《模擬電子線路》第3章中文講義

第三章

半導(dǎo)體三極管及其基本放大電路

§3.0引言

20世紀(jì)40年代,由Bardeen,Brattain和Schockley在貝爾實驗室開發(fā)的硅晶體管,在20世紀(jì)50年代和60年代掀起了第一次電子革命.這項成果導(dǎo)致了1958年集成電路的開發(fā)及在電子電路中應(yīng)用廣泛的晶體管運(yùn)算放大器的產(chǎn)生.本章介紹的三極管屬于雙極型器件,是兩類晶體管中的第一種類型.下面將詳細(xì)討論其物理結(jié)構(gòu)、工作原理及其在放大電路中的應(yīng)用.§3.1雙極型晶體管

(BipolarJunctionTransistor)一、結(jié)構(gòu)、分類、符號PNPebc發(fā)射區(qū)基區(qū)集電區(qū)(發(fā)射結(jié))JeJc

(集電結(jié))

bec圖

3.1becJc

(集電結(jié))

NPNebc(發(fā)射結(jié))Je發(fā)射區(qū)基區(qū)集電區(qū)§3.1BJT圖

3.2幾種BJT的外形結(jié)構(gòu)特點(diǎn):1、基區(qū)很薄(10－6m),且輕摻雜(1015cm－3);2、發(fā)射區(qū)重?fù)诫s(1019cm－3);3、集電區(qū)面積大,且摻雜較輕(1017cm－3).

BJT的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是決定其能進(jìn)行信號放大的內(nèi)部物質(zhì)基礎(chǔ).§3.1BJT二、BJT的電流分配與電流放大作用1、BJT內(nèi)部載流子的傳輸過程─見圖3.3所示.BJT放大所必須具備的外部條件是:Je正偏,Jc反偏.①發(fā)射區(qū)發(fā)射電子,形成射極電流IE;②電子在基區(qū)復(fù)合,形成基極電流IB;③集電區(qū)收集電子,形成集電極電流IC.IE=IC+IB≈(1+β)IB(3—1)IC=βIB+ICEO≈βIB(3—2)IC=αIE+ICBO≈αIE(3—3)§3.1BJTIB=IEp+(IEn－ICn1)－ICBOIC=ICn1+ICn2+ICp=ICn1+ICBOICBO+VBB－RBRC+VCC－NPNECBJeIEnIcn1Icn2IcpICBOJcIEpIBIEIC圖

3.3IE=IC+IB

IE=IEp+IEnIC

=αIE+ICBO≈αIE

IC=ICn1+ICBOICn1ICα=

≈

(3—4)IEIEIC=α(IB+IC)+ICBOα1IC=IB+ICBO1－α

1－α

§3.1BJTα1IC=IB+ICBO1－α

1－α

αβ=

(3—5)

1－α

1ICEO=ICBO

1－α=(1+β)ICBO(3—6)IC=βIB+ICEO≈βIBIE=IC+IB≈(1+β)IB2.α、β、ICBO、ICEO的物理含義共基極直流電流放大倍數(shù).α＜

1,α→1.ICn1ICα=

≈

IEIE§3.1BJTαβ=

1－αICn1α=

IEIB=IEp+(IEn－ICn1)－ICBO=IE－ICn1－ICBOIC－ICBOICβ=

≈IB－ICBOIBβ共射極直流電流放大倍數(shù).β＞

1.

αβ=

1－αβα=

(3—8)

1+β圖

3.4ICBO受溫度影響較大ceb+

VCC－ICBO(3—7)§3.1BJT+VBE－+

VCB－+

VCC－ICEO圖

3.5ICEO=ICBO+βICBO=(1

+β)ICBO3.電流分配關(guān)系IE=IES(e

－1)≈IES

e(3—9)

VBEVTVBEVTIC=βIBIC=αIE三、BJT的特性曲線§3.1BJT1、輸入特性─共射接法iB=f(vBE

)vCE=CE+vCE－iC+vBE－iBBC(a)vCE≥1V(b)vCE=0VvBE/

V0iB/μA圖

3.6EBCWBNPN(c)

基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)§3.1BJT2、輸出特性─共射接法iC=f(vCE

)iB=C圖

3.7OvBE1vBE2vBE3vBE4vCEVAiCA圖

3.8VCEIC≈Ise1－

(3—10)

