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三极管及放大电路三极管及放大电路2章目录章目录模拟电子技术基础模拟电子技术基础第第1章章 绪论绪论2学时学时第第2章章 半导体二极管及其应用电路半导体二极管及其应用电路4学时学时第第3章章 半导体三极管及其放大电路基础半导体三极管及其放大电路基础 14学时学时第第4章章 多级放大电路及模拟集成电路基础多级放大电路及模拟集成电路基础6学时学时第第5章章 信号运算电路信号运算电路4学时学时第第6章章 负反馈放大电路负反馈放大电路6学时学时第第7章章 信号处理与信号处理与产生产生电路电路4学时学时第第8章章 场效应管及其放大电路场效应管及其放大电路4学时学时共：共：44学时学时第第9章章 功率放大电路功率放大电路第第10章章 集成运算放大器集成运算放大器第第11章章 直流电源直流电源2个个器件器件BJTFET二极管二极管核心核心内容内容1个个电路电路三极管三极管放大电路放大电路集成运放集成运放完美的完美的放大电路放大电路核心核心基础基础33 半导体三极管及其放大电路基础3.1 半导体三极管(2)3.2 共发射极放大电路(1)3.3 放大电路的基本分析方法(4)3.4 放大电路静态工作点的稳定问题(2)3.5 共集电极放大电路和共基极放大电路(1)3.6 放大电路的频率响应(4)43.1 半导体三极管半导体三极管3.1.1 三极管的结构三极管的结构3.1.2 三极管的工作原理三极管的工作原理3.1.3 三极管的伏安特性曲线三极管的伏安特性曲线3.1.4 三极管的主要参数三极管的主要参数图图3.1.1 几种三极管的外形几种三极管的外形大功率管大功率管为什么有孔？为什么有孔？小功率管小功率管BJT共射电路的电压传输特性共射电路的电压传输特性5 Jc反偏反偏 3.1.1 三极管的结构三极管的结构 N P N N P N c b e 基区基区发射区发射区集电区集电区 发射极发射极Emitter集电极集电极Collector 基极基极Base1、结构和符号、结构和符号发射结发射结(Je) 集电结集电结(Jc) c b e PNP c b e NPN发射载流子发射载流子(电子电子)收集载流子收集载流子(电子电子)复合部分电子复合部分电子 控制传送比例控制传送比例由结构展开的联想由结构展开的联想2、工作原理、工作原理3、实现条件、实现条件外部条件外部条件内部条件内部条件 结构特点：结构特点：Je正偏正偏掺杂浓度最高掺杂浓度最高掺杂浓度低于发射掺杂浓度低于发射区且面积大区且面积大掺杂浓度远低于发掺杂浓度远低于发射区且很薄射区且很薄63.1.2 三极管的工作原理三极管的工作原理(1) Operation: 三极管内部载流子的传输过程三极管内部载流子的传输过程(2) Current Relationships 三极管的电流分配关系三极管的电流分配关系(b) 共发射极组态的电流传输关系共发射极组态的电流传输关系BJT 的三种连接方式（或称为三种组态）的三种连接方式（或称为三种组态） (a) 共基极组态的电流传输关系共基极组态的电流传输关系(a) 发射区向基区注入载流子发射区向基区注入载流子(b) 载流子在基区扩散与复合载流子在基区扩散与复合 (c) 集电区收集载流子集电区收集载流子ICN 内部载流子的传输过程内部载流子的传输过程 放大作用放大作用 Je正偏、正偏、Jc反偏反偏 放大模式放大模式 Je正偏、正偏、Jc正偏正偏 饱和饱和(Saturation) Je反偏、反偏、Jc反偏反偏 截止截止 Cutoff Je反偏、反偏、Jc正偏正偏 Inverse-Active7(1) 三极管内部载流子的传输过程三极管内部载流子的传输过程 3.1.2 三极管的工作原理三极管的工作原理图图3.1.4 三极管内部载流子的传输过程三极管内部载流子的传输过程发射结发射结加正偏电压加正偏电压集电结集电结加反偏电压加反偏电压(a) 发射区向基区发射区向基区 注入载流子注入载流子(b) 载流子在基区载流子在基区 复合与扩散复合与扩散(c) 集电区收集载流子集电区收集载流子ICNEPENEIII BNENII 另外：另外：JC还有少子的漂移电流还有少子的漂移电流ICBO EN I CNCII BNBII BCEIII CBOI EPCBOII CBOBNII CNI TBETBEe)1e (ESESEVvVvIIi TBEeESCNVvIi 8(1) 三极管内部载流子的传输过程三极管内部载流子的传输过程 3.1.2 三极管的工作原理三极管的工作原理RLecb1kVEEVCCIBIEICVEB+ vEB放大电路放大电路+ iEii+ vI+ iB vO+-io放大作用放大作用(原理原理) ？