電子技術基礎第五版第四章模擬部分課件康華光

1、1第四章24.1 半導體三極管半導體三極管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)工作點的穩(wěn)定問題放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定問題4.5 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4.2 共射極放大電路的工作原理共射極放大電路的工作原理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放大電路的頻率響應34.1 半導體三極管半導體三極管4.1.1 BJT的結構簡介的結構簡介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的的VI特性曲線特性曲線4.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)4 半導體三極管的結構示意圖如圖所示

2、。它有兩種類半導體三極管的結構示意圖如圖所示。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)射結發(fā)射結(Je) 集電結集電結(Jc) 基極基極，用B或b表示（Base） 發(fā)射極發(fā)射極，用E或e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4.1.1 BJT的結構簡介的結構簡介5 BJT結構特點結構特點： 發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高；發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高； 集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大；集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大； 基區(qū)很薄，一般在幾個微米至幾十個微米，且基區(qū)很薄，一般在幾個

3、微米至幾十個微米，且摻雜濃度最低。摻雜濃度最低。管芯結構剖面圖管芯結構剖面圖6 三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過載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。流子傳輸體現(xiàn)出來的。外部條件：外部條件： 發(fā)射結正偏發(fā)射結正偏 集電結反偏集電結反偏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1. 內部載流子的傳輸過程內部載流子的傳輸過程 由于三極管內有兩種載流子由于三極管內有兩種載流子( (自自由電子和空穴由電子和空穴) )參與導電，故稱為雙參與導電，故稱為雙極型三極管或極型三極管或BJTBJT ( (Bipolar Junction Transi

4、stor) )。 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)：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 （以（以NPNNPN為例）為例） IC= InC+ ICBOIE=IB+ IC72. 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 則有則有 為電流放大系數(shù)。它只為電流放大系數(shù)。它只與管子的結構尺寸和摻雜濃度與管子的結構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 0.9

5、9 。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8 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，它也只與管子的結構尺寸和摻雜濃度有關，與外加電壓無關。子的結構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+ ) ICBO（穿透電流）（穿透電流）2. 電流分配關系電流分配關系93. 三極管的三種組態(tài)三極管的三種組態(tài)共集電極接法共集電極接法，集電極作為公共電極，用，集電

6、極作為公共電極，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；BJT的三種組態(tài)的三種組態(tài)10+-bce共射極放大電路VBBVCCvBEiCiB+-vCE iB=f(vBE) vCE=const(2) 當當vCE1V時，時， vCB= vCE - - vBE0，集電結已進入反偏狀態(tài)，開始收，集電結已進入反偏狀態(tài)，開始收 集電子，基區(qū)復合減少，同樣的集電子，基區(qū)復合減少，同樣的vBE下下 IB減小，特性曲線右移。減小，特性曲線右移。(1) 當當vCE=0V時，相

7、當于發(fā)射結的正向伏安特性曲線。時，相當于發(fā)射結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）4.1.3 BJT的的V-I 特性曲線特性曲線0.40.2(V)(uA)BE80400.80.6iBv1VCEv=0VvCE11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，此時，該區(qū)域內，此時，發(fā)射結正偏，集電發(fā)射結正偏，集電結正偏結正偏。iC=f(vCE) iB=const2. 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

8、曲線的下方。此時，的曲線的下方。此時， vBE小于門檻小于門檻電壓電壓。硅管。硅管0.5V，鍺管，鍺管0.1V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)射結正偏，發(fā)射結正偏，集電結反偏集電結反偏。4.1.3 BJT的的V-I 特性曲線特性曲線12(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=const1. 電流放大系數(shù)電流放大系數(shù) 4.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)134.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)(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) =

9、 IC/ IB vCE=const 當當ICBO和和ICEO很小時，很小時， ，可以不加區(qū)分?？梢圆患訁^(qū)分。14 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，集電結的反向飽和電流。路時，集電結的反向飽和電流。 4.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)15 (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 4.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù) 2. 極間反向電流極間反向電流16(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最大允

10、許功率損耗PCM PCM= ICVCE 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)17 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)(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反發(fā)射極開路時的集電結反 向擊穿電壓。向擊穿電壓。 V(BR) EBO集電極開路時發(fā)射結的反集電極開路時發(fā)射結的反 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) EBO184.1.5 溫度對溫度對BJ

11、T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194.2 共射極放大電路的工作原理共射極放大電路的工作原理4.2.1 基本共射極放大電路的組成基