VAVBEVT20μA60μAiB=100μA80μA40μA放大區(qū)iC/

mA0vCE/

V飽和區(qū)ICEOV(BR)CEO截止區(qū)擊穿區(qū)054321§3.1BJT(1)放大區(qū)Je正偏,Jc反偏.IC=βIB+ICEO≈βIBVCEIC(b)IC(a)βIC↑IC↓β↓圖

3.9§3.1BJT(2)截止區(qū)Je、Jc均反偏.工程上規(guī)定IB=0(IC=ICEO≈0)以下的區(qū)域稱為截止區(qū);嚴(yán)格說來,截止區(qū)應(yīng)是IE=0以下的區(qū)域.(IC=ICBO,IB=－ICBO)(3)飽和區(qū)Je、Jc均正偏.

VBE(sat)≈0.7V;VCE(sat)≈0.3V(4)擊穿區(qū)

VCE↑→VCB↑→Jc─雪崩擊穿V(BR)CEO

IB↑→V(BR)CEO↓

IC≠βIBIC＜βIB§3.1BJT四、BJT的主要參數(shù)

1、表征放大能力的參數(shù)ICβ=

IB共射極直流電流放大系數(shù)(hFE).

△iCβ=(3—11)

△iB共射極交流電流放大系數(shù)(hfe).在小信號條件下,β≈β.

ICα=

IE共基極直流電流放大系數(shù).§3.1BJT共基極直流電流放大系數(shù).

△iCα=(3—12)

△iEαβ=

1－αβα=

(3—14)

1+βαβ=

(3—13)

1－αβα=

1+β2、表征穩(wěn)定性的參數(shù)─極間反向電流ICBO:集電極─基極反向飽和電流.ICEO:集電極─發(fā)射極反向飽和電流.(穿透電流)3、表征安全工作區(qū)域的參數(shù)§3.1BJT(1)集電極最大允許電流ICM(2)集電極最大允許耗散功率PCM(3)反向擊穿電壓VBR(EBO):集電極開路時,發(fā)射極─基極間的反向擊穿電壓.VBR(CBO):發(fā)射極開路時,集電極─基極間的反向擊穿電壓.VBR(CEO):基極開路時,集電極─發(fā)射極間的反向擊穿電壓.VBR(CBO)＞VBR(CEO)V(BR)CEOPCMVCE/

V安全工作區(qū)圖

3.10OIC/

mAICM§3.1BJT4、溫度特性

△VBE/△T=－(2～2.5)mV/oC;△β/(βT)=(0.5～1)%/oC;ICBO(T2)=ICBO(T1)×2T2－T1

105、結(jié)電容

發(fā)射結(jié)電容Cb′e,集電結(jié)電容Cb′c.五、BJT的電路模型1、直流等效電路模型(放大區(qū))§3.1BJT(a)b+

VCC－+VBB－eIERcICRbIBcIB+

VCC－+VBB－c(b)RcICRbbeβIB+VBE－圖

3.11VBB－VBEIB=

RbIC=βIBVCE=VCC－ICRc2、交流小信號等效電路模型(放大區(qū))§3.1BJT+vCE－iC+vBE－iBbce(a)+hrevce－h(huán)ie1/hoehfeib+vce－ic+vbe－ibbce(b)rbeβib+vce－ic+vbe－ibbce(c)圖

3.12iB=IBQ+

ibvBE=VBEQ+

vbeiC=ICQ+

icvCE=VCEQ+

vcevBE=f1(iB,

vCE)iC=f2(iB,

vCE)vBEvBEvBE=f1(iB,vCE)=f1(IBQ,VCEQ)+ib+vce+…

iBQvCEQVBEQvbe§3.1BJTiCiCiC=f2(iB,vCE)=f2(IBQ,VCEQ)+ib+vce+…

iBQvCEQICQicvBEvBEvbe=

ib+vce=hieib+hrevce≈hieib

iBQvCEQiCiCic=

ib+vce=hfeib+hoevce≈hfeib

iBQvCEQvbeichiehrehfehoeibvce=hie(Ω)

hre

hfehoe(S)

hehiehrehfehoe=rbeμTβ

1/rce==103

Ω

10－3

～10－4

102

10－3

S(3—15)(3—16)(3—17)§3.1BJTierb′e′b′rbb′bee′re′ib

VT(mV)

rbe=rbb′+(1+β)

(3—18)

IEQ(mA)