分析的关键：分析的关键： iC与与 iE的关系的关系是通过载流子传输体现出来的是通过载流子传输体现出来的 本质：电流分配关系本质：电流分配关系 外部条件：外部条件： 发射结正偏发射结正偏，集电结反偏集电结反偏。 三极管的放大作用三极管的放大作用+ iC 实现信号传递实现信号传递 vBE iE 放大放大9(a)共基极共基极 (b)共发射极共发射极 (c)共集电极共集电极图图3.1.5 BJT 的三种连接方式（或称为的三种连接方式（或称为三种组态三种组态） 注意：注意： 无论是哪种连接方式，要使三极管有无论是哪种连接方式，要使三极管有放大作用放大作用，都必须保证，都必须保证发射发射结正偏结正偏、集电结反偏集电结反偏，则三极管内部载流子的运动和分配过程，以及，则三极管内部载流子的运动和分配过程，以及各电极的电流将不随连接方式的变化而变化。各电极的电流将不随连接方式的变化而变化。 电流传输关系电流传输关系: 输出端电流与输入端电流之间的关系。输出端电流与输入端电流之间的关系。 (2) 三极管的电流分配关系三极管的电流分配关系 3.1.2 三极管的工作原理三极管的工作原理如何判断组态？如何判断组态？10 3.1.2 三极管的工作原理三极管的工作原理（即（即IE与与IC的关系）的关系）根据传输过程可知：根据传输过程可知：BNCNII ENE II CBOCNCIII 注意到注意到:电流分配的比例电流分配的比例仅与三极管的仅与三极管的 几何尺寸和掺杂浓度有关。几何尺寸和掺杂浓度有关。CBOEC :III 所所以以ECNENCNIIII 定义定义共基极直流电流放大系数共基极直流电流放大系数为为:ECII 通常通常 IC ICBO硅硅: 0.1 A锗锗: 10 A显然显然 1，一般在，一般在0.90.99之间。之间。 (a) 共基极组态的电流传输关系共基极组态的电流传输关系(2) 三极管的电流分配关系三极管的电流分配关系11RL1k VEEVCCIBIEICVBEecb +ECII ECii (a) 共基极共基极组态的电流传输关系组态的电流传输关系 + vI放大电路放大电路共基接法共基接法+ vBE+ iEii+ iCio vO+ + iB输入回路输入回路: vI =20mV vBE = 20mV输出回路：输出回路： iE = 1mA)1(/ESEBE TVveIi非线性非线性 = 0.98 iC = iE = 0.98mA iB = 20 A vO = iC RL vO = 0.98 V电压放大倍数电压放大倍数4920mVV98. 0IOV vvARi= vI / iE = 20 输入电阻输入电阻(2) 三极管的电流分配关系三极管的电流分配关系 3.1.2 三极管的工作原理三极管的工作原理12 VBB VCC VBE IB IC c e + b IE RL VCE + 问题问题(1)：如何保证？：如何保证？发射结正偏发射结正偏VBE =VBBVBC = VBE - VCE VBE + I + vBE+ iE+ iC+ iB+ iE+ vBE+ vI+ iB+ iC+ vO本质相同！本质相同！但希望但希望 iB与与 iC的关系的关系 vI = 20mV iB = 20 A iC =0.98mA vO = -0.98 V4920mVV98. 0IOV vvARi= vI / iB =1k + O 放大电路放大电路(2) 三极管的电流分配关系三极管的电流分配关系(b) 共发射极组态的电流传输关系共发射极组态的电流传输关系13 IC与与IB的关系：的关系： ECBOCEnCIIIII 由由 的定义的定义： 即即 IC = IE + ICBO = (IB + IC) + ICBOCBOBC111III 整理可得整理可得: 1令：令：IC = IB + (1+ )ICBOIC = IB + ICEO （穿透电流）（穿透电流）IC IB IE = IC + IB (1+ )IB 是共射极电流放大系数，是共射极电流放大系数，只与管子的结构尺寸和掺杂浓只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关度有关，与外加电压无关。一般与外加电压无关。