第三章晶體三極管BJT及放大電路基礎(chǔ)

1、整理ppt第三章第三章 晶體三極管晶體三極管(BJT)及及放大電路基礎(chǔ)放大電路基礎(chǔ) 3.1半導(dǎo)體BJT 一 BJT結(jié)構(gòu)與電路符號(hào) 二 晶體管電流的分配與放大作用 演示實(shí)驗(yàn) 結(jié)論：、晶體管起放大作用的條件： 發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，稱(chēng)為BJT的放大偏置。 即滿足下列電壓關(guān)系： NPN管：VCB0，VBE0或VCVB VE PNP管： VCB0，VBE0或 VCVBVE整理ppt整理ppt、放大偏置時(shí)的電流分配與放大關(guān)系：(1) IE=IC+IB(2) IC和IE IE 基極電流的少量變化IB可引起集電極電流IC的較大變化(3) 當(dāng)IB=0時(shí)，IC=ICEO整理ppt整理ppt解釋?zhuān)築JT內(nèi)部載流

2、子的傳輸過(guò)程發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子電子在基區(qū)中的擴(kuò)散與復(fù)合集電區(qū)收集擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子整理ppt整理ppt三 BJT靜態(tài)特性曲線 BJT靜態(tài)特性曲線：是在伏安平面上作出的反映晶體管各極直流電流電壓關(guān)系的曲線。 BJT靜態(tài)特性曲線用途： 整理ppt、晶體三極管的組態(tài) 將晶體三極管視為雙端口器件，分析其三種典型接法，稱(chēng)為組態(tài)。共基極接法（CB） 共射接法（CE） 共接接法（CC） 整理ppt整理ppt 、共射輸入特性曲線、共射輸入特性曲線 共射輸入特性曲線是以輸出電壓VCE為參變量，輸入口基極電流iB隨發(fā)射結(jié)電壓vBE變化的曲線： 共射輸入特性曲線的特點(diǎn)： 、共射輸出特性曲線共射輸出特性曲線 共射輸出特

3、性曲線是在集電極電流IB一定的情況下，的輸出回路中集電極與發(fā)射極之間的電壓VCE與集電極電流IC之間的關(guān)系曲線。整理ppt整理ppt整理ppt工作區(qū)域劃分：(1)放大區(qū)(線性區(qū))條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏對(duì)NPN管：VCVBVE特性：IC=IB(2)截止區(qū)條件：發(fā)射結(jié)反偏對(duì)NPN管：VBVBE特性：IB增加，IC卻不再增加，即 ICIB ;而且VCE很小。整理ppt四、BJT的主要參數(shù) 1 電流放大系數(shù) 共發(fā)射極直流電流、交流電流放大系數(shù) 例：書(shū)圖3.1.7(b)為3DG6晶體三極管輸出特性輸出特性曲線，求它的曲線，求它的共發(fā)射極直流電流、交流電流放大系數(shù) 2 極間反向電流(1) ICBO

4、(2) ICEO 3極限參數(shù)整理ppt整理ppt整理ppt3.2 共發(fā)射極放大電路放大電路 一、共發(fā)射極基本放大電路 教材圖3.2.1 T：NPN型晶體管,放大的核心部件 VCC： 集電極回路直流電源提供集電結(jié)反偏 RC： 集電極負(fù)載電阻,作用:將iC 轉(zhuǎn)換成U0，反應(yīng)在輸出端 VBB,Rb:提供發(fā)射結(jié)正偏和合適的基極偏流 C1,C2： 隔直流通交流 整理ppt二. 組成原則 (1) 發(fā)射結(jié)正偏 集電極反偏 使T管處于放大狀態(tài)(2) 輸入回路：Ui產(chǎn)生ib 控制ic(3) 輸出回路：使iC盡可能多流到RL上（減少其他支路的分流）(4) 保證放大電路工作正常，T 處于放大狀態(tài)，合理設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)

5、Q 整理ppt三. 放大電路的性能指標(biāo)、 放大倍數(shù)：輸入信號(hào)若為正弦波 a. 電壓放大倍數(shù)：AV=U0/UI UO輸出電壓（有效值）UI輸入電壓（有效值） 電壓增益： AV(db)=20lgAV 分貝 DB b電流放大倍數(shù) AI=IO/II 電流增益： AI (db)=20lgAI (分貝) c功率放大倍數(shù)：功率增益 20lgAp 分貝 Ap=Po/PI整理ppt2. 最大輸出幅度：U0MAX,U0,U0PP（以正弦為例子）3.輸入電阻: Ri4.輸出電阻：Ro5. 通頻帶BW（Bf）整理ppt四、放大電路的基本分析方法 、分析方法：1）圖解法：在特性曲線上用作圖來(lái)進(jìn)行分析 2）微變等效電路法

