第四章 雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ)

第四章雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ)1第一頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五4.1半導(dǎo)體三極管（BJT）4.2共射極放大電路4.3圖解分析法4.4小信號模型分析法4.5放大電路的工作點穩(wěn)定問題4.6共集電極電路和共基極電路4.7放大電路的頻率響應(yīng)第四章雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ)2第二頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五4.1.1基本結(jié)構(gòu)BECNNP基極(Base)發(fā)射極（Emitter）集電極（Collector）NPN型PNP集電極基極發(fā)射極BCEPNP型§4.1半導(dǎo)體三極管（BJT）BJT常稱為晶體管，種類很多。按照結(jié)構(gòu)可分為NPN型和PNP型3第三頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五BECIBIEICNPN型三極管BECIBIEICPNP型三極管4第四頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五BECNNP基極發(fā)射極集電極基區(qū)：較薄，摻雜濃度低集電區(qū)：面積較大發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高5第五頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五BECNNP基極發(fā)射極集電極發(fā)射結(jié)集電結(jié)6第六頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五4.1.2電流分配與放大原理三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過載流子傳輸體現(xiàn)出來的。外部條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。1.內(nèi)部載流子的傳輸過程（以NPN為例）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

7第七頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五BECNNPEBRBECIE基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)的擴散可忽略。IBE進入P區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空穴復(fù)合，形成電流IBE

，多數(shù)擴散到集電結(jié)。發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴散，形成發(fā)射極電流IE。8第八頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五BECNNPEBRBECIE集電結(jié)反偏，有少子形成的反向電流ICBO。ICBOIC=ICE+ICBOICEIBEICE從基區(qū)擴散來的電子，漂移進入集電結(jié)而被收集，形成ICE。9第九頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五IB=IBE-ICBOIBEIBBECNNPEBRBECIEICBOICEIC=ICE+ICBO

ICEIBE以上看出，三極管內(nèi)有兩種載流子(自由電子和空穴)參與導(dǎo)電，故稱為雙極型三極管，或BJT(BipolarJunctionTransistor)。IE=IB+IC10第十頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五BJT的三種連接方式bce共基極bec共射極bec共集電極11第十一頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五2.電流分配關(guān)系根據(jù)傳輸過程可知IC=ICE+ICBOIB=IBE-ICBO通常IC>>ICBO

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

=0.90.99IE=IB+IC12第十二頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五因為

稱共射電流放大系數(shù)，同樣，它也只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般

>>1IE=IB+IC13第十三頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五3.放大作用若vI=20mV使當(dāng)則電壓放大倍數(shù)VEEVCCVEBIBIEICvI+vEB+iC+iE+iBiE=-1mA，iC=iE=-0.98mA，vO=-iC?

RL=0.98V，=0.98時，

共基極放大電路ecbRL1kvO++14第十四頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五VBBVCCVBEIBIEIC+vBEvO+-+iC+iE+iB若vI=20mV則電壓放大倍數(shù)使iB=20uAvO=-iC?

RL=-0.98V，設(shè)=0.984.共射極放大電路+vICBERL1k共射極放大電路15第十五頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五綜上所述，三極管的放大作用，主要是依靠它的發(fā)射極電流能夠通過基區(qū)傳輸，然后到達集電極而實現(xiàn)的。實現(xiàn)這一傳輸過程的兩個條件是：（1）內(nèi)部條件：發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠大于基區(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。16第十六頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五1.既然BJT具有兩個PN結(jié)，可否用兩個二極管相聯(lián)以構(gòu)成一只BJT，試說明其理由。？思考題2.能否將BJT的e、c兩個電極交換使用，為什么？3.為什么說BJT是電流控制器件？17第十七頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五4.1.3特性曲線iCmAAVVvCEvBERBiBVCCVB

