雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ)

雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ)第一頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.1半導(dǎo)體三極管4.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介4.1.2放大狀態(tài)下BJT的工作原理4.1.3BJT的V－I特性曲線4.1.4BJT的主要參數(shù)第二頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介(a)小功率管(b)小功率管(c)大功率管(d)中功率管第三頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。它有兩種類(lèi)型:NPN型和PNP型。4.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介(a)NPN型管結(jié)構(gòu)示意圖(b)PNP型管結(jié)構(gòu)示意圖(c)NPN管的電路符號(hào)(d)PNP管的電路符號(hào)第四頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二集成電路中典型NPN型BJT的截面圖4.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介第五頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過(guò)載流子傳輸體現(xiàn)出來(lái)的。外部條件：發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏4.1.2放大狀態(tài)下BJT的工作原理1.內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程發(fā)射區(qū)：發(fā)射載流子集電區(qū)：收集載流子基區(qū)：傳送和控制載流子

（以NPN為例）

由于三極管內(nèi)有兩種載流子(自由電子和空穴)參與導(dǎo)電，故稱(chēng)為雙極結(jié)型三極管或BJT(BipolarJunctionTransistor)。

IC=ICN+ICBOIE=IB+IC放大狀態(tài)下BJT中載流子的傳輸過(guò)程第六頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.1.2放大狀態(tài)下BJT的工作原理1.內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程放大狀態(tài)下BJT中載流子的傳輸過(guò)程（1）發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子由于發(fā)射結(jié)外加正向電壓，發(fā)射結(jié)的內(nèi)電場(chǎng)被削弱，有利于該結(jié)兩邊半導(dǎo)體中多子的擴(kuò)散。流過(guò)發(fā)射極的電流由兩部分組成：一是發(fā)射區(qū)中的多子自由電子通過(guò)發(fā)射結(jié)注入到基區(qū)，成為集區(qū)中的非平衡少子而形成的電子電流IEN，二是基區(qū)中的多子空穴通過(guò)發(fā)射結(jié)注入到發(fā)射區(qū)，成為發(fā)射區(qū)的非平衡少子而形成的空穴電流IEP。由于基區(qū)中空穴的濃度遠(yuǎn)低于發(fā)射區(qū)中電子的濃度，因此，與電子電流相比，空穴的電流是很小的，即IE=IEN+IEP（而IEN>>IEP）

第七頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.1.2放大狀態(tài)下BJT的工作原理1.內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程放大狀態(tài)下BJT中載流子的傳輸過(guò)程（2）非平衡載流子在基區(qū)內(nèi)的擴(kuò)散與復(fù)合由發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的電子，使基區(qū)內(nèi)少子的濃度發(fā)生了變化，即靠近發(fā)射結(jié)的區(qū)域內(nèi)少子濃度最高，以后逐漸降低，因而形成了一定的濃度梯度。于是，由發(fā)射區(qū)來(lái)的電子將在基區(qū)內(nèi)源源不斷地向集電結(jié)擴(kuò)散。另一方面，由于基區(qū)很薄，且摻雜濃度很低，因而在擴(kuò)散過(guò)程中，只有很少的一部分會(huì)與基區(qū)中的多子（空穴）相復(fù)合，大部分將到達(dá)集電結(jié)。第八頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.1.2放大狀態(tài)下BJT的工作原理1.內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程放大狀態(tài)下BJT中載流子的傳輸過(guò)程（3）集電區(qū)收集載流子由于集電結(jié)外加反向電壓，集電結(jié)的內(nèi)電場(chǎng)被加強(qiáng)，有利于該結(jié)兩邊少子的漂移。流過(guò)集電極的電流IC，除了包括由基區(qū)中的熱平衡少子電子通過(guò)集電結(jié)形成的電子電流ICN2和集電區(qū)中的熱平衡少子空穴通過(guò)集電結(jié)形成的空穴電流ICP所組成的反向飽和電流ICBO以外，還包括由發(fā)射區(qū)注入到基區(qū)的非平衡少子自由電子在基區(qū)通過(guò)邊擴(kuò)散、邊復(fù)合到達(dá)集電結(jié)邊界，而后由集電結(jié)耗盡層內(nèi)的電場(chǎng)將它們漂移到集電區(qū)所形成的正向電子傳輸電流ICN1，因此IC=ICN1+ICN2+ICP=ICN1+ICBO

