模擬電子技術基礎第五章BJT三極管及其放大電路

1、電子技術電子技術5 5 雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎 5.1 BJT 5.2 基本共射極放大電路基本共射極放大電路 5.3 BJT放大電路的分析方法放大電路的分析方法 5.4 BJT放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定問題放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定問題 5.5 共集電極放大電路和共基極放大電路共集電極放大電路和共基極放大電路 5.6 FET和和BJT及其基本放大電路性能的比較及其基本放大電路性能的比較 5.7 多級放大電路多級放大電路 5.8 光電三極管光電三極管電子技術電子技術5.1 BJT5.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡介的結(jié)構(gòu)簡介5.1.2 放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJT的工作原理的

2、工作原理5.1.3 BJT的的V-I 特性曲線特性曲線5.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)5.1.5 溫度對溫度對BJT參數(shù)及特性的影響參數(shù)及特性的影響電子技術電子技術5.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡介的結(jié)構(gòu)簡介(a) 小功率管小功率管 (b) 小功率管小功率管 (c) 大功率管大功率管 (d) 中功率管中功率管電子技術電子技術電子技術電子技術 半導體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。它有兩種類半導體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。它有兩種類型型:NPN型和型和PNP型。型。兩種類型的三極管兩種類型的三極管發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)(Je) 集電結(jié)集電結(jié)(Jc) 基極基極，用B或b表示（Base） 發(fā)射極發(fā)射極，用E或e

3、表示（Emitter）；集電極集電極，用C或c表示（Collector）。 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)集電區(qū)基區(qū)基區(qū)三極管符號三極管符號電子技術電子技術電子技術電子技術集成電路中典型集成電路中典型NPNNPN型型BJTBJT的截面圖的截面圖電子技術電子技術5.1.2 放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJT的工作原理的工作原理現(xiàn)以現(xiàn)以 NPN型三極管的放大狀態(tài)為例，來說明三極管型三極管的放大狀態(tài)為例，來說明三極管內(nèi)內(nèi)部的電流關系部的電流關系，見下圖。，見下圖。NPNebc電子空穴IENICNIEPICBOIEICIBIBNIE=IEN + IEP且IEN IEPIC= ICN +ICBO ICN= IEN - IB

4、N IB= IEP + IBN ICBO= IEP + IEN - ICN ICBO= IE - IC 三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過載流子傳輸體現(xiàn)出來的。過載流子傳輸體現(xiàn)出來的。 外部條件：外部條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。1. 內(nèi)部載流子的傳輸過程內(nèi)部載流子的傳輸過程注意圖中畫的是載流子的運動方向，空穴流與電流方向注意圖中畫的是載流子的運動方向，空穴流與電流方向相同；電子流與電流方向相反。為此可確定三個電極的相同；電子流與電流方向相反。為此可確定三個電極的電流電流發(fā)射區(qū)：發(fā)射載流子發(fā)射區(qū)：發(fā)射載流子集電區(qū)：

5、收集載流子集電區(qū)：收集載流子基區(qū)：傳送和控制載流子基區(qū)：傳送和控制載流子電子技術電子技術電子技術電子技術IE=IC+IB 以上看出，三極管內(nèi)有兩種載流子以上看出，三極管內(nèi)有兩種載流子(自由自由電子和空穴電子和空穴)參與導電，故稱為雙極型三極管。參與導電，故稱為雙極型三極管。或或BJT (Bipolar Junction Transistor)。 電子技術電子技術2. 電流分配關系電流分配關系發(fā)射極注入電流發(fā)射極注入電流傳輸?shù)郊姌O的電流傳輸?shù)郊姌O的電流設設 ENCII 即即根據(jù)傳輸過程可知根據(jù)傳輸過程可知 IC= INC+ ICBO通常通常 IC ICBOECII 則則有有 為電流放大系數(shù)。

6、它只為電流放大系數(shù)。它只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關，與外加電壓無關。一般有關，與外加電壓無關。一般 = 0.9 0.99 。IE=IB+ IC放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJTBJT中載流子的傳輸過程中載流子的傳輸過程電子技術電子技術 1 又設又設BCEOCIII 則則 是另一個電流放大系數(shù)。同樣，它也只與管是另一個電流放大系數(shù)。同樣，它也只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關，與外加電壓無關。子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關，與外加電壓無關。一般一般 1 。根據(jù)根據(jù)IE=IB+ IC IC= INC+ ICBOENCII 且令且令BCCEOCIIII 時時，當當ICEO= (1+

7、) ICBO（穿透電流）（穿透電流）電子技術電子技術3. 三極管的三種組態(tài)三極管的三種組態(tài)(c) 共集電極接法共集電極接法，集電極作為公共電極，用，集電極作為公共電極，用CC表示。表示。(b) 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；(a) 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；BJT的三種組態(tài)的三種組態(tài) 電路如何實現(xiàn)放大作用？電路如何實現(xiàn)放大作用？電子技術電子技術共基極放大電路共基極放大電路4. 放大作用放大作用若若 vI = 20mV電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)4920mVV98. 0IO vvvA使使

