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模电课件第三章三极管及放大电路你现在浏览的是第一页，共89页BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极NPN型型PNP集电极集电极基极基极发射极发射极BCEPNP型型BECNPN型三极管型三极管BECPNP型三极管型三极管表示发射结正偏时流过发射结表示发射结正偏时流过发射结的电流方向的电流方向第三章 半导体三极管及放大电路基础3.1 半导体BJT 双极结型晶体管又称晶体管、三极管或BJT。一、结构及分类（P.6769）1、结构（三层两结）你现在浏览的是第二页，共89页基区（基区（B区）：区）：较薄（微米级）、掺杂较薄（微米级）、掺杂浓度低浓度低集电区（集电区（C区）：区）：面积较大面积较大发射区（发射区（E区）：区）：掺杂浓度较高掺杂浓度较高BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极ICIEIBIB：基极电流：基极电流IC：集电极电流：集电极电流IE：发射极电流：发射极电流E区和区和C区不可互换区不可互换结构特点结构特点 2、结构特点 基区很薄；发射区掺杂浓度高；集电区面积大。这三点决定了BJT具有独特的特点。你现在浏览的是第三页，共89页发射结发射结(JE)集电结集电结(JC)BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极+_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _+你现在浏览的是第四页，共89页3、分类 按结构分：NPN型、PNP型 按频率分：高频、中频、低频 按功率分：大功率（3W）、中功率（0.5 3W）、小功率（0.5W）按材料分：硅（Si）、锗（Ge）按制造工艺分：平面型和合金型。二、BJT各电极电流分配关系及放大作用（P.6973）BJT具有放大作用的条件：内部条件：满足 结构要求；外部条件：发射结（Je）正偏，集电结（Jc）反偏。三极管可组成三种不同组态的电路，分别称为：共基极电路、共集电极电路和共发射极电路，如图 你现在浏览的是第五页，共89页 发射区向基区发射电子因浓度差，且在JE正偏下，电子扩散运动产生IE。电子在基区扩散与复合复合的空穴产生IB（复合少扩散 多），复合的空穴由VBB提供，形成基极电流IB，由基极流入、发射极流出，形成输入回路中的电流。同时从基区向发射区也有空穴的扩散运动，形成的电流为IEP。但其数量小，可忽略。所以发射极电流所以发射极电流I E I EN。进入进入P区的电子少部分与基区的空穴合区的电子少部分与基区的空穴合形成电流形成电流IB,基区很薄基区很薄,多数电子很快多数电子很快扩散到集电结。扩散到集电结。1、BJT的电流分配的传输过程（以的电流分配的传输过程（以NPN型型Si三极管共发射极电路为例）三极管共发射极电路为例）因复合少因复合少,扩散多扩散多;对于制成的三对于制成的三极管复合与扩散的比例就一定如极管复合与扩散的比例就一定如:扩扩/复复=100.复合的空穴由复合的空穴由EB提提供供.按此原则接成电路:UBUE UCUBUCC约十几伏UBB约几伏你现在浏览的是第六页，共89页(2)集电区收集电子，在JC反偏下收集多数扩散到集电结的电子,产生IC。由Vcc提供大量的空穴在集电区；形成输出回路中的电流。(3)根据KCL可知：流入BJT的电流为IB、Ic，流出的电流为IE，IE IB+Ic。(4)集电结反向偏置，由于温度的影响，集电区的少子空穴与基区的少子电子也产生漂移运动，形成极小的穿透电流（又称反向饱和电流）ICBO，该电流虽不大，但对电路的性能影响极大。要尽量克服。=IC(扩扩)/IB(复复)IB变化引起IC按比例变化,小电流引出大电流,这就是电流放大的作用.电流放大倍数.你现在浏览的是第七页，共89页 2、BJT的电流分配关系（P.71）有很小的IB，就可形成较大的Ic，IB与Ic都是从e极流出形成IE。IB+IcIE，IBIEIc 集电极收集到的电子（Ic）是发射极发出来的电子（IE）的一部分，Ic占IE的比例是多少？用来表示：Ic/IE。称为共集电极电流放大系数。1。由上式可得：Ic IE，代入：IBIEIcIE（1），又可得到基极电流与集电极电流的关系，用来表示：Ic/IB /（1）Ic IB 称为共发射极电流放大系数，1 IcIB，此式说明：电流IB能控制电流Ic，控制能力为倍。