12、本共射極放大電路的組成輸入回路（基極回路）輸入回路（基極回路）輸出回路（集電極回路）輸出回路（集電極回路）20簡化電路及習慣畫法簡化電路及習慣畫法習慣畫法習慣畫法 共射極基本放大電路共射極基本放大電路21vi=04.2.2 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22vi=Vsin t23放大電路的放大電路的靜態(tài)和動態(tài)靜態(tài)和動態(tài) 靜態(tài)：靜態(tài)：輸入信號為零（輸入信號為零（v vi i= 0 = 0 或或 i ii i= 0= 0）時，）時，放大電路的工作狀態(tài)，也稱放大電路的工作狀態(tài)，也稱直流工作狀態(tài)直流工作狀態(tài)。 動態(tài)：動態(tài)：輸入信號不為零時，放大電路的工作輸入信號不為零時，放大

13、電路的工作狀態(tài)，也稱狀態(tài)，也稱交流工作狀態(tài)交流工作狀態(tài)。 電路處于靜態(tài)時，三極管個電極的電壓、電電路處于靜態(tài)時，三極管個電極的電壓、電流在特性曲線上確定為一點，稱為流在特性曲線上確定為一點，稱為靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點，常稱為常稱為Q點。一般用點。一般用IB、 IC、和、和VCE （或（或IBQ、ICQ、和和VCEQ ）表示。表示。24直流通路和交流通路直流通路和交流通路交流通路交流通路 直流通路直流通路 耦合電容：通交流、隔直耦合電容：通交流、隔直流流 直流電源和耦合電容對直流電源和耦合電容對交流相當于短路交流相當于短路 共射極放大電路共射極放大電路254.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方

14、法 4.3.1 圖解分析法圖解分析法 4.3.2 小信號模型分析法小信號模型分析法 靜態(tài)工作情況分析靜態(tài)工作情況分析 動態(tài)工作情況分析動態(tài)工作情況分析 BJT的小信號建模的小信號建模 共射極放大電路的小信號模型分析共射極放大電路的小信號模型分析26 共射極放大電路共射極放大電路 1. 用近似估算法求靜態(tài)工作點用近似估算法求靜態(tài)工作點cCCCCEBCbBECCBRIVVIIRVVI 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。直流通路直流通路+-一、一、 靜態(tài)工作情況分析靜態(tài)工

15、作情況分析 4.3.1 圖解分析法圖解分析法27 采用該方法分析靜態(tài)工作點，必須已知三極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。管的輸入輸出特性曲線。 共射極放大電路共射極放大電路2. 用圖解分析法確定靜態(tài)工作點用圖解分析法確定靜態(tài)工作點 首先，畫出直流通路首先，畫出直流通路直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+-28直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+- 列輸入回路方程：列輸入回路方程：VBE =VCCIBRb 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 在輸入特性曲線上，作出直線在輸入特性曲線上，作出直線 VBE =VC

16、CIBRb，兩，兩線的交點即是線的交點即是Q點，得到點，得到IBQ。 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曲線的交點即為曲線的交點即為Q點，從而得到點，從而得到VCEQ 和和ICQ。vCEiC斜率斜率 -1RcRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQICQIBQRcVCCVCCvCEiC29 二、二、 動態(tài)工作情況分析動態(tài)工作情況分析由交流通路得純交流負載線：

17、由交流通路得純交流負載線： 共射極放大電路共射極放大電路交流通路交流通路icvce+-vce= -ic (Rc /RL) 因為交流負載線必過因為交流負載線必過Q點，點，即即 vce= vCE - VCEQ ic= iC - ICQ 同時，令同時，令R L = Rc/RL1. 交流通路及交流負載線交流通路及交流負載線則交流負載線為則交流負載線為vCE - VCEQ= -(iC - ICQ ) R L 即即 iC = (-1/R L) vCE + (1/R L) VCEQ+ ICQ斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCV

18、CCvCEiC斜率斜率 -1Rc斜率斜率1Rc/ RLQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC 過輸出特性曲線上過輸出特性曲線上的的Q點做一條斜率為點做一條斜率為- -1/R L 直線，該直線即為直線，該直線即為交流負載線交流負載線。 RL= RLRc， 是是交流負載電阻。交流負載電阻。 交流負載線是有交流負載線是有交流輸入信號時工交流輸入信號時工作點的運動軌跡。作點的運動軌跡。 如果不外接負載電阻如果不外接負載電阻RL，則直，則直流負載線和交流負載線重合流負載線和交流負載線重合302. 輸入交流信號時的圖解分析輸入交流信號時的圖解分析 4.3.2 動態(tài)工作情況分析動態(tài)工作情況分析 共

19、射極放大電路共射極放大電路QIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uAQQQIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uAQQQIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uA204060QICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流負載線交流負載線QQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流負載線交流負載線20uA40uA60uAQQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流負載線交流負載線20uA40uA60uAQQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流負載線交流

