第4章半導(dǎo)體三極管放大電路

1、第四章第四章 半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ) 對(duì)你的期望：對(duì)你的期望： （1 1）掌握三極管工作原理，輸入及輸出特性；）掌握三極管工作原理，輸入及輸出特性； （2）熟悉放大、飽和、截止三種工作狀態(tài)及特點(diǎn)；）熟悉放大、飽和、截止三種工作狀態(tài)及特點(diǎn)； （3）了解三極管主要參數(shù)及其物理意義；）了解三極管主要參數(shù)及其物理意義； （4 4）掌握放大電路組成、原理及分析方法；）掌握放大電路組成、原理及分析方法； （5 5）熟悉放大電路三種基本組態(tài)；）熟悉放大電路三種基本組態(tài)； （6 6）了解頻率響應(yīng)的概念；）了解頻率響應(yīng)的概念；第四章第四章 半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)半導(dǎo)體三極管及放

2、大電路基礎(chǔ) 4.1 4.1 半導(dǎo)體三極管（半導(dǎo)體三極管（BJTBJT）4.2 4.2 共射極放大電路共射極放大電路 4.3 4.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法 4.4 4.4 放大電路工作點(diǎn)穩(wěn)定問題放大電路工作點(diǎn)穩(wěn)定問題 4.5 4.5 共集電極放大電路與共基極放大電路共集電極放大電路與共基極放大電路4.7 4.7 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)4.6 4.6 組合放大電路及多級(jí)放大電路組合放大電路及多級(jí)放大電路按頻率：按頻率：低頻管和高頻管低頻管和高頻管按功率：按功率：小功率管、中功率管和大功率管小功率管、中功率管和大功率管按材料：按材料：硅管和鍺管硅管和鍺管按類型：按類型：

3、NPN型、型、PNP型型(The Bipolar Junction Transistor)NNPBECBECIBIEICBECIBIEIC2. 內(nèi)部載流子傳輸過程內(nèi)部載流子傳輸過程（以以NPNNPN型為例型為例） ReVEERcVCC以以 I為已知量：為已知量： IC=INC+ ICBO IE + ICBO IB=IBICBO （ ） IE ICBO IE=IC+IB 其中：其中： 共基極電流放大系數(shù)共基極電流放大系數(shù)發(fā)射極發(fā)射電流集電極的收集電流 ECII 集電極集電極-基極間基極間反向飽和電流反向飽和電流說明：說明： 只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與

4、外在電壓無(wú)關(guān)，其值小于外在電壓無(wú)關(guān)，其值小于1。 取值取值 =0.9-0.994. 電流分配關(guān)系電流分配關(guān)系以以 I為已知量為已知量：由由 IE=IC+IB IC= IE + ICBO （ IB IC ）CBO其中：其中： 共射極電流放大系數(shù)共射極電流放大系數(shù)CEOBEIII)1 (CEOBCBOBCIII11I1IBCBCEOC1 IIIIIICEO= ICBO /（1- ） =(1+ ) ICBO（穿透電流穿透電流）說明：說明： 只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外在電壓無(wú)關(guān)。外在電壓無(wú)關(guān)。 1共發(fā)射極電路共發(fā)射極電路輸入回路輸入回路輸出回路輸出回路I

5、CVCCmA AVUCEUBERBIBVCCV+iB( A)uBE(V)204060800.40.8UCE 1V常數(shù)CE)(BEBuufiIB=020 A40 A60 A80 A100 A常數(shù)B)(CECiufi36iC(mA )1234uCE(V)9120放大區(qū)放大區(qū)放大區(qū)放大區(qū)曲線基本平行部分曲線基本平行部分條件：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。特點(diǎn)：特點(diǎn)： VCE較大較大 iC = iB 輸出特性曲線輸出特性曲線（或正偏壓小于（或正偏壓小于Vth ） UCE較小較小（或零偏）（或零偏）NPN、 PNP型三極管分別處于放大區(qū)時(shí)，其型三極管分別處于放大區(qū)時(shí)，其三個(gè)極電

6、位有何關(guān)系？三個(gè)極電位有何關(guān)系？測(cè)量測(cè)量BJTBJT三個(gè)電極對(duì)地電位如圖所示，三個(gè)電極對(duì)地電位如圖所示， 試判斷試判斷BJTBJT的工作區(qū)域的工作區(qū)域 ？放大放大截止截止飽和飽和 BCII_ BCii 53704051BC.II 400400605132BC .II ICBO A+EC AICEOIB=0+ 過流區(qū)過流區(qū)IC ICM時(shí)，管時(shí)，管子性能將顯著下子性能將顯著下降，甚至?xí)p壞降，甚至?xí)p壞三極管。三極管。集電結(jié)上允許損耗功率最大值。集電結(jié)上允許損耗功率最大值。 PCMICVCE V(BR)CEOb開路時(shí)開路時(shí)c、e間的擊穿電壓間的擊穿電壓ICUCEICMU(BR)CEO安全工作區(qū)安全