實驗線路18第十八頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五一、輸入特性vCE1ViB(A)vBE(V)204060800.40.8靜態(tài)工作壓降：硅管VBE0.6~0.7V,鍺管VBE0.2~0.3V。vCE=0VvCE=0.5V門砍電壓，硅管0.5V，鍺管0.2V。19第十九頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五二、輸出特性iC(mA)1234vCE(V)36912iB=020A40A60A80A100A此區(qū)域滿足iC=iB稱為線性區(qū)（放大區(qū)）。當(dāng)vCE大于一定的數(shù)值時，iC只與iB有關(guān)，iC=iB。20第二十頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五iC(mA)1234vCE(V)36912iB=020A40A60A80A100A此區(qū)域中vCEvBE,集電結(jié)正偏，iB>iC，vCE0.3V稱為飽和區(qū)。21第二十一頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五iC(mA)1234vCE(V)36912iB=020A40A60A80A100A此區(qū)域中:iB=0,iC=iCEO,VBE<門檻電壓，稱為截止區(qū)。22第二十二頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五輸出特性三個區(qū)域的特點:放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。即：iC=iB,且iC

=

iB(2)飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。即：vCEvBE

，

iB>iC，vCE0.3V

(3)截止區(qū)：

vBE<門檻電壓，iB=0，iC=iCEO

0

23第二十三頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五例：

=50，VCC

=12V，

RB

=70k，RC

=6k當(dāng)VBB

=-2V，2V，5V時，晶體管的靜態(tài)工作點Q位于哪個區(qū)？當(dāng)VBB

=-2V時：ICVCEIBVCCRBVBBCBERCVBEIB=0，IC=0IC最大飽和電流：Q位于截止區(qū)

24第二十四頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五例：

=50，VCC

=12V，

RB

=70k，RC

=6k當(dāng)VBB

=-2V，2V，5V時，晶體管的靜態(tài)工作點Q位于哪個區(qū)？IC<

ICmax(=2mA)，

Q位于放大區(qū)。ICVCEIBVCCRBVBBCBERCVBEVBB

=2V時：25第二十五頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五VBB

=5V時:例：

=50，VCC

=12V，

RB

=70k，RC

=6k當(dāng)VBB

=-2V，2V，5V時，晶體管的靜態(tài)工作點Q位于哪個區(qū)？ICVCEIBVCCRBVBBCBERCVBEQ位于飽和區(qū)，此時IC和IB

已不是倍的關(guān)系。26第二十六頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五iCmAAVVvCEvBERBiBVCCVB

實驗線路PNP型三極管的特性曲線iE27第二十七頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五一、輸入特性iBvBE0VBE≈-0.7IBQvCE-1VvCE=0V28第二十八頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五二、輸出特性0iCvCEiB=029第二十九頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五前面的電路中，三極管的發(fā)射極是輸入輸出的公共點，稱為共射接法，相應(yīng)地還有共基、共集接法。共射直流電流放大倍數(shù)：工作于動態(tài)的三極管，真正的信號是疊加在直流上的交流信號?；鶚O電流的變化量為IB，相應(yīng)的集電極電流變化為IC，則交流電流放大倍數(shù)為：1.電流放大倍數(shù)和

4.1.4主要參數(shù)30第三十頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五例：UCE=6V時：IB=40A,IC=1.5mA；IB=60A,IC=2.3mA。在以后的計算中，一般作近似處理：=31第三十一頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五2.集-基極反向飽和電流ICBOAICBOICBO是集電結(jié)反偏由少子的漂移形成的反向電流，受溫度的變化影響。32第三十二頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五BECNNPICBOICEO=

ICBO+ICBO

IBE根據(jù)放大關(guān)系，必有電流ICBO。集電結(jié)反偏有ICBO3.集-射極反向飽和電流ICEOICEO受溫度影響很大，當(dāng)溫度上升時，ICEO增加很快，所以IC也相應(yīng)增加。三極管的溫度特性較差。33第三十三頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五4.集電極最大電流ICM集電極電流IC上升會導(dǎo)致三極管的值的下降，當(dāng)值下降到正常值的三分之二時的集電極電流即為ICM。5.集-射極反向擊穿電壓當(dāng)集---射極之間的電壓VCE超過一定的數(shù)值時，三極管就會被擊穿。手冊上給出的數(shù)值是25C、基極開路時的擊穿電壓V(BR)CEO。34第三十四頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五6.集電極最大允許功耗PCM集電極電流IC流過三極管，所發(fā)出的焦耳熱為：PC=ICVCE必定導(dǎo)致結(jié)溫上升，所以PC

