第5章晶體三極管及其基本放大電路ppt課件

1、第第5 5章章 晶體三級管及其晶體三級管及其放大電路放大電路 BJT：Bipolar Junction Transistor 雙極型晶體管 （晶體三極管、半導(dǎo)體三極管） 雙極型器件 兩種載流子多子、少子）幾種常見晶體管的外形 5.1.1 晶體管的結(jié)構(gòu)及其類型晶體管的結(jié)構(gòu)及其類型ecb發(fā)射極發(fā)射極基極基極集電極集電極發(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)NPNcbeNPN(a) NPN管的原理結(jié)構(gòu)示意圖管的原理結(jié)構(gòu)示意圖(b) 電路符號電路符號（base） （collector ）（emitter）符號中發(fā)射極上的箭符號中發(fā)射極上的箭頭方向，表示發(fā)射結(jié)頭方向，表示發(fā)射結(jié)正偏時電

2、流的流向。正偏時電流的流向。晶體管的結(jié)構(gòu)PNPcbe(b) 電路符號電路符號(a) PNP型三極管的原理結(jié)構(gòu)型三極管的原理結(jié)構(gòu)符號中發(fā)射極上的箭符號中發(fā)射極上的箭頭方向，表示發(fā)射結(jié)頭方向，表示發(fā)射結(jié)正偏時電流的流向。正偏時電流的流向。P集電極基極發(fā)射極集電結(jié)發(fā)射結(jié)發(fā)射區(qū)集電區(qū)(a)NPNcebPNPcebb基區(qū)ec(b)N襯底N型外延PNcebSiO2絕緣層集電結(jié)基區(qū)發(fā)射區(qū)發(fā)射結(jié)集電區(qū)(c)NN圖圖2-3 平面管結(jié)構(gòu)剖面圖平面管結(jié)構(gòu)剖面圖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、三區(qū)兩結(jié)、三區(qū)兩結(jié)2、基區(qū)很薄、基區(qū)很薄3、e區(qū)重?fù)诫s區(qū)重?fù)诫s c區(qū)輕摻雜區(qū)輕摻雜 b區(qū)摻雜最輕區(qū)摻雜最輕4、集電區(qū)的面積則比發(fā)射區(qū)做得大

3、，這是、集電區(qū)的面積則比發(fā)射區(qū)做得大，這是三極管實(shí)現(xiàn)電流放大的內(nèi)部條件。三極管實(shí)現(xiàn)電流放大的內(nèi)部條件。5.1.2 晶體管的電流分配與放大作用晶體管的電流分配與放大作用 （以（以NPN管為例）管為例）一、放大狀態(tài)下晶體管中載流子的運(yùn)動一、放大狀態(tài)下晶體管中載流子的運(yùn)動BJT BJT 處于放大狀態(tài)的條件：處于放大狀態(tài)的條件：內(nèi)部條件：內(nèi)部條件：發(fā)射區(qū)重?fù)诫s發(fā)射區(qū)重?fù)诫s( (故管子故管子e e、 c c極不能互換極不能互換) )基區(qū)很薄基區(qū)很薄( (幾個幾個m)m)集電結(jié)面積大集電結(jié)面積大外部條件：外部條件：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NPN型晶體管的電流關(guān)系 外加偏置電壓要求外加偏置電

4、壓要求 對對 NPN管管UC UB UE UC UEUB對對 PNP管管 要求要求 UC UB UE UC UEUB共射極直流電流放大系數(shù)BCII一般200201 1、直流電流放大系數(shù)、直流電流放大系數(shù)5.1.3 晶體管的共射特性曲線晶體管的共射特性曲線晶體管特性曲線：描述晶體管各極電流與極間電壓關(guān)系的曲線。 icebiBC輸出回路輸入回路ecbiBiEceiEiCb(a)共發(fā)射極(b)共集電極(c)共基極 下面以共射極電路為測試電路下面以共射極電路為測試電路AmAVViBiCUCCUBBRCRBuBEuCE5.1.3.1 共射極輸入特性曲線共射極輸入特性曲線共射組態(tài)晶體共射組態(tài)晶體管的輸入特

5、性：管的輸入特性：常數(shù)CEuBEBufi)(AmAVViBiCUCCUBBRCRBuBEuCE 它是指一定集電極和發(fā)射極電壓UCE下，三極管的基極電流IB與發(fā)射結(jié)電壓UBE之間的關(guān)系曲線。iB/AuBE/V060900.50.70.930UCE0 UCE1cICeIENPNIBRCUCCUBBRBbIBNIENICN5.1.3.2 共射極輸出特性曲線共射極輸出特性曲線共射組態(tài)晶體管的輸出特性： 它是指一定基極電流IB下，三極管的輸出回路集電極電流IC與集電結(jié)電壓UCE之間的關(guān)系曲線。常數(shù)BiCECufiuCE/ V5101501234iC/ mAIB40 A 30 A 20 A 10 A 0

6、A cICeIENPNIBRCUCCUBBRB15VbIBNIENICN 共射輸出特性曲線一、放大區(qū)一、放大區(qū)發(fā)射結(jié)正向偏置， 集電結(jié)反向偏置1、基極電流 iB 對集電極電流 iC 的控制作用很強(qiáng)uCE/ V5101501234飽飽和和區(qū)區(qū)截止區(qū)截止區(qū)iBICBO放放大大區(qū)區(qū)iC/ mAuCEuBEIB40 A 30 A 20 A 10 A 0 A 常數(shù)CEuBCII在數(shù)值上近似等于在數(shù)值上近似等于問題：特性圖中問題：特性圖中=？=1002、uCE 變化時, iC 影響很小恒流特性）uCE/ V5101501234飽飽和和區(qū)區(qū)截止區(qū)截止區(qū)iBICBO放放大大區(qū)區(qū)iC/ mAuCEuBEIB40

