模擬電路課件 第四章

1、第四章 雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎22.1 2.1 晶體管晶體管 晶體管，也叫半導體三極管或雙極型晶體管（晶體管，也叫半導體三極管或雙極型晶體管（Bipolar Junction Transistor,簡稱簡稱BJT）。由兩個）。由兩個PN結(jié)組成的。結(jié)組成的。2.1.1 晶體管結(jié)構(gòu)晶體管結(jié)構(gòu)-NNP發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié) 集電結(jié)ecb發(fā)射極集電極基極-bceNPN型型晶體管符號發(fā)射結(jié)正偏時發(fā)射極電流方向3-PPN發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié) 集電結(jié)ecb發(fā)射極集電極基極-ebcPNP型晶體管符號2.1.2 晶體管的工作原理晶體管的工作原理 三極管在工作時要加上適當?shù)闹绷髌秒妷?。若工作在放大狀態(tài)，

2、則：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。4發(fā)射結(jié)正偏：發(fā)射結(jié)正偏：+UCE UBEUCBNNPBBVCCVRbRCebc共發(fā)射極接法共發(fā)射極接法c區(qū)區(qū)b區(qū)區(qū)e區(qū)區(qū)電源電源VBB保證發(fā)射結(jié)正偏保證發(fā)射結(jié)正偏UCB=UCE UBE 0 保證集保證集電結(jié)反偏電結(jié)反偏其它結(jié)構(gòu)：其它結(jié)構(gòu)：共集電極接法、共基極接法共集電極接法、共基極接法5三極管的三種連接方式三極管的三種連接方式(c ) 共集電極接法共集電極接法，集電極作為公共電極。，集電極作為公共電極。(a) 共基極接法共基極接法，基極作為公共電極；基極作為公共電極；(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；，發(fā)射極作為公共電極；

3、BJT的三種連接方式的三種連接方式6發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子 ，形成了擴，形成了擴散電流散電流IEN 。同時從基區(qū)向發(fā)射區(qū)也有空穴的擴。同時從基區(qū)向發(fā)射區(qū)也有空穴的擴散運動，形成電流散運動，形成電流IEP。但空穴數(shù)量小（但空穴數(shù)量?。≒區(qū)摻雜區(qū)摻雜濃度低），可忽略濃度低），可忽略。 所以發(fā)射極電流所以發(fā)射極電流I E I EN 由于濃度差異，發(fā)射區(qū)的電子注入基區(qū)后由于濃度差異，發(fā)射區(qū)的電子注入基區(qū)后向集電結(jié)方向擴散，擴散過程中部分電子向集電結(jié)方向擴散，擴散過程中部分電子與空穴復合。而基區(qū)中價電子不斷被電源與空穴復合。而基區(qū)中價電子不斷被電源VBB拉走，形

4、成空穴電流拉走，形成空穴電流IBN，并且基極電，并且基極電流流I B I BN 。n BJT內(nèi)部的載流子的運動內(nèi)部的載流子的運動NNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIEBI（1）發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子（2）電子在基區(qū)的擴散和復合通常將基區(qū)做得很薄，摻雜濃底很低，使得絕大部分自由電子能擴散到集電結(jié)通常將基區(qū)做得很薄，摻雜濃底很低，使得絕大部分自由電子能擴散到集電結(jié)7因為集電結(jié)反偏，有利于收集擴散到集因為集電結(jié)反偏，有利于收集擴散到集電區(qū)邊緣的電子，形成電流電區(qū)邊緣的電子，形成電流ICN ，其值基，其值基本上等于集電極電流本上等于集電極電流IC。集電結(jié)反偏，有利于集電結(jié)內(nèi)少子漂移集電結(jié)反偏，

5、有利于集電結(jié)內(nèi)少子漂移運動，形成漂移電流，記為反向飽和電運動，形成漂移電流，記為反向飽和電流：流：ICBO，該值很小，但受溫度影響大該值很小，但受溫度影響大NNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIEBICNICICBOI（3 3）集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)擴散的電子）集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)擴散的電子1. 發(fā)射區(qū)重摻雜發(fā)射區(qū)重摻雜2. 基區(qū)必須很薄基區(qū)必須很薄3. 集電結(jié)的面積應很大集電結(jié)的面積應很大4. 工作時工作時:發(fā)射結(jié)應正向偏置，集電結(jié)應反向偏置發(fā)射結(jié)應正向偏置，集電結(jié)應反向偏置小結(jié)：小結(jié)：8NNPBBVCCVRbRCebcn 三極管的電流分配關系CCNCBOIIIBBNCBOEPBNCBOI

