模拟电子线路第3章杨凌PPT教案.pptx

模拟模拟(mn)电子线路第电子线路第3章杨凌章杨凌第一页，共100页。第第 3 章章半导体三极管及其基本放大半导体三极管及其基本放大(fngd)电路电路 3.0 引言引言 20世纪世纪40年代年代,由由Bardeen,Brattain和和Schockley在贝尔在贝尔实验实验 室开发的硅晶体管室开发的硅晶体管,在在20世纪世纪50年代和年代和60年代掀起了第一次年代掀起了第一次电子电子 革命革命(gmng).这项成果导致了这项成果导致了1958年集成电路的开发及年集成电路的开发及在电子电路中应在电子电路中应 用广泛的晶体管运算放大器的产生用广泛的晶体管运算放大器的产生.本章介绍的三极管属于双极型器件本章介绍的三极管属于双极型器件,是两类晶体管中的是两类晶体管中的第一第一 种类型种类型.下面将详细讨论其物理结构、工作原理及其在放大电下面将详细讨论其物理结构、工作原理及其在放大电路路 中的应用中的应用.第1页/共100页第二页，共100页。3.1 3.1 双双双双 极极极极 型型型型 晶晶晶晶 体体体体 管管管管(Bipolar Junction Transistor)(Bipolar Junction Transistor)一、结构、分类一、结构、分类(fn li)、符号、符号PNPebc发射区发射区基区基区 集电区集电区(发射结发射结)JeJc (集电结集电结)bec图 3.1becJc (集电结集电结)NPNebc(发射结发射结)Je发射区发射区基区基区 集电区集电区第2页/共100页第三页，共100页。3.1 3.1 双双双双 极极极极 型型型型 晶晶晶晶 体体体体 管管管管(Bipolar Junction Transistor)(Bipolar Junction Transistor)图 3.1 常用集成电路(jchng-dinl)中NPN型三极管的结构剖面图 第3页/共100页第四页，共100页。3.1 BJT3.1 BJT图图 3.2 几种几种(j zhn)BJT的外形的外形结构特点结构特点:1、基区很薄、基区很薄(106m),且轻掺杂且轻掺杂(chn z)(1015 cm3);2、发射区重掺杂、发射区重掺杂(chn z)(1019 cm3);3、集电区面积大、集电区面积大,且掺杂且掺杂(chn z)较轻较轻(1017 cm3).BJT的结构特点是决定其能进行信号放大的内部物质基础的结构特点是决定其能进行信号放大的内部物质基础.第4页/共100页第五页，共100页。3.1 BJT3.1 BJT二、二、BJT的电流分配与电流放大作用的电流分配与电流放大作用 1、BJT内部载流子的传输过程内部载流子的传输过程见图见图3.3所示所示.BJT放大所必须具备的外部放大所必须具备的外部(wib)条件是条件是:Je正偏正偏,Jc反偏反偏.发射区发射电子发射区发射电子,形成射极电流形成射极电流IE;电子在基区复合电子在基区复合,形成基极电流形成基极电流IB;集电区收集电子集电区收集电子,形成集电极电流形成集电极电流IC.IE=IC+IB(1+)IB (31)IC=IB+ICEO IB (32)IC=IE+ICBO IE (33)第5页/共100页第六页，共100页。3.1 BJT3.1 BJTIB=IEp+(IEnICn1)ICBOIC=ICn1+ICn2+ICp=ICn1+ICBOICBO+VBBRBRC +VCC NPNECBJeIEnIcn1Icn2IcpICBOJcIEpIBIEIC图 3.3IE=IC+IB IE=IEp+IEnIC=IEn+ICBOIE+ICBO IC=ICn1+ICBO ICn1 IC=(34)IEn IEIC=(IB+IC)+ICBO 1IC=IB+ICBO 1 1 第6页/共100页第七页，共100页。3.1 BJT3.1 BJT 1IC=IB+ICBO 1 1 =(35)1 1ICEO=ICBO 1 =(1+)ICBO (36)IC=IB+ICEO IB IE=IC+IB(1+)IB 2.、ICBO、ICEO的物理含义的物理含义共基极直流电流放大倍数共基极直流电流放大倍数.1,1.ICn1 IC=IEn IE第7页/共100页第八页，共100页。3.1 BJT3.1 BJT =1 ICn1 =IEn IB=IEp+(IEnICn1)ICBO=IEICn1ICBO ICICBO IC=IB+ICBO IB 共射极直流电流放大倍数共射极直流电流放大倍数.1.