一般 1（10100）CBOBC111III ICBO 硅硅: 0.1 A锗锗: 10 A(b) 共发射极组态的电流传输关系共发射极组态的电流传输关系14 综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。现的。 实现这一传输过程的两个条件是：实现这一传输过程的两个条件是：（1）内部条件：内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。（2）外部条件：外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。发射结正向偏置，集电结反向偏置。3.1.2 三极管的工作原理三极管的工作原理IC = IB + (1+ )ICBOIC = IB + ICEO （穿透电流）（穿透电流）IC IB IE = IC + IB (1+ )IB15图图3.1.7 共射极连接时的输入特性曲线共射极连接时的输入特性曲线1. 共发射极连接时的特性曲线共发射极连接时的特性曲线(1) 输入特性曲线输入特性曲线3.1.3 三极管的伏安特性曲线三极管的伏安特性曲线常常数数 CE)(BEBvvfi3.1 半导体三极管半导体三极管图图3.1.6 共发射极连接共发射极连接图图3.1.8 共射极连接时的输出特性曲线共射极连接时的输出特性曲线常常数数 B)(CECivfi(2) 输出特性曲线输出特性曲线为什么在放大区曲线几乎是横轴的平为什么在放大区曲线几乎是横轴的平行线？而且是等间隔的？行线？而且是等间隔的？为什么为什么vCE较小时较小时iC随随vCE变化很大？变化很大？为什么像为什么像PN结的伏安特性？结的伏安特性？为什么为什么VCE增大曲线右移？增大曲线右移？为什么为什么VCE增大到一定值曲线右移增大到一定值曲线右移就不明显了？就不明显了？16常常数数 B)(CECivfi图图3.1.8 共射极连接时的输出特性曲线共射极连接时的输出特性曲线1. 共发射极连接时的特性曲线共发射极连接时的特性曲线(2) 输出特性输出特性曲线曲线 3.1.3 三极管的伏安特性曲线三极管的伏安特性曲线图图3.1.6 共发射极连接共发射极连接输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域:放大区放大区: iC平行于平行于vCE轴的区域，曲线基本平行轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。饱和区饱和区: iC明显受明显受vCE控制的区域，控制的区域，vCE0.7V(硅硅)发射结正偏发射结正偏,集电结正偏或反偏电压很小集电结正偏或反偏电压很小截止区截止区: iC接近零的区域（接近零的区域（iB=0的曲线下方）的曲线下方）此时，此时，vBE小于死区电压小于死区电压(发射结反偏发射结反偏)此时此时CBii 为什么在放大区曲线几乎是横轴的平为什么在放大区曲线几乎是横轴的平行线？而且是等间隔的？行线？而且是等间隔的？为什么为什么vCE较小时较小时iC随随vCE变化很大？变化很大？17图图3.1.7 共射极连接时的输入特性曲线共射极连接时的输入特性曲线(1) 输入特性曲线输入特性曲线 1. 共发射极连接时的特性曲线共发射极连接时的特性曲线常常数数 CE)(BEBvvfi 3.1.3 三极管的伏安特性曲线三极管的伏安特性曲线图图3.1.6 共发射极连接共发射极连接现象：现象： vCE ，曲线右移；，曲线右移；但但vCE 1V后后, 右移较少；右移较少；图图3.1.8 共射极连接时的输出特性曲线共射极连接时的输出特性曲线近似处理！近似处理！为什么像为什么像PN结的伏安特性？结的伏安特性？为什么为什么VCE增大曲线右移？增大曲线右移？为什么为什么VCE增大到一定值曲线右移增大到一定值曲线右移就不明显了？就不明显了？182. 温度对三极管特性的影响温度对三极管特性的影响3.1 半导体三极管半导体三极管 3.1.3 三极管的伏安特性曲线三极管的伏安特性曲线图图3.1.9 温度对三极管输出特性的影响温度对三极管输出特性的影响(1) 温度对温度对VBE的影响的影响 (2) 温度对温度对ICBO的影响的影响 (3) 温度对温度对 的影响的影响 温度每升高温度每升高1，vBE减小减小2mV2.5mV。 温度每升高温度每升高10，ICBO约增加一倍约增加一倍 温度每升高温度每升高1， 值约增大值约增大0.5%1%。 当温度升高时，当温度升高时，VBE将减小，将减小，ICBO、ICEO、 都将增大，使输出特都将增大，使输出特性曲线上移，而各条曲线间的距离加大，如图性曲线上移，而各条曲线间的距离加大，如图3.1.9中的虚线所示。