7、 A 30 A 20 A 10 A 0 A 即：即： iC 僅決定于僅決定于iB ，與輸出，與輸出環(huán)路的外電路無關(guān)。環(huán)路的外電路無關(guān)。 放大區(qū)放大區(qū)二、飽和區(qū)二、飽和區(qū)發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均正向偏置uCE/ V5101501234飽飽和和區(qū)區(qū)截止區(qū)截止區(qū)iBICBO放放大大區(qū)區(qū)iC/ mAuCEuBEIB40 A 30 A 20 A 10 A 0 A 臨界飽和：臨界飽和：uCE=uBE，uCB=0(集電結(jié)零集電結(jié)零偏偏)uCE/V5101501234飽和區(qū)截止區(qū)IB40A30A20A10A0AiBICBO放大區(qū)iC/mAuCEuBEIcCeIENPNIBRCUCCUBBRBIbIBNIEPIENIC

8、NC1飽和區(qū)飽和區(qū)（1） iB一定時，一定時，iC比放大時要小比放大時要小 三極管的電流放大能力下降，通常有三極管的電流放大能力下降，通常有iCICM時，雖然管子不致于損壞，但值已經(jīng)明顯減小。3 3、集電極最大允許耗散功率、集電極最大允許耗散功率PCMPCM 晶體管的安全工作區(qū) uCE工作區(qū)iC0安全I(xiàn)CMU(BR)CEOPCM功耗線PCM =iCuCE5.2 放大電路的組成和放大原放大電路的組成和放大原 5.2.1 放大電路概述放大電路概述5.2.2. 基本共射極放大電路基本共射極放大電路給T提供適當(dāng)?shù)钠眉姌O電阻，將集電極電流轉(zhuǎn)換成集電極電壓基極電阻，決定基極電流放大電路的核心輸入交流電

9、壓信號基極電源，提供適當(dāng)偏置輸出電壓信號地 靜止?fàn)顟B(tài)靜態(tài)）：ui=0時電路中各處的電壓、電流都是不變的直流。若UBB和UCC能使T的發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏三極管工作在放大狀態(tài)，那么：0iuBBEBBBRUUIBCIICCCCCERIUU當(dāng) 時ib含有交流分量含有交流分量BCIICCCCCERIUU0iuic也有交流分量也有交流分量 uce產(chǎn)生變化產(chǎn)生變化uO變化變化uO與與ui相比：相比： uO幅度幅度 ui幅度幅度 波形形狀相同波形形狀相同電壓、電流等符號的規(guī)定電壓、電流等符號的規(guī)定直流量：直流量： 大寫字母大寫字母+ +大寫下標(biāo)，如大寫下標(biāo)，如IBIB交流量：交流量： 小寫字母小寫字母+

10、+小寫下標(biāo)，如小寫下標(biāo)，如ibib交流量有效值：交流量有效值： 大寫字母大寫字母+ +小寫下標(biāo)，如小寫下標(biāo)，如IbIb瞬時值直流分量和交流分量之和）：瞬時值直流分量和交流分量之和）：小寫字母小寫字母+ +大寫下標(biāo)，如大寫下標(biāo)，如iBiB， iB= IB+ iB= IB+ ibibuBEube疊加量疊加量交流分量交流分量tUBE直流分量直流分量 重要：靜態(tài)工作點(diǎn)的作用重要：靜態(tài)工作點(diǎn)的作用靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)Q QQuiescentQuiescent）：）：靜態(tài)時，晶體管的靜態(tài)時，晶體管的IBIB、ICIC、UBEUBE和和UCEUCE 記作：記作：IBQIBQ、ICQICQ、UBEQUBEQ和

11、和UCEQUCEQBBEQBBBQRUUIBQCQIICCQCCCEQRIUU 動態(tài)時動態(tài)時ui0ui0） ：ui ui UBEUBEONON） 發(fā)射結(jié)無法正偏發(fā)射結(jié)無法正偏三極管一直在截止區(qū)三極管一直在截止區(qū) uo= UCE = UCC uo= UCE = UCC即便即便 ui ui UBEUBEONON），）， 輸出仍然嚴(yán)重失真。輸出仍然嚴(yán)重失真。 只有在信號的整個周期內(nèi)晶體管始終工作在只有在信號的整個周期內(nèi)晶體管始終工作在放大狀態(tài)，輸出信號才不會產(chǎn)生失真。放大狀態(tài)，輸出信號才不會產(chǎn)生失真。為什么要設(shè)計靜態(tài)工作點(diǎn)？為什么要設(shè)計靜態(tài)工作點(diǎn)？靜態(tài)工作點(diǎn)的作用：靜態(tài)工作點(diǎn)的作用： 保證放大電路中

12、的三極管正常工作保證放大電路中的三極管正常工作 ，保證放大電路輸出不產(chǎn)生失真。保證放大電路輸出不產(chǎn)生失真。放大電路的基本要求：放大電路的基本要求：輸出不失真輸出不失真輸出能夠放大輸出能夠放大 晶體管放大電路的放大原理晶體管放大電路的放大原理當(dāng)ui0iB=IBQ+ibiC=ICQ+ic=ICQ+ibuCE=UCEQ+uceuo=uce ic uCE ic uCE方向和ic相反結(jié)結(jié) 論論 設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，讓交流信號承載在直流分量之上，保證晶體管在輸入信號的整個周期內(nèi)始終工作在放大狀態(tài)，輸出電壓波形才不會產(chǎn)生非線性失真。 基本共射放大電路的電壓放大作用是利用晶體管的電流放大作用，并依靠RC將電

13、流的變化轉(zhuǎn)化成電壓的變化來實(shí)現(xiàn)的。組成放大電路必須遵守的原則組成放大電路必須遵守的原則設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，使三極管偏置于放大狀態(tài)。輸入信號能夠作用于的輸入回路(基極-發(fā)射極回路)。必須設(shè)置合理的信號通路。 基本放大電路的組成原則基本放大電路的組成原則RCVRBUCCuoC2RLuiC1UCC：直流電源：直流電源RB：基極偏置電阻：基極偏置電阻RC：集電極偏置電阻：集電極偏置電阻RL：負(fù)載電阻：負(fù)載電阻Ui：正弦信號源電壓：正弦信號源電壓及內(nèi)阻及內(nèi)阻C1、C2 ：耦合電容：耦合電容 直接耦合：電路中信直接耦合：電路中信號源與放大電路，放號源與放大電路，放大電路與負(fù)載電阻均大電路與負(fù)載電阻均直接