有限制。PCPCMiCvCEICVCE=PCMICMV(BR)CEO安全工作區(qū)35第三十五頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五4.2基本共射極放大電路放大的概念電子學(xué)中放大的目的是將微弱的變化信號放大成較大的信號。這里所講的主要是電壓放大電路。電壓放大電路可以用有輸入口和輸出口的四端網(wǎng)絡(luò)表示，如圖：vivoAu36第三十六頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五基本放大電路的組成三極管放大電路有三種形式共射放大器共基放大器共集放大器以共射放大器為例講解工作原理37第三十七頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五共射放大電路的基本組成放大元件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。vivo輸入輸出？參考點RB+VCCVBBRCC1C2Tcommon-emitteramplifier38第三十八頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五作用：使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點?；鶚O電源與基極電阻RB+VCCVBBRCC1C2Tcommon-emitteramplifier39第三十九頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五集電極電源，為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。RB+VCCVBBRCC1C2Tcommon-emitteramplifier40第四十頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五集電極電阻，將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。RB+VCCVBBRCC1C2Tcommon-emitteramplifier41第四十一頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五耦合電容：傳送交流，隔離直流。大小為10F~50F作用：隔離輸入輸出與電路直流的聯(lián)系，同時能使信號順利輸入輸出。RB+VCCVBBRCC1C2Tcommon-emitteramplifier42第四十二頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五可以省去電路改進：采用單電源供電RB+VCCVBBRCC1C2Tcommon-emitteramplifier43第四十三頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五單電源供電電路+VCCRCC1C2TRB44第四十四頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五放大電路的性能指標一、電壓放大倍數(shù)AuVi和Vo分別是輸入和輸出電壓的有效值。vivoAuAv是復(fù)數(shù)，反映了輸出和輸入的幅值比與相位差。45第四十五頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五二、輸入電阻ri放大電路一定要有前級（信號源）為其提供信號，那么就要從信號源取電流。輸入電阻是衡量放大電路從其前級取電流大小的參數(shù)。輸入電阻越大，從其前級取得的電流越小，對前級的影響越小。Au~VS定義：即：ri越大，Ii就越小，vi就越接近vS46第四十六頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五三、輸出電阻roAv~VS放大電路對其負載而言，相當(dāng)于信號源，我們可以將它等效為戴維南等效電路，這個戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。~roVS'47第四十七頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五四、通頻帶fAuAum0.7AumfL下限截止頻率fH上限截止頻率通頻帶：BW=fH–fL放大倍數(shù)隨頻率變化曲線——幅頻特性曲線耦合電容造成三極管結(jié)電容造成48第四十八頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五放大電路的分析方法放大電路分析靜態(tài)分析動態(tài)分析估算法圖解法微變等效電路法圖解法計算機仿真49第四十九頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五放大電路中直流通道和交流通道放大電路中各點的電壓或電流都是在靜態(tài)直流上附加了小的交流信號。但是，電容對交、直流的作用不同。如果電容容量足夠大，可以認為它對交流不起作用，即對交流短路。而對直流可以看成開路，這樣，交直流所走的通道是不同的。交流通道：只考慮交流信號的分電路。直流通道：只考慮直流信號的分電路。信號的不同分量可以分別在不同的通道分析。50第五十頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五例：對直流信號（只有+VCC）開路開路RB+VCCRCC1C2T直流通道RB+VCCRCcommon-emitteramplifier51第五十一頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五對交流信號(輸入信號vi)短路短路置零RB+VCCRCC1C2TRBRCRLvivo交流通路52第五十二頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五如何判斷一個電路是否能實現(xiàn)放大？3.晶體管必須偏置在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。4.正確設(shè)置靜態(tài)工作點，使整個波形處于放大區(qū)。