式中ICBO＝ICN2+ICP

基極電流由以下幾部分組成：通過(guò)發(fā)射結(jié)的空穴電流IEP，通過(guò)集電結(jié)的反向飽和電流ICBO以及IEN轉(zhuǎn)化為ICN1過(guò)程中在基區(qū)的復(fù)合電流（IEN-ICN1），即IB=IEP+（IEN-ICN1）-ICBO

第九頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.電流分配關(guān)系根據(jù)傳輸過(guò)程可知:

IC=ICN+ICBO通常IC>>ICBOIE=IB+IC放大狀態(tài)下BJT中載流子的傳輸過(guò)程

為電流放大系數(shù)。它只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無(wú)關(guān)。一般

。第十頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二根據(jù)IE=IB+IC

IC=ICN+ICBO2.電流分配關(guān)系（穿透電流）是另一個(gè)電流放大系數(shù)。同樣，它也只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無(wú)關(guān)。一般

。第十一頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二3.三極管的三種組態(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；BJT的三種組態(tài)第十二頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二共基極放大電路4.放大作用若vI=20mV電壓放大倍數(shù)使iE=-1mA，則iC=iE=-0.98mA，vO=-iC?

RL=0.98V，當(dāng)=0.98時(shí)，第十三頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二綜上所述，三極管的放大作用，主要是依靠它的發(fā)射極電流能夠通過(guò)基區(qū)傳輸，然后到達(dá)集電極而實(shí)現(xiàn)的。實(shí)現(xiàn)這一傳輸過(guò)程的兩個(gè)條件是：（1）內(nèi)部條件：發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，且基區(qū)很薄。（2）外部條件：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。第十四頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.1.3BJT的V-I特性曲線

iB=f(vBE)

vCE=const(2)當(dāng)vCE≥1V時(shí)，vCB=vCE

-vBE>0，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開(kāi)始收集電子，基區(qū)復(fù)合減少，同樣的vBE下IB減小，特性曲線右移。(1)當(dāng)vCE=0V時(shí)，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。1.輸入特性曲線（以共射極放大電路為例）共射極連接第十五頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二飽和區(qū)：iC明顯受vCE控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，一般vCE＜0.7V(硅管)。此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏電壓很小。iC=f(vCE)

iB=const2.輸出特性曲線輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域:截止區(qū)：iC接近零的區(qū)域，相當(dāng)iB=0的曲線的下方。此時(shí)，vBE小于死區(qū)電壓。放大區(qū)：iC平行于vCE軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。4.1.3BJT的V-I特性曲線第十六頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二(1)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)

=（IC－ICEO）/IB

≈IC/IBvCE=const1.電流放大系數(shù)

4.1.4BJT的主要參數(shù)與iC的關(guān)系曲線

(2)共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)

=IC/IBvCE=const第十七頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二1.電流放大系數(shù)

(4)共基極交流電流放大系數(shù)α

α=IC/IEvCB=const當(dāng)ICBO和ICEO很小時(shí)，≈、≈，可以不加區(qū)分。4.1.4BJT的主要參數(shù)

(3)共基極直流電流放大系數(shù)

=（IC－ICBO）/IE≈IC/IE

第十八頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

2.極間反向電流

(1)集電極基極間反向飽和電流ICBO

發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，集電結(jié)的反向飽和電流。

4.1.4BJT的主要參數(shù)第十九頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

(2)集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO

ICEO=（1+）ICBO

4.1.4BJT的主要參數(shù)

2.極間反向電流第二十頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二(1)集電極最大允許電流ICM(2)集電極最大允許功率損耗PCM

PCM=ICVCE

3.極限參數(shù)4.1.4BJT的主要參數(shù)第二十一頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

