模電李震梅第二章課件

第2章雙極型三極管及其放大電路

2.1雙極型三極管

2.2共發(fā)射極放大電路的組成和工作原理

2.3放大電路的靜態(tài)分析

2.4放大電路的動(dòng)態(tài)分析

2.6共集電極和共基極放大電路

2.5放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定

2.7多級(jí)放大電路

2.1雙極型三極管

2.1.1三極管的基本結(jié)構(gòu)

2.1.2三極管的電流分配和放大原理

2.1.3三極管的伏安特性曲線

2.1.4三極管類型和工作狀態(tài)的判斷

2.1.5三極管的主要參數(shù)2.1.6溫度對(duì)三極管參數(shù)的影響

2.1.7三極管的類型、型號(hào)和選用原則

2.1.8特殊三極管2.1雙極型三極管

(BipolarJunctionTransistor，BJT)

又稱半導(dǎo)體三極管，由于工作時(shí)，多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與運(yùn)行，因此，還被稱為雙極型晶體管，或簡(jiǎn)稱為晶體管、三極管。BJT是由兩個(gè)PN結(jié)組成的。

常用的三極管的結(jié)構(gòu)有硅平面管和鍺合金管兩種類型。NecNPb二氧化硅becPNP(a)平面型(NPN)(b)合金型(PNP)NPN型三極管結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)

NNP集電區(qū)集電極c基區(qū)基極b發(fā)射區(qū)發(fā)射極e集電結(jié)發(fā)射結(jié)ecbPNP型三極管結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)

集電區(qū)集電極c基區(qū)基極b發(fā)射區(qū)發(fā)射極e集電結(jié)發(fā)射結(jié)NNPPN

cbe以NPN型三極管為例討論三極管中的兩個(gè)PN結(jié)cNNPebbec表面看三極管若實(shí)現(xiàn)放大，必須從三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部所加電源的極性來保證。不具備放大作用2.1.2三極管的電流分配和放大原理

1.實(shí)驗(yàn)及測(cè)量

三極管電流放大的實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，把三極管接成兩個(gè)回路：基極回路和集電極回路。改變可變電阻Rb，則基極電流IB、集電極電流IC和發(fā)射極電流IE都發(fā)生變化。測(cè)量結(jié)果如下表所示。三極管電流測(cè)量數(shù)據(jù)由此實(shí)驗(yàn)及測(cè)量結(jié)果可得出如下結(jié)論：(1)觀察實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中的每一列，可得beceRcRbIEpICBOIEICIBIEnIBnICn動(dòng)畫2.載流子的運(yùn)動(dòng)(1)發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子(2)電子在基區(qū)的擴(kuò)散和復(fù)合

(3)集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散過來的電子

3.三極管的電流分配關(guān)系集電極的電流為ICIC=ICn+ICBO基極的電流為IBIB=IBn_ICBOIE=IC+IB

發(fā)射極的電流為IEIE≈IEn≈ICn+IBn因此

如上所述，構(gòu)成IE的兩部分中，ICn所占的百分比很大，IBn很小。這個(gè)比值用表示，稱為電流放大系數(shù)。因此上式中的后一項(xiàng)常用ICEO

表示，ICEO稱為穿透電流。則一般情況下，

ICBO和ICEO很小可忽略

。可得

2.輸出特性iC=f(uCE)

iB=常數(shù)

iC

/mAuCE

/V100μA80μA60μA40μA20μAIB=00510154321放大區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)劃分三個(gè)區(qū)：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。(1)放大區(qū)：條件：發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏

特點(diǎn)：各條輸出特性曲線比較平坦，基本平行等距。

集電極電流和基極電流體現(xiàn)放大作用，即iC

/mAuCE

/V100μA80μA60μA40μA20μAIB=00510154321截止區(qū)（2）截止區(qū)iB≤0的區(qū)域。兩個(gè)結(jié)都處于反向偏置。iB=0時(shí)，iC=ICEO。

硅管約等于1A，鍺管約為幾十至幾百微安。截止區(qū)截止區(qū)iC=f(uCE)

iB=常數(shù)

（3）飽和區(qū)條件：兩個(gè)結(jié)均正偏I(xiàn)C

/mAuCE

/V100μA80μA60μA40μA20μAIB=00510154321

特點(diǎn)：iC基本上不隨iB而變化，在飽和區(qū)三極管失去放大作用。iC

iB。當(dāng)uCB=0時(shí)，稱臨界飽和，uCE

<

uBE時(shí)稱為過飽和。飽和管壓降UCES<0.4V(硅管)，UCES<

0.2V(鍺管)飽和區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)

