電子技術(shù)(模擬部分)-3-晶體三極管及放大電路匯編

緒論二極管及其典型應(yīng)用晶體三極管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路級聯(lián)放大電路集成運(yùn)放及其典型應(yīng)用負(fù)反饋放大電路典型功能電路設(shè)計(jì)及仿真調(diào)試課程主要內(nèi)容問題：1.為什么三極管可以用于放大信號？2.三極管基本放大電路有哪三種？各有什么特點(diǎn)？3.級聯(lián)放大電路的特性如何分析？第三章晶體三極管及其放大電路3.1晶體三極管結(jié)構(gòu)及其特性3.2三極管放大電路工作原理3.3共射組態(tài)放大電路靜態(tài)（直流）分析方法3.4共射組態(tài)放大電路動(dòng)態(tài)（交流）分析方法3.5共集組態(tài)放大電路分析3.6共基組態(tài)放大電路分析3.7三種組態(tài)放大電路比較3.8差分放大電路3.9功率放大電路3.10常用三極管元件介紹3.1晶體三極管結(jié)構(gòu)及其特性一、三極管結(jié)構(gòu)及符號二、三極管的電流放大原理三、三極管的輸入輸出特性四、三極管的主要特性參數(shù)五、溫度對三極管特性及參數(shù)的影響3.1晶體三極管結(jié)構(gòu)及其特性雙極結(jié)型晶體管（BipolorJunctionTransistorBJT)BJT特點(diǎn)：有三個(gè)引出電極，所以雙極結(jié)型晶體管BJT也稱為晶體三極管或簡稱晶體管或三極管。三極管符號三極管結(jié)構(gòu)示意一、三極管結(jié)構(gòu)及符號三極管的結(jié)構(gòu)E-B間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)(Je)C-B間的PN結(jié)成為集電結(jié)(Jc)從結(jié)構(gòu)上看主要有兩種類型：NPN型PNP型發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射極E基極B集電極C發(fā)射極E基極B集電極C發(fā)射區(qū)基區(qū)集電區(qū)發(fā)射結(jié)集電結(jié)發(fā)射結(jié)箭頭代表發(fā)射結(jié)正偏電流的方向。三極管結(jié)構(gòu)小結(jié)：1.由三層半導(dǎo)體組成，有三個(gè)區(qū)、三個(gè)極、兩個(gè)PN結(jié)。2.發(fā)射區(qū)摻雜濃度比集電區(qū)高得多。3.基區(qū)摻雜低,且很薄。BECBEC發(fā)射極E基極B集電極C發(fā)射區(qū)基區(qū)集電區(qū)發(fā)射結(jié)集電結(jié)二、三極管的電流放大原理三極管各區(qū)的作用發(fā)射區(qū)向基區(qū)提供載流子基區(qū)傳送和控制載流子集電區(qū)收集載流子三極管工作在放大區(qū)是外部電壓偏置條件發(fā)射結(jié)加正向電壓，即發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)加反向電壓，即集電結(jié)反偏注意：三極管在工作時(shí)一定要加上適當(dāng)?shù)闹绷髌秒妷翰拍芷鸱糯笞饔?。NPNEBCIEIBICNPN管的工作原理發(fā)射結(jié)：發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散自由電子形成發(fā)射極電子電流IEn

；其中少數(shù)電子在基區(qū)復(fù)合，形成了基區(qū)復(fù)合電流IBn，其余電子擴(kuò)散到集電區(qū)；基區(qū)中的多子-空穴也向發(fā)射區(qū)注入，形成了空穴電流IEp。IB=IBn＋I(xiàn)Ep－ICBOIC=ICn＋I(xiàn)CBOIE=IEn＋I(xiàn)Ep集電結(jié)：集電結(jié)反偏，發(fā)射區(qū)的大部分自由電子擴(kuò)散到集電區(qū)，在集電結(jié)電場的作用下，被集電極收集形成集電極電子電流ICn。同時(shí)集電結(jié)反偏，集電區(qū)少子-空穴、基區(qū)少子-自由電子在電場的作用下形成了集電結(jié)的反向飽和電流ICBO。ICBOIEpIE=IB＋I(xiàn)CIEn=IBn＋I(xiàn)CnIBnICnIEnPNPebcIEIBICPNP管的工作原理發(fā)射結(jié)：發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散空穴形成發(fā)射極空穴電流IEp

；其中少數(shù)空穴在基區(qū)復(fù)合，形成了基區(qū)復(fù)合電流IBp，其余空穴擴(kuò)散到集電區(qū)；基區(qū)中的多子-電子也向發(fā)射區(qū)注入，形成了電子電流IEn。IB=IBp＋I(xiàn)En－ICBOIC=ICp＋I(xiàn)CBOIE=IEp＋I(xiàn)En集電結(jié)：發(fā)射區(qū)的大部分空穴擴(kuò)散到集電區(qū)，在集電結(jié)電場的作用下，被集電極收集形成集電極空穴電流ICp。同時(shí)集電結(jié)反偏，集電區(qū)少子-電子、基區(qū)少子-空穴在電場的作用下形成集電結(jié)的反向飽和電流ICBO。ICBOIEnIE=IB＋I(xiàn)CIEp=IBp＋I(xiàn)CpIBpICpIEp1）共基CB組態(tài)直流放大系數(shù)定義：以發(fā)射極電流作為輸入電流，以集電極電流作為輸出電流時(shí)，共基組態(tài)的直流放大系數(shù)定義為的數(shù)值一般在0.9~0.99之間。說明：從發(fā)射區(qū)注入的載流子絕大部分到達(dá)集電區(qū)，只有一小部分在基區(qū)復(fù)合。NPNebcIEIBICICBOIEpIBnICnIEn2）共射CE組態(tài)直流放大系數(shù)定義EBECRbRcIBICIEEC>EB輸出電流輸入電流RbRcNPNbcIEIBICICBOIEpIBnICnIEnECEBeNPNebcIEIBICICBOIEpIBnICnIEnECEBEC>EBRbRc當(dāng)IB=0時(shí)，ICEO穿透電流若IB>>ICBO，RbRcNPNbcIEIBICICBOIEpIBnICnIEnECEBe3）共集CC組態(tài)直流放大系數(shù)ICEO穿透電流小結(jié)：重要！EBECRbRcibicie+-UiUo共基交流電流放大系數(shù)共射交流電流放大系數(shù)共射電路的交流電壓放大倍數(shù)三、三極管的輸入輸出特性三極管的特性指管子各電極的電壓與電流的關(guān)系曲線。Ib是輸入電流，Ube是輸入電壓，加在B、E兩電極之間。IC是輸出電流，Uce是輸出電壓，從C、E兩電極取出。輸入特性曲線:Ib=f(Ube)