14、相連。直接相連。RCVRBUCCuoRLui 直接耦合共射放大電路 阻容耦合：電路中信阻容耦合：電路中信號源與放大電路，放號源與放大電路，放大電路與負(fù)載電阻均大電路與負(fù)載電阻均通過電容相連。通過電容相連。RCVRBUCCuoC2RLuiC1 阻容耦合共射放大電路 電容電容C1C1、C2C2一般幾微法到幾十微法）：一般幾微法到幾十微法）： 隔離直流隔離直流 通過交流通過交流RCVRBUCCuoC2RLuiC1 阻容耦合共射放大電路 作用：作用：靜態(tài)工作點(diǎn)與信靜態(tài)工作點(diǎn)與信號源內(nèi)阻和負(fù)號源內(nèi)阻和負(fù)載電阻無關(guān)，載電阻無關(guān)，且不受輸入交且不受輸入交流信號的影響。流信號的影響。補(bǔ)：補(bǔ)： 直流通路和交流通

15、路直流通路和交流通路 直流通路：直流通路： 直流電源作用下直流電流直流電源作用下直流電流流經(jīng)的道路流經(jīng)的道路 畫直流通路的原則畫直流通路的原則 C開路開路 L短路短路 輸入信號為輸入信號為0 （保留內(nèi)阻）（保留內(nèi)阻）RCVRBUCCuoC2RLuiC1 阻容耦合共射放大電路 RCVRBUCCuoC2RLuiC1 阻容耦合共射放大電路 RBUCCRC (a)直流通路直流通路直流通路直流通路 交流通路：交流通路： 只考慮交流信號的分電只考慮交流信號的分電路路 畫交流通路的原則畫交流通路的原則 C短路短路 直流電源對地短路直流電源對地短路 （恒壓源處理）（恒壓源處理）RCVRBUCCuoC2RLui

16、C1 阻容耦合共射放大電路 交流通路交流通路RCVRBUCCuoC2RLuiC1 阻容耦合共射放大電路 RCuousRsRBRLIiIo (b)交流通路交流通路交流通路交流通路練習(xí)：請畫出下面電路的直流通路的交流通路。練習(xí)：請畫出下面電路的直流通路的交流通路。(a) (c)直流通路直流通路交流通路交流通路直流通路直流通路交流通路交流通路 由于交流信號均疊加在靜態(tài)工作點(diǎn)上，且交流由于交流信號均疊加在靜態(tài)工作點(diǎn)上，且交流信號幅度很小，因此對工作在放大模式下的電路進(jìn)信號幅度很小，因此對工作在放大模式下的電路進(jìn)行分析時，應(yīng)先進(jìn)行直流分析，后進(jìn)行交流分析。行分析時，應(yīng)先進(jìn)行直流分析，后進(jìn)行交流分析。直流

17、分析法直流分析法分析指標(biāo)：分析指標(biāo)：IBQ、ICQ、UCEQ分析方法：圖解法、估算法分析方法：圖解法、估算法 交流分析法交流分析法分析指標(biāo)：分析指標(biāo)：Au 、Ri 、Ro分析方法：圖解法、微變等效電路法分析方法：圖解法、微變等效電路法 例例1： 晶體管電路如圖晶體管電路如圖 (a)所示。若已知晶體所示。若已知晶體管工作在放大狀態(tài)，試計算晶體管的管工作在放大狀態(tài)，試計算晶體管的IBQ，ICQ和和UCEQ。(a) 電路電路ICQUCEQRBUBBIBQUCCRCeRBUBE(on)bIBQIBQcICQUCCRCUCE QUBB (b)直流等效電路直流等效電路圖圖 ：晶體管直流電路分析：晶體管直流

18、電路分析5.3.1 放大電路的靜態(tài)分析放大電路的靜態(tài)分析 解：解： 因為晶體管工作在放大狀態(tài)。這時用圖因為晶體管工作在放大狀態(tài)。這時用圖 (b)的模型代替晶體管，便得到圖的模型代替晶體管，便得到圖)所示的直流等所示的直流等效電路。由圖可知效電路。由圖可知)(onBEBBQBBURIUVRIUUmIImRUUICCQCCCEQBQCQBonBEBBBQ63212202. 010002. 02707 . 06)(故有故有VRIUUmIImRUUICCQCCCEQBQCQBonBEBBBQ63212202. 010002. 02707 . 06)(VRIUUmIImRUUICCQCCCEQBQCQB

19、onBEBBBQ63212202.010002.02707.06)(2 靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析法靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析法圖解法：在已知放大管的輸入特性、輸出圖解法：在已知放大管的輸入特性、輸出特性以及放大電路中其它各元件參數(shù)的特性以及放大電路中其它各元件參數(shù)的情況下，利用作圖的方法對放大電路進(jìn)情況下，利用作圖的方法對放大電路進(jìn)行分析。行分析。優(yōu)點(diǎn)：直觀、形象優(yōu)點(diǎn)：直觀、形象靜態(tài)工作點(diǎn)：靜態(tài)工作點(diǎn)：IBQ、UBEQ和和ICQ、UCEQ1、 IBQ、UBEQ的求解一般不用圖解法確定，而用估算法。 UBEQ=0.7V硅管） 或0.3V鍺管） RBUCCRC 共射放大器的直流通路BonBECCBQRUUI

20、)(2、 ICQ、UCEQ的求解輸出特性曲線與輸出回路方程的交點(diǎn)為靜態(tài)工作點(diǎn)輸出特性曲線與輸出回路方程的交點(diǎn)為靜態(tài)工作點(diǎn)Q。RBUCCRCiBIBQuCE0NQMiCUCEQUCCICQUCCRCCR1:斜率為(a)直流負(fù)載線與直流負(fù)載線與Q點(diǎn)點(diǎn)直流負(fù)載線直流負(fù)載線CCCCCERiUu例例2： 在圖在圖220(a)電路中，若電路中，若RB=300k, RC=4k,UCC=12V，=40 若晶體管的輸出特性曲線如圖若晶體管的輸出特性曲線如圖221(b)所示，試用所示，試用圖解法確定直流工作點(diǎn)。圖解法確定直流工作點(diǎn)。RBUCCRCIBQICQUCEQ(a)直流通路輸出回路滿足：輸出回路滿足：UCC