[例]2.1.1在某放大電路中，三極管三個(gè)極的電流方向如圖所示，已知I1=_1.4mA，I2=_0.03mA，I3=1.43mA，試確定三極管是NPN型還是PNP型，并區(qū)分出各電極。[例]2.1.2在某放大電路中，三極管各個(gè)極的電流方向如圖所示，試確定三極管是NPN型還是PNP型，并區(qū)分出各電極。

2.根據(jù)三極管各極電位，判斷三極管的類型對(duì)NPN型管有：

UC>UB>UE對(duì)PNP型管有：

UC<UB<UE對(duì)于硅管︱UBE︱=0.6～0.8V對(duì)于鍺管︱UBE︱=0.1～0.3V判斷依據(jù)為：判斷步驟為：1）先找電位差為0.2V或0.7V左右的電壓，它們必為b極和e極，并可判斷出硅管或鍺管；2）再比較三個(gè)電壓的大小，來確定是NPN型或PNP型管。

3.根據(jù)三極管各極電位，判斷三極管的工作狀態(tài)對(duì)NPN型管有：當(dāng)UBE<死區(qū)電壓，三極管截止；當(dāng)UBE>死區(qū)電壓，UCE≥UBE，三極管處于放大狀態(tài)；當(dāng)UBE>死區(qū)電壓，UCE<UBE，三極管處于飽和狀態(tài)。

對(duì)PNP管有：當(dāng)UBE>死區(qū)電壓，三極管截止；當(dāng)UBE<死區(qū)電壓，UCE≤UBE，三極管處于放大狀態(tài)；當(dāng)UBE<死區(qū)電壓，UCE>UBE，三極管處于飽和狀態(tài)。2.反向飽和電流1）集電極和基極之間的反向飽和電流ICBO2）集電極和發(fā)射極之間的反向飽和電流ICEO(a)ICBO測(cè)量電路(b)ICEO測(cè)量電路ICBOcebAICEOAceb小功率鍺管ICBO約為幾微安；硅管的ICBO小，有的為納安數(shù)量級(jí)。當(dāng)b開路時(shí)，c和e之間的電流值愈大，則該管的ICEO也愈大。反向飽和電流的測(cè)量電路3.極限參數(shù)1）集電極最大允許電流ICM當(dāng)iC過大時(shí)，三極管的值要減小。在iC=ICM時(shí)，值下降到額定值的2/3。2）集電極最大允許耗散功率PCM過損耗區(qū)安全工作區(qū)將iC與uCE乘積等于規(guī)定的PCM值各點(diǎn)連接起來，可得一條雙曲線。iCuCE<PCM為安全工作區(qū)iCuCE>PCM為過損耗區(qū)iCuCEoPCM=iCuCE安全工作區(qū)安全工作區(qū)過損耗區(qū)過損耗區(qū)三極管的安全工作區(qū)3.極間反向擊穿電壓外加在三極管各電極之間的最大允許反向電壓。

U(BR)CEO：基極開路時(shí)，集電極和發(fā)射極之間的反向擊穿電壓。

U(BR)CBO：發(fā)射極開路時(shí)，集電極和基極之間的反向擊穿電壓。

安全工作區(qū)同時(shí)要受PCM、ICM和U(BR)CEO限制。過電壓iCU(BR)CEOuCEO過損耗區(qū)安全工作區(qū)ICM過流區(qū)三極管的安全工作區(qū)溫度變化對(duì)管子參數(shù)的影響主要表現(xiàn)有：2.1.6溫度對(duì)三極管參數(shù)的影響

1.溫度對(duì)UBE的影響溫度每升高1℃，UBE約下降2mV。25o50ouBE/ViB/μAO

IBUBE1UBE2溫度每升高10℃，ICBO大致將增加一倍，說明ICBO將隨溫度按指數(shù)規(guī)律上升。2.溫度對(duì)ICBO的影響3.溫度對(duì)β的影響輸出特性曲線的距離隨溫度的升高而增大。

綜上所述：溫度對(duì)UBE，ICBO，β的影響，將使IC隨溫度上升而增加，這將嚴(yán)重地影響三極管的工作狀態(tài)。2.1.7三極管的類型、型號(hào)和選用原則

按功能及用途分：有放大管、開關(guān)管、復(fù)合管(達(dá)林頓管)和高反壓管等；按工作頻率分：有低頻管、高頻管及超高頻管等；按材料分：硅管和鍺管；按摻雜方式分：NPN型和PNP型管。

1.類型按耗散功率分：小功率三極管、中功率三極管和大功率三極管等;第二位：A鍺PNP管、B鍺NPN管

C硅PNP管、D硅NPN管

第三位：X低頻小功率管、D低頻大功率管

G高頻小功率管、A高頻大功率管、K開關(guān)管用字母表示材料用字母表示器件的種類用數(shù)字表示同種器件型號(hào)的序號(hào)用字母表示同一型號(hào)中的不同規(guī)格三極管國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體器件型號(hào)的命名舉例如下：3DG110B