Uce=C輸出特性曲線:IC=f(Uce)

Ib=C

共發(fā)射極接法三極管的特性曲線EBECRbRcIbIcIe+-UiUo特性曲線三極管輸入特性曲線1.Uce=0V時(shí)，發(fā)射極與集電極短路，發(fā)射結(jié)與集電結(jié)均正偏，實(shí)際上是兩個(gè)二極管并聯(lián)的正向特性曲線。2.當(dāng)Uce≥1V時(shí),Ucb=Uce-Ube>0，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集載流子，且基區(qū)復(fù)合減少，特性曲線將向右稍微移動(dòng)一些,IC/IB

增大。但Uce再增加時(shí)，曲線右移很不明顯。通常只畫一條。輸入特性曲線分三個(gè)區(qū)②非線性區(qū)①死區(qū)③線性區(qū)①②③正常工作區(qū)，發(fā)射極正偏NPNSi:Ube=0.6~0.7VPNPGe:Ube=0.2~0.3VIb=f(Ube)

Uce=CEBECRbRcIbIcIe+-UiUo三極管輸出特性曲線飽和區(qū):(1)

IC受UCE顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)UCE的數(shù)值較小，一般Uce＜0.7V(硅管)。特點(diǎn)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏(2)臨界飽和時(shí)Uces=0.3V左右截止區(qū)：——IB=0的曲線的下方的區(qū)域IB=0IC=ICEONPN：UBE0.5V,管子就處于截止態(tài)特點(diǎn)：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。輸出特性曲線可以分為三個(gè)區(qū)域:NPNEBCIEIBICICBOIEpIBnICnIEnECEBRbRcIB=IB=放大區(qū)—IC平行于UCE軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。(1)

發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，電壓UBE大于0.7V左右(硅管)。(2)IC=.IB，即IC主要受IB的控制。(3)≈判斷三極管工作狀態(tài)的依據(jù)：飽和區(qū):發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏截止區(qū)：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏反偏：UBE0.5V（Si)UBE0.2V（Ge)放大區(qū):發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。三極管的四種工作狀態(tài)：飽和工作狀態(tài):

發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏截止工作狀態(tài)：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏放大工作狀態(tài):

發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏反向工作狀態(tài)：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)正偏重要！四、三極管的主要特性參數(shù)1.

直流參數(shù)共基直流電流放大系數(shù)共射直流電流放大系數(shù)極間反向飽和電流ICBO、ICEO和IEBO集電極-基極間反向飽和電流ICBO

ICBO的下標(biāo)CB代表集電極和基極，

O是Open的字頭，代表第三個(gè)電極E開路。

Ge管：A量級Si管：nA量級NPNebcIEIBICICBOIEpIBnICnIEn集電極-發(fā)射極間的穿透電流ICEO

ICEO和ICBO有如下關(guān)系

ICEO=（1+）ICBO相當(dāng)基極開路時(shí)，集電極和發(fā)射極間的穿透電流。NPNebcIEIBICICBOIEpIBnICnIEn2.

交流參數(shù)共基交流電流放大系數(shù)共射交流電流放大系數(shù)特征頻率fT隨著頻率增加而下降為1時(shí)對應(yīng)的頻率。發(fā)射極-基射間的穿透電流IEBO集電極最大允許電流ICM

當(dāng)集電極電流增加時(shí)，就要下降，當(dāng)值下降到線性放大區(qū)值的2/3時(shí)所對應(yīng)的最大集電極電流。3.極限參數(shù)

當(dāng)Ic＞ICM時(shí)，并不表示三極管會(huì)損壞。只是管子的放大倍數(shù)降低。集電極最大允許耗散功率（損耗功率）PCM

集電極電流通過集電結(jié)時(shí)所產(chǎn)生的功耗，

PCM=ICUCB

因發(fā)射結(jié)正偏，呈低阻，所以功耗主要集中在集電結(jié)上。在計(jì)算時(shí)往往用UCE取代UCB，PCM≈ICUCE。反向擊穿電壓UCEO,B、UEBO,B、UCBO,BUCEO,B

表示基極B開路時(shí)，CE之間允許施加的最大反向電壓。UCEO,BUEBO,B

表示集電極C開路時(shí)，EB之間允許施加的最大反向電壓。UEBO,BUCBO,B

表示發(fā)射極E開路時(shí)，CB之間允許施加的最大反向電壓。UCBO,B擊穿電壓之間的關(guān)系：UCBO,B＞UCEO,B＞UEBO,BUCES,BUCER,B擊穿電壓之間的關(guān)系:UCBO,B≈UCES,B>UCER,B>UCEO,B>UEBO,B反向擊穿電壓UCES,B、UCER,BUCES,B