6、IIIIIEENEPENCNBNIIIIIIIENEPIIEBICNICICBOI極電集電流：極電集電流：基極電流：基極電流：發(fā)射集電流：發(fā)射集電流：可得：可得：ECBIIIIBN92. 2. 電流分配關系電流分配關系發(fā)射極注入電流傳輸?shù)郊姌O的電流設 ECNII 即根據(jù)傳輸過程可知根據(jù)傳輸過程可知 IC= ICN+ ICBO通常通常 IC ICBOECII 則有 表達了表達了IE轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為ICB的能力。它的能力。它只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關，與外加電壓無關。一般有關，與外加電壓無關。一般 = 0.9 0.99 。IE=IB+ IC定義：共基極直流電放大系數(shù)

7、：ECBOEIIIIC10將三極管共射極電流放大能力，定義為直流電流放大系數(shù)直流電流放大系數(shù)：CNCCBOBNBCBOIIIIII整理可得：(1)CBCBOIII定義集-射集之間的穿透電流ICEO，令：，令：(1)CEOCBOIICBCEOIII可得：CCBBIIII一般情況下，穿透電流遠小于IC，可得電流放大系數(shù)： IEICIB，其中，其中，IE和和IC要遠大于要遠大于IB，在分析計算中，一般可令在分析計算中，一般可令IE IC11EBC(1)I =I + ICBEBIIII由：由：CCNCBOCNEEEEE(1) I = I+ I()()()1CBCBOBCBOBCBOECCBOECNII

8、IIIIIIIIIIIIIIII共基極放大電路共基極放大電路4. 4. 放大作用舉例放大作用舉例若若 vI = 20mV電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)4920mVV98. 0IO vvvA使使 iE = -1 mA，則則 iC = iE = -0.98 mA， vO = - iC RL = 0.98 V，當 = 0.98 時，時，132.1.3 晶體管的伏安特性曲線（共發(fā)射極接法）晶體管的伏安特性曲線（共發(fā)射極接法）輸入特性曲線輸入特性曲線 iB=f(uBE) uCE=常數(shù)常數(shù)+i-uBE+-uBTCE+Ci0.40.2i(V)(uA)BE80400.80.6Bu=0VuCE 1VCEu（2）uCE

9、 1V再增加時，曲線右移很不明顯（電子數(shù)量一定，增大電壓，再增加時，曲線右移很不明顯（電子數(shù)量一定，增大電壓，iB無明無明顯變化，此時，輸入特性曲線基本重合）顯變化，此時，輸入特性曲線基本重合）。（1）與）與uCE=0V相比，當相比，當uCE=1V時，時， 集電結(jié)放加反向電壓，其收集電子能力加集電結(jié)放加反向電壓，其收集電子能力加強，所以基區(qū)復合減少，強，所以基區(qū)復合減少， 當當uBE 一定時，一定時，iB 減小。特性曲線將向右移動。減小。特性曲線將向右移動。 三極管V-A特性曲線用于表示各極電壓和電流之間關系，反映了三極管的性能，是分析放大電路的重要依據(jù)。包括：輸入特性和輸出特性。死區(qū)電壓死區(qū)

10、電壓硅硅 0.5V鍺鍺 0.1V導通壓降導通壓降硅硅 0.7V鍺鍺 0.3V=1VuCE14輸出特性曲線輸出特性曲線 iC=f(uCE) iB=常數(shù)常數(shù)輸出特性曲線：輸出特性曲線：現(xiàn)以iB=60uA一條加以說明。 （1）當）當uCE=0 V時，因集電極無收集電子作用，時，因集電極無收集電子作用，iC=0。（2） uCE Ic ，Ic受受uCE影響較大。影響較大。 （3） 當當uCE 1V后，收集電子后，收集電子的能力足夠強。這時，發(fā)射到的能力足夠強。這時，發(fā)射到基區(qū)的電子絕大部分都被集電基區(qū)的電子絕大部分都被集電極收集，形成極收集，形成iC。所以。所以uCE再增再增加，加，iC基本保持不變?；?/p>

11、本保持不變。同理，可作出同理，可作出i iB B= =其他值的曲線。其他值的曲線。 iCCE(V)(mA)=60uAIBu=0BBII=20uABI=40uAB=80uAI=100uAIB15n 輸出特性曲線可以分為三個工作區(qū)域輸出特性曲線可以分為三個工作區(qū)域: :飽和區(qū)飽和區(qū)iC受uCE顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)uCE0.7 V。 此時發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)也正偏。截止區(qū)截止區(qū)iC接近零的區(qū)域，相當iB=0的曲線的下方。 此時，發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。放大區(qū)放大區(qū) 曲線基本平行等距。此時，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。該區(qū)中有：BCII iCIBIB=0uCE(V)(mA)=20uABI=40uABI=