21、=UCEQ+ICQRCuAKRUUIBonBECCBQ383007 . 012)( 放大器的直流圖解分析 放大器的直流圖解分析放大器的直流圖解分析(b)Q點(diǎn)與點(diǎn)與RB、RC的關(guān)系的關(guān)系uCE/V21012012340A30A20A10AiC/mA4684MNQRBQ3Q2Q4RCRBQ1RCRBUCCRCIBQICQUCEQBQBCEcIiufi)(總總 結(jié)結(jié)輸出特性曲線，由晶體管的特輸出特性曲線，由晶體管的特性決定性決定CCCCCERiUu直流負(fù)載線，由外電路特直流負(fù)載線，由外電路特性決定性決定靜態(tài)工作點(diǎn)為下面兩條曲線的交點(diǎn)：靜態(tài)工作點(diǎn)為下面兩條曲線的交點(diǎn)：補(bǔ)充：補(bǔ)充： 晶體管工作狀態(tài)的判斷

22、方法晶體管工作狀態(tài)的判斷方法例例3 電路如下圖所示。已知電路如下圖所示。已知=50，試求，試求ui分別分別為和時輸出電壓為和時輸出電壓uo的值。的值。R3kUCC5VRB39kuiuo 例電路圖解：解：ui=0V第一步：判斷晶體管第一步：判斷晶體管是否截止是否截止 ui=0V uiUBE(on)e結(jié)反偏結(jié)反偏又又 ui UCC c結(jié)反偏結(jié)反偏晶體管處于截止區(qū)晶體管處于截止區(qū)R3kUCC5VRB39kuiuo 例電路圖 此時：此時： IBQ=ICQ=IEQ=， UBEQ= 0， UCEQ=UCC。 解：解：ui=V第一步：判斷晶體管是否截止第一步：判斷晶體管是否截止 ui=V uiUBE(on)

23、e結(jié)正偏結(jié)正偏晶體管不截止晶體管不截止判斷結(jié)是正偏還是反偏判斷結(jié)是正偏還是反偏R3kUCC5VRB39kuiuo 例電路圖第二步：判斷晶體管處于第二步：判斷晶體管處于放大狀態(tài)還是飽和狀態(tài)放大狀態(tài)還是飽和狀態(tài)方法：假設(shè)法方法：假設(shè)法設(shè)：晶體管處于放大狀態(tài)設(shè)：晶體管處于放大狀態(tài)那么那么mAkRUuIBonBEiBQ06. 0397 . 03)(R3kUCC5VRB39kuiuo 例電路圖RBRUCCUBE(on)IBQR33kUCC5VRB39kuiuo 例電路圖mAIIBQCQ306. 050VRIUUCCQCCCEQ4335即：即：UCEQUBE(on)結(jié)正偏結(jié)正偏與放大區(qū)的要求不符與放大區(qū)的

24、要求不符晶體管處于飽和區(qū)晶體管處于飽和區(qū)VUUUCEQonBEBC3 . 3)4(7 . 0)(RBRUCCUBE(on)IBQR33kUCC5VRB39kuiuo 例電路圖mAkRUUIIConBECCsatCCQ4 . 137 . 05)()(臨界臨界飽和時，結(jié)零偏UBC=UBE(on)UCE(sat)臨界=0，即UCE(sat)臨界=UBE(on)VUuCEQ3 . 00飽和時硅管UCE=0.3V 鍺管UCE=0. 1V晶體管工作狀態(tài)的判斷步驟晶體管工作狀態(tài)的判斷步驟UBEUBE(on)且且UBEUCE，則晶體管截止，則晶體管截止1、首先判斷晶體管是否截止；、首先判斷晶體管是否截止；此時

25、：此時：IBQ=ICQ=IEQ=0，若若UBBUBE(on),則發(fā)射結(jié)正偏，下面關(guān)鍵是則發(fā)射結(jié)正偏，下面關(guān)鍵是判斷集電結(jié)是正偏還是反偏。判斷集電結(jié)是正偏還是反偏。2、判斷晶體管是處于放大狀態(tài)還是飽和狀態(tài)：、判斷晶體管是處于放大狀態(tài)還是飽和狀態(tài)：方法：假設(shè)法假設(shè)處于放大區(qū)，計算方法：假設(shè)法假設(shè)處于放大區(qū)，計算點(diǎn)參數(shù)）。點(diǎn)參數(shù)）。)(onBECEQUU若)(onBECEQUU若則晶體管處于放大狀態(tài)；則晶體管處于放大狀態(tài)；則晶體管處于飽和狀態(tài)；則晶體管處于飽和狀態(tài)；ConBECCsatCCQRUUII)()(臨界硅管UCE=0.3V，鍺管UCE=0. 1V補(bǔ)充例題補(bǔ)充例題1電路電路補(bǔ)充例題補(bǔ)充例題1

26、、 晶體管電路如下圖所示。已知晶體管電路如下圖所示。已知=100，試判斷晶體管的工作狀態(tài)。，試判斷晶體管的工作狀態(tài)。5VRBUBBRERCUCC500K1K2K 12V1.先判斷晶體管是否處于截止?fàn)顟B(tài)：先判斷晶體管是否處于截止?fàn)顟B(tài)：CCBBonBEBBUUUU且,)(晶體管不處于截止?fàn)顟B(tài)；晶體管不處于截止?fàn)顟B(tài)；2.再判斷晶體管是處于放大狀態(tài)還是飽和狀態(tài)：再判斷晶體管是處于放大狀態(tài)還是飽和狀態(tài)：mARRUUIEBOnBEBBBQ2)(1072. 01015007 . 05)1 (mAIIBQCQ72. 01072. 01002VRRIUUECCQCCCEQ10372. 012)()(onBECE