（常称IB放大了倍，形成Ic，此说法是错误的）。实际BJT是一个CCCS。你现在浏览的是第八页，共89页3、BJT的放大作用（P.7172）BJT具有“放大”的前提：集电结反向偏置，发射结正向偏置。为输入回路，VI特性：为输出回路，VI特性：IB=（VBBVBE）/RB IC=IB VBE=VBBIB*RB VCE=VCCIC*RC =VCCIB*RC 输入回路和输出回路共接到发射极，故称为“共发射极”放大电路，简称“共射放大电路”。总结：P.72你现在浏览的是第九页，共89页40 死区电压，硅死区电压，硅管管Vth=0.5V 工作压降工作压降:硅管硅管:UBE 0.7V 输入特性方程输入特性方程:iB=f(uBE)uCE=constIB(A)UBE(V)2060800.5UCE 1V0.7 当当uCE 1V后，后，JE反偏内电场足够大反偏内电场足够大,可将绝大部分电子拉入集可将绝大部分电子拉入集电区再增大电区再增大UCE,IB无明显变化。无明显变化。锗管:Vth=-0.1V锗管工作电压：UBE -0.3V当当UCE=0 时，为二极管的正向特性时，为二极管的正向特性 三、BJT的特性曲线（P.7476）1、输入特性（P.74）BJT的输入回路只有一个PN结（发射结），当正向偏置时，就相当二极管的正向特性，所以输入特性如图.输入回路中的IB由式IB=（VBBVBE）/RB决定。由式可知：改变RB，可以得到不同的IB。你现在浏览的是第十页，共89页 2 输出特性曲线输出特性曲线 iC=f(uCE)iB=const 现以现以iB=60uA一条加以说明。一条加以说明。（1）当）当uCE=0 V时，因集电极无收集作用，时，因集电极无收集作用，iC=0。（2）uCE Ic 。（3）当当uCE 1V后，收集电子后，收集电子的能力足够强。这时，发射到的能力足够强。这时，发射到基区的电子都被集电极收集，基区的电子都被集电极收集，形成形成iC。所以。所以uCE再增加，再增加，iC基基本保持不变。本保持不变。同理，可作出同理，可作出iB=其他值的曲线。其他值的曲线。输出回路中的VCE由IC决定：VCE=VCCIC*RC；IC又由式IC=IB决定，所以不同的IB，就有不同的IC，也就有不同的VCE。输出回路的特性曲线是根据输入回路中的IB而定的。它是由一组IB组成的曲线你现在浏览的是第十一页，共89页3.输出特性曲线可以分为三个区域输出特性曲线可以分为三个区域:饱和区饱和区iC受受uCE显著控制的区域，该区域内显著控制的区域，该区域内uCE0.7 V。此时发射结正偏，集电结也正偏。此时发射结正偏，集电结也正偏。截止区截止区iC接近零的区域，相当接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。的曲线的下方。此时，发射结反偏，集电结反偏。此时，发射结反偏，集电结反偏。放大区放大区 曲线基本平行等曲线基本平行等 距。距。此时，发此时，发 射结正偏，集电射结正偏，集电 结反偏。结反偏。该区中有：该区中有：饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区你现在浏览的是第十二页，共89页 怎样判断BJT电路处于什么工作状态？（以NPN型硅管为例）工作状态截止放大饱和条件偏置情况VBE0.5V，JE反偏VBC0.5V，JC反偏0.5VVBE0.7V，JE正偏，VBC0 JC反偏VBE 0.7V，JE正偏VBC0，JC正偏基极电流IBIB 0IBSIB0特点ICIC0ICIBVCEVCEVCCVCEVCCICRC 1/2VCCVCEVCES0.3VRCE很大（）受控电流源内阻（可变）很小（0）你现在浏览的是第十三页，共89页思考题：根据测量三个管脚对地的电位可判断管子的工作情况。JC反偏JE正偏JC正偏JE正偏JC反偏JE反偏JC反偏JE正偏放大饱和截止放大你现在浏览的是第十四页，共89页例1：测得各管子各极电位如图。判断管子类型，区分e b c解：依据1）UBE=0.7V (或UBE=0.2V)确定是硅管还是锗管。2)UC最低是PNP管,UC最高是NPN管。3）NPN管：UCUB UE PNP管：UCUB UENPN硅PNP硅PNP锗ebccbeebc你现在浏览的是第十五页，共89页四、BJT的主要参数（P.7681）1、电流放大系数（共射极）、（共基极）直流工作状态下的电流放大系数；两者相差不大，常用表示。一般=50150为好。