12、60uABI=80uABI=100uA 放放大大區(qū)區(qū) 截止區(qū)截止區(qū) 飽飽和和區(qū)區(qū) IBIC162.1.4 晶體管的主要電參數(shù)晶體管的主要電參數(shù)1.電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)（2 2）共基極電流放大系數(shù)：）共基極電流放大系數(shù)：BCII BCii ECII ECii iCE=20uA(mA)B=40uAICu=0(V)=80uAIBBBIBiIBI =100uACBI=60uAi2.31.5（1 1）共發(fā)射極電流放大系數(shù)：）共發(fā)射極電流放大系數(shù)： 直流放大系數(shù)： 交流放大系數(shù)： 直流放大系數(shù)反映靜態(tài)（直流工作狀態(tài)）時集電集電流與基極電流之比； 交流放大系數(shù)反映動態(tài)（交流工作狀態(tài)）時電流放大特性。估算

13、中，一般?。?72. 極間反向電流極間反向電流 （2）集電極發(fā)射極間的穿透電流）集電極發(fā)射極間的穿透電流ICEO 基極開路時，集電極到發(fā)射極間的電基極開路時，集電極到發(fā)射極間的電流流穿透電流穿透電流 。其大小與溫度有關。其大小與溫度有關。 （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)射極開路時，在其集電結(jié)上加反向電壓，得到反向電流。它實際上就發(fā)射極開路時，在其集電結(jié)上加反向電壓，得到反向電流。它實際上就 是一個是一個PN結(jié)的反向電流（少子漂移引起）。結(jié)的反向電流（少子漂移引起）。其大小與溫度有關其大小與溫度有關。 鍺管：鍺管：I CBO為微安數(shù)量級，為微安數(shù)量級， 硅管

14、：硅管：I CBO為納安數(shù)量級。為納安數(shù)量級。CBOCEO)1 (II+ICBOecbICEO18 3. 3.極限參數(shù)極限參數(shù) Ic過大時， 要下降。當值下降到線性放大區(qū)值的70時，所對應的 集電極電流稱為集電極最大允許電流ICM。（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）集電極最大允許功率 損耗損耗PCM 集電極電流通過集電結(jié)時所產(chǎn)生的功耗（防止管子發(fā)熱引起的管損）： PC= ICUCE UB UE 對PNP管：UC UB ICIB同時滿足： IE=IB+IC例例：在某放大電路中，已知：I1=-1.4mA,I2=-0.03mA,I3=1.43mA,試確定三極

15、 管類型，并區(qū)分各電極。解：根據(jù)電流的參考方向及給定的電流，I1、I2的實際方向朝外，I3向里，并且有：I3=|I1|+|I2|則：3腳為發(fā)射極，2腳為基極，1腳為集電極；由發(fā)射極電流流向，可知：PNP管。222. 2. 根據(jù)三極管各極電位，判斷三極管的類型根據(jù)三極管各極電位，判斷三極管的類型例：例：在某放大電路中，試確定三極管類型，并區(qū)分各電極。解：I3遠大于I2可知，3腳為基極；由基極電流流向，可知：NPN管，其中，2腳為集電極，1腳為發(fā)射極。三極管若工作在放大狀態(tài)，應滿足：發(fā)射結(jié)正偏置，集電結(jié)反偏置。對NPN管：UC UB UE 對PNP管：UC UB UBUE,故為NPN管； （2）因

16、為：U3-U1=-0.3V，故為鍺管。其中，3腳為b, 1腳為e，2腳為c； 因為：UCUBUA,故為PNP管。243. 3. 根據(jù)三極管的電位，判斷三極管的工作狀態(tài)根據(jù)三極管的電位，判斷三極管的工作狀態(tài)三極管工作在放大狀態(tài)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反向偏置；三極管工作在截至狀態(tài)：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反向偏置；三極管工作在飽和狀態(tài)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正向偏置；對于NPN型三極管：當UBE死區(qū)電壓，UCEUBE時，即：UCUB, 三極管處于放大狀態(tài)當當UBE死區(qū)電壓，UCEUBE時，即：UCUBE,三極管處于放大狀態(tài)；UBE=-4V,小于死區(qū)電壓，三極管截止；UBE=0.7V,大于死區(qū)電壓，且UCE=0

