电子技术基础模拟部分课件康华光.pptx

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1、14.1 半导体三极管半导体三极管4.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法4.4 放大电路静态工作点的稳定问题放大电路静态工作点的稳定问题4.5 共集电极放大电路和共基极放大电路共集电极放大电路和共基极放大电路4.2 共射极放大电路的工作原理共射极放大电路的工作原理4.6 组合放大电路组合放大电路4.7 放大电路的频率响应放大电路的频率响应第1页/共117页24.1 半导体三极管半导体三极管的结构简介的结构简介放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理的的VI特性曲线特性曲线的主要参数的主要参数第2页/共117页3 半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类型半导体三极管的结构示意图

2、如图所示。它有两种类型:NPN型和型和PNP型。型。两种类型的三极管两种类型的三极管发射结发射结(Je)集电结集电结(Jc)基极基极，用B或b表示（Base）发射极发射极，用E或e表示（Emitter）；集电极集电极，用C或c表示（Collector）。发射区发射区集电区集电区基区基区三极管符号三极管符号的结构简介的结构简介第3页/共117页4 BJT结构特点结构特点：发射区的掺杂浓度最高；发射区的掺杂浓度最高；集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。掺杂浓度最低。管芯

3、结构剖面图管芯结构剖面图第4页/共117页5 三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的。三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的。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放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理1.内部载流子的传输过程内部载流子的传输过程 由于三极管内有两种载流子(自由电子和空穴)参与导电，故称为双极型三极管或BJTBJT(Bipolar Junction Transistor)。发射区：发射载流子发射区：发射载流子集电区：收集载流子集电区：收集载流子基区：传送和控制载流子基区：传送和控制载流子 （

4、以（以NPNNPN为例）为例）IC=InC+ICBOIE=IB+IC第5页/共117页62.电流分配关系电流分配关系根据传输过程可知根据传输过程可知 IC=InC+ICBO通常通常 IC ICBO 为电流放大系数。它只为电流放大系数。它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般有关，与外加电压无关。一般 =0.9 0.99。IE=IB+IC放大状态下BJTBJT中载流子的传输过程第6页/共117页7 是另一个电流放大系数。同样，它也只与管子的结构尺寸和掺是另一个电流放大系数。同样，它也只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般杂浓度有关，与外加

5、电压无关。一般 1。根据根据IE=IB+IC IC=InC+ICBO且令且令ICEO=(1+)ICBO（穿透电流）（穿透电流）2.电流分配关系电流分配关系第7页/共117页83.三极管的三种组态三极管的三种组态共集电极接法共集电极接法，集电极作为公共电极，用，集电极作为公共电极，用CC表示。表示。共基极接法共基极接法，基极作为公共电极，用基极作为公共电极，用CB表示；表示；共发射极接法共发射极接法，发射极作为公共电极，用，发射极作为公共电极，用CE表示；表示；BJT的三种组态的三种组态第8页/共117页9+-bce共射极放大电路VBBVCCvBEiCiB+-vCE iB=f(vBE)vCE=c

6、onst(2)当当vCE1V时，时，vCB=vCE-vBE0，集电结已进入反偏状态，开始收，集电结已进入反偏状态，开始收 集电子，基区复合减少，同样的集电子，基区复合减少，同样的vBE下下 IB减小，特性曲线右移。减小，特性曲线右移。(1)当当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。1.输入特性曲线输入特性曲线（以共射极放大电路为例）（以共射极放大电路为例）的的V-I 特性曲线特性曲线0.40.2(V)(uA)BE80400.80.6iBv1VCEv=0VvCE第9页/共117页10饱和区：iC明显受vCE控制的区域，该区域内，此时，发射结正偏，集电

7、结正偏。iC=f(vCE)iB=const2.2.输出特性曲线输出特性曲线输出特性曲线的三个区域:截止区：iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时，vBE小于门槛电压。硅管0.5V，锗管0.1V放大区：iC平行于vCE轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。的的V-I 特性曲线特性曲线第10页/共117页11(1)共发射极直流电流放大系数共发射极直流电流放大系数 =（ICICEO）/IBIC/IB vCE=const1.电流放大系数电流放大系数 的主要参数的主要参数第11页/共117页12的主要参数的主要参数(2)共发射极交流电流放大系数共发射极交流电流放大系数 =I

