電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分第五版第四章

1、14.1 半導(dǎo)體三極管（半導(dǎo)體三極管（BJT） 4.2 共射極放大電路共射極放大電路 4.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法4.4 放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定問(wèn)題放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定問(wèn)題4.5 共集電極和共基極放大電路共集電極和共基極放大電路4.6 組合放大電路組合放大電路4.7 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)4 半導(dǎo)體三極管及基本電路半導(dǎo)體三極管及基本電路24.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介4.1 半導(dǎo)體三極管（半導(dǎo)體三極管（BJT）4.1.2 放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJT的工作原理的工作原理4.1.3 BJT的特性曲線的特性曲線4.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)4.1.

2、5 溫度對(duì)溫度對(duì)BJT參數(shù)及特性的影響參數(shù)及特性的影響3三極管三極管（Bipolar Junction Transistor)圖片圖片 3.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介4 4.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介BECNNP基極基極發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極NPN型型PNP集電極集電極基極基極發(fā)射極發(fā)射極BCEPNP型型5BECNPN型三極管型三極管BECPNP型三極管型三極管三極管符號(hào)三極管符號(hào)NPNCBEPNPCBE 4.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介6發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電結(jié)BECNNP基極基極發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極+ + + + + + + + + +_ _ _ _ _ _ _

3、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _+ + + + + + + + + + 4.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介7BECNNP基極基極發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極基區(qū)基區(qū)(base) ：較：較薄，摻雜濃度低薄，摻雜濃度低集電區(qū)集電區(qū)(collector) ：面積較大面積較大發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)(emitter) ：摻：摻雜濃度較高雜濃度較高 4.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介8集電集電結(jié)外結(jié)外加反加反壓壓發(fā)射發(fā)射結(jié)外結(jié)外加正加正壓壓BECNNPVBBRBVCCIE由于基區(qū)摻雜濃由于基區(qū)摻雜濃度很低，基區(qū)空度很低，基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)的擴(kuò)穴向發(fā)射區(qū)的擴(kuò)散電流可忽略。散電流可忽略。IBE進(jìn)入進(jìn)入

4、P區(qū)的電子少區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空部分與基區(qū)的空穴復(fù)合，形成電穴復(fù)合，形成電流流IBE ，多數(shù)擴(kuò)散，多數(shù)擴(kuò)散到集電結(jié)。到集電結(jié)。發(fā)射結(jié)正發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射偏，發(fā)射區(qū)電子不區(qū)電子不斷向基區(qū)斷向基區(qū)擴(kuò)散，形擴(kuò)散，形成發(fā)射極成發(fā)射極電流電流IE。 4.1.2 放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJT的工作原理的工作原理BJTBJT起放大作用的條件：內(nèi)部條件和外部條件起放大作用的條件：內(nèi)部條件和外部條件1. BJT內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程9BECNNPVBBRBVCCIE集電結(jié)反偏，有集電結(jié)反偏，有少子形成反向電少子形成反向電流流ICBO。ICBOIC=ICE+ICBO ICEIBEICE從基區(qū)擴(kuò)散

5、從基區(qū)擴(kuò)散來(lái)的電子作來(lái)的電子作為集電結(jié)的為集電結(jié)的少子，漂移少子，漂移進(jìn)入集電結(jié)進(jìn)入集電結(jié)而被收集，而被收集，形成形成ICE。 4.1.2 放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJT的工作原理的工作原理10IB=IBE-ICBO IBEIBBECNNPVBBRBVCCIEICBOICEIC=ICE+ICBO ICEIBE反向飽和電流反向飽和電流ICBO，這個(gè)電流對(duì)放大這個(gè)電流對(duì)放大沒(méi)有貢獻(xiàn)沒(méi)有貢獻(xiàn) 4.1.2 放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJT的工作原理的工作原理11 4.1.2 放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJT的工作原理的工作原理BJT的三種連接方式的三種連接方式共集電極接法共集電極接法：集電極作為公共電極，用：集電極作

6、為公共電極，用CC表示表示共基極接法共基極接法：基極作為公共電極，用：基極作為公共電極，用CB表示表示共發(fā)射極接法共發(fā)射極接法：發(fā)射極作為公共電極，用：發(fā)射極作為公共電極，用CE表示表示12 4.1.2 放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJT的工作原理的工作原理iC與與iB之比稱為電流放大倍數(shù)之比稱為電流放大倍數(shù)： 1)1(EEBCiiii對(duì)于正向偏置的發(fā)射結(jié)：對(duì)于正向偏置的發(fā)射結(jié)：)1e (BEESE TVvIi集電結(jié)收集的電子流是發(fā)射結(jié)的總電子流的一部分：集電結(jié)收集的電子流是發(fā)射結(jié)的總電子流的一部分：EBEC)1(,iiii 共基極電流放大倍數(shù)共基極電流放大倍數(shù) 一般在一般在0.98以上，共射極以上，

7、共射極電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù) 一般為一般為101002. BJT的電流分配關(guān)系的電流分配關(guān)系13 4.1.2 放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJT的工作原理的工作原理3. BJT在電壓放大電路中的應(yīng)用舉例在電壓放大電路中的應(yīng)用舉例RLecb1k VEEVCCVEBIBIEIC+- vI+ vEB vO+-+ iC+ iE+ iB若若 vI = 20mV，電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)4920mVV98. 0IO vvAV使使 iE = -1 mA，則則 iC = iE = -0.98 mA，當(dāng)當(dāng) = 0.98 時(shí)，時(shí)，141. 共射極連接時(shí)的共射極連接時(shí)的VI 特性曲線特性曲線 4.1.3 BJT的特性曲線