17、.3VUBEQ,所以，由UBEQ引起的IBQ的變化不太明顯2 2、溫度對三極管電流放大系數(shù)、溫度對三極管電流放大系數(shù)的影響較大：的影響較大：隨溫度的升高而增大隨溫度的升高而增大3 3、溫度對三極管反向飽和電流、溫度對三極管反向飽和電流I ICBOCBO影響較大影響較大反向飽和電流由少數(shù)載流子形成，受溫度影響較大，幾乎是按指數(shù)規(guī)律上升T 輸出特性曲線間距增大，即iC增大ICBO(1)CEOCBOIICBCEOIIIUBEIBQICQ點上移點上移iCuCEQQ n 三極管在不同環(huán)境溫度下的輸出特性曲線三極管在不同環(huán)境溫度下的輸出特性曲線72I1I2IBn 靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路ICI

18、E+b2Rb1b1CCTCRRVRu+-Lo-+uiCb2Rce分壓式工作點穩(wěn)定電路結(jié)構(gòu)：增加射極電阻Re，以及分壓電阻：Rb1和Rb2滿足：I1IBQ一般?。篒1=（510）IBQI1 I2電路滿足：CCb2b1b2BQRRRVU由串聯(lián)分壓，可得：73+b2Rb1b1CCTCRRVRu+-Lo-+uiCb2Rce靜態(tài)工作點穩(wěn)定過程分析：靜態(tài)工作點穩(wěn)定過程分析：TUBEICICIEUECCb2b1b2BQRRRVUUBE=UBQ-UEQ=UBQ - IEQ ReUBQ穩(wěn)定，基本不受溫穩(wěn)定，基本不受溫度影響度影響IB由輸入特性曲線由輸入特性曲線I1I2IBICIE74n 靜態(tài)與動態(tài)分析靜態(tài)與動態(tài)

19、分析: :CCb2b1b2BQVRRRUIBQ=ICQ/ UCEQ = VCC - ICQRC - IEQRe VCC ICQ(RC+Re)ICQ IEQ =UEQ/Re = （UBQ- UBEQ）/ Re +b2cReVRRRb1TCC直流通路75將電容短路將電容短路, ,直流電源短路，畫出電路的交流小信號等效電路直流電源短路，畫出電路的交流小信號等效電路n 動態(tài)分析：動態(tài)分析： +ebbciRiRRb1berRuoC+-LRi-+ub2RRiicbiii76+ebbciRiRRb1berRuoC+-LRi-+ub2RRiicbiiin 電壓放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)：RL= RC / RLeb

20、eLebebLbiou)(1)(1RrRRriRiuuA ebbebi)1(Ririu )/(LCboRRiu Re77n 輸入電阻：輸入電阻：ebebii)(1RriuR b2b1ii/RRRR n 輸出電阻輸出電阻coRR +ebbciRiRRb1berRuoC+-LRi-+ub2RRiicbiiioR78思考：若在思考：若在Re兩端并電容兩端并電容Ce會對會對Au、Ri、Ro有什么影響？有什么影響？+b2Rb1b1CCTCRRVRu+-Lo-+uiCb2RceCe79+RVebCCR2.6.1 共集電極放大電路共集電極放大電路2.6 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

21、極放大電路+-RuRVeuib-C1+CCoTRL2C+-RSSuIBIEUBEUCEeEQBEQbBQCCRIURIVeBQBEQbBQ)1 (RIURIebCCRRUVI)1 (BEQBQBQCQIIeCCCeECCCERIVRIVU 電路結(jié)構(gòu)及直流通路靜態(tài)工作點分析：靜態(tài)工作點分析：; ; ; ;80n 動態(tài)分析動態(tài)分析（1 1）交流通路及微變等效電路）交流通路及微變等效電路+-RuRVeuib-C1+CCoTRL2C+-RSSu+ebbciRiRberuo-LRi-+ubRiicbiii+Ru-+SSeR81n 電壓放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)：)/)(1)/)(1LebeLeiouRRrR

22、RuuA)/)(1(LebebiRRriu )/()1(LeboRRiu +ebbciRiRberuo-LRi-+ubRiicbiii+Ru-+SSeR1 （射極跟隨器）82n 輸入電阻輸入電阻+ebbciRiRberuo-LRi-+ubRiicbiii+Ru-+SSeR)/)(1LebebiiRRriuR biiR/RR bLebe)(1R/)R/Rr 與共射極放大電路相比，共集電極放大電路的輸入電阻較大。83n 輸出電阻輸出電阻+SbuRRberiRbecbe+-iiboRrRRRurRurRuuiuR 1beseebesbesobRe)1(iii be)1(iRu besbrRui bS