8、C/IB vCE=const 当当ICBO和和ICEO很小时，很小时，可以不加区分。可以不加区分。第12页/共117页13 2.极间反向电流极间反向电流(1)集电极基极间反向饱和电流集电极基极间反向饱和电流ICBO 发射极开发射极开路时，集电结的反向饱和电流。路时，集电结的反向饱和电流。的主要参数的主要参数第13页/共117页14 (2)集电极发射极间的反向饱和电流集电极发射极间的反向饱和电流ICEO ICEO=（1+）ICBO 的主要参数的主要参数 2.极间反向电流极间反向电流第14页/共117页15(1)集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM(2)集电极最大允许功率损耗集电极最大允许功

9、率损耗PCM PCM=ICVCE 3.极限参数极限参数的主要参数的主要参数第15页/共117页16 3.极限参数极限参数的主要参数的主要参数(3)反向击穿电压反向击穿电压 V(BR)CBO发射极开路时的集电结反发射极开路时的集电结反 向击穿电压。向击穿电压。V(BR)EBO集电极开路时发射结的反集电极开路时发射结的反 向击穿电压。向击穿电压。V(BR)CEO基极开路时集电极和发射基极开路时集电极和发射 极间的击穿电压。极间的击穿电压。几个击穿电压有如下关系几个击穿电压有如下关系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR)EBO第16页/共117页17温度对温度对BJT参数及特性的影响参数及特性

10、的影响(1)温度对ICBO的影响温度每升高10，ICBO约增加一倍。(2)温度对 的影响温度每升高1，值约增大0.5%1%。(3)温度对反向击穿电压V(BR)CBO、V(BR)CEO的影响温度升高时，V(BR)CBO和V(BR)CEO都会有所提高。2.温度对BJT特性曲线的影响1.温度对BJT参数的影响第17页/共117页184.2 共射极放大电路的工作原共射极放大电路的工作原理理基本共射极放大电路的组成基本共射极放大电路的组成输入回路（基极回路）输入回路（基极回路）输出回路（集电极回路）输出回路（集电极回路）第18页/共117页19简化电路及习惯画法简化电路及习惯画法习惯画法习惯画法 共射极

11、基本放大电路共射极基本放大电路第19页/共117页20vi=0基本共射极放大电路的工作原理基本共射极放大电路的工作原理第20页/共117页21vi=Vsin t第21页/共117页22放大电路的放大电路的静态和动态静态和动态 静态：静态：输入信号为零（输入信号为零（v vi i=0=0 或或 i ii i=0=0）时，）时，放大电路的工作状态，也称放大电路的工作状态，也称直流工作状态直流工作状态。动态：动态：输入信号不为零时，放大电路的工作输入信号不为零时，放大电路的工作状态，也称状态，也称交流工作状态交流工作状态。电路处于静态时，三极管个电极的电压、电电路处于静态时，三极管个电极的电压、电流

12、在特性曲线上确定为一点，称为流在特性曲线上确定为一点，称为静态工作点静态工作点，常称为常称为Q点。一般用点。一般用IB、IC、和、和VCE（或（或IBQ、ICQ、和、和VCEQ ）表示。）表示。第22页/共117页23直流通路和交流通路直流通路和交流通路交流通路交流通路 直流通路直流通路 耦耦合合电电容容：通通交交流流、隔隔直直流流 直直流流电电源源和和耦耦合合电电容容对对交交流相当于短路流相当于短路 共射极放大电路共射极放大电路第23页/共117页244.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法 图解分析法图解分析法 小信号模型分析法小信号模型分析法 静态工作情况分析静态工作情况分析 动态工

