晶体管及放大电路.pptx

第1页/共331页晶体管的结构1.NPN型晶体管结构示意图和符号(2)根据使用的半导体材料分为:硅管和锗管(1)根据结构分为:NPN型和PNP型晶体管的主要类型第2页/共331页NNP发射区集电区基区发射极E(e)集电极C(c)发射结JE集电结JC基极B(b)NPN型晶体管结构示意图第3页/共331页NPN型晶体管符号B(b)E(e)TC(c)NNP发射区集电区基区发射极E(e)集电极C(c)发射结JE集电结JC基极B(b)第4页/共331页2.PNP型晶体管结构示意图和符号符号B(b)E(e)TC(c)E(e)发射区集电区基区PPNC(c)B(b)JEJC结构示意图第5页/共331页集电区EBC发射区基区(1)发射区小，掺杂浓度高。3.晶体管的内部结构特点（具有放大作用的内部条件）平面型晶体管的结构示意图第6页/共331页(2)集电区面积大。(3)基区掺杂浓度很低，且很薄。集电区EBC发射区基区第7页/共331页晶体管的工作原理（以NPN型管为例）依据两个PN结的偏置情况放大状态饱和状态截止状态倒置状态晶体管的工作状态第8页/共331页1发射结正向偏置、集电结反向偏置放大状态 原理图电路图+第9页/共331页(1)电流关系a.发射区向基区扩散电子形成发射极电流IE发射区向基区扩散电子称扩散到基区的发射区多子为非平衡少子第10页/共331页b.基区向发射区扩散空穴基区向发射区扩散空穴发射区向基区扩散电子形成空穴电流第11页/共331页因为发射区的掺杂浓度远大于基区浓度，空穴电流可忽略不记。基区向发射区扩散空穴发射区向基区扩散电子第12页/共331页c.基区电子的扩散和复合非平衡少子在基区复合，形成基极电流IBIB非平衡少子向集电结扩散第13页/共331页非平衡少子到达集电区d.集电区收集从发射区扩散过来的电子形成发射极电流ICICIB第14页/共331页少子漂移形成反向饱和电流ICBOe.集电区、基区少子相互漂移集电区少子空穴向基区漂移ICBO基区少子电子向集电区漂移ICIB第15页/共331页晶体管的电流分配关系动画演示第16页/共331页发射结回路为输入回路，集电结回路为输出回路。基极是两个回路的公共端，称这种接法为共基极接法。输入回路输出回路第17页/共331页定义称为共基极直流电流放大系数 ICBOICIB第18页/共331页各电极电流之间的关系 IE=IC+IB ICBOICIB第19页/共331页晶体管共射极接法原理图电路图IBICICBO第20页/共331页定义为共射极直流电流放大系数IBICICBO当UCEUCB时，集电结正偏，发射结反偏，晶体管仍工作于放大状态。第21页/共331页各电极电流之间的关系ICEO称为穿透电流IBICICBO第22页/共331页或的关系由一般情况第23页/共331页 如果 UBE 0，那么IB 0，IC 0，IE 0 当输入回路电压U BE=UBE+UBE那么I B=IB+IBI C=IC+ICI E=IE+IE 如果 UBE 0，那么IB 0，IC 0，IE UBEb.IC=IBc.IC与UCE无关饱和区放大区iB=20A0406080100246801234iC/mA uCE/V 第36页/共331页NPN管与PNP管的区别iB、uBE、iC、iE、uCE的极性二者相反。NPN管电路PNP管电路第37页/共331页硅管与锗管的主要区别(3)锗管的ICBO比硅管大(1)死区电压约为硅管0.5 V锗管0.1 V(2)导通压降|uBE|约为锗管0.3V硅管0.7 V第38页/共331页 晶体管的主要电参数1.直流参数(3)集电极基极间反向饱和电流ICBO (1)共基极直流电流放大系数(2)共射极直流电流放大系数(4)集电极发射极间反向饱和电流ICEO 第39页/共331页2.交流参数(1)共基极交流电流放大系数 值与iC的关系曲线(2)共射极交流电流放大系数 iCO第40页/共331页3.极限参数(4)集电极最大允许电流ICM(1)集电极开路时发射极基极间反向击穿 电压U(BR)EBO (2)发射极开路时集电极基极间反向击穿 电压U(BR)EBO(3)基极开路时集电极发射极间反向击穿 电压U(BR)EBO 第41页/共331页不安全区iCuCEOU(BR)CEOICM安全区(5)集电极最大允许功率耗散PCM晶体管的安全工作区等功耗线PC=PCM=uCEiC第42页/共331页 温度对管子参数的影响 1对的影响2对ICBO的影响3对UBE的影响 4温度升高，管子的死区电压降低。