23、s/ RRR令輸入信號為0，并斷開負載電阻RL84射極輸出器的特點：射極輸出器的特點：電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)=1=1，輸入阻抗高，輸出阻抗小。，輸入阻抗高，輸出阻抗小。射極輸出器的應用射極輸出器的應用1 1、放在多級放大器的輸入端，提高整個放大器的輸入電阻。、放在多級放大器的輸入端，提高整個放大器的輸入電阻。2 2、放在多級放大器的輸出端，減小整個放大器的輸出電阻。、放在多級放大器的輸出端，減小整個放大器的輸出電阻。n 小結(jié)：小結(jié)：852.6.2 共基極電路共基極電路+S+Vb11b2ui-u+2SCCR-RCCRcRR+uLo-eR共基極放大電路圖86n 靜態(tài)分析靜態(tài)分析直流通路直流通路C

24、Cb2b1b2BQVRRRUeBEQBQEQCQRUUII)(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVUCQBQII+S+Vb11b2ui-u+2SCCR-RCCRcRR+uLo-eR+b2Rb1RRVRceCC87n 動態(tài)分析動態(tài)分析畫出電路的交流小信號等效電路+S+Vb11b2ui-u+2SCCR-RCCRcRR+uLo-eR（1 1）電壓放大倍數(shù)）電壓放大倍數(shù)beLciou)/(rRRuuA bebiriu )/(LCboRRiu +ebbciRiberi-+ueRiiceiiiRu-+SSR+ouLR-Rcib88n 輸入電阻輸入電阻eiiiuR bii/ RRR n 輸出

25、電阻輸出電阻coRR )(1)(1bebbebriri)(1/bebrR +ebbciRiberi-+ueRiiceiiiRu-+SSR+ouLR-Rcib89三種基本組態(tài)的比較三種基本組態(tài)的比較電壓增益：電壓增益：beLc)/(rRR 輸入電阻：輸入電阻：beb/ rR輸出電阻：輸出電阻：cR)/)(1()/()1(LebeLeRRrRR )/)(1(/LebebRRrR 1)/(/bebserRRRbeLc)/(rRR 1/beerRcR+-RuRVeuib-C1+CCoTRL2C+-RSSu共集共集+S+Vb11b2ui-u+2SCCR-RCCRcRR+uLo-eR共基共基共射共射+b2

26、b-iucC+RR-CCb1RuToL+CV902.6 多級放大電路多級放大電路一. 多級放大器的耦合方式1.1.阻容耦合阻容耦合優(yōu)點：優(yōu)點： 各級放大器靜態(tài)工作點獨立。 輸出溫度漂移比較小。缺點：缺點： 不適合放大緩慢變化的信號。（對低頻信號，容抗大，信號衰減嚴重） 不便于作成集成電路。+Re1b12Rb11Rc1RRb2b1Cb2CT1ou_uib3LTV2CRCCRe2+輸入級輸入級中間級中間級輸出級uoiu信號源負載912. 直接耦合直接耦合優(yōu)點：優(yōu)點： 各級放大器靜態(tài)工作各級放大器靜態(tài)工作點相互影響。點相互影響。 輸出溫度漂移嚴重（零點或時間漂移）輸出溫度漂移嚴重（零點或時間漂移）缺

27、點：缺點： 可放大緩慢變化的信號?？煞糯缶徛兓男盘?。 電路中無電容，便于集成化。電路中無電容，便于集成化。+-uR21oVTTRie1e2CCuc1RRb11EEV輸入端對地短路時，仍存在呈緩慢不規(guī)則變化的輸出電壓其它耦合方式還包含：變壓器耦合、光電耦合等92n 多級放大電路的計算多級放大電路的計算i.o.uUUA o1.o.i.o1.UUUU u2u1AA 前級的輸出阻抗是后級的信號源阻抗前級的輸出阻抗是后級的信號源阻抗 后級的輸入阻抗是前級的負載后級的輸入阻抗是前級的負載1. 兩級之間的相互影響兩級之間的相互影響2. 電壓放大倍數(shù)（以兩級為例）電壓放大倍數(shù)（以兩級為例）注意：在算前級放

28、大倍注意：在算前級放大倍數(shù)時，要把后級的輸入數(shù)時，要把后級的輸入阻抗作為前級的負載！阻抗作為前級的負載！unu2u1uAAAA 擴展到擴展到n級：級：+io1Ruo1-u+i1Ro2oR-LuuRA2+o1i2oRR-u+負載o2A1iR933. 輸入電阻輸入電阻4. 輸出電阻輸出電阻Ri=Ri（最前級）（最前級） ( (某些電路中，需考慮后級對輸入級電阻影響）某些電路中，需考慮后級對輸入級電阻影響）Ro=Ro（最后級）（最后級） (某些電路中，需考慮前級對輸出級電阻影響某些電路中，需考慮前級對輸出級電阻影響）+io1Ruo1-u+i1Ro2oR-LuuRA2+o1i2oRR-u+負載o2A1