3.極限參數(shù)4.1.4BJT的主要參數(shù)(3)反向擊穿電壓

V(BR)CBO——發(fā)射極開(kāi)路時(shí)的集電結(jié)反 向擊穿電壓。V(BR)EBO——集電極開(kāi)路時(shí)發(fā)射結(jié)的反 向擊穿電壓。

V(BR)CEO——基極開(kāi)路時(shí)集電極和發(fā)射極間的擊穿電壓。幾個(gè)擊穿電壓有如下關(guān)系

V(BR)CBO＞V(BR)CEO＞V(BR)EBO第二十二頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.1.5溫度對(duì)BJT參數(shù)及特性的影響(1)溫度對(duì)ICBO的影響:溫度每升高10℃，ICBO約增加一倍。(2)溫度對(duì)的影響:溫度每升高1℃，值約增大0.5%~1%。

(3)溫度對(duì)反向擊穿電壓V(BR)CBO、V(BR)CEO的影響:溫度升高時(shí)，V(BR)CBO和V(BR)CEO都會(huì)有所提高。2.溫度對(duì)BJT特性曲線的影響:1.溫度對(duì)BJT參數(shù)的影響第二十三頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.2共射極放大電路的工作原理4.2.1基本共射極放大電路的組成基本共射極放大電路第二十四頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.2.2基本共射極放大電路的工作原理1.靜態(tài)(直流工作狀態(tài))輸入信號(hào)vi＝0時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)稱(chēng)為靜態(tài)或直流工作狀態(tài)。直流通路VCEQ=VCC－ICQRc

第二十五頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.2.2基本共射極放大電路的工作原理2.動(dòng)態(tài)

輸入正弦信號(hào)vs后，電路將處在動(dòng)態(tài)工作情況。此時(shí)，BJT各極電流及電壓都將在靜態(tài)值的基礎(chǔ)上隨輸入信號(hào)作相應(yīng)的變化。

交流通路第二十六頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.3放大電路的分析方法4.3.1圖解分析法4.3.2小信號(hào)模型分析法1.靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析2.動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析3.非線性失真的圖解分析4.圖解分析法的適用范圍1.BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型2.用H參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路3.小信號(hào)模型分析法的適用范圍第二十七頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.3.1圖解分析法1.靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析采用該方法分析靜態(tài)工作點(diǎn)，必須已知三極管的輸入輸出特性曲線。共射極放大電路第二十八頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.3.1圖解分析法1.靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析列輸入回路方程

列輸出回路方程（直流負(fù)載線）

VCE=VCC－iCRc

首先，畫(huà)出直流通路直流通路第二十九頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二在輸出特性曲線上，作出直流負(fù)載線VCE=VCC－iCRc，與IBQ曲線的交點(diǎn)即為Q點(diǎn)，從而得到VCEQ

和ICQ。在輸入特性曲線上，作出直線

，兩線的交點(diǎn)即是Q點(diǎn)，得到IBQ。第三十頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二根據(jù)vs的波形，在BJT的輸入特性曲線圖上畫(huà)出vBE

、iB

的波形2.動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析第三十一頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二根據(jù)iB的變化范圍在輸出特性曲線圖上畫(huà)出iC和vCE

的波形2.動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析第三十二頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二共射極放大電路中的電壓、電流波形2.動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析第三十三頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二3.靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響截止失真的波形第三十四頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二飽和失真的波形3.靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響第三十五頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.圖解分析法的適用范圍適用于幅度較大而工作頻率不太高的工作情況。優(yōu)點(diǎn)：直觀、形象。有助于建立和理解交、直流共存，靜態(tài)和動(dòng)態(tài)等重要概念；有助于理解正確選擇電路參數(shù)、合理設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的重要性。能全面地分析放大電路的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)工作情況。缺點(diǎn)：不能分析工作頻率較高時(shí)的電路工作狀態(tài)，也不能用來(lái)分析放大電路的輸入電阻、輸出電阻等動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。第三十六頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.3.2小信號(hào)模型分析法1.BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型建立小信號(hào)模型的意義建立小信號(hào)模型的思路當(dāng)放大電路的輸入信號(hào)電壓很小時(shí)，就可以把三極管小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來(lái)代替，從而可以把三極管這個(gè)非線性器件所組成的電路當(dāng)作線性電路來(lái)處理。