1iEIES

e

IEQ

==IESe==rb′e′

vBEQvBEVTVTvBEVTvBE=VBEQVBEQVT

rbe=

Vbe·Ib·re′

≈

0

Vbe·Ibrbb′+Ierb′e′·≈

·圖

3.13§3.1BJT六、BJT的基本應(yīng)用1、電流源OiI0v(b)OiviBQvCE(sat)(d)i=I0+v－(a)Rc+VCC－+v=vCE－iCiB(c)圖

3.142、開關(guān)圖3.15所示為BJT反相器電路,BJT在截止區(qū)和飽和區(qū)之§3.1BJT間切換.負(fù)載可以是電動機(jī),發(fā)光二極管或其他電子設(shè)備.+vBE－VCC+vCE－圖

3.15iCiB負(fù)載vIvO3、放大器§3.2放大器概述放大器(Amplifier)是應(yīng)用最廣泛的一種功能電路.大多數(shù)模擬電子系統(tǒng)都應(yīng)用了不同類型的放大電路.一、放大的概念放大器的作用是將輸入信號進(jìn)行不失真的放大,使輸出信號強(qiáng)度(功率、電壓或電流)大于輸入信號強(qiáng)度,且不失真地重現(xiàn)輸入信號波形.

放大器實際上是一種能量控制裝置.它利用三極管(或場效應(yīng)管)的放大和控制作用,將直流電源的能量轉(zhuǎn)換為放大了的交流輸出能量.§3.2放大器概述

DC電壓源信號源放大器負(fù)載

高信號功率

CD播放器揚(yáng)聲器

DC功率

低信號功率圖

3.16來自特定信源的時變信號在能被利用之前常常需要放大.(舉例說明)§3.2放大器概述二、放大器的主要性能指標(biāo)+Vo－+Vi－·IiIo信號源放大器負(fù)載RiRo···+Vs－·RsRL圖

3.171、輸入電阻·ViRi

=

(3—19)

Ii·§3.2放大器概述2、輸出電阻·VTRo=(Vs=0或Is=0)(3—20)

IT···3、增益(放大倍數(shù))VoIoIoVoAV=AI=

AG=

AR=

(3—21)

ViIiViIi·············電壓增益=20lg│AV│dB·電流增益=20lg│AI│dB放大器的四種模型§3.2放大器概述(a)

電壓放大器+AVOVi－·+Vs－RiRL+Vo－RoRs+Vi－····RLAV=AVO

Ro＜＜RL→

AV≈AVO(3—22)

Ro+RL····Ri＞＞Rs(Ri→∞)

Ro＜＜RL(Ro→0)·VoVoViRiAVS=

=

=

AVRi＞＞Rs→

AVS≈AV

(3—23)

VsViVsRs+Ri·········§3.2放大器概述(b)

電流放大器IsRiRLIoRsAISIiIiRo·····Ri＜＜Rs(Ri→0)

Ro＞＞RL(Ro→∞)·

RsIi=IsRi＜＜Rs→

Ii≈Is

(3—25)

Rs+Ri···RoAI=AIS

Ro＞＞RL→

AI≈AIS(3—24)

Ro+RL····§3.2放大器概述(c)

互阻放大器Ri＜＜Rs(Ri→0)Ro＜＜RL(Ro→0)·+Vo－Ro+AROIi－RiRLRsIsIi····(d)

互導(dǎo)放大器Ri＞＞Rs(Ri→∞)Ro＞＞RL(Ro→∞)·+Vs－圖

3.18RiRLRs+Vi－AGSViRo····Io§3.2放大器概述BW

=fH－fL

(3—26)

3dB圖

3.19O20lg│AV│dB3dBfHfLf/Hz帶寬·4、帶寬5、非線性失真系數(shù)

γ=

(3—27)

Vo1∞∑V2ok

k=2§3.2放大器概述三、基本放大器的組成1、三極管的三種基本接法b圖

3.20ebcicibc(a)ieibbeiciece(c)(b)2、基本共發(fā)射極放大器§3.2放大器概述++Cb1RL+vo－T+vs－RcRbVCC+vi－

(a)Cb2Rs+vs－Ce+Cb1ReTRLRb2Rs+vo－RcRb1VCC+vi－

(b)Cb2++圖

3.213、各元件的作用§3.2放大器概述

T:放大電路的核心元件.具有電流放大作用.