7、工作區(qū)若若T ICBOICEO2. 對(duì)對(duì)VBE的影響的影響：若若T （1oC）VBE (2.2mV)3. 對(duì)對(duì) 的影響：的影響：若若T （1oC） （0.5% 1% ）1. 對(duì)對(duì)ICBO的影響：的影響：1 1、BJTBJT必須工作在安全工作區(qū)必須工作在安全工作區(qū) 2 2、要依使用要求：要依使用要求： 小功率還是大功率，低頻還是高頻，小功率還是大功率，低頻還是高頻，值大小值大小等要求等要求3 3、注意對(duì)應(yīng)型號(hào)選用。、注意對(duì)應(yīng)型號(hào)選用。4 4、要特別注意溫度對(duì)三極管的影響、要特別注意溫度對(duì)三極管的影響 。 =250,=250, =60,=60,請(qǐng)問使用哪一只為好？請(qǐng)問使用哪一只為好？用萬(wàn)用表測(cè)得某

8、三極管三個(gè)極對(duì)地電位分別為用萬(wàn)用表測(cè)得某三極管三個(gè)極對(duì)地電位分別為V1=-V1=-7V7V，V2=-2VV2=-2V，V3=-2.7VV3=-2.7V，試判斷此三極管的類型和，試判斷此三極管的類型和引腳名稱引腳名稱思考題思考題 1、可否用兩個(gè)二極管背靠背地相聯(lián)以構(gòu)成一個(gè)、可否用兩個(gè)二極管背靠背地相聯(lián)以構(gòu)成一個(gè)BJT？2、BJT符號(hào)中的箭頭方向代表什么？符號(hào)中的箭頭方向代表什么？3、能否將、能否將BJT的的e、c兩電極交換使用？?jī)呻姌O交換使用？4、要使、要使BJT具有放大作用，具有放大作用，Je和和Jc的偏置電壓應(yīng)如何連接？的偏置電壓應(yīng)如何連接？5、如何判斷、如何判斷BJT 的三種組態(tài)？的三種組

9、態(tài)？6、有哪幾個(gè)參數(shù)確定、有哪幾個(gè)參數(shù)確定BJT的安全工作區(qū)的安全工作區(qū)7 7、三極管組成電路如左圖所示，試分析、三極管組成電路如左圖所示，試分析 （1 1）當(dāng)）當(dāng)Vi=0VVi=0V時(shí)時(shí) （2 2）當(dāng)）當(dāng)Vi=3VVi=3V時(shí)時(shí) 電路中三極管的工作狀態(tài)。電路中三極管的工作狀態(tài)。解：（解：（1 1）當(dāng)）當(dāng)Vi=0VVi=0V時(shí)時(shí)（2 2）當(dāng)）當(dāng)Vi=3VVi=3V時(shí)時(shí) Vbe=0V,Ib0 Vbe=0V,Ib0 此時(shí)三極管處于放大狀態(tài)。此時(shí)三極管處于放大狀態(tài)。 三極管三極管JeJe結(jié)處于正偏，結(jié)處于正偏， JcJc結(jié)處于反偏狀態(tài)結(jié)處于反偏狀態(tài) 三極管處于截止?fàn)顟B(tài)三極管處于截止?fàn)顟B(tài), , Vo=

10、Vcc=12V Vo=Vcc=12V 8 8、設(shè)某三極管的極限參數(shù)、設(shè)某三極管的極限參數(shù)PCMPCM150mW150mW，ICMICM100mA100mA，V V（BRBR）CEOCEO30V30V。試問：。試問：1 1、若它的工作電壓、若它的工作電壓V VCECE=10V=10V，則工作電流，則工作電流I IC C最大不得超過多少？最大不得超過多少？2 2、若它的工作電壓、若它的工作電壓V VCECE=1V=1V，則工作電流，則工作電流I IC C最大不得超過多少？最大不得超過多少？3 3、若它的工作電流、若它的工作電流I IC C =1mA, =1mA,則工作電壓則工作電壓V VCECE最

11、大不得超過多少？最大不得超過多少？分析：（分析：（1） PCMICVCE150mW，所以當(dāng)，所以當(dāng)VCE=10V時(shí)，時(shí)，IC150/1015mA是最大工作電流是最大工作電流 （2） PCMICVCE150mW，當(dāng)，當(dāng)VCE=1V時(shí)，時(shí)，IC150/1150mA，超過其最大工作電流，超過其最大工作電流，所以所以I ICMCM100mA100mA（3） PCMICVCE150mW，當(dāng)，當(dāng)IC1mA，V VCECE150/1=150V150/1=150V, 超過其最大工作電壓，超過其最大工作電壓，所以所以VCECE30V30V第四章第四章 半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ) 4.2

12、 4.2 共射極放大電路共射極放大電路 4.3 4.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法 4.4 4.4 放大電路工作點(diǎn)穩(wěn)定問題放大電路工作點(diǎn)穩(wěn)定問題 4.5 4.5 共集電極放大電路與共基極放大電路共集電極放大電路與共基極放大電路4.7 4.7 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)4.1 4.1 半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管4.6 4.6 組合放大電路及多級(jí)放大電路組合放大電路及多級(jí)放大電路4.2.2 4.2.2 放大電路的工作原理放大電路的工作原理UCCRSesRBUBBRCC1C2T+RL+ui+vo+uBEuCEiCiBiE4.2.1放大電路的組成放大電路的組成UCCRSesRBUBB