27、QUU晶體管處于放大狀態(tài)；晶體管處于放大狀態(tài)；補(bǔ)充例題補(bǔ)充例題2電路電路補(bǔ)充例題補(bǔ)充例題2 晶體管電路如下圖所示。已知晶體管電路如下圖所示。已知=100，試判斷晶體管的工作狀態(tài)。，試判斷晶體管的工作狀態(tài)。5VRBUBBRCUCC500K50K2K 12V1.先判斷晶體管是否處于截止?fàn)顟B(tài)：先判斷晶體管是否處于截止?fàn)顟B(tài)：CCBBonBEBBUUUU且,)(晶體管不處于截止?fàn)顟B(tài)；晶體管不處于截止?fàn)顟B(tài)；2.再判斷晶體管是處于放大狀態(tài)還是飽和狀態(tài)：再判斷晶體管是處于放大狀態(tài)還是飽和狀態(tài)： UBB - UBE(on) =IBQRBmARUUIBOnBEBBBQ2)(106 . 8507 . 050CEQU

28、晶體管不可能處于放大區(qū)，而應(yīng)工作在飽和區(qū)；晶體管不可能處于放大區(qū)，而應(yīng)工作在飽和區(qū)；mAIIBQCQ6 . 8106 . 81002VRIUUCCQCCCEQ2 . 526 . 8125.3.2 共射放大電路的動態(tài)分析共射放大電路的動態(tài)分析1 微變等效電路法微變等效電路法所謂放大電路的微變等效電路，就是把非所謂放大電路的微變等效電路，就是把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個線性電路，就是把晶體管等效為一個線性個線性電路，就是把晶體管等效為一個線性元件。元件。晶體管的微變等效電路模型 1TBEUuSEeIieebebbeberriuriurrbbbb

29、bb)1 (1mAImVrIUQiurEQeEQTEBEe26 室溫下 rbb ：基區(qū)體電阻，不能忽略。：基區(qū)體電阻，不能忽略。 rbc：很大幾十：很大幾十M），可做開路處理。），可做開路處理。若若rceRL或或UA= ，可忽略，可忽略rce。gmubeucerceuberbebcebrbb 共射低頻混合共射低頻混合型模型型模型說明說明只適用小信號交流分析不能用來求只適用小信號交流分析不能用來求Q Q點(diǎn)）點(diǎn)）只針對低頻只針對低頻參數(shù)與參數(shù)與Q Q有關(guān)有關(guān) 先求先求Q Q點(diǎn)點(diǎn) Q Q點(diǎn)變化點(diǎn)變化參數(shù)變化參數(shù)變化 等效電路法分析共射放大電路等效電路法分析共射放大電路根據(jù)直流通路估算直流工作點(diǎn)根據(jù)直

30、流通路估算直流工作點(diǎn)確定放大器交流通路、交流等效電路確定放大器交流通路、交流等效電路計算放大器的各項交流指標(biāo)計算放大器的各項交流指標(biāo)UoUiUsRsRB2C1RECERLUCCRCRB1C2 共射極放大器及其交流等效電路共射極放大器及其交流等效電路(a)電路電路解：首先根據(jù)直流通路以及直流大信號等效電路求解：首先根據(jù)直流通路以及直流大信號等效電路求解出放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。解出放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。 第二步畫放大器的交流通路。然后將通路中的晶體第二步畫放大器的交流通路。然后將通路中的晶體管用等效小信號模型代替。管用等效小信號模型代替。分析各性能指標(biāo)。主要包括以下性能指標(biāo)：分析各性能指標(biāo)。主要包括以

31、下性能指標(biāo)： 求求Q點(diǎn)點(diǎn) 畫直流通路畫直流通路畫交流通路畫交流通路畫等效通路畫等效通路計算交流參數(shù)計算交流參數(shù)(b)交流等效電路交流等效電路 共射極放大器及其交流等效電路共射極放大器及其交流等效電路UiRiRsRB2rbeIiRCRLUoeIbIbrceRoIcIobcRB1UsbeLbeLCiouLCbLCcecobebirRrRRUUARRIRRrIUrIU)()()(一、電壓放大倍數(shù)一、電壓放大倍數(shù)iouUUA -無量綱參數(shù)無量綱參數(shù)UiRiRsRB2rbeIiRCRLUoeIbIbrceRoIcIobcRB1Us關(guān)于電壓放大倍數(shù)關(guān)于電壓放大倍數(shù)Au的討的討論論成正比；成正比；無關(guān)，而與

32、無關(guān)，而與與與CQI . 1CQLLmbeLuImVRRgrRA)(26由于成正比，與LR. 23.輸出電壓與輸入電壓反相。輸出電壓與輸入電壓反相。當(dāng)忽略當(dāng)忽略rbb時，時， 二、輸入電阻二、輸入電阻Ri定義：從放大器輸入端看進(jìn)去的電阻，即：定義：從放大器輸入端看進(jìn)去的電阻，即： iiiIUR UsAuoUiRLRsUiRiRoUoRi表征放大器從信號源獲得信號的能力。表征放大器從信號源獲得信號的能力。bebeBBiiirrRRIUR 21ssiiiURRRUUiRiRsRB2rbeIiRCRLUoeIbIbrceRoIcIobcRB1UsUsAuoUiRLRsUiRiRoUo三、輸出電阻三、

33、輸出電阻Ro定義：從放大器輸出端看進(jìn)去的電阻。定義：從放大器輸出端看進(jìn)去的電阻。 根據(jù)戴維南定理，可得：根據(jù)戴維南定理，可得： LSoooRUIUR且0Ro是一個表征放大器帶負(fù)載能力的參數(shù)。是一個表征放大器帶負(fù)載能力的參數(shù)。CCceOOORRrIURUiRiRsRB2rbeIiRCRLUoeIbIbrceRoIcIobcRB1Us對于電壓輸出。對于電壓輸出。Ro越小，帶負(fù)載能力越強(qiáng)，即負(fù)越小，帶負(fù)載能力越強(qiáng)，即負(fù)載變化時放大器輸出給負(fù)載的電壓基本不變。載變化時放大器輸出給負(fù)載的電壓基本不變。 對于電流輸出。對于電流輸出。Ro越大，帶負(fù)載能力越強(qiáng)，即負(fù)越大，帶負(fù)載能力越強(qiáng)，即負(fù)載變化時放大器輸出