第43页/共331页思 考 题2.如何用万用表判别晶体管的类型和电极？3.晶体管能够放大的内部和外部条件各是什么？1.晶体管的发射极和集电极是否可以调换使用？4.晶体管工作在饱和区时，其电流放大系数是否与其工作在放大区时相同？第44页/共331页2.2 共射极放大电路的组成和工作原理 放大电路概述 1放大电路的用途 应用举例放大器直 流 电 源话筒 输入扬声器输出把微弱的电信号不失真地放大到负载所需的数值第45页/共331页2放大电路的主要性能指标 放大器性能指标测量原理方框图 被 测 放 大 电 路负载正弦波信号源+直 流 电 源+第46页/共331页互导放大倍数Ag 互阻放大倍数 Ar 电流放大倍数AiioUUAu=电压放大倍数Au +直流电源+(1)放大倍数 A 功率放大倍数Ap第47页/共331页(2)输入电阻Ri Ri越大，Ui也就越大，电路的放大能力越强。a.由于b.Ri越大，输入电流ii越小，信号源的负载越小。+直流电源+Ri第48页/共331页(3)输出电阻Ro a.输出电阻Ro的定义测量电路被+测 放大 电 路直 流 电源+Ro第49页/共331页即 Ro越小，输出电压越稳定，电路带负载能力越强。+直流电源+由图可知b.Ro对输出电压的影响当时，第50页/共331页一种测量Ro的方法+直流电源+S带负载时的输出电压负载开路时的输出电压式中第51页/共331页(4)全谐波失真度D(5)动态范围UoppUopp也称为最大不失真输出电压即谐波电压总有效值与基波电压有效值之比使输出电压uo的非线性失真度达到某一规定数值时的uo的峰 峰值第52页/共331页(6)频带宽度fbw相频特性由得幅频特性幅频特性曲线fLfHffbw相频特性曲线90_o180_o225_o270_o135_ofbwf第53页/共331页 共射极放大电路的组成及其工作原理 1.共射极放大电路的组成电路存在的主要问题(1)信号源与放大电路 相互影响(2)放大电路与负载相 互影响TVBBVCCiBuBE_uCEiC+RBRC+_+_RL_uO+第54页/共331页各元器件的作用T 放大器件隔离放大电路对信号源和负载的直流影响。沟通信号源、放大电路、负载之间的信号传递通道。耦合电容C1、C2改进的共射极放大电路第55页/共331页为T提供Je正偏电压UBEVBB、RB提供基极偏置电流IBVCC为T提供Jc反偏电压UCE及集电极电流IC为电路提供能量第56页/共331页RC 将集电极电流的变化变换为电压电压的 变化第57页/共331页(1)减少电源数(2)电路的简化画法不画电源符号，只写出电源正极对地的电位第58页/共331页放大电路的两种工作状态静态 当输入信号为零时电路的工作状态静态时放大电路中只有直流分量。动态 有输入信号时电路的工作状态 动态时电路中的信号为交、直流混合信号。第59页/共331页注 不同书写体字母的含义UBE、IB 大写字母，大写下标，表示直流量。ube、ib小写字母，小写下标，表示交流瞬时值。uBE、iB小写字母，大写下标，表示交、直混合量。Ube、Ib大写字母，小写下标，表示交流分量有效值。第60页/共331页信号的传递过程C2隔直作用第61页/共331页思 考 题1.对于电压放大器来说，电路的输入电阻是越高越好还是越低越好？为什么？2.对于电流放大器来说，电路的输出电阻是越高越好还是越低越好？为什么？第62页/共331页2.3 放大电路的静态分析 静态分析就是通过放大电路的直流通路求解静态工作点值IBQ、ICQ、UCEQ等。直流通路第63页/共331页 图解法在放大电路静态分析中的应用 1输入回路列写输入回路方程VCC=iBRB+uBE 求解静态工作点的常用方法图解法估算法第64页/共331页直流负载线与晶体管输入特性曲线的交点，即为放大电路的输入静态工作点Qi。在iB uBE坐标系中表示是一条直线称为输入回路的直流负载线VCC=iBRB+uBE 方程PK三极管输入特性曲线直流负载线OiBuBE第65页/共331页2输出回路VCC=iCRC+uCE输出回路方程称为输出回路的直流负载线。MN直流负载线输出特性曲线直流负载线与晶体管输出特性曲线的交点，即为放大电路的输入静态工作点Qo。在iC uCE坐标系中也是一条直线，iCOuCE第66页/共331页 估算法在放大电路静态分析中的应用 UCEQ=VCCICQRC式中，|UBEQ|凡硅管可取为0.7 V、锗管0.3 V。