雙極型三極管及其基本放大電路

雙極型三極管及其基本放大電路第1頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四包含半導(dǎo)體元件等等你想知道嗎？三極管的結(jié)構(gòu)與特性？三極管有放大作用？怎樣用三極管構(gòu)成放大電路？是半導(dǎo)體元件之一，應(yīng)用廣泛？？？電子電路你知道嗎？第2頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四2.1雙極型三極管2.1.1BJT的類型與結(jié)構(gòu)2.1.2BJT的工作原理2.1.3BJT的特性曲線2.1.4BJT的主要參數(shù)2.1.5BJT的電路模型(BipolarJunctionTransistor,BJT)晶體三極管、半導(dǎo)體三極管、晶體管2.1.6BJT分析舉例第3頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四1.BJT的類型按材料分：硅管、鍺管按功率分：小功率管<500mW、中功率管0.5～1W、大功率管>1W按結(jié)構(gòu)分：NPN、PNP按使用頻率分：低頻管、高頻管2.1.1BJT的類型與結(jié)構(gòu)第4頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四NNP發(fā)射極E基極B集電極C發(fā)射結(jié)集電結(jié)—基區(qū)（很薄，雜質(zhì)濃度低）—發(fā)射區(qū)（摻雜濃度高）—集電區(qū)（面積大）emitterbasecollectorNPN型PPNEBCPNP型ECBECB2.BJT的內(nèi)部結(jié)構(gòu)第5頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四2.1.2BJT的工作原理1.三極管放大的條件內(nèi)部條件發(fā)射區(qū)摻雜濃度高基區(qū)薄且摻雜濃度低集電結(jié)面積大外部條件發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏2.滿足放大條件的三種電路共發(fā)射極共集電極共基極很重要！第6頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四3.三極管內(nèi)部載流子的傳輸過程1)

發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入多子電子，形成發(fā)射極電流

IE。ICN多數(shù)向BC結(jié)方向擴散形成ICN。IE少數(shù)與空穴復(fù)合，形成IBN。IBN基區(qū)空穴來源基極電源提供(IB)集電區(qū)少子漂移(ICBO)I

CBOIBIBN

IB+ICBO即：IB=IBN

–

ICBO2)電子到達基區(qū)后(基區(qū)空穴運動因濃度低而忽略)第7頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四ICNIEIBNI

CBOIB

3)

集電區(qū)收集擴散過來的載流子形成集電極電流ICICIC=ICN+ICBOICN=IC-ICBO

第8頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四ICNIEIBNI

CBOIBIC4.三極管的電流分配關(guān)系當管子制成后，發(fā)射區(qū)載流子濃度、基區(qū)寬度、集電結(jié)面積等確定，故電流的比例關(guān)系確定，即：IBN=I

B+ICBOICN=IC-ICBO穿透電流第9頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四IE=IC+IBICNIEIBNI

CBOIBIC5.三極管的電流放大作用

IB控制載流子流通的閘門的開度，從而控制載流子到達集電區(qū)的流量的大小，即IC受IB控制：IC

＝βIB

?！締栴}引導(dǎo)】怎樣從物理的角度來理解三極管的電流放大作用？第10頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四ICNIEIBNI

CBOIBIC6.三極管發(fā)射結(jié)伏安特性方程反向飽和電流溫度電壓當量當T=300(27C)：UT=26mV發(fā)射結(jié)正偏時第11頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四2.1.3三極管的特性曲線1.輸入特性輸入回路輸出回路與二極管特性相似第12頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四O特性基本重合(電流分配關(guān)系確定)特性右移(因集電區(qū)開始吸引電子，使基極電流減小)導(dǎo)通電壓UBE(on)硅管：(0.60.8)V鍺管：

(0.20.4)V取0.7V取0.3V硅管的UBE(on)取0.7V，鍺管的UBE(on)取0.3V，是便于計算！不要理解為絕對的UBE(on)=0.7V，或UBE(on)=0.3V！否則就進入死胡同啦！第13頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四2.輸出特性iC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAIB=0O24684321ICEO【問題引導(dǎo)】從輸出特性可以計算β嗎？第14頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四3.三極管的三個工作區(qū)及其特點iC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAIB=0O24684321A.截止區(qū)：

IB0

IC=ICEO0條件：發(fā)射結(jié)電壓沒達到開啟電壓集電結(jié)反偏截止區(qū)ICEO第15頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四iC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAIB=0O24684321B,放大區(qū)：放大區(qū)截止區(qū)條件：發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏特點：平行、等間隔ICEO第16頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四iC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAIB=0O24684321C.飽和區(qū)：uCE

u

BEuCB=uCE

u

BE

0條件：兩個結(jié)正偏特點：IC

IB臨界飽和時：

uCE

=uBE深度飽和時：0.3V(硅管)UCES=0.1V(鍺管)放大區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)ICEO【問題引導(dǎo)】三極管當開關(guān)管使用時是工作在什么區(qū)？第17頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四(1)三極管臨界飽和狀態(tài)