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(hào)模型，就是將非線性器件做線性化處理，從而簡(jiǎn)化放大電路的分析和設(shè)計(jì)。第三十七頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二1.BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型H參數(shù)的引出在小信號(hào)情況下，對(duì)上兩式取全微分得：用小信號(hào)交流分量表示：vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce對(duì)于BJT雙口網(wǎng)絡(luò)，已知輸入輸出特性曲線如下：iB=f(vBE)

vCE=constiC=f(vCE)

iB=const可以寫(xiě)成：BJT雙口網(wǎng)絡(luò)第三十八頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二輸出端交流短路時(shí)的輸入電阻；輸出端交流短路時(shí)的正向電流傳輸比或電流放大系數(shù)；輸入端交流開(kāi)路時(shí)的反向電壓傳輸比；輸入端交流開(kāi)路時(shí)的輸出電導(dǎo)。其中：四個(gè)參數(shù)量綱各不相同，故稱(chēng)為混合參數(shù)（H參數(shù)）。vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce1.BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型H參數(shù)的引出第三十九頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二1.BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型H參數(shù)小信號(hào)模型根據(jù)可得小信號(hào)模型BJT的H參數(shù)模型vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevceBJT雙口網(wǎng)絡(luò)第四十頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二1.BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型H參數(shù)小信號(hào)模型H參數(shù)都是小信號(hào)參數(shù)，即微變參數(shù)或交流參數(shù)。H參數(shù)與工作點(diǎn)有關(guān)，在放大區(qū)基本不變。H參數(shù)都是微變參數(shù)，所以只適合對(duì)交流信號(hào)的分析。

受控電流源hfeib，反映了BJT的基極電流對(duì)集電極電流的控制作用。電流源的流向由ib的流向決定。

hrevce是一個(gè)受控電壓源。反映了BJT輸出回路電壓對(duì)輸入回路的影響。第四十一頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二1.BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型模型的簡(jiǎn)化

hre和hoe都很小，常忽略它們的影響。

BJT在共射連接時(shí)，其H參數(shù)的數(shù)量級(jí)一般為：第四十二頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二1.BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型H參數(shù)的確定一般用測(cè)試儀測(cè)出；rbe

與Q點(diǎn)有關(guān)，可用圖示儀測(cè)出。rbe=rbb’+(1+

)re其中對(duì)于低頻小功率管rbb’≈200

則

而

(T=300K)

一般也用公式估算rbe

（忽略r’e

）第四十三頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.3.2小信號(hào)模型分析法2.用H參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路（1）利用直流通路求Q點(diǎn)

共射極放大電路一般硅管VBE=0.7V，鍺管VBE=0.2V，已知。第四十四頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.用H參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路（2）畫(huà)小信號(hào)等效電路H參數(shù)小信號(hào)等效電路（3）估算rberbe=rbb’+(1+

)re即

第四十五頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.用H參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路（3）求放大電路動(dòng)態(tài)指標(biāo)根據(jù)：則電壓增益為：電壓增益H參數(shù)小信號(hào)等效電路第四十六頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.用H參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路（3）求放大電路動(dòng)態(tài)指標(biāo)輸入電阻輸出電阻令Ro=Rc所以第四十七頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二3.小信號(hào)模型分析法的適用范圍

放大電路的輸入信號(hào)幅度較小，BJT工作在其V－T特性曲線的線性范圍（即放大區(qū)）內(nèi)。H參數(shù)的值是在靜態(tài)工作點(diǎn)上求得的。所以，放大電路的動(dòng)態(tài)性能與靜態(tài)工作點(diǎn)參數(shù)值的大小及穩(wěn)定性密切相關(guān)。優(yōu)點(diǎn)：分析放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)(Av、Ri和Ro等)非常方便，且適用于頻率較高時(shí)的分析。4.3.2小信號(hào)模型分析法缺點(diǎn)：在BJT與放大電路的小信號(hào)等效電路中，電壓、電流等電量及BJT的H參數(shù)均是針對(duì)變化量(交流量)而言的，不能用來(lái)分析計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。第四十八頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二共射極放大電路放大電路如圖所示。已知BJT的?=80，Rb=300k