由输入回路方程VCC=iBRB+uBE得第67页/共331页思 考 题图解法和估算法是晶体管放大电路静态分析常用的的两种分析方法，它们各有哪些优缺点？第68页/共331页放大电路的动态分析是在静态分析的基础上，分析电路中的信号的传输情况，考虑的只是电压和电流的交流分量（信号分量）。2.4 放大电路的动态分析 常用的分析方法图解法微变等效电路法第69页/共331页 图解法在放大电路动态分析中的应用 设输入信号ui=Uimsin t V第70页/共331页1当RL=时在输入回路uBE=UBE+uitOuBE波形图第71页/共331页iB的波形图工作点的移动uBE波形图(1)信号的传递已知QabtOOtOa.iB的形成过程第72页/共331页abtMNOOtiB1iB2b.输出波形已知Q已知 iB工作点的移动uCE波形图iC波形图输出电压uoO第73页/共331页已知输入信号小结输出信号波形OtOt输出电压uo与输入电压ui相位相反第74页/共331页(2)如果静态工作点Q太低工作点的移动uBE波形图ab已知QiB1iB2iB的波形图a.输入波形OttOO第75页/共331页abiB1iB2已知Q已知 iB工作点的移动uCE波形图iC波形图输出电压b.输出波形截止失真tMNOOtO第76页/共331页OtOtO工作点的移动uBE波形图ab已知QiB1iB2iB的波形图a.输入波形(3)如果静态工作点Q太高第77页/共331页abiB1iB2已知Q已知 iB工作点的移动uCE波形图iC波形图b.输出波形输出电压饱和失真tMNOOtO第78页/共331页OtOtO工作点的移动uBE波形ab已知QiB1iB2iB的波形a.输入波形(4)如果输入信号太大第79页/共331页abiB1iB2已知Q已知 iB工作点的移动uCE波形iC波形b.输出波形tMNOOtO第80页/共331页（忽略 UCES和ICBO）(5)放大电路的动态范围a.如果UCEQ=ICQRC=VCC/2iB波形iB1iB2iB3uo1uo2uo3输出波形=2ICRCUopp=2UCEQ=VCCOtOMN第81页/共331页b.如果UCEQICQRCiB波形iB1iB2iB3输出波形Uopp=2ICRCuo1uo2uo30t0MN第83页/共331页基本共射极放大电路的波形分析动画演示第84页/共331页结论(2)共射极放大电路的uo与ui的相位相反。(3)ui的幅度过大或静态工作点不合适，将使工作点 进入非线性区而产生非线性失真（饱和失真、截 止失真）。(4)放大电路中的信号iB=IB+ibuBE=UBE+uiiC=IC+icuCE=UCE+uce(1)第85页/共331页(5)动态范围(忽略ICEO和UCES)a.Qo点在负载线的中点UCEQ=ICQRC=VCC/2Uopp=2ICQRCb.Qo点在负载线中点下方 UCEQICQRC第86页/共331页c.Qo点在负载线中点上方(6)非线性失真的特点Uopp=2min UCEQ，ICQRCUCEQICQRC饱和失真 输出电压波形的下半部被削平截止失真 输出电压波形的上半部被削平d.Uopp的一般表示式第87页/共331页2当RL时(1)放大电路的交流通路交流通路画法耦合电容短路直流电压源短路第88页/共331页交流通路第89页/共331页由放大电路的交流通路可知ic式中第90页/共331页由于故(2)交流负载线式中第91页/共331页在uCE iC的坐标系中也表示一条直线，该直线称为放大电路的交流负载线。式M直流负载线交流负载线PiCuCEOQoNab第92页/共331页交流负载线及放大电路波形分析第93页/共331页交流负载线的特点b.经过静态工作点QoM直流负载线交流负载线PiCuCEOQoNaba.斜率为c.与横轴的交点为第94页/共331页e.动态范围(a)比电路空载时小M直流负载线交流负载线PiCuCEOQoNab(c)当考虑UCES时，(b)第95页/共331页(2)作图繁琐图解法的特点(1)便于观察(4)放大电路的一些性能指标无法用图解法求得(3)当信号太很小时无法作图第96页/共331页 微变等效电路法在放大电路动态分析中的应用 1晶体管的H参数微变等效电路(1)晶体管线性化的条件晶体管在小信号下工作a.iB与 uBE 之间具有线性关系b.