UCE

=UBE

VC

=VB集電極與基極等電位：或(2)臨界飽和電壓深度飽和時：0.7V(硅管)UCES=0.3V(鍺管)0.3V(硅管)UCE=0.1V(鍺管)一般地(3)集電極臨界飽和電流ICS=…UCE=UCES時(4)基極臨界飽和電流IBS=ICS/βD.三極管臨界飽和狀態(tài)第18頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四(1)根據(jù)三極管結(jié)偏置判斷工作狀態(tài)工作狀態(tài)發(fā)射結(jié)集電結(jié)電位或電壓（以NPN型為例）截止偏置太小、零偏、反偏反偏UBE<Uon放大正偏反偏VC>VB>VEUBE>Uon飽和正偏正偏VB>VC，

VB>VEUBE>Uon4.三極管的三個工作區(qū)的判別方法第19頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四5.6V6V5.3VSi測得三極管的各極直流電位如下圖所示，確定三極管的工作狀態(tài)。例2-34V-2V-2.7VSi2.3V3V8VSi8V-1V-0.3VSi放大飽和截止倒置/反向放大5.4V5V5.7VSi0V1.3V2VSi-2V-1V-1.3VSi放大飽和截止9.7V9V8VSi倒置/反向放大第20頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四(2)根據(jù)三極管極電流判斷工作狀態(tài)工作狀態(tài)IBICIE截止IB=0IC=0IE=0放大0<IB<IBSIC=βIBIE=(1+β)IB飽和IB>IBSIC<βIBIE<(1+β)IB（以NPN型為例）先計算ICS

，再計算IBS

，再計算IB，再比較IB與IBS第21頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四例2-4

判斷下圖各三極管的工作狀態(tài)。(a)T為放大狀態(tài)第22頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四例2-4

判斷下圖各三極管的工作狀態(tài)。(b)T為放大狀態(tài)第23頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四例2-4

判斷下圖各三極管的工作狀態(tài)。T為飽和狀態(tài)(c)時時T為截止狀態(tài)第24頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四(3)根據(jù)三極管極電位判斷管腳、管型、管材當三極管處于放大狀態(tài)時，若已知三極管的三個電極電位，可按如下方法判斷三極管的管腳、管型、管材：1.電位為中間值的電極為b極2.電位與b極相差0.7V左右或0.3V左右的電極為e極3.另一電極為c極4.b極與e極相差0.7V左右為硅管，相差0.3V左右為鍺管5.VC>VB>VE為NPN管，VC<VB<VE為PNP管第25頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四12V11.3V0VSi12V3.7V3VSi12V15V12.7VSi12V12.3V0VGe12V15V14.7VGe12V11.7V15VGe測得放大電路中六只晶體管的直流電位如下圖所示。在圓圈中畫出管子，并分別說明它們是硅管還是鍺管。例2-1第26頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四(4)根據(jù)三極管極電流的大小和方向判斷管腳、管型當三極管處于放大狀態(tài)時，若已知三極管的兩個電極電流和方向，可按如下方法判斷三極管的管腳、管型：NPN型ECBPNP型ECB1.兩電極電流相差較大，電流數(shù)值小的電極為b極2.根據(jù)b極電流方向確定管型:(NPN或PNP)3.根據(jù)電流方向確定另兩個電極(c極和e極)注意NPN和PNP型三極管各極電流方向！第27頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四例2-2

已知兩只晶體管的電流放大系數(shù)β分別為50和100，現(xiàn)測得放大電路中這兩只管子兩個電極的電流如圖所示。分別求另一電極的電流，標出其實際方向，并在圈中畫出管子第28頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四2.1.4晶體三極管的主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)(1)共發(fā)射極電流放大系數(shù)iC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAIB=0O24684321—直流電流放大系數(shù)

—交流電流放大系數(shù)一般為幾十幾百Q(mào)【問題引導(dǎo)】怎樣從輸出特性計算β？第29頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四iC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAIB=0O24684321(2)共基極電流放大系數(shù)

1一般在0.98以上。

Q3.極間反向飽和電流CB極間反向飽和電流

ICBO，CE極間反向飽和電流ICEO。（集電結(jié)反向飽和電流）（穿透電流）2.特征頻率fTβ＝1時所對應(yīng)的頻率第30頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四4.極限參數(shù)(1)ICM

—集電極最大允許電流，超過時

值明顯降低。(2)PCM—集電極最大允許功耗PC=iC

uCE。iCICMU(BR)CEOuCEPCMOICEO安全工作區(qū)U(BR)CBO

—發(fā)射極開路時C、B極間反向擊穿電壓。(3)U(BR)CEO

—基極開路時C、E極間反向擊穿電壓。U(BR)EBO

—集電極極開路時E、B極間反向擊穿電壓。U(BR)CBO>U(BR)CEO>U(BR)EBO要讓三極管安全可靠地工作，不能越過極限參數(shù)組成的防火墻！第31頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四5.溫度對BJT參數(shù)和伏安特性的影響A.溫度升高，輸入特性曲線向左移。溫度每升高1C，UBE

(22.5)mV。溫度每升高10C，ICBO

約增大1倍。OT2>T1(1)溫度對uBE的影響：uBE具有負溫度系數(shù)(2)溫度對iCBO和β的影響：iCBO和β具有正溫度系數(shù)(3)溫度對輸入和輸出特性曲線的影響第32頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四B.溫度升高，輸出特性曲線向上移。iCuCE