34、給負(fù)載的電流基本不變。載變化時放大器輸出給負(fù)載的電流基本不變。 UsAuoUiRLRsUiRiRoUo四、四、 源電壓放大倍數(shù)源電壓放大倍數(shù)AusuisiiosisousARRRUUUUUUAuusAA 若若RiRs ,那么：那么：uusAA UiRiRsRB2rbeIiRCRLUoeIbIbrceRoIcIobcRB1UsUoUiUsRsRB2C1RERLUCCRCRB1C2 共射極放大器及其交流等效電路共射極放大器及其交流等效電路(a)電路電路 五、帶有射極電阻五、帶有射極電阻RE時的交流指標(biāo)時的交流指標(biāo)CE 發(fā)射極接電阻時的交流等效電路發(fā)射極接電阻時的交流等效電路EmLmEbeLiouR

35、gRgRrRUUA 1)1( 時時）當(dāng)當(dāng)beEELurRRRA )1( EbeiRrR)1( Ri=RB1RB2RicUooORIURS 0UsRsUiRb2Rb1RErbeIbRCRLUoIbRi例：例： 下圖電路中，若下圖電路中，若RB1=75k，RB2=25k, RC=RL=2k，RE=1k,UCC=12V，晶體管的，晶體管的=80，rbb=100,信號源內(nèi)阻信號源內(nèi)阻Rs=0.6k,試求直試求直流工作點(diǎn)流工作點(diǎn)ICQ、UCEQ及及Au，Ri，Ro和和Aus。UoUiUsRsRB2C1RECERLUCCRCRB1C2VRRIUUmARUUIIVURRRUECCQCCCEQEBEQBEQC

36、QCCBBBB1 . 5) 12(3 . 212)(3 . 217 . 03312257525212 解：解： 按估算法計算按估算法計算Q點(diǎn)：點(diǎn)： RB2REUCCRCRB1直流通路直流通路 UiRiRsRB2rbeIiRCRLUoeIbIbrceRoIcIobcRB1Us kRRRkIrrrRUUALCLCQbbbebeLiou12213 . 2268010026 式中：式中：50)80(16 . 01211157580118021 uisisousCobeBBiuARRRUUAkRRkrRRRA的阻值代入上式，得的阻值代入上式，得，將將LbeRr UiRiRsRB2rbeIiRCRLUoe

37、IbIbrceRoIcIobcRB1UsUoUiUsRsRB2C1RE1CERLUCCRCRB1C2RE2例：在上例中，將例：在上例中，將RE變?yōu)閮蓚€電阻變?yōu)閮蓚€電阻RE1和和RE2串聯(lián)，且串聯(lián)，且RE1=100,RE2=900，而旁通電容，而旁通電容CE接在接在RE2兩端，其它條件不變，試求此時的交流兩端，其它條件不變，試求此時的交流指標(biāo)。指標(biāo)。UsRsUiRb2Rb1RErbeIbRCRLUoIb1解：解： 由于由于RE=RE1+RE2=1k，所以，所以Q點(diǎn)不變。點(diǎn)不變。對于交流通路，現(xiàn)在射極通過對于交流通路，現(xiàn)在射極通過RE1接地。交流等接地。交流等效電路為：效電路為：8)8 . 8(6

38、6 . 0626 1 . 0811 2575)1(8 . 81 . 0811180)1(1211 uisisousCoEbeBBiEbeLiouARRRUUAkRRkRrRRRRrRUUA UsRsUiRb2Rb1RErbeIbRCRLUoIb15.3.3 放大電路的動態(tài)范圍和非線性失真放大電路的動態(tài)范圍和非線性失真2 交流圖解分析法交流圖解分析法RCVRBUCCuoC2RLuiC1 阻容耦合共射放大電路 RCuousRsRBRLIiIo交流通路 RBUCCRC直流通路 iBIBQtiBIBQuBEuBEtiBmaxiBminQUBEQ(a)輸入回路的工作波形輸入回路的工作波形RCUoUsVR

39、sUiC1RB(UCC)C2RLUCCuCEiCiBiBIBQuCE0NQMiCUCEQUCCICQUCCRC iB變化時，在輸出特性曲線上瞬時工作點(diǎn)變化時，在輸出特性曲線上瞬時工作點(diǎn)uCE和和iC移動的軌跡稱為交流負(fù)載線。移動的軌跡稱為交流負(fù)載線。 RCUoUsVRsUiC1RB(UCC)C2RLUCCuCEiCiB，其中，其中RL=RC/RL RCUoUiRBRLibicuceRL因而：因而：-交流負(fù)載方程交流負(fù)載方程 交流量瞬時值直流量LcecRui)(1CEQCELCQCUuRIiuCE-UCEQ= -(iC-ICQ)RL 特點(diǎn)特點(diǎn):RCUoUiRBRLibicuceRL 放大器的交流

40、圖解分析放大器的交流圖解分析(b)輸出回路的輸出回路的工作波形工作波形QiCiBmaxiBminiCICQtuCEtuCEUCCUCEQICQUCCRCQ1Q2IBQICQRLA交流負(fù)載線交流負(fù)載線 kRL1交流負(fù)載線：交流負(fù)載線：uCE= UCEQ-(iC-ICQ)RLtuituBEUBEQiBtIBQiCtICQuCEtUCEQuo000000t 共射極放大器的電壓、電流波形共射極放大器的電壓、電流波形疊加交流信號后，疊加交流信號后，晶體管各極電流方向、晶體管各極電流方向、極間電壓極性與靜態(tài)時極間電壓極性與靜態(tài)時相同。相同。放大器的輸出放大器的輸出與輸入信號是反相與輸入信號是反相或稱倒相的

41、?；蚍Q倒相的。結(jié)論：結(jié)論：直流量保證了直流量保證了交流量的不失真。交流量的不失真。tuituBEUBEQiBtIBQiCtICQuCEtUCEQuo000000t 共射極放大器的電壓、電流波形共射極放大器的電壓、電流波形RCUoUsVRsUiC1RB(UCC)C2RLUCCuCEiCiB5.3.3 放大電路的動態(tài)范圍和非線性失真放大電路的動態(tài)范圍和非線性失真Q交流負(fù)載線交流負(fù)載線iC0t0iCiBuCEuCE0t(a)截止失真截止失真Q點(diǎn)過低點(diǎn)過低動態(tài)工作點(diǎn)進(jìn)入截止區(qū)，出現(xiàn)截止失真。動態(tài)工作點(diǎn)進(jìn)入截止區(qū)，出現(xiàn)截止失真。對對NPN管的共射極放大器，發(fā)生截止失真時，其輸出管的共射極放大器，發(fā)生截止