值恒定(2)晶体管可线性化的主要依据第97页/共331页晶体管共射极接法线性化原理晶体管ucebecNPNPNP或型型晶 管体+icubeib+线性二端口网络线 性网 络uce+ubeicib等效第98页/共331页晶体管线性等效电路的H参数描述式中线 性网 络uce+ubeicib第99页/共331页晶体管的微变等效电路可画出等效电路由+_bec+_hfeib+_hieubeibhreuce1/hoeicuce第100页/共331页rbe晶体管的共射极 输入电阻图中+_bec+_ ib+_rbeubeibhreuce1/hoeicuce晶体管的发射结电阻晶体管的基区体电阻，一般取第101页/共331页hre晶体管反向传输 电压比+_bec+_ ib+_rbeubeibhreuce1/hoeicuce晶体管电流放大系数，晶体管共射极输出电导，第102页/共331页hre、hoe一般比较小，可忽略不计。简化的晶体管微变等效电路ube+_becib+_rbeibicuce+_bec+_ ib+_rbeubeibhreuce1/hoeicuce第103页/共331页2微变等效电路法在放大电路动态分析中的应用(1)画出放大电路的交流通路第104页/共331页交流通路第105页/共331页(2)画出放大电路的微变等效电路b ce将晶体管微变等效放大电路的微变等效电路第106页/共331页(3)放大电路的主要性能指标的计算a.电压放大倍数由图可知b ce第107页/共331页式中uo与ui相位相反b ce故第108页/共331页b.输入电阻Ri由图可知Rib ce第109页/共331页通常，故Rib ce第110页/共331页c.输出电阻Ro由定义画出求输出电阻的等效电路bceiiRob ce第111页/共331页求输出电阻的等效电路由图可知故bceiiRo当时第112页/共331页(a)晶体管的IBQ，ICQ 及 UCEQ值；(b)放大电路的Au，Ri，Ro及Uopp。解(a)画出放大电路的直流通路例 在图示电路中，已知：VCC=12 V，RC=2 kW，RB=360 kW；晶体管T为锗管，其 ,=60,C1=C2=10 F，RL=2 kW。试求：第113页/共331页由图可知直流通路第114页/共331页(b)首先画出放大电路的交流通路第115页/共331页其次画出放大电路的微变等效电路微变等效电路bce交流通路第116页/共331页图中bce第117页/共331页由微变等效电路得 bceRi=RB/rberbe=1.1 kW第118页/共331页2UCEQ=28.1 V=16.2 Vbce因为故第119页/共331页思 考 题3.能否增大RC来提高共射极放大电路的电压放大 倍数？设IB不变,当RC过大时对放大电路的性能 有何影响？1.共射极放大电路的电压放大倍数Au是不是与 成正比？2.为什么说当一定时通过增大IE来提高共射极放 大电路的电压放大倍数是有限制的？试从IC和 rbe两方面来说明。第120页/共331页2.5 静态工作点的选择和稳定 选择静态工作点Q应该考虑的几个主要问题1.安全性2.动态范围Q应该在安全区，且应该在安全区中的放大区。为了获得尽可能大的动态范围，Q应该设置在交流负载线的中间。3.电压放大倍数Au第121页/共331页当d/diC 0时|ICQ|增大rbe减小4.输入电阻Ri由于Ri rbe当|ICQ|增大rbe减小Ri减小由于|Au|提高 第122页/共331页5.功耗和噪声 静态工作点的稳定 1引起Q点不稳定的原因(1)温度对Q点的影响a.温度升高，增大b.温度升高，ICBQ增大减小电流|ICQ|，可以降低电路的功耗和噪声。c.温度升高，|UBE|减小导致集电极电流ICQ增大第123页/共331页(2)老化(3)其它方面b.影响Q点不稳定的主要 因素是温度管子长期使用后，参数会发生变化，影响Q点。电源电压波动、元件参数的变化等都会影响Q点。小结a.Q点是影响电路性能的主要因素第124页/共331页2稳定静态工作点的途径(1)从元件入手a.选择温度性能好的元件。b.经过一定的工艺处理以稳定元件的参数，防止 元件老化。(2)从环境入手采用恒温措施。引入负反馈采用温度补偿(3)从电路入手第125页/共331页 负反馈在静态工作点稳定中的应用(1)电路组成+_T+_+第126页/共331页I IBQ晶体管基极电位 UBQ UBEQ(2)Q点稳定的条件直流通路T+_+_第127页/共331页稳定Q点的机理TT+_+_第128页/共331页这种作用称为直流电流负反馈小结负反馈稳定Q的机理电路将输出电流IC在RE上的压降返送到输入回路，产生了抑制IC改变的作用，使IC基本不变。