2.型號(hào)3.三極管的選用原則(1)考慮三極管工作性能的穩(wěn)定，在同一型號(hào)的管子中，應(yīng)選反向電流小的。值不宜選得過高，否則管子性能不穩(wěn)定。(2)若要求管子的反向電流小，工作溫度高，則應(yīng)選硅管；而當(dāng)要求導(dǎo)通電壓較低時(shí)，則應(yīng)選鍺管。(3)若要求工作頻率高，則選用高頻管或超高頻管；若用于開關(guān)電路，則應(yīng)選用開關(guān)管。(4)考慮三極管的安全工作條件，管子用作放大器件時(shí)必須工作在安全區(qū)，注意PCM、ICM、U(BR)CEO的值。

4.三極管的檢測(cè)以半圓塑封s9014，s9013，s9015，s9012，s9018系列的晶體小功率三極管為例，說明管腳的判別。

(1)把顯示文字平面朝自己，三極管的三個(gè)管腳朝下，從左向右依次為發(fā)射極e、基極b、集電極c，如圖所示。（2）用萬用表測(cè)量三極管的三個(gè)極的方法。用萬用表R×100或R×1k擋測(cè)量管子三個(gè)電極中每?jī)蓚€(gè)極之間的正、反向電阻值。

①判定三極管的基極

判定NPN型管的基極：先用黑表筆接某一管腳，紅表筆先后接另外兩個(gè)引腳，測(cè)得兩個(gè)電阻值。再用黑表筆換接另一引腳，重復(fù)以上步驟，直至測(cè)得兩個(gè)電阻值都很小，則黑表筆所接的那個(gè)引腳即為基極b。

2)測(cè)試三極管的c、e的方法

測(cè)試NPN三極管的c、e的方法：先將基極懸空，把萬用筆的紅、黑表筆分別接其余兩個(gè)引腳，萬用表的指針指在無窮大，接著用手同時(shí)捏住基極b與黑表筆所接的引腳，然后觀察指針向右偏轉(zhuǎn)的幅度。然后交換紅黑表筆，再次用手同時(shí)捏住基極b與黑表筆所接的引腳，然后觀察指針偏轉(zhuǎn)的幅度。比較兩次測(cè)量中表針向右擺動(dòng)的幅度，找出擺動(dòng)幅度大的一次，此時(shí)黑表筆接的是集電極c，紅表筆接的是發(fā)射極e。2.1.8特殊三極管1．光電三極管光電三極管又稱光敏三極管，它最常用的材料是硅，它靠光的照射強(qiáng)度來控制電流的大小。它可等效看作一個(gè)光電二極管與一個(gè)三極管的結(jié)合，所以它具有放大作用。等效電路和符號(hào)如圖所示，一般僅引出集電極和發(fā)射極，其外形與發(fā)光二極管一樣，它常作溫度補(bǔ)償用。

光電三極管輸出特性與一般晶體三極管特性相似，差別僅在于光電三極管的參變量是入射的光照度E。如圖所示。

當(dāng)無光照時(shí)，就是穿透電流ICEO，稱為暗電流，溫度每上升25oC，ICEO約上升10倍。當(dāng)有光照時(shí)，稱為光電流，當(dāng)管壓降uCE足夠大時(shí)，iC僅決定于入射的光照度E。2．光耦合器