，Rc=2k，VCC=+12V，求：（1）放大電路的Q點(diǎn)。此時(shí)BJT工作在哪個(gè)區(qū)域？（2）當(dāng)Rb=100k時(shí)，放大電路的Q點(diǎn)。此時(shí)BJT工作在哪個(gè)區(qū)域？（忽略BJT的飽和壓降）解：（1）（2）當(dāng)Rb=100k時(shí)，靜態(tài)工作點(diǎn)為Q（40A，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大區(qū)。其最小值也只能為0，即IC的最大電流為：，所以BJT工作在飽和區(qū)。VCE不可能為負(fù)值，此時(shí)，Q（120uA，6mA，0V），例題第四十九頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.4放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定問(wèn)題4.4.1溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響4.4.2射極偏置電路1.基極分壓式射極偏置電路2.含有雙電源的射極偏置電路3.含有恒流源的射極偏置電路第五十頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.4.1溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響

4.1.6節(jié)討論過(guò)，溫度上升時(shí)，BJT的反向電流ICBO、ICEO及電流放大系數(shù)或都會(huì)增大，而發(fā)射結(jié)正向壓降VBE會(huì)減小。這些參數(shù)隨溫度的變化，都會(huì)使放大電路中的集電極靜態(tài)電流ICQ隨溫度升高而增加（ICQ=

IBQ+ICEO），從而使Q點(diǎn)隨溫度變化。要想使ICQ基本穩(wěn)定不變，就要求在溫度升高時(shí)，電路能自動(dòng)地適當(dāng)減小基極電流IBQ

。第五十一頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.4.2射極偏置電路（1）穩(wěn)定工作點(diǎn)原理目標(biāo)：溫度變化時(shí)，使IC維持恒定。如果溫度變化時(shí)，b點(diǎn)電位能基本不變，則可實(shí)現(xiàn)靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定。T穩(wěn)定原理：

ICIE

VE、VB不變

VBE

IBIC（反饋控制）1.基極分壓式射極偏置電路(a)原理電路(b)直流通路第五十二頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二b點(diǎn)電位基本不變的條件：I1>>IBQ，此時(shí)，VBQ與溫度無(wú)關(guān)VBQ>>VBEQRe取值越大，反饋控制作用越強(qiáng)一般取I1=(5~10)IBQ，VBQ=3~5V

1.基極分壓式射極偏置電路（1）穩(wěn)定工作點(diǎn)原理第五十三頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二1.基極分壓式射極偏置電路（2）放大電路指標(biāo)分析①靜態(tài)工作點(diǎn)第五十四頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二②電壓增益<A>畫(huà)小信號(hào)等效電路（2）放大電路指標(biāo)分析第五十五頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二②電壓增益輸出回路：輸入回路：電壓增益：<A>畫(huà)小信號(hào)等效電路<B>確定模型參數(shù)已知，求rbe<C>增益（2）放大電路指標(biāo)分析（可作為公式用）第五十六頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二③輸入電阻則輸入電阻放大電路的輸入電阻不包含信號(hào)源的內(nèi)阻（2）放大電路指標(biāo)分析第五十七頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二④輸出電阻輸出電阻：求輸出電阻的等效電路網(wǎng)絡(luò)內(nèi)獨(dú)立源置零負(fù)載開(kāi)路輸出端口加測(cè)試電壓其中：則當(dāng)時(shí)，（一般）（2）放大電路指標(biāo)分析第五十八頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.含有雙電源的射極偏置電路（1）阻容耦合靜態(tài)工作點(diǎn)第五十九頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.含有雙電源的射極偏置電路（2）直接耦合第六十頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二3.含有恒流源的射極偏置電路靜態(tài)工作點(diǎn)由恒流源提供分析該電路的Q點(diǎn)及、、