T+_+_第129页/共331页电容CEa.对于交流信号满足b.交流信号对地短路，使 RE只对直流信号有反馈，而对交流信号无反馈。CE称为旁路电容+_T+_+第130页/共331页例1 在图示电路中，RB1=39k，RB2=10k，RC=2.7k，RE=1kW，RL=5.1 k，CE=47F，(1)ICEQ和UCEQ的值;(2)Au、R I和Ro的值。+_T+_+C1=C2=10F，VCC=15 V，晶体管的UBEQ=0.7 V,=100、。试求：第131页/共331页求静态工作点 解 (1)方法一 戴维宁等效电路法+_T+_+直流通路T+_+_第132页/共331页对输入回路进行戴维宁等效RB=RB1/RB2 =7.96 kW 图中等效电路T_+_+_+_T+_+_第133页/共331页 VBB=IBQRB+UBEQ+IEQRE写出输入回路方程 VBB=IBQRB+UBEQ+（1+）IBQREIEQ=（1+）IBQ故T_+_+_+_第134页/共331页将有关数据代入上式，得 ICQ =IBQ =1000.0217 mA=2.17 mA T_+_+_+_第135页/共331页 UCEQ=VCCICQRCIEQRE=152.17(2.71)VVCCICQ(RCRE)T_+_+_+_=6.97 V 第136页/共331页UCEQVCCIEQ（RC+RE）=152.36(2.71)V=6.27 V 方法二 估算法由得T+_+_第137页/共331页(2)动态分析首先画出放大电路的交流通路交流通路+_T+_+第138页/共331页再画出放大电路的微变等效电路微变等效电路图中b ce第139页/共331页b ce第140页/共331页Ri=RB1/RB2/rbeRo=RC=2.7 kb ce1.2 kW第141页/共331页例2 图示电路的参数均与例1相同。试求：(1)放大电路的Q。(2)放大电路的Au、R i和Ro。(2)首先画出放大电路的交流通路+_T+_+解 (1)由于 图示电路的直流通 路与例1完全相同，故两电路的静态工作点一样。第142页/共331页交流通路RB=RB1/RB2图中+_T+_+第143页/共331页其次画出微变等效电路微变等效电路b ce第144页/共331页由图可知b ce第145页/共331页由图可见 b ce第146页/共331页 故输入电阻 b ce第147页/共331页根据Ro的定义画出求Ro的等效电路求电路的输出电阻时，要考虑晶体管的输出电阻。注意第148页/共331页求Ro的等效电路b ceb ce第149页/共331页化电流源为电压源b ce第150页/共331页由图得（推导过程略）第151页/共331页1.静态工作点不稳定对放大电路有何影响？2.对于分压式偏置电路，为什么只有满足I2IB和 VBUBE两个条件，静态工作点才能基本稳定？3.对于分压式偏置电路，当更换晶体管时，对放大电 路的静态值有无影响？试说明之。思 考 题第152页/共331页2.6 共集电极和共基极放大电路 共集电极放大电路 1.电路组成 电路从发射极与“地”之间输出信号，所以又称之为射极输出器。2.静态分析 画出放大电路的直流通路+_T+_+第153页/共331页UCEQ=VCCIEQRE(1)估算法 直流通路由图可得T+_+_+_T+_+第154页/共331页(2)戴维宁等效电路法等效电路等效电路中RB =RB1/RB2 T+_+_第155页/共331页UCEQ=VCCIEQREVCCICQRE 故第156页/共331页 2动态分析 交流通路(1)画出放大电路的交流通路+_T+_+_T+_+第157页/共331页交流通路输入回路输出回路共集电极电路另一种画法+_T+_第158页/共331页(2)画微变等效电路 微变等效电路图中+_T+_第159页/共331页(3)动态性能指标 a.电压放大倍数由图可知其中 第160页/共331页由于故电路无电压放大能力第161页/共331页b.电流放大倍数由于故第162页/共331页即射极输出器有电流放大能力和功率放大能力整理上式得和 同一数量级和 同一数量级一般情况|Ai|1故第163页/共331页c.输入电阻由于故第164页/共331页d.输出电阻Ro画出求 Ro的等效电路图中故第165页/共331页射极输出器的输出电阻很小第166页/共331页e.