光耦合器（英文縮寫為OC）亦稱光電隔離器，簡(jiǎn)稱光耦。它是以光為媒介來傳輸電信號(hào)的器件，通常把發(fā)光器（如發(fā)光二極管）與受光器（如光電三極管、光電二極管等）封裝在同一管殼內(nèi)，常用的三極管型光電耦合器原理圖如圖所示。光耦合器可以實(shí)現(xiàn)“電—光—電”轉(zhuǎn)換。它的輸入回路與輸出回路之間各自獨(dú)立，沒有電氣聯(lián)系，也沒有共地，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力，可起到很好的安全保障作用，甚至輸入信號(hào)線短接時(shí)，也不會(huì)損壞儀表。因?yàn)檩斎牖芈泛洼敵龌芈分g可以承受幾千伏的高壓，并且工作穩(wěn)定，無觸點(diǎn)，使用壽命長(zhǎng)，傳輸效率高，現(xiàn)已廣泛用于電氣絕緣、電平轉(zhuǎn)換、級(jí)間耦合、驅(qū)動(dòng)電路、開關(guān)電路、斬波器、多諧振蕩器、信號(hào)隔離、級(jí)間隔離、脈沖放大電路、數(shù)字儀表、遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設(shè)備及微機(jī)接口中。在單片開關(guān)電源中，利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路，通過調(diào)節(jié)控制端電流來改變占空比，達(dá)到精密穩(wěn)壓的目的。2.2共發(fā)射極放大電路的組成和工作原理2.2.1單管共發(fā)射極放大電路的組成2.2.2單管共發(fā)射極放大電路的工作原理2.2.3放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)在模擬電子電路中，放大電路是最常用、最重要的一種單元電路。它利用放大器的控制作用把微弱的電信號(hào)進(jìn)行放大，從而滿足負(fù)載(如喇叭、顯示儀表等)的需要。本質(zhì)：實(shí)現(xiàn)能量的控制。在放大電路中提供一個(gè)能源，由能量較小的輸入信號(hào)控制這個(gè)能源，使之輸出較大的能量，然后推動(dòng)負(fù)載。放大的對(duì)象是變化量。元件：雙極型三極管和場(chǎng)效應(yīng)管。2.2共發(fā)射極放大電路的組成和工作原理2.2.1單管共發(fā)射極放大電路的組成VT：NPN型三極管，為放大元件；VCC：為輸出信號(hào)提供能量；RC：將電流iC的變化轉(zhuǎn)化為集電極電壓的變化，傳送到電路的輸出端；VBB、Rb：使發(fā)射結(jié)正向偏置，提供靜態(tài)基極電流(靜態(tài)基流)。C1、C2：耦合電容，作用是“隔直通交”。

發(fā)射極是輸入和輸出回路的公共端，所以電路稱為共發(fā)射極基本放大電路，簡(jiǎn)稱共射放大電路。2.2.2單管共發(fā)射極放大電路的工作原理1.放大作用輸入端有一個(gè)變化量ui時(shí),電路中將產(chǎn)生以下變化過程：2．組成放大電路的原則

（1）外加直流電源的極性必須使發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。（2）輸入回路應(yīng)使輸入電壓ui能夠傳送到三極管的基極回路，使基極電流產(chǎn)生相應(yīng)的變化量iB。（3）輸出回路應(yīng)使變化量iC轉(zhuǎn)化為

uCE，并送到放大電路的輸出端。為了使電路圖清晰，采用放大電路的簡(jiǎn)化法。

（1）直流分量——大大，如IB、IC、UCE等。

（2）交流分量的瞬時(shí)值——小小，如ib、ic、uce等；有效值——大小，如Ib、Ic、Uce等；幅值是在有效值基礎(chǔ)上加“m”下標(biāo)，如Ibm、Icm、Ucem等。

（3）總電壓（或總電流）的瞬時(shí)值——小大，如iB、uCE等，其中iB=IB+ib，uCE=UCE+uce。符號(hào)規(guī)定

2.2.3放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)1.放大倍數(shù)放大電路技術(shù)指標(biāo)測(cè)試圖2.輸入電阻Ri從放大電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻。一般來說，Ri越大越好。（1）Ri越大，ii就越小，從信號(hào)源索取的電流越小。（2）當(dāng)信號(hào)源有內(nèi)阻時(shí)，Ri越大，ui就越接近us。3.輸出電阻Ro從放大電路輸出端看進(jìn)去的等效電阻。測(cè)試Ro：輸入端正弦電壓，分別測(cè)量空載和輸出端接負(fù)載RL的輸出電壓、。輸出電阻愈小，帶負(fù)載能力愈強(qiáng)。OffLfHBWAum0.707AumfL：下限頻率fH：上限頻率BW：通頻帶BW=fH

-

fL4.通頻帶5.最大不失真輸出幅度輸出波形無明顯失真時(shí)的最大輸出電壓(或最大輸出電流)，常用有效值表示(Uom、Iom)。6.最大輸出功率與效率輸出不產(chǎn)生明顯失真的最大輸出功率。用符號(hào)Pom表示。：效率PV：直流電源消耗的功率直流電源能量的利用率稱為效率。2.3放大電路的靜態(tài)分析2.3.1直流通路

2.3.2靜態(tài)工作點(diǎn)的近似估算2.3.3圖解法分析靜態(tài)工作點(diǎn)

放大電路定量分析靜態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析微變等效電路法

圖解法分析方法

放大電路建立合適的靜態(tài)，是保證動(dòng)態(tài)工作的前提。2.3放大電路的靜態(tài)分析2.3.1直流通路

直流通路的畫法：將交流電壓源及電感短路，電容開路。硅管UBEQ=(0.6~0.8)V鍺管UBEQ=(0.1~0.2)VICQ

IBQUCEQ=VCC–ICQ

Rc2.3.2靜態(tài)工作點(diǎn)的近似估算【例】圖示電路中，已知VCC=12V，Rb=300k，

Rc=4K，NPN硅管的=50，試估算電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。解：設(shè)UBEQ=0.7VICQ