T1iB=0T2>iB=0iB=0溫度每升高1C，

(0.51)%。輸出特性曲線間距增大。O注意三極管的參數(shù)是受溫度影響的！第33頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四半導(dǎo)體三極管的型號（補充）國家標準對半導(dǎo)體三極管的命名如下：3DG110B

用字母表示同一型號中的不同規(guī)格用數(shù)字表示同種器件型號的序號用字母表示器件的種類用字母表示材料三極管第二位：A表示鍺PNP管、B表示鍺NPN管、C表示硅PNP管、D表示硅NPN管第三位：X表示低頻小功率管、D表示低頻大功率管、G表示高頻小功率管、A表示高頻小功率管、K表示開關(guān)管。第34頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四cT+-+-IBQICQUBEQUCEQbe+-+-IBQUBEQUDICQIBQUCEQbce2.1.5三極管的電路模型

1.直流模型PNP三極管的直流模型？第35頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四（1）建立小信號模型的意義

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，就是在一定的條件下（工作點附近）將非線性器件作線性化處理，從而簡化放大電路的分析和設(shè)計。

由于研究對象的多樣性和復(fù)雜性，往往把對象的某些特征提取出來，用已知的、相對明了的單元組合來說明，并作為進一步研究的基礎(chǔ)，這種研究方法稱為建模。引言2.h參數(shù)等效模型【問題引導(dǎo)】為什么要建立小信號模型？沒有小信號模型就不好分析！第36頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四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(nèi)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處理。將三極管作為一個二端口網(wǎng)絡(luò)：(2)建立小信號模型的思路第37頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四在小信號情況下，對上兩式取全微分得對于BJT雙口網(wǎng)絡(luò)，我們已經(jīng)知道輸入輸出特性曲線如下：uBE=f(iB，uCE)iC=g(iB

，uCE)ube=h11ib+h12uceic=h21ib+h22uce(3)h參數(shù)的引出第38頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四用小信號交流分量表示（將三極管作為一個二端口網(wǎng)絡(luò)）ube=h11ib+h12uceic=h21ib+h22uce說明diB

與交流信號的關(guān)系對應(yīng)電路第39頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四輸出端交流短路時的輸入電阻—rbe；輸出端交流短路時的正向電流傳輸比或電流放大系數(shù)—β；輸入端電流恒定（交流開路）的電壓反饋系數(shù)輸入端電流恒定（交流開路）時的輸出電導(dǎo)。其中：四個參數(shù)量綱各不相同，故稱為混合參數(shù)（h參數(shù)）。ube=h11ib+h12uceic=h21ib+h22uce能構(gòu)成電路圖嗎第40頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四根據(jù)可得小信號模型BJT的H參數(shù)模型h21ibicuceibubeh12uceh11h22ube=h11ib+h12uceic=h21ib+h22uceuBEuCEiBcebiCBJT雙口網(wǎng)絡(luò)h參數(shù)都是小信號參數(shù)，即微變參數(shù)或交流參數(shù)。h參數(shù)與工作點有關(guān)，在放大區(qū)基本不變。（4）h參數(shù)小信號模型第41頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四h21ibicuceibubeh12uceh11h22即rbe=h11

=h21

uT=h12

rce=1/h22則BJT的H參數(shù)模型為

uT很小，一般為10-310-4，rce很大，約為100k。故一般可忽略它們的影響，得到簡化電路

ib

是受控源

，且為電流控制電流源(CCCS)。電流方向與ib的方向是關(guān)聯(lián)的。

（5）模型的簡化非常重要！第42頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四

一般用測試儀測出；

rbe

與Q點有關(guān)，可用圖示儀測出。一般也用公式估算rbe

rbe=rbb’+(1+

)re其中對于低頻小功率管rbb’≈(100－300）

則

而

(T=300K)

（6）h參數(shù)的確定第43頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四12V11.3V0VSi12V3.7V3VSi12V15V12.7VSi12V12.3V0VGe12V15V14.7VGe12V11.7V15VGe測得放大電路中六只晶體管的直流電位如下圖所示。在圓圈中畫出管子，并分別說明它們是硅管還是鍺管。例2-1(本例前面已講)2.1.6三極管分析舉例第44頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四例2-2(本例前面已講)

已知兩只晶體管的電流放大系數(shù)β分別為50和100，現(xiàn)測得放大電路中這兩只管子兩個電極的電流如圖所示。分別求另一電極的電流，標出其實際方向，并在圈中畫出管子第45頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四5.6V6V5.3VSi測得三極管的各極直流電位如下圖所示，確定三極管的工作狀態(tài)。例2-3(本例前面已講)4V-2V-2.7VSi2.3V3V8VSi8V-1V-0.3VSi放大飽和截止倒置/反向放大5.4V5V5.7VSi0V1.3V2VSi-2V-1V-1.3VSi放大飽和截止9.7V9V8VSi倒置/反向放大第46頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四例2-4(本例前面已講)判斷下圖各三極管的工作狀態(tài)。(a)T為放大狀態(tài)第47頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四例2-4(本例前面已講)判斷下圖各三極管的工作狀態(tài)。(b)T為放大狀態(tài)第48頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四例2-4(本例前面已講)判斷下圖各三極管的工作狀態(tài)。T為飽和狀態(tài)(c)時時T為截止狀態(tài)第49頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四2.2放大電路的基本概念及性能指標2.2.1放大的概念2.2.2放大電路的性能指標第50頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四2.2.1放大的概念