=1 =(38)1+图 3.4ICBO 受温度受温度(wnd)影响较大影响较大ceb+VCCICBO(37)第8页/共100页第九页，共100页。3.1 BJT3.1 BJT +VBE +VCB+VCCICEO图 3.5ICEO=ICBO+ICBO=(1+)ICBO3.电流电流(dinli)分配关系分配关系IE=IEBS(e 1)IEBS e (39)VBEVTVBEVTIC IB 三、三、BJT的特性的特性(txng)曲线曲线IC IE ISeVBEVT第9页/共100页第十页，共100页。3.1 BJT3.1 BJT1、输入、输入(shr)特性特性 共射接法共射接法iB=f(vBE)vCE=CE +vCE iC+vBE iBBC(a)vCE1V(b)vCE=0VvBE/V0iB/A图 3.6EBCWBNPN(c)基区宽度调制(tiozh)效应第10页/共100页第十一页，共100页。3.1 BJT3.1 BJT2、输出特性输出特性 共射接法共射接法iC=f(vCE)iB=C图 3.7OvBE1vBE2vBE3vBE4vCEVAiCA图 3.8 VCEIC ISe 1 (310)VAVBEVT20A60AiB=100A80A40A放 大 区iC/mA0vCE/V饱和区ICEOV(BR)CEO截止区击 穿 区054321第11页/共100页第十二页，共100页。3.1 BJT3.1 BJT(1)放大放大(fngd)区区 Je正偏正偏,Jc反偏反偏.IC=IB+ICEO IB VCEIC(b)IC(a)IC IC 图 3.9第12页/共100页第十三页，共100页。3.1 BJT3.1 BJT(2)截止区截止区 Je、Jc均反偏均反偏.工程上规定工程上规定IB=0(IC=ICEO0)以下的区域以下的区域(qy)称为截止区称为截止区;严格说来严格说来,截止区应是截止区应是IE=0以下的区域以下的区域(qy).(IC=ICBO,IB=ICBO)(3)饱和区饱和区 Je、Jc均正偏均正偏.VBE(sat)0.7V;VCE(sat)0.3V(4)击穿区击穿区 VCEVCB Jc 雪崩击穿雪崩击穿 V(BR)CEO IB V(BR)CEO ICIB ICIB 第13页/共100页第十四页，共100页。3.1 BJT3.1 BJT四、四、BJT的主要参数的主要参数 1、表征放大能力、表征放大能力(nngl)的参数的参数 IC=IB共射极直流电流放大系数共射极直流电流放大系数(hFE).iC=(311)iB共射极交流共射极交流(jioli)电流放大系数电流放大系数(hfe).在小信号条件下在小信号条件下,.IC=IE共基极直流电流放大系数共基极直流电流放大系数.第14页/共100页第十五页，共100页。3.1 BJT3.1 BJT共基极交流共基极交流(jioli)电流放大系数电流放大系数.iC=(312)iE =1 =(314)1+=(313)1 =1+2、表征稳定性的参数、表征稳定性的参数 极间反向电流极间反向电流 ICBO:集电极集电极 基极反向饱和电流基极反向饱和电流.ICEO:集电极集电极 发射极反向饱和电流发射极反向饱和电流.(穿透电流穿透电流)3、表征安全、表征安全(nqun)工作区域的参数工作区域的参数第15页/共100页第十六页，共100页。3.1 BJT3.1 BJT(1)集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM(2)集电极最大允许耗散功率集电极最大允许耗散功率PCM(3)反向击穿电压反向击穿电压 V(BR)EBO:集电极开路集电极开路(kil)时时,发射发射极极 基极间的反向击穿电压基极间的反向击穿电压.V(BR)CBO:发射极开路发射极开路(kil)时时,集电集电极极 基极间的反向击穿电压基极间的反向击穿电压.V(BR)CEO:基极开路基极开路(kil)时时,集电极集电极发射极间的反向击穿电压发射极间的反向击穿电压.V(BR)CBO V(BR)CEO V(BR)EBOV(BR)CEOPCMVCE/V安 全 工 作 区图图 3.10OIC/mAICM第16页/共100页第十七页，共100页。3.1 BJT3.1 BJTV(BR)CBOV(BR)CES V(BR)CER V(BR)CEO vCE iC V(BR)CEORBV(BR)CESV(BR)CBO图图 3.11第17页/共100页第十八页，共100页。