如果已給定電路的參數(shù)，則計算靜態(tài)工作點來判斷；如果未給定電路的參數(shù)，則假定參數(shù)設(shè)置正確。1.信號能否輸入到放大電路中。2.信號能否輸出。與實現(xiàn)放大的條件相對應(yīng)，判斷的過程如下：53第五十三頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五(a)(b)(f)(e)？思考題1.下列a~f電路哪些具有放大作用？(d)(c)54第五十四頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五4.3放大電路的分析方法vi=0時由于電源的存在IB0IC0IBQICQIEQ=IBQ+ICQ一、靜態(tài)工作點(quiescentpoint)RB+VCCRCC1C2T4.3.1、圖解分析法(graphicalanalysis)55第五十五頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五IBQICQVBEQVCEQ(ICQ,VCEQ)(IBQ,VBEQ)RB+VCCRCC1C2T56第五十六頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五(IBQ,VBEQ)和(ICQ,VCEQ

)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。iBvBEQIBQVBEQiCvCEQVCEQICQ57第五十七頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五1、估算法（1）根據(jù)直流通道估算IBIBVBERB稱為偏置電阻，IB稱為偏置電流。+VCC直流通道RBRC58第五十八頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五（2）根據(jù)直流通道估算VCE、IBICVCE直流通道RBRC+VCC59第五十九頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五例：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。60第六十頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五2、圖解法先估算IB，然后在輸出特性曲線上作出直流負載線(DC

loadline)，與IB對應(yīng)的輸出特性曲線與直流負載線的交點就是Q點。iCvCEQVCC61第六十一頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五直流負載線的作法ICVCEVCE~IC滿足什么關(guān)系？1.三極管的輸出特性。2.VCE=VCC–ICRC。iCvCEVCC直流負載線Q與輸出特性的交點就是Q點IB直流通道RB+VCCRC直流負載線的斜率：–1/RC62第六十二頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五vCE怎么變化？假設(shè)vBE有一微小的變化二、動態(tài)工作情況分析1、放大電路接入正弦信號的工作情況iBvBEQiCvCEQiB=0μAiBtiBtiCtvit63第六十三頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五vCE的變化沿一條直線vce相位如何？vce與vi反相！Q’Q’’線段Q’和Q’’是工作點移動的軌跡，稱為動態(tài)工作范圍交流負載線(ACloadline)iCvCEiCtvCEt64第六十四頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五各點波形RB+VCCRCC1C2vitiBtiCtvCtvotviiCvCvoiBcommon-emitteramplifier65第六十五頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五2、交流負載線icvceRBRCRLvivo交流通路交流信號變化的軌跡稱為交流負載線，它應(yīng)具備兩個特征：第一，經(jīng)過靜態(tài)工作點；第二它的斜率為-1/R’L其中：66第六十六頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五交流負載線的作法已知Q點，再尋找另一點，連接兩點即可。VCEQ在直角三角形QAB中V’CCVCCiC(mA)vCE(V)AQICQB67第六十七頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五波形失真分析在放大電路中，輸出信號應(yīng)該成比例地放大輸入信號（即線性放大）；如果兩者不成比例，則輸出信號不能反映輸入信號的情況，放大電路產(chǎn)生非線性失真(Nonlineardistortion)。為了得到盡量大的輸出信號，要把Q設(shè)置在交流負載線的中間部分。如果Q設(shè)置不合適，信號進入截止區(qū)或飽和區(qū)，則造成非線性失真。下面將分析失真的原因。為簡化分析，假設(shè)負載為空載(RL=)。68第六十八頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五iCvCEvo1.Q點過低，信號進入截止區(qū)放大電路產(chǎn)生截止失真輸出波形69第六十九頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五iCvCE2.Q點過高，信號進入飽和區(qū)放大電路產(chǎn)生飽和失真vo輸出波形70第七十頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五iCvCEvo可輸出的最大不失真信號選擇靜態(tài)工作點ib71第七十一頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五？思考題1.試分析下列問題：（2）增大RC時，負載線將如何變化？Q點怎樣變化？（1）減小RB時，負載線將如何變化？Q點怎樣變化？（3）減小VCC時，負載線將如何變化？Q點怎樣變化？（4）減小RL時，負載線將如何變化？Q點怎樣變化？RB+VCCRCC1C2vivoiCvCEQQ’iCvCEQQ’iCvCEQQ’斜率:-1/RC72第七十二頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五？思考題2.放大電路如圖所示。當(dāng)測得BJT的VCE接近VCC的值時，問管子處于什么工作狀態(tài)？可能的故障原因有哪些？截止狀態(tài)答：故障原因可能有：?RB支路可能開路，IB=0，IC=0，VCE=VCC-IC