第六十一頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.5共集電極放大電路和共基極放大電路4.5.1共集電極放大電路4.5.2共基極放大電路4.5.3放大電路三種組態(tài)的比較第六十二頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.5.1共集電極放大電路1.靜態(tài)分析共集電極電路結(jié)構(gòu)如圖示該電路也稱(chēng)為射極輸出器由得直流通路第六十三頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二①小信號(hào)等效電路4.5.1共集電極放大電路2.動(dòng)態(tài)分析交流通路第六十四頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.5.1共集電極放大電路2.動(dòng)態(tài)分析②電壓增益輸出回路：輸入回路：電壓增益：其中一般，則電壓增益接近于1，射極電壓跟隨器即。第六十五頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.5.1共集電極放大電路2.動(dòng)態(tài)分析③輸入電阻當(dāng)，時(shí)，共集電極放大電路的輸入電阻高，且和負(fù)載電阻RL或后一級(jí)放大電路的輸入電阻的大小有關(guān)。第六十六頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二④輸出電阻由電路列出方程其中則輸出電阻:當(dāng)，時(shí)，輸出電阻小4.5.1共集電極放大電路2.動(dòng)態(tài)分析射極電壓跟隨器的輸出電阻小，與信號(hào)源內(nèi)阻RS或前一級(jí)放大電路的輸出電阻的有關(guān)。第六十七頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二共集電極電路特點(diǎn)：◆電壓增益小于1但接近于1，◆輸入電阻大，對(duì)電壓信號(hào)源衰減小◆輸出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。4.5.1共集電極放大電路第六十八頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.5.2共基極放大電路1.靜態(tài)工作點(diǎn)直流通路與射極偏置電路相同第六十九頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.動(dòng)態(tài)指標(biāo)①電壓增益輸出回路：輸入回路：電壓增益：交流通路小信號(hào)等效電路只要電路參數(shù)選擇適當(dāng)，共基極放大電路也具有電壓放大作用，且輸出電壓和輸入電壓相位相同。第七十頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二②輸入電阻③輸出電阻2.動(dòng)態(tài)指標(biāo)小信號(hào)等效電路共基極放大電路的輸入電阻遠(yuǎn)小于共射極放大電路的輸入電阻。共基極放大電路的輸出電阻與共射極放大電路的輸出電阻相同，近似等于集電極電阻Rc。第七十一頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.5.3放大電路三種組態(tài)的比較1.三種組態(tài)的判別以輸入、輸出信號(hào)的位置為判斷依據(jù)：信號(hào)由基極輸入，集電極輸出——共射極放大電路信號(hào)由基極輸入，發(fā)射極輸出——共集電極放大電路信號(hào)由發(fā)射極輸入，集電極輸出——共基極電路第七十二頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.三種組態(tài)的比較第七十三頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二3.三種組態(tài)的特點(diǎn)及用途共射極放大電路：電壓和電流增益都大于1，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，作多級(jí)放大電路的中間級(jí)。共集電極放大電路：只有電流放大作用，沒(méi)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)或緩沖級(jí)。共基極放大電路：只有電壓放大作用，沒(méi)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。4.5.3放大電路三種組態(tài)的比較第七十四頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.6組合放大電路4.6.1共射—共基放大電路4.6.2共集—共集放大電路第七十五頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.6.1共射—共基放大電路共射－共基放大電路第七十六頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.6.1共射—共基放大電路其中:

所以:因?yàn)?因此:組合放大電路總的電壓增益等于組成它的各級(jí)單管放大電路電壓增益的乘積。前一級(jí)的輸出電壓是后一級(jí)的輸入電壓，后一級(jí)的輸入電阻是前一級(jí)的負(fù)載電阻RL。電壓增益:第七十七頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.6.1共射—共基放大電路輸入電阻:輸出電阻:Ro

Rc2

組合放大電路的輸入電阻Ri等于第一級(jí)放大電路的輸入電阻Ri1，這個(gè)結(jié)論可以推廣至多級(jí)放大電路。組合放大電路的輸出電阻Ro等于最后一級(jí)（輸出級(jí)）的輸出電阻Ro。這個(gè)結(jié)論可以推廣至多級(jí)放大電路。第七十八頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二T1、T2構(gòu)成復(fù)合管，可等效為一個(gè)NPN管(a)原理圖(b)交流通路4.6.2共集—共集放大電路第七十九頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.6.2共集—共集放大電路1.復(fù)合管的主要特性?xún)芍籒PN型BJT組成的復(fù)合管兩只PNP型BJT組成的復(fù)合管rbe＝rbe1＋(1＋1)rbe2