29、iR94設：設： 1= 2= =100，UBE1=UBE2=0.7 V。例：例：兩級放大電路如下圖示，求兩級放大電路如下圖示，求Q、Au、Ri、Ro+Rb1Vi+c1RRub2e1b1Te1CCCR-CRe2c2R+ou-1T251k20k5.1k2.7k3.9k4.3kCe295解：解：（1）求靜態(tài)工作點）求靜態(tài)工作點1mA7 . 27 . 038. 3=e1BEB1C1RUUIuA10/C1B1IIV4 . 28 . 7112e11C1ccCE1RIIVUEV9 . 61 . 5112c1C1ccB2C1RIVUU3.38V=CCb2b1b2B1VRRRU+Rb1Vi+c1RRub2e1b

30、1Te1CCCR-CRe2c2R+ou-1T251k20k5.1k2.7k3.9k4.3kCe2(+12V)96mA1 . 19 . 3/ ) 6 . 712(/ )(e2E2CCC2E2RUUIIV73. 43 . 41 . 1c2C2C2RIUV6 .77 .09 .6BE2B2E2UUUV87. 26 . 773. 4E2C2CE2UUU+Rb1Vi+c1RRub2e1b1Te1CCCR-CRe2c2R+ou-1T251k20k5.1k2.7k3.9k4.3kCe2(+12V)A11C22IIB97畫微變等效電路：畫微變等效電路：+Rb1Vi+c1RRub2e1b1Te1CCCR-CRe

31、2c2R+ou-1T251k20k5.1k2.7k3.9k4.3kCe2(+12V)+b1b2b1+ib1c1iii-re1b1c1RuRbe1RRc1irie2Rb2c2c2c2ibe2b2ib2uo+-oR（2）求電壓放大倍數(shù)）求電壓放大倍數(shù)98計算三極管的輸入電阻計算三極管的輸入電阻k3 .213.126101200mA)(mV)(26)1 (=k9 .2126101200mA)(mV)(26)1 (=E2bbbe2E1bbbe1IrrIrr+Rb1Vi+c1RRub2e1b1Te1CCCR-CRe2c2R+ou-1T251k20k5.1k2.7k3.9k4.3kCe2(+12V)99電

32、壓增益：電壓增益：be2i2be1i2c11, 2 .559 . 2)7 . 2/1 . 5(100)/(=rRrRRAu式中1873 . 23 . 4100)/(=be2Lc2u2rRRA10322)187(2 .5521uuuAAA+b1b2b1+ib1c1iii-re1b1c1RuRbe1RRc1irie2Rb2c2c2c2ibe2b2ib2uo+-oR注：后級的輸入阻抗是前級的負載100（3）求輸入電阻）求輸入電阻Ri =Ri1 =rbe1 / Rb1 / Rb2 =2.41 k （4）求輸出電阻）求輸出電阻RO =RC2 = 4.3 k +b1b2b1+ib1c1iii-re1b1c

33、1RuRbe1RRc1irie2Rb2c2c2c2ibe2b2ib2uo+-oR1012.8 放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性頻率響應頻率響應放大器的電壓放大倍數(shù)與頻率的關系放大器的電壓放大倍數(shù)與頻率的關系下面先分析無源下面先分析無源RC網(wǎng)絡的頻率響應網(wǎng)絡的頻率響應)()( |)(ffAfAUU 其中：其中： 稱為放大器的幅頻響應稱為放大器的幅頻響應)( |fAU 稱為放大器的相頻響應稱為放大器的相頻響應)( f 102RC低通電路RCCRCUUAU j11j1j1io （1）頻率特性的表達式：）頻率特性的表達式：無源無源RC電路的頻率響應電路的頻率響應RCf 21H 令：令：HioUj1

34、1ffUUA 則：則：+-RuuiCo2HU)(11ffA 幅頻響應：幅頻響應：)arctg(Hff 相頻響應：相頻響應：RC低通電路：允許低頻信號通過，而衰減高頻信號電路的時間常數(shù)：電路的時間常數(shù)：RCf2又：又：103f0.1fH0fH10fH100fH-20-40）（dB|lg20UA（2） RC低通電路的波特圖低通電路的波特圖此時，取得最大誤差此時，取得最大誤差 -3dB時時，當當 Hff 1)/(11|2H ffAUdB 01lg20|lg20 UA時時，當當 Hff ffffAU/)/(11|H2H )/lg(20|lg20HffAU 0分貝水平線分貝水平線斜率為斜率為 -20dB