Rc=VCC。?C1可能短路，

VBE=0，IB=0，IC=0，VCE=VCC-IC

Rc=VCC。RB+VCCRCC1C2vivo73第七十三頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五建立小信號模型的意義建立小信號模型的思路當(dāng)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(dāng)作線性電路來處理。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。建立小信號模型，就是將非線性器件做線性化處理，從而簡化放大電路的分析和設(shè)計。1BJT的小信號建模4.3.2小信號模型分析法74第七十四頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五BJT低頻小信號模型及其參數(shù)i1i2vivoZ參數(shù)（開路阻抗參數(shù)）、Y參數(shù)（短路導(dǎo)納參數(shù)）H參數(shù)（混合參數(shù)）二端口網(wǎng)絡(luò)等效ebcbecvBEvCEiBicrbe

βibib75第七十五頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五1*.共射接法下的H參數(shù)cebvBEvCEiBiCvBE＝f1（iB，vCE）iC＝f2（iB，vCE）在小信號情況下，對上兩式取全微分得用小信號交流分量表示vbe＝hieib＋hrevceic＝hfeib＋hoevce76第七十六頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五vbe＝hieib＋hrevceic＝hfeib＋hoevce2.H參數(shù)數(shù)學(xué)定義和物理意義hie:輸入電阻rbehre:反向電壓傳輸系數(shù)μrhfe:交流共射電流放大系數(shù)βhoe:輸出電導(dǎo)1/rce四個參數(shù)量綱各不相同，故稱為混合參數(shù)（H參數(shù)）。77第七十七頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五根據(jù)以上分析，可得小信號模型：BJT的H參數(shù)模型H參數(shù)都是微變參數(shù)，所以只適合對交流信號的分析。78第七十八頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五rce很大，一般忽略。等效icvbeibvcecbevbevceicrbeibibrceμr很小，一般忽略。3.H參數(shù)模型的簡化rbeibibbceic79第七十九頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五因為H參數(shù)是由在Q點附近變化的小信號確定的參數(shù)，因此Q點的變化會改變H參數(shù)的值。所以在計算電路之前，首先要確定給定Q點的H參數(shù)。rbe的量級從幾百歐到幾千歐。對于小功率三極管：4.H參數(shù)的確定rbe=rbb'+(1+

)re一般用測試儀測出

rbe一般由公式估算80第八十頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五用小信號模型分析共射放大電路利用三極管的小信號模型分析放大電路，現(xiàn)將共射放大電路重新畫出來：RB+VCCRCC1C2T81第八十一頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五1.畫出小信號等效電路:交流通路RBRCRLrbeRBRCRL小信號等效電路82第八十二頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五2.計算電壓放大倍數(shù)特點：負載電阻越小，放大倍數(shù)越小。rbeRBRCRL83第八十三頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五3.輸入電阻的計算對于為放大電路提供信號的信號源來說，放大電路是負載，這個負載的大小可以用輸入電阻來表示。輸入電阻的定義：是動態(tài)電阻。rbeRBRCRL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。84第八十四頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五4.輸出電阻的計算對于負載而言，放大電路相當(dāng)于信號源，可以將它進行戴維南等效，戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。計算輸出電阻的方法：(1)所有電源置零，然后計算電阻（對有受控源的電路不適用）。(2)所有獨立電源置零，保留受控源，加壓求流法。85第八十五頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五所以：用加壓求流法求輸出電阻：00rbeRBRC86第八十六頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五問題：Av和Avs的關(guān)系如何？定義：放大電路RLRS當(dāng)信號源有內(nèi)阻時，電壓放大倍數(shù)的求解87第八十七頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五4.4放大電路的工作點的穩(wěn)定問題為了保證放大電路的穩(wěn)定工作，必須有合適的、穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。但是，溫度的變化嚴重影響靜態(tài)工作點。對于前面的電路（固定偏置電路）而言，靜態(tài)工作點由VBE、和ICBO決定，這三個參數(shù)隨溫度而變化，溫度對靜態(tài)工作點的影響主要體現(xiàn)在這一方面。TVBEICBOQ4.4.1溫度對靜態(tài)工作點的影響88第八十八頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五一、溫度對VBE的影響iBvBE25oC50oCTVBE溫度T輸入特性曲線左移89第八十九頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五二、溫度對值及ICBO的影響T、ICBOICiCvCEQQ′總的效果是：溫度上升時，輸出特性曲線上移，間距增大，造成Q點上移。溫度T輸出特性曲線上移溫度每升高1°C，要增加0.5%1.0%90第九十頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五小結(jié)：TIC固定偏置電路的Q點是不穩(wěn)定的。Q點不穩(wěn)定可能會導(dǎo)致靜態(tài)工作點靠近飽和區(qū)或截止區(qū)，從而導(dǎo)致失真。為此，需要改進偏置電路，當(dāng)溫度升高、IC增加時，能夠自動減少IB，從而抑制Q點的變化。保持Q點基本穩(wěn)定。常采用分壓式偏置電路來穩(wěn)定靜態(tài)工作點。電路見下頁。91第九十一頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五4.4.2射極偏置電路：RB1+VCCRCC1C2RB2CERERLvivoRE射極直流負反饋電阻CE交流旁路電容by-passcapacitor92第九十二頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五TVBEIBICVEIC本電路穩(wěn)壓的過程實際是由于加了RE形成了負反饋過程I1I2IBRB1+VCCRCTRB2RE1.靜態(tài)工作點穩(wěn)定的原理93第九十三頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五I1I2IBRB1+VCCRCTRB2RE直流通路2.求靜態(tài)工作點算法一：上述四個方程聯(lián)立，可求出IE