8、的特性曲線mA AVVvCE vBERBi iBVCCVBB共射極接法的實(shí)驗(yàn)線路共射極接法的實(shí)驗(yàn)線路15v vCE 1ViB( A)v vBE(V)204060800.40.8工作壓降：工作壓降： 硅管硅管v vBE 0.60.7V,鍺管鍺管v vBE 0.20.3V。一般。一般用這一條曲線。用這一條曲線。v vCE=0Vv vCE =0.5V 死區(qū)電壓，死區(qū)電壓，硅管硅管0.6V，鍺管鍺管0.2V。（1）輸入特性輸入特性(input characteristic) 4.1.3 BJT的特性曲線的特性曲線16IC(mA )1234VCE(V)3691240 A60 AQQ = IC / IB

9、=2 mA/ 40 A=50 = IC / IB =(3-2)mA/(60-40) A=50 = IC / IB =3 mA/ 60 A=50（2）輸出特性輸出特性(output characteristic) 4.1.3 BJT的特性曲線的特性曲線17（2）輸出特性輸出特性(output characteristic) 4.1.3 BJT的特性曲線的特性曲線對(duì)共射極電路有：對(duì)共射極電路有：BECBCEvvv vBE不變，不變，vCE vCB反壓反壓 集電結(jié)的空間電荷區(qū)寬度集電結(jié)的空間電荷區(qū)寬度 基區(qū)的有效寬度基區(qū)的有效寬度 基區(qū)內(nèi)的載流子復(fù)合的機(jī)會(huì)基區(qū)內(nèi)的載流子復(fù)合的機(jī)會(huì) 增大增大在基極電流

10、不變的情況下，集電極電流將隨在基極電流不變的情況下，集電極電流將隨vCE的增大而增的增大而增大，輸出特性比較平坦的部分隨著大，輸出特性比較平坦的部分隨著vCE的增加略向上傾斜，的增加略向上傾斜，稱為稱為Early效應(yīng)效應(yīng)基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)18 4.1.3 BJT的特性曲線的特性曲線（2）輸出特性輸出特性(output characteristic)QQ1Q2vCE/ViC/mA放大區(qū)放大區(qū)0iB=40uA80uA120uA160uA200uA飽和區(qū)飽和區(qū)截止區(qū)截止區(qū)當(dāng)工作點(diǎn)進(jìn)入飽和區(qū)或截止區(qū)時(shí)，將產(chǎn)生非線性失真當(dāng)工作點(diǎn)進(jìn)入飽和區(qū)或截止區(qū)時(shí)，將產(chǎn)生非線性失真。飽和區(qū)特點(diǎn)：飽和區(qū)特點(diǎn)

11、： iC不再隨不再隨iB的增加而線性增加，即的增加而線性增加，即BCii 此時(shí)此時(shí)CBii 截止區(qū)特點(diǎn)：截止區(qū)特點(diǎn)：iB=0， iC= ICEOvCE= VCES ，典型值為，典型值為0.3V19輸出特性三個(gè)區(qū)域的特點(diǎn)：輸出特性三個(gè)區(qū)域的特點(diǎn)：a.放大區(qū)放大區(qū)(amplifier region) BE結(jié)正偏結(jié)正偏，BC結(jié)反偏結(jié)反偏， IC= IB , 且且 IC = IB。b.飽和區(qū)飽和區(qū)(saturation region) BE結(jié)正偏結(jié)正偏，BC結(jié)正偏結(jié)正偏 ，即即VCE VBE ， IBIC，VCE 0.3V。 c. 截止區(qū)截止區(qū)(cut-off region) VBE 死區(qū)電壓死區(qū)電壓

12、， IB=0 ， IC=ICEO 0 。 4.1.3 BJT的特性曲線的特性曲線（2）輸出特性輸出特性(output characteristic)20 4.1.3 BJT的特性曲線的特性曲線 iE=f(vBE) vCB=constiC=f(vCB) iE=const2. 共基極電路的特性曲線共基極電路的特性曲線21 前面的電路中，三極管的發(fā)射極是輸入輸出的公共前面的電路中，三極管的發(fā)射極是輸入輸出的公共點(diǎn)，稱為共射接法，相應(yīng)地還有共基、共集接法。則共點(diǎn)，稱為共射接法，相應(yīng)地還有共基、共集接法。則共射直流電流放大倍數(shù)為：射直流電流放大倍數(shù)為：BCII _ 工作于動(dòng)態(tài)的三極管，真正的信號(hào)是疊加在

13、直流工作于動(dòng)態(tài)的三極管，真正的信號(hào)是疊加在直流上的交流信號(hào)。基極電流的變化量為上的交流信號(hào)?；鶚O電流的變化量為 iB，相應(yīng)的集相應(yīng)的集電極電流變化為電極電流變化為 iC，則交流電流放大倍數(shù)為：則交流電流放大倍數(shù)為：BiiC 1. 電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù) 4.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)22例：例：VCE=6V時(shí)時(shí)：IB = 40 A, IC =1.5 mA； IB = 60 A, IC =2.3 mA。5 .3704. 05 . 1_ BCII4004. 006. 05 . 13 . 2 BCII在以后的計(jì)算中，一般作近似處理：在以后的計(jì)算中，一般作近似處理： = 一般放大電路采用一般