交流工作状态下的电流放大系数，2、极间反向电流（P.78）3、极限参数（P.79）ICM、PCM、击穿电压等是设计电路、选择BJT时必须要考虑的。例:判断管子类型.你现在浏览的是第十六页，共89页 半导体三极管的型号半导体三极管的型号第二位：第二位：A锗锗PNP管、管、B锗锗NPN管、管、C硅硅PNP管、管、D硅硅NPN管管 第三位：第三位：X低频小功率管、低频小功率管、D低频大功率管、低频大功率管、G高频小功率管、高频小功率管、A高频大功率管、高频大功率管、K开关管开关管用字母表示材料用字母表示材料用字母表示器件的种类用字母表示器件的种类用数字表示同种器件型号的序号用数字表示同种器件型号的序号用字母表示同一型号中的不同规格用字母表示同一型号中的不同规格三极管三极管国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：3DG110B作业:P1403.1.1,3.1.2预习：3.3节2/22/2023你现在浏览的是第十七页，共89页3.2 共射极放大器共射极放大器电路放大的条件是：电路放大的条件是：1)1)发射结正向偏置，发射结正向偏置，2)2)集电结反向偏置。集电结反向偏置。一一.电路的组成及各元件的作电路的组成及各元件的作用用放大要求放大要求:1)幅度放大幅度放大,2)波形不失真波形不失真放大对象放大对象:交流量交流量.放大实质放大实质:实现能量的转换与控制实现能量的转换与控制.你现在浏览的是第十八页，共89页二三极管的放大原理二三极管的放大原理三极管工作在放大区：三极管工作在放大区：发射结正偏，发射结正偏，集电结反偏。集电结反偏。UCE（-ICRc）放大原理：放大原理：UBEIBIC（IB）电压放大倍数：电压放大倍数：u uo o u ui i你现在浏览的是第十九页，共89页1.各元件的作用：各元件的作用：保证保证JC反偏，反偏，JE正偏。正偏。整个放大电路的能源整个放大电路的能源UCC RC集电极电阻，将变化的集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压，以实现电压放大电流转变为变化的电压，以实现电压放大。RB 提供适当的基流，使放大器工作在放大区提供适当的基流，使放大器工作在放大区。晶体管晶体管T是放大电路的核心是放大电路的核心ui变化变化 ib变化变化 按比例按比例ic变化变化 icRc变化，变化，ic受受ui的控制。的控制。输入小能量信号输入小能量信号，通过三极管的控制作用，去控制通过三极管的控制作用，去控制UCC所能提供的能量，所能提供的能量，以在输出端获得以在输出端获得一个能量较大的信号一个能量较大的信号。这就是放大作用的实质，。这就是放大作用的实质，晶体管是能量控制器晶体管是能量控制器，能量不能放大。只能守恒。能量不能放大。只能守恒。C C1 1、C C2 2：耦合电容：耦合电容，对对交流近似短路交流近似短路.信号可通过放大器信号可通过放大器。而对本而对本级的直流电、信号源与负载相隔离。便于调整静态工作点。级的直流电、信号源与负载相隔离。便于调整静态工作点。你现在浏览的是第二十页，共89页单电源供电单电源供电2.放大电路的习惯画法用电位表示用电位表示:合为一个电源合为一个电源输入输入.输出与发射极有一个公共点输出与发射极有一个公共点,以它作为参以它作为参考点考点,故此放大电路叫发射极放大电路故此放大电路叫发射极放大电路规定:1)以公共端为地电位,其余各端为正.2)电流的参考方向:NPN:iB、ic 流入为正，iE流出为正。PNP:iB、ic 流出为正，iE流入为正。3.组成原则：1）保证）保证JC反偏，反偏，JE正偏正偏2）交流信号畅通。）交流信号畅通。你现在浏览的是第二十一页，共89页1.静态工作点静态工作点Ui=0时电路的工作状态时电路的工作状态 三三.静态工作点静态工作点ui=0时时由于电源由于电源的存在，的存在，电路中存电路中存在一组直在一组直流量。流量。ICIEIB+UBE-+UCE-你现在浏览的是第二十二页，共89页由于由于(IB,UBE)和和(IC,UCE)分别对应于输入、输出特性分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点，所以称为曲线上的一个点，所以称为静态工作点静态工作点。IBUBEQIBUBEQUCEICICUCEIB为什么要设置静态工作点？为什么要设置静态工作点？