表示基極B短路(short)時(shí)，CE之間允許施加的最大反向電壓。UCER,B

表示基極B加電阻時(shí)(Resistance)時(shí)，CE之間允許施加的最大反向電壓。

晶體管的安全工作區(qū)UCEO,BUCE/VPCM≈ICUCE溫度↑發(fā)射結(jié)導(dǎo)通壓降UBE↓集電極反向飽和電流ICBO↑電流放大倍數(shù)β↑集電極-發(fā)射極穿透電流ICEO↑重要！五、溫度對三極管特性及參數(shù)的影響計(jì)算公式（了解）3.2三極管放大電路工作原理一、基本放大電路的組成二、放大電路工作原理一、三極管放大電路的組成1.三極管的三種組態(tài)

雙極型三極管有三個(gè)電極，其中兩個(gè)可以作為輸入,兩個(gè)可以作為輸出，這樣必然有一個(gè)電極是公共電極。三種接法也稱三種組態(tài).

共集電極接法，集電極作為公共電極，用CC表示;共基極接法，基極作為公共電極，用CB表示。共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極，用CE表示；3.2三極管放大電路工作原理uouiVCC

2.基本放大電路組成三極管T：核心元件，起放大作用。負(fù)載電阻RC、RL：將變化的集電極電流轉(zhuǎn)換為電壓輸出偏置電路VCC

、Rb、RC：使三極管有一個(gè)合適的靜態(tài)工作點(diǎn)（發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏），讓三極管工作在線性放大區(qū)。耦合電容C1、C2：起隔直作用;對交流起耦合的作用。ECRcUi+-Uo+-RbEb簡化：1.兩個(gè)電源用一個(gè),去掉Eb,Rb改接由VCC供電。2.公共端接地，設(shè)其電位為0，其他各點(diǎn)電位以它做參考點(diǎn)。因此可不畫VCC,只標(biāo)出極性和大小。UoUiVCC共射放大電路3．放大電路的組成原則（1）必須滿足三極管放大的條件，即發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏。（2）輸入信號在放大傳遞過程中，損耗要小，即放大傳輸效率高。（3）三極管放大電路具有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。uouiVCC二、放大電路工作原理放大電路1放大電路21.典型共射組態(tài)放大電路2.直流通路和交流通路1）.直流通路：能通過直流信號的通道。問題：如何畫直流通路？將電路中的耦合電容和旁路電容開路、電感短路，即可得到。uouiVCCVCCIBQICQUBEQUCEQQ是英文quiescent的字頭

2）.交流通路：能通過交流信號的通道。（1）將放大電路中電容視作短路；交流通路的畫法：（2）直流電源電阻很小，對交流可視作短路。uouiVCCuouiiiicib3.放大原理符號表示習(xí)慣直流分量：大寫字母、大寫下標(biāo)，如IB。交流分量：小寫字母、小寫下標(biāo)，如ib。交直流疊加量：小寫字母、大寫下標(biāo)，如iB。復(fù)數(shù)量：大寫字母、小寫下標(biāo)，如Ui。請記??！uiuBEUBEQtuCEUCEQuouBE=UBEQ+uiiB=IBQ+ibiC=ICQ+ic=ICQ+ibuCE=UCEQ-ic(RC//RL)uO=-ic(RC//RL)符號表示習(xí)慣直流分量：IB。交流分量：ib。交直流疊加量：iB。復(fù)數(shù)量：Ui。BQCQ電流放大電壓放大與ui的相差1800三極管各電極電流、電壓均由交直流分量疊加而成。

若放大的是交流信號，交流分量幅值應(yīng)小于直流分量。

CE組態(tài)放大電路輸入輸出反相。小結(jié)：請記??！3.3共射放大電路靜態(tài)（直流）分析一、三極管直流模型二、等效電路法三、圖解法說明：當(dāng)為硅管時(shí)，發(fā)射結(jié)的導(dǎo)通電壓Uon取0.7伏;當(dāng)為鍺管時(shí)，Uon取0.3伏。前面靜態(tài)（直流）分析時(shí)，直接計(jì)算法已經(jīng)使用了三極管的直流等效電路模型。一、三極管直流模型靜態(tài)ui=0時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，也稱直流工作狀態(tài)。靜態(tài)分析確定放大電路的靜態(tài)值IBQ、ICQ、UCEQ，即靜態(tài)工作點(diǎn)Q。靜態(tài)工作點(diǎn)的位置直接影響放大電路的質(zhì)量,Q是英文quiescent的字頭。靜態(tài)分析方法（1）等效電路法（2）圖解法二、

等效電路法VCCIBQICQUBEQUCEQ其中：Si管：UBEQ=0.6V~0.7VGe管:UBEQ=0.2V~0.3V（2）求靜態(tài)值；（1）首先畫出直流通路；求解順序是先求IBQ→ICQ→UCEQUCEQ=EC-ICQRC解析法條件：已知發(fā)射結(jié)壓降UBEQ和CE電流增益確定靜態(tài)工作點(diǎn)IBUBE三、