放大電路主要用于放大微弱的電信號，輸出電壓或電流在幅度上得到了放大，這里主要講電壓放大電路。第51頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四2.2.2.放大電路的性能指標1.放大倍數(shù)——表征放大器的放大能力根據(jù)放大電路輸入信號的條件和對輸出信號的要求，放大器可分為四種類型，所以有四種放大倍數(shù)的定義。第52頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四（2）電流增益:（3）互阻增益:（4）互導(dǎo)增益:

（5）功率增益:（1）電壓增益（重點）:dB—分貝第53頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四2.輸入電阻Ri——從放大電路輸入端看進去的等效電阻輸入電阻：Ri=ui/ii（1）當信號源為電壓源時，Ri越大越好。（2）當信號源為電流源時，Ri越小越好。輸入端iiuiRiuSRS信號源Au輸出端第54頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四3.輸出電阻Ro——從放大電路輸出端看進去的等效電阻。輸出端Ro輸出端Au~uS第55頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四

輸出電阻是表明放大電路帶負載的能力，Ro越小，放大電路帶負載的能力越強，反之則差。

0,.o.ooSL==∞，=URI’U’R

輸出電阻的定義：注意計算輸出電阻的條件！輸出電阻不包括負載電阻！第56頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四V1={

100mV

50mVS1閉合

S1斷開

RiUS1kV1S1RoV24kS2V2={

2mV

1mVS2閉合

S2斷開

(1)Ri=?

Ro=?

(2)解解得例2-5S1閉合

S1斷開

解得S2閉合

S2斷開

本例說明，放大電路的輸入電阻與輸出電阻可以通過實驗測得！第57頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四4.通頻帶通頻帶：fBW=fH–fL放大倍數(shù)隨頻率變化曲線——幅頻特性曲線fAAm0.707AmfL下限截止頻率fH上限截止頻率

3dB帶寬注意放大電路的放大倍數(shù)與信號頻率有關(guān)！第58頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四5.最大不失真輸出電壓UoM6.最大輸出功率Pom7.放大電路的效率Pom

——最大輸出功率Pv——直流電源消耗功率第59頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四2.3單管共射放大電路2.3.1共射放大電路的組成和工作狀態(tài)2.3.2共射放大電路的圖解分析法2.3.3共射放大電路的等效電路分析法第60頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四基本放大電路的分類

uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共發(fā)射極共集電極共基極共發(fā)射極（CE）；共基極（CB）；共集電極（CC）常用放大電路有：功率放大電路，差動放大電路，多級放大電路，集成運放，信號發(fā)生電路，……第61頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四

放大元件iC=iB，工作在放大區(qū)，要保證集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。參考點集電極電源，為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。集電極電阻，將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。發(fā)射極偏置電阻，使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當?shù)撵o態(tài)工作點IB和UBE。輸入耦合電容：電解電容，有極性，大小為10μF～50μF。輸出耦合電容：電解電容，有極性，大小為10μF～50μF。1.共射放大電路的組成2.3.1共射放大電路的組成和工作狀態(tài)第62頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四靜態(tài)—放大電路輸入信號變化量為零(ui=0)。

靜態(tài)分析的任務(wù)是根據(jù)電路參數(shù)和三極管的特性確定靜態(tài)值（直流值）UBE、IB、IC

和UCE?？捎梅糯箅娐返闹绷魍穪矸治觥討B(tài)—放大電路輸入信號變化量不為零(ui

≠0)。

動態(tài)分析的任務(wù)就是要求放大電路的、Ri、Ro?？捎梅糯箅娐返慕涣魍泛徒涣鞯刃щ娐穪矸治觥?.放大電路的工作狀態(tài)第63頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四基本思想非線性電路經(jīng)適當近似后可按線性電路對待，利用疊加定理，分別分析電路中的交、直流成分。直流通路(ui=0)分析靜態(tài)。交流通路(ui

0)分析動態(tài)，只考慮變化的電壓和電流。3.分析三極管放大電路的基本思想和方法第64頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四(1)直流通路—直流電源作用下直流電流流經(jīng)的路徑。①電容視為開路；②電感視為短路；③信號源視為短路（保留內(nèi)阻）。(2)交流通路—輸入信號作用下交流信號流經(jīng)的路徑。①大容量電容視為短路；②直流電源視為短路。4放大電路中的直流通路和交流通路