直流電源VCC:為三極管提供放大的外部條件;并為放大器提供能量來源.

基極偏置電阻Rb:為三極管提供合適的基極偏置電流IBQ.集電極負(fù)載電阻Rc:將ic→vce,以實現(xiàn)電壓放大.同時,Rc也起直流負(fù)載的作用.

耦合電容Cb1、Cb2

:“通交隔直”,一般用電解電容,連接時注意電容的極性.

負(fù)載電阻RL:放大電路的外接負(fù)載,它可以是耳機(jī)、揚(yáng)聲器或其他執(zhí)行機(jī)構(gòu),也可以是后級放大電路的輸入電阻.§3.2放大器概述四、放大器的直流通路和交流通路1、直流通路的畫法:將電容作開路處理,電感作短路處理.2、交流通路的畫法:將電容及直流電源作短路處理.3、放大器中電壓、電流的符號規(guī)定名稱總電壓或總電流直流量交流量

基本關(guān)系式瞬時值有效值基極電流iBIBQibIbiB=IBQ+ib集電極電流iCICQicIciC=ICQ+ic基─射電壓vBEVBEQvbeVbevBE=VBEQ+vbe集─射電壓vCEVCEQvceVcevCE=VCEQ+vce表3-1§3.2放大器概述

(a)TRcRbVCCIBQICQ+VCEQ－TRL+vi－ic+vs－Rs+vo－RcRbib

(b)ICQRb2IBQTRcRb1VCCRe+VCEQ－RLT+vi－+vs－Rs+vo－RcRbibicRb=Rb1∥Rb2圖

3.22§3.2放大器概述五、放大器的基本工作情況++Cb1RL+vo－T+vs－RcRbVCC+vi－

(a)Cb2Rs0vitvBEtVBEQiBtIBQiCtICQvCEtVCEQvot0

(b)圖

3.23§3.2放大器概述直流電源VCC提供的功率為:11PD=VCC·iC=VCC(ICQ+Icmsinωt)dωt=VCCICQ

2π2π∫2π0∫2π0加到RC上的功率為:111PL=iC2·RC=(ICQ+Icmsinωt)2RC

dωt=ICQ2RC+Icm2RC2π2π2∫2π0∫2π0加到三極管上的功率為:11PC=vCE·iC=(VCEQ－IcmRCsinωt)(ICQ+Icmsinωt)dωt2π2π

1=VCEQICQ－Icm2RC2∫2π0∫2π0PD=VCCICQ=(VCEQ+ICQRC)ICQ=VCEQICQ+

ICQ2RC=

PL+PCvi=0,PD=PL+PC;vi↑,PC↓

，PL↑.PDPLT§3.3放大器的圖解分析方法圖解分析可以提供對放大器工作情況的直觀認(rèn)識.一、靜態(tài)分析1、分析目的:確定Q點(diǎn)(VBEQ、IBQ、VCEQ、ICQ

)2、分析對象:直流通路++Cb1RL+vo－T+vs－RcRbVCC+vi－Cb2RsTRcRbVCCIBQICQ+VCEQ－§3.3放大器的圖解分析方法3、分析步驟:VCC=IBRb+

VBEIB=f

(VBE)VCE=CVCC=ICRc+

VCEIC=f(VCE)IB=CIBQVCCRbVCCQOIBVBEVBEQ直流負(fù)載線直流負(fù)載線OVCCVCEQVCEICIBQVCCRcICQ圖

3.24§3.3放大器的圖解分析方法二、動態(tài)分析1、分析目的:確定AV、Vom,了解非線性失真.2、分析對象:交流通路·++Cb1RL+vo－T+vs－RcRbVCC+vi－Cb2RsRLT+vi－+vs－Rs+vo－RcRbibic3、分析步驟:(1)(2)(3)§3.3放大器的圖解分析方法OvCEiCVCCIBQVCCRC交流負(fù)載線ICQVCEQICQRL′1Rc

1

RL′RL′=

RC∥RLAVO＞AVRL→∞,

RL′=

Rc,AVO=AV····iBOQvBEIBQ圖

3.25§3.3放大器的圖解分析方法三、建立Q點(diǎn)的必要性Q′QQ″IBQQ′Q″Q圖

3.26OiBvBEOvCEVCCIBQVCCRcICQVCEQ截止失真飽和失真iC§3.4放大器的等效電路分析法一、靜態(tài)分析1、分析目的:確定Q點(diǎn)(VBEQ、IBQ、VCEQ、ICQ