圖解法放大電路的輸入和輸出直流負(fù)載線三極管的輸入和輸出特性曲線（1）由輸入特性曲線和輸入直流負(fù)載線求IBQ、UBEQVCCIBICUBEUCE→輸入特性曲線→輸入直流負(fù)載線Ec/RbEcIBQUBEQQ-1/Rb作出直流負(fù)載線，直流負(fù)載線和輸入特性曲線的交點(diǎn)即是靜態(tài)工作點(diǎn)Q，由Q可確定IBQ、UBEQ。輸出特性曲線輸出直流負(fù)載線（2）由輸出特性曲線和輸出直流負(fù)載線求ICQ、UCEQVCCIBICUBEUCE求直流負(fù)載線兩點(diǎn)坐標(biāo)(VCC,0),(0,VCC/Rc)作出直流負(fù)載線，直流負(fù)載線和輸出特性曲線有多個(gè)交點(diǎn)。只有與IB=IBQ對應(yīng)的那條曲線的交點(diǎn)才是靜態(tài)工作點(diǎn)。小結(jié)：改變IB，便可改變靜態(tài)工作點(diǎn)的位置，從而影響放大電路的放大質(zhì)量。2.在輸出回路，列出回路方程UCE=VCC－ICRC;在輸出特性曲線上畫出直流負(fù)載線,交點(diǎn)Q點(diǎn)坐標(biāo)是ICQ和UCEQ。靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解法總結(jié)如下：1.在輸入回路，列輸入回路方程UBE=VCC－IBRb;在輸入特性曲線上，作出輸入負(fù)載線，兩線的交點(diǎn)即是Q,得到IBQ。uousVCC一、三極管交流模型二、圖解法三、等效電路法3.4共射放大電路動(dòng)態(tài)（交流）分析一、三極管交流模型CE組態(tài)低頻小信號模型（h參數(shù)模型）CE組態(tài)低頻小信號簡化模型（h參數(shù)簡化模型）hie一般比較小，通常情況下為幾百歐姆～幾千歐姆動(dòng)態(tài)有輸入信號ui≠0時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，也稱交流工作狀態(tài)。分析方法：動(dòng)態(tài)分析內(nèi)容確定放大電路的放大倍數(shù)AU

或AI，輸入電阻ri和輸出電阻ro。（1）圖解法；（2）等效電路法（解析計(jì)算法）。uouiUCCuouiiiicib二、圖解法圖解法：通過作圖的方法求AU、AI及放大電路的最大不失真電壓。CE組態(tài)放大電路及其交流通路１.交流負(fù)載線作圖方法交流負(fù)載線特點(diǎn)：（1）iC=

ICQ時(shí)，uCE=UCEQ)=（VCC－ICQRC

）（2）斜率為.uouiiiicibuCE=UCEQ-ic(RC//RL)=（VCC－ICQRC

）-(iC-ICQ)RL’uCE與iC關(guān)系曲線就是放大電路的交流負(fù)載線。１.交流負(fù)載線作圖方法交流負(fù)載線作圖方法：

通過輸出特性曲線上過Q點(diǎn)做一條斜率為1/RL′直線。RL′=RL∥RC是交流負(fù)載電阻。交流負(fù)載線的含義：交流負(fù)載線是有交流輸入信號時(shí)，工作點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。uouiiiicib交流負(fù)載線特點(diǎn)：比直流負(fù)載線要陡，斜率為1/RL′。uCE=UCEQ-ic(RC//RL)=（VCC－ICQRC

）-(iC-ICQ)RL’VCCIBICUBEUCEuouiVCC2.圖解分析法

步驟一：求出靜態(tài)工作點(diǎn)Q。uouiVCCuouiIiIcIb步驟二：畫出交流通路，求出交流負(fù)載電阻RL‘

，作出交流負(fù)載線。步驟三：以Q為基準(zhǔn)，在輸入特性曲線上，根據(jù)ui的變化波形求出ib的變化波形及幅值ibm。步驟四：根據(jù)ib的變化波形求出ic的波形和uce的波形及幅值icm和最大不失真電壓峰值uom。步驟五:

(1）計(jì)算增益AU=uom/uim，AI=icm/iim(2)輸出最大不失真電壓uom=min(uom1，uom2)1.CE組態(tài)放大電路uo與ui相位相反；2.可獲得放大電路的電壓放大倍數(shù)；3.可確定最大不失真輸出幅度。CE組態(tài)放大電路圖解法小結(jié)：飽和失真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。3.放大電路的非線性失真截止失真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。飽和失真截止失真波形的失真雙向失真工作點(diǎn)位置合適但信號過大而引起的非線性失真。

放大電路要想獲得大的不失真輸出幅度，需要滿足：

(1)工作點(diǎn)Q要設(shè)置在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位；(2)要有合適的交流負(fù)載線；

(3)輸入信號的幅度不能太大。經(jīng)驗(yàn)：1.交流信號模型-低頻小信號模型（h參數(shù)模型）低頻小信號模型建立條件：（1）小信號；小信號意味著三極管在線性放大區(qū)工作。（2）低頻；低頻表示可以不考慮三極管結(jié)電容的影響。用途：三極管h參數(shù)模型是分析低頻小信號放大器的重要工具。h參數(shù)模型的別名：低頻小信號模型、微變信號模型、混合（hybrid）參數(shù)模型三、等效電路法三極管可看成是雙端口網(wǎng)絡(luò)如圖所示:輸入特性曲線：輸出特性曲線：取全微分：說明：duBE表示uBE的表化部分，這樣可以用ΔuBE表示duBE,其他變量同理。三極管低頻小信號等效模型導(dǎo)出過程。稱為輸入電阻，即rbe。稱為反向電壓傳輸系數(shù)。也稱電壓反饋系數(shù)。稱為電流放大系數(shù)，即。稱為輸出電導(dǎo)，即1/rce。其中：iBuBE+-uCE+-icuBE+-uCE+-iBbecichie+-hreuCEhfeiB1/hoe晶體管h參數(shù)模型（或低頻小信號模型，或微變等效電路模型）ibube+-uce+-icube+-uce+-ibbecichie+-hreucehfeib1/hoe晶體管h參數(shù)模型（或低頻小信號模型，或微變等效電路模型）為了描述方便，常用交流信號（如ube）符號表示信號的微變符號（ΔuBE