20、負載線20uA40uA60uA通過圖解分析，可得如下結論：通過圖解分析，可得如下結論： 1. 1. vi vBE iB iC vCE |-vo| 2. 2. vo與與vi相位相反；相位相反； 3. 3. 可以測量出放大電路的電壓放大倍數(shù)；可以測量出放大電路的電壓放大倍數(shù)；31 用圖解法分析非線性失真用圖解法分析非線性失真靜態(tài)工作點過低，引靜態(tài)工作點過低，引起起 iB、iC、vCE 的波的波形失真形失真ibui結論：結論：iB 波形失真波形失真OQOttOvBE/ViB / AvBE/ViB / AIBQ 截止失真截止失真32iC 、 vCE ( (vo ) )波形失真波形失真NPN 管截止失真

21、時管截止失真時的輸出的輸出 vo 波形。波形。vo =vceOiCtOOQ tvCE/VvCE/ViC / mAICQUCEQvo頂部失真頂部失真33飽和失真飽和失真截止失真截止失真 由于放大電路的工作點達到了三極管由于放大電路的工作點達到了三極管的飽和區(qū)而引起的非線性失真。對于的飽和區(qū)而引起的非線性失真。對于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達到了三極管由于放大電路的工作點達到了三極管的截止區(qū)而引起的非線性失真。對于的截止區(qū)而引起的非線性失真。對于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。 注意：對于注意：對于PNP管，由

22、于是負電源供電，管，由于是負電源供電，失真的表現(xiàn)形式，與失真的表現(xiàn)形式，與NPN管正好相反。管正好相反。34用圖解法估算最大輸出幅度用圖解法估算最大輸出幅度OiB = 0QuCE/ViC / mAACBDE交流負載交流負載線線 輸出波形沒有輸出波形沒有明顯失真時能夠輸明顯失真時能夠輸出最大電壓。即輸出最大電壓。即輸出特性的出特性的 A、B 所所限定的范圍。限定的范圍。 Q 盡量設在線段盡量設在線段 AB 的中點。則的中點。則 AQ = QB，CD = DE問題：如何求最大不失真問題：如何求最大不失真輸出電壓？輸出電壓？Vomax=min(VCEQ-VCES), ICQRL35放大電路的動態(tài)范圍

23、放大電路的動態(tài)范圍 放大電路要想獲得放大電路要想獲得大的不失真輸出幅大的不失真輸出幅度度，要求：，要求： 工作點工作點Q要設置在輸出特性曲線放大區(qū)的中要設置在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位；間部位； 要有合適的交流負載線要有合適的交流負載線。 36BJT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，當工作點進入飽和區(qū)或截止區(qū)時，將產生非線性失真將產生非線性失真。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CBi

24、i 截止區(qū)特點：截止區(qū)特點：iB=0， iC= ICEOvCE= VCES ，典型值為硅管，典型值為硅管0.2V-0.3V 鍺管鍺管0.1V37CCBCCEbcBJT(1)(2)(3)(4)VI IVRR、例題：圖中畫出了某固定偏流放大電路值的輸出特性及交、直流負載線，試求： 電源電壓，靜態(tài)電流和管降壓的值； 電阻， 的值； 輸出電壓的最大不失真幅度； 要使該電路能不失真地放大，基極正弦電流的最大幅值是多少？Q0.8 共射極放大電路共射極放大電路4.5380.8Q由圖題可知) 1 (CEcCCCVRIV因。故值的大小，的交點即直流負載線與橫坐標軸V6CCCCVVV3mA1A20CECBVIIQ

25、，點的位置可知，由CECCC0VVI 時，當解CEcCCCVRIVk2651020V7 . 0V66BBECCbIVVRCCBEbBKVL)2(VVRI定律：由4.539k3101363CCECCcIVVR為最大幅值。由圖題可知，A20)4(maxBI為交流輸出范圍為中心，以V5 . 48 . 0Q由交流負載線可知：)3(V5 . 135 . 4故最大不失真幅度為0.8Q4.540放大電路如圖所示。已知放大電路如圖所示。已知BJTBJT的的 =80=80， R Rb=300kb=300k， R Rc=2kc=2k， V VCC= +12VCC= +12V，求：，求：（1 1）放大電路的）放大電

26、路的Q Q點。點。此時此時BJTBJT工作在哪個區(qū)域？工作在哪個區(qū)域？（2 2）當）當R Rb=100kb=100k時，求放大電路的時，求放大電路的Q Q點。點。此時此時BJTBJT工作在哪個區(qū)域？（忽略工作在哪個區(qū)域？（忽略BJTBJT的飽和壓降）的飽和壓降） 共射極放大電路共射極放大電路例題：例題：例題：例題：PP.185 4.1.1 4.2.341作業(yè)：作業(yè)：pp.186 pp.186 4.2.34.2.3424.3.2 小信號模型分析法小信號模型分析法1. BJT的的H參數(shù)及小信號模型參數(shù)及小信號模型建立小信號模型的意義建立小信號模型的意義建立小信號模型的思路建立小信號模型的思路 當放