14、放大電路采用 =3080。1. 電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù) 4.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)23（1）集集- -基極反向截止電流基極反向截止電流ICBO AICBOICBO是集電結(jié)是集電結(jié)反偏由少子反偏由少子的漂移形成的漂移形成的反向電流，的反向電流，受溫度變化受溫度變化的影響。的影響。2. 極間反向電流極間反向電流 4.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)24ECNNPIB=0B由由BJTBJT的電流分的電流分配規(guī)律，此處配規(guī)律，此處電流為電流為 ICBO集電結(jié)反偏，空集電結(jié)反偏，空穴漂移到基區(qū)。穴漂移到基區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，電發(fā)射結(jié)正偏，電子擴(kuò)散到基區(qū)。子擴(kuò)散到基區(qū)。復(fù)合形復(fù)合形成成ICBO

15、（1）ICBO（2）集集- -射極反向截止電流射極反向截止電流ICEO2. 極間反向電流極間反向電流 4.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)25（1）集電極最大允許電流）集電極最大允許電流ICM BJT BJT的參數(shù)變化不超過(guò)允許值時(shí)集電極允許的最的參數(shù)變化不超過(guò)允許值時(shí)集電極允許的最大電流大電流即為即為ICM。當(dāng)電流超過(guò)時(shí)，管子的性能將顯著。當(dāng)電流超過(guò)時(shí)，管子的性能將顯著下降，甚至有燒壞管子的可能。下降，甚至有燒壞管子的可能。3. 極限參數(shù)極限參數(shù) 4.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)26 集電結(jié)上允許集電結(jié)上允許損耗功率的最損耗功率的最大值。大值。 PC PCMICVCEICVCE=PC

16、MICMV(BR)CEO安全工作區(qū)安全工作區(qū)（2）集電極最大）集電極最大允許功耗允許功耗PCM3. 極限參數(shù)極限參數(shù) 4.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)27（3）反向擊穿電壓）反向擊穿電壓3. 極限參數(shù)極限參數(shù) 4.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)V(BR)EBO，集電極開(kāi)路時(shí)，發(fā)射極基極間的反向擊穿電壓。，集電極開(kāi)路時(shí)，發(fā)射極基極間的反向擊穿電壓。V(BR)CBO，發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，集電極基極間的反向擊穿電壓。，發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，集電極基極間的反向擊穿電壓。V(BR)CEO，基極開(kāi)路時(shí)，集電極發(fā)射極間的反向擊穿電壓。，基極開(kāi)路時(shí)，集電極發(fā)射極間的反向擊穿電壓。28當(dāng)當(dāng)VCEICEO集電結(jié)出現(xiàn)集

17、電結(jié)出現(xiàn)雪崩擊穿雪崩擊穿V(BR)CEO V(BR)CES V(BR)CER V(BR)CEO射基間射基間有電阻時(shí)有電阻時(shí)射基間射基間短路時(shí)短路時(shí)基極開(kāi)基極開(kāi)路時(shí)路時(shí)（3）反向擊穿電壓）反向擊穿電壓3. 極限參數(shù)極限參數(shù) 4.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù) V(BR)CEO與與ICEO的大小有關(guān)：的大小有關(guān)：29 4.1.5 溫度對(duì)溫度對(duì)BJT參數(shù)及特性的影響參數(shù)及特性的影響（1）溫度對(duì)）溫度對(duì)ICBO的影響的影響)()C25CBO(CBO00eTTkTII （2）溫度對(duì)）溫度對(duì) 的影響的影響溫度每升高溫度每升高1oC， 增加增加0.5% 1%1. 溫度對(duì)溫度對(duì)BJT參數(shù)的影響參數(shù)的影響溫

18、度每升高溫度每升高10oC，ICBO約增加一倍約增加一倍（3）溫度對(duì)反向擊穿電壓）溫度對(duì)反向擊穿電壓V(BR)CBO、V(BR)CEO的影響的影響集電結(jié)的反向擊穿為雪崩擊穿，具有正的溫度系集電結(jié)的反向擊穿為雪崩擊穿，具有正的溫度系數(shù)，溫度升高，反向擊穿電壓提高數(shù)，溫度升高，反向擊穿電壓提高30 4.1.5 溫度對(duì)溫度對(duì)BJT參數(shù)及特性的影響參數(shù)及特性的影響2. 溫度對(duì)溫度對(duì)BJT特性曲線的影響特性曲線的影響V102 . 2)(30)C25BE(BE0 TTVVT溫度溫度T輸出特性曲線上移，輸出特性曲線上移，曲線族間距增大曲線族間距增大溫度溫度T 輸入特輸入特性曲線左移性曲線左移QvCE/ViC

19、/mAiB =0IBQ1溫度每升高溫度每升高1oC，vBE減小減小2mV2.5mV314.1 4.1 小結(jié)小結(jié) 三極管（晶體管，三極管（晶體管，BJTBJT）是電流控制器件）是電流控制器件 三極管要實(shí)現(xiàn)放大作用，必須工作在放三極管要實(shí)現(xiàn)放大作用，必須工作在放大區(qū)。大區(qū)。ECBOECBCEOBCIIIIIIII324.1 4.1 試題常見(jiàn)類型試題常見(jiàn)類型 三極管基礎(chǔ)知識(shí)正確性的判斷；三極管基礎(chǔ)知識(shí)正確性的判斷； 三極管工作狀態(tài)的判斷；三極管工作狀態(tài)的判斷； 由管子的特性求解主要參數(shù)（例如給出一個(gè)輸由管子的特性求解主要參數(shù)（例如給出一個(gè)輸出特性曲線，求出特性曲線，求 值）值）。33例例 題題1.1