IBQ=(500.04)mA=2mAUCEQ=VCC–ICQ

Rc=(12-24)V=4V2.3.3圖解法分析靜態(tài)工作點(diǎn)

圖解法是在三極管的輸入、輸出特性曲線上，用作圖的方法對(duì)放大電路進(jìn)行分析。對(duì)直流工作狀態(tài)來說，就是在特性曲線上，用作圖的方法確定出靜態(tài)工作點(diǎn)。直流負(fù)載線——該直線是由直流通路得出的，且與集電極負(fù)載電阻Rc有關(guān)。方法：根據(jù)uCE=VCC

-

iCRc式確定兩個(gè)特殊點(diǎn)輸出回路Q由靜態(tài)工作點(diǎn)Q確定的ICQ、UCEQ為靜態(tài)值。圖解分析靜態(tài)步驟：(1)用估算法算出IBQ。(2)畫出三極管的輸出特性曲線。(3)作出直流負(fù)載線，直流負(fù)載線與IBQ對(duì)應(yīng)的輸出特性曲線的交點(diǎn)，就是靜態(tài)工作點(diǎn)Q。圖(a)

【例】在圖示電路(a)中，已知VCC=12V，Rb=300k，Rc=3k，三極管的輸出特性曲線如圖(b)所示，試用圖解法確定靜態(tài)工作點(diǎn)。解：首先估算IBQ作直流負(fù)載線，確定Q點(diǎn)根據(jù)UCEQ=VCC–ICQ

RciC=0，uCE=12VuCE=0，iC=4mA0iB

=0μA20μA40μA60μA80μA134224681012MQ靜態(tài)工作點(diǎn)IBQ=40μA，ICQ=2mA，UCEQ=6VuCE

/V由Q點(diǎn)確定靜態(tài)值為iC

/mA圖(b)2.4放大電路的動(dòng)態(tài)分析2.4.1交流通路

2.4.2圖解分析法2.4.3微變等效電路法動(dòng)態(tài)分析方法圖解分析法微變等效電路分析法2.4.1交流通路

直流電壓源短路，電容短路。2.4放大電路的動(dòng)態(tài)分析2.4.2圖解分析法輸出端接入負(fù)載RL：不影響Q，影響動(dòng)態(tài)！

1.圖解分析法交流負(fù)載線工作點(diǎn)在輸出特性上移動(dòng)畫出的軌跡。交流負(fù)載線斜率為：DC交流負(fù)載線直流負(fù)載線′IC/mA4321O48121620B80mAA60mA40mA20mAuCE/VQ動(dòng)態(tài)工作情況圖解分析輸入回路工作情況0.680.72uBEiBtQ000.7t6040200uBE/ViB/μAuBE/ViBUBE交流負(fù)載線直流負(fù)載線4.57.5uCE912t0ICQiC

/mA0IB=40μA2060804Q260uCE/ViC

/mA0tuCE/VUCEQiC輸出回路工作情況電壓電流波形結(jié)論：（1）放大電路中的信號(hào)是交直流共存，可表示成：雖然交流量可正負(fù)變化，但瞬時(shí)量方向始終不變。（2）輸出uo與輸入ui相比，幅度被放大了。（3）輸出uo與輸入ui相位相反。Q點(diǎn)過低iCOuCEiCtOQuCEtOUCEQICQ截止失真uCE波形出現(xiàn)頂部失真。交流負(fù)載線iB

2.非線性失真飽和失真交流負(fù)載線iCOuCEQICQtOiCuCEtOUCEQuCE波形出現(xiàn)底部失真。iBQ點(diǎn)過高交流負(fù)載線4.57.5uCE912t0ICQiC

/mA0IB=40μA2060804Q260uCE/ViC

/mA0tuCE/VUCEQiC輸出回路工作情況iCOuCEiCtOQuCEtOICQ

3.最大不失真輸出幅度交流負(fù)載線4.57.5uCE912t0ICQiC

/mA0IB=40μA2060804Q260uCE/ViC

/mA0tuCE/VUCEQiC輸出回路工作情況OuCEiCQiB=0μАCDEABQ點(diǎn)應(yīng)盡量設(shè)在交流負(fù)載線上線段AB的中點(diǎn)。若CD=DE，則否則交流負(fù)載線直流負(fù)載線

3.最大不失真輸出幅度

晶體管在小信號(hào)(微變量)情況下工作時(shí)，可以在靜態(tài)工作點(diǎn)附近的小范圍內(nèi)用直線段近似地代替三極管的特性曲線，三極管就可以等效為一個(gè)線性元件。這樣就可以將非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個(gè)線性電路。微變等效條件研究的對(duì)象僅僅是變化量信號(hào)的變化范圍很小2.4.3微變等效電路法