42、失真時，其輸出電壓出現(xiàn)電壓出現(xiàn)“胖頂胖頂?shù)默F(xiàn)象頂部限幅），的現(xiàn)象頂部限幅）， ICQRLUCEQ Q點(diǎn)不合適產(chǎn)生的點(diǎn)不合適產(chǎn)生的非線性失真非線性失真(b)飽和失真飽和失真Q交流負(fù)載線交流負(fù)載線iCiCiB0tuCEuCE0t0Q點(diǎn)過高點(diǎn)過高動態(tài)工作點(diǎn)進(jìn)入飽和區(qū)，出現(xiàn)飽和失真。動態(tài)工作點(diǎn)進(jìn)入飽和區(qū)，出現(xiàn)飽和失真。對對NPN管的共射極放大器，發(fā)生飽和失真時，其輸出管的共射極放大器，發(fā)生飽和失真時，其輸出電壓出現(xiàn)電壓出現(xiàn)“削底削底現(xiàn)象底部限幅）現(xiàn)象底部限幅） UCEQUCESQ交流負(fù)載線交流負(fù)載線iC0t0iCiBuCEuCE0t(a)截止失真截止失真LCQomRIU1受截止失真限制，其最大不失真輸

43、出電壓的幅度受截止失真限制，其最大不失真輸出電壓的幅度為為ICQRLUCEQ Q點(diǎn)不合適產(chǎn)生的非線性點(diǎn)不合適產(chǎn)生的非線性失真失真(b)飽和失真飽和失真Q交流負(fù)載線交流負(fù)載線iCiCiB0tuCEuCE0t0CESCEQomUUU2因飽和失真的限制，最大不失真輸出電壓的幅度為因飽和失真的限制，最大不失真輸出電壓的幅度為UCEQUCESLCQomRIUCESCEQomUUU Uopp=2Uom 放大器輸出動態(tài)范圍：放大器輸出動態(tài)范圍：受截止失真限制，其最大不失真輸出電壓的幅度受截止失真限制，其最大不失真輸出電壓的幅度為為因飽和失真的限制，最大不失真輸出電壓的幅度為因飽和失真的限制，最大不失真輸出電

44、壓的幅度為其中較小的即為放大器最大不失真輸出電壓其中較小的即為放大器最大不失真輸出電壓的幅度，而輸出動態(tài)范圍的幅度，而輸出動態(tài)范圍Uopp則為該幅度的兩倍，則為該幅度的兩倍，即即 例：UCC=12V，RC=2k， RL=2k ，RB=360k，=60求：UP-P=？靜態(tài)工作點(diǎn)，放大倍數(shù)，輸入輸出電阻 解題思路：第一步：求出ICQ 比較Uom1=ICQRL和Uom2=UCEQ- UCES臨界大小 UCES臨界=-0.5VRCVRB-UCCuoC2RLuiC1比較Uom1和Uom2大小第二步：若Uom1 Uom2，Uopp=2 Uom1 若Uom2 Uom1，Uopp=2 Uom2 結(jié)論：結(jié)論：動

45、態(tài)范圍決定于動態(tài)范圍決定于Uom1、 Uom2 中的小者。中的小者。當(dāng)當(dāng)Uom1 = Uom2時，動態(tài)范圍最大。時，動態(tài)范圍最大。（Q點(diǎn)在有效交流負(fù)載線中央）點(diǎn)在有效交流負(fù)載線中央）RCVRB-UCCuoC2RLuiC10.3120.30.0325()3601.95()8.1( )CCBQbCQBQCEQCCCQCUImARIImAUUIRV UiRiRsRB2rbeIiRCRLUoeIbIbrceRoIcIobcRB1Us26300(1 60)1.11.95()54.91.12beObCLib beibbeOLrkUIRRAUI rRRrkRRk min,|23.9( )OMAXCQLCEQ

46、CESOPPOMAXUIRUUUUV5.4 晶體管放大電路的三種接法晶體管放大電路的三種接法 5.4.1 靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的共射級放大電路 偏流：當(dāng)電源電壓和集電極電阻確定后，放大電路的Q點(diǎn)由基極電流IB來確定，這個電流叫偏流。 偏置電路：獲得偏流的電路 特點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便 偏置下的工作點(diǎn)在環(huán)境溫度變化或更換管子時，應(yīng)力求保持穩(wěn)定，應(yīng)始終保持在放大區(qū)。 對信號的傳輸損耗應(yīng)盡可能小。一、固定偏流電路一、固定偏流電路單電源供電。單電源供電。UEE=0，UBB由由UCC提供提供 只要合理選擇只要合理選擇RB，RC的阻值，晶體管將處于的阻值，晶體管將處于放大狀態(tài)。放大狀態(tài)。 固定偏流電路 固定

47、偏流電路固定偏流電路缺點(diǎn)：工作點(diǎn)穩(wěn)定性差。（缺點(diǎn)：工作點(diǎn)穩(wěn)定性差。（IBQ固定，當(dāng)固定，當(dāng)、ICBO等變化等變化ICQ、UCEQ的變化的變化工作點(diǎn)產(chǎn)工作點(diǎn)產(chǎn)生較大的漂移生較大的漂移使管子進(jìn)入飽和或截止區(qū)）使管子進(jìn)入飽和或截止區(qū)） BCCBonBECCBQRURUUI)(,IIBQCQCCQCCCEQRIUU優(yōu)點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)簡單。優(yōu)點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)簡單。1 1、分壓式電流負(fù)反饋偏置電路的分析、分壓式電流負(fù)反饋偏置電路的分析二、分壓式直流電流負(fù)反饋偏置電路二、分壓式直流電流負(fù)反饋偏置電路（a固定偏流電路固定偏流電路（b直流負(fù)反直流負(fù)反饋偏置電路饋偏置電路（c分壓式直流電分壓式直流電流負(fù)反饋偏置電路流負(fù)反