20、.三極管在放大區(qū)時(shí)的集電極電流是由多子漂移三極管在放大區(qū)時(shí)的集電極電流是由多子漂移形成的？（形成的？（ ）2.2.當(dāng)三極管工作在放大區(qū)時(shí)，發(fā)射結(jié)電壓為當(dāng)三極管工作在放大區(qū)時(shí)，發(fā)射結(jié)電壓為( )( )偏置，集電結(jié)電壓為偏置，集電結(jié)電壓為( )( )偏置。偏置。343.3.測(cè)得放大電路中三只晶體管的直流電位如圖示，分測(cè)得放大電路中三只晶體管的直流電位如圖示，分析他們的類型、管腳和所用的材料（硅或鍺）。析他們的類型、管腳和所用的材料（硅或鍺）。判斷依據(jù)：判斷依據(jù)：1.1.在放大區(qū)，在放大區(qū)，NPNNPN管：管：V VC C V VB BVVE E PNPPNP管：管： V VC C V VB BVV

21、VE E，且，且V VBEBEVVthth截止?fàn)顟B(tài)：截止?fàn)顟B(tài)：V VBEBEVVVthth，且，且V VCE CE V VBEBEPNPPNP管：管：放大狀態(tài)：放大狀態(tài)：V VC C V VB BVVE E，且，且V VBEBEVVVthth飽和狀態(tài)：飽和狀態(tài)： V VBEBEVVVB BVVE E放大放大V VBEBE1V1V截止截止飽和飽和V VBEBE0.7V0.7VV VCECE=0.3VV=0.3VVBEBE364.2 共射極放大電路共射極放大電路 電路組成電路組成 共射極放大電路的工作原理共射極放大電路的工作原理371. 電路組成電路組成 4.2 共射極放大電路共射極放大電路放大元

22、件放大元件iC= iB，工作在放大區(qū)，要工作在放大區(qū)，要保證集電結(jié)反偏，保證集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。發(fā)射結(jié)正偏。+iB+b2b-ivC+R-b1vTo+CcRVCCBBViCiEcommonemitter configuration381. 電路組成電路組成 4.2 共射極放大電路共射極放大電路+iB+b2b-ivC+R-b1vTo+CcRVCCBBViCiE基極電源與基極電源與基極電阻基極電阻使發(fā)射結(jié)正偏，使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)撵o并提供適當(dāng)?shù)撵oIB和和VBE。集電極電阻集電極電阻RC，將變化的電流轉(zhuǎn)將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。變?yōu)樽兓碾妷?。集電極電源，為集電極電源，為電路提供能量。電

23、路提供能量。并保證集電結(jié)反并保證集電結(jié)反偏。偏。39簡(jiǎn)化電路及習(xí)慣畫(huà)法簡(jiǎn)化電路及習(xí)慣畫(huà)法 4.2 共射極放大電路共射極放大電路+iB+b2b-ivC+R-b1vTo+CcRVCCBBViCiE+CTb1CCRbV+vov+ib2CcR40 4.2 共射極放大電路共射極放大電路2. 基本共射極放大電路的工作原理基本共射極放大電路的工作原理cCCCCEBCbBECCBRIVVIIRVRVVIBCC 根據(jù)直流通路可知：根據(jù)直流通路可知：采用該方法，必須已知三極管的采用該方法，必須已知三極管的 值值。一般硅管一般硅管VBE=0.7V，鍺管，鍺管VBE=0.2V。a.靜態(tài)靜態(tài)(直流工作狀態(tài)直流工作狀態(tài))

24、畫(huà)直流通路原則：畫(huà)直流通路原則：所有電容開(kāi)路所有電容開(kāi)路所有電量大寫(xiě)所有電量大寫(xiě) 短路，短路， 開(kāi)路開(kāi)路iviiIB、IC和和VCE 是是靜態(tài)工作狀態(tài)靜態(tài)工作狀態(tài)的三個(gè)量的三個(gè)量，用用Q表示，稱為表示，稱為靜靜態(tài)工作點(diǎn)態(tài)工作點(diǎn)Q（ IBQ，ICQ，VCEQ ）。）。41 放大電路如圖所示。已知放大電路如圖所示。已知BJT的的 =80， Rb=300k， Rc=2k， VCC= +12V，求：求： （1）放大電路的）放大電路的Q點(diǎn)。此時(shí)點(diǎn)。此時(shí)BJT工作在哪個(gè)區(qū)域？工作在哪個(gè)區(qū)域？（2）當(dāng)）當(dāng)Rb=100k時(shí)，放大電路的時(shí)，放大電路的Q點(diǎn)。此點(diǎn)。此時(shí)時(shí)BJT工作在哪個(gè)區(qū)域？（忽略工作在哪個(gè)區(qū)域？