13、作情况分析动态工作情况分析 BJT的小信号建模的小信号建模 共射极放大电路的小信号模型分析共射极放大电路的小信号模型分析第24页/共117页25 共射极放大电路共射极放大电路 1.用近似估算法求静态工作点用近似估算法求静态工作点根据直流通路可知：根据直流通路可知：采用该方法，必须已知三极管的采用该方法，必须已知三极管的 值值。一般硅管一般硅管VBE=0.7V，锗管，锗管VBE=0.2V。直流通路直流通路+-一、一、静态工作情况分析静态工作情况分析 图解分析法图解分析法第25页/共117页26 采用该方法分析静态工作点，必须已知三极采用该方法分析静态工作点，必须已知三极管的输入输出特性曲线。管的

14、输入输出特性曲线。共射极放大电路共射极放大电路2.用图解分析法确定静态工作点用图解分析法确定静态工作点 首先，画出直流通路首先，画出直流通路直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+-第26页/共117页27直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+-列输入回路方程：列输入回路方程：VBE=VCCIBRb 列输出回路方程（直流负载线）：列输出回路方程（直流负载线）：VCE=VCCICRc 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=VCCIBRb，两，两线的交点即是线的交点即是Q点，得到点，得到IBQ。在输出特性曲线上，作出直流负载线在输出特性曲线上，作出直流负载线 VCE=

15、VCCICRc，与，与IBQ曲线的交点即为曲线的交点即为Q点，从而得到点，从而得到VCEQ 和和ICQ。第27页/共117页28 二、二、动态工作情况分析动态工作情况分析由交流通路得纯交流负载线：由交流通路得纯交流负载线：共射极放大电路共射极放大电路交流通路交流通路icvce+-vce=-ic (Rc/RL)因为交流负载线必过因为交流负载线必过Q点，即点，即 vce=vCE-VCEQ ic=iC-ICQ 同时，令同时，令R L=Rc/RL1.交流通路及交流负载线交流通路及交流负载线则交流负载线为则交流负载线为vCE-VCEQ=-(iC-ICQ)R L 即即 iC=(-1/R L)vCE+(1/

16、R L)VCEQ+ICQ 过过输输出出特特性性曲曲线线上上的的Q点点做做一一条条斜斜率率为为-1/R L 直直线线，该该直直线即为交流负载线。线即为交流负载线。RL=RLRc，是是交流负载电阻。交流负载电阻。交流负载线是有交流负载线是有交流输入信号时工交流输入信号时工作点的运动轨迹。作点的运动轨迹。如果不外接负载电阻如果不外接负载电阻RL，则直流负载线，则直流负载线和交流负载线重合和交流负载线重合第28页/共117页292.输入交流信号时的图解分析输入交流信号时的图解分析 动态工作情况分析动态工作情况分析 共射极放大电路共射极放大电路通过图解分析，可得如下结论：通过图解分析，可得如下结论：1.

17、1.vi vBE iB iC vCE|-vo|2.2.vo与与vi相位相反；相位相反；3.3.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；第29页/共117页30用图解法分析非线性失真用图解法分析非线性失真静静态态工工作作点点过过低低，引引起起 iB、iC、vCE 的的波波形失真形失真ibui结论：结论：iB 波形失真波形失真OQOttOvBE/ViB/AvBE/ViB/AIBQ 截止失真截止失真第30页/共117页31iC、vCE(vo)波形失真波形失真NPN 管管截截止止失失真真时时的输出的输出 vo 波形。波形。vo=vceOiCtOOQ tvCE/VvCE/Vi

18、C/mAICQUCEQvo顶部失真顶部失真第31页/共117页32饱和失真饱和失真截止失真截止失真 由于放大电路的工作点达到了三极管由于放大电路的工作点达到了三极管的饱和区而引起的非线性失真。对于的饱和区而引起的非线性失真。对于NPN管，管，输出电压表现为底部失真。输出电压表现为底部失真。由于放大电路的工作点达到了三极管由于放大电路的工作点达到了三极管的截止区而引起的非线性失真。对于的截止区而引起的非线性失真。对于NPN管，管，输出电压表现为顶部失真。输出电压表现为顶部失真。注意：对于注意：对于PNP管，由于是负电源供电，管，由于是负电源供电，失真的表现形式，与失真的表现形式，与NPN管正好相