13、RCC1C2T+RL+ui+vo+uBEuCEiCiBiEUCCRSesRBUBBRCC1C2T+RL+ui+vo+uBEuCEiCiBiE單電源供電時(shí)常用的畫法單電源供電時(shí)常用的畫法UCCRSesRBUBBRCC1C2T+RL+ui+vo+uBEuCEiCiBiE+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE1.符號(hào)表示規(guī)則：符號(hào)表示規(guī)則：總瞬時(shí)值：總瞬時(shí)值：小小大大 如如 iB直流分量：直流分量：大大大大 如如 IB交流分量：交流分量：瞬時(shí)值瞬時(shí)值：小小小小 如如 ib峰峰 值值：大大小小m 如如 Ibm有效值有效值：大大小小 如如 Ib相相 量量：大大小小

14、如如 Ib= IB + ibA XA 主要符號(hào)主要符號(hào) X 下標(biāo)符號(hào)下標(biāo)符號(hào)iBIBibIbmuBEtiBtiCtUBEIBICUCE無(wú)輸入信號(hào)無(wú)輸入信號(hào)(ui = 0)時(shí)時(shí):uo = 0uC1 = UBEuC2 = UCEuCEt+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiE2.共射極放大電路的電壓放大作用：共射極放大電路的電壓放大作用：iBuBEiCuCEQICuituotuBEtUBEtiBIBuCEtUCE無(wú)輸入信號(hào)無(wú)輸入信號(hào)(ui = 0)時(shí)時(shí): uo = 0uC1 = UBEuC2 = UCE？ uCE = UCC iC RC uo 0uC1 UBEuC2 UCE

15、iCtIC+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiE2.共射極放大電路的電壓放大作用：共射極放大電路的電壓放大作用：iCtiCtIC+集電極電流集電極電流直流分量直流分量交流分量交流分量靜態(tài)分析靜態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析iCticuituot思考題思考題試分析下圖所示各電路對(duì)正弦交流信號(hào)有無(wú)放大作用，并簡(jiǎn)述理由（設(shè)各電容的容抗可忽略）。試分析下圖所示各電路對(duì)正弦交流信號(hào)有無(wú)放大作用，并簡(jiǎn)述理由（設(shè)各電容的容抗可忽略）。直流通路直流通路斷開斷開斷開斷開+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE+UCCRBRCT+UBEUCEICIB對(duì)地短路對(duì)

16、地短路+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE短路短路短路短路uORBRCuiRSes+RL+試畫出圖示放大電路的直流通路和交流通路。 思考題思考題第四章第四章 半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ) 4.2 4.2 共射極放大電路共射極放大電路 4.3 4.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法 4.4 4.4 放大電路工作點(diǎn)穩(wěn)定問題放大電路工作點(diǎn)穩(wěn)定問題 4.5 4.5 共集電極放大電路與共基極放大電路共集電極放大電路與共基極放大電路4.7 4.7 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)4.1 4.1 半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管4.6 4.6

17、 組合放大電路及多級(jí)放大電路組合放大電路及多級(jí)放大電路放大電路無(wú)信號(hào)輸入（放大電路無(wú)信號(hào)輸入（ui =0）時(shí)的工作狀態(tài)。）時(shí)的工作狀態(tài)。估算法、圖解法。估算法、圖解法。各極電壓電流的直流分量。各極電壓電流的直流分量。放大電路的直流通路。放大電路的直流通路。靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)Q：IB、IC、UCE 。確定放大電路的靜態(tài)值。確定放大電路的靜態(tài)值。BBECCB RUUI 所以所以BCCBRUI 根據(jù)電流放大作用根據(jù)電流放大作用BBC III 當(dāng)當(dāng)UBE UCC時(shí)，時(shí)，+UCCRBRCT+UBEUCEICIB已知：已知：UCC=12V，RC=4k ，RB=300k ， =37.5。解：解：mAmAB

18、CCB04030012. RUImAmABC51040537. II VV CCCCCE645112 .RIUU+UCCRBRCT+UBEUCEICIBEECCCCCERIRIUU EBBECCB) 1(RRUUI BC II EEBEBBCCRIURIU EBBEBB) 1 (RIURI 由由KVL可得：可得：由由KVL可得：可得：IE+UCCRBRCT+UBEUCEICIB條件：已知條件：已知BJT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 ：1 1 畫出直流通路：畫出直流通路：2 2 輸入回路方程：輸入回路方程：UCE=UCCICRC UBE=UCCIBRB 3

19、 3 輸出回路方程：輸出回路方程：+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE+UCCRBRCT+UBEUCEICIB5 5 在輸出特性曲線上畫出直線：在輸出特性曲線上畫出直線： UCE=UCCICRC （直流負(fù)載線）（直流負(fù)載線）UCC/RCUCC斜率斜率CR1IBQQICQUCEQ與曲線與曲線I IBQBQ的交點(diǎn)即為的交點(diǎn)即為Q Q（ I ICQ CQ 、 U UCEQ CEQ ）4 4 在輸入特性曲線上畫出直線：在輸入特性曲線上畫出直線： UBE= =UCCIBRB 交點(diǎn)為交點(diǎn)為Q Q（I IBQBQ ） UCC/RBBR1IBQUBEQ 放大電路的動(dòng)態(tài)分