中的虚线所示。19 3.1.4 三极管的主要参数三极管的主要参数3.1 半导体三极管半导体三极管结电容结电容 Cbc 、 Cbe 集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM集电极最大允许功率损耗集电极最大允许功率损耗PCM反向击穿电压反向击穿电压V(BR)CEO极间反向电流极间反向电流 ICBO 、 ICEO交流电流放大系数交流电流放大系数 、 直流电流放大系数直流电流放大系数 、 特征频率特征频率fTBCII BCii 20(1) 共发射极共发射极直流直流电流放大系数电流放大系数 = (ICICEO)/IBIC / IB (2) 共发射极共发射极交流交流电流放大系数电流放大系数 = IC / IB vCE=const 3.1.4 BJT的主要参数的主要参数在放大区且当在放大区且当ICBO和和ICEO很小时，很小时， ，可以不加区分。，可以不加区分。 213.1 半导体三极管半导体三极管3.1.1 三极管的结构三极管的结构3.1.2 三极管的工作原理三极管的工作原理3.1.3 三极管的伏安特性曲线三极管的伏安特性曲线3.1.4 三极管的主要参数三极管的主要参数图图3.1.1 几种三极管的外形几种三极管的外形大功率管大功率管为什么有孔？为什么有孔？小功率管小功率管BJT共射电路的电压传输特性共射电路的电压传输特性22BJT共射电路的电压传输特性共射电路的电压传输特性BBEIBRVVI BCII BCICCO)7 . 0(55RRVRIV 当当 VI 0.2V，放大，放大 IB RC iC RB VCC=5V 5k 150k VI =120 VO When VO= 0.2V, yield VI= 1.9V. For VI 1.9V, T is saturation. 当当 VI 0.7V，VO 0.2V，饱和，饱和 0 vI vO /V Cutoff Saturation Active 0.2 0.7 1.9 1 Switch2 Digital Logic3 Amplifier iB RC iC VBB RB + VCC=5V 1.3V 5k 150k vO + vI =120 tvI0tvO0233 Amplifier 0 vI vO /V Cutoff Saturation Active 0.2 0.7 1.9 iB RC iC VBB RB + VCC=5V 1.3V 5k 150k vO + vI =120 O vI vO Cutoff Saturation Forward-active mode O vI vO Cutoff Saturation Forward-active mode 直流偏置合适，直流偏置合适，T工作在放大区工作在放大区直流偏置合适，直流偏置合适，T工作在放大区工作在放大区直流偏置较高，直流偏置较高，T进入饱和区，失真进入饱和区，失真243 半导体三极管及其放大电路基础3.1 半导体三极管(2)3.2 共发射极放大电路(1)3.3 放大电路的基本分析方法(4)3.4 放大电路静态工作点的稳定问题(2)3.5 共集电极放大电路和共基极放大电路(1)3.6 放大电路的频率响应(4)253.2 共发射极放大电路共发射极放大电路3.2.1 共射极放大电路的组成共射极放大电路的组成3.2.2 放大电路的两种工作状态放大电路的两种工作状态1. 静态静态2. 动态动态 电路电路1基本基本(直接耦合直接耦合)电路电路2阻容耦合阻容耦合26电路电路1基本基本(直接耦合直接耦合) 3.2.1 共射极放大电路的组成共射极放大电路的组成组成：组成： 三极管三极管T : 核心，核心，电流分配、放大作用（电流分配、放大作用（Je正偏正偏，Jc反偏反偏）VBB Je正偏正偏VCC Jc反偏反偏Rb: 基极基极偏置电阻偏置电阻bBECCBRVVI Rc：集电极：集电极偏置电阻偏置电阻 ic vce iB RC iC VBB RB + VCC=5V 1.3V 5k 150k vO + vI =120 工作原理：工作原理： BEbBsBBvRivV CEcCCCvRiV 关键：关键：2个基本回路的个基本回路的KVL方程方程输入回路：输入回路：输出回路：输出回路：1. 静态静态(直流工作状态直流工作状态)2. 动态动态(交流工作状态交流工作状态)交流通路交流通路直流通路直流通路分析方法：叠加原理？分析方法：叠加原理？