，進而，可求出VCE

。本算法比較麻煩，通常采用下面介紹的算法二。94第九十四頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五I1I2IBRB1+VCCRCTRB2RE直流通路算法二：估算法95第九十五頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五可以認為與溫度無關(guān)。I1I2IBRB1+VCCRCTRB2RE直流通路似乎I2越大越好，但是RB1、RB2太小，將增加損耗，降低輸入電阻。因此一般取96第九十六頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五例：已知=50，VCC=12V，RB1=7.5k，RB2=2.5k，RC=2k，RE=1k，求該電路的靜態(tài)工作點。RB1+VCCRCC1C2RB2CERERLvivo算法一的結(jié)果：算法二的結(jié)果：結(jié)論：兩種算法的結(jié)果近似相等，但算法二的計算過程要簡單得多。97第九十七頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五3.求動態(tài)參數(shù)+VCCvoRB1RCC1C2RB2CERERLvivoRB1RCRLviRB2交流通路rbeRCRLR'B微變等效電路98第九十八頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五CE的作用：交流通路中，CE將RE短路，RE對交流不起作用，放大倍數(shù)不受影響。問題1：如果去掉CE，放大倍數(shù)怎樣？I1I2IBRB1+VCCRCC1C2RB2CERERLvivo99第九十九頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五去掉CE后的交流通路和微變等效電路：RB1RCRLvivoRB2RErbeRCRLRER'B100第一百頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五用加壓求流法求輸出電阻。rbeRCRER'BRS可見，去掉CE后，放大倍數(shù)減小、輸出電阻不變，但輸入電阻增大了。對a點列節(jié)點電壓方程101第一百零一頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五RB1+VCCRCC1C2TRB2CERE1RLvivoRE2問題2：如果電路如下圖所示，如何分析？102第一百零二頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五I1I2IBRB1+VCCRCC1C2TRB2CERE1RLvivoRE2I1I2IBRB1+VCCRCTRB2RE1RE2靜態(tài)分析：直流通路103第一百零三頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五RB1+VCCRCC1C2TRB2CERE1RLvivoRE2動態(tài)分析：交流通路RB1RCRLvivoRB2RE1104第一百零四頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五交流通路：RB1RCRLvivoRB2RE1微變等效電路：rbeRCRLRE1R'B105第一百零五頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五4.5共集電極和共基極電路RB+VCCRE直流通道4.5.1共集電極電路（射極跟隨器emitterfollower）RB+VCCC1C2RERLvivocommon-collectoramplifier106第一百零六頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五一、靜態(tài)分析IBIE折算RB+VCCRE直流通道107第一百零七頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五二、動態(tài)分析RB+VCCC1C2RERLvivoRBRERLvivo交流通道108第一百零八頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五RBRERLvivo交流通道rbeRERLRB微變等效電路109第一百零九頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五1.電壓放大倍數(shù)rbeRERLRB110第一百一十頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五1.所以但是，輸出電流Ie增加了。2.輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故稱電壓跟隨器。結(jié)論：111第一百一十一頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五2.輸入電阻輸入電阻較大，作為前一級的負載，對前一級的放大倍數(shù)影響較小且取得的信號大。rbeRERLRB112第一百一十二頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五3.輸出電阻用加壓求流法求輸出電阻。電源置0rorbeRERBRSrbeRERBRS113第一百一十三頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五一般：所以：射極輸出器的輸出電阻很小，帶負載能力強。思考若電源內(nèi)阻RS=0，114第一百一十四頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五RB+VCCC1C2RERLvivo例：已知射極輸出器的參數(shù)如下：RB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，VCC=12V求Av、