3.1 BJT3.1 BJT4、温度、温度(wnd)特性特性 VBE/T=(22.5)mV/oC;/(T)=(0.51)%/oC;ICBO(T2)=ICBO(T1)2T2T1 105、结电容、结电容(dinrng)发射结电容发射结电容(dinrng)Cbe,集电结电容集电结电容(dinrng)Cbc.五、五、BJT的电路模型的电路模型 1、直流等效电路模型、直流等效电路模型(放大区放大区)第18页/共100页第十九页，共100页。3.1 BJT3.1 BJT(a)b+VCC +VBB eIERcICRBIBcIB+VCC +VBB c(b)RCICRBbeIB +VBE 图 3.12 VBBVBE IB=RB IC=IBVCE=VCCICRC2、交流小信号等效电路模型、交流小信号等效电路模型(mxng)(放大区放大区)第19页/共100页第二十页，共100页。3.1 BJT3.1 BJT名名 称称总电压或总电压或 总电流总电流直流量直流量交流量交流量 基本基本关系式关系式瞬时值瞬时值有效值有效值基极电流基极电流iBIBQibIbiB=IBQ+ib集电极电流集电极电流iCICQicIciC=ICQ+ic基基射电压射电压vBEVBEQvbeVbevBE=VBEQ+vbe集集射电压射电压vCEVCEQvceVcevCE=VCEQ+vce表表3-1bce?mV甚至(shnzh)V第20页/共100页第二十一页，共100页。3.1 BJT3.1 BJT+vCEiC+vBEiBbce(a)+hrevce hie1/hoehfeib+vceic+vbeibbce(b)rbeib+vceic+vbeibbce(c)图 3.13iB=IBQ+ib vBE=VBEQ+vbe iC=ICQ+ic vCE=VCEQ+vce vBE=f1(iB,vCE)iC=f2(iB,vCE)vBE vBEvBE=f1(iB,vCE)=f1(IBQ,VCEQ)+ib+vce+iB Q vCE QVBEQvbe第21页/共100页第二十二页，共100页。3.1 BJT3.1 BJT iC=f2(iB,vCE)=f2(IBQ,VCEQ)+ICQicvbe ichie hrehfe hoe ib vce=hie()hre hfe hoe(S)h ehie hrehfe hoe=rbe T 1/rce=103 103 104 102 103 S(315)(316)(317)vBE vBEvbe=ib+vce=hieib+hrevcehieib iB Q vCE Q iC iCic=ib+vce=hfeib+hoevce hfeib iB Q vCE Q第22页/共100页第二十三页，共100页。3.1 BJT3.1 BJTbierbebrbbeereib VT(mV)rbe=rbb+(1+)(318)IEQ(mA)rbe=Vbe Ib re 0 Vbe Ib rbb+Ie rb e 图 3.14 1 iE IEBS e IEQ =IEBSe =rbe vBE Q vBE VT VTvBEVT vBE=VBEQ VBEQ VT第23页/共100页第二十四页，共100页。3.1 BJT3.1 BJT六、六、BJT的基本的基本(jbn)应用应用 1、电流源、电流源OiI0v(b)OiviBQvCE(sat)(d)i=I0+v(a)RC +VCC +v=vCE iCiB(c)图 3.152、开关、开关 图图3.16所示为所示为BJT反相器电路反相器电路,BJT在截止在截止(jizh)区和饱和区之区和饱和区之第24页/共100页第二十五页，共100页。3.1 BJT3.1 BJT间切换间切换.负载可以负载可以(ky)是电动机是电动机,发光二极管或其他电子设备发光二极管或其他电子设备.+vBE VCC+vCE图 3.16iCiB负载vIvO3、放大器、放大器第25页/共100页第二十六页，共100页。3.2 3.2 放放放放 大大大大 器器器器 概概概概 述述述述 放大器放大器(Amplifier)是应用最广泛的一种功能是应用最广泛的一种功能(gngnng)电路电路.大多数大多数模拟电子系统都应用了不同类型的放大电路模拟电子系统都应用了不同类型的放大电路.一、放大的概念一、放大的概念 放大器的作用是将输入信号进行不失真的放大放大器的作用是将输入信号进行不失真的放大,使输出信使输出信号强度号强度(功率、电压或电流功率、电压或电流)大于输入信号强度大于输入信号强度,且不失真地重且不失真地重现输入信号波形现输入信号波形.放大器实际上是一种能量控制装置放大器实际上是一种能量控制装置.