27、大電路的輸入信號電壓很小時，就可以把三極當放大電路的輸入信號電壓很小時，就可以把三極管小范圍內的特性曲線近似地用直線來代替，從而可以管小范圍內的特性曲線近似地用直線來代替，從而可以把三極管這個非線性器件所組成的電路當作線性電路來把三極管這個非線性器件所組成的電路當作線性電路來處理。處理。 由于三極管是非線性器件，這樣就使得放大電路的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。建立小信號模型，就是將非線性器件做分析非常困難。建立小信號模型，就是將非線性器件做線性化處理，從而簡化放大電路的分析和設計。線性化處理，從而簡化放大電路的分析和設計。431. BJT的的H參數(shù)及小信號模型參數(shù)

28、及小信號模型 H參數(shù)的引出參數(shù)的引出),(CEB1BEvvif 在小信號情況下，對上兩式取全微分得在小信號情況下，對上兩式取全微分得CECEBEBBBEBEdddBCEvvvvv IVii用小信號交流分量表示用小信號交流分量表示vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce 對于對于BJT雙口網(wǎng)絡，已知輸入雙口網(wǎng)絡，已知輸入輸出特性曲線如下：輸出特性曲線如下：iB=f(vBE) vCE=constiC=f(vCE) iB=const可以寫成：可以寫成：),(CEB2Cvifi CECECBBCCdddBCEvv IViiiiiBJT雙口網(wǎng)絡雙口網(wǎng)絡44CEBBEie V

29、ih v輸出端交流短路時的輸入電阻；輸出端交流短路時的輸入電阻；輸出端交流短路時的正向電流傳輸比或電輸出端交流短路時的正向電流傳輸比或電流放大系數(shù)；流放大系數(shù)；輸入端交流開路時的反向電壓傳輸比；輸入端交流開路時的反向電壓傳輸比；輸入端交流開路時的輸出電導。輸入端交流開路時的輸出電導。其中：其中：四個參數(shù)量綱各不相同，故稱為混合參數(shù)（四個參數(shù)量綱各不相同，故稱為混合參數(shù)（H參數(shù)）。參數(shù)）。vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevceCEBCfe Viih BCEBEre Ihvv BCECoe Iihv 1. BJT的的H參數(shù)及小信號模型參數(shù)及小信號模型 H參數(shù)的引出參

30、數(shù)的引出451. BJT的的H參數(shù)及小信號模型參數(shù)及小信號模型 H參數(shù)小信號模型參數(shù)小信號模型根據(jù)根據(jù)可得小信號模型可得小信號模型BJT的的H參數(shù)模型參數(shù)模型vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevceBJT雙口網(wǎng)絡雙口網(wǎng)絡461. BJT的的H參數(shù)及小信號模型參數(shù)及小信號模型 H參數(shù)小信號模型參數(shù)小信號模型 H H參數(shù)都是小信號參數(shù)，即微變參數(shù)或交流參數(shù)。參數(shù)都是小信號參數(shù)，即微變參數(shù)或交流參數(shù)。 H H參數(shù)與工作點有關，在放大區(qū)基本不變。參數(shù)與工作點有關，在放大區(qū)基本不變。 H H參數(shù)都是微變參數(shù)，所以只適合對交流信號的分析。參數(shù)都是微變參數(shù)，所以只適合對交流信號

31、的分析。 受控電流源受控電流源h hfefei ib b ，反，反映了映了BJTBJT的基極電流對集電的基極電流對集電極電流的控制作用。電流源極電流的控制作用。電流源的流向由的流向由ib的流向決定。的流向決定。 hrevce是一個受控電壓是一個受控電壓源。反映了源。反映了BJT輸出回路電輸出回路電壓對輸入回路的影響。壓對輸入回路的影響。471. BJT的的H參數(shù)及小信號模型參數(shù)及小信號模型 模型的簡化模型的簡化 hre和和hoe都很小，常忽都很小，常忽略它們的影響。略它們的影響。 BJT在共射連接時，其在共射連接時，其H參數(shù)的數(shù)量級一般為參數(shù)的數(shù)量級一般為 S101010101052433oe

32、fereieehhhhh481. BJT的的H參數(shù)及小信號模型參數(shù)及小信號模型 H參數(shù)的確定參數(shù)的確定 一般用測試儀測出；一般用測試儀測出；rbe 與與Q點有關，可用圖示儀測出。點有關，可用圖示儀測出。rbe= rbb + (1+ ) re其中對于低頻小功率管其中對于低頻小功率管 rbb200 則則 )mA()mV(26)1(200EQbeIr )mA()mV(26)mA()mV(EQEQeIIVrT 而而 (T=300K) 一般也用公式估算一般也用公式估算 rbe （忽略（忽略 re ）494.3.2 小信號模型分析法小信號模型分析法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