6、：在一定條件下等效為線性電路進(jìn)行分析 3) 計(jì)算機(jī)仿真 一、直流通路，交流通路 電路分析的兩種基本電路：1）直流通路：靜態(tài)工作點(diǎn)分析（UBEQ ,UCEQ , IBQ , ICQ ） 2）交流電路：動(dòng)態(tài)分析（AV，ri，r0） 整理ppt 1 直流通路：直流信號(hào)通過(guò)的電路 原則：遇C視為開(kāi)路 遇L視為短路 整理ppt 1 交流通路：交流信號(hào)通過(guò)的電路 原則：遇C（充分大）近似視為短路 遇L（充分大）近似視為開(kāi)路 直流電源（內(nèi)阻小）：近似為短路。 整理ppt3.3圖解分析法 一、靜態(tài)分析 靜態(tài)工作點(diǎn)估算： 從輸入特性中知：晶體管導(dǎo)通時(shí)UBE變化很?。ü韫埽?.6-0.8V；鍺管：0.1-0.3V

7、） 一般情況UBEQ：（硅管：0.7V，鍺管0.2V ） 1) 從直流通路中：列KVL方程 IBQ*RB+UBEQ-EC=0 IBQ=（EC-UBEQ）/RB 2) 從晶體管電流分配關(guān)系 ICQ=IBQ 3) 從直流通路中：列負(fù)載回路的KVL方程 ICQ*RC+UCEQ-EC=0 UCEQ=EC-ICQ*RC整理ppt2. 用圖解法確定點(diǎn) 1) 給出輸入特性，輸出特性曲線 2) 畫(huà)出直流通路：標(biāo)出IBQ，ICQ，UBEQ，UCEQ 3) 利用輸入特性曲線來(lái)確定IBEQ和UBEQ 基極偏置線：UBE=EC-IB*RB 與輸入特性曲線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的IBQ，UBEQ 4) 利用輸出特性曲線來(lái)確定ICQ

8、和UCEQ 直流負(fù)載線：UCE=EC-IC*RC與輸出特性曲線中IBQ線的交點(diǎn)確定ICQ、UCEQ * 只給出輸出特性曲線來(lái)確定UCEQ和ICQ 1) 估算IBQ及UBEQ 2) 利用輸出特性曲線來(lái)確定ICQ，UCEQ 由估算的IBQ所對(duì)應(yīng)的輸出特性曲線 與直流負(fù)載線的交點(diǎn)Q 對(duì)應(yīng)ICQ，UCEQ整理ppt整理ppt2. 動(dòng)態(tài)工作情況分析 （）、利用輸入特性畫(huà)出iB，uBE波形 設(shè)輸入為Ui=UmSINwt（mv） uBE=UBEQ+ui iB=IBQ+IBMSINwt 整理ppt （2）、利用輸出特性畫(huà)iC和uCE波形 交流負(fù)載線 a、空載時(shí)RL= 交流負(fù)載線與直流負(fù)載線重合，動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)在交

9、流負(fù)線上移動(dòng)，斜率1/RC uCE=EC-IC*RC整理ppt b、RL不等于 放大電路的交流負(fù)載電阻RL/=RCRL 交流負(fù)載線作法：過(guò)點(diǎn)作一條斜率為-1/RL/的直線整理pptQQQIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uA204060QQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流負(fù)載線交流負(fù)載線20uA40uA60uA整理ppt3. 非線性失真1) 截止失真 Q點(diǎn)過(guò)低，信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)點(diǎn)過(guò)低，信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)iCuCEuo放大電路產(chǎn)生放大電路產(chǎn)生截止失真截止失真輸入波形輸入波形ib整理pptiCuCE 2)飽和失真飽和失真 Q點(diǎn)過(guò)高，信號(hào)進(jìn)入飽和區(qū)點(diǎn)過(guò)高