1.三極管的等效電路（1）h參數(shù)的引出cbe+uBE+uCEiCiB三極管在共射接法時(shí)的雙端口網(wǎng)絡(luò)求變化量：在小信號(hào)情況下：各h參數(shù)的物理意義：iBuBEuBEiB——輸入電阻，用rbe表示。——用μr表示。iBuBEuBEuCEiCiBiCuCE——電流放大系數(shù)，用β表示?！敵鲭妼?dǎo)，用1/rce表示。iCuCEiCuCEicibibube+-uce+-rbebec（2）簡(jiǎn)化的h參數(shù)等效電路hie用rbe表示,hfe用β表示,hre忽略,1/hoe用rce表示。簡(jiǎn)化的h參數(shù)等效電路ibicbce晶體三極管ube+-uce+-icibib微變等效電路ube+-uce+-rbebec

2.單管共射放大電路的微變等效電路ibiceSrbeibRBRCRLebcui+-uo+-+-RSiiRBRCuiuORL++--RSeS+-ibicbceiirbe的估算公式c

beiBiCiE流過發(fā)射結(jié)的總電流：因?yàn)閁BE>>UTrbb

：基區(qū)體電阻。rbe

：基射之間結(jié)電阻。歐姆，可忽略。只有幾：發(fā)射區(qū)體電阻，一般

er￠由于在Q點(diǎn)附近比較小的變化范圍內(nèi)，從而得出把上式帶入式ube，并對(duì)iB求導(dǎo)可得

再對(duì)uBE求導(dǎo)數(shù)，得到的倒數(shù)

電壓放大倍數(shù),輸入電阻求解由微變等效電路可得

Ri=rbe//RbRo=RcRBRCuiuORL++--RSeS+-ibicbceiiibiceSrbeibRBRCRLebcui+-uo+-+-RSii微變等效電路利用微變等效電路法分析放大電路的一般步驟：(1)利用圖解法或近似估算法確定放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q。(2)由Q點(diǎn)求出電路參數(shù)和rbe。

(3)畫出放大電路的交流通路，然后用三極管的等效電路代替三極管，即可得到放大電路的微變等效電路。(4)列出電路方程，計(jì)算放大電路的動(dòng)態(tài)指標(biāo)。[例]2.4.1在下圖所示的放大電路中，已知VCC=12V,Rb=260k電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻Ri和輸出電阻Ro。試計(jì)算該解：（1）確定靜態(tài)工作點(diǎn)Q根據(jù)直流通路計(jì)算如下：（2）動(dòng)態(tài)指標(biāo)的計(jì)算首先畫出放大電路的微變等效電路不考慮三極管c、e之間的等效內(nèi)阻rce,2.5放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定

2.5.1溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響

2.5.2靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路

2.5.1溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響三極管是一種對(duì)溫度十分敏感的元件。溫度變化對(duì)管子參數(shù)的影響主要有：(2)UBE改變。UBE的溫度系數(shù)約為–2mV/C，即溫度每升高1C，UBE約下降2mV。(1)改變。溫度每升高1C，值約增加0.5%~1%，溫度系數(shù)分散性較大。(3)ICBO改變。溫度每升高10C，ICBO

大致將增加一倍，說明ICBO

將隨溫度按指數(shù)規(guī)律上升。

溫度升高時(shí)，三極管的參數(shù)會(huì)發(fā)生變化，這些變化都將使IC增大，Q上移，波形容易失真。iCuCEOiBQVCCT=20C

T=50C三極管在不同環(huán)境下溫度的輸出特性曲線2.5.2靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路1.電路組成及工作原理——射極偏置電路C1RcRb2+VCCC2RL+++++CeuoRb1ReiBiCiEiRuiuEuB分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路由于UBQ不隨溫度變化——電流負(fù)反饋式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路

T

ICQIEQUEQUBEQ

(=UBQ–UEQ)IBQICQ2.靜態(tài)與動(dòng)態(tài)分析（1）靜態(tài)分析C1RcRb2+VCCC2RL+++++CeuoRb1ReiBiCiEiRuiuEuB由于IR>>IBQ，可得(估算)靜態(tài)基極電流（2）動(dòng)態(tài)分析C1RcRb2+VCCC2RL+++++CeuoRb1ReiBiCiEiRuiRcRb2+VCCRL++uiuoRb1ReibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSii(2)如果電路其他參數(shù)不變，換上的三極管，則電路的、輸入電阻Ri和輸出電阻Ro。靜態(tài)工作點(diǎn)有無變化？C1RcRb2+VCCC2RL+++++CeuoRb1ReiBiCiEiRuiuEuB解：(1)

a)確定靜態(tài)工作點(diǎn)Q

[例]2.5.1在圖所示的分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路中，已知VCC=12V,Rb1=15k三極管的(1)試計(jì)算該電路的電壓放大倍數(shù)b)動(dòng)態(tài)指標(biāo)的計(jì)算(2)如果，由以上估算過程可知，除了IBQ外，其他靜態(tài)值均保持不變。