ri和ro。設(shè)：RS=1k，求：Avs、ri和ro。3.RL=1k時，求Av。115第一百一十五頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五RB+VCCC1C2RERLvivoRB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，VCC=12V116第一百一十六頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五RB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，VCC=12V1.求Av、

ri和ro。rbe=2.9k，RS=0rbeRERLRB微變等效電路117第一百一十七頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五2.設(shè)：RS=1k，求：Avs、ri和roRB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，VCC=12Vrbe=2.9k，RS=0rbeRERLRB微變等效電路118第一百一十八頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五RL=1k時3.RL=1k和時，求Av。比較：空載時,Au=0.995

RL=5.6k時,Au=0.990

RL=1k時,Au=0.967RL=時可見：射極輸出器帶負載能力強。119第一百一十九頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五射極輸出器的使用1.將射極輸出器放在電路的首級，可以提高輸入電阻。2.將射極輸出器放在電路的末級，可以降低輸出電阻，提高帶負載能。120第一百二十頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五4.5.2共基極電路（電流跟隨器）共基極放大電路原理圖I1I2IBRb1+VCCRcC1C2TRb2CeReRLvoRs+–vscommon-baseamplifier121第一百二十一頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五I1I2IBRb1+VCCRcTRb2Re直流通路1.求靜態(tài)工作點直流通路與射極偏置電路相同122第一百二十二頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五2.動態(tài)指標erberiro微變等效電路cbRL①電壓放大倍數(shù)bRL交流通路123第一百二十三頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五Erberiro微變等效電路CBRL②輸入電阻先求出ri’的值③輸出電阻124第一百二十四頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五共基極電路的特點1.電壓放大倍數(shù)在數(shù)值上與共射極放大電路一樣，只是差了一個負號。2.輸出電阻與共射放大電路基本一樣，但輸入電阻可以做得很低。3.電流放大系數(shù)，所以又稱為電流跟隨器。125第一百二十五頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五耦合方式：直接耦合；阻容耦合；變壓器耦合；光電耦合。4.6組合放大電路耦合：即信號的傳送。多級放大電路對耦合電路要求：1.靜態(tài)：保證各級Q點設(shè)置2.動態(tài):傳送信號。第一級放大電路輸入輸出第二級放大電路第n級放大電路……第n-1

級放大電路功放級要求：波形不失真，減少壓降損失。

126第一百二十六頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五設(shè):

1=2=50,rbe1=2.9k,rbe2=1.7k

4.6.1、共集-共射放大電路前級后級+VCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2127第一百二十七頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五關(guān)鍵:考慮級間影響。1.靜態(tài):

Q點同單級。2.動態(tài)性能:方法:ri2=RL1ri2+VCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2二、性能分析128第一百二十八頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五考慮級間影響2ri

,

ro

:概念同單級1rirori2+VCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2129第一百二十九頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五微變等效電路:ri2+VCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2RE1R2R3RC2RLRSR1130第一百三十頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五1.ri