放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管工放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管工作在线性区，以保证信号不失真。作在线性区，以保证信号不失真。你现在浏览的是第二十三页，共89页不设置静态工作点的工作情况不设置静态工作点的工作情况说明产说明产生了非生了非线性失线性失真真(钟形钟形波波)原因原因:1).输入特性存在死区输入特性存在死区 2)负半周负半周Je反偏反偏只有交流通路的情况只有交流通路的情况.你现在浏览的是第二十四页，共89页输出波形失真输出波形失真你现在浏览的是第二十五页，共89页 由此可见，在交流放大电路中，如果不设置合适的由此可见，在交流放大电路中，如果不设置合适的静态工作点，就不能正常放大交流信号（失真）。静态工作点，就不能正常放大交流信号（失真）。静态工作点的设置静态工作点的设置:当当ui=0时预先给一个电流时预先给一个电流.2.静态计算静态计算直流通路直流通路:C C1 1和和C C2 2开路开路.你现在浏览的是第二十六页，共89页1)估算法估算法RB称为称为偏置电阻偏置电阻，IB称为称为偏置电流偏置电流。1)由基极回路求由基极回路求IBQ2)由由IBQ求求ICQ3)由集电极回路求由集电极回路求:你现在浏览的是第二十七页，共89页例：用估算法计算静态工作点。例：用估算法计算静态工作点。已知：已知：VCC=12V，RC=4K，Rb=300K ，=37.5。解：解：请注意电路中请注意电路中IB和和IC的数量级的数量级你现在浏览的是第二十八页，共89页 四、如何判断放大电路具有放大功能 1、必须具有静态工作点，即发射结正偏、集电结反偏。静态工作点必须学会计算：输入回路计算IB、VBE，硅管的VBE0.60.7V；锗管的VBE0.10.2V。2、交流输入信号必须能够加入到放大器的输入回路中，而不被旁路（短路）。3、放大后的交流输出信号必须能够送出去（加到负载上），而不被旁路（短路）。举例：作业：P140:3.2.1你现在浏览的是第二十九页，共89页利用BJT的输入、输出特性曲线求放大电路的静态工作点Q。方法：先由放大器的输入回路用估算法求出IB；在BJT的输出特性曲线图中，用VCE=VCCICRC直线，交坐标轴于M （VCC，0）、N（0，VCC/RC），连接M、N，这一直线称为“直流负载线”；直流负载线交IB于Q点，该点称为“静态工作点”；由Q点向坐标轴作垂线，分别得到IC、VCE。直流负载线静态工作点3.3 3.3 图解分析法图解分析法一一.用图解法分析放大器的静态工作点用图解法分析放大器的静态工作点你现在浏览的是第三十页，共89页举例：P.142，T3.3.4 3.3.4 若将图题若将图题3.3.1所示输出特性的所示输出特性的BJT接成图题接成图题3.3.3所示的电路，并设所示的电路，并设VCC12V，RC1k，在基极电路中用在基极电路中用VBB2.2V和和Rb50k串联以代替电流源串联以代替电流源iB。求电路中的求电路中的IB、IC和和VCE的值，设的值，设VBE 0.7V。解：解：由已知条件可求出：IB（VBBVBE）/Rb （2.20.7）/50 0.03mA30A，在输出特性图中，作直流负载线M（12V，0）、N（0，12/1k），与IB30A交于Q点，由Q点分别向坐标轴作垂线，得：VCE6V，IC6mA，见左图。你现在浏览的是第三十一页，共89页iBuBEQuiibic假设在静态工作点的基础上，输入假设在静态工作点的基础上，输入一微小的正弦信号一微小的正弦信号 uiib静态工作点静态工作点二二.放大电路动态分析iCiCEuce注意：注意：uce与与ui反相！反相！1、不负载电阻的情况 在放大器的输入端加入微小正弦信号，放大器处于动态工作状态。用图解法分析动态的步骤是：P.87你现在浏览的是第三十二页，共89页uiiBiCuCEuo各点波形各点波形uo比比ui幅度放幅度放大且相位相反大且相位相反IBUCEIC你现在浏览的是第三十三页，共89页结论：结论：（1）放大电路中的信号）放大电路中的信号是交直流共存，可表示成：是交直流共存，可表示成：虽然交流量可正负变化，但瞬时虽然交流量可正负变化，但瞬时量方向始终不变量方向始终不变（2 2）输出）输出u uo o与输入与输入u ui i相比，幅度被相比，幅度被放大了，频率不变，但相位相反。放大了，频率不变，但相位相反。uituBEtiBtiCtuCEtuot你现在浏览的是第三十四页，共89页 2、带负载电阻的情况电路图直流通路交流通路等效图交流通路 直流工作情况：求静态工作点，方法同前。