25、（忽略BJT的飽的飽和壓降）和壓降）解：解：（1）uA40300k2V1bBECCB RVVI（2）當(dāng)）當(dāng)Rb=100k時(shí)，時(shí)，3.2mAuA4080BC II 5.6V3.2mA2k-V12CcCCCE IRVV靜態(tài)工作點(diǎn)為靜態(tài)工作點(diǎn)為Q（40uA，3.2mA，5.6V），），BJT工作在放大區(qū)。工作在放大區(qū)。其最小值也只能為其最小值也只能為0，即，即IC的最大電流為：的最大電流為：uA120100k2V1bCCB RVImA6 . 9uA12080BC II V2 . 79.6mA2k-V12CcCCCE IRVVmA62k2V1cCESCCCM RVVICMB II 由由于于所以所以BJ

26、T工作在飽和區(qū)。工作在飽和區(qū)。VCE不可能為負(fù)值，不可能為負(fù)值，此時(shí)，此時(shí)，Q（120uA，6mA，0V），），+CTb1CCRbVL+voR-v+-ib2CcR+42 4.2 共射極放大電路共射極放大電路2. 基本共射極放大電路的工作原理基本共射極放大電路的工作原理b.動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)+CTb1CCRbVL+voR-v+-ib2CcR+TRbL+voR-v+-icR 輸入信號(hào)不為零時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，即輸入信號(hào)不為零時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，即交流交流工作狀態(tài)。工作狀態(tài)。所有電容短路所有電容短路所有電量小寫(xiě)所有電量小寫(xiě)畫(huà)交流通路原則：畫(huà)交流通路原則： 短路短路CCV43vi=0vi=Vsin t先

27、靜態(tài)：確定靜態(tài)工作點(diǎn)先靜態(tài)：確定靜態(tài)工作點(diǎn)Q（IBQ 、ICQ、VCEQ）后動(dòng)態(tài)：確定性能指標(biāo)（后動(dòng)態(tài)：確定性能指標(biāo)（AV 、Ri 、Ro 等）等） 4.2 共射極放大電路共射極放大電路2. 基本共射極放大電路的工作原理基本共射極放大電路的工作原理44 4.2 共射極放大電路共射極放大電路2. 基本共射極放大電路的工作原理基本共射極放大電路的工作原理工作點(diǎn)合適工作點(diǎn)合適工作點(diǎn)偏低工作點(diǎn)偏低合適的靜合適的靜態(tài)工作點(diǎn)態(tài)工作點(diǎn)保證保證Je正偏，正偏， Jc反偏反偏保證有較大的線性工作范圍保證有較大的線性工作范圍45 T VBB Cb Rc Rb (a) T VCC Cb1 Rc Cb2 (b)1.

28、下列下列af電路哪些具有放大作用？電路哪些具有放大作用？(c) T -VCC Cb1 Rc Cb2 Rb T +VCC Cb1 Rc Cb2 Rb (d)(f) T VCC Cb1 Rc Cb2 VBB Rb T -VCC Cb1 Rc Cb2 (e)464.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法 靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析 動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析 BJT的的H參數(shù)及小信號(hào)模型參數(shù)及小信號(hào)模型 用小信號(hào)模型分析共射極放大電路用小信號(hào)模型分析共射極放大電路 小信號(hào)模型分析法的適用范圍小信號(hào)模型分析法的適用范圍 4.3.1 圖解分析法圖解分析法 4.3.2 小

29、信號(hào)模型分析法小信號(hào)模型分析法 靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響474.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法放放大大電電路路分分析析靜態(tài)分析靜態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析估算法估算法圖解法圖解法微變等效電路法微變等效電路法圖解法圖解法計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算機(jī)仿真放大電路性能指標(biāo)的定義放大電路性能指標(biāo)的定義放大電路中各個(gè)元件的作用放大電路中各個(gè)元件的作用放大電路的直流通路與交流通路放大電路的直流通路與交流通路本本節(jié)節(jié)重重點(diǎn)點(diǎn)48 采用該方法分析靜態(tài)工作點(diǎn)，必須已知三極管的輸入采用該方法分析靜態(tài)工作點(diǎn)，必須已知三極管的輸入輸出特性曲線。輸出特性曲線。 共射極放大電路共射極放大電路+CTb

30、1CCRbV+vov+ib2CcR直流通路直流通路TCCRbVcRVBEVCEIBIC+1. 靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析 4.3.1 圖解分析法圖解分析法49 vi=0，求，求Q（ IBQ、ICQ和和VCEQ ）線性線性線性線性非線性非線性 4.3.1 圖解分析法圖解分析法1. 靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析50(1). 輸入回路輸入回路線性部分：線性部分： 非線性部分：非線性部分：bBCCBERiVv vCVBEBCEvfi)(51(2). 輸出回路輸出回路 非線性部分：非線性部分：BQBIiCECvfi)( 得出得出Q（ IBQ，ICQ，VCEQ ）線性部分：線性部

31、分：CCCCCERiVv稱為直流負(fù)載線稱為直流負(fù)載線52IBMN下移下移（3）電路參數(shù)對(duì)）電路參數(shù)對(duì)Q點(diǎn)的影響：點(diǎn)的影響：截距變截距變Q點(diǎn)下移點(diǎn)下移變變Rb其他參數(shù)不變：其他參數(shù)不變：變變RC變變VCCbBBBRVI IBQ點(diǎn)上移點(diǎn)上移RbRbCR1斜率Q點(diǎn)左移點(diǎn)左移斜率斜率Q點(diǎn)右移點(diǎn)右移RCRC斜率斜率Q點(diǎn)左移點(diǎn)左移MN上移上移Q點(diǎn)右移點(diǎn)右移VCCVCC532. 動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析 4.3.1 圖解分析法圖解分析法斜斜率率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜斜率率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜斜率率1Rc/ RL