射极输出器的特点(a)无电压放大能力(b)uo与ui近似相等且同相(c)具有电流放大能力和功率放大能力(d)具有高的输入电阻和低的输出电阻第167页/共331页f.射极输出器的用途(b)在多级放大电路中作输入级和输出级(a)阻抗变换用在两级放大电路之间用在高内阻的信号源与低阻抗负载之间第168页/共331页例 电路如图所示，试求:(1)电路的静态工作点ICQ、UCEQ；(2)电路的输入电阻Ri；(3)电路的电压放大倍数Au=Uo/Ui、Aus=Uo/Us；(4)输出电阻Ro。+_T+_+_第169页/共331页T+直流通路解 (1)画出放大电路的直流通路由图可知+_T+_+_第170页/共331页T+ICQ=IBQUCEQ=VCC(1+)IBQ RE(2)求电路的输入电阻RiVCC=IBQRB+UBEQ+IEQRERB+(1+)REIBQ=VCCUBEQ故画出放大电路的微变等效电路第171页/共331页微变等效电路由图可知+_T+_+_+_+_第172页/共331页(3)求电压放大倍数_+_+_第173页/共331页画出求输出电阻的等效电路(4)求输出电阻Ro_+_+_+_+_第174页/共331页由图可知+_+_+_等效第175页/共331页 共基极放大电路 1.电路组成+_T+_+第176页/共331页2.静态分析 画出放大电路的直流通路直流通路T+_+_+_T+_+第177页/共331页3.动态分析 交流通路+_T_+_T+_+第178页/共331页微变等效电路(1)电压放大倍数Ui=Ibrbe 由于故+_T_+bec+_T_+第179页/共331页(2)输入电阻Ri共基极放大电路的输入电阻较小故Ri+_T_+bec由于第180页/共331页由求Ro的电路图可知(3)输出电阻Ro当Ui=0时，Ib=0故求Ro的电路图+_T_+bec第181页/共331页共基极放大电路的特点(1)电压放大倍数与共射极放大电路相同(2)uo与ui同相(3)没有电流放大能力(4)输入电阻小，输出电阻大(5)在低频放大电路很少应用第182页/共331页2.7 多级放大电路 多级放大电路的组成 RSRo1Ri1Ro2Rin+_uo1+_+_+_ui+_+_uoRL+_+_第1 级信 号 源输入级中间放大级输出级第2 级第 n-1 级第n 级+_uSui2Ri2uo2ui n-1Rin-1Ron-1uon-1uinRon第183页/共331页输入级输入电阻高，噪声和漂移小。对各级电路的要求输出级 动态范围大，输出功率大，带载能力强。中间级 具有足够大的放大能力。多级放大电路的组成输入级中间级输出级第184页/共331页多级放大电路的耦合放大电路与信号源、放大电路与信号源、负载以及电路内部各级之间的连接。常用的耦合方式直接耦合阻容耦合变压器耦合 多级放大电路的耦合方式 第185页/共331页能对交流和直流信号进行放大RC1RC2T2RB_ui+VCCRL+_uo+VBBT11直接耦合 特点又称之为直流放大电路第186页/共331页直接耦合放大电路存在两个特殊的问题(1)各级静态工作点不独立，不便于设计和调试。RC1RC2T2RB_ui+VCCRL+_uo+VBBT1第187页/共331页常用的解决方法提高后级射极电位电平移位+VCC T2RERC2RC1RBT1+VCC T2RERC2RC1RBT1RDZ第188页/共331页两种管子互补+VCC T2RC2RE2RC1RB1T1RE1VCC 第189页/共331页(2)零点漂移问题 当输入ui=0时，输出电压uO并不恒定，而是出现缓慢的、无规则的漂动。这种现象称为零点漂移，简称零漂。零漂实质上就是放大电路静态工作点的变化RC1RC2T2RB_ui+VCCRL+_uo+VBBT1第190页/共331页引起零漂的主要原因(a)元器件参数，特别是晶体管的参数会随温度的 变化而变化。(b)元器件会出现老化，参数发生了变化。由温度引起的零漂称为温漂 由元器件老化引起的零漂称为时漂引起直接耦合放大电路零漂的主要因素是温漂零漂第191页/共331页抑制零点漂移的常用的方法(a)引入直流负反馈(b)采用差动放大电路第192页/共331页2.阻容耦合多级放大电路主要特点a.各级电路的静态工作点相互独立,便于设计和调试。RC1RC2T2RB1ui+VCCRL+_uoT1RB2+_C1C2C3第193页/共331页b.可以抑制零点漂移。c.