也可画出直流通路求IB、IC、VBE。交流工作情况：先画出电路的交流通路，原则是：耦合C、旁路C对交流信号相当于短路，直流电压源内阻很小，也视为短路。交流负载电阻为：在输出特性图中画出交流负载线。过Q点作斜率为1/RL的直线，此线为交流负载线。按前述方法，可作出uce、ic的波形及动态范围。Uce的动态范围：负半周为VR，正半周为VF。由图看出：VRVF，负半周VR大于正半周VF。造成波形失真。讨论：接入负载RL后，负载加重，输出波形减小；Q点应选在负载线的正中间，输出波形最大；Q点过高或过低，会使波形进入饱和区或截止区，造成波形饱和失真或截止失真。你现在浏览的是第三十五页，共89页交流负载线的作法交流负载线的作法：iCiCEVCCQIB交流负载线交流负载线直流负载线直流负载线斜斜 率为率为-1/RL。（RL=RLRc）经过经过Q点。点。注意：注意：（1）交流负载线是有交流）交流负载线是有交流 输入信号时工作点的运动轨迹。输入信号时工作点的运动轨迹。（2）空载时，交流负载线与直流负载线重合。）空载时，交流负载线与直流负载线重合。你现在浏览的是第三十六页，共89页iCuCEuo可输出可输出的最大的最大不失真不失真信号信号（1）合适的静态工作点）合适的静态工作点ib三、静态工作点的选择对输出波形的影响三、静态工作点的选择对输出波形的影响 不管是否接负载电阻RL，放大电路的交、直流负载线均过Q点，要使输出波形不失真，整个波形必须工作在放大区，不能进入饱和区和截止区；要使输出信号为最大（波形为最大且不失真），Q点必须设在负载线的正中部。各电路元件参数对Q点的影响：1、基极偏置电阻Rb对Q点的影响：你现在浏览的是第三十七页，共89页iCuCEuo（2）Q点过低点过低信号进入截止区信号进入截止区称为截止失真称为截止失真波形上部失真 IB（VCCVBE）/RbVCC/Rb Rb大IB小ICIB小，Q点（Q1），Q1Q你现在浏览的是第三十八页，共89页iCuCEuo（3）Q点过高点过高信号进入饱和区信号进入饱和区称为饱和失真称为饱和失真波形下部失真。截止失真和饱和失真截止失真和饱和失真统称统称“非线性失真非线性失真”同理：Rb小IC大，Q（Q2），造成饱和失真QQ2你现在浏览的是第三十九页，共89页 2、直流负载电阻RC对Q点的影响：RC大负载线斜Q点左移（Q1），波形容易进入饱和区，造成饱和失真。同理：RC小负载线陡Q点右移，造成截止失真。3、其他参数对Q点的影响：VCC一般不变。VCC变化使负载线平移。太大，ICIB，Q点上移，容易造成饱和失真。你现在浏览的是第四十页，共89页三、电路参数确定之后，求输出最大波形（最大不失真幅度）电路参数确定之后，Q点也就确定了。如果Q点不在放大区的正中间，就有可能出现失真（如图）。如要得到最大不失真波形，必须从输出特性图中分别求出VR、VF，然后取：VCEminVR、VF VF ICRC（正半周幅值）VRVCEVCES（负半周幅值）五、利用图解法对电路分析有什么优点？1、图解法直观形象地反映晶体管的工作情况（动态、静态）；2、便于分析输出波形失真情况和造成什么样的失真以及造成失真的原因；3、便于分析最大输出幅度以及最大输出功率：PomaxVcEmaxIcmax作业：.P.141 T3.2.2，T3.3.4预习3.43.5节你现在浏览的是第四十一页，共89页3.4 小信号模型分析法（P.92）用图解法分析放大电路的前提是：必须预先知道BJT的输入、输出特性曲线，先画出负载线，求出静态工作点Q，从图形中求出VCE、IC，根据IB的变化，画出输出波形，比较直观、形象。缺点：不精确；不能定量分析电路的放大倍数A、输入电阻Ri、输出电阻Ro。BJT是非线性器件，如果输入ui是小信号，用图解法分析就无能为力了。此时应将BJT的非线性等效为线性元件，再利用所学过的电路知识去分析放大电路。在第二章中，曾将二极管PN结在小信号情况下等效为一个结电阻RD，而BJT是两个PN结，集电结是一个可控元件，不能简单地运用二极管等效模型。一、三极管小信号（微变信号）等效模型（P.9397）BJT为一个二端口电路，命为输入口、输出口。从输入口看进去：可以看成一个电压源，内阻为hie，电压源大小为hreuce；从输出口看进去：可以看成一个电流源，内阻为1/hoe，电流源大小为hfeib；这种等效方法称为H参数等效法，各参数的定义：P.94 一般情况下，反向电压传输比hre0；输出电导hoe0，1/hoe，因此BJT的H参数可简化如下图。图中：rbe为发射结结电阻，大小：P.97；受控电流源大小为：icib。