27电路电路1基本基本(直接耦合直接耦合) 3.2.1 共射极放大电路的组成共射极放大电路的组成 iB RC iC VBB RB + VCC=5V 1.3V 5k 150k vO + vI =120 工作原理：工作原理： BEbBsBBvRivV CEcCCCvRiV 关键：关键：2个基本回路的个基本回路的KVL方程方程1. 静态静态(直流工作状态直流工作状态)2. 动态动态(交流工作状态交流工作状态)交流通路交流通路直流通路直流通路分析方法：叠加原理？分析方法：叠加原理？BEbBBBVRIV CEcCCCVRIV 输入信号输入信号vs0时的工作状态。时的工作状态。输入正弦信号输入正弦信号vs 时的动态工作情况。时的动态工作情况。beBEbbbBsBBvVRiRIvV ceCEcccCCCvVRiRIV bebbsvRiv cecc0vRi vCE、iB 表示总表示总量量 VCE、IB 表示表示直流量直流量 vce、ib 表示纯表示纯交流量交流量28电路电路1基本基本(直接耦合直接耦合) 3.2.1 共射极放大电路的组成共射极放大电路的组成 iB RC iC VBB RB + VCC=5V 1.3V 5k 150k vO + vI =120 工作原理：工作原理： BEbBsBBvRivV CEcCCCvRiV 关键：关键：2个基本回路的个基本回路的KVL方程方程1. 静态静态(直流工作状态直流工作状态)2. 动态动态(交流工作状态交流工作状态)交流通路交流通路直流通路直流通路分析方法：叠加原理？分析方法：叠加原理？BEbBBBVRIV CEcCCCVRIV 输入信号输入信号vs0时的工作状态。时的工作状态。输入正弦信号输入正弦信号vs 时的动态工作情况。时的动态工作情况。beBEbbbBsBBvVRiRIvV ceCEcccCCCvVRiRIV bebbsvRiv cecc0vRi BBEIBRVVI BCII CCO5RIV 当当 VI 0.7V，VO 0.2V，放大，放大A46 . 0bbBEBBB RRVVImA48. 0BC IIV6 . 2cCCCCE RIVV工作在工作在放大区放大区。BIBBEIBBBA4RvRVvVi )(46 . 2 ICBCCCCCCOvRiVRiVv 对对Je使用恒压降模型使用恒压降模型29电路电路2阻容耦合阻容耦合 3.2.1 共射极放大电路的组成共射极放大电路的组成 缺点缺点1: 电压增益太小，原因是电压增益太小，原因是偏置电阻偏置电阻Rb上信号的衰减太多上信号的衰减太多 缺点缺点2: 信号源没有接地。信号源没有接地。 缺点缺点3: 直流偏置电流流过信号直流偏置电流流过信号源和负载。源和负载。 缺点缺点4: 负载影响太大：影响负载影响太大：影响Q和和线性范围，且使输出幅值下降线性范围，且使输出幅值下降(输输出电阻较大出电阻较大)。三极管三极管T 放大作用放大作用(Je正偏，正偏，Jc反偏反偏) iB iC T iE iB iC VBB Rb 300k T 12V iE vBE + iB iC VBB Rb 300k T + vCE RC 4k VCC 12V 12V iE vBE + iB iC VBB Rb 300k T + vCE RC 4k VCC 12V 12V iE vBE + + vi + Cb1 iB iC VBB Rb 300k T + vCE RC 4k + Cb2 VCC 12V + vo 12V iE vBE + + vi 隔直电容隔直电容耦合电容耦合电容vi 接入问题？接入问题？ 串入串入Je回路回路 直接连接直接连接 电容连接电容连接 CjZ 1C 直流：直流： =0 ZC= 交流：交流：、CZC 0C:隔离直流隔离直流,传送交流传送交流 6 . 19 .1521fCXC通常电容典型取值：通常电容典型取值：10100 Ff =1kHz时电抗：时电抗：30习惯画法习惯画法电路电路2阻容耦合阻容耦合 3.2.1 共射极放大电路的组成共射极放大电路的组成 iB iC T iE iB iC VBB Rb 300k T 12V iE vBE + iB iC VBB Rb 300k T + vCE RC 4k VCC 12V 12V iE vBE + iB iC VBB Rb 300k T + vCE RC 4k VCC 12V 12V iE vBE + + vi + Cb1 iB iC VBB Rb 300k T + vCE RC 4k + Cb2 VCC 12V + vo 12V iE vBE + + vi 隔直电容隔直电容耦合电容耦合电容vi 接入问题？