20、析放大電路的動(dòng)態(tài)分析 1.用圖解法分析動(dòng)態(tài)用圖解法分析動(dòng)態(tài)由交流通路得純交流負(fù)載線：由交流通路得純交流負(fù)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)交流負(fù)載線必過交流負(fù)載線必過Q點(diǎn)，同點(diǎn)，同時(shí)斜率為時(shí)斜率為 -Rc/RL的倒數(shù)的倒數(shù)（1）交流通路及交流負(fù)載線）交流通路及交流負(fù)載線斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1Rc斜率斜率1Rc/ RLQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC 交流負(fù)載線是交流負(fù)載線是有交流輸入信號(hào)時(shí)有

21、交流輸入信號(hào)時(shí)Q點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。 （2） 輸入交流信號(hào)時(shí)的圖解分析輸入交流信號(hào)時(shí)的圖解分析 共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(fù)載線交流負(fù)載線QQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流負(fù)載線交流負(fù)載線20uA40uA60uAQQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流負(fù)載線交流負(fù)

22、載線20uA40uA60uAQQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流負(fù)載線交流負(fù)載線20uA40uA60uA通過圖解分析，可得如下結(jié)論：通過圖解分析，可得如下結(jié)論： 1. 1. vo與與vi相位相反；相位相反； 2. 2. 可以測(cè)量出放大電路的電壓放大倍數(shù)；可以測(cè)量出放大電路的電壓放大倍數(shù)； 3. 3. 可以確定最大不失真輸出幅度可以確定最大不失真輸出幅度。 放大電路的最大不失真輸出電壓幅度放大電路的最大不失真輸出電壓幅度Vom Vom =min(Vom1 、 Vom2 ）VCESVCEQVom2Vom1(2)(2)非線性失真非線性失真QuCE/VttiB B/ A

23、IBtiC C/mAICiB B/ AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC C/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuoQ1Q2Q2uoUCEQuCE/VttiC C/mAICiC C/mAuCE/VOOOQ1注意：注意：對(duì)于對(duì)于PNPPNP管管，由于是負(fù)電源供電，失真的表現(xiàn)形，由于是負(fù)電源供電，失真的表現(xiàn)形 式，與式，與NPNNPN管管正好相反。正好相反。uoQuCE/VtiC C/mAuCE/VOOUCERBRCuiuORLRSes+線性化線性化ibicBCEui+ +- -OrbeBE)mA()mV(26)1()(200EbeIr uitUBEOCEBBEbeUIUr Oi

24、bicBCEube+ +- - ibCEIB=20 AIB=40 AIB=60 AIB=80 ABCCEceIIUr ibicicBCEib晶體三極管晶體三極管BJT小信號(hào)模型小信號(hào)模型 晶體管的晶體管的C、E之間可用受之間可用受控電流源控電流源ic= ib等效代替。等效代替。rbeBE ibC晶體管的晶體管的B、E之間可之間可用電阻用電阻rbe等效代替。等效代替。ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSiiRBRCuiuORL+ + +- - -RSeS+ +- -ibicBCEiiibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+ +- -u

25、o+ +- -+ +- -RSiiiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSbebirIU LcoRIU beLrRAu LCL/ RRR iu :UUAo 定義定義Lb RI beCrRAu iUiIbIcIoUb ISEiii IUR輸入電阻SESRiIiUiRSESRiIiUbeB/rRRi時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng)beBrR bRiBIIU beirR iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSRiBRIiiIURibeBrURUUiiibeBrR1110USU RUIURLSTTo, 0輸出電阻：0U

26、SETUTIiUiIbIcIbIrbeRBRCEBC+ +- -RS求求ro的步驟：的步驟：or所有獨(dú)立電源置零，所有獨(dú)立電源置零，保留受控源，保留受控源，加壓求流法。加壓求流法。cttoRIURiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RStItU00beLrRAu beBi/ rRR CoRR3.3.分析方法總結(jié)：分析方法總結(jié)： 圖解分析法圖解分析法、小信號(hào)模型法小信號(hào)模型法是放大電路二種基本是放大電路二種基本分析方法。它們形式上獨(dú)立，但實(shí)質(zhì)上互相補(bǔ)充、互分析方法。它們形式上獨(dú)立，但實(shí)質(zhì)上互相補(bǔ)充、互相聯(lián)系。相聯(lián)系。圖解分析法特點(diǎn)：圖解分析法特

27、點(diǎn)： 真實(shí)反映非線性、全面反映放大電路交直工作情況。真實(shí)反映非線性、全面反映放大電路交直工作情況。小信號(hào)模型分析法特點(diǎn)：小信號(hào)模型分析法特點(diǎn)： 分析小信號(hào)工作情況，用線性電路分析方法求解分析小信號(hào)工作情況，用線性電路分析方法求解R Ro、R Ri 、 。可分析復(fù)雜線路?？煞治鰪?fù)雜線路。VA（1 1）用工程估算法求）用工程估算法求Q Q。（2 2）當(dāng)）當(dāng)v vi i較小時(shí)，或較小時(shí)，或BJTBJT工作在線性區(qū)時(shí)，工作在線性區(qū)時(shí)， 用小信號(hào)模型法分析電路動(dòng)態(tài)指標(biāo)。用小信號(hào)模型法分析電路動(dòng)態(tài)指標(biāo)。（3 3）當(dāng)）當(dāng)v vi i較大時(shí)，或較大時(shí)，或BJTBJT工作點(diǎn)到非線性區(qū)時(shí)，工作點(diǎn)到非線性區(qū)時(shí)， 用