无法放大低频信号和直流信号。d.在集成电路中，无法制造大电容。RC1RC2T2RB1ui+VCCRL+_uoT1RB2+_C1C2C3第194页/共331页3.变压器耦合 CE1RE1T1Tr1Tr2CB1ui+_CE2RE2T2RL+_uoTr3+VCCRB11+RB12+RB21RB22CB2第195页/共331页主要特点e.具有阻抗变换作用，可以实现阻抗匹配。b.对直流信号起到隔离作用，可以消除零点漂移。a.对直流信号没有放大能力，只能放大交流信号。d.体积大、重量重、费用高、不宜集成化。c.各级电路的静态工作点相互独立，便于设计和 调试。第196页/共331页 多级放大电路的计算 1.直接耦合电路的静态分析 阻容耦合、变压器耦合的各级静态工作点独立，分析方法与前述的单级放大电路的方法相同。这里只对直接耦合电路进行静态分析第197页/共331页由得在输入回路令输入电压ui=0RC1RC2T2RB_ui+VCCRL+_uO+VBBT1+_+_+_+_第198页/共331页联立求解可得 、在一、二级之间RC1RC2T2RB_ui+VCCRL+_uO+VBBT1+_+_+_+_第199页/共331页联立求解可得 、在输出回路RC1RC2T2RB_ui+VCCRL+_uO+VBBT1+_+_+_+_第200页/共331页2.多级放大电路的动态分析(1)多级放大电路的电压放大倍数 RSRo1Ri1Ro2Rin+_uo1+_+_+_ui+_+_uoRL+_+_第1 级信 号 源输入级中间放大级输出级第2 级第 n-1 级第n 级+_uSui2Ri2uo2ui n-1Rin-1Ron-1uon-1uinRon第201页/共331页RSRo1Ri1Ro2Rin+_uo1+_+_+_ui+_+_uoRL+_+_第1 级信 号 源输入级中间放大级输出级第2 级第 n-1 级第n 级+_uSui2Ri2uo2ui n-1Rin-1Ron-1uon-1uinRon第202页/共331页因为 ui2=uo1，ui3=uo2，uin=uon-1故RSRo1Ri1Ro2Rin+_uo1+_+_+_ui+_+_uoRL+_+_第1 级信 号 源输入级中间放大级输出级第2 级第 n-1 级第n 级+_uSui2Ri2uo2ui n-1Rin-1Ron-1uon-1uinRon第203页/共331页放大倍数的另一种表示方法即Au(dB)=20lg|Au1|+20lg|Au2|+20lg|Au3|+20lg|Aun|第204页/共331页(2)输入电阻(3)输出电阻 RiRoRSRo1Ri1Ro2Rin+_uo1+_+_+_ui+_+_uoRL+_+_第1 级信 号 源输入级中间放大级输出级第2 级第 n-1 级第n 级+_uSui2Ri2uo2ui n-1Rin-1Ron-1uon-1uinRon第205页/共331页多级放大电路动态分析时应注意的两个问题a.第i级放大电路的输入电阻应视为第i-1级放大电路的负载电阻b.第i-1级放大电路的输出电阻应视为第i级放大电路的信号源内阻第206页/共331页例 试写出图示放大电路的电压放大倍数Au、输入电阻Ri和输出电阻Ro的表达式。T2_ui+VCC+_uO+VBBT1第207页/共331页解 由图可知，放大电路是由两级放大电路组成。第一级共射极放大电路，第二级共集电极放大电路。RiRi2RoRo1T2_ui+VCC+_uO+VBBT1第208页/共331页(1)求电压放大倍数由于+VCCT2_ui+_uO+VBBT1RiRi2RoRo1uO1+_ui2+_式中第209页/共331页故+VCCT2_ui+_uO+VBBT1RiRi2RoRo1uO1+_ui2+_式中第210页/共331页(2)求输入电阻Ri+VCCT2_ui+_uO+VBBT1RiRi2RoRo1uO1+_ui2+_第211页/共331页(3)求输出电阻Ro式中+VCCT2_ui+_uO+VBBT1RiRi2RoRo1uO1+_ui2+_第212页/共331页2.8 放大电路的频率特性 频率响应和频率失真 频率响应放大电路输入幅度相同的正弦波信号时，输出信号的幅度与相位随信号频率变化 而变化的特性。频率失真放大电路对不同频率的输入信号，不同有 的放大能力和相移，而使输出信号产生 的失真。频率失真也称为线性失真。