）。h參數(shù)模型的簡化簡化條件：1)1/hoe(=rce)>>RL,

hoe可以忽略；2)反向傳輸系數(shù)很小,hre可以忽略。uce+-ibbecichie+-hreucehfeIb1/hoeubeucehfeIbhieCE組態(tài)h參數(shù)簡化模型CE組態(tài)h參數(shù)模型ube+-

輸入電阻hie的估算bceb'rercrbb'晶體管內(nèi)部的簡化模型表示rbb—基區(qū)體電阻re—發(fā)射結(jié)正向電阻rc—集電結(jié)反向電阻（IEQ靜態(tài)工作點(diǎn)電流）rbb':低頻—數(shù)百歐，典型值300高頻—幾歐~幾十歐Uec+-IbUbc+-IeUec+-IbbceIehic+-hrcUechfcIb1/hocIeUeb+-IcUcb+-Ucb+-IeebcIchib+-hrbUcbhfbIe1/hobUeb+-Ubc+-共集h參數(shù)模型(了解）共基h參數(shù)模型(了解）參數(shù)互換（了解）：三種組態(tài)的h參數(shù)是可以互換。共射和共基h參數(shù)的換算關(guān)系共射和共集h參數(shù)的換算關(guān)系2.共射等效電路分析方法1)首先畫出放大電路的交流通路；2)將交流通路中的晶體管用h參數(shù)等效電路代替；3)標(biāo)出等效電路中的電壓電流參考方向，進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。uousVCCuousiiicib下面分析放大器的幾個(gè)性能指標(biāo)：AU,AI,

ri,rouousiiicibuousiiicibhiehfeibui1）輸入阻抗riri=hieri'ri'=Rb//hieubeucehfeIbhie2）輸出阻抗步驟：（1）將輸入信號源電壓us短路，即us=0（2）將負(fù)載開路即RL’=∞,并令輸出端電壓為uo;（3）在uo激勵(lì)下，產(chǎn)生電流io,輸出阻抗ro=uo/io,ro'=Rc右上方電路輸出阻抗為：3）電流增益AI=hfe4）電壓增益AU考慮信號源內(nèi)阻RS的影響增加放大增益有效的方法：適量增加IEQ,增大RL’,增大hfe。=-icR’Libhie復(fù)習(xí)：例題類型：套公式題目,電路中電源電壓常用符號:Ec,Vcc,Ucc。uiu0ReIBQIEQVCCUEUB例題：分析下圖放大電路特性（增益、輸入電阻、輸出電阻）。Rb1、Rb2和Re構(gòu)成偏置電路。Rb1、Rb2組成分壓器，提供一個(gè)固定的基極電位UB。Re發(fā)射極電阻，提供電流負(fù)反饋。(反饋第7章詳細(xì)介紹）uiu0ReIBQIEQVCCUE利用戴維南定理BB當(dāng)滿足Rb1//Rb2<<(1+β)Re時(shí)，uiu0ReIBQIEQVCCUEUBuiu0ReIBQIEQVCCUE分析：工作點(diǎn)穩(wěn)定射極偏置電路的分析1）靜態(tài)分析—近似估算法uiu0ReIEQVCCUEIBQUBVCCIEQUE當(dāng)滿足Rb1//Rb2<<(1+β)Re)時(shí),uiuoRehieuiu0ReIEQVCCUEuiuoRero'roriri'hfeib2）動(dòng)態(tài)分析電壓增益-hfeibRL'=ibhie+(1+hfe)ibReRL'=Rc//RL-hfeRL'=hie+(1+hfe)ReAU問題：

Re的引入使電壓增益大幅度降低。改進(jìn)的方法：Re上并聯(lián)旁路電容。uiuoRehiero'roriri'hfeib輸入電阻ib=ibhie+(1+hfe)ibRe=hie+(1+hfe)Reri'=Rb1//Rb2//[hie+(1+hfe)Re]

輸出電阻ro=∞r(nóng)o'=Rc電壓增益-hfeRL'=hie+(1+hfe)ReAUuiuoRehiero'roriri'hfeibuiu0ReIBQIEQVCCUEUBIRb2Re作用：穩(wěn)定工作點(diǎn).過程：T↑→

↑ICBO

↑→ICQ

↑→IEQ

↑→UE=IEQRe↑UBE=UB-UE↓IBQ

↓←ICQ

↓←復(fù)習(xí)：討論：Re電阻的作用是什么？1.作靜態(tài)分析畫出電路的直流通路→計(jì)算法(等效電路法）圖解法靜態(tài)值IBQICQUBEQUCEQ2.作動(dòng)態(tài)分析畫出電路的交流通路→三極管用交流等效電路代替放大電路的交流等效電路hie←AUri

ro

ri'ro'←圖解法：適合于大信號的分析等效電路法：適合于小信號的分析

等效電路法：Si:UBEQ=0.6~0.7VGe:UBEQ=0.2~0.3V小結(jié)：等效電路法分析步驟。1.靜態(tài)分析靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算:共集(CC)放大電路usuiuoVCCVCC3.5共集（CC）放大電路hie共集(CC)放大電路交流通路hie低頻小信號等效電路2.動(dòng)態(tài)分析hie共集(CC)放大電路交流通路低頻小信號等效電路電壓增益AU(1+hfe)ibRL'=ibhie+(1+hfe)ibRL'(1+hfe)RL'=hie+(1+hfe)RL'RL'=Re//RL(1+hfe)RL'>>hie<1AU≈1uo≈ui，跟隨變化，共集放大電路又稱射極跟隨器。bcehie輸入電阻riri'ri'=Rb//ri(1+hfe)(Re//RL)>>hie共集電路的輸入電阻比共射的高。輸出電阻×uoIoro=-ib[Rs//Rb