你现在浏览的是第四十二页，共89页3.4 小信号模型分析法小信号模型分析法思路：将非线性的思路：将非线性的BJT等效成一个线性电路等效成一个线性电路条件：交流小信号条件：交流小信号你现在浏览的是第四十三页，共89页1、三极管的、三极管的h参数等效电路参数等效电路一一.三极管的共射低频三极管的共射低频h参数模型参数模型根据网络参数理论：根据网络参数理论：求变化量求变化量(全微分全微分)在小信号在小信号(正弦波正弦波)情下：情下：你现在浏览的是第四十四页，共89页各各h参数的物理意义：参数的物理意义：iBuBE uBE iB输出端交流短路时的输出端交流短路时的 输入电阻，用输入电阻，用rbe表示。表示。输入端开路时的电压反馈系数，输入端开路时的电压反馈系数，用用r表示。表示。iBuBE uBE uCE你现在浏览的是第四十五页，共89页 iC iBiCuCE输出端交流短路时的电流放大输出端交流短路时的电流放大 系数，系数，用用表示。表示。输入端开路时的输出电导，用输入端开路时的输出电导，用1/rce表示。表示。iCuCE iC uCE你现在浏览的是第四十六页，共89页该式可写为：该式可写为：由此画出三极管的由此画出三极管的h参数等效电路参数等效电路：2、简化的简化的h h参数参数等效电路等效电路（1）r10-3，忽略。，忽略。（2）rce105，忽略。，忽略。得三极管简化的得三极管简化的h h参数参数等效电路。等效电路。你现在浏览的是第四十七页，共89页3、rbe的计算：的计算：由由PN结的电流公式：结的电流公式：（常温下）（常温下）其中：其中：rbb=200所以：所以：你现在浏览的是第四十八页，共89页二、用H参数小信号模型分析共射极基本放大电路（P.97101）方法及步骤：1、画放大电路的直流通路，计算静态工作点 2、画放大电路的交流通路和小信号等效图 3、求放大电路的电压放大数：你现在浏览的是第四十九页，共89页 4、求放大电路的输入电阻Ri：根据输入电阻的定义（P.16），输入电压与输出电压之比，定量分析时，断开信号源，人为外加一测试电压VT，得到测试电流IT，即可求出输入电阻Ri：RiVT/IT 5、求放大电路的输出电阻Ro：定量分析输出电阻时（P.17），信号源短路，保留内阻，负载开路，在输出端人为外加一测试电压VT，得到测试电流IT，即可求出输出电阻Ro：RoVT/IT注:(1)R I不包含RS (2)R0不包含RL你现在浏览的是第五十页，共89页 6、求放大电路的输出电压对信号源电压的放大倍数：举例：P.145 T3.4.1（c）你现在浏览的是第五十一页，共89页例1:电路如下图所示，已知三极管的参数 ，=40，VBE=0.7V，电路的其他参数VCC=12V，RS=500，RB=300K，RC=4K，RL=4K，（1）求开关K断开和闭合两种情况下电路的电压放大倍数AV和源电压放大倍数AVS；（2）求输入电阻Ri和输出电阻RO；（3）求最大输出电压的有效值。解：解：（1）求电压放大倍数由电路的直流通路可得:画小信号等效电路如图（b）所示。你现在浏览的是第五十二页，共89页K断开：K闭合：接入RL后，电压放大倍数减小。由等效电路，Ri=Rb/rbe=200/0.866 0.866KK断开：K闭合：（2）求输入电阻与输出电阻：Ri=Rb/rbe=200/0.866 0.866KRO=RC=4K你现在浏览的是第五十三页，共89页例2:P.143 T3.4.23.4.5 在图题在图题3.4.5所示电路中，设电容所示电路中，设电容C1、C2、C3 对交流信号可视为短路。（对交流信号可视为短路。（1）写）写出静态电流出静态电流IC及电压及电压VCE的表达式；（的表达式；（2）写出电压增益）写出电压增益AV、输入电阻输入电阻Ri 和输出电阻和输出电阻Ro的的表达式表达式；（；（3）若将电容）若将电容C3开路，对电路将会产生什么影响？开路，对电路将会产生什么影响？解解：（1）IC、VCE的表达式 （2）AV、Ri、Ro的表达式先画出图（a）的小信号等效图如图（b），即可写出：rbe200（1）26mV/IE；RLRL/RC；AVRL/rbe；RiR1/rbe；RoR2。（2）C3 开路，对电路静态工作无影响，对动态的影响是：RL（R2R3）/RL，（增加）AV RL/rbe，（增加）Ro R2R3，（增加）Ri R1/rbe（不变）。作业：P.143：T3.4.2，T3.4.4，你现在浏览的是第五十四页，共89页3.5 放大电路的工作点稳定问题一、问题的提出 从图解法分析，Q点的选择对放大器输出波形及幅度有极大的影响。