8、iE = - -1 mA，則則 iC = iE = - -0.98 mA， vO = - - iC RL = 0.98 V，當 = 0.98 時，時，電子技術電子技術 綜上所述，三極管的放大作用，主要是依綜上所述，三極管的放大作用，主要是依靠它的發(fā)射極電流能夠通過基區(qū)傳輸，然后到靠它的發(fā)射極電流能夠通過基區(qū)傳輸，然后到達集電極而實現(xiàn)的。達集電極而實現(xiàn)的。即即表現(xiàn)為很小的發(fā)射結(jié)電表現(xiàn)為很小的發(fā)射結(jié)電壓的變化引起較大的電流變化。壓的變化引起較大的電流變化。 實現(xiàn)這一傳輸過程的兩個條件是：實現(xiàn)這一傳輸過程的兩個條件是： （1）內(nèi)部條件：內(nèi)部條件：發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠大于基發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠大于基區(qū)雜質(zhì)濃度

9、，且基區(qū)很薄。區(qū)雜質(zhì)濃度，且基區(qū)很薄。 （2）外部條件：外部條件：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。反向偏置。能否將能否將BJT的的e、c兩個電極交換使用，為兩個電極交換使用，為什么？什么？ 若兩個若兩個PN結(jié)對接，有無放大作用？結(jié)對接，有無放大作用？電子技術電子技術5.1.3 BJT的的V-I 特性曲線特性曲線 iB=f(vBE) vCE=const. (2) 當當vCE1V時，時， vCB= vCE - - vBE0，集電結(jié)已進入反偏狀態(tài)，開，集電結(jié)已進入反偏狀態(tài)，開始收集電子，基區(qū)復合減少，同樣的始收集電子，基區(qū)復合減少，同樣的vBE下下 IB減小，特性曲線右移。減小

10、，特性曲線右移。 (1) 當當vCE=0V時，相當于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。時，相當于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。1. 輸入特性曲線輸入特性曲線（以共射極放大電路為例）（以共射極放大電路為例）共射極連接共射極連接電子技術電子技術(3) 輸入特性曲線的三個部分輸入特性曲線的三個部分死區(qū)死區(qū)非線性區(qū)非線性區(qū)線性區(qū)線性區(qū)導通電壓典型值：硅導通電壓典型值：硅0.7V 鍺鍺 0.3V死區(qū)電壓典型值：硅死區(qū)電壓典型值：硅0.5V 鍺鍺 0.1V電子技術電子技術飽和區(qū)：飽和區(qū)：iC明顯受明顯受vCE控制的區(qū)域，控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，一般該區(qū)域內(nèi)，一般vCE0.7V (硅管硅管)。此時，此時，發(fā)射結(jié)正偏，集電

11、結(jié)正偏或反發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏電壓很小偏電壓很小。iC=f(vCE) iB=const.2. 2. 輸出特性曲線輸出特性曲線輸出特性曲線的三個區(qū)域輸出特性曲線的三個區(qū)域: :截止區(qū)：截止區(qū)：iC接近零的區(qū)域，相當接近零的區(qū)域，相當iB=0的曲線的下方。此時，的曲線的下方。此時， vBE小于死區(qū)小于死區(qū)電壓電壓。放大區(qū)：放大區(qū)：iC平行于平行于vCE軸的區(qū)域，曲軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。此時，線基本平行等距。此時，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。電子技術電子技術例例：測量三極管三個電極對地電位如圖測量三極管三個電極對地電位如圖 03.2303.23所示，試判斷三極管的工作

12、狀態(tài)。所示，試判斷三極管的工作狀態(tài)。 放大截止飽和電子技術電子技術例例：用數(shù)字電壓表測得VB =4.5 V 、VE = 3.8 V 、VC =8 V，試判斷三極管的工作狀態(tài)。電子技術電子技術 (1) 共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù) =（ICICEO）/IBIC / IB vCE=const.1. 電流放大系數(shù)電流放大系數(shù) 5.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)與與iC的關系曲線的關系曲線 (2) 共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)共發(fā)射極交流電流放大系數(shù) = iC/ iB vCE=const.電子技術電子技術 (3) 共基極直流電流放大系數(shù)共基極直流電流放大系數(shù) =（ICICBO）/I

13、EIC/IE (4) 共基極交流電流放大系數(shù)共基極交流電流放大系數(shù) = iC/ iE vCB=const. 當當ICBO和和ICEO很小時，很小時， 、 ，可以不，可以不加區(qū)分。加區(qū)分。電子技術電子技術 2. 極間反向電流極間反向電流 (1) 集電極基極間反向飽和電流集電極基極間反向飽和電流ICBO 發(fā)射極開發(fā)射極開路時，集電結(jié)的反向飽和電流。路時，集電結(jié)的反向飽和電流。 電子技術電子技術 (2) 集電極發(fā)射極間的反向飽和電流集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO ICEO=（1+ ）ICBO 電子技術電子技術(1) 集電極最大允許電流集電極最大允許電流ICM(2) 集電極最大允許功率損耗集電極

14、最大允許功率損耗PCM PCM= ICVCE 3. 極限參數(shù)極限參數(shù)電子技術電子技術(3) 反向擊穿電壓反向擊穿電壓 V(BR)CBO發(fā)射極開路時的集電結(jié)反發(fā)射極開路時的集電結(jié)反 向擊穿電壓。向擊穿電壓。 V(BR) EBO集電極開路時發(fā)射結(jié)的反集電極開路時發(fā)射結(jié)的反 向擊穿電壓。向擊穿電壓。 V(BR)CEO基極開路時集電極和發(fā)射基極開路時集電極和發(fā)射 極間的擊穿電壓。極間的擊穿電壓。幾個擊穿電壓有如下關系幾個擊穿電壓有如下關系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR) EBO電子技術電子技術5.1.5 溫度對溫度對BJT參數(shù)及特性的影響參數(shù)及特性的影響(1) 溫度對溫度對ICBO的影響的