33、模型分析基本共射極放大電路（1）利用直流通路求利用直流通路求Q點點 共射極放大電路共射極放大電路bBEBBBRVVI 一般硅管一般硅管VBE=0.7V，鍺管，鍺管VBE=0.2V， 已知已知。BCII LCcCECCCE)(RIRVVV 502. 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（2）畫小信號等效電路畫小信號等效電路H參數(shù)小信號等效電路參數(shù)小信號等效電路512. 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）求放大電路動態(tài)指標求放大電路動態(tài)指標根據(jù)根據(jù))(bebbirRi vbcii )/(LccoRRi v則

34、電壓增益為則電壓增益為)()/()()/()()/(bebLcbebbLcbbebbLcciorRRRrRiRRirRiRRiA vvv（可作為公式）（可作為公式）電壓增益電壓增益H參數(shù)小信號等效電路參數(shù)小信號等效電路522. 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）求放大電路動態(tài)指標求放大電路動態(tài)指標輸入電阻輸入電阻輸出電阻輸出電阻令令0i v0b i0b iRo = Rc 所以所以bebbbebbbiiiirRirRiiiR )( vv LsR,0ttovviR533. 小信號模型分析法的適用范圍小信號模型分析法的適用范圍 放大電路的輸入信號幅度

35、較小，放大電路的輸入信號幅度較小，BJTBJT工作在其工作在其V VT T特性特性曲線的線性范圍（即放大區(qū)）內。曲線的線性范圍（即放大區(qū)）內。H H參數(shù)的值是在靜態(tài)工作參數(shù)的值是在靜態(tài)工作點上求得的。所以，放大電路的動態(tài)性能與靜態(tài)工作點參數(shù)點上求得的。所以，放大電路的動態(tài)性能與靜態(tài)工作點參數(shù)值的大小及穩(wěn)定性密切相關。值的大小及穩(wěn)定性密切相關。優(yōu)點優(yōu)點： 分析放大電路的動態(tài)性能指標分析放大電路的動態(tài)性能指標(Av 、Ri和和Ro等等)非常方便，非常方便，且適用于頻率較高時的分析。且適用于頻率較高時的分析。4.3.2 小信號模型分析法小信號模型分析法缺點缺點： 在在BJT與放大電路的小信號等效電路

36、中，電壓、電流等與放大電路的小信號等效電路中，電壓、電流等電量及電量及BJT的的H參數(shù)均是針對變化量參數(shù)均是針對變化量(交流量交流量)而言的，不能用而言的，不能用來分析計算靜態(tài)工作點。來分析計算靜態(tài)工作點。54 1. 電路如圖所示。電路如圖所示。試畫出其小信號等效試畫出其小信號等效模型電路。模型電路。-VC CRcRLReRb2Rb1Cb2Cb1+-vo+-vi+ceb 解：解：例題例題55 放大電路如圖所示放大電路如圖所示 。 試求：（試求：（1）Q點點(2) 例題例題V0iA= v /vVS0sA= v /voi RR 、已知已知 =50。 (3)(3)若出現(xiàn)如下圖所示的若出現(xiàn)如下圖所示的

37、失真現(xiàn)象，問是截至失失真現(xiàn)象，問是截至失真還是飽和失真，應如真還是飽和失真，應如何調整電路中那個元件？何調整電路中那個元件？56作業(yè)：作業(yè)： 4.3.8(a) (d) 4.3.9 4.3.12574.4 放大電路靜態(tài)工作點放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定問題的穩(wěn)定問題4.4.1 溫度對靜態(tài)工作點的影響溫度對靜態(tài)工作點的影響4.4.2 射極偏置電路射極偏置電路1. 基極分壓式射極偏置電路基極分壓式射極偏置電路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58QvCE/ViC/mAiB =0IBQ11. 溫度變化對溫度變化對ICBO的影響的影響

38、溫度溫度T 輸出特性曲線上移輸出特性曲線上移)()C25CBO(CBO00TTkTeII 2. 溫度變化對溫度變化對 的影響的影響溫度每升高溫度每升高1 C ， 要增加要增加0.5% 1.0%溫度溫度T 輸出特性曲線族間距增大輸出特性曲線族間距增大QvCE/ViC/mAiB =0IBQ1總之：總之： ICBO ICEO T IC 4.4.1 溫度對靜態(tài)工作點的影響溫度對靜態(tài)工作點的影響594.4.2 射極偏置電路射極偏置電路601. 穩(wěn)定工作點原理穩(wěn)定工作點原理目標：溫度變化時，使目標：溫度變化時，使I IC C維持恒定。維持恒定。 如果溫度變化時，如果溫度變化時，b b點電位能基點電位能基本