=R1//[rbe1

+（1+)RL1']其中:RL1=RE1//ri2=RE1//R2//R3

//rbe2=RE1//RL1

=RE1//ri2=27//1.71.7k

ri

=1000//(2.9+51×1.7)82k2.ro

=RC2=10kRE1R2R3RC2RLRSR1131第一百三十一頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五3.中頻電壓放大倍數(shù):其中：RE1R2R3RC2RLRSR1132第一百三十二頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五RE1R2R3RC2RLRSR1133第一百三十三頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五多級阻容耦合放大器的特點：(1)由于電容的隔直作用，各級放大器的靜態(tài)工作點相互獨立，分別估算。(2)前一級的輸出電壓是后一級的輸入電壓。(3)后一級的輸入電阻是前一級的交流負載電阻。(4)總電壓放大倍數(shù)=各級放大倍數(shù)的乘積。(5)總輸入電阻ri即為第一級的輸入電阻ri1。(6)總輸出電阻即為最后一級的輸出電阻。由上述特點可知，射極輸出器接在多級放大電路的首級可提高輸入電阻；接在末級可減小輸出電阻；接在中間級可起匹配作用，從而改善放大電路的性能。134第一百三十四頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五4.6.2共集-共集放大電路復(fù)合管(達林頓管)目的：實現(xiàn)管子參數(shù)的配對，增大電流放大系數(shù)ib1(1+1)

ib1(1+1)(1+2)ib1=(1+1+2+12)ib1

1

22(1+1)ib11ib1ibicie(1+2+12)ib1V1V2135第一百三十五頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五構(gòu)成復(fù)合管的規(guī)則：1)串接點,電流連續(xù);2)并接點,總電流為兩管電流算術(shù)和(都流入或都流出該節(jié)點)；3)復(fù)合管類型與第一只管子相同.V1V2NPN+NPNNPNV1V2PNP+PNPPNPV1V2NPN+PNPNPNV1V2PNP+NPNPNP136第一百三十六頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五4.7放大電路的頻率響應(yīng)在放大電路中，由于電抗原件及半導(dǎo)體管極間電容的的存在，當(dāng)輸入信號的頻率過高或過低時，不但放大倍數(shù)的數(shù)值會變小，而且還會產(chǎn)生超前或滯后的相移，說明放大倍數(shù)是信號頻率的函數(shù)，這種函數(shù)關(guān)系稱為頻率響應(yīng)或頻率特性1、放大電路中，存在電抗原件，對信號構(gòu)成了高通電路，或低通電路；2、三極管的β(ω)是頻率的函數(shù)。下面以單極RC電路的頻率響應(yīng)加以分析產(chǎn)生頻率失真的原因：137第一百三十七頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五4.7.1單時間常數(shù)RC電路的頻率響應(yīng)1.RC低通電路的頻率響應(yīng)RC低通電路則且令①增益頻率函數(shù)電壓增益的幅值（幅頻響應(yīng)）電壓增益的相角（相頻響應(yīng)）138第一百三十八頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五②頻率響應(yīng)曲線描述-20dB/十倍頻程-45°/十倍頻程RC低通電路的頻率響應(yīng)斜率為-20dB/十倍頻程的直線幅頻響應(yīng)0分貝水平線139第一百三十九頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五-20dB/十倍頻程-45°/十倍頻程RC低通電路的頻率響應(yīng)相頻響應(yīng)φH表示輸出與輸入的相位差，高頻時，輸出滯后輸入140第一百四十頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五2.RC高通電路的頻率響應(yīng)則且令①增益頻率函數(shù)電壓增益的幅值電壓增益的相角RC高通電路141第一百四十一頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五②頻率響應(yīng)曲線描述RC高通電路的頻率響應(yīng)20dB/十倍頻程-45°/十倍頻程幅頻響應(yīng)相頻響應(yīng)φL表示輸出與輸入的相位差，低頻時，輸出超前輸入142第一百四十二頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五4.7.2BJT的高頻小信號模型及頻率參數(shù)1.BJT的高頻小信號建模①模型的引出基區(qū)電阻發(fā)射結(jié)參數(shù)集電結(jié)參數(shù)受控電流源混合型高頻小信號模型143第一百四十三頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五②模型簡化集電結(jié)反偏，電阻很大一般很大144第一百四十四頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五③模型參數(shù)的獲得高頻