15、影響溫度每升高溫度每升高10，ICBO約增加一倍。約增加一倍。 (2) 溫度對溫度對 的影響的影響溫度每升高溫度每升高1， 值約增大值約增大0.5%1%。 (3) 溫度對反向擊穿電壓溫度對反向擊穿電壓V(BR)CBO、V(BR)CEO的影響的影響溫度升高時，溫度升高時，V(BR)CBO和和V(BR)CEO都會有所提高。都會有所提高。 2. 溫度對溫度對BJT特性曲線的影響特性曲線的影響1. 溫度對溫度對BJT參數(shù)的影響參數(shù)的影響電子技術電子技術5.2 基本共射極放大電路基本共射極放大電路5.2.1 基本共射極放大電路的組成基本共射極放大電路的組成5.2.2 基本共射極放大電路的工作原理基本共射

16、極放大電路的工作原理電子技術電子技術5.2.1 基本共射極放大電路的組成基本共射極放大電路的組成基本共射極放大電路基本共射極放大電路 電子技術電子技術習慣畫法習慣畫法 共共射極基本放大電路射極基本放大電路三三 極極 管管T能量轉(zhuǎn)換元件能量轉(zhuǎn)換元件 負載電阻負載電阻Rc 、RL 偏置電路偏置電路VCC 、Rb 耦合電容耦合電容C1 、C2隔直和耦合作用隔直和耦合作用電子技術電子技術5.2.2 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1. 靜態(tài)靜態(tài)(直流工作狀態(tài)直流工作狀態(tài)) 輸入信號輸入信號vi0時，時，放大電路的工作狀態(tài)稱放大電路的工作狀態(tài)稱為靜態(tài)或直流工作狀態(tài)。為靜態(tài)或直流工

17、作狀態(tài)。 直流通路直流通路 bBEQBBBQRVVI BQCEOBQCQIIII VCEQ=VCCICQRc 電子技術電子技術電路如圖所示，設電路如圖所示，設VBE=0.6V， =60，RC=2K設計設計電路參數(shù)，使電路參數(shù)，使VCEQ=2.5V. VCC =VBB =5V KIVVRAIImARVVIBBEBBBEBCCEQCCE22002. 06 . 05206125. 1125. 125 . 25 電子技術電子技術電子技術電子技術2. 動態(tài)動態(tài) 輸入正弦信號輸入正弦信號vs后，后，電路將處在動態(tài)工作情電路將處在動態(tài)工作情況。此時，況。此時，BJT各極電流各極電流及電壓都將在靜態(tài)值的及電壓

18、都將在靜態(tài)值的基礎上隨輸入信號作相基礎上隨輸入信號作相應的變化。應的變化。 交流通路交流通路 電子技術電子技術電子技術電子技術5.3 BJT放大電路的分析方法放大電路的分析方法5.3.1 圖解分析法圖解分析法5.3.2 小信號模型分析法小信號模型分析法1. 靜態(tài)工作點的圖解分析靜態(tài)工作點的圖解分析2. 動態(tài)工作情況的圖解分析動態(tài)工作情況的圖解分析3. 非線性失真的圖解分析非線性失真的圖解分析4. 圖解分析法的適用范圍圖解分析法的適用范圍1. BJT的的H參數(shù)及小信號模型參數(shù)及小信號模型2. 用用H參數(shù)小信號模型分析基本共射極放大電路參數(shù)小信號模型分析基本共射極放大電路3. 小信號模型分析法的適

19、用范圍小信號模型分析法的適用范圍電子技術電子技術5.3.1 圖解分析法圖解分析法1. 靜態(tài)工作點的圖解分析靜態(tài)工作點的圖解分析 采用該方法分析靜態(tài)工作點，必須已知三極管采用該方法分析靜態(tài)工作點，必須已知三極管的輸入輸出特性曲線。的輸入輸出特性曲線。 共射極放大電路共射極放大電路電子技術電子技術 列輸入回路方程列輸入回路方程 列輸出回路方程（直流負載線）列輸出回路方程（直流負載線）VCE=VCCiCRc 首先，畫出直流通路首先，畫出直流通路bBBBBERiV v電子技術電子技術 在輸出特性曲線上，作出直流負載線在輸出特性曲線上，作出直流負載線 VCE=VCCiCRc，與，與IBQ曲曲線的交點即為

20、線的交點即為Q點，從而得到點，從而得到VCEQ 和和ICQ。 在輸入特性曲線上，作出直線在輸入特性曲線上，作出直線 ，兩線的交點，兩線的交點即是即是Q點，得到點，得到IBQ。bBBBBERiV v電子技術電子技術2. 動態(tài)工作情況的圖解分析動態(tài)工作情況的圖解分析電子技術電子技術3. 靜態(tài)工作點對波形失真的影響靜態(tài)工作點對波形失真的影響iCuCEuo可輸出的可輸出的最大不失最大不失真信號真信號ib電子技術電子技術iCuCEuoA. Q點過低，信號進入截止區(qū)點過低，信號進入截止區(qū)放大電路產(chǎn)生放大電路產(chǎn)生截止失真截止失真輸出波形輸出波形輸入波形輸入波形ib電子技術電子技術iCuCEB. Q點過高，信