+hie]-(ib+hfeib)=Rs//Rb

+hie1+hfe共集電路具有很低的輸出電阻共集(CC)放大電路輸出電阻ro=R's+hie1+hfehier'o=Re//ror'o電流增益AIAI=ie/ib=1+hfe共集(CC)放大電路特點(diǎn)：（1）輸入阻抗高（2）輸出阻抗低（3）電壓增益近似為1（4）電流增益大共集(CC)放大電路共集(CC)放大電路應(yīng)用：（1）帶負(fù)載能力強(qiáng)，適合做放大電路的輸入級和輸出級。（2）做兩個(gè)電路的中間級做緩沖電路。說明：靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算與射極偏置電路相同，略。共基(CB)放大電路直流通路uiuoVCCVCC3.6共基（CB）放大電路1.靜態(tài)分析第一種解法（用CE參數(shù)）共基(CB)放大電路低頻等效電路ro′=∞

ro=ro′//RC=RC

uoui2.動(dòng)態(tài)分析（1）共基電路輸入電阻較小，輸出電阻較大，電流增益近似等于1，電壓增益與共射電路相同。（2）直流工作點(diǎn)的溫度穩(wěn)定性好。（3）共基電路可工作在較高的頻率。共基（CB）放大電路特點(diǎn)：思考題目：如果使用CE組態(tài)的等效電路模型是否可以分析計(jì)算CB組態(tài)電路特性？這樣只需要記CE模型。rir'iror'o電壓增益AU-hfbIeRL'=Iehib其中：RL'=Rc//RL-hfbRL'=hib共基(CB)放大電路交流通路第二種解法：利用CB組態(tài)的h參數(shù)模型（了解）共基電路具有很低的輸入電阻電流增益恒小于1，且近似等于1電壓增益AU-hfbRL'=hibAUrir'iror'ohfeRL'=hie電流增益AIhfbIe=Ie=hfb輸入電阻ri=hibr'i=ri//Re輸出電阻ro=∞r(nóng)'o=ro//Rc=Rc共基(CB)放大電路類別共射放大電路共集放大電路共基放大電路電壓增益AU較大?。?）較大Uo與Ui的相位關(guān)系反相（相差180o）同相同相最大電流增益AI較大較大?。?）輸入電阻Ri（Ri’）中等高阻低阻輸出電阻Ro（Ro’）中等低阻高阻頻響特性較差較好好用途多級放大電路的中間級輸入級、中間緩沖級、輸出級高頻或?qū)拵Х糯箅娐芳昂懔髟措娐?.7.

CE、CC、CB放大電路性能比較3.8差分放大電路二、差分放大電路的工作原理二、恒流源差分放大電路一、零點(diǎn)漂移一、零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移現(xiàn)象:

在直接耦合的放大電路中，輸入為零，而輸出電壓卻緩慢變化的現(xiàn)象，稱為零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。零點(diǎn)漂移產(chǎn)生的原因：對于電源電壓穩(wěn)定、器件經(jīng)過老化處理的電路，溫度變化所引起的半導(dǎo)體器件參數(shù)的變化是產(chǎn)生零點(diǎn)漂移現(xiàn)象的主要原因，因此零點(diǎn)漂移也稱為溫度漂移，簡稱溫漂。放大電路ui1ui2uo+--+抑制零點(diǎn)漂移的方法：（1）溫度補(bǔ)償（2）采用差分放大電路（3）引入直流負(fù)反饋二、差分放大電路的組成1.差分電路的組成

由對稱的兩個(gè)放大電路組成。如CE差分放大電路由完全對稱的兩個(gè)共射放大電路組成，通過射極公共電阻Ree耦合構(gòu)成的。hfe1=hfe2=hfe

UBE1=UBE2=UBE

hie1=hie2=hie

ICBO1=ICBO2=ICBO

RC1=RC2=RCRb1=Rb2=Rb對稱兩個(gè)三極管的特性一致，電路參數(shù)對應(yīng)相等。有ui1ui2工作原理2.差分電路的輸入輸出方式輸入方式ui單端輸入雙端輸入ui1ui2uououo輸出方式單端輸出雙端輸出3.差模信號和共模信號+-差模信號概念：一對大小相等、極性相反的信號，用uid1、uid2表示，uid1=-uid2。共模信號+--+概念：一對大小相等，極性相同的信號，用uic1、uic2表示，uic1=uic2。1.差分電路的靜態(tài)分析2IeQ

由于電路結(jié)構(gòu)對稱，管子特性一致。IBQ1=IBQ2=

IBQICQ1=ICQ2=ICQUC1=UC2≈0三、差分放大電路的性能分析+--+1）差模信號放大作用分析uid1=-uid2雙端輸入是一對差模信號時(shí)：ie1ie2ib1=-ib2

ie1=-ie2

ucd1=-ucd2流過Ree上的總的交流電流：ie=ie1+ie2=0Ree上交流壓降為0。結(jié)論:1畫交流通路時(shí)，Ree可視為短路，即兩管的發(fā)射極直接接地。2.由uc1=-uc2可知RL兩端電位一端為正，一端為負(fù)，RL的中點(diǎn)應(yīng)是地電位，即每管對地的負(fù)載電阻為RL/2。uid=uid1-uid2電路差模輸入電壓為2.差分電路的動(dòng)態(tài)分析ib2ib1uc1uc2RbRcuid1uod工作原理T1RbRcuid2T2uid差模信號的交流通路如下。差模輸入信號的放大輸出值uod為uod=ucd1－ucd2=2ucd11）差模信號放大作用分析（續(xù)）ucd1ucd2RbRcuid1uodT1RbRcuid2T2uid與單管增益相同R'L=Rc//(RL/2)ie1ie11）差模信號放大作用分析（續(xù)）差模信號放大電路輸入電阻rid=2(Rb+hie)差模信號放大電路輸出電阻rod=2Rc//(1/hoe)≈2Rc1）差模信號放大作用分析（續(xù)）RbRcuid1uodT1RbRcuid2T2uidie1ie1雙端輸入—雙端輸出小結(jié)：rid=2(Rb+hie)rod≈2Rc1）差模信號放大作用分析（續(xù)）RbRcuid1uodT1RbRcuid2T2uidie1ie1工作原理雙端輸入—單端輸出是單管增益的一半rid=2(Rb+hie)rod≈RcRbRcuid1uodT1RbRcuid2T2uidie1ie11）差模信號放大作用分析（續(xù)）工作原理2）共模信號放大作用分析iec1iec2雙端輸入是一對共模信號時(shí)：