39、不變本不變，則可實現(xiàn)靜態(tài)工作點的穩(wěn)，則可實現(xiàn)靜態(tài)工作點的穩(wěn)定。定。T 穩(wěn)定原理：穩(wěn)定原理： IC IE IC VE 、VB不變不變 VBE IB （反饋控制）（反饋控制）b點電位基本不變的條件：點電位基本不變的條件：I1 IB ，CCb2b1b2BVRRRV 此時，此時，不隨溫度變化而變化。不隨溫度變化而變化。VB VBE 且且Re可取可取大些，反饋控制作用更強。大些，反饋控制作用更強。 一般取一般取 I1 =(510)IB ， VB =3V5V I1VBIB612. 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CCb2b1b2BVRRRV eBEBECRVVII )(ecCCCeEc

40、CCCCERRIVRIRIVV CBII I1VBIB62工作點穩(wěn)定，工作點穩(wěn)定，增益下降。增益下降。解決這個矛盾的方法是加電容解決這個矛盾的方法是加電容C Ce e。電壓增益電壓增益obcLv = -i (R /R )輸出回路：輸出回路：輸入回路：輸入回路：ib beeeb bebev =i r +i R =i r +i (1+ )R電壓增益：電壓增益：ebeLcebebLcbio)1()/()1()/(RrRRRriRRiA vvvobcLcLvib bebev-i (R /R )(R /R )A = -vi rr63iiiR = v /iRi21b/bbRRR biRbi =i +iib

41、bee11v+Rr + 1+ RebebRrR1/輸入電阻輸入電阻 提高了，相當于增加了一個提高了，相當于增加了一個(1+)Re的的電阻。電阻。輸入電阻輸入電阻iibRi64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 輸入信號端短路輸入信號端短路 負載開路負載開路 輸出端口加測試電輸出端口加測試電壓壓0)()(ecbsbeb RiiRritcbcecbev = (i - i )r +(i + i )R其中其中b2b1ss/RRRR 則則)1(esbeecectoRRrRriR v當當coRR 時，時，coRR 一般一般cceoRrR （）RooR

42、654.4.3 4.4.4作業(yè)：作業(yè)：664.5 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4.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路4.5.2 共基極放大電路共基極放大電路4.5.3 放大電路三種組態(tài)的比較放大電路三種組態(tài)的比較674.5.1 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構如圖示共集電極電路結構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 68小信號等

43、效電路小信號等效電路4.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路2.2.動態(tài)分析動態(tài)分析交流通路交流通路 694.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路2.2.動態(tài)分析動態(tài)分析電壓增益電壓增益輸出回路：輸出回路：輸入回路：輸入回路：LbbebLbbbebi)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，同相與iovv電壓跟隨器電壓跟隨器1 vA即即。704.5.1 共集電極

44、放大電路共集電極放大電路2.2.動態(tài)分析動態(tài)分析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iiiiibbvvR =vi+ iRib bebLv = i r +(1+ )i RibbeLvi =r +(1+ )RiiibbeLv= vv+Rr +(1+ )RbbeL = R | r +(1+ )R其中其中LeL/ RRR 71輸出電阻輸出電阻由電路列出方程由電路列出方程ebbtRiiii )(sbebtRri 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

45、 輸出電阻小輸出電阻小4.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路2.2.動態(tài)分析動態(tài)分析72rRRR 1/beseo共集電極電路特點：共集電極電路特點：同同相相與與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 vA4.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路734.5.2 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置電路相同CCb2b1b2BQVRRRV eBEQBQEQCQ

46、RVVII )( ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVV IICQBQ 742.2.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 vvv75 輸入電阻輸入電阻 輸出電阻輸出電阻coRR 2.2.動態(tài)指標動態(tài)指標小信號等效電路小信號等效電路 beeeiiiiiRR)1(i eeRiR/iv bebri/iv beieiiiii)1(/rRiRvvvvrR 1|bee764.5.3 放大電路三種組態(tài)的比較放大電路三種組態(tài)的比

47、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電路共射極放大電路 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大電路共集電極放大電路 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路共基極電路 772.2.三種組態(tài)的比較三種組態(tài)的比較pp.148 表4.5.1783.3.三種組態(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，輸出電阻與集，輸入電

48、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，作多級放大電路的中間級。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。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。在三種組態(tài)中，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?？捎糜谳斎爰?、輸出級或緩沖輸入電阻最高，輸出電阻最小，頻率特性好?？捎糜谳斎爰墶⑤敵黾壔蚓彌_級。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，有電流跟隨作用，輸入電阻小，輸只有電壓放大作用，沒有電流放大，有電流跟隨作用

49、，輸入電阻小，輸出電阻與集電極電阻有關。高頻特性較好，常用于高頻或寬頻帶低輸入阻抗出電阻與集電極電阻有關。高頻特性較好，常用于高頻或寬頻帶低輸入阻抗的場合。的場合。 4.5.3 放大電路三種組態(tài)的比較放大電路三種組態(tài)的比較79804.6 組合放大電路組合放大電路4.6.1 共射共射共基放大電路共基放大電路4.6.2 共集共集共集放大電路共集放大電路814.6.1 共射共射共基放大電路共基放大電路共射共基放大電路共射共基放大電路824.6.1 共射共射共基放大電路共基放大電路21o1oio1iovvvvvvvvvAAA )1(2be1be21be1L11rrrRA vbe2Lc22be2L222