第八十頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.6.2共集—共集放大電路1.復(fù)合管的主要特性PNP與NPN型BJT組成的復(fù)合管NPN與PNP型BJT組成的復(fù)合管rbe＝rbe1第八十一頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.6.2共集—共集放大電路2.共集共集放大電路的Av、Ri

、Ro

式中≈12rbe＝rbe1＋(1＋1)rbe2RL＝Re//RL

Ri＝Rb//[rbe＋(1＋)RL]

采用復(fù)合管，使共集-共集放大電路比單管共集電極放大電路的電壓跟隨特性更好，即Av更接近1，輸入電阻Ri更高，而輸出電阻Ro更小。第八十二頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.7放大電路的頻率響應(yīng)4.7.1單時(shí)間常數(shù)RC電路的頻率響應(yīng)4.7.2BJT的高頻小信號(hào)模型及頻率參數(shù)4.7.3單級(jí)共射極放大電路的頻率響應(yīng)4.7.4單級(jí)共集電極和共基極放大電路的高頻響應(yīng)4.7.5多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng)研究放大電路的動(dòng)態(tài)指標(biāo)（主要是增益）隨信號(hào)頻率變化時(shí)的響應(yīng)。第八十三頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二頻率響應(yīng)的概念

在放大電路的通頻帶中給出了頻率特性的概念---一、頻率響應(yīng)的概念幅頻特性是描繪輸入信號(hào)幅度固定，輸出信號(hào)的幅度隨頻率變化而變化的規(guī)律。即∣∣=∣∣=幅度頻率特性相頻特性是描繪輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間相位差隨頻率變化而變化的規(guī)律。即相位頻率特性第八十四頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二這些統(tǒng)稱(chēng)放大電路的頻率響應(yīng)。幅頻特性偏離中頻值的現(xiàn)象稱(chēng)為幅度頻率失真;

相頻特性偏離中頻值的現(xiàn)象稱(chēng)為相位頻率失真。

放大電路的幅頻特性和相頻特性，也稱(chēng)為頻率響應(yīng)。因放大電路對(duì)不同頻率成分信號(hào)的增益不同，從而使輸出波形產(chǎn)生失真，稱(chēng)為幅度頻率失真，簡(jiǎn)稱(chēng)幅頻失真。放大電路對(duì)不同頻率成分信號(hào)的相移不同，從而使輸出波形產(chǎn)生失真，稱(chēng)為相位頻率失真，簡(jiǎn)稱(chēng)相頻失真。幅頻失真和相頻失真是線性失真。第八十五頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二第八十六頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二產(chǎn)生頻率失真的原因是:1.放大電路中存在電抗性元件，例如耦合電容、旁路電容、分布電容、變壓器、分布電感等;

2.三極管的()是頻率的函數(shù)。在研究頻率特性時(shí)，三極管的低頻小信號(hào)模型不再適用，而要采用高頻小信號(hào)模型。第八十七頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.7.1單時(shí)間常數(shù)RC電路的頻率響應(yīng)1.RC低通電路的頻率響應(yīng)（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)）：則且令又電壓增益的幅值（模）（幅頻響應(yīng)）電壓增益的相角（相頻響應(yīng)）①增益頻率函數(shù)RC低通電路第八十八頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二(1)當(dāng)f<<fH時(shí)②頻率響應(yīng)曲線描述幅頻響應(yīng)1.RC低通電路的頻率響應(yīng)最大誤差-3dB用分貝（dB)表示則有(2)當(dāng)f>>