10、，信號(hào)進(jìn)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輸出波形輸出波形整理ppt波形的波形的失真失真飽和失真截止失真 由于放大電路的工作點(diǎn)達(dá)到了三極管由于放大電路的工作點(diǎn)達(dá)到了三極管的飽和區(qū)而引起的非線性失真。對(duì)于的飽和區(qū)而引起的非線性失真。對(duì)于NPN管，管，輸出電壓表現(xiàn)為底部失真。輸出電壓表現(xiàn)為底部失真。 由于放大電路的工作點(diǎn)達(dá)到了三極管由于放大電路的工作點(diǎn)達(dá)到了三極管的截止區(qū)而引起的非線性失真。對(duì)于的截止區(qū)而引起的非線性失真。對(duì)于NPN管，管，輸出電壓表現(xiàn)為頂部失真。輸出電壓表現(xiàn)為頂部失真。 動(dòng)態(tài)工作情況分析小結(jié)動(dòng)態(tài)工作情況分析小結(jié)Q點(diǎn)合適，Ui幅度過(guò)大雙向失真（

11、截止，飽和失真） 整理pptiCuCEuo可輸出的可輸出的最大不失最大不失真信號(hào)真信號(hào)選擇靜態(tài)工作點(diǎn)選擇靜態(tài)工作點(diǎn)ib整理ppt3.4微變等效電路法 條件：指輸入信號(hào)UI變化量?。葱⌒盘?hào)）輸入信號(hào)頻率在低中頻范圍 原因：根據(jù)輸入，輸出特性曲線 在如上條件下：小信號(hào)：特性曲線近似直線性可用等效的線性電路代替T管低中頻：晶體管中結(jié)電容的影響極小 整理ppt 一、BJT的微變等效電路 rbe稱(chēng)為BJT的輸入電阻，它表示BJT的輸入特性近似計(jì)算公式：rbe=UBE/IB=rb+(1+)re rb-基區(qū)體電阻 , re發(fā)射擊區(qū)體電阻 rbe =200+（1+B）26(mV)/IE(mA) rce稱(chēng)為B

12、JT的輸出電阻，rce=uce/icIB，一般rce10k可忽略整理ppt二、用H參數(shù)微變等效電路法分析共射極基本放大電路、畫(huà)出放大電路的微變等效電路由BJT的微變等效電路和放大電路的交流通路可得出放大電路的微變等效電路。整理ppt整理ppt 、求電壓增益AV ：AV=UO/UI UI=IBRBE （1） 空載時(shí)：RL= U0=IORC=-ICRC U0=-IBRC 所以AV=UO/UI=-IBRC/（IBRBE）=-RC/RB （） RL UO=IoRL=-ICRL=-IBRL AV=UO/UI=-IBRL/（IBRBE）= -RL/RBE=-RC/RL/RBE 整理ppt 、計(jì)算輸入電阻和

13、輸出電阻 (1)計(jì)算輸入電阻 RI=UI/IB=RB/RBE=RBE (2)計(jì)算輸出電阻 當(dāng)RL=時(shí)，向左看進(jìn)去 所以UI=0 IB=0則IB=0RO=RC整理ppt3.5放大電路的工作點(diǎn)穩(wěn)定問(wèn)題 一、溫度對(duì)工作點(diǎn)的影響一、溫度對(duì)工作點(diǎn)的影響 1)ICBO VBE影響：影響：T升，升， 升，輸出特性曲線間隔寬，升，輸出特性曲線間隔寬，Q點(diǎn)上移，飽和區(qū)，放大能力減弱。點(diǎn)上移，飽和區(qū)，放大能力減弱。 2) ICBO影響：影響：T升，升， ICBO升，升，ICEO升，輸出特性曲線向升，輸出特性曲線向上平移，上平移，Q點(diǎn)向飽和區(qū)移動(dòng)，放大能力減弱。點(diǎn)向飽和區(qū)移動(dòng)，放大能力減弱。 硅管硅管 ICBO很少