21、號進入飽和區(qū)點過高，信號進入飽和區(qū)放大電路產(chǎn)生放大電路產(chǎn)生飽和失真飽和失真ib輸入波輸入波形形uo輸出波形輸出波形電子技術電子技術 總結(jié)總結(jié) BJT的三個工作區(qū)的三個工作區(qū)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)當工作點進入飽和區(qū)或截止區(qū)時，將產(chǎn)生非線性失真當工作點進入飽和區(qū)或截止區(qū)時，將產(chǎn)生非線性失真。飽和區(qū)特點：飽和區(qū)特點： 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 此時此時CBii 截止區(qū)特點：截止區(qū)特點：iB=0， iC= ICEOvCE= VCES ，典型值為，典型值為0.3V

22、VCE0.7 IBICMICM VCC/RCVCE VCC、VBE0.5IB=0 ， IC=ICEO 0IC= IB , 且且 IC = IB發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏電子技術電子技術例：例： =50， USC =12V， RB =70k ， RC =6k 當當USB = -2V，2V，5V時，時，晶體管的靜態(tài)工作點晶體管的靜態(tài)工作點Q位位于哪個區(qū)？于哪個區(qū)？當當USB =-2V時：時：ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEmA2612maxCSCCRUIIB=0 ， IC=0IC最大飽和電流：最大飽和電流：Q位于截止區(qū)位于截止區(qū) 電子技術電子技術例：例： =50，

23、USC =12V， RB =70k ， RC =6k 當當USB = -2V，2V，5V時，時，晶體管的靜態(tài)工作點晶體管的靜態(tài)工作點Q位位于哪個區(qū)？于哪個區(qū)？ICIBQ ，CCb2b1b2BQVRRRV 此時，此時，VBQ與溫度無關與溫度無關VBQ VBEQRe取值越大，反饋控制作用越強取值越大，反饋控制作用越強一般取一般取 I1 =(510)IBQ ， VBQ =35V 電子技術電子技術（2 2）放大電路指標分析）放大電路指標分析靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點CCb2b1b2BQVRRRV eBEQBQEQCQRVVII )(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVV IICQBQ 電子技

24、術電子技術電壓增益電壓增益畫小信號等效電路畫小信號等效電路（2 2）放大電路指標分析）放大電路指標分析電子技術電子技術電壓增益電壓增益輸出回路：輸出回路：)|(LcboRRi v輸入回路：輸入回路：ebbebeebebi)1(RiriRiri v電壓增益：電壓增益：ebeLcebebLcbio)1()|()1()|(RrRRRriRRiA vvv畫小信號等效電路畫小信號等效電路確定模型參數(shù)確定模型參數(shù) 已知，求已知，求r rbebe)mA()mV(26)1(200EQbeIr 增益增益（可作為公式用）（可作為公式用）電子技術電子技術輸入電阻輸入電阻則輸入電阻則輸入電阻放大電路的輸入電阻不包含信

25、號源的內(nèi)阻放大電路的輸入電阻不包含信號源的內(nèi)阻)1(ebebiRri vb2ib1iei)1( RRRriiivvv bebibRb2b1eiii11)1(11RRRriR bev)1(|ebeb2b1RrRR 電子技術電子技術輸出電阻輸出電阻輸出電阻輸出電阻oco| RRR 求輸出電阻的等效電路求輸出電阻的等效電路 網(wǎng)絡內(nèi)獨立源置零網(wǎng)絡內(nèi)獨立源置零 負載開路負載開路 輸出端口加測試電壓輸出端口加測試電壓0)()(ecbsbeb RiiRri0)()(ebccebct Riiriiv其中其中b2b1ss|RRRR 則則)1(esbeecectoRRrRriR v當當coRR 時，時，coRR

26、一般一般cceoRrR （）電子技術電子技術2. 含有雙電源的射極偏置電路含有雙電源的射極偏置電路（1 1）阻容耦合阻容耦合靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點00EEEe2e1BEBb )()(VIRRVIRECII )()(e1e1EcCEECCCERRIRIVVV CBII BE1II)( 電子技術電子技術（2 2）直接耦合直接耦合電子技術電子技術3. 含有恒流源的射極偏置電路含有恒流源的射極偏置電路靜態(tài)工作點由恒流源提供靜態(tài)工作點由恒流源提供分析該電路的分析該電路的Q點及點及、 、 vAiRoR電子技術電子技術例例:已知圖所示電路中的已知圖所示電路中的VCC=16V，Rb1=56k ，Rb2=20k

27、，Re=2k ，Rc=3.3k ,RL=6.2k Rs=500 ,BJT的的 =80， ce=100k ,VBEQ=0.7V，設，設C1、C2對交流信號可視為短路。試完成下列工作：對交流信號可視為短路。試完成下列工作：（1）估算靜態(tài)電流）估算靜態(tài)電流ICQ、IBQ和電壓和電壓VCEQ ；（2）計算）計算Av、Ri 、 Avs=vo/vs及及Ro；（3）若在）若在R e兩端并聯(lián)兩端并聯(lián)50uF的電容的電容Ce，重復求解（，重復求解（1）、（）、（2）。）。解解（1）VVRRRV21. 4CCb2b1b2BQ mARVVII76. 1eBEQBQEQCQ VRRIVRIRIVV67. 2)(ecC