第213页/共331页输出信号二次谐波基波二次谐波基波输入信号输出信号二次谐波基波幅度失真相位失真相位失真幅度失真频率失真分为频率失真说明图假定输入信号由基波和二次谐波组成第214页/共331页 放大电路的频率响应和瞬态响应 1频率响应 频域法在频率范畴内研究频率特性的方法，或称稳态法。幅频、相频特性曲线。描述频率特性的参数fL、fH、fbwfLfHffbw90_o180_o225_o270_o135_ofbwf描述频率特性的方法第215页/共331页2瞬态响应 瞬态法通过分析研究放大电路瞬态响应，研究放大电路的频率特性的方法。瞬态响应将一单位阶跃信号加到放大电路的输入端，观察输出信号随时间变化的情况。0输出电压波形01输入阶跃信号第216页/共331页 tr fH 0.35=2fL tp100%a.tr与fH的关系上升时间tr描述失真的参数b.与fL的关系平顶降落率0第217页/共331页 晶体管的高频特性1晶体管的高频模型JCJE+第218页/共331页基区体电阻发射区体电阻集电区体电阻发射结电阻集电结电阻C、E极间电阻+第219页/共331页发射结电容集电结电容C、E极间电容+第220页/共331页压控电流源+第221页/共331页晶体管混合型等效模型 电路模型ec+_+_+_第222页/共331页通常re、rc很小，rce、很大，均可以忽略。ec+_+_+_第223页/共331页简化的混合型等效模型ec+_+_+_第224页/共331页低频混合型等效电路ec+_+_+_ec+_+_+_第225页/共331页晶体管混合型低频等效电路与微变等效电路型低频等效电路微变等效电路两者等效ec_+_+ec+_+_+_第226页/共331页故有为晶体管低频电流放大系数其中型低频等效电路微变等效电路两者等效ec_+_+ec+_+_+_第227页/共331页gm的物理意义表示晶体管的发射结电压 对管子集电极电流 的控制能力，称为跨导。定义ec+_+_+_第228页/共331页等效电路ec+_+_+_ec+_+_+_对 密勒等效第229页/共331页图中式中ec+_+_+_第230页/共331页2晶体管的高频特性和高频参数由描述晶体管特性的H参数方程(1)晶体管电流放大倍数 得由上式可画出求 的等效电路第231页/共331页由图可知因 很小,由画出求的等效电路ec+_+_+_第232页/共331页由以上各式得第233页/共331页即令或得第234页/共331页由得 的幅频特性相频特性a.画 的幅频特性曲线第235页/共331页将上式表示为在 坐标系中表示一条直线。式中,第236页/共331页0第237页/共331页对于式中的当时(a)故式在表示 的一条直线。坐标系中，第238页/共331页当时(b)故式表示一条斜率为-20dB/十倍频的直线。在 坐标系中第239页/共331页由此可知，式0的图形是由横轴与斜率为20dB/十倍频的直线合成的曲线。第240页/共331页的图形是由直线综上所述及曲线合成的。第241页/共331页00第242页/共331页0这种图形称为波特图第243页/共331页当时即实际值比 小3dB第244页/共331页0实际的幅频曲线第245页/共331页f称为晶体管的共射极截止频率由可知当f=f时b.画相频特性曲线第246页/共331页由相频特性知当 ff(实际只要ff (实际只要f10f)时当 f=f 时实际上当f=0.1f 或f=10 f时或第247页/共331页画出 的相频特性十倍频第248页/共331页(2)晶体管特征频率fT当f=fT时，由于定义故即第249页/共331页fT是衡量晶体管高频特性的最常用指标由得f和fT都与晶体管的静态工作点有关第250页/共331页(3)晶体管电流放大倍数=(f)可以证明式中0晶体管共基极低频电流放大系数f 晶体管共基极截止频率第251页/共331页晶体管共基极截止频率由 与 的关系通常将 的晶体管称为高频管将 的晶体管称为低频管将代入上式，得第252页/共331页晶体管共基极截止频率特征频率f、fT和f 之间的关系为(4)f、fT和f 的关系第253页/共331页 单管共射极放大电路的频率响应 单管共射极放大电路电路中存在的电容a.耦合电容、旁路电容。b.结电容、极间电容、分布电容及负载电容等。+_T+_+_第254页/共331页放大电路频率响应的分析方法a.将放大电路分为中频、低频和高频三个工作区域。b.分别画出三个区域的微变等效电路。c.分别写出电路在三个区域频率响应的表达式。d.求出相应的参数Aum、fH和fL。e.画出幅频和