它利用三极管它利用三极管(或场效或场效应管应管)的放大和控制作用的放大和控制作用,将直流电源的能量转换为放大了的交将直流电源的能量转换为放大了的交流输出能量流输出能量.第26页/共100页第二十七页，共100页。3.2 3.2 放放放放 大大大大 器器器器 概概概概 述述述述来自特定来自特定(tdng)信源的时变信号在能被利用之前常常需要放大信源的时变信号在能被利用之前常常需要放大.(举例说明举例说明)信号源信号源放大器放大器负载负载 高信号高信号 功率功率 CD 播放器播放器扬声器扬声器 DC功率功率 低信号低信号 功率功率图 3.17 DC电压源电压源第27页/共100页第二十八页，共100页。3.2 3.2 放放放放 大大大大 器器器器 概概概概 述述述述二、放大器的主要二、放大器的主要(zhyo)性能指标性能指标+Vo+ViIiIo信号源信号源放大器放大器负载负载RiRo +Vs RsRL图 3.181、输入电阻、输入电阻 Vi Ri=(319)Ii 第28页/共100页第二十九页，共100页。3.2 3.2 放放放放 大大大大 器器器器 概概概概 述述述述2、输出电阻、输出电阻 VT Ro=(Vs=0 或 Is=0)(320)IT 3、增益、增益(放大放大(fngd)倍数倍数)Vo Io Io VoAv=Ai=Ag=Ar=(321)Vi Ii Vi Ii 电压增益电压增益=20lgAvdB 电流增益电流增益=20lgAidB放大器的四种放大器的四种(s zhn)模型模型第29页/共100页第三十页，共100页。3.2 3.2 放放放放 大大大大 器器器器 概概概概 述述述述 (a)电压(diny)放大器+AvtVi +Vs RiRL+VoRoRs+Vi RL Av=Avt Ro RL AvAvt (322)Ro+RLRi Rs (Ri)Ro RL(Ro0)Vo Vo Vi RiAvs=Av Ri Rs AvsAv (323)Vs Vi Vs Rs+Ri第30页/共100页第三十一页，共100页。3.2 3.2 放放放放 大大大大 器器器器 概概概概 述述述述 (b)电流(dinli)放大器IsRiRLIoRsAinIiIiRoRi Rs (Ri0)Ro RL(Ro)Ro Ai=Ain Ro RL AiAin (324)Ro+RL Io Io Ii RsAis=Ai Ri Rs AisAi (325)Is Ii Is Rs+Ri第31页/共100页第三十二页，共100页。3.2 3.2 放放放放 大大大大 器器器器 概概概概 述述述述RiRs (Ri0)RoRL(Ro0)(c)互阻互阻放大器放大器+VoRo+Art IiRiRLRsIsIiRi Rs (Ri)RoRL(Ro)(d)互导互导放大器放大器 +Vs 图 3.19RiRLRs+ViAgsViRoIo第32页/共100页第三十三页，共100页。3.2 3.2 放放放放 大大大大 器器器器 概概概概 述述述述 BW=fH fL (326)3dB图 3.20O20lgAvdB3dBfHfLf/Hz带宽带宽4、带宽带宽(di kun)5、非线性失真系数、非线性失真系数(xsh)V2ok k=2 =(327)Vo1 第33页/共100页第三十四页，共100页。3.2 3.2 放放放放 大大大大 器器器器 概概概概 述述述述三、基本三、基本(jbn)放大器的组放大器的组成成 1、三极管的三种基本、三极管的三种基本(jbn)接法接法图图 3.21 beicibc(a)(b)cieibbebiciece(c)2、基本、基本(jbn)共发射极放大器共发射极放大器第34页/共100页第三十五页，共100页。+C1RL+voVT+vs RCRBVCC+vi(a)C2Rs3.2 3.2 放放放放 大大大大 器器器器 概概概概 述述述述+vs CE+C1REVTRLRB2Rs+voRCRB1VCC+vi(b)C2+图图 3.22 3、各元件、各元件(yunjin)的作用的作用第35页/共100页第三十六页，共100页。3.2 3.2 放放放放 大大大大 器器器器 概概概概 述述述述 VT:放大电路的核心元件放大电路的核心元件.具有电流放大作用具有电流放大作用.直流电源直流电源VCC:为三极管提供放大的外部条件为三极管提供放大的外部条件;并为放大器提供能量来源并为放大器提供能量来源.基极偏置电阻基极偏置电阻RB:为三极管提供合适的基极偏置电流为三极管提供合适的基极偏置电流IBQ.集电极负载电阻集电极负载电阻RC:将将icvce,以实现电压放大以实现电压放大.