28、QCCeEQcCQCCCEQ AII 22CQBQ 電子技術電子技術05. 1)1()|()1()|(ebeLcebebLcbio RrRRRriRRiAvvv kIr4 . 1)mA()mV(26)1(200EQbe （2） kRrRRRi52.13)1(|ebeb2b101. 1siioso siiRRRAAvvsvvvvvv因為因為 kRkRRrRrRcce3 . 3100),1(esbeeceo 當當coRR 時，時，coRR 一般一般cceoRrR （）電子技術電子技術（3）在在R e兩端并聯(lián)兩端并聯(lián)50uF的電容的電容Ce，由于電容對直流開路，由于電容對直流開路， 因此對靜態(tài)工作點

29、的計算結(jié)果沒有影響。因此對靜態(tài)工作點的計算結(jié)果沒有影響。 對于動態(tài)指標，由于旁路電容對交流等效于短路，對于動態(tài)指標，由于旁路電容對交流等效于短路，所以所以R e被短路被短路07.123)|(beLcio rRRAvvv krRRRi28. 1|beb2b15 .88siioso siiRRRAAvvsvvvvvv kRR3 . 3co由于并聯(lián)旁路電容，解決了穩(wěn)定靜態(tài)工作點與提高增益的矛盾由于并聯(lián)旁路電容，解決了穩(wěn)定靜態(tài)工作點與提高增益的矛盾end電子技術電子技術5.5 共集電極放大電路和共集電極放大電路和共基極放大電路共基極放大電路5.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路5.5.2 共基極

30、放大電路共基極放大電路5.5.3 放大電路三種組態(tài)的比較放大電路三種組態(tài)的比較電子技術電子技術5.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路1.1.靜態(tài)分析靜態(tài)分析共集電極電路結(jié)構(gòu)如圖示共集電極電路結(jié)構(gòu)如圖示該電路也稱為該電路也稱為射極輸出器射極輸出器ebBEQCCBQ)1(RRVVI eCQCCeEQCCCEQRIVRIVV BQCQII eEQBEQbBQCCRIVRIV BQEQ)1(II 由由得得直流通路直流通路 電子技術電子技術小信號等效電路小信號等效電路2.2.動態(tài)分析動態(tài)分析交流通路交流通路 電子技術電子技術電壓增益電壓增益輸出回路：輸出回路：輸入回路：輸入回路：LbbebLbbb

31、ebi)1( )(RiriRiiri v電壓增益：電壓增益：1)1()1()1()1(LbeLLbeLLbebLbio RrRRrRRriRiAvvv其中其中LeL/ RRR LbLbbo)1()(RiRii v一般一般beLrR ，則電壓增益接近于，則電壓增益接近于1 1，同相同相與與iovv電壓跟隨器電壓跟隨器1 vA即即。電子技術電子技術輸入電阻輸入電阻當當1 ，beLrR 時，時，Lbi| RRR 輸入電阻大輸入電阻大)1(| )1(LbLibiiiiiRrRRrRiR bebevvvv電子技術電子技術輸出電阻輸出電阻由電路列出方程由電路列出方程ebbtRiiii )(sbebtRri

32、 veteRiR v其中其中bss| RRR 則則輸出電阻輸出電阻rRRiR 1|besettov當當 1beserRR，1 時，時， besorRR 輸出電阻小輸出電阻小電子技術電子技術rRRR 1|beseo共集電極電路特點：共集電極電路特點：同相同相與與iovv 電壓增益小于電壓增益小于1 1但接近于但接近于1 1， 輸入電阻大，對電壓信號源衰減小輸入電阻大，對電壓信號源衰減小 輸出電阻小，帶負載能力強輸出電阻小，帶負載能力強)1(|LbebiRrRR 1 vA電子技術電子技術5.5.2 共基極放大電路共基極放大電路1.1.靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點 直流通路與射極偏置電路相同直流通路與射極偏

33、置電路相同CCb2b1b2BQVRRRV eBEQBQEQCQRVVII )( ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVV IICQBQ 電子技術電子技術2.2.動態(tài)指標動態(tài)指標電壓增益電壓增益輸出回路：輸出回路：輸入回路：輸入回路：電壓增益：電壓增益：LcL| RRR 交流通路交流通路 小信號等效電路小信號等效電路 LboRi vbebiri vbeLiorRA vvv電子技術電子技術 輸入電阻輸入電阻 輸出電阻輸出電阻coRR 小信號等效電路小信號等效電路 beeeiiiiiRR)1(i eeRiR/iv bebri/iv )1(/beieiiiiirRiRvvvv rR 1|

34、bee電子技術電子技術5.5.3 放大電路三種組態(tài)的比較放大電路三種組態(tài)的比較1.1.三種組態(tài)的判別三種組態(tài)的判別以輸入、輸出信號的位置為判斷依據(jù)：以輸入、輸出信號的位置為判斷依據(jù)： 信號由基極輸入，集電極輸出信號由基極輸入，集電極輸出共射極放大共射極放大電路電路 信號由基極輸入，發(fā)射極輸出信號由基極輸入，發(fā)射極輸出共集電極放共集電極放大電路大電路 信號由發(fā)射極輸入，集電極輸出信號由發(fā)射極輸入，集電極輸出共基極電共基極電路路 電子技術電子技術2.2.三種組態(tài)的比較三種組態(tài)的比較電子技術電子技術3.3.三種組態(tài)的特點及用途三種組態(tài)的特點及用途共射極放大電路：共射極放大電路： 電壓和電流增益都大于