要求Q点选择在放大区中间且不随外界因素而变动。1、温度对Q点的影响：当温度t ICBO ICEO=（1+）ICBO IC。当温度t，发射区电子，扩散到集电区的数 量，使得IC。=（IC）/IB，tIC 当温度t，发射结结电阻rbe，使得VBE，IB=（VCC-VBE）/RbIC综上所述：t（ICBO，VBEIC VCE=（VCCICRC）Q点上移，容易造成饱和失真。反之，t容易造成截止失真。2、管子（BJT）工作时间长，老化，造成管子参数变化，引起Q点变化；3、大批量生产时，各管子的等参数不可能完全一致，Q点就不一致，产品调试困难。4、维修时更换的BJT不可能和原来的完全一致。5、产品工作的环境温度等不一样，（如哈尔滨、海南）造成Q点不一致，引起产品性能差异很大。你现在浏览的是第五十五页，共89页 解解：（1）T25时IB（VCCVBE）/Rb（120.7）/75015AICIB60150.9mAVCE VCCICRC10.96.85.88V（2）T75时756060(7525)0.5%75VBE（75）VBEVBE0.7（2mV/）(7525)0.6VIB（75）（VCCVBE75）/Rb（120.6）/75015.2AIC（75）(75)I B(75)7515.21.14 mAVCE(75)VCCIC(75)RC121.146.84.25V（3）T25，115时，Rb不变，IB不变，换用115，则：ICI B115151.725 mA VCE VCCICRC121.7256.80.27V，放大电路进入饱和区。从上分析，最后都导致IC不稳定，使得VCE不稳定，在电路中如何使IC不受温度和管子的影响呢？例1:P.145:3.5.1 对固定偏流电路，如VCC12V，Rb750k，RC6.8k，采用3DG6型的BJT：（1）当T25时，60，VBE0.6V，求Q点；（2）如随温度的变化为0.5%/，而VBE随温度的变化为2mV/，当温度升高至75时，估算Q点的变化情况；（3）如温度维持在25不变，只是换用一个115的管子，Q点将如何变化，此时放大电路的工作状态是否正常？你现在浏览的是第五十六页，共89页二、解决的办法 出发点：P.103 （1）、（2）电路设计为“分压式射极偏置放大电路”。P.103。稳定Q点的原理是：1、流过Rb1中的电流为（I1+IB），流过Rb2中的电流为I1，如果使I1IB，则：（I1+IB）I1。此时B点的电位为：2、又VBVEVBEVEVBVBE，如果VBVBE，则：VE受BJT的VBE的影响就明显减小。电路设计时：Si：I1（510）IB Ge：I1（1020）IB VB（3 5）V VB（1 3）V 3、求Q、AV、Ri、Ro的方法：由直流通路求Q点；画交流通路和小信号等效图，分步求出AV、Ri、Ro。求Q点。由直流通路可得：由（1）可知：IC只与外界因素有关，受BJT参数影响较小，只要保证外界线性元件稳定，Q点也就稳定。T IC IE VE(=IERE)VBE(=VB-VE)IB IC 稳Q的自动调节过程:你现在浏览的是第五十七页，共89页 求 图中：如果接入负载RL，则交流负载为：RLRC/RL，此时的电压放大倍数为：如果求对信号源的电压放大倍数，则：你现在浏览的是第五十八页，共89页 求输入电阻Ri 特点：固定偏置电路的RiRb/rbe，可见分压式偏置电路的Ri；射极电阻Re反映到输入端，其阻值增加了（1+）倍。求输出电阻Ro 在输出端加入测试电压VT，因为电流源ib内阻很大，可视为开路，从输出端向放大器内部看去，仅Rc起作用，所以：RoRc你现在浏览的是第五十九页，共89页三、固定偏置与分压式偏置共射放大电路比较比较内容固定偏置分压式偏置比较结果Ri，对信号源索取有利Ro基本不便，用牺牲放大倍数来提高电路的稳定性。是否有办法既能保证电路的稳定又不使放大倍数下降？举例：你现在浏览的是第六十页，共89页例例2:射极偏置电路如图所示，已知 =100，VBE=0.7（1）估算静态工作点的值；（2）求电压放大倍数AV、输入电阻Ri及输出电阻RO；（3）当vS20mv时，vO为多少？（4）若将射极旁路电容CE断开，重求电压放大倍数AV、输入电阻Ri及输出电阻RO。解：（解：（1）用估算法计算静态工作点的值：（2）求电压放大倍数AV、输入电阻Ri及输出电阻RO求动态参数时，应先画微变等效电路，如图6.3.5（a）所示。