同时同时,RC也起直流负载的作用也起直流负载的作用.耦合电容耦合电容C1、C2:“通交隔直通交隔直”,一般一般(ybn)用电解电容用电解电容,连接时注意电容的极性连接时注意电容的极性.负载电阻负载电阻RL:放大电路的外接负载放大电路的外接负载,它可以是耳机、扬声器或其他执行机构它可以是耳机、扬声器或其他执行机构,也可以是后级放大电路的输入电阻也可以是后级放大电路的输入电阻.第36页/共100页第三十七页，共100页。3.2 3.2 放放放放 大大大大 器器器器 概概概概 述述述述四、放大器的直流通路和交流通路四、放大器的直流通路和交流通路 1、直流通路的画法、直流通路的画法:将电容作开路处理将电容作开路处理,电感作短路处电感作短路处理理.2、交流通路的画法、交流通路的画法:将电容及直流电源作短路处理将电容及直流电源作短路处理.3、放大器中电压、电流、放大器中电压、电流(dinli)的符号规定的符号规定 如表如表3-1第37页/共100页第三十八页，共100页。RLVT+vi +vs Rs+voRCRBibicVTRL+viic +vs Rs+voRCRBib3.2 3.2 放放放放 大大大大 器器器器 概概概概 述述述述VTRCRBVCCIBQICQ +VCEQ (a)ICQRB2IBQVTRCRB1VCCRE +VCEQ (b)RB=RB1 RB2图图 3.23 第38页/共100页第三十九页，共100页。+C1RL+voVT+vs RCRBVCC+vi(a)C2Rs3.2 3.2 放放放放 大大大大 器器器器 概概概概 述述述述五、放大器的基本五、放大器的基本(jbn)工作情况工作情况0vitvBEtVBEQiBtIBQiCtICQvCEtVCEQvot0(b)图图 3.24 第39页/共100页第四十页，共100页。3.2 3.2 放放放放 大大大大 器器器器 概概概概 述述述述直流电源直流电源VCC提供提供(tgng)的功率为的功率为:1 1PV=VCCiC=VCC(ICQ+Icmsint)dt=VCCICQ 2 22020加到加到RC上的功率上的功率(gngl)为为:1 1 1PL=iC2RC=(ICQ+Icmsint)2RC dt=ICQ2RC+Icm2RC 2 2 22020加到三极管上的功率加到三极管上的功率(gngl)为为:1 1PC=vCEiC=(VCEQIcmRCsint)(ICQ+Icmsint)dt 2 2 1 =VCEQICQ Icm2RC 22020PV=VCCICQ=(VCEQ+ICQRC)ICQ=VCEQICQ+ICQ2RC=PL+PCvi=0,PV=PL+PC;vi,PC ，PL .PV PL VT第40页/共100页第四十一页，共100页。VTRCRBVCCIBQICQ +VCEQ +C1RL+voVT+vs RCRBVCC+viC2Rs3.3 3.3 放大器的图解放大器的图解放大器的图解放大器的图解(tji)(tji)分析方法分析方法分析方法分析方法 图解分析可以提供对放大器工作情况的直观图解分析可以提供对放大器工作情况的直观(zhgun)认识认识.一、静态分析一、静态分析 1、分析目的、分析目的:确定确定Q点点(VBEQ、IBQ、VCEQ、ICQ)2、分析对象、分析对象:直流通路直流通路第41页/共100页第四十二页，共100页。3.3 3.3 放大器的图解放大器的图解放大器的图解放大器的图解(tji)(tji)分析方法分析方法分析方法分析方法3、分析、分析(fnx)步骤步骤:VCC=IB RB+VBEIB=f(VBE)VCE=CVCC=IC RC+VCEIC=f(VCE)IB=CIBQVCC RBVCCQOIBVBEVBEQ直流负载线直流负载线直流负载线直流负载线OVCCVCEQVCEIC IBQVCC RCICQ图图 3.25 第42页/共100页第四十三页，共100页。RLVT+vi +vs Rs+voRCRBibic+C1RL+voVT+vs RCRBVCC+viC2Rs3.3 3.3 放大器的图解放大器的图解放大器的图解放大器的图解(tji)(tji)分析方法分析方法分析方法分析方法二、动态分析二、动态分析 1、分析目的、分析目的:确定确定(qudng)Av、Vom,了解非线性了解非线性失真失真.2、分析对象、分析对象:交流通路交流通路3、分析、分析(fnx)步骤步骤:(1)(2)(3)第43页/共100页第四十四页，共100页。