28、圖解分析法。用圖解分析法。 當(dāng)求電路的最大不失真輸出電壓范圍或當(dāng)求電路的最大不失真輸出電壓范圍或 需合理安排需合理安排Q Q時(shí)，也需用圖解分析法。時(shí)，也需用圖解分析法。選用分析方法的一般原則：選用分析方法的一般原則：+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiERBRCuiuORLRSes+ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSiibeLrRAu beBi/rRR CoRR第四章第四章 半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ) 4.1 4.1 半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管4.2 4.2 共射極放大電路共射

29、極放大電路 4.3 4.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法 4.4 4.4 放大電路工作點(diǎn)穩(wěn)定問題放大電路工作點(diǎn)穩(wěn)定問題 4.5 4.5 共集電極放大電路與共基極放大電路共集電極放大電路與共基極放大電路4.7 4.7 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)4.6 4.6 組合放大電路及多級(jí)放大電路組合放大電路及多級(jí)放大電路+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEiCuCEQQ 2468溫度對(duì)Q的影響B(tài)2II 若若滿滿足足： 基極電位基本恒定，基極電位基本恒定，不隨溫度變化。不隨溫度變化。2B2BRIV 2B1BCC21RRUII CC2B1B2BBURR

30、RV VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE固定偏置電路固定偏置電路EBEBECRUVII BEBUV 若若滿滿足足：EBEBEBE RVRUVIIC VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+IEI2= (5 10) IB，VB= (5 10) UBE， RB1、RB2的阻值一般為十幾千歐到幾十千歐。的阻值一般為十幾千歐到幾十千歐。VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+從從Q點(diǎn)點(diǎn)穩(wěn)定

31、的角度來(lái)穩(wěn)定的角度來(lái)看似乎看似乎I2、VB越大越好。越大越好。但但 I2 越大，越大，RB1、RB2必須取得較小，將增加必須取得較小，將增加損耗，降低輸入電阻。損耗，降低輸入電阻。而而VB過高必使過高必使VE也增也增高，在高，在UCC一定時(shí)，勢(shì)一定時(shí)，勢(shì)必使必使UCE減小，從而減減小，從而減小放大電路輸出電壓的小放大電路輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍。動(dòng)態(tài)范圍。VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+TUBEIBICVEICVB 固定固定旁路電容旁路電容VBVERB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+CC2B1B2BU

32、RRRVB EBEBECRUVII CBII EECCCCCERIRIUU 對(duì)交流：旁路電容對(duì)交流：旁路電容 CE 將將R 短路短路， R 不起不起作用作用， Au，Ri，Ro與固定偏置電路相同與固定偏置電路相同。如果去掉如果去掉CE ，Au，Ri，Ro ？RB1RCC1C2RB2CERERL+Uuiuo+RSeS+旁路電容旁路電容2B1BB/ RRR RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+iUiIbIcIoUbISEeIBRIEbeL) 1(RrRAu beLrRAu )1 (/EbeBiRRRrCRR obeB/ rRRiCoRR2B1BB/ RRR 在圖示放大電

33、路中，已知在圖示放大電路中，已知UCC=12V, RC= 6k, RE1= 300， RE2= 2.7K， RB1= 60k， RB2= 20k RL= 6k ，晶體管，晶體管=50， UBE=0.6V, 試求試求: :(1) (1) 靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn) IB、IC 及及 UCE；(2) (2) 畫出小信號(hào)等效電路；畫出小信號(hào)等效電路；(3) (3) 輸入電阻輸入電阻ri、r0及及 Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL+UCCuiuo+RE2V312206020CC2B1B2BB URRRVmA8 . 036 . 03EBEBEC RUVII A16 500.8B IICV8 . 4

34、38 . 068 . 012)(21EECCCCCEERRIRIUURB1RCRB2RE1+UCCRE2+UCEIEIBICVBRB1RCC1C2RB2CERE1RL+UCCuiuo+RE2iUiIbIcIoUbISEeIBRIBR K6CoRRKr86. 18 . 02651200I26) 1(200Ebe K 15/2B1BB RRR其其中中) 3 . 05186. 1/(15) 1 (/1EbeBiRrRRK0 .816.17/15 1EL) 1(RrRAbeu 74. 83 . 05186. 16/650 iUiIbIcIoUbISEeIBRIBR 4.4.34.4.3基本射極放大電路

35、與分壓式射極偏置電路的比較基本射極放大電路與分壓式射極偏置電路的比較 共射極放大電路共射極放大電路靜態(tài)：靜態(tài)：bBECCBRVVI BCII cCCCCERIVV CCb2b1b2BVRRRV eBEBECRVVII )(eCCCCCERRIVV CBII 分壓式射極偏置電路分壓式射極偏置電路4.4.3基本射極放大電路基本射極放大電路與與分壓式射極偏置分壓式射極偏置電路的比較電路的比較 基本共射極放大電路基本共射極放大電路電壓增益：電壓增益：beLc)/(rRRAV ebeLcV)1()/(RrRRA RbviRcRLiVbIcIOVbI基本共射極放大電路基本共射極放大電路輸入電阻：輸入電阻：