接入问题？ 串入串入Je回路回路 直接连接直接连接 电容连接电容连接 CjZ 1C 直流：直流： =0 ZC= 交流：交流：、CZC 0C:隔离直流隔离直流,传送交流传送交流 6 . 19 .1521fCXC通常电容典型取值：通常电容典型取值：10100 Ff =1kHz时电抗：时电抗： vo + O +VCC vi + Rc Cb1 Cb2 iB iC T Rb RL iE + + 1. 静态静态(直流工作状态直流工作状态)直流通路直流通路电容电容开路开路，VCb1=VBE、VCb2=VCE2. 动态动态(交流工作状态交流工作状态)交流通路交流通路电容电压不能突变，电容电压不能突变，基本不变基本不变Cb1iBEVvv Cb2CEoVvv 31电路电路2阻容耦合阻容耦合1. 静态静态(vi=0)2. 动态动态(vi=Vimsin t) 分析复杂：分析复杂：既有直流、又有交流既有直流、又有交流 ！分析分析思路思路确定静态工作点确定静态工作点Q（IBQ 、ICQ、VCEQ）确定性能指标（确定性能指标（AV 、Ri 、Ro 等）（叠加原理？）等）（叠加原理？）工作点偏低工作点偏低放大电路放大电路组成原则组成原则信号通路信号通路: vi vBE iC vCE vo合适的合适的Q：Je正偏正偏Jc反偏，反偏，且有较大的线性工作范围且有较大的线性工作范围正确的耦合方式正确的耦合方式323.2 共发射极放大电路共发射极放大电路3.2.1 共射极放大电路的组成共射极放大电路的组成3.2.2 放大电路的两种工作状态放大电路的两种工作状态1. 静态静态2. 动态动态 电路电路1基本基本(直接耦合直接耦合)电路电路2阻容耦合阻容耦合33 3.2.2 放大电路的两种工作状态放大电路的两种工作状态3.2 共发射极放大电路共发射极放大电路图图3.2.2 共射极放大电路习惯画法共射极放大电路习惯画法 vo + O +VCC vi + Rc Cb1 Cb2 iB iC T Rb RL iE + + 1.静态静态:2.动态动态: O t iB O t iC O t vi O t vCE IBQ ICQ VCEQ O t vo O t iB O t iC O t vi O t vCE IBQ ICQ VCEQ O t vo 图图3.2.4 基本共射极放大电路的波形图基本共射极放大电路的波形图当当vi0时，放大电路处于静态或直流时，放大电路处于静态或直流工作状态工作状态(静态工作点静态工作点Q)。 当有正弦输入信号时，电路将处在动当有正弦输入信号时，电路将处在动态工作情况。态工作情况。 静态分析：求解静态分析：求解VCC作用的分量作用的分量动态分析：求解动态分析：求解 vi 作用的分量作用的分量34 3.2.2 放大电路的两种工作状态放大电路的两种工作状态 +VCC Rc IB IC T Rb 图图3.2.3图图3.2.2电路的电路的直流直流通路通路 图图3.2.2 共射极放大电路习惯画法共射极放大电路习惯画法 vo + O +VCC vi + Rc Cb1 Cb2 iB iC T Rb RL iE + + vo + O VCC vi + Rc Cb1 Cb2 VBB iB iC T Rb RL iE + + 图图3.2.1 共射极放大电路共射极放大电路 vo + vi + Rc ib ic T Rb RL 图图3.2.5图图3.2.2电路的电路的交流通路交流通路静态分析静态分析求求VCC作用分量作用分量叠加原理？叠加原理？vi = 0Cb1、Cb2等电容等电容开路开路动态分析动态分析求求vi作用分量作用分量VCC = 0(短路短路)Cb1、Cb2等等电容电容短路短路35近似计算法近似计算法求静态工作点求静态工作点Q1. 静态静态(1) 画出直流通路，标出各支路电流。画出直流通路，标出各支路电流。 根据根据Je正偏，即由基极正偏，即由基极发射极回路发射极回路bBEQCCBQRVVI 假设假设三极管处于放大状态，由电流分配关系三极管处于放大状态，由电流分配关系ICQ= IBQ 根据根据Jc反偏，即由集电极反偏，即由集电极发射极回路发射极回路VCEQ=VCCICQRC 图图3.2.2 共射极放大电路习惯画法共射极放大电路习惯画法 vo + O +VCC vi + Rc Cb1 Cb2 iB iC T Rb RL iE + + +VCC Rc IB IC T Rb 图图3.2.3 图图3.2.2电路的直流电路的直流通路通路 (2) 求解求解IBQ 、VBEQ 、ICQ 、VCEQVCC = ICQRc +VCEQVCC = IBQRb +VBEQ 由二极管恒压降模型（近似）由二极管恒压降模型（近似）硅管硅管VBE = 0.7V，锗管，锗管VBE = 0.2V。