬 電 子 技 術(shù)+VCCRCC2C3RLRE+RB1RB2RS +us +uo C1模 擬 電 子 技 術(shù)2.8.2、靜態(tài)分析、靜態(tài)分析+VCCRCRERB1RB2+ UBEQ IBQI1IEQICQ+ UCEQ +VCCRCC2C3RLRE+RB1RB2RS +us +uo C1模 擬 電 子 技 術(shù)2.8.3、動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)分析、動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)分析beLbebLbio rRriRiuuAu RiR i 1)1(be bbebeiiririiuR)1(/beEi rRRRoRo = RC特點(diǎn)：特

49、點(diǎn)：1. Au 大小與共射電路相同。大小與共射電路相同。2. 輸入電阻小，輸入電阻小，Aus 小。小。RCRERS +us RL+uo RCRERS+us RLrBEioicieiiib ib+ui 模 擬 電 子 技 術(shù)模 擬 電 子 技 術(shù)組合單元放組合單元放大電路大電路 2.9.2 共集共集-共射和共射共射和共射-共集組合放大電路共集組合放大電路2.9.1 復(fù)合管 2. 9.3 共射共射-共基組合放大電路共基組合放大電路模 擬 電 子 技 術(shù) 實(shí)際應(yīng)用的放大電路，除了要有較高的放大倍數(shù)之外，往往還要對(duì)輸入、輸出電阻及其它性能提出要求。在放大電路中常用兩個(gè)晶體管以不同的組態(tài)相互配合、聯(lián)合使用，以發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)。這樣就形成了組合單元放大電路。如共集-共集、共集-共射、共射-共基組合放大電路等。模 擬 電 子 技 術(shù)V1V2NPN + NPNNPNV1V2PNP + PNPPNPV1V2NPN + PNPNPNV1V2PNP + NPNPNP一一. 復(fù)合管的結(jié)構(gòu)復(fù)合管的結(jié)構(gòu)2. 9.1 復(fù)合管復(fù)合管模 擬 電 子 技 術(shù)二二. 復(fù)合管的復(fù)合管的構(gòu)成構(gòu)成規(guī)則規(guī)則1. B1 為為 B，C1 或或 E1 接接 B2 ， C2、E2 為為 C 或或 E；2. .應(yīng)保證發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏；應(yīng)保證發(fā)射結(jié)正偏