第65頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四畫出放大電路的直流通路C1C2uS+-RB+VCCRCRLRS+-uI+-uORB+VCCRC直流通路會畫直流通路了嗎？【問題引導(dǎo)】直流通路用來干什么？第66頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四畫出放大電路的交流通路C1C2uS+-RB+VCCRCRLRS+-uI+-uORBRCRLuiuouS+-RS+-+-交流通路會畫交流通路了嗎？【問題引導(dǎo)】交流通路用來干什么？第67頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四5.放大電路的組成原則①靜態(tài)工作點合適，對于BJT三極管放大電路，應(yīng)保證發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏；②盡量使輸入信號無損地傳送到放大電路的凈輸入端；③盡量使輸出信號無損地傳送到放大電路的負載端；+VCCRCC1C2TRLRBRsus+-+-ui+-uo第68頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四RB+VCCRCC1C2Tui=0時由于電源的存在IB0IC0ICIE=IB+ICRLIB無信號輸入時ui=0(靜態(tài))時電路的工作狀態(tài):阻容耦合共射放大電路靜態(tài)分析UBERB——偏置電阻IB

——偏置電流。(IC,UCE)(IB,UBE)靜態(tài)工作點UCE2.3.2共射放大電路的圖解分析法第69頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四畫出放大電路的直流通路C1C2uS+-RB+VCCRCRLRS+-uI+-uORB+VCCRC直流通路用估算法分析放大器的靜態(tài)工作點（IB、UBE、IC、UCE）1.阻容耦合共射放大電路靜態(tài)分析（估算法）第70頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四（1）估算IB（UBE

0.7V)RB+VCCRCIBUBE（2）估算UCE、ICIC=IBUCEIC第71頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四例A：用估算法計算靜態(tài)工作點。已知：VCC=12V，RC=4K，RB=300K，=37.5。解：請注意電路中IB和IC的數(shù)量級!UBE

0.7VRB+VCCRCIBUBEUCEIC第72頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四畫出放大電路的直流通路C1C2uS+-RB+VCCRCRLRS+-uI+-uORB+VCCRC直流通路用圖解法分析放大器的靜態(tài)工作點（IB、UBE、IC、UCE）2.阻容耦合共射放大電路靜態(tài)分析（圖解法）IBUBEUCEIC第73頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四輸入直流負載線：UBE=VCC-IBRB

;輸出直流負載線：UCE=VCC-ICRC

;

RB+VCCRCUCE+-RBVCCVCCRc+-UBEIBICIBUBEUCEIC直流負載線為什么改畫成這樣？將線性電路與非線性電路分開，便于圖解！第74頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四(IB,UBE)和(IC,UCE

)分別對應(yīng)于輸入輸出特性曲線上的一個點稱為靜態(tài)工作點。IBUBEQIBUBEQUCEICICUCEIB輸入直流負載線：UBE=VCC-IBRB;輸出直流負載線：UCE=VCC-ICRC

;輸入直流負載線輸出直流負載線第75頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四3.電路參數(shù)對靜態(tài)工作點的影響:(1)改變RB

其他參數(shù)不變uBEiBuCEiCVCCVBBVBBRBQQRB

iBQ趨近截止區(qū)；RB

iB

Q趨近飽和區(qū)。C1C2RB+VCCRCRLRS+-uI+-uOuS+-第76頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四3.電路參數(shù)對靜態(tài)工作點的影響:(2)改變RC

其他參數(shù)不變RC

iBQ趨于飽和；C1C2RB+VCCRCRLRS+-uI+-uOiCuBEiBuCEVCCUCEQQQICQVCCRCuS+-第77頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四IBUBEQICUCEuiibibic交流放大原理（設(shè)輸出空載）假設(shè)在靜態(tài)工作點的基礎(chǔ)上，輸入一微小的正弦信號ui靜態(tài)工作點4.動態(tài)工作情況分析輸出直流負載線第78頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四ICUCEicUCE也沿著負載線變化uCEUCE與Ui反相！uCE怎么變化？第79頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四各點波形uo比ui幅度放大且相位相反Rb+VCCRcC1C2uiiBiCuCEuo＋－－＋→△UCE（-△IC×Rc）交流放大原理：→△UBE→△IB→△IC（b△IB）電壓放大倍數(shù)：→

第80頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四tuiOtIBQ

iBOt

iCOtICQuCEOtUCEQuoO符號說明C1C2RB+VCCRCRL+-uBE+-uO+-uiuCE+-iB第81頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四RB+VCCRCC1C2RL輸出端接入負載RL：不影響Q但影響動態(tài)！5.交流負載線作交流通路第82頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四交流通路RBRCRLuiuoicuce其中：uce=-ic（RC//RL）=-ic

RL第83頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四交流量ic和uce有如下關(guān)系：所以交流負載線的斜率為：uce=-ic（RC//RL）=-ic

RL或ic=（-1/RL）uce交流負載線的作法：①斜率為-1/R'L。（R'L=RL∥Rc

）②經(jīng)過Q點。

iCuCE交流負載線是iC和uCE的關(guān)系曲線：iC＝f(uCE)而iC=IC+ic，uCE=UCE

+uce靜態(tài)時iC=IC，uCE=UCE，所以交流負載線經(jīng)過Q點。第84頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四iCuCEVCCQIB交流負載線直流負載線①斜率為-1/R'L。（R'L=RL∥Rc