36、bebiii/rRIVR ebeb2b1i)1(/RrRRR 輸出電阻：輸出電阻：Ro = Rc coRR 第四章第四章 半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ) 4.1 4.1 半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管4.2 4.2 共射極放大電路共射極放大電路 4.3 4.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法 4.4 4.4 放大電路工作點(diǎn)穩(wěn)定問題放大電路工作點(diǎn)穩(wěn)定問題 4.5 4.5 共集電極放大電路與共基極放大電路共集電極放大電路與共基極放大電路4.7 4.7 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)4.6 4.6 組合放大電路及多級(jí)放大電路組合放大電路及多級(jí)放大電路RB+UCCC1C2R

37、RLui+uo+es+RSEBBECCB)1(RRUUI BE )1 (II EECCCERIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBICesRB+UCCC1C2RERLui+uo+RSrbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIRERB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RSLEL/ RRR LeRIUo Lb1RI ）（ LebebiRIrIU Lbbeb)1 (RIrI LbbebLbu)1()1(RIrIRIA LbeL)1(1RrR ）（rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiBi

38、/rRR)1 (/LbeBiRrRRLbebLEebebbii)1 ()/(RrIRRIrIIUrLEL/RRR iRirrbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIRE1sbeoRrRrbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIRESBS/RRR LbeLu) 1 () 1 (RrRA LbeBi) 1 (/RrRRRrR1sbeo. 在圖示放大電路中，已知在圖示放大電路中，已知UCC=12V, RE= 2k, RB= 200k， RL= 2k ，晶體管，晶體管=60， UBE=0.6V, 信號(hào)源內(nèi)阻信號(hào)

39、源內(nèi)阻RS= 100，試求試求: :(1) 靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn) IB、IE 及及 UCE； 畫出微變等效電路；畫出微變等效電路；(3) Au、Ri 和和 R0 。esRB+UCCC1C2RERLui+uo+RSmA0350260)(12006012) (1EBBECCB.RRUUI mA142 0.03560)(1 )(1BE.II V727142212EECCCE.RIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBICesRB+UCCC1C2RERLui+uo+RSrbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIRE3 beoR

40、rRk94. 014. 2266120026) (1200E Irbe1)16(0.94/200 ) 1 (/LbeBiRrRRk741. LbeLu) 1()(1RrRA 98. 0 2/26194. 02/261rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIRE1.1.三種組態(tài)的判別三種組態(tài)的判別以輸入、輸出信號(hào)的位置為判斷依據(jù)：以輸入、輸出信號(hào)的位置為判斷依據(jù)： 信號(hào)由基極輸入，集電極輸出信號(hào)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(hào)由基極輸入，發(fā)射極輸出信號(hào)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(hào)由發(fā)射極輸入，

41、集電極輸出信號(hào)由發(fā)射極輸入，集電極輸出共基極電路共基極電路 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/beerRcR2.2.三種組態(tài)的性能比較三種組態(tài)的性能比較3.3.三種組態(tài)的特點(diǎn)及用途三種組態(tài)的特點(diǎn)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，輸入電阻在三種組態(tài)中居中，輸出電阻與集電極電阻有很大關(guān)系。適用于低頻情況下，作

42、多級(jí)放大電路的中間級(jí)。電極電阻有很大關(guān)系。適用于低頻情況下，作多級(jí)放大電路的中間級(jí)。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?jí)、輸出級(jí)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?jí)、輸出級(jí)或緩沖級(jí)。級(jí)。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，輸入電阻小，輸出電阻與集電極電阻有關(guān)。高頻特性較好，常用于高頻或?qū)掝l帶

43、低輸入阻抗出電阻與集電極電阻有關(guān)。高頻特性較好，常用于高頻或?qū)掝l帶低輸入阻抗的場(chǎng)合，模擬集成電路中亦兼有電位移動(dòng)的功能。的場(chǎng)合，模擬集成電路中亦兼有電位移動(dòng)的功能。 第四章第四章 半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ) 4.1 4.1 半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管4.2 4.2 共射極放大電路共射極放大電路 4.3 4.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法 4.4 4.4 放大電路工作點(diǎn)穩(wěn)定問題放大電路工作點(diǎn)穩(wěn)定問題 4.5 4.5 共集電極放大電路與共基極放大電路共集電極放大電路與共基極放大電路4.7 4.7 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)4.6 4.6 組合放大電路及多

44、級(jí)放大電路組合放大電路及多級(jí)放大電路共射共基放大電路共射共基放大電路1. 共射共射-共基放大電路共基放大電路4.6.1 組合放大電路組合放大電路21o1oio1iovvvvvvvvvAAA )1(2be1be21be1L11rrrRA vbe2Lc22be2L222)|(rRRrRA v其中其中 be2Lc22be12be21)|()1(rRRrrA v所以所以 12因?yàn)橐驗(yàn)閎e1Lc21)|(rRRA v因此因此電壓增益電壓增益2be2L1rR 輸入電阻輸入電阻RiiiivRb|rbe1Rb1|Rb2|rbe1 輸出電阻輸出電阻Ro Rc2 電壓增益與單級(jí)共射電路接近，優(yōu)點(diǎn)是頻帶寬。電壓增益