bCCRV ICQ= IBQ 36 共射极放大电路共射极放大电路已知已知 =80，Rb=300k，Rc=2k，VCC= +12V，VCES 0。求：。求：(1)放大电路放大电路Q点。此时点。此时BJT工作在哪个区域？工作在哪个区域？(2)当当Rb=100k时重复时重复(1)斜斜率率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC解解:(1)uA40300k2V1bBECCB RVVI3.2mAuA4080BC II 5.6V3.2mA2k-V12 CcCCCE IRVV放大区放大区uA120100k2V1bCCB RVImA6 . 9uA12080BC II V2 . 79.6mA2k-V12 CCCCCE IRVV？解解:(2)VCE最小值也只能为最小值也只能为0 (VCES 0)mA62k2V1cCESCCCS RVVI所以所以BJT工作在工作在饱和区饱和区。CSB :II 判判断断条条件件37 电路如图所示，已知晶体管电路如图所示，已知晶体管 50，在下列情况下，用，在下列情况下，用直流电压表测晶体管的集电极电位，应分别为多少？设直流电压表测晶体管的集电极电位，应分别为多少？设VCC12V，晶体管饱和管压降晶体管饱和管压降UCES0.5V。 (1)正常情况正常情况;(2)Rb1短路短路; ;(3)Rb1开路开路;(4)Rb2开路开路;(5)RC短路。短路。解解: 设设UBE0.7V。则。则 V4 . 6mA1 . 1mA022. 0cCCCCCb1BEb2BECCB RIVUIRURUVI；(1)UBE=0V T截止截止 UC=12V。 (2)mA25. 2cCESCCCS RUVImA11mA22. 0 Cb2BECCB IRUVI；由于由于ICICS，故，故T饱和，饱和，UCUCES0.5V。 (3)T截止，截止，UC12V。 UCVCC12V (4)(5)0.7V38 3.2.2 放大电路的两种工作状态放大电路的两种工作状态3.2 共发射极放大电路共发射极放大电路图图3.2.2 共射极放大电路习惯画法共射极放大电路习惯画法 vo + O +VCC vi + Rc Cb1 Cb2 iB iC T Rb RL iE + + 2. 动态动态 vo + vi + Rc ib ic T Rb RL 3.2.5 图图3.2.2电路的交流通路电路的交流通路画交流通路的原则是：画交流通路的原则是： (1) 隔直电容可视为短路。隔直电容可视为短路。(2) 直流电压源内阻很小可视为短路；直流电压源内阻很小可视为短路； 直流电流源内阻很大可视为开路。直流电流源内阻很大可视为开路。放大电路的动态分析方法有：放大电路的动态分析方法有： (1) 图解法图解法(2) 微变等效电路法微变等效电路法1. 静态静态近似计算法近似计算法求求静态工作点静态工作点Q 393 半导体三极管及其放大电路基础3.1 半导体三极管(2)3.2 共发射极放大电路(1)3.3 放大电路的基本分析方法(4)3.4 放大电路静态工作点的稳定问题(2)3.5 共集电极放大电路和共基极放大电路(1)3.6 放大电路的频率响应(4)403.3 放大电路的基本分析方法放大电路的基本分析方法3.3.1 图解法图解法3.3.2 微变等效电路法微变等效电路法 是将放大电路中的三极管用线性模型代替，是将放大电路中的三极管用线性模型代替，即将三极管组成的放大电路线性化，然后采即将三极管组成的放大电路线性化，然后采用求解线性电路的方法分析计算。用求解线性电路的方法分析计算。 在三极管的伏安特性曲线上，通过作图对在三极管的伏安特性曲线上，通过作图对放大电路的静态及动态进行分析。放大电路的静态及动态进行分析。 41 3.3.1 图解法图解法 vo + VCC vi + Rc Cb1 Cb2 VBB iB iC T Rb RL + + vBE + vCE + 图图3.3.1 共射极放大电路原理图共射极放大电路原理图三极管三极管非线性部分非线性部分3.2 共发射极放大电路共发射极放大电路在三极管的伏安特性曲线上，通过作图对放大电路在三极管的伏安特性曲线上，通过作图对放大电路的静态及动态进行分析。的静态及动态进行分析。 