)2、分析對象:直流通路(a)固定偏置TRcRbVCCIBQICQ+VCEQ－圖

3.27VBB－VBEIBQ=

RbICQ=βIBQVCEQ=VCC－ICQRc§3.4放大器的等效電路分析法圖

3.28(b)分壓偏置ICQIBQRb2TRcRb1VCCRe+VCEQ－ICQ=βIBQVCEQ=VCC－ICQRc－IEQRe≈VCC－ICQ(

Rc+Re)Rb=Rb1∥Rb2VBB－VBEIBQ=

Rb+(1+β)ReRb2VBB=

VCC

Rb1+Rb2+VBB－+VCC－TRcRbReIBQICQ+VCEQ－§3.4放大器的等效電路分析法ICQIBQRb2TRcRb1VCCRe+VCEQ－Rb2VBQ≈

VCC

Rb1+Rb2IBQ=ICQ/βVCEQ≈VCC－ICQ(

Rc+Re)VEQVBQ－VBEICQ≈IEQ==

ReRe若(1+β)Re＞10Rb,可按如下方法確定Q點(diǎn).IBQVBQ→VEQ→IEQ(ICQ)

VCEQ§3.4放大器的等效電路分析法TRcRbVCCIBQICQ+VCEQ－

β↑T↑→VBE↓

→ICQ↑ICBO↑T=300oK,β=100,VBE=0.7V,

ICBO=10－12AIBQ=19.63μA,ICQ=1.96mA,VCEQ=2.08VT↑30oC,β=130,VBE=0.625V,ICBO=8×10－12AIBQ=19.91μA,ICQ=2.59mA,VCEQ=0.82V(c)兩種偏置電路的比較§3.4放大器的等效電路分析法分壓偏置電路最大的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定了Q點(diǎn).

T↑→ICQ(IEQ)↑→VEO↑→VBEQ(VBQ－VEQ)↓ICQ↓

IBO↓IEQICQIBQRb2TRcRb1VCCReVEQVBQI1【例

3.1】電路如圖

3.28所示.設(shè)Rb1=56kΩ,Rb2=12.2kΩ,

Rc=2kΩ,Re=0.4kΩ,VCC=10V,VBE=0.7V,β

=100.(1)試確定Q點(diǎn).(2)當(dāng)β在一定范圍內(nèi)變化時,確定Q點(diǎn)變化范圍.§3.4放大器的等效電路分析法【解】(1)Rb212.2VBQ=

VCC=×10≈1.79V

Rb1+Rb256+12.2ICQ=βIBQ=100×21.6=2.16mAVCEQ=VCC－ICQRc－IEQRe≈4.81VRb=Rb1∥Rb2=56∥12.2≈10kΩVBB－VBE(on)1.79－0.7IBQ==

≈21.6μA

Rb+(1+β)Re10+101×0.4IEQ=(1+β)IBQ=101×21.6=2.18mA上述結(jié)果表明:晶體三極管被偏置在放大區(qū).§3.4放大器的等效電路分析法(2)當(dāng)β變化±50時,可得到以下的結(jié)果:βIBQ(μA)ICQ(mA)IEQ(mA)VCEQ(V)5035.91.801.835.6710021.62.162.184.8115015.52.322.344.40表3-2當(dāng)β變化率為3:1時,集電極電流和集-射電壓的變化率只有1.29:1.射極電阻Re能在β變化時,穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn).【例

3.2】試設(shè)計一分壓偏置電路,要求ICQ=1mA,VCEQ=4.5V,已知VCC=9V,β=100.§3.4放大器的等效電路分析法實際情況下,為要使Q點(diǎn)穩(wěn)定,I1愈大于IB以及VB愈大于VBE愈好,但為兼顧其他指標(biāo),對于硅管,一般可選取I1=(5～10)IBVEQ=0.2VCC或VEQ=(1～3)VIEQICQIBQRb2TRcRb1VCCReVEQVBQI1【解】(1)取