3.3 3.3 放大器的图解放大器的图解放大器的图解放大器的图解(tji)(tji)分析方法分析方法分析方法分析方法Avt AvRL,RL=RC,Avt=Av iBOQvBEIBQOvCEiC VCCIBQVCC RC交流负载线交流负载线ICQVCEQICQ RL 1 RC 1 RLRL=RCRL图图 3.26 第44页/共100页第四十五页，共100页。3.3 3.3 放大器的图解放大器的图解放大器的图解放大器的图解(tji)(tji)分析方法分析方法分析方法分析方法三、建立三、建立(jinl)Q点的必点的必要性要性QQQIBQQQQ图图 3.27OiBvBEOvCEVCCIBQVCC RCICQVCEQ截止截止失真失真饱和饱和失真失真iC 第45页/共100页第四十六页，共100页。3.4 3.4 放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法一、静态分析一、静态分析 1、分析目的、分析目的(md):确定确定Q点点(VBEQ、IBQ、VCEQ、ICQ)2、分析对象、分析对象:直流通路直流通路 (a)固定偏置固定偏置VTRCRBVCCIBQICQ +VCEQ 图图 3.28 VBBVBE IBQ=RB ICQ=IBQVCEQ=VCCICQRC第46页/共100页第四十七页，共100页。3.4 3.4 放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法ICQIBQRB2VTRCRB1VCCRE +VCEQ 图图 3.29 (b)分压偏置分压偏置(pin zh)ICQ=IBQVCEQ=VCCICQRCIEQRE VCCICQ(RC+RE)RB=RB1RB2 VBBVBE IBQ=RB+(1+)RE RB2VBB=VCC RB1+RB2 +VBB+VCCVTRCRBREIBQICQ +VCEQ 第47页/共100页第四十八页，共100页。ICQIBQRB2VTRCRB1VCCRE +VCEQ 3.4 3.4 放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法 RB2VBQ VCC RB1+RB2 IBQ=ICQ/VCEQVCCICQ(RC+RE)VEQ VBQ VBEICQIEQ=RE RE若若(1+)RE 10RB,可按如下可按如下(rxi)方法确定方法确定Q点点.IBQVBQVEQ IEQ(ICQ)VCEQ第48页/共100页第四十九页，共100页。VTRCRBVCCIBQICQ +VCEQ 3.4 3.4 放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法 T VBE ICQ ICBOVCC=6V,RB=270k,RC=2k T30oC,=130,VBE=0.625V,ICBO=81012A IBQ=19.91A,ICQ=2.59mA,VCEQ=0.82V(c)两种偏置电路两种偏置电路(dinl)的比较的比较 T=300K,=100,VBE=0.7V,ICBO=1012A IBQ=19.63A,ICQ=1.96mA,VCEQ=2.08V第49页/共100页第五十页，共100页。IEQICQIBQRB2VTRCRB1VCCREVEQVBQI13.4 3.4 放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法分压偏置电路最大的优点分压偏置电路最大的优点(yudin)是稳定了是稳定了Q点点.T ICQ(IEQ)VEQVBEQ(VBQVEQ)ICQ IBQ 【例【例 3.1】电路如上图】电路如上图 所示所示.设设RB1=56k,RB2=12.2k,RC=2k,RE=0.4k,VCC=10V,VBE=0.7V,=100.(1)试试 确定确定(qudng)Q点点.(2)当当在一定范围内变化时在一定范围内变化时,确定确定(qudng)Q点变化范围点变化范围.第50页/共100页第五十一页，共100页。3.4 3.4 放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法【解解】(1)RB2 12.2VBB=VCC=101.79V RB1+RB2 56+12.2ICQ=IBQ=10021.6=2.16mAVCEQ=VCCICQRCIEQRE 4.81VRB=RB1RB2=5612.2 10 k VBBVBE(on)1.79 0.7 IBQ=21.6A RB+(1+)RE 10+1010.4IEQ=(1+)IBQ=10121.6=2.18mA上述上述(shngsh)结果表明结果表明:晶体三极管被偏置在放大区晶体三极管被偏置在放大区.