32、+CTb1CCRbVL+voR-v+-ib2CcR+由交流通路得純交流負(fù)載線：由交流通路得純交流負(fù)載線：vce= -ic (Rc /RL) 因?yàn)榻涣髫?fù)載線必過(guò)因?yàn)榻涣髫?fù)載線必過(guò)Q點(diǎn)，點(diǎn)，則交流負(fù)載線為則交流負(fù)載線為+TRbL+voR-v+-icR54 4.3.1 圖解分析法圖解分析法QQQIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uAQQQIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uA204060QQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流負(fù)載線交流負(fù)載線20uA40uA60uAQQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流

33、負(fù)載線交流負(fù)載線20uA40uA60uAQQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流負(fù)載線交流負(fù)載線20uA40uA60uA通過(guò)圖解分析，可得如下結(jié)論：通過(guò)圖解分析，可得如下結(jié)論： 1. 1. vo與與vi相位相反；相位相反； 2. 2. 可以測(cè)量出放大電路的電壓放大倍數(shù)；可以測(cè)量出放大電路的電壓放大倍數(shù)； 3. 3. 可以確定最大不失真輸出幅度可以確定最大不失真輸出幅度。553. 靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響 4.3.1 圖解分析法圖解分析法在放大電路中，輸出信號(hào)應(yīng)該成比例地放大輸入信號(hào)（即在放大電路中，輸出信號(hào)應(yīng)該成比例地放大輸入信號(hào)（即線性

34、放大）；如果兩者不成比例，則輸出信號(hào)不能反映輸入線性放大）；如果兩者不成比例，則輸出信號(hào)不能反映輸入信號(hào)的情況，放大電路產(chǎn)生信號(hào)的情況，放大電路產(chǎn)生非線性失真非線性失真。為了得到盡量大的輸出信號(hào)，要把為了得到盡量大的輸出信號(hào)，要把Q設(shè)置在交流負(fù)載線的設(shè)置在交流負(fù)載線的中間部分。如果中間部分。如果Q設(shè)置不合適，信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)，則設(shè)置不合適，信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)，則造成非線性失真。造成非線性失真。563. 靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響 4.3.1 圖解分析法圖解分析法iCvCEvoiCvCEvo對(duì)于對(duì)于PNP管，由于管，由于是負(fù)電源供電，失是負(fù)電源供電，失真的表現(xiàn)

35、形式，與真的表現(xiàn)形式，與NPN管正好相反管正好相反Vom=ICQRcVom=VCEQ-VCES57 4.3.1 圖解分析法圖解分析法放大電路的動(dòng)態(tài)范圍放大電路的動(dòng)態(tài)范圍iCvCEvo可輸出的最大不失可輸出的最大不失真信號(hào)真信號(hào)工作點(diǎn)工作點(diǎn)Q要設(shè)置在輸出特要設(shè)置在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位性曲線放大區(qū)的中間部位要有合適的交流負(fù)載線要有合適的交流負(fù)載線信號(hào)幅度不大，不產(chǎn)生失真和保證信號(hào)幅度不大，不產(chǎn)生失真和保證一定的電壓增益，一定的電壓增益，Q可選得低些可選得低些581. 試分析下列問(wèn)題：試分析下列問(wèn)題：斜斜率率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC 共射極放大電路共射極放大

36、電路（1）增大）增大Rc時(shí)，負(fù)載線將如時(shí)，負(fù)載線將如何變化？何變化？Q點(diǎn)怎樣變化？點(diǎn)怎樣變化？（2）增大）增大Rb時(shí)，負(fù)載線將如時(shí)，負(fù)載線將如何變化？何變化？Q點(diǎn)怎樣變化？點(diǎn)怎樣變化？（3）減?。p小VCC時(shí)，負(fù)載線將時(shí)，負(fù)載線將如何變化？如何變化？Q點(diǎn)怎樣變化？點(diǎn)怎樣變化？斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜斜率率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC 斜率斜率 - 1 Rc Q ICQ IBQ Rc VCC VCC vCE iC （4）減?。p小RL時(shí)，負(fù)載線將如時(shí)，負(fù)載線

37、將如何變化？何變化？Q點(diǎn)怎樣變化？點(diǎn)怎樣變化？59 共射極放大電路共射極放大電路2. 放大電路如圖所示。當(dāng)測(cè)得放大電路如圖所示。當(dāng)測(cè)得BJT的的VCE 接近接近VCC=的值時(shí)，的值時(shí)，問(wèn)管子處于什么工作狀態(tài)？可問(wèn)管子處于什么工作狀態(tài)？可能的故障原因有哪些？能的故障原因有哪些？截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)答：答：故障原因可能有：故障原因可能有： Rb支路可能開(kāi)路，支路可能開(kāi)路，IB=0， IC=0， VCE= VCC - IC Rc= VCC 。 C1可能短路，可能短路， VBE=0， IB=0， IC=0， VCE= VCC - IC Rc= VCC 。60C1 、C2：耦合電容耦合電容RL：負(fù)載電阻負(fù)載