）②經(jīng)過Q點。

（2）交流負載線是有交流輸入信號時工作點的運動軌跡，即iC與uCE的關(guān)系曲線；（3）空載時(RL=∞)，交流負載線與直流負載線重合。注意：（1）直流負載線是無交流輸入信號時，IC與UCE的關(guān)系曲線;特點：第85頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四因工作點不合適或者信號太大使放大電路的工作范圍超出了晶體管特性曲線上的線性范圍，從而引起非線性失真。1)“Q”過低引起截止失真NPN管：

uCE頂部失真為截止失真。PNP管：uCE底部失真為截止失真。不發(fā)生截止失真的條件：IBQ>IbM(交流分量最大值)。OQibOttOuBE/ViBuBE/ViBuiuCEiCictOOiCOtuCEQuce交流負載線6.放大電路的非線性失真問題第86頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四2)“Q”過高引起飽和失真ICS集電極臨界飽和電流NPN管：

uCE底部失真為飽和失真。PNP管：

uCE頂部失真為飽和失真。IBS—基極臨界飽和電流。不接負載時，交、直流負載線重合，V

CC=VCC不發(fā)生飽和失真的條件：IBQ+IbMIBSuCEiCtOOiCO

tuCEQV

CC第87頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四飽和失真的本質(zhì)：負載開路時：接負載時：受RC的限制，iB增大，iC不可能超過VCC/RC。受RL的限制，iB增大，iC不可能超過V

CC/RL。C1+RCRB+VCCC2RL+uo++iBiCVui(RL=RC//RL)【問題引導(dǎo)】如何消除截止失真？如何消除飽和失真？第88頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四選擇工作點的原則：當ui較小時，為減少功耗和噪聲，“Q”

可設(shè)得低一些；為提高電壓放大倍數(shù)，“Q”可以設(shè)得高一些；為獲得最大輸出，“Q”可設(shè)在交流負載線中點。第89頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四5.求最大不失真輸出電壓uCE/ViC/mAiBQ交流負載線UCEQtuCE/VOO斜率：UCESICQUCEQ-UCES最大不失真輸出電壓（有效值）:第90頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四C1+Rc4KRb750K+VCC12VC2RL4K+uo++iBiCVuiuCE/ViC/mA21iB=5A1015202530Q直流負載線3UCEQOICQ61284例2-6（1）用圖解法確定ICQ，UCEQ解：ICQ=1.5mA，UCEQ=6VVCC從圖中讀得：已知UBE=0.7V第91頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四C1+Rc4KRb750K+VCC12VC2RL4K+uo++iBiCVuiuCE/ViC/mA21iB=5A1015202530Q直流負載線3UCEQOICQ61284交流負載線例2-6（2）ib=10sinωtA時，uo=

?

解：VCC從圖中讀得uo最大值為：8-6或6-4V,即2V,所以已知UBE=0.7V交流負載線斜率：iB=IBQ+

10iB=IBQ-

10uo=-2sinωtV

第92頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四C1+Rc4KRb750K+VCC12VC2RL4K+uo++iBiCVuiuCE/ViC/mA21iB=5A1015202530Q直流負載線3UCEQOICQ61284交流負載線例2-6（3）放大器輸出動態(tài)范圍UOPP=

?

Rc、

RL=不變時，若使

UOPP最大

，則Rb=

?

解：由圖解可得：VCC已知UBE=0.7VUCES=0.7V第93頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四畫出放大電路的交流通路C1C2+VCCui+-RBRCRL+-uo1)電壓放大倍數(shù)的計算：RBRCRLuiuo+-+-2.3.3共射放大電路的等效分析法第94頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四負載電阻越小，放大倍數(shù)越小。畫微變等效電路rbeRBRCRLbceRBRCRLuiuo+-+-第95頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四電路的輸入電阻越大，從信號源取得的電流越小，因此一般總是希望得到較大的的輸入電阻。2)輸入電阻的計算：根據(jù)輸入電阻的定義：RLrbeRBRC第96頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四當信號源有內(nèi)阻時：iiRiRSRL定義：Au和Aus的關(guān)系如何?【問題引導(dǎo)】如何根據(jù)us求ui？如何根據(jù)ui求uo？第97頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四所以：用加壓求流法求輸出電阻：3)輸出電阻的計算：根據(jù)定義RLrbeRBRC第98頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四C1C2+VCCui+-RBRCRL+-uoRBRCRLuiuo+-+-RERErbeRBRCRLRE發(fā)射極加電阻！？第99頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四C1C2+VCCui+-RBRCRL+-uoRBRCRLuiuo+-+-RArbeRBRCRL輸入端加電阻??？RARA第100頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四C1C2+VCCui+-RBRCRL+-uoRBRCRLuiuo+-+-RERErbeRBRCRLRE輸入端及發(fā)射極加電阻?。縍ARARA知道Au、Ri公式怎么變化了嗎？第101頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四晶體三極管交流分析步驟①分析直流電路，求出“Q”，計算rbe。②畫電路的交流通路。③在交流通路上把三極管畫成h參數(shù)模型。④

分析計算疊加在“Q”點上的各極交流量。第102頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四例2-7+Rc5KRb56K+VCC15VRL5K+uoiBiCVuiRs3Kus-∞5k解：靜態(tài)：us=0解得：第103頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四例2-7+Rc5KRb56K+VCC15VRL5K+uoiBiCVuiRs3Kus-∞5k解：動態(tài)：us≠0RLrbeRbRcRs3K+us-微變等效電路一定要學(xué)會怎樣畫微變等效電路！第104頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四例2-7∞5k解：動態(tài)：us≠0RLrbeRbRcRs3K+us-第105頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四求：1)靜態(tài)工作點。2)電壓增益Au、輸入電阻Ri、輸出電阻Ro