45、與單級(jí)共射電路接近，優(yōu)點(diǎn)是頻帶寬。T T1 1、T T2 2構(gòu)成復(fù)合管（達(dá)林頓管構(gòu)成復(fù)合管（達(dá)林頓管) )2. 共集共集-共集放大電路共集放大電路4.6.1 組合放大電路組合放大電路1. 1. 復(fù)合管的主要特性復(fù)合管的主要特性兩只兩只NPN型型BJT組成的復(fù)合管組成的復(fù)合管 rberbe1(1 1)rbe2 兩只兩只PNP型型BJT組成的復(fù)合管組成的復(fù)合管 PNPPNP與與NPN型型BJT組成的復(fù)合管組成的復(fù)合管 NPN與與PNP型型BJT組成的復(fù)合管組成的復(fù)合管 rberbe1(1)兩只管子相復(fù)合，類型取決于第一只管子。兩只管子相復(fù)合，類型取決于第一只管子。 結(jié)論：結(jié)論：(2)組成原則組成原

46、則:同種類型的管子復(fù)合同種類型的管子復(fù)合,前一只管子前一只管子的發(fā)射級(jí)接至后一只管子的基級(jí)的發(fā)射級(jí)接至后一只管子的基級(jí);不同種類型的管不同種類型的管子復(fù)合子復(fù)合,前一只管子的集電極接至后一只管子的基前一只管子的集電極接至后一只管子的基極極,以實(shí)現(xiàn)兩次電流放大作用。以實(shí)現(xiàn)兩次電流放大作用。必須保證兩只必須保證兩只BJT均工作在放大狀態(tài)均工作在放大狀態(tài)2. 2. 共集共集- -共集放大電路的共集放大電路的A Av v、 R Ri i 、R Ro o iovvvA LbeL11RrR 式中式中 1 2 rberbe1(1 1)rbe2 R LRe|RL RiRb| rbe(1 )R L RRrRRb

47、s1|beeo4.6.2 多級(jí)放大電路多級(jí)放大電路第一級(jí)第一級(jí)第二級(jí)第二級(jí)第第n-1級(jí)級(jí)第第n級(jí)級(jí)輸入輸入輸出輸出耦合耦合級(jí)級(jí)1 1 多級(jí)放大器概念多級(jí)放大器概念直接耦合：直接耦合： 將放大電路的前級(jí)輸出端直接將放大電路的前級(jí)輸出端直接接至后級(jí)輸入端。接至后級(jí)輸入端。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：各級(jí)各級(jí)Q Q互相影響，設(shè)計(jì)互相影響，設(shè)計(jì) 調(diào)試不便，有嚴(yán)重漂移問題。調(diào)試不便，有嚴(yán)重漂移問題。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可放大低頻甚至直流信號(hào)，可放大低頻甚至直流信號(hào)， 利于集成利于集成。應(yīng)用：應(yīng)用：交直流集成放大器交直流集成放大器。2 2 耦合方式：級(jí)與級(jí)之間的連接方式耦合方式：級(jí)與級(jí)之間的連接方式(1)(1)直接耦合直接耦合

48、(2)(2)阻容耦合阻容耦合 (3)(3)變壓器耦合變壓器耦合 將放大電路的前級(jí)輸出端將放大電路的前級(jí)輸出端通過通過電容電容接至后級(jí)輸入端。接至后級(jí)輸入端。耦合電容耦合電容缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：只能傳輸交流信號(hào)，只能傳輸交流信號(hào)， 漂移信號(hào)和低頻信漂移信號(hào)和低頻信 號(hào)不能通過，不利號(hào)不能通過，不利 于集成。于集成。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：各級(jí)各級(jí)Q Q獨(dú)立，設(shè)計(jì)、獨(dú)立，設(shè)計(jì)、 調(diào)試方便，體積調(diào)試方便，體積 小、成本低。小、成本低。應(yīng)用：應(yīng)用：交流放大器交流放大器。阻容耦合阻容耦合：變壓器耦合變壓器耦合放大電路的前級(jí)放大電路的前級(jí)輸出端通過輸出端通過變壓器變壓器接接至后級(jí)輸入端或負(fù)載至后級(jí)輸入端或負(fù)載上。上。優(yōu)點(diǎn)：

49、優(yōu)點(diǎn)：各級(jí)各級(jí)Q Q獨(dú)立，獨(dú)立，設(shè)計(jì)、調(diào)試方便，能實(shí)現(xiàn)阻抗變換。設(shè)計(jì)、調(diào)試方便，能實(shí)現(xiàn)阻抗變換。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：低頻特性差，不能放大緩變信號(hào)，笨重，低頻特性差，不能放大緩變信號(hào)，笨重， 不利于集成不利于集成。 應(yīng)用：應(yīng)用：分立器件功率放大電路。分立器件功率放大電路。變壓器變壓器變壓器變壓器3 電路分析：電路分析：iovvvA)1(00010201 nivvvvvv一、靜態(tài)分析：（以阻容耦合為例）一、靜態(tài)分析：（以阻容耦合為例）各級(jí)各級(jí)Q Q單獨(dú)求解（方法同前）單獨(dú)求解（方法同前）二、動(dòng)態(tài)分析：二、動(dòng)態(tài)分析： 一個(gè)一個(gè)n n級(jí)多級(jí)放大電路的交流等效電路：級(jí)多級(jí)放大電路的交流等效電路：)1( jiLj