VEQ=0.2VCC=0.2×9=1.8V

則Re=VEQ/IEQ≈VEQ/ICQ=1.8/1=1.8kΩ(2)取I1=10IBQ=10×ICQ/β=0.1mA

則

Rb1+Rb2=VCC/I1=90kΩ§3.4放大器的等效電路分析法Rb2VBQ=

VCC

Rb1+Rb2VBQ=VBE+VEQ=0.7+1.8=2.5V

Rb1+Rb2=90kΩRb2=25kΩRb1=90－Rb2=75kΩ(3)VCEQ≈VCC－ICQ(

Rc+Re)VCC－VCEQ9－4.5Rc=－Re=

－1.8

=2.7kΩ

ICQ1說明:除三極管放大電路外,分壓偏置電路還適用于各種場效應(yīng)管放大電路.§3.4放大器的等效電路分析法二、動態(tài)分析1、分析目的:確定AV、AI、Ri、Ro.2、分析對象:交流通路3、分析步驟:(1)(2)(3)·RLT+vi－+vs－Rs+vo－RcRbibic+Vi－Robc+Vs－RLβIbIc+Vo－RcRbIbIirbeIoeRi········Rs圖

3.29·§3.4放大器的等效電路分析法VoAV=Vi···Vo=－Ic(RC∥RL)=－βIbRL′Vi=Ibrbe·····βRL′AV=－

(3—28)

rbe··ViRi

=

Ri=Rb∥rbe≈rbe(3—29)

Ii·VTRo=Ro=Rc

ITVs=0

···(3—30)Ro+VT－cβIbbrbeRsIcRcRbIbITe·····圖

3.30§3.4放大器的等效電路分析法·IoAI=Ii··RoRoIo

=Ic=βIb

Ro+RLRo+RL···RbIb=Ii≈Ii

Rb+rbeRo

AI≈β(3—31)

Ro+RL

·RL=0,

AIN≈β·三、帶射極電阻的共發(fā)射極放大器1、電路結(jié)構(gòu):如圖3.31所示.2、靜態(tài)分析:與圖3.28相似.3、動態(tài)分析:§3.4放大器的等效電路分析法RLC2CeRe1TRe2Rb2C1+vs－Rs+vi－+vo－RcRb1VCC(a)TRe1+vs－icRs+vo－RcRb+vi－RLib(b)圖

3.31βIbcRL+Vi－rbe···Ic+Vs－Rs+Vo－RcRbIbIiIobeRiRoRe1(c)Ri′·····§3.4放大器的等效電路分析法βRL′AV=－

(3—32)

rbe+(1+β)Re1··VoAV=Vi··Vo=－Ic(Rc∥RL)=－βIbRL′·······Vi=Ibrbe+IeRe1=Ibrbe+(1+β)Re1Ri=Rb∥Ri′=Rb∥rbe+(1+β)Re1(3—33)·ViRi′==rbe+(1+β)Re1

Ib·Ro≈Rc(3—34)其中:§3.4放大器的等效電路分析法RcRoRo′rbe··Ib+VT－RsRbrceITbceβIbRe1Rs′·Ic··圖

3.32βRe1Ro=Rc∥Ro′=Rc∥rce(1+)

(3—35)rbe+Re1+Rs′VT=(Ic－βIb)rce+(Ib+Ic)Re1·····Re1Ib=－Icrbe+Re1+Rs′··VTβRe1Ro′==rce(1+)

Icrbe+Re1+Rs′··§3.4放大器的等效電路分析法【例

3.3】試確定圖3.33所示電路的AV、Ri、Ro.已知晶體管的參數(shù)如下:VBE=0.7V,β=150,VA=－100V.

【解】(1)靜態(tài)分析Re22kΩCeRe120ΩTRL8.2kΩRc8.2kΩ+vi－CB+vo－Rb156kΩVCC15VCCRb215kΩ圖

3.33Rb=Rb1∥Rb2=56∥15≈11.83kΩRb215

VBQ=

VCC=×15≈3.17V

Rb1+Rb256+15

VBQ－VBE(on)IBQ=

Rb+(1+β)(Re1+Re2)

3.17－0.7

=≈7.8μA

11.83+(1+150)(0.02+2)§3.4放大器的等效電路分析法ICQ=βIBQ=150×7.8×10－3≈1.17mAIEQ=(1+β)

IBQ=151×7.8×10－3≈1.18mA或VEQVBQ－VBE(on)3.17－0.7

ICQ≈IEQ===≈1.22mA

Re1+Re2Re1+Re20.02+2rce≈│VA│/ICQ=100/1.17≈85.47kΩ(81.97kΩ)動態(tài)分析VT26rbe=rbb′+(1+β)