14、，影響可忽略。鍺管很少，影響可忽略。鍺管ICBO很大，造成工作很大，造成工作點(diǎn)不穩(wěn)的主要因素。高溫下應(yīng)選硅管點(diǎn)不穩(wěn)的主要因素。高溫下應(yīng)選硅管 3) VBE影響。影響。T升，升，VBE降（導(dǎo)通電壓），輸入特性曲降（導(dǎo)通電壓），輸入特性曲線向左移動(dòng)，線向左移動(dòng)，IBQ升，工作點(diǎn)上移，升，工作點(diǎn)上移，ICQ不穩(wěn)不穩(wěn) 歸上述：歸上述：T升，升，Q點(diǎn)，飽和區(qū)移動(dòng)點(diǎn)，飽和區(qū)移動(dòng) T降，降，Q點(diǎn)，截止區(qū)移動(dòng)。點(diǎn)，截止區(qū)移動(dòng)。 整理ppt 二、分壓式射極偏置電路： 電路應(yīng)滿足： IRb2IBQUBQUBEQ 1、穩(wěn)定工作點(diǎn)原理： 目標(biāo)：溫度變化時(shí)，使目標(biāo)：溫度變化時(shí)，使I IC C維持恒定。維持恒定。 如果溫

15、度變化時(shí)，如果溫度變化時(shí)，b b點(diǎn)電位能基本不變點(diǎn)電位能基本不變，則可實(shí)現(xiàn)靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定。則可實(shí)現(xiàn)靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定。穩(wěn)定原理：穩(wěn)定原理：T IC IE VE 、VB不變不變 VBE IB IC （負(fù)反饋控制）（負(fù)反饋控制）整理ppt 2、靜態(tài)分析： I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE直流通路直流通路算法：算法：BII 22121BBCRREII22BBRIV CBBBERRR212EEBEBBERIVVVUEBEBEBECRURUUIIEECCCCERIRIEU整理ppt 3、動(dòng)態(tài)分析： 交流通路微變等效電路整理ppt Av： Av= ri、ro ri=Rb1Rb2rbe+(1+)Re

16、 roRc 故 ReAv 矛盾 采用改進(jìn)電路在Re上并聯(lián)一大電容(交流旁路) ebeLi0R)1 (rRVV整理pptRB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoCE 交流旁交流旁路電容路電容RE射極直流射極直流負(fù)反饋電阻負(fù)反饋電阻CE的作用：交流通路中，的作用：交流通路中， CE將將RE短路，短路，RE對(duì)交流不起作用，放大倍數(shù)不受影響。對(duì)交流不起作用，放大倍數(shù)不受影響。整理ppt 有旁路電容CE: Av riRb1Rb2rbe roRC beLrR整理pptRB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2如果電路如下圖所示，如何分析？如果電路如下圖所示，如何分析？整理ppt

17、RB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2動(dòng)態(tài)分析：動(dòng)態(tài)分析：交流通路交流通路RB1RCRLuiuoRB2RE1整理ppt交流通路：交流通路：RB1RCRLuiuoRB2RE1微變等效電路：微變等效電路：rbeRCRLoURE1iUiIbIcIbIRB整理ppt3.6共集電極放大電路 和共基極放大電路 一、共集電極放大電路 、靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算： 直流通路EC=RbIBQ+IEQRe+UBEQ EC=UCEQ+ReIEQ又又 IEQ=（1+）IBQ IBQ=（EC-UBEQ）/（Rb+（1+）Re） ICQ=IBQUCEQ=EC-（1+）IBQRe整理ppt、 動(dòng)態(tài)分析交流通路：

18、微變等效電路整理ppt電壓增益電壓增益：UI=IBRBE+IERL=IBRBE+IB（1+）RL UO=IERL=（1+）RLAV=UO/UI=（1+）RL/（RBE+（1+）RL）注： 當(dāng)（1+）RLRBE時(shí)，AV1 說(shuō)明共級(jí)電路，UO與UI同相，電壓無(wú)放大作用輸入電阻：輸入電阻：輸出電阻：輸出電阻： )/)(1 (/LebebRRrR 1)/(/bebserRRR整理ppt結(jié)論： （1）U0與UI同相 （2） V=1，電壓無(wú)放大作用，電流有放大 （就電壓信號(hào)講又稱(chēng)為射極跟隨器）（3）RI大對(duì)前級(jí)影響小（對(duì)信號(hào)源索取電流?。?（4） RO小帶負(fù)載能力強(qiáng)射極輸出器的使用射極輸出器的使用1. 將射極輸出器放在電路的首級(jí)，可以提高輸將射極輸出器放在電路的首級(jí)，可以提高輸入電阻。入電阻。2. 將射極輸出器放在電路的末級(jí)，可以降將射極輸出器放在電路的末級(jí)，可以降 低輸?shù)洼敵鲭娮瑁岣邘ж?fù)載能。出電阻，提高帶負(fù)載能。3. 將射極輸出器放在