第51页/共100页第五十二页，共100页。3.4 3.4 放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法(2)当当 变化变化50时时,可得到可得到(d do)以下的结果以下的结果:IBQ(A)ICQ(mA)IEQ(mA)VCEQ(V)5035.91.801.835.6710021.62.162.184.8115015.52.322.344.40表表 3-2 当当 变化率为变化率为3:1时时,集电极电流和集集电极电流和集-射电压的变化率射电压的变化率 只有只有1.29:1.射极电阻射极电阻RE能在能在变化时变化时,稳定静态工作点稳定静态工作点.【例【例 3.2】试设计一分】试设计一分(y fn)压偏置电路压偏置电路,要求要求ICQ=1mA,VCEQ=4.5V,已知已知VCC=9V,=100.第52页/共100页第五十三页，共100页。IEQICQIBQRB2VTRCRB1VCCREVEQVBQI13.4 3.4 放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法 实际情况下实际情况下,为要使为要使Q点稳定点稳定,I1愈大愈大于于IB以及以及(yj)VB愈大于愈大于VBE愈好愈好,但为兼但为兼顾其顾其他指标他指标,对于硅管对于硅管,一般可选取一般可选取 I1=(510)IB VEQ=0.2VCC 或或 VEQ=(13)V【解解】(1)取取 VEQ=0.2VCC=0.29=1.8V 则则 RE=VEQ/IEQVEQ/ICQ=1.8/1=1.8k (2)取取 I1=10IBQ=10ICQ/=0.1mA 则则 RB1+RB2=VCC/I1=90k 第53页/共100页第五十四页，共100页。3.4 3.4 放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法 RB2VBQ=VCC RB1+RB2 VBQ=VBE+VEQ=0.7+1.8=2.5V RB1+RB2=90kRB2=25kRB1=90RB2=65 k(3)VCEQVCCICQ(RC+RE)VCCVCEQ 9 4.5 RC=RE=1.8=2.7 k ICQ 1说明说明:除三极管放大电路除三极管放大电路(dinl)外外,分压偏置电路分压偏置电路(dinl)还适用于各种场还适用于各种场效应管放大电路效应管放大电路(dinl).第54页/共100页第五十五页，共100页。RLVT+vi +vs Rs+voRCRBibic3.4 3.4 放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法二、动态分析二、动态分析 1、分析目的、分析目的:确定确定 Av、Ai、Ri、Ro.2、分析对象、分析对象(duxing):交流交流通路通路 3、分析步骤、分析步骤:(1)(2)(3)+ViRobc +Vs RLIbIc+VoRCRBIbIirbeIoeRiRs图图 3.30 第55页/共100页第五十六页，共100页。3.4 3.4 放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法 Vo Av=Vi Vo=Ic(RCRL)=IbRLVi=Ibrbe RLAv=(328)rbe Vi Ri=Ri=RBrberbe (329)Ii VT Ro=Ro=RC IT Vs=0(320)Ro+VTcIbbrbeRsIcRCRBIbITe图图 3.31 第56页/共100页第五十七页，共100页。3.4 3.4 放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法 Io Ai=Ii Ro Ro Io=Ic =Ib Ro+RL Ro+RL Ro Ai (331)Ro+RL RL=0,Ain 三、带射极电阻三、带射极电阻(dinz)的共发射极放大器的共发射极放大器 1、电路结构、电路结构:如图如图3.32所示所示.2、静态分析、静态分析:与图与图3.29相似相似.3、动态分析、动态分析:RBIb=Ii Ii RB+rbe第57页/共100页第五十八页，共100页。