19、反。管正好相反。第32页/共117页33用图解法估算最大输出幅度用图解法估算最大输出幅度OiB=0QuCE/ViC/mAACBDE交流负载交流负载线线 输输出出波波形形没没有有明明显显失失真真时时能能够够输输出出最最大大电电压压。即即输输出出特特性性的的 A、B 所所限定的范围。限定的范围。Q 尽量设在线段尽量设在线段 AB 的中点。则的中点。则 AQ=QB，CD=DE问题：如何求最大不失真问题：如何求最大不失真输出电压？输出电压？Vomax=min(VCEQ-VCES),ICQRL第33页/共117页34放大电路的动态范围 放大电路要想获得放大电路要想获得大的不失真输出幅度大的不失真输出幅度

20、，要求：要求：工作点工作点Q要设置在输出特性曲线放大区的中要设置在输出特性曲线放大区的中间部位；间部位；要有合适的交流负载线要有合适的交流负载线。第34页/共117页35BJT的三个工作区的三个工作区当工作点进入饱和区或截止区时，当工作点进入饱和区或截止区时，将产生非线性失真将产生非线性失真。饱和区特点：饱和区特点：iC不再随不再随iB的增加而线性增加，即的增加而线性增加，即此时此时截止区特点：截止区特点：iB=0，iC=ICEOvCE=VCES ，典型值为硅管，典型值为硅管0.2V-0.3V 锗管锗管0.1V第35页/共117页360.8 共射极放大电路共射极放大电路4.5第36页/共117

21、页370.8解4.5第37页/共117页380.84.5第38页/共117页39放大电路如图所示。已知放大电路如图所示。已知BJTBJT的的 =80=80，R Rb=300kb=300k，R Rc=2kc=2k，V VCC=+12VCC=+12V，求：，求：（1 1）放大电路的）放大电路的Q Q点。点。此时此时BJTBJT工作在哪个区域？工作在哪个区域？（2 2）当）当R Rb=100kb=100k时，求放大电路的时，求放大电路的Q Q点。点。此时此时BJTBJT工作在哪个区域？（忽略工作在哪个区域？（忽略BJTBJT的饱和压降）的饱和压降）共射极放大电路共射极放大电路例题：例题：例题：例题：

22、第39页/共117页40作业：作业：第40页/共117页41小信号模型分析法小信号模型分析法1.BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型建立小信号模型的意义建立小信号模型的思路 当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，从而可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处理。由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的分析非常困难。建立小信号模型，就是将非线性器件做线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。第41页/共117页421.BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数的引出在小信号情况下，对上两式取全微分得用小信号交流分量表

23、示vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce 对于BJT双口网络，已知输入输出特性曲线如下：iB=f(vBE)vCE=constiC=f(vCE)iB=const可以写成：BJT双口网络双口网络第42页/共117页43输出端交流短路时的输入电阻；输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数；输入端交流开路时的反向电压传输比；输入端交流开路时的输出电导。其中：四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（H参数）。vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce1.BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数的引出第43页/共117页441.BJT的的H参数及

24、小信号模型参数及小信号模型 H参数小信号模型根据可得小信号模型BJT的的H参数模型参数模型vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevceBJT双口网络双口网络第44页/共117页451.BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数小信号模型 H H参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。H H参数与工作点有关，在放大区基本不变。参数与工作点有关，在放大区基本不变。H H参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。受控电流源h hfefei ib b，反映了BJTBJT的基极电流对

25、集电极电流的控制作用。电流源的流向由ib的流向决定。hrevce是一个受控电压源。反映了BJT输出回路电压对输入回路的影响。第45页/共117页461.BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 模型的简化 hre和hoe都很小，常忽略它们的影响。BJT在共射连接时，其H参数的数量级一般为第46页/共117页471.BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数的确定 一般用测试仪测出；一般用测试仪测出；rbe 与与Q点有关，可用图示仪测出。点有关，可用图示仪测出。rbe=rbb+(1+)re其中对于低频小功率管 rbb200 则 而 (T=300K)一般也用公式估算 rbe（忽略 r