uic1=uic2=uic此時(shí)ibc1=ibc2,

iec1=iec2流過Ree上的電流：iec=iec1+iec2=2iec1Ree上的交流電壓：uRee=iec12Ree小結(jié)：畫交流通路時(shí)，單管射極電阻應(yīng)為2Ree。RcT12Reeiec1uoc1uic1Rb單端共模輸出電壓增益：(1+hfe)·2Ree>>Rb+hieuic電路共模輸入電壓為ib2ib1工作原理uocRcuic1T1Rb2Reeiec1uoc1Rcuic2T2Rb2Reeiec2uoc2共模雙端輸入電阻（對于uic來說，兩個(gè)輸入端并聯(lián)）：小結(jié)：差放電路對共模信號具有很強(qiáng)的抑制能力，理論上雙端輸出增益為0。單端輸出時(shí)Ree越大，抑制能力越強(qiáng)，Auc遠(yuǎn)小于1。因此由外界因素產(chǎn)生的同向漂移將有效的被抑制，如溫度等。共模單端輸入電阻：單端共模輸出電壓增益：雙端共模輸出電壓增益：3）共模抑制比CMRR共模抑制比CMRR—衡量差放的一個(gè)重要指標(biāo)?；螂p端輸出：單端輸出：工作原理4）對任意輸入信號的分析方法ui1=uic1+uid1ui2=uic2+uid2uic1=uic2=(ui1+ui2)/2uid1=-uid2=(ui1-ui2)/2對于兩個(gè)任意信號ui1、ui2，分析時(shí)可將它們分解成一對共模信號和一對差模信號，然后分別由差模和共模增益來求。分解任意輸入信號的一般公式為：結(jié)論:對于兩個(gè)任意輸入信號，相當(dāng)于差模信號和共模信號共同作用的結(jié)果。5）單端輸入差放電路的分析ui1=ui

，ui2=0處理方法：按任意信號處理uid1=-uid2=(ui-0)/2=ui/2uic1=uic2=(ui+0)/2=ui/2說明:對于單端輸入，等效于雙端輸入，相當(dāng)于差模信號ui/2，-ui/2

和共模信號

uic1=uic2=ui/2共同作用的結(jié)果。例題：

Ec=12VEe=6V=hfe=60rbb'=100Rc=Rb=Ree=10KRW=100ui1=5mVui2=-3mV求（１）輸入差模電壓uid1、uid2和共模電壓uic，

（２）雙端輸出差模電壓Uod和共模電壓Uoc解：（1）求uid1、uid2、uic

uid1=-uid2=(ui1-ui2)/2uic1=uic2=(ui1+ui2)/2=（5-3）/2=1mV=（5+3）/2=4mVEc=12VEe=6V=hfe=60rbb'=100Rc=Rb=Ree=10KRW=100ui1=5mVui2=-3mV（2）求靜態(tài)值→hie（3）求AUd

→

Uod

=-31=-318=-248mV（4）AUc

→Uoc

共模增益：AUc=0共模輸出：Uoc=06）單輸入差放電路的分析ui1-ui2=ui

6）單輸入差放電路的分析處理方法：對于交流而言，考慮到差分電路的對稱性，M、N之間的中間點(diǎn)應(yīng)該是零電位，此時(shí)電路的交流通路可以整理如下。之后按任意輸入信號的分析方法進(jìn)行分析。3.9功率放大電路一、

功率放大電路概述二、

乙類雙電源互補(bǔ)對稱功放三、

甲乙類互補(bǔ)對稱功放四、復(fù)合管一、

功率放大電路概述1.功率放大電路概念：能夠向負(fù)載提供足夠大信號功率的放大電路稱為功率放大電路，簡稱功放。2.功率放大電路的特點(diǎn)1）

輸出功率盡可能大轉(zhuǎn)換效率=負(fù)載得到的有用信號功率Po電源供給的直流功率PDC2）轉(zhuǎn)換效率要高3）器件工作在極限狀態(tài)通常輸入（電壓）信號大，稱為大信號。管子常工作在極限狀態(tài)。由于效率問題，必須考慮半導(dǎo)體三極管散熱的問題。提高輸出電壓和輸出電流可提高輸出功率。任務(wù)不同電壓放大：不失真地提高輸入信號的幅度，以驅(qū)動(dòng)后面的功率放大級，通常工作在小信號狀態(tài)。功率放大：信號不失真或輕度失真的條件下提高輸出功率，通常工作在大信號狀態(tài)。2.分析方法電壓放大:(1)微變等效電路法(2)圖解法功率放大：圖解法(微變等效電路法不再適用)3.電壓放大器與功率放大器的區(qū)別

4.功率放大電路的工作狀態(tài)分類甲類工作狀態(tài)乙類工作狀態(tài)甲乙類工作狀態(tài)丙類工作狀態(tài)導(dǎo)通角=2甲類工作狀態(tài)導(dǎo)通角=乙類工作狀態(tài)導(dǎo)通角<<2甲乙類工作狀態(tài)導(dǎo)通角<丙類工作狀態(tài)5.功率放大電路的一般問題1）調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)，單管放大將產(chǎn)生失真，如何解決失真問題.2）