。例B：電路如圖所示，β=43，UBE=0.7V，rbb’=200Ω

3)若輸出電壓的波形出現(xiàn)如下失真，是截止還是飽和失真？應(yīng)調(diào)節(jié)哪個元件？如何調(diào)節(jié)？C1C2+VCC=20Vui+-RbRcRL+-uo470k6.2k3.9k第106頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四IcVCE解：求：1)靜態(tài)工作點C1C2+VCC=20Vui+-RbRcRL+-uo470k6.2k3.9k計算靜態(tài)工作點的思路：直流通路→IB→IC→UCE(1)先在輸入回路求IB：(2)根據(jù)IB求IC：IC=IB=1.76mA3)最后根據(jù)輸出回路求UCE：第107頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四2)Au=?Ri=?Ro=?C1C2+VCC=20Vui+-RbRcRL+-uo470k6.2k3.9k第108頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四第109頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四

3)若輸出電壓的波形出現(xiàn)如下失真，是截止還是飽和失真？應(yīng)調(diào)節(jié)哪個元件？如何調(diào)節(jié)？是飽和失真應(yīng)將Rb調(diào)大。C1C2+VCC=20Vui+-RbRcRL+-uo470k6.2k3.9k第110頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四例C=100，uS

=10sint(mV)，求疊加在

“Q”點上的各交流量。rbb’=200Ω2.7k470k3.6k12V12V510第111頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四[解]令ui=0，求靜態(tài)電流IBQ①求“Q”，計算rbeICQ=IBQ=2.4mAUCEQ=12

2.42.7=5.5(V)第112頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四uce②交流通路+uo+–

iBiCRBVCCVBBRCRLC1C2uS+–

+–

RS+uCE+uBE–

ube③小信號等效+uo+–

RBRLRSrbe

EibicicBCusRC+ube第113頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四④分析各極交流量⑤

分析各極總電量uBE=(0.7+0.0072sint

)ViB=(24+5.5sint)AiC=(2.4+0.55sint

)

mAuCE=(5.5–

0.85sint

)V+uo+–

RBRLRSrbe

EibicicBCusRC+ube第114頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四2.4靜態(tài)工作點穩(wěn)定的放大電路2.4.1影響靜態(tài)工作點穩(wěn)定的因素2.4.2穩(wěn)定靜態(tài)工作點的措施2.4.3分壓式偏置共射放大電路分析第115頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四1.溫度對晶體管參數(shù)的影響T↑→ICBO↑,溫度每升高10oC,ICBO↑一倍T↑→UBE↓,溫度每升高1oC,UBE↓2.5mvT↑→β↑,溫度每升高1oC,Δβ/β↑0.5—1%ICQ=βIBQ+(1+β)ICBOIBQ=（VCC-UBE）/RB

2.溫度對靜態(tài)工作點的影響

T↑→ICQ↑→Q↑→飽和失真

第116頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四2.4.1影響靜態(tài)工作點穩(wěn)定的因素1.溫度變化引起三極管輸出特性變化導(dǎo)致工作點偏移℃↑→β↑→ICBO↑→ICEO↑→Q點上移至飽和區(qū)第117頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四“Q”過高引起飽和失真ICS集電極臨界飽和電流NPN管：uce底部失真為飽和失真;uCEiCtOOiCO

tuCEQV

CCPNP管：uce頂部失真為飽和失真。第118頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四2.放大電路的結(jié)構(gòu)對Q點的影響℃↑→β↑→ICBO↑→ICEO↑→IC↑→Q點上移至飽和區(qū)。溫度變化時，基本共射放大電路對IC的變化沒有補償作用。IC=β

IB+(1+β)ICBO第119頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四當環(huán)境溫度發(fā)生變化時放大后信號失真，放大就沒有意義啦！第120頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四1.二極管溫度補償電路2.4.2穩(wěn)定靜態(tài)工作點的措施+VCCRcRb+UBEQ

IBQIRIEQICQ+UCEQ

+DC+-uoIRb

T(°C)↑→IC↑T(°C)↑→IR↑→IB↓→IC↓IC基本不變第121頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四2.直流負反饋Q點穩(wěn)定電路+VCCRc+UBEQ

IBQ+UCEQ

++-uoRLC1ui-C2RfBT(°C)↑→IC↑→VC↓→VB↓→IB↓→IC

↓什么是負反饋？以后章節(jié)會講的！第122頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四特點：RB1—上偏流電阻、RB2—下偏流電阻、

RE—發(fā)射極電阻共發(fā)射極電路

①電路組成3分壓式偏置放大電路第123頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四若電路調(diào)整適當，可以使ICQ基本不變。②穩(wěn)定過程（原理）T↑→ICQ↑→ICQ×RE↑→VB固定→UBE↓→IBQ↓→ICQ↓③穩(wěn)定的條件