=0+(1+150)

≈3.33kΩ(3.22kΩ)IEQ1.18βRL′150×(8.2∥8.2)AV=－=－

≈－96.9(－98.6)rbe+(1+β)Re13.33+(1+150)×0.02

·§3.4放大器的等效電路分析法Ri=Rb∥rbe+(1+β)Re1=11.83∥3.33+(1+150)×0.02≈4.13kΩ(4.1kΩ)Ro≈Rc∥Ro′=8.2∥102.4≈7.59kΩ(7.57kΩ)

βRe1

150×0.02

Ro′≈rce1+=85.47(1+)≈102.4kΩ

rbe+Re1+Rb3.33+0.02+11.83(98.29kΩ)AssumethatVA=∞,then如果假設(shè)VA=∞,則Ro≈Rc=8.2kΩ討論:放大器的增益幾乎與β的變化無關(guān).表3-3的計算證明了這一事實.βAV

50－95.8

(－97.2)100－96.5

(－98.3)150－96.9

(－98.6)表3-3§3.5共集電極放大器(射極跟隨器)一、電路結(jié)構(gòu)RL+vo－TReRb2+vs－RsRb1VCC+vi－C1C2VEQRb2IEQTRb1VCCReIBQICQ圖3.34二、靜態(tài)分析VBQ－VBEIBQ=

Rb+(1+β)ReRb2VBQ=

VCC

Rb1+Rb2Rb=Rb1∥Rb2IEQ=(1+β)

IBQVCEQ=VCC－IEQRe§3.5共集電極放大器(射極跟隨器)三、動態(tài)分析T+vi－RLie+vs－Rs+vo－ReRbib+Vo－ebβIb·+Vi－RLIi+Vs－RsReRbIbrbecRiRoRi′·····VoAV=Vi···Vo=(Ib+βIb)(Re∥RL)=(1+β)IbRL′····Vi=Ibrbe+Vo···(1+β)RL′AV=

(3—36)

rbe+(1+β)RL′·AV＜1，(1+β)RL′＞＞rbe，AV→1射極跟隨器

··圖3.35§3.5共集電極放大器(射極跟隨器)Ri=Rb∥Ri′=Rb∥［rbe+(1+β)RL′］(3—37)

·ViRi

′==rbe+(1+β)RL′

Ib·VTVT

Ro′==－Ie－(1+β)Ib····VT=－Ib(rbe+Rs′)··

rbe+Rs′

Ro′=

1+βRo=Re∥Ro′

rbe+Rs′=Re∥(3—38)

1+βRo·+VT－rbeeβIbbRsRbIbITcRe···Ro′

Ie·Rs′

圖3.36§3.5共集電極放大器(射極跟隨器)射極跟隨器的特點(diǎn):(1)(2)(3)四、采用復(fù)合管(Darlington)的射極跟隨器1、復(fù)合管的構(gòu)成原則及其特點(diǎn)(1)復(fù)合管可由兩個或多個BJT組成,也可由BJT和FET組成;(2)復(fù)合管的類型取決于第一只管的類型;(3)前、后級晶體管之間的電流應(yīng)有正常的流通通路.(4)兩管復(fù)合后,其主要優(yōu)點(diǎn)是:β≈β1β2

rbe≈rbe1+β1rbe2(3-39)§3.5共集電極放大器(射極跟隨器)主要缺點(diǎn)是:ICEO≈ICEO2+β2ICEO1

(3-40)ce(b)bT(a)ic≈β1β2

ibT1T2bib(1+β1)ibβ2(1+β1)ibceβ1ibie圖3.37§3.5共集電極放大器(射極跟隨器)圖3.38bTceecT1T2bib(1+β1)ibβ1β2

ibβ1ibieic≈β1β2

ibbTceT1T2bib(1+β1)ibβ1β2

ibceβ1ibieic≈β1β2

ib§3.5共集電極放大器(射極跟隨器)圖3.392、采用復(fù)合管的射極跟隨器eReT1T2bcvivo數(shù)百千歐五、射極跟隨器的用途1、輸入級;2、輸出級;3、中間緩沖級.§3.6共基極放大器圖3.40一、電路結(jié)構(gòu)

(a)

(b)ICQIBQRb2TRcRb1VCCRe+VCEQ－+vs－Rc+vi－CBRLRs+vo－Rb1V