fH時(shí)用分貝（dB)表示則有第八十九頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二②頻率響應(yīng)曲線描述1.RC低通電路的頻率響應(yīng)相頻響應(yīng)最大誤差5.7°(1)當(dāng)f<<fH時(shí)得到一條的直線(2)當(dāng)f>>fH時(shí)(1)當(dāng)f=fH時(shí)得到一條的直線第九十頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.RC高通電路的頻率響應(yīng)RC電路的電壓增益：幅頻響應(yīng)相頻響應(yīng)RC高通電路第九十一頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二③結(jié)論1.RC低通電路的頻率響應(yīng)(1)電路的截止頻率決定于相關(guān)電容所在回路的時(shí)間常數(shù)τ=RC。(2)當(dāng)輸入的信號(hào)的頻率等于上限頻率fH或下限頻率fL時(shí)，放大增益下降3dB，或下降為通頻帶增益的0.707倍，且在通相移的基礎(chǔ)上產(chǎn)生-45°或+45°的相移。(3)工程上常用拆線化的挖波特圖表示放大電路的頻率響應(yīng)。第九十二頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.7.2BJT的高頻小信號(hào)模型及頻率參數(shù)1.BJT的高頻小信號(hào)模型①模型的引出rb'e---發(fā)射結(jié)電阻re歸算到基極回路的電阻。

---發(fā)射結(jié)電容---集電結(jié)電阻

---集電結(jié)電容rbb'---基區(qū)的體電阻，b'是假想的基區(qū)內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)?；?dǎo)BJT的高頻小信號(hào)模型三極管物理模型第九十三頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二②簡(jiǎn)化模型混合型高頻小信號(hào)模型。1.BJT的高頻小信號(hào)模型忽略rb'c和rce第九十四頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二高頻小信號(hào)簡(jiǎn)化電路在π型小信號(hào)模型中，因存在Cb’c

對(duì)求解不便，可通過(guò)單向化處理加以變換。可以用輸入側(cè)的C’和輸出側(cè)的C’’兩個(gè)電容去分別代替Cb‘c

，如右圖所示。高頻小信號(hào)模型電路1.BJT的高頻小信號(hào)模型第九十五頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

由于C’’<<C’,可以忽略，所以可簡(jiǎn)化為下圖，其中C'=Cb'e+C'。

簡(jiǎn)化高頻小信號(hào)電路其中：當(dāng)集電極接上RC時(shí),第九十六頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.BJT高頻小信號(hào)模型中元件參數(shù)值的獲得低頻時(shí)，混合模型與H參數(shù)模型等價(jià)所以第九十七頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二又因?yàn)閺氖謨?cè)中查出所以2.BJT高頻小信號(hào)模型中元件參數(shù)值的獲得低頻時(shí)，混合模型與H參數(shù)模型等價(jià)第九十八頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二3.BJT的頻率參數(shù)由H參數(shù)可知即根據(jù)混合模型得：低頻時(shí)所以當(dāng)時(shí)，第九十九頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二令的幅頻響應(yīng)：——共發(fā)射極截止頻率——特征頻率——共基極截止頻率3.BJT的頻率參數(shù)的相頻響應(yīng)：f＝(1＋0)f≈f＋fT

第一百頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.7.3單管共射放大器的頻率響應(yīng)一、全頻段小信號(hào)電路模型二、中頻段電壓放大倍數(shù)Ausm三、低頻段電壓放大倍數(shù)Ausm四、高頻段電壓放大倍數(shù)Ausm五、完整的頻率響應(yīng)曲線第一百零一頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二一、全頻段小信號(hào)電路模型對(duì)于下圖（左）所示的共發(fā)射極接法的基本放大電路，分析其頻率響應(yīng)，需畫(huà)出放大電路從低頻到高頻的全頻段小信號(hào)模型，如下圖（右）所示。然后分中、低、高三個(gè)頻段加以研究。第一百零二頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

如果將C2和RL看作是下一級(jí)放大電路的耦合電容和輸入電阻，則上面的電路還可以進(jìn)一步化簡(jiǎn)為下圖所示的電路：第一百零三頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二二、中頻段電壓放大倍數(shù)

在中頻段，耦合電容和三極管結(jié)電容的影響可以忽略，因此電路可簡(jiǎn)化為下圖。其中：