UB固定UB=VCC×RB2

/(RB1+RB2)（1）I1>>IB硅管I1=（5--10）IBQ鍺管I1=（10--20）IBQ（2）VB>>UBE硅管VB=（3--5）V鍺管VB=（1--3）VI1第124頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四+UBEQ

IBQI1IEQ①直流通路ICQ2.4.3分壓式偏置共射放大電路分析1.靜態(tài)分析：求Q點（IBQ、ICQ

、UCEQ）第125頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四說明Q是否合適+VCCRCRERB1RB2+UBEQ

IBQI1IEQICQ+UCEQ

②估算法靜態(tài)分析第126頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四③利用戴維南定理（同學(xué)自己做）+VCCRCRERB1RB2VCC第127頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四2.動態(tài)分析:求Au、Ri、Ro①畫交流通路第128頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四bcebce②畫微變等效電路第129頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四③計算Au“-”表示uo和ui反相。

Au的值比固定偏流放大電路小了。第130頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四④計算RiRi↑第131頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四⑤計算Ro第132頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四如何提高電壓放大倍數(shù)Au

？？

在RE兩端并聯(lián)一個電容，則放大倍數(shù)與固定偏置放大電路相同。

3.舉例討論

Au減小啦?。?！第133頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四例D

=100，RS=1k，RB1=62k，RB2=20k,RC=3k，RE=1.5k，RL=5.6k，VCC=15V。求：“Q”，Au，Ri，Ro。rbb’=200，1)求“Q”+VCCRCC1C2RLRE+CE++RB1RB2RS+us+uo[解]第134頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四+VCCRCC1C2RLRE+CE++RB1RB2RS+us+uo2)求Au，Ri，Ro，

AusRo=RC=3k第135頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四例2-8第136頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四第137頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四2.5共集放大電路和共基放大電路2.5.1共集基本放大電路分析2.3.2共基基本放大電路分析第138頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四IBQIEQ+C1RS+ui

–RERB+VCCC2RL+–+uo–+usIBQ=(VCC

–UBEQ)/[RB+(1+)

RE]ICQ=

IBQUCEQ=VCC–

ICQ

RE直流通路由VCC=IBQRB+UBEQ+(1+)IBQ

RE]得2.5.1共集基本放大電路分析IBQIEQRERB+VCCUCEQ共集電極放大電路

(射極輸出器、射極跟隨器)1.靜態(tài)分析：求Q點（IBQ、ICQ

、UCEQ）第139頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四IBQIEQ+C1RS+ui

–RERB+VCCC2RL+–+uo–+us交流通路RsRB++uoRLibiciiRE2.動態(tài)分析:求AU、Ri、RO①畫交流通路②畫微變等效電路微變等效電路usRB+uoRLibiciirbeibRERs+RL=RE//RL③計算Au<1！還有意義嗎？第140頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四usRB+uoRLibiciirbeibRERs+RL=RE//RL④計算RiRi比共射放大電路大！第141頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四usRB+uoRLibiciirbeibRERs+RBibiciirbeibRERsus=0+uiiRERS=Rs//RBi=iRE

–

ib–ib⑤計算RoRo比共射放大電路??！第142頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四射極輸出器特點Au1

輸入輸出同相Ri

高Ro

低用途：輸入級輸出級中間隔離級3.特點IBQIEQ+C1RS+ui

–RERB+VCCC2RL+–+uo–+us第143頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四例E:

=120，RB=300k，rbb’=200，UBEQ=0.7V,RE=RL=Rs=1k，VCC=12V。求：“Q”，Au，Ri，Ro。IBQIEQ+C1RS+ui

–RERB+VCCC2RL+–+uo–+us[解]1)求“Q”IBQ=(VCC–

UBE)/

[RB

+

(1+

)

RE]=(12

–

0.7)/[300+1211]

27(A)IEQ

IBQ

=3.2(mA)UCEQ=VCC–

ICQ

RE

=12–3.21=8.8(V)第144頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四2)求Au，Ri，Rorbe=200+26/0.027

1.18(k)Ri=300//(1.18121)=51.2(k)RL=

1

//

1

=0.5(k)第145頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四無C3、RB3：Ri=(RB1//RB2)//[rbe+(1+)RE]Ri=50//510=45(k)Ri=(RB3+RB1//RB2)//[rbe+(1+)RE]Ri=(100+50)//510=115(k)無C3有RB3：接C3：RB3

//rberbeRi=rbe+(1+)(RB//RE)=(1+)(RB//RE)Ri=5150//10=425(k)+C1RSRERB1+VCCC2+–+uo–+us+RB2RB3C3=50100k100k100k10kRB+uoibiciirbeibRE+uiRB3例F提高Ri的措施。第146頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四+VCCRCC2C3RLRE+++RB1RB2RS

+us+uoC1RCRERS

+usRL交流通路+-uo2.5.2共基極放大電路

RCRERS

+usRL+-uoC1C3C2RB2RB1VCC1.靜態(tài)分析：求Q點（IBQ、ICQ

、UCEQ）(略)這樣畫更直觀，更符合習(xí)慣！第147頁，共194頁，2023年，2月20日，星期四RiRiRo∴

Ro=RC特點1.Au大小與共射電