35、/十倍頻程十倍頻程 的直線的直線2HU)(11ffA 幅頻響應：幅頻響應：-20dB/十倍頻程十倍頻程 10Hff 1 .0| UAdB20|lg20 UA 100Hff 01.0| UAdB40|lg20 UA Hff 707.0| UAdB3|lg20 UA104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，AU 1，輸出與輸入電壓之間的相位差，輸出與輸入電壓之間的相位差=0。隨著頻。隨著頻率的提高，率的提高， AU 下降，相位

36、差下降，相位差增大，且輸出電壓是滯后于輸入電壓的，最大滯增大，且輸出電壓是滯后于輸入電壓的，最大滯后后9090o o。 其中其中fH H是一個重要的頻率點，稱為是一個重要的頻率點，稱為上限截止頻率或轉(zhuǎn)折頻率上限截止頻率或轉(zhuǎn)折頻率。 )arctg(Hff f0.1fH0fH10fH100fH-20-40）（dB|lg20UA-20dB/十倍頻程十倍頻程f0.1fH0fH10fH100fH-45-90 十十倍倍頻頻/45 這種對數(shù)頻率特性曲線稱為波特圖這種對數(shù)頻率特性曲線稱為波特圖最大誤差約：5.71度1052. RC2. RC高通網(wǎng)絡：高通網(wǎng)絡：允許低頻信號通過，而衰減高頻信號允許低頻信號通過，

37、而衰減高頻信號RCCjRRUUAU / j11/1iO （1 1）頻率特性的表達式：）頻率特性的表達式：+-+uuiCoRRCf 21L 令：令：ffUUALioUj11 則：則：2LU)(11ffA 幅頻響應：幅頻響應：)arctg(Lff 相頻響應：相頻響應：RC高通電路106（2） RC高通網(wǎng)絡的波特圖高通網(wǎng)絡的波特圖f0.01fL00.1fL fL10fL-20-40）（ dB|lg20UA最大誤差最大誤差 -3dB時時，當當 Lff 1)/(11|2L ffAUdB 01lg20|lg20 UA時時，當當 Lff L2L/)/(11|ffffAU )/lg(20|lg20LffAU

38、斜率為斜率為 -20dB/十倍頻程十倍頻程 的直線的直線2LU)(11ffA 幅頻響應：幅頻響應： 1 .0Lff 1 .0| UAdB20|lg20 UA 01.0Lff 01.0| UAdB40|lg20 UA20dB/十倍頻十倍頻 Lff 707.0| UAdB3|lg20 UA時，時，當當 Lff 107時時，當當 Lff 時時，當當 Lff 0 90 時時，當當 Lff 時時，當當 100.1 LLfff 十十倍倍頻頻程程的的直直線線斜斜率率為為/45 可見：當頻率較高時，可見：當頻率較高時，AU 1，輸出與輸入電壓之間的相位差，輸出與輸入電壓之間的相位差=0。隨著頻率。隨著頻率的降

39、低，的降低， AU 下降，相位差增大，且輸出電壓是超前于輸入電壓的，最大超前下降，相位差增大，且輸出電壓是超前于輸入電壓的，最大超前90o。 其中，其中，fL是一個重要的頻率點，稱為是一個重要的頻率點，稱為下限截止頻率下限截止頻率。f0.01fL00.1fL fL10fL-20-40）（ dB|lg20UA20dB/十倍頻十倍頻相頻響應相頻響應)ffLarctg(f0.01fL00.1fL fL10fL9045 45 十十倍倍頻頻/45 108三極管的混合三極管的混合形等效電路及參數(shù)估計形等效電路及參數(shù)估計在高頻情況下，三極管的在高頻情況下，三極管的極間電容必須考慮極間電容必須考慮。從三極管的

40、物理結(jié)構(gòu)。從三極管的物理結(jié)構(gòu)出發(fā)，建立三極管的高頻小信號模型出發(fā)，建立三極管的高頻小信號模型混合混合 型等效電路型等效電路 rbb 基區(qū)的體電阻基區(qū)的體電阻rbe發(fā)射結(jié)電阻發(fā)射結(jié)電阻Cbe發(fā)射結(jié)電容發(fā)射結(jié)電容rbc集電結(jié)電阻集電結(jié)電阻Cbc三極管內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)定義如下：+ecbbCbc集電結(jié)電容集電結(jié)電容rbcrbbCberbe注：發(fā)射區(qū)體電阻和集電區(qū)體電阻，數(shù)值 非常小，常忽略不計109eb.mUg.bI （2）用）用 代替了代替了 。因為。因為本身就與頻率有關，而本身就與頻率有關，而gm與頻率無關。與頻率無關。gm稱為跨導，該受控源體現(xiàn)了發(fā)射結(jié)電壓對集電極電流的控制作用。稱為跨導，該受控源體