35、電壓和電流增益都大于1 1，輸入電阻在三種組態(tài)中居中，輸，輸入電阻在三種組態(tài)中居中，輸出電阻與集電極電阻有很大關系。適用于低頻情況下，作多級出電阻與集電極電阻有很大關系。適用于低頻情況下，作多級放大電路的中間級。放大電路的中間級。共集電極放大電路：共集電極放大電路： 只有電流放大作用，沒有電壓放大，有電壓跟隨作用。在只有電流放大作用，沒有電壓放大，有電壓跟隨作用。在三種組態(tài)中，輸入電阻最高，輸出電阻最小，頻率特性好。可三種組態(tài)中，輸入電阻最高，輸出電阻最小，頻率特性好?？捎糜谳斎爰墶⑤敵黾壔蚓彌_級。用于輸入級、輸出級或緩沖級。共基極放大電路：共基極放大電路： 只有電壓放大作用，沒有電流放大，有

36、電流跟隨作用，輸只有電壓放大作用，沒有電流放大，有電流跟隨作用，輸入電阻小，輸出電阻與集電極電阻有關。高頻特性較好，常用入電阻小，輸出電阻與集電極電阻有關。高頻特性較好，常用于高頻或?qū)掝l帶低輸入阻抗的場合，模擬集成電路中亦兼有電于高頻或?qū)掝l帶低輸入阻抗的場合，模擬集成電路中亦兼有電位移動的功能。位移動的功能。 電子技術電子技術多級放大電路多級放大電路1.阻容耦合阻容耦合2.直接耦合直接耦合電子技術電子技術耦合方式：耦合方式：直接耦合；阻容耦合；變壓器耦合；光電耦合。直接耦合；阻容耦合；變壓器耦合；光電耦合。耦合：耦合：即信號的傳送。即信號的傳送。多級放大電路對耦合電路要求：多級放大電路對耦合電

37、路要求：1. 靜態(tài)：保證各級靜態(tài)：保證各級Q點設置點設置2. 動態(tài)動態(tài): 傳送信號。傳送信號。第一級第一級放大電路放大電路輸輸 入入 輸輸 出出第二級第二級放大電路放大電路第第 n 級級放大電路放大電路 第第 n-1 級級放大電路放大電路功放級功放級要求：要求：波形不波形不失真，減少壓失真，減少壓降損失。降損失。 1.阻容耦合阻容耦合電子技術電子技術設設: 1= 2=50, rbe1 = 2.9k , rbe2 = 1.7 k oirrA、求：前級前級后級后級+VCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUi

38、U1.阻容耦合阻容耦合電子技術電子技術關鍵關鍵: :考慮級間影響。考慮級間影響。1)靜態(tài)靜態(tài): Q點同單級。點同單級。2) 動態(tài)性能動態(tài)性能:方法方法:ri2 = RL1Ri221ioUU+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU1oU2iU1.阻容耦合阻容耦合電子技術電子技術考慮級間影響考慮級間影響2Ri , Ro : 概念同單級概念同單級1RiRo2112uussoiosousAAUUUUUUARi2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10

39、kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU1oU2iU電子技術電子技術微變等效電路微變等效電路: :ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU1oU2iURE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUir2iror電子技術電子技術1. ri = R1 / rbe1 +（ +1)RL1其中其中: : RL1 = RE1/ ri2 = RE1/ R2 / R3 / rbe1=RE1/RL1 = RE1/ri2= 27 / 1.7 1.7k ri =1000/(

40、2.9+511.7) 82k 2. ro = RC2= 10k RE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUir2iror電子技術電子技術3. 中頻電壓放大倍數(shù)中頻電壓放大倍數(shù):其中：其中： 11usiiusARrrA968. 07 . 1519 . 27 . 151) 1() 1(111111LbeLuRrRA778. 0968. 02082821111uSiiusARrrARE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUir2iror電子技術電子技術147711010502222.)/(rRAbeLuRE1R2R3

41、RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUir2iror4114778014721.AAAuusus電子技術電子技術多級阻容耦合放大器的特點：多級阻容耦合放大器的特點：(1) 由于電容的隔直作用，各級放大器的靜態(tài)工作由于電容的隔直作用，各級放大器的靜態(tài)工作點相互獨立，分別估算。點相互獨立，分別估算。(2) 前一級的輸出電壓是后一級的輸入電壓。前一級的輸出電壓是后一級的輸入電壓。(3) 后一級的輸入電阻是前一級的交流負載電阻。后一級的輸入電阻是前一級的交流負載電阻。(4) 總電壓放大倍數(shù)總電壓放大倍數(shù)=各級放大倍數(shù)的乘積。各級放大倍數(shù)的乘積。(5) 總輸入電阻總輸入電

42、阻 ri 即為第一級的輸入電阻即為第一級的輸入電阻ri1 。(6) 總輸出電阻即為最后一級的輸出電阻?？傒敵鲭娮杓礊樽詈笠患壍妮敵鲭娮琛Ｓ缮鲜鎏攸c可知，射極輸出器接在多級放大電由上述特點可知，射極輸出器接在多級放大電路的首級可提高輸入電阻；接在末級可減小輸出路的首級可提高輸入電阻；接在末級可減小輸出電阻；接在中間級可起匹配作用，從而改善放大電阻；接在中間級可起匹配作用，從而改善放大電路的性能。電路的性能。電子技術電子技術例題例題ioVVVA 1. 放大電路如圖所示。試求放大電路如圖所示。試求。已知已知 =50。mA69. 1B2C2 II 解：解：uA9 .33)1(ebBECCB2 RRVV