50、)|(rRRrRA v其中其中 be2Lc22be12be21)|()1(rRRrrA v所以所以 12因為因為be1Lc21)|(rRRA v因此因此 組合放大電路總的電壓增益等于組合放大電路總的電壓增益等于組成它的各級單管放大電路電壓增益組成它的各級單管放大電路電壓增益的乘積。的乘積。 前一級的輸出電壓是后一級的輸前一級的輸出電壓是后一級的輸入電壓，后一級的輸入電阻是前一級入電壓，后一級的輸入電阻是前一級的負載電阻的負載電阻RL。電壓增益電壓增益2be2L1rR 834.6.1 共射共射共基放大電路共基放大電路輸入電阻輸入電阻RiiiivRb|rbe1Rb1|Rb2|rbe1 輸出電阻輸出

51、電阻Ro Rc2 84T1、T2構成復合管，可等效為一個構成復合管，可等效為一個NPN管管(a) (a) 原理圖原理圖 (b)(b)交流通路交流通路4.6.2 共集共集共集放大電路共集放大電路851BBii2EEii12CCCiii（1）等效電流放大系數(shù)大：）等效電流放大系數(shù)大：12 。（2）等效輸入電阻高。）等效輸入電阻高。（3）根據(jù)管子的類型，復合管有四種：）根據(jù)管子的類型，復合管有四種：+ +VCCviT2voT1T2T1T86T2T1TT2T1TT2T1T等效管的類型與等效管的類型與T1 相同。相同。874.6.2 共集共集共集放大電路共集放大電路1. 復合管的主要特性復合管的主要特性

52、兩只兩只NPN型型BJT組成的復合管組成的復合管 兩只兩只PNP型型BJT組成的復合管組成的復合管 rberbe1(1 1)rbe2 884.6.2 共集共集共集放大電路共集放大電路1. 復合管的主要特性復合管的主要特性PNP與與NPN型型BJT組成的復合管組成的復合管 NPN與與PNP型型BJT組成的復合管組成的復合管 rberbe1894.6.2 共集共集共集放大電路共集放大電路2. 共集共集 共集放大電路的共集放大電路的Av、 Ri 、Ro iovvvA LbeL11RrR 1|bebseorRRRR式中式中 1 2 rberbe1(1 1)rbe2 R LRe|RL RiRb|rbe(

53、1 )R L 904.6.24.6.2作業(yè)作業(yè)4.5.2 4.5.34.5.2 4.5.3914.7 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應4.7.1 單時間常數(shù)單時間常數(shù)RC電路的頻率響應電路的頻率響應4.7.2 BJT的高頻小信號模型及頻率參數(shù)的高頻小信號模型及頻率參數(shù)4.7.3 單級共射極放大電路的頻率響應單級共射極放大電路的頻率響應4.7.4 單級共集電極和共基極放大電路的高頻響應單級共集電極和共基極放大電路的高頻響應4.7.5 多級放大電路的頻率響應多級放大電路的頻率響應 研究放大電路的動態(tài)指標（主要是增益）隨信研究放大電路的動態(tài)指標（主要是增益）隨信號頻率變化時的響應。號頻率變化時的

54、響應。92問題提出問題提出 前面所講述的均以單一頻率的正弦信號來研前面所講述的均以單一頻率的正弦信號來研究，事實上信號的頻率變化比較寬（例如聲音信究，事實上信號的頻率變化比較寬（例如聲音信號、圖象信號），對一個放大器，當號、圖象信號），對一個放大器，當ui 一定時，一定時，f變化變化 uo變化，即變化，即Au=uo/ui 變化，換句話說：變化，換句話說：Au與與f有關。有關。 頻率響應概述頻率響應概述 頻率頻率響應響應是放大電路的一項重要特性，它是放大電路的一項重要特性，它是用來衡量一個放大電路對不同輸入信號頻是用來衡量一個放大電路對不同輸入信號頻率的適應程度。率的適應程度。9394放大電路頻

55、率放大電路頻率響應響應就是指電壓放大倍數(shù)與頻率的關系，即：就是指電壓放大倍數(shù)與頻率的關系，即：幅頻特性是描繪放大倍數(shù)的幅度隨頻率變化幅頻特性是描繪放大倍數(shù)的幅度隨頻率變化而變化的規(guī)律。即而變化的規(guī)律。即)( fFAu 相頻特性是描繪輸出信號與輸入相頻特性是描繪輸出信號與輸入信號之間相位差隨頻率變化而變化信號之間相位差隨頻率變化而變化的規(guī)律。即的規(guī)律。即)(iofUUA幅頻特性幅頻特性相頻特性相頻特性)( fFAu由于電壓放大倍數(shù)是矢量，故包含兩個內容：電壓放大倍數(shù)的模由于電壓放大倍數(shù)是矢量，故包含兩個內容：電壓放大倍數(shù)的模與頻率的關系，稱為與頻率的關系，稱為幅頻特性幅頻特性; ;電壓放大倍數(shù)的