则有：你现在浏览的是第六十一页，共89页电压放大倍数为：输入电阻为：输出电阻为：（3）当vS=20mV时，源电压放大倍数为：你现在浏览的是第六十二页，共89页（4）当旁路电容CE开路后，微变等效电路如图6.3.5（b）所示。由于ICIE没变，则仍有rbe=1.94K，所以电压放大倍数为：求输入电阻：可见，去掉旁路电容后，输入电阻提高了，这是因为流过RE电流是 ，它是流过rbe的电流的（1+）倍，把RE折合到基极回路后，等效于一个（1+）RE的电阻。输出电阻为：RO=RC=3K 由以上分析计算可见，去掉旁路电容CE后，使电压放大倍数大大降低，影响放大作用，但输入电阻增加，输出电阻不变。因此，为了得到较大的电压放大倍数，一般都在发射极电阻RE上并联旁路电容CE。你现在浏览的是第六十三页，共89页 例3:P.146 3.5.3 射极偏置电路和射极偏置电路和BJT的输出特性曲线如图题的输出特性曲线如图题3.5.3所示，已知所示，已知60。（1）分别用估算公式和图解法求分别用估算公式和图解法求Q点；（点；（2）求输入电阻）求输入电阻rbe；（；（3）用小信号模型分析法求用小信号模型分析法求电压增益电压增益AV；（；（4）求输出电压最大不失真幅度；（求输出电压最大不失真幅度；（5）若电路其他参数不变，如）若电路其他参数不变，如果要使果要使VCE4V，问上偏置电阻为多大？问上偏置电阻为多大？解解：（1）估算法：VBVCCRb2/(Rb1Rb2)1620(6020)4V VEVBVBE40.73.3V IEVE/Re3.32k1.65mAIC IBIC/1.656027.5A VCE VCC（RC+Re）IC 16（3+2）1.65 7.75V（2）rbe200（1）26mV/IE200（160）26mV1.651.2k你现在浏览的是第六十四页，共89页 作图法见图（b）。作直流负载线A（0，16V），B（16/5，0），过IC1.65mA作水平线交AB于Q点，过Q点作垂线，得VCE7.8V，IB28A。（2）小信号等效图见图（c），（3）求电压增益AVRLRC/RL36(36)2k；AVRL/r be6021.2100（4）求输出电压最大不失真幅度过Q点作斜率为1/RL的直线MN，OPVCE4VPNV om QPPNtg（180）tg（1/RL）1/RL V omPNQP RL IC RL 1.6523.3V（5）求偏置电阻 IC（VCCVCE）/（RC Re）（164）/（32）2.4mAIBIC/2.4/600.04mA；IEICIB2.44 mA；VEIE Re2.4424.88V；VBVEVBE4.880.75.58V ；IRb2VB/Rb25.58200.275 mA；Rb1（VCCVB）/（IRb2IB）（165.58）/(0.2750.04)32k 你现在浏览的是第六十五页，共89页例4:P.146 T3.5.5 3.5.5 在图题在图题3.5.5所示的电路中，所示的电路中，VS为正弦波小信号，其平均值为为正弦波小信号，其平均值为0，BJT的的100。（1）为使发射极电流为使发射极电流IE约为约为1mA，求求Re的值；（的值；（2）如需建立集电极电压）如需建立集电极电压VC约为约为+5V，求求RC的值；（的值；（3）设）设RL5K，求求AVS。电路中的电路中的Cb1和和Cb2的容抗可忽略，取的容抗可忽略，取RS500。I解解：（1）求Re：IBIE/11000.01mA；VB0IBRS0V ；VE VBVBE0.7V；Re(VE VEE)/IE0.7(15)/1mA14.3k。（2）求RCRC（VCCVC）/IC（155）/1mA10k。（3）求AVS电路的小信号等效图如图（b）所示。rberbb（1）26mV/IE200（1100）26/1mA2.8 k；RLRC/RL105（105）3.3k；AVSVO/V S/（Rsrbe）1003.3（0.52.8）100作业：P.146 T3.5.3(1).(2).(3).(5)T3.5.4预习：3.6你现在浏览的是第六十六页，共89页3.6 共集电极电路和共基极电路一、共集电极放大电路（P.106110）1、电路形式（P.107）固定偏置型 分压偏置型 2、静态工作点分析你现在浏览的是第六十七页，共89页 (2)求输入电阻Ri(3)求输出电阻Ro（P.109）特点：（）与同相；（）V1；（3）RI大，R0小。你现在浏览的是第六十八页，共89页 3、动态分析 画交流通路和小信号等效图，求AV。特点：（1）AV1；（2）uoui同相。共集电极放大电路又称为“电压跟随器”。（3）RI大，R0小。你现在浏览的是