43、I 6 .984 )mA()mV(26)1(200Ebe2Ir k61k/4k)4)(1(k/150be2i2 rR5 .217)/(be1i2c1io1V1 rRRVVA 1o1oV2 VVA5 .217V2V1o1oio1ioV AAVVVVVVA 863/k300be1be1irrR 95 501k9846. 0)k150/k4(/k4 1)/(/ 1)/(/be2b2o1e2bebseo rRRRrRRRR 863 3.4be1r節(jié)節(jié)例例題題中中已已求求得得87.115 3.4V A倍倍數(shù)數(shù)節(jié)節(jié)例例題題中中求求得得單單級級放放大大兩者比較可看出增益明顯提高兩者比較可看出增益明顯提高電子

44、技術電子技術例例2：放大電路由下面兩個放大電路組成。已知放大電路由下面兩個放大電路組成。已知EC=15V ，R1=100k ， R2=33k ，RE1=2.5k ，RC=5k ， 1=60，；，； RB=570k ，RE2=5.6k ， 2 =100，RS=20k ，RL=5k +ECR1RCC11C12R2CERE1uiriuoT1放大電路一放大電路一RB+ECC21C22RE2uiuoT2放大電路二放大電路二電子技術電子技術求直接采用放大電路一的放大倍數(shù)求直接采用放大電路一的放大倍數(shù)Au和和Aus。若信號經(jīng)放大電路一放大后，再經(jīng)射極輸出若信號經(jīng)放大電路一放大后，再經(jīng)射極輸出器輸出，求放大倍

45、數(shù)器輸出，求放大倍數(shù)Au、ri和和ro 。若信號經(jīng)射極輸出器后，再經(jīng)放大后放大電若信號經(jīng)射極輸出器后，再經(jīng)放大后放大電路一輸出，求放大倍數(shù)路一輸出，求放大倍數(shù)Aus 。+ECR1RCC11C12R2CERE1uiriuoT1RB+ECC21C22RE2uiuoT2電子技術電子技術ri = R1/ R2/ rbe =1.52 k (1) 由于由于RS大，而大，而ri小，致使放大倍數(shù)降低；小，致使放大倍數(shù)降低；(2) 放大倍數(shù)與負載的大小有關。例：放大倍數(shù)與負載的大小有關。例： RL=5k 時時, Au= - 93；RL=1k 時時, Au= - 31 。662052152193.RrrAASii

46、uus求直接采用放大電路一的放大倍數(shù)求直接采用放大電路一的放大倍數(shù)Au和和Aus。+ECR1RCC1C2R2CERERLuiuousRSriT19311beLur RArbe1=1.62 k ， rbe2=2.36 k 電子技術電子技術2. 若信號經(jīng)放大電路一放大后，再經(jīng)射極輸出器若信號經(jīng)放大電路一放大后，再經(jīng)射極輸出器輸出，求放大倍數(shù)輸出，求放大倍數(shù)Au 、ri和和ro 。 usRSRB+ECC22RE2uoT2RLR1RCC11R2CERE1uiriT1rbe2=2.36 k rbe1=1.62 k ro1=RC=5 k k173122221EbeBiL R)(r/RrR電子技術電子技術1

47、856211735601111./r RAbeLu990112222. R)(r R)(ALbeLAAAuuu電子技術電子技術731001557036265111/./.r/Rr/RR/Rr/RroBbeESBbeEok5211211.r/R/Rrrbeii電子技術電子技術討論：討論：帶負載能力。帶負載能力。2. 輸出不接射極輸出器時的帶負載能力：輸出不接射極輸出器時的帶負載能力：RL=5k 時：時： Au=-93RL=1k 時：時： Au=-31即：當即：當RL由由5k 變?yōu)樽優(yōu)?k 時，放大倍數(shù)降低到原來的時，放大倍數(shù)降低到原來的92.3%。放大倍數(shù)降低到原來的放

48、大倍數(shù)降低到原來的30%RL=5 k 時：時： Au1=-185，Au2=0.99，ri2=173 k Au= Au1 Au2 =-183RL=1 k 時：時： Au1=-174 ，Au2=0.97，ri2=76 k Au= Au1 Au2 =-1691. 輸出接射極輸出器時的帶負載能力：輸出接射極輸出器時的帶負載能力：可見輸出級接射極輸出器后，可穩(wěn)定放大倍數(shù)可見輸出級接射極輸出器后，可穩(wěn)定放大倍數(shù)Au。電子技術電子技術3. 若信號經(jīng)射極輸出器后，再經(jīng)放大后放大電路一若信號經(jīng)射極輸出器后，再經(jīng)放大后放大電路一輸出，求放大倍數(shù)輸出，求放大倍數(shù)Aus 。Au2=-93 ri2=1.52 k Au1

49、=0.98 ri=101 k +ECR1RCC12R2CERE1riuoT1uiRBC21RE2T2usRS電子技術電子技術76201011019809321.RrrAAASiiuuus662052152193.RrrAASiiuus輸入不接射極輸出器時：輸入不接射極輸出器時：可見輸入級接射極輸出器后，由于從信號源取可見輸入級接射極輸出器后，由于從信號源取的信號增加，從而可提高整個放大電路的放大的信號增加，從而可提高整個放大電路的放大倍數(shù)倍數(shù)Aus。電子技術電子技術思考題：思考題：若首級接射極輸出器、中間級接共射放大若首級接射極輸出器、中間級接共射放大電路、末級接射極輸出器，射極輸出器和共射電