三極管的安全性3）

功放的分析方法圖解法估算法T1----射極跟隨輸出級IE----恒流源，可提供靜態(tài)電流ICQ

，并作為T1發(fā)射極有源負(fù)載電阻例題：計(jì)算右圖甲類放大電路的轉(zhuǎn)換效率。CC組態(tài)電路特點(diǎn)：電流增益AI高；輸入阻抗高；輸出阻抗低（帶載能力強(qiáng)）T1ICQEc-EcUiRLUoIoIE甲類輸出級電路電路分析：計(jì)算步驟：（1）計(jì)算電源輸出平均功率；（2）計(jì)算負(fù)載消耗的功率。說明：忽略信號源的輸出功率。T1IcEc-EcUiRLUo解：（1）直流電源輸出功率直流電源提供的功率（2）負(fù)載消耗的功率（輸出功率）交流負(fù)載線：Uces12EcUmUmT1IcEc-EcUiRLUoEcCC組態(tài)放大電路最大輸出功率Po:轉(zhuǎn)換效率：最大值效率低原因：靜態(tài)電流造成的管耗較大。如果將Q下移，使信號等于零時(shí)，電源的輸出等于零或很小，信號增大時(shí)，電源供給的功率增大，這樣便可解決效率低的問題。集電極最大功耗（輸入為0時(shí)）UmUm（2）無輸出變壓器的功率放大電路，簡稱OTL：OutputTransformerless一）乙類放大電路種類（1）無輸出電容的功率放大電路，簡稱OCL：OutputCapacitorless（3）橋式推挽功率放大電路，簡稱BTL：BalancedTransformerlessOTLBTLOCL二、

乙類雙電源互補(bǔ)對稱功放組成由一對NPN、PNP特性相同的互補(bǔ)三極管組成。2.電路工作原理當(dāng)ui處于正半周時(shí)，T1導(dǎo)通，T2截止,流過RL的電流為iE1。當(dāng)ui處于負(fù)半周時(shí)，T1截止，T2導(dǎo)通,流過RL的電流為iE2。由于管子的對稱性，

在負(fù)載上獲得完整的正弦波形。二）OCL互補(bǔ)功率放大電路組成輸入ui=0時(shí)（靜態(tài)時(shí)）輸出uo=0。OCL電路及輸出輸出波形OCL電路的作圖分析法輸入信號處于正半周時(shí)，輸出電壓的峰值

Uom=VCC-Uces1≈VCC輸入信號處于負(fù)半周時(shí)，輸出電壓的峰值

Uom=-VCC-Uces2≈-VCC三）功放電路的分析計(jì)算1.交流輸出功率Po2.電源提供的直流功率PDC每個(gè)單管工作半周時(shí)的平均電流為：2.電源提供的直流功率PDC（續(xù)）3.效率4.集電極的最大功耗PT例：Po=1W甲類：Pcmax=4W→大功率管→必須加散熱片→體積增大乙類：Pcmax=0.2W—中功率管說明：一般0.1W以下的管子稱為小功率管。甲類功放乙類功放四）功率管的選擇每只管子的最大允許功耗每只管子的反向擊穿電壓每只管子允許的最大集電極電流例題OCL功放電路圖所示。其中VCC=15V，RL=8Ω，選取的功放管的極限參數(shù)為ICM=5A，反向擊穿電壓，|U(BR)CEO|=50V,PCM=5W。試求該功放最大輸出功率是多少？此時(shí)功放管是否安全？解:根據(jù)題意，計(jì)算功放電路的參數(shù)如下。晶體管的最大集電極電流=晶體管承受的最大反偏電壓單功放管的最大功耗輸出最大功率與已經(jīng)選取的功放管的極限參數(shù)進(jìn)行比較，

管子的最大功耗PCM=10W>2.8W管子的反向擊穿電壓管子的最大集電極電流ICM=5A>1.9A比較結(jié)果說明滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。該功放電路的功放管是安全的。1.乙類互補(bǔ)對稱功率放大器存在問題

當(dāng)輸入信號Ui在0~Ube之間變化時(shí)，不足以克服死區(qū)電壓，三極管不導(dǎo)通。因此在正、負(fù)半周交替過零處會(huì)出現(xiàn)一些非線性失真，這個(gè)失真稱為交越失真。三、甲乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路交越失真-0.7V解決交越失真辦法：可給三極管稍稍加一點(diǎn)偏置，使之工作在甲乙類。2.甲乙類雙電源互補(bǔ)對稱放大電路0.7V特點(diǎn)：（1）靜態(tài)時(shí)，三極管微導(dǎo)通，可給三極管稍稍加一點(diǎn)偏置，iC1=iC2,io=0，電路工作在甲乙類。（2）不易調(diào)整偏置。由于流入T4管的基極電流很小，流經(jīng)R1電阻和R2電阻的電流近似相等，有對于T4管，其發(fā)射結(jié)的導(dǎo)通電壓基本穩(wěn)定（如硅管0.6～0.8V，鍺管0.1～0.3V）,所以有微調(diào)R1和R2的比值，就可以得到滿意的T1、T2管的偏壓值。調(diào)整R1、R2、T3參數(shù)，使R1和R2之間M點(diǎn)的電位近似

為0。復(fù)合管概念：多只管子合理連接等效成一只管子。經(jīng)驗(yàn)：不同類型的管子復(fù)合后，其類型決定于T1管。目的：增大β，減小前級驅(qū)動(dòng)電流，改變管子的類