2.6共集電極和共基極放大電路

2.6.1共集電極放大電路

2.6.2共基極放大電路

2.6.3三種基本組態(tài)的比較

三種基本接法共射組態(tài)共集組態(tài)共基組態(tài)2.6.1共集電極放大電路2.6共集電極和共基極放大電路

1.靜態(tài)分析由基極回路求得靜態(tài)基極電流則+UCCRBRE+–UCE+–UBEIEIBIC(1)電壓放大倍數(shù)結(jié)論：電壓放大倍數(shù)恒小于1，而接近1，且輸出電壓與輸入電壓同相，又稱射極跟隨器。2.動(dòng)態(tài)分析(2)輸入電阻輸入電阻較大。(3)輸出電阻輸出電阻低，故帶載能力比較強(qiáng)。求射極輸出器Ro的等效電路加上Re后輸出電阻為2.6.2共基極放大電路1.靜態(tài)分析2.動(dòng)態(tài)分析（1）電壓放大倍數(shù)共基極放大電路沒有電流放大作用，但是具有電壓放大作用。電壓放大倍數(shù)與共射電路相等，但沒有負(fù)號(hào)，說明該電路輸入、輸出信號(hào)同相位。又稱電流跟隨器。（2）輸入電阻暫不考慮電阻Re的作用（3）輸出電阻Ro

Rc2.6.3三種基本組態(tài)的比較三極管單管放大電路三種基本組態(tài)的特點(diǎn)1．共射放大電路具有較大的電壓放大能力和電流放大能力。輸入電阻和輸出電阻相對(duì)較適中，因而被廣泛應(yīng)用于多級(jí)低頻放大電路的各級(jí)中。2．共集放大電路(電壓跟隨器)的電壓放大倍數(shù)小于1而接近1，并有較大的電流放大能力，且輸入電阻高，輸出電阻低，因此常用作多級(jí)放大電路的輸入級(jí)、輸出級(jí)或中間緩沖級(jí)，具有很好的隔離、緩沖作用。3．共基放大電路(電流跟隨器)的電流放大倍數(shù)小于1而接近1，它的輸入電阻很小，從而減小了三極管結(jié)電容的影響，因此電路的頻率響應(yīng)好，常用作寬帶或高頻放大電路。大(數(shù)值同共射電路，但同相)小(小于、近于1)大(十幾~一幾百)小大(幾十~一百以上)大(幾十~一百以上)電路組態(tài)性能共射組態(tài)共集組態(tài)共基組態(tài)C1C2VCCRb2Rb1+++++__ReCbRLC1Rb+VCCC2RL+Re+++C1Rb+VCCC2RL++++Rc三種基本組態(tài)的比較

頻率響應(yīng)大(幾百千歐~幾兆歐)小(幾歐~幾十歐)中(幾十千歐~幾百千歐)RC小(幾歐~幾十歐)大(幾十千歐以上)中(幾百歐~幾千歐)Rb//rbe組態(tài)性能共射組態(tài)共集組態(tài)共基組態(tài)差較好好2.7多級(jí)放大電路

2.7.1多級(jí)放大電路的耦合方式

2.7.2多級(jí)放大電路的動(dòng)態(tài)分析

2.7.1多級(jí)放大電路的耦合方式

三種耦合方式阻容耦合直接耦合變壓器耦合1.阻容耦合C1RC1Rb1+VCCC2RL++VT1++Rc2Rb2C3VT2+優(yōu)點(diǎn):

各級(jí)Q點(diǎn)相互獨(dú)立,便于分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試。缺點(diǎn):

不易放大低頻信號(hào)，無法集成。2.變壓器耦合選擇恰當(dāng)?shù)淖儽?，可在?fù)載上得到盡可能大的輸出功率。第二級(jí)VT2、VT3組成推挽式放大電路，信號(hào)正負(fù)半周VT2、VT3輪流導(dǎo)電。優(yōu)點(diǎn):能實(shí)現(xiàn)阻抗變換,各級(jí)Q點(diǎn)相互獨(dú)立。缺點(diǎn):