50、路、末級接射極輸出器，射極輸出器和共射放大電路的參數(shù)同前。求該三級放大電路的放放大電路的參數(shù)同前。求該三級放大電路的放大倍數(shù)大倍數(shù)Au 、 Aus 、 ri和和ro 。RB+ECC4RE2uoT3RLR1RCC2R2CERE1T2uiRBC1RE2T1usRSC3 1=100， 2=60， 3=100電子技術電子技術RB+ECC4RE2uoT3RLR1RCC2R2CERE1T2uiRBC1RE2T1usRSC3 1=100， 2=60， 3=100rbe1=2.36 k ， rbe2=1.62 k ， rbe3=2.36 k k52122121.r/R/RrRbeiLk523CoSRrR)1

51、(33332LbeBiL Rr/RrRLEL/RR R23電子技術電子技術RB+ECC4RE2uoT3RLR1RCC2R2CERE1T2uiRBC1RE2T1usRSC3)(112111LEbeBii/RRr/Rrr333231)(beSBEoorR/R/Rrr731001557036265/./.101k)521.65)(100(12.36570./電子技術電子技術RB+ECC4RE2uoT3RLR1RCC2R2CERE1T2uiRBC1RE2T1usRSC39805216510136252165101)1 ()1 (12111211././.R/RrR/RALEbeLEuk52122121

52、.r/R/RrRbeiL電子技術電子技術RB+ECC4RE2uoT3RLR1RCC2R2CERE1T2uiRBC1RE2T1usRSC36215603232.r/rr/RAibeiCuRL=5 k 時：時： ri2=173 k ， Au2=-185，Au3=0.99RL=1 k 時：時： ri2=76 k ， Au2=-174 ，Au3=0.97LbeLu R)(r R)(A333311電子技術電子技術RL=5 k 時：時： ri2=173 k ， Au2=-185，Au3=0.99RL=1 k 時：時： ri2=76 k ， Au2=-174 ，Au3=0.97101kir，RS=20k ，

53、321uuuuAAAA9801.AuRL=5 k 時：時：RL=1 k 時：時：5179990)185(980.Au4165970)174(980.Au814920101101.AAuus113820101101.AAuusSiiuusRrrAA電子技術電子技術5.6 FET和和BJT及其基本及其基本放大電路性能的比較放大電路性能的比較 5.6.1 FET和和BJT重要特性的比較重要特性的比較 5.6.2 FET和和BJT放大電路性能的比較放大電路性能的比較電子技術電子技術5.6.1 FET和BJT重要特性的比較FET和和BJT內(nèi)部都含有兩個內(nèi)部都含有兩個PN結(jié)，外部都有結(jié)，外部都有3個個電極

54、。它們有如下的對應關系：電極。它們有如下的對應關系： FET BJT 柵極柵極g 基極基極b 源極源極s 發(fā)射極發(fā)射極e 漏極漏極d 集電極集電極c 電子技術電子技術雖然這兩類器件的工作原理不相同，但它們都可以利用兩個電極之雖然這兩類器件的工作原理不相同，但它們都可以利用兩個電極之間的電壓控制流過第三個電極的電流來實現(xiàn)輸入對輸出的控制。間的電壓控制流過第三個電極的電流來實現(xiàn)輸入對輸出的控制。 MOS管：柵管：柵-源電壓源電壓vGS控制漏極控制漏極iD BJT：基：基-射極間電壓射極間電壓vBE控制集電極電流控制集電極電流iC 在放大區(qū)域內(nèi)，在放大區(qū)域內(nèi)，MOS管的管的iD與與vGS之間是平方律

55、關系，而之間是平方律關系，而BJT的的iC與與vBE之間是指數(shù)關系。顯然，指數(shù)關系更加敏感，所以通常之間是指數(shù)關系。顯然，指數(shù)關系更加敏感，所以通常BJT管的跨導要大于管的跨導要大于MOS管的跨導。管的跨導。 因因MOS管的柵極電流管的柵極電流iG=0，而，而BJT管的基極電流管的基極電流iB 0，且電壓，且電壓vBE首先影響首先影響iB（或（或iE），然后通過），然后通過iB（或（或iE）實現(xiàn)對）實現(xiàn)對iE的控制，故常的控制，故常將將BJT稱為電流控制器件，稱為電流控制器件，MOS管稱為電壓控制器件，以示兩者之管稱為電壓控制器件，以示兩者之差別。差別。電子技術電子技術MOS管的跨導管的跨導gm不僅與不僅與VGSQ和開啟（夾斷）電壓的差值（或和開啟（夾斷）電壓的差值（或IDQ）有關，而且還與其溝道的寬長比）有關，而且還與其溝道的寬長比W/L 有關。而有關。而BJT的的gm 僅與僅與ICQ有關。有關。這兩類器件的輸出電阻這兩類器件的輸出電阻ro都等于都等于Early電壓電壓VA與靜態(tài)電流（與靜態(tài)電流（IDQ或或ICQ）的比值。通常）的比值。通常BJT的的VA比比MOS管的管的VA大。意味著大。意味著 BJT的輸出電阻的輸出電阻ro 比比MOS管的大。管的大。MOS管的管的Kn與與BJT的的 或或 具有類似的性質(zhì)，即它們主要取決具有類似的性質(zhì)，即它們主要取決于