38、電阻Rb=300KRC=4KVCC=12V61 (a)直流通路 (b)交流通路62(1)靜態(tài)工作情況靜態(tài)工作情況bCCRVRVVIbBECCBBCIIcCCCCERIVV 得出得出Q（ IBQ，ICQ，VCEQ ） =Q（40 A，1.5mA，6V）63稱為交流負(fù)載線稱為交流負(fù)載線(2)動(dòng)態(tài)工作情況動(dòng)態(tài)工作情況cCCiIiLCCLcceoRIiRivv)(LRceCECEvVv又LCCCERIiV)()(11LCCELCELCRIVRvRi641.從從Q點(diǎn)做一條斜率為點(diǎn)做一條斜率為- -1/RL 的的直線。直線。作法：作法： 2.截距法截距法65可得如下結(jié)論：可得如下結(jié)論：直流負(fù)載線和交流負(fù)載

39、線相交于直流負(fù)載線和交流負(fù)載線相交于Q點(diǎn)；點(diǎn)；不接不接RL時(shí)，兩根線重合；時(shí)，兩根線重合；1. RL fTTTffffffffff 02202011)(1時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng)?shù)茫旱茫河捎?(2)(200cbebebebmcbebebTCCrrgCCrff ebmcbebmTCgCCgf 2)(2 4.7.2 BJTBJT的高頻小信號(hào)模型及頻率參數(shù)的高頻小信號(hào)模型及頻率參數(shù)3. BJTBJT的頻率參數(shù)的頻率參數(shù)1374.7.3 單極共射極放大電路的頻率響應(yīng)單極共射極放大電路的頻率響應(yīng)1. 高頻響應(yīng)高頻響應(yīng) 求密勒電容求密勒電容 高頻響應(yīng)與上限頻率高頻響應(yīng)與上限頻率 增益增益- -帶寬積帶寬積2. 低頻響

40、應(yīng)低頻響應(yīng)1381. 共射極放大電路的高頻響應(yīng)共射極放大電路的高頻響應(yīng)共射放大電路的中頻響應(yīng)共射放大電路的中頻響應(yīng) 在中頻段，耦合電容的容在中頻段，耦合電容的容抗遠(yuǎn)小于串聯(lián)回路中的其它阻抗遠(yuǎn)小于串聯(lián)回路中的其它阻抗值，故視其為交流短路；抗值，故視其為交流短路；BJT的發(fā)射結(jié)電容的容納遠(yuǎn)小于發(fā)的發(fā)射結(jié)電容的容納遠(yuǎn)小于發(fā)射結(jié)的電導(dǎo)，視其為交流開(kāi)路；射結(jié)的電導(dǎo)，視其為交流開(kāi)路；結(jié)電容的容抗很大，視其為開(kāi)結(jié)電容的容抗很大，視其為開(kāi)路；路；(忽略忽略Rb) 180中頻電壓放大倍數(shù)：中頻電壓放大倍數(shù)：()omLb eVSMssbbb eVg R rAVRrr +TVCb2v+b1RCRoCC-b1cS+-

41、R-+SvviRLb2RReCe1391. 共射極放大電路的高頻響應(yīng)共射極放大電路的高頻響應(yīng)KZV1V2I2I112KZ1Z2V1V2I2I112kZZkZZVVk1112112 * *密勒定理密勒定理1401. 共射極放大電路的高頻響應(yīng)共射極放大電路的高頻響應(yīng) 在高頻段，耦合電容的容抗遠(yuǎn)小于串聯(lián)回路中的其它在高頻段，耦合電容的容抗遠(yuǎn)小于串聯(lián)回路中的其它阻抗值，故視其為交流短路；阻抗值，故視其為交流短路；BJT的發(fā)射結(jié)電容的容納的發(fā)射結(jié)電容的容納和結(jié)電容的容抗不能忽略。和結(jié)電容的容抗不能忽略。 （1）求密勒電容）求密勒電容 高頻等效電路如圖所示。用高頻等效電路如圖所示。用“密勒定理密勒定理”將

42、集電結(jié)將集電結(jié)電容單向化。電容單向化。b cRsVsrbeCVbeVbegmiVebVorbb+Cbc.+beLR 1411. 共射極放大電路的高頻響應(yīng)共射極放大電路的高頻響應(yīng)用用“密勒定理密勒定理”將集電結(jié)電容單向化：將集電結(jié)電容單向化：其中：其中：Mmbc(1)LCg RC c bc bcmN)11(CCRgC 忽略忽略CN，并將兩個(gè)電容合并成一個(gè)電容，并將兩個(gè)電容合并成一個(gè)電容: 得簡(jiǎn)化的高頻等效電路。得簡(jiǎn)化的高頻等效電路。MebCCC RsVsrbeCbeVbeVbegmiVebbcVorbb+.+CMCNLR 1421. 共射極放大電路的高頻響應(yīng)共射極放大電路的高頻響應(yīng)用戴維南定理將

43、用戴維南定理將C左端的電路進(jìn)行變換：左端的電路進(jìn)行變換：/sbbe bRrrR ebbbsebssrrRrVV （2）高頻響應(yīng)與上限頻率）高頻響應(yīng)與上限頻率bbebbV+br+mbergV.oec.VC.VbesVRs+iLR cRV+mbegV.oe.VC.beVs/bLR 1431. 共射極放大電路的高頻響應(yīng)共射極放大電路的高頻響應(yīng) LebmosebRVgVVRCjV,11RCjRgVVLmso 1)2(1RCfH ebbbsebssrrRrVV )1)(RCjrrRrRgVVebbbsebLmso 11()oVSMVSMVSHsHVAAAVj RCj ff bbebbV+br+mberg