图解法分析思路图解法分析思路 将电路分成三部分将电路分成三部分输入回路输入回路线性部分线性部分输出回路输出回路线性部分线性部分 输入回路求解输入回路求解 vBE、iB 输出回路求解输出回路求解 iC 、vCE输入回路线性部分输入回路线性部分直线直线三极管输入特性三极管输入特性（非线性）非线性）输出回路线性部分输出回路线性部分直线直线三极管输出特性三极管输出特性（非线性）非线性）交点交点交点交点先静态、后动态先静态、后动态42 1. 静态工作点的静态工作点的 图解分析图解分析 3.3.1 图解法图解法 + Cb1 iB iC VBB Rb 300k T + vCE RC 4k + Cb2 VCC 12V + vo 12V iE vBE + + vi 分析步骤：分析步骤：(1) vi =0（短路）（短路）Cb1、Cb2开路开路（被充电）（被充电）开路开路开路开路(2) 把电路分为线性和非线性把电路分为线性和非线性非线性非线性线性线性线性线性(3) 写出线性部分直线方程写出线性部分直线方程直流通路直流通路 输入回路（输入回路（Je）方程）方程: 输出回路（输出回路（Jc）方程）方程:vBE = VCC iBRbvCE = VCC iCRc直流负载线直流负载线(4) 作图：作图：画直线，与画直线，与BJT特性曲线的交点为特性曲线的交点为Q点点VCb1 = VBEQ ; VCb2 = VCEQ43vCEiC（作图过程）（作图过程）斜斜率率 -1RcRcVCCVCCvCEiC 斜率斜率 - 1 Rc IBQ Rc VCC VCC vCE iC 斜率斜率 - 1 Rc Q IBQ Rc VCC VCC vCE iC 斜率斜率 - 1 Rc Q ICQ IBQ Rc VCC VCC vCE iC 斜率斜率 - 1 Rc Q VCEQ ICQ IBQ Rc VCC VCC vCE iC 在输入特性曲线上，作出直线：在输入特性曲线上，作出直线： vBE = VCC iBRb 在输出特性曲线上，作出在输出特性曲线上，作出直流负载线直流负载线： vCE = VCC iCRccCCCEcCRVvRi 1即：即： 与特性曲线的交点即为与特性曲线的交点即为Q点，点， IBQ 、VBEQ 、ICQ 、VCEQ。 1. 静态工作点的图解分析静态工作点的图解分析 3.3.1 图解法图解法44 2. 动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析 + Cb1 iB iC VBB Rb 300k T + vCE RC 4k + Cb2 VCC 12V + vo 12V iE vBE + + vi 输入特性输入特性输出特性输出特性暂令暂令 RL= （开路）开路）直流负载线不变直流负载线不变Q点沿负载线上下移动点沿负载线上下移动输入特性近似不变输入特性近似不变Q点沿输入特性上下移动点沿输入特性上下移动输入回路输入回路vBE = VCb1 + vi = VBEQ + vi iB iCvo vBE vCE信号通路：信号通路： vi 分析思路：分析思路：设设、C 电容电压不能突变电容电压不能突变 3.3.1 图解法图解法45（作图过程）（作图过程）QIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uA Q ICQ VCEQ vCE/V iC/mA vCE/V iC/mA t t iBiCvovBEvCE信号通路：信号通路：viQQQIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uAQQQIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uA204060 Q Q Q ICQ VCEQ vCE/V iC/mA vCE/V iC/mA t t 20uA 40uA 60uA Q Q Q ICQ VCEQ vCE/V iC/mA vCE/V iC/mA t t 20uA 40uA 60uA Q Q Q ICQ VCEQ vCE/V iC/mA vCE/V iC/mA t t 20uA 40uA 60uA 可得如下结论：可得如下结论：1.Q点沿负载线点沿负载线上下移动上下移动Q点沿输入特性上点沿输入特性上下移动下移动2. vo 与与vi 相位相反（相位相反（反相电压放大器反相电压放大器）；）；3. 可以测量出放大电路的电压放大倍数；可以测量出放大电路的电压放大倍数；4. 可以确定最大不失真输出幅度可以确定最大不失真输出幅度。 ？失真