RLC2CERE1VTRE2RB2C1+vs Rs+vi+voRCRB1VCC(a)3.4 3.4 放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法图图 3.32 VTRE1 +vs icRs+voRCRB+viRLib(b)IbcRL+VirbeIc +Vs Rs+VoRCRBIbIiIobeRiRoRE1(c)Ri第58页/共100页第五十九页，共100页。3.4 3.4 放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法 RLAv=(332)rbe+(1+)RE1 Vo Av=Vi Vo=Ic(RCRL)=IbRLVi=Ibrbe+IeRE1=Ib rbe+(1+)RE1Ri=RBRi=RB rbe+(1+)RE1 (333)ViRi=rbe+(1+)RE1 IbRo RC (334)其中其中(qzhng):若考虑(kol)rce，Ro的求法如下：第59页/共100页第六十页，共100页。3.4 3.4 放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法RCRoRorbeIb+VTRsRBrceITbceIbRE1RsIc图图 3.33 RE1Ro=RCRo=RC rce(1+)(335)rbe+RE1+RsVT=(IcIb)rce+(Ib+Ic)RE1 RE1Ib=Ic rbe+RE1+Rs VT RE1Ro=rce(1+)Ic rbe+RE1+Rs第60页/共100页第六十一页，共100页。3.4 3.4 放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法其中，rce的意义(yy)如下：OIBQvCEVAiCAQVCEQICQ Vce VCEQ+VA VArce=iC ICQ ICQQ第61页/共100页第六十二页，共100页。RE22kCERE120VT RL8.2kRC8.2k+viC1+voRB156kVCC15VC2RB215k3.4 3.4 放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法【例【例 3.3】试确定图】试确定图3.34所示电路所示电路(dinl)的的Av、Ri、Ro.已知晶体管的已知晶体管的 参数如下参数如下:VBE=0.7V,=150,VA=100V.【解】【解】(1)静态分析静态分析图图 3.34 RB=RB1RB2=561511.83k RB2 15 VBB=VCC=153.17V RB1+RB2 56+15 VBBVBE(on)IBQ=RB+(1+)(RE1+RE2)3.170.7 =7.8A 11.83+(1+150)(0.02+2)第62页/共100页第六十三页，共100页。3.4 3.4 放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法ICQ=IBQ=1507.8 103 1.17mAIEQ=(1+)IBQ=1517.8 103 1.18mA或 VEQ VBQVBE(on)3.170.7 ICQIEQ=1.22mA RE1+RE2 RE1+RE2 0.02+2rceVA/ICQ=100/1.17 85.47k(81.97k)(2)动态分析动态分析 VT 26rbe=rbb+(1+)=0+(1+150)3.33k(3.22k)IEQ 1.18 RL 150(8.2 8.2)Av=96.9(98.6)rbe+(1+)RE1 3.33+(1+150)0.02 第63页/共100页第六十四页，共100页。3.4 3.4 放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法放大器的等效电路分析法Ri =RB rbe+(1+)RE1 =11.83 3.33+(1+150)0.02 4.13k(4.1k)RoRCRo=8.2 102.4 7.59k(7.57k)RE1 1500.02 Rorce 1+=85.47(1+)102.4k rbe+RE1+RB 3.33+0.02+11.83(98.29k)如果假设如果假设VA=,则则RoRC=8.2 k 讨论讨论(toln):放大器的增益几乎与放大器的增益几乎与的变化无关的变化无关.表表3-3的计算证明了这一事实的计算证明了这一事实.Av 5095.8(97.2)10096.5(98.3)15096