44、V.oec.VC.VbesVRs+iLR 144例題例題 解：解：模型參數(shù)為模型參數(shù)為例例4.7.1 設(shè)共射放大電路在室溫下運(yùn)行，其參數(shù)為：設(shè)共射放大電路在室溫下運(yùn)行，其參數(shù)為：， 1ksR，pF5 . 000MHz41001mA1001kcbT0Cbbs CfIrR 。 k5cR試計(jì)算它的中頻電壓增益和上限頻率。試計(jì)算它的中頻電壓增益和上限頻率。 ebr mgTEVImV26mA1S 038. 0 m0g S 038. 0001 2.63 k ebCcbTm2 Cfg 15.1 pF M1C mLb c(1)g RC 49 pF VSMA 0LbeRr besbe/bbRrRRr 65 C

45、Rsbbb(/)RRr eb/ r0.74 k eb CMC 64.1 pF Hf中頻電壓增益為中頻電壓增益為又因?yàn)橛忠驗(yàn)樗陨舷揞l率為所以上限頻率為RC 213.36 MHz 1451. 共射極放大電路的高頻響應(yīng)共射極放大電路的高頻響應(yīng)3. 增益增益帶寬積帶寬積中頻電壓增益與通頻帶相乘所得的乘積稱為中頻電壓增益與通頻帶相乘所得的乘積稱為增益帶寬積增益帶寬積/12/(/)(1)2 () (1)b ebbeVSMVSMHmLbesbbeb ebbbsb emLb cmLVMHsbbmLb cb erRrABWAfg RrRRrrrRRCg RCg RAfRrg RCC 可見(jiàn)，當(dāng)可見(jiàn)，當(dāng)BJT及電

46、路選定后，增益帶寬積基本是一個(gè)常數(shù)。及電路選定后，增益帶寬積基本是一個(gè)常數(shù)。146 放大電路的低頻響應(yīng)主要取決于放大電路的低頻響應(yīng)主要取決于外接的外接的電容器，隔電容器，隔直耦合電容及射極旁路電容。直耦合電容及射極旁路電容。 BJT的結(jié)電容的容抗的結(jié)電容的容抗比中頻區(qū)更大，仍視為交比中頻區(qū)更大，仍視為交流開(kāi)路。以射極偏置電路流開(kāi)路。以射極偏置電路為例分析。為例分析。對(duì)射極旁路電容而言有不同對(duì)射極旁路電容而言有不同的處理方法：當(dāng)容抗遠(yuǎn)小于的處理方法：當(dāng)容抗遠(yuǎn)小于射極電阻時(shí)，射極電阻時(shí)，一是視射極電一是視射極電阻為開(kāi)路（本教材），阻為開(kāi)路（本教材），另是另是視旁路電容為短路。視旁路電容為短路。+T

47、VCb2v+b1RCRoCC-Rb1cLS+-R-+Svvib2RReCe2. 共射極放大電路的低頻響應(yīng)共射極放大電路的低頻響應(yīng)147低頻等效電路的簡(jiǎn)化低頻等效電路的簡(jiǎn)化ebebCCCCC 111)1(.RsVsCLVo+.+RcRe+Ibbere IbCb2Cb1.RV.ssLVo+.+RcR+ber IbCb2C1.Rc+Ib2. 共射極放大電路的低頻響應(yīng)共射極放大電路的低頻響應(yīng)148 )(11)()1(11besbesbbesbsrRCjrRICjrRIV)(11122LcbLbLbLccboRRCjRIRCjRRRIV 2. 共射極放大電路的低頻響應(yīng)共射極放大電路的低頻響應(yīng).RV.ss

48、LVo+.+RcR+ber IbCb2C1.Rc+Ib14912111()1()oLVSLSsbesbebcLVRAVRrjC RrjCRR 中頻中頻增益增益輸入回路輸入回路高通高通輸出回路輸出回路高通高通12111VSLVSMLLAAffjjff 取取fL1、fL2中大者作為低頻中大者作為低頻截止頻率，一般截止頻率，一般fL1fL22. 共射極放大電路的低頻響應(yīng)共射極放大電路的低頻響應(yīng)111VSLVSMLAAfjf 150完整的共射放大電路的頻率響應(yīng)完整的共射放大電路的頻率響應(yīng))j1(1)j1(1HLVSMffffAAVS f-180fHfL-225-270 ffHfL）（dB|lg20VA-20dB/十倍頻程十倍頻程|lg20VSMA-135-90十十倍倍頻頻/45 20dB/十倍頻程十倍頻程十十倍倍頻頻/45 1511. 共基極放大電路的高頻響應(yīng)共基極放大電路的高頻響應(yīng)共基極電路的輸入阻抗很小，共基極電路的輸入阻抗很小， Rs可視為開(kāi)路；可視為開(kāi)路； Cbc和和rbb的數(shù)值很小。的數(shù)值很小。其作用也略去。其作用也略去。在節(jié)點(diǎn)在節(jié)點(diǎn)e運(yùn)用運(yùn)用KCL，有：，有：bemoebebmb