50、RRvjA注意注意R Ri =R=Ri1R Ro =R=RonvnvvAAA 21例：例： 如圖，如圖，R1=15k, R2=R3 =5k , R4=2.3k , R5=100k , R6=RL=5k ; VCC=12V; =50, rbe1=1.2k , rbe2=1k , , VBEQ1 =VBEQ2=0.7V求求:Q點(diǎn)、點(diǎn)、Av、Ri和和RoVVRRRVCCB32121解解：1、求靜態(tài)工作點(diǎn)、求靜態(tài)工作點(diǎn)QmARVVIBEBE14111mAIIEB02. 0111VRRIVVECCCE7 . 4)(4311mARRVVIBECCB032. 0)1 (6522mAIIBE6 .1)1 (2

51、2VRIVVECCCE46222、求、求Av、Ri和和Ro首先求出第一首先求出第一級(jí)的負(fù)載電阻級(jí)的負(fù)載電阻即第二級(jí)的輸即第二級(jí)的輸入電阻：入電阻：kRRrRRLbei56)/)(1 (/6252191)/(12311beivrRRA992.0)/)(1()/)(1(622622LbeLvRRrRRA18921vvvAAAkrRRRbei1.1/1211181/25326RRrRRbeo第四章第四章 半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ) 4.1 4.1 半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管4.2 4.2 共射極放大電路共射極放大電路 4.3 4.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法 4.

52、4 4.4 放大電路工作點(diǎn)穩(wěn)定問題放大電路工作點(diǎn)穩(wěn)定問題 4.5 4.5 共集電極放大電路與共基極放大電路共集電極放大電路與共基極放大電路4.7 4.7 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)4.6 4.6 組合放大電路及多級(jí)放大電路組合放大電路及多級(jí)放大電路4.7 4.7 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)概述概述1、為什么要研究放大電路的頻率響應(yīng)、為什么要研究放大電路的頻率響應(yīng)在前面的課程內(nèi)容中所涉及的信號(hào)都是單一頻率的正弦信號(hào)在前面的課程內(nèi)容中所涉及的信號(hào)都是單一頻率的正弦信號(hào) 實(shí)際上，電子電路所處理的信號(hào)，如實(shí)際上，電子電路所處理的信號(hào)，如語(yǔ)音信號(hào)語(yǔ)音信號(hào)、電視信號(hào)電視信號(hào)等都是由等都

53、是由不不同相位、不同頻率分量組成的復(fù)雜信號(hào)。同相位、不同頻率分量組成的復(fù)雜信號(hào)。是由幅度及相位都有固定比例關(guān)系的多頻率分量組合而成。是由幅度及相位都有固定比例關(guān)系的多頻率分量組合而成。如音頻信號(hào)的頻率范圍從如音頻信號(hào)的頻率范圍從20Hz到到20Hz。放大電路的頻率響應(yīng)可直接由放大器的放大倍數(shù)對(duì)頻率的關(guān)系表描述放大電路的頻率響應(yīng)可直接由放大器的放大倍數(shù)對(duì)頻率的關(guān)系表描述2、放大電路頻率響應(yīng)的基本概念、放大電路頻率響應(yīng)的基本概念放大器輸出電壓與輸入電壓之間的相位差與頻率的關(guān)系放大器輸出電壓與輸入電壓之間的相位差與頻率的關(guān)系電壓放大倍數(shù)的模與頻率電壓放大倍數(shù)的模與頻率 的關(guān)系的關(guān)系相頻響應(yīng)：相頻響應(yīng)

54、：幅頻響應(yīng)：幅頻響應(yīng)：A AVMVM0.707A0.707AVMVM普通音響系統(tǒng)放大電路幅頻響應(yīng)普通音響系統(tǒng)放大電路幅頻響應(yīng): :（波特圖（波特圖 Bode plot)Bode plot)縱軸（縱軸（dB)dB)橫軸橫軸 對(duì)數(shù)坐標(biāo)對(duì)數(shù)坐標(biāo)f fL L -下限頻率下限頻率f fH H -上限頻率上限頻率通頻帶：通頻帶：BW =fBW =fH H - f - fL L 通頻帶通頻帶（帶寬）（帶寬） ：低頻區(qū)低頻區(qū)中頻區(qū)中頻區(qū)高頻區(qū)高頻區(qū) 主要影響因素：主要影響因素：低頻區(qū)低頻區(qū): :耦合電容、耦合電容、 旁路電容等。旁路電容等。高頻區(qū)高頻區(qū): :結(jié)電容、結(jié)電容、 布線電容等。布線電容等。1.1.RCRC低通電路的頻率響應(yīng)低通電路的頻率響應(yīng)（電路理論中的穩(wěn)態(tài)分析）（電路理論中的穩(wěn)態(tài)分析）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11111ioH11/1/1)()()(CsRsCRsCsVsVsAV fs j2j 且令且令11H21CRf 又又)/j(11HioHffVVAV 電壓增益的幅值（模）電壓增益的幅值（模）2HH)/(11ffAV （幅頻響應(yīng)）（幅頻響應(yīng)）電壓增益的相角電壓增益的相角)/(arctgHHff （相頻響應(yīng)）（相頻響應(yīng)）增益頻率函數(shù)增益頻率函數(shù)4.7 4