56、相位與頻率的關系，電壓放大倍數(shù)的相位與頻率的關系，稱為稱為相頻特性相頻特性頻率響應的基本概念頻率響應的基本概念1 1、幅頻特性和相頻特性、幅頻特性和相頻特性95uAumAumA707. 0典型的單管共射放大電路的幅頻特性和相頻特性典型的單管共射放大電路的幅頻特性和相頻特性96uAumAumA707.0LfHf2 2、下限頻率、上限頻率和通頻帶、下限頻率、上限頻率和通頻帶下限頻率上限頻率BWf通通頻頻帶帶97 產生頻率失真的原因是產生頻率失真的原因是: :1.1.放大電路中存在電抗性元件，放大電路中存在電抗性元件，例如例如 耦合電容、旁路電容、分布電容、變壓耦合電容、旁路電容、分布電容、變壓 器

57、、分布電感等器、分布電感等; ; 2.2.三極管的三極管的 ( ( ) )是頻率的函數(shù)。是頻率的函數(shù)。 在研究頻率特性時，三極管的低頻小信號在研究頻率特性時，三極管的低頻小信號模型不再適用，而要采用高頻小信號模型。模型不再適用，而要采用高頻小信號模型。幅頻特性偏離中頻值的現(xiàn)象稱為幅頻特性偏離中頻值的現(xiàn)象稱為幅度頻率失真幅度頻率失真; 相頻特性偏離中頻值的現(xiàn)象稱為相頻特性偏離中頻值的現(xiàn)象稱為相位頻率失真相位頻率失真。98二、波特（二、波特（BodeBode）圖）圖1 1、坐標軸的選取、坐標軸的選取橫坐標（橫坐標（f）：用對數(shù)刻度，故每十倍頻率在）：用對數(shù)刻度，故每十倍頻率在坐標軸上的長度是相等的

58、，稱十倍頻程坐標軸上的長度是相等的，稱十倍頻程縱坐標：縱坐標：幅頻特性：幅頻特性：相頻特性：相頻特性：20lgVA 目的：目的：(1)(1)橫坐標可以容納很寬的頻率范圍橫坐標可以容納很寬的頻率范圍(2)(2)對幅頻特性對幅頻特性, ,多項的乘除可以變?yōu)槎囗椀某顺梢宰優(yōu)楦黜棇?shù)的加減各項對數(shù)的加減994.7.1 單時間常數(shù)單時間常數(shù)RC電路的頻率響應電路的頻率響應1. RC低通電路的頻率響應低通電路的頻率響應RC電路的電壓增益（傳遞函數(shù)）：電路的電壓增益（傳遞函數(shù)）：則則oHi( )1/ j1( )( )1/ j1VVsCAsV sRCjRC且令且令RCf21H)/j(11HioHffVVAV

59、 電壓增益的幅值（模）電壓增益的幅值（模）2HH)/(11ffAV（幅頻響應）（幅頻響應）電壓增益的相角電壓增益的相角)/(arctanHHff（相頻響應）（相頻響應）增益頻率函數(shù)增益頻率函數(shù)RC低通電路低通電路 100最大誤差最大誤差 -3dB時時，當當 Hff 2H111( /)VHAffdB 01lg20|lg20uA時時，當當 Hff H2H1/1( /)VHAffffH20lg20lg(/)VHAff0分貝水平線分貝水平線斜率為斜率為 -20dB/十倍頻程十倍頻程 的直線的直線2H11()VHAff幅頻響應：幅頻響應：f0.1fH0fH10fH100fH-20-4020lg | dB

60、vHA（）-20dB/十倍頻程十倍頻程 10Hff 0.1VHA20lg20dBVHA 100Hff 0.01VHA20lg40dBVHA Hff 0.707VHA20lg3dBVHA 101相頻響應相頻響應時時，當當 Hff 時時，當當 Hff 090時時，當當 Hff 45時時，當當 100.1 HHfff 十十倍倍頻頻程程的的直直線線斜斜率率為為/45 可見：當頻率較低時，可見：當頻率較低時，AVH 1，輸出與輸入電壓之間的，輸出與輸入電壓之間的相位差相位差=0。隨著頻率的提高，。隨著頻率的提高， AVH下降，相位差下降，相位差增大，且增大，且輸出電壓是滯后于輸入電壓的，最大滯后輸出電壓