48、饋偏置電路 分壓式直流電流負(fù)反饋偏置電路（a固定偏流電路固定偏流電路（b直流負(fù)反直流負(fù)反饋偏置電路饋偏置電路負(fù)反饋機(jī)制的作用：負(fù)反饋機(jī)制的作用：克服克服Q點(diǎn)的漂移現(xiàn)點(diǎn)的漂移現(xiàn)象，保證象，保證Q點(diǎn)的穩(wěn)點(diǎn)的穩(wěn)定。定。TICUBEUE（ UE= UB Q UBE，且，且UBQ基本不變基本不變 ）IB（擴(kuò)散運(yùn)動（擴(kuò)散運(yùn)動 ）IC( IC =IB)（b直流負(fù)反直流負(fù)反饋偏置電路饋偏置電路（c分壓式直流電分壓式直流電流負(fù)反饋偏置電路流負(fù)反饋偏置電路RB1：上偏置電阻：上偏置電阻RB2：下偏置電阻：下偏置電阻為了保證極電壓為了保證極電壓的穩(wěn)定的穩(wěn)定21IIIBQ若若IBQI1、 I2 ， I1 I2CCBB

49、BBURRRU212計算靜態(tài)工作點(diǎn)計算靜態(tài)工作點(diǎn)Q Q：前提前提IBQI1IBQrbRB1/RB2rbe erbebrbbRsUsrceRCRLUo.beRLCbcCbecUbegm.（b高頻等效電路高頻等效電路ebuebebebuebcbceebcbcbCCjAUCjUAUCjUUCjUIcb1)1 (111ebceuUUA密勒等效和單向化等效電路密勒等效和單向化等效電路單向化：將單向化：將Cbc等效在輸入回路和輸出回路等效在輸入回路和輸出回路設(shè)設(shè)Cbc折合到折合到b-e間的電容為間的電容為CM設(shè)設(shè)Cbc折合到折合到c-e間的電容為間的電容為CM保證保證CM上流過的電流仍為上流過的電流仍為

50、，但它的端電壓為但它的端電壓為 cbCIebU保證保證CM上流過的電流仍為上流過的電流仍為 ，但它的端電壓為但它的端電壓為 ceUcbCIrbbRsUs.rbe Cbe CMbCMRLUo.beUbe gm.c(a)(a)單向化模型單向化模型)1 (11)1 (1uebebuebebCebMACjCjAUUIUCjcbrbbRsUs.rbe Cbe CMbCMRLUo.beUbe gm.c(a)(a)單向化模型單向化模型LmebLebmeboebceuRgURUgUUUUA)1 ()1 (LmcbucbMRgCACC密勒倍增效應(yīng)密勒倍增效應(yīng)rbbRsUs.rbe Cbe CMbCMRLUo.b

51、eUbe gm.c(a)(a)單向化模型單向化模型cbcbuuMCCAAC1)1 (1)1 (1uebuebuebebuCceMACjACjAUUAIUCjcb同理：同理：rbbRsUs.rbe Cbe CMbCMRLUo.beUbe gm.c(a)(a)單向化模型單向化模型cbcbuuMCCAAC1)1 ()1 (LmcbucbMRgCACC很大，不可忽略很大，不可忽略很小，可忽略很小，可忽略rbbRsUs.rbe Cbe CMbCMRLUo.beUbe gm.ccbLmebMebiCRgCCCC )1()(bbSebsrRrR 用代維南等效進(jìn)一步簡化電路：用代維南等效進(jìn)一步簡化電路： sb

52、esebsebbbsebsUrRrUrrRrUsRiCcbLmebMebiCRgCCCC )1( sbesebsebbbsebsUrRrUrrRrU)(bbSebsrRrR (b)進(jìn)一步的簡進(jìn)一步的簡化等效電路化等效電路 用代維南等效進(jìn)一步簡化電路：用代維南等效進(jìn)一步簡化電路：圖圖4.9 密勒等效密勒等效后的等效電路后的等效電路 UbegmRLUo.Us.RsCiUbe.2、高頻電壓放大倍數(shù)及上限頻率、高頻電壓放大倍數(shù)及上限頻率UbegmRLUo.Us.RsCiUbe.(b)(b)進(jìn)一步的簡化等效電路進(jìn)一步的簡化等效電路 sisiLmebLmoUCjRCjRgURgU 11sisbesebLm

53、UCRjrRrRg 11)(HuIsisbesebLmsssosousjACRjrRrRgUUUUUUjA111)()(HuIsisbesebLmusjACRjrRrRgjA111)()(besLobesebLmuIsrRRrRrRgAisHHCRf 12 2)(1)(HuIsusffAjA)arctan(180)(Hoffj |Au(j )|0.707|AuIs|AuIs|HH004590( j )|Au(j )|H0045900.01H0.1H10H402020 dB/10 倍頻程倍頻程(a)(b)(c)(d)(H)45 (a)幅頻特性；幅頻特性；(b)相頻特性；相頻特性； (c)幅頻特性

54、波特圖；幅頻特性波特圖； (d)相頻特性波特圖相頻特性波特圖 共射放大電路的高頻響應(yīng)共射放大電路的高頻響應(yīng)二、共射放大電路的低頻響應(yīng)二、共射放大電路的低頻響應(yīng) 1、共射放大電路的低頻等效電路、共射放大電路的低頻等效電路 共射電路及其低頻小信號模型共射電路及其低頻小信號模型（a電路電路(a)Us.RsC1RBRECEC2RCRLUCCUo. 共射電路及其低頻小信號模型共射電路及其低頻小信號模型（b低頻等效電路低頻等效電路Us.RsC1rbbRCbRECEC2RLUo.(b)berbe.UbegmRB 共射電路及其低頻小信號模型共射電路及其低頻小信號模型（c簡化低頻等效電路簡化低頻等效電路(忽略忽略RB)RsC1rbbRCbCE/(1 )C2RLUo.(c)Us.(