不易放大低頻信號(hào)，笨重,無法集成。3.直接耦合Rc1Rb1+VCC+VT1+Rc2Rb2VT2優(yōu)點(diǎn):可放大交流和直流信號(hào);便于集成。缺點(diǎn):各級(jí)Q點(diǎn)相互影響;零點(diǎn)漂移較嚴(yán)重。(1)直接耦合解決合適靜態(tài)工作點(diǎn)的幾種辦法

b圖電路中接入Re2，保證第一級(jí)集電極有較高的靜態(tài)電位，但第二級(jí)放大倍數(shù)嚴(yán)重下降。Rc1Rb1+VCC+VT1+Rc2Re2VT2(b)Rc1Rb1+VT1+Rc2Rb2VT2VDz(c)

c圖可降低第二級(jí)的集電極電位，又不損失放大倍數(shù)。但穩(wěn)壓管噪聲較大。

d圖為實(shí)現(xiàn)電平移動(dòng)的另一種電路，后級(jí)采用PNP型管,可獲得合適的工作點(diǎn)。這種電路常被用于分立或集成直接耦合電路中。Rc1Rb1+VCC+VT1+Re2Rc2VT2-(d)

直接耦合時(shí)，輸入電壓為零，但輸出電壓離開零點(diǎn)，并緩慢地發(fā)生不規(guī)則變化的現(xiàn)象。原因：放大器件參數(shù)的溫度特性使Q點(diǎn)不穩(wěn)定。uOtOuItO

放大電路級(jí)數(shù)愈多，放大倍數(shù)愈高，零點(diǎn)漂移問題愈嚴(yán)重。(2)零點(diǎn)漂移抑制零點(diǎn)漂移的措施：a引入直流負(fù)反饋以穩(wěn)定Q點(diǎn)。b利用熱敏元件補(bǔ)償放大器的零漂。

R2R1+VCC+VT2+RcVT1uIuOiC1ReRuB1c采用差分放大電路。集成運(yùn)放的輸入級(jí)基本上都采用差分放大的結(jié)構(gòu)。(3)靜態(tài)分析由直流通路列各回路方程，然后聯(lián)立求解。4.光電耦合優(yōu)點(diǎn):

各級(jí)Q點(diǎn)相互獨(dú)立,體積小，壽命長(zhǎng)。

缺點(diǎn):

不易放大低頻信號(hào)，易出現(xiàn)非線性失真。

四種耦合方式的比較2.7.2多級(jí)放大電路的動(dòng)態(tài)分析第一級(jí)第二級(jí)負(fù)載信號(hào)源兩級(jí)之間通過耦合電容

C2與下級(jí)輸入電阻連接RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++++–RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCC+––T1T21.靜態(tài)分析

由于電容有隔直作用，所以每級(jí)放大電路的直流通路互不相通，每級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)互相獨(dú)立，互不影響，可以各級(jí)單獨(dú)計(jì)算。兩級(jí)放大電路均為共發(fā)射極分壓式偏置電路。RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++++–RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCC+––T1T2(1)電壓放大倍數(shù)總電壓放大倍數(shù)等于各級(jí)電壓放大倍數(shù)的乘積，即(2)輸入電阻和輸出電阻一般來說，多級(jí)放大電路的輸入電阻就是輸入級(jí)的輸入電阻；輸出電阻就是輸出級(jí)的輸出電阻。2.動(dòng)態(tài)分析計(jì)算時(shí)注意前后級(jí)參數(shù)的相關(guān)性，輸入、輸出級(jí)參數(shù)主要考慮輸入電阻和輸出電阻。RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++++–RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCC+––T1T2第一級(jí)第二級(jí)rbeRB2RC1EBC+-+-+-RSrbeRC2RLEBC+-RB1微變等效電路第一級(jí)第二級(jí)rbeRB2RC1EBC+-+-+-RSrbeRC2RLEBC+-RB1求下列各圖靜態(tài)值和動(dòng)態(tài)值例1:

如圖所示的兩級(jí)電壓放大電路，已知β1=β2=50,T1和T2均為3DG8D。(1)計(jì)算前、后級(jí)放大電路的靜態(tài)值(UBE=0.6V);(2)求放大電路的輸入電阻和輸出電阻；

(3)求各級(jí)電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)。

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k解:(1)兩級(jí)放大電路的靜態(tài)值可分別計(jì)算。第一級(jí)是射極輸出器:

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k第二級(jí)是分壓式偏置電路解:

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k第二級(jí)是分壓式偏置電路解:

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010krbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2)計(jì)算

r

i和r

0由微變等效電路可知，放大電路的輸入電阻

ri等于第一級(jí)的輸入電阻ri1。第一級(jí)是射極輸出器，它的輸入電阻ri1與負(fù)載有關(guān)，而射極輸出器的負(fù)載即是第二級(jí)輸入電阻

ri2。微變等效電路rbe2RC2rbe1RB1RE1+