41、現(xiàn)了發(fā)射結(jié)電壓對集電極電流的控制作用。三極管三極管的混合的混合等效電路等效電路+ecbbbcberCbcbeCrrbbcergmube特點：特點：（1）體現(xiàn)了三極管的電容效應體現(xiàn)了三極管的電容效應+CbccbeC-reg+bbbbe-mubberbcruberceube+-uce+icib110簡化的混合簡化的混合等效電路等效電路+c+ui+-beiubcubeCbecerub-mbgebe+bbr-cCbeb111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)電容單向化將將C折合到輸入和輸出回路折合到輸入和輸出回路112簡化高頻混合簡化高頻混合 模型模型113依據(jù)：低頻時，忽略電容，混合依據(jù)

42、：低頻時，忽略電容，混合 模型與模型與H參數(shù)模型等效參數(shù)模型等效所以：所以：EebmVIr26)1 (0EbebbIrrmV260混合混合形等效電路的參數(shù)估算形等效電路的參數(shù)估算+bebbceurm+gurbibcbeebei+cbeub+uebbbbe rrr由：由：+iubcc+bbe+ircebeueib)(260mAmV)(1EQbeIrrbb注：注：為了和高頻時為了和高頻時相區(qū)別，將中、低頻時電流放大系數(shù)記為相區(qū)別，將中、低頻時電流放大系數(shù)記為0114又因為又因為ebbeb riubebmiug0Tmeb2 fgC 從手冊中查出從手冊中查出 TcbfC和所以所以mVEQebm260I

43、rg+bebbceurm+gurbibcbeebei+cbeub+u+iubcc+bbe+ircebeueib其它參其它參數(shù)確定數(shù)確定115三極管的頻率參數(shù)三極管的頻率參數(shù)f、 fT 根據(jù)根據(jù)定義：定義： 0cebcUII將將c、e短路。短路。e bmc be be bmcUgCjUUgI)1/1/(C be be bbe bCjCjrIU ffjCCrjrgm1)(10cbebebeb得：得：)(21cbebebCCrf 其中：其中：三極管頻率參數(shù)用于描述三極管對不同頻率信號的放大能力1.交流電流放大系數(shù)的頻率響應+eu+u-bbbbeirbe-C+Cbebebccumbbebgricebm

44、rg0又：又：（共射截止頻率）116做出做出 的波特圖：的波特圖：ffj1020)(1|ff當當 fT f 時時, 可得：可得： fT 0 f f共發(fā)射極截止頻率共發(fā)射極截止頻率 ； fT特征頻率（特征頻率（ 下降到下降到1（0dB)時頻率）時頻率）)arctan(ff20)(1lg20lg20lg20ff在低、中頻段， 當頻率升高時， 隨之下降，當 時，ff 0707. 002)(1ffT由此可得：117 阻容耦合共射極放大電路及其混合阻容耦合共射極放大電路及其混合形等效電路形等效電路單管共射放大電路的頻率響應單管共射放大電路的頻率響應RCRLRBUo+_Ube+ _UsRS+_C可視為短路

45、，可視為短路，極間電容可視為開路。極間電容可視為開路。Ub e+ _Erb e BCrbb gmUb e sbebeebebosousmUUUUUUUUAbeLCbeBsbeBrRRrRRrR)/(/beBsbeBbeebLmrRRrRrrRg/ 180 采用分頻區(qū)分析法，對低、中、高三個頻段分別分析，將結(jié)果進行綜合。采用分頻區(qū)分析法，對低、中、高三個頻段分別分析，將結(jié)果進行綜合。中頻段中頻段：ebmrg0( )在高頻段，耦合電容在高頻段，耦合電容C1、C2可以可視為短路可以可視為短路，三極管的極間電容三極管的極間電容不能忽略。不能忽略。 這時要用混合這時要用混合等效電路，畫出高頻等效電路如圖

46、等效電路，畫出高頻等效電路如圖高頻段高頻段RCRLRBUo+_Ube+ _Ub e+ _gmUb e rbb Erb e BCC UsRS+_gmUb e R LUo+_C U sR S+_Ub e+ _)/(BsbbebsRRrrRsbeBsbeBbeebsUrRRrRrrU/求得戴維寧等效內(nèi)阻和電壓源為：120U sR S+_gmUb e R LUo+_C sssebebosousUUUUUUUUAHbeBsbeBbeebsLmrRRrRrrRCjRg/11ssmRCjA11H11ffjAsmCRfsH21Ub e+ _包含低通環(huán)節(jié)121共射放大電路高頻段的波特圖共射放大電路高頻段的波特圖（看作基本低通波特圖平移）（看作基本低通波特