26、e）第47页/共117页48小信号模型分析法小信号模型分析法2.用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路（1）利用直流通路求Q点 共射极放大电路共射极放大电路一般硅管VBE=0.7V，锗管VBE=0.2V，已知。第48页/共117页492.用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路（2）画小信号等效电路H参数小信号等效电路参数小信号等效电路第49页/共117页502.用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路（3）求放大电路动态指标根据则电压增益为（可作为公式）（可作为公式）电压增益H

27、参数小信号等效电路参数小信号等效电路第50页/共117页512.用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路（3）求放大电路动态指标输入电阻输出电阻令Ro=Rc 所以第51页/共117页523.小信号模型分析法的适用范围小信号模型分析法的适用范围 放大电路的输入信号幅度较小，BJTBJT工作在其V VT T特性曲线的线性范围（即放大区）内。H H参数的值是在静态工作点上求得的。所以，放大电路的动态性能与静态工作点参数值的大小及稳定性密切相关。优点：分析放大电路的动态性能指标(Av、Ri和Ro等)非常方便，且适用于频率较高时的分析。小信号模型分析法小信号模型分析

28、法缺点：在BJT与放大电路的小信号等效电路中，电压、电流等电量及BJT的H参数均是针对变化量(交流量)而言的，不能用来分析计算静态工作点。第52页/共117页53 1.电路如图所示。电路如图所示。试画出其小信号等效试画出其小信号等效模型电路。模型电路。解：解：例题例题第53页/共117页54 放大电路如图所示放大电路如图所示。试求：（试求：（1）Q点点(2)例题例题已知已知=50。(3)(3)若出现如下图所示的若出现如下图所示的失真现象，问是截至失失真现象，问是截至失真还是饱和失真，应如真还是饱和失真，应如何调整电路中那个元件何调整电路中那个元件？第54页/共117页55作业：作业：第55页/

29、共117页564.4 放大电路静态工作点放大电路静态工作点的稳定问题的稳定问题温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响射极偏置电路射极偏置电路1.基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路2.含有双电源的射极偏置电路含有双电源的射极偏置电路3.含有恒流源的射极偏置电路含有恒流源的射极偏置电路第56页/共117页571.温度变化对温度变化对ICBO的影响的影响温度温度T 输出特性曲线上移输出特性曲线上移2.温度变化对温度变化对 的影响的影响温度每升高温度每升高1 C，要增加要增加0.5%1.0%温度温度T 输出特性曲线族间距增大输出特性曲线族间距增大总之：总之：ICBO ICEO T IC

30、 温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响第57页/共117页58射极偏置电路射极偏置电路第58页/共117页591.稳定工作点原理稳定工作点原理目标：温度变化时，使目标：温度变化时，使I IC C维持恒定。维持恒定。如果温度变化时，如果温度变化时，b b点电位能基本不变点电位能基本不变，则，则可实现静态工作点的稳定。可实现静态工作点的稳定。T 稳定原理：稳定原理：IC IE IC VE、VB不变不变 VBE IB（反馈控制）（反馈控制）b点电位基本不变的条件：点电位基本不变的条件：I1 IB，此时，此时，不随温度变化而变化。不随温度变化而变化。VB VBE 且且Re可取可取大些，反馈控制

31、作用更强。大些，反馈控制作用更强。一般取一般取 I1=(510)IB，VB=3V5V I1VBIB第59页/共117页602.放大电路指标分析放大电路指标分析静态工作点I1VBIB第60页/共117页61工作点稳定，增益下降。解决这个矛盾的方法是加电容C Ce e。电压增益输出回路：输出回路：输入回路：输入回路：电压增益：电压增益：第61页/共117页62Ri输入电阻输入电阻 提高了，相当于增加了一个提高了，相当于增加了一个(1+)Re的的电阻。电阻。输入电阻第62页/共117页63输出电阻输出电阻求输出电阻的等效电路求输出电阻的等效电路 输入信号端短路输入信号端短路 负载开路负载开路 输出端

32、口加测试电压输出端口加测试电压其中则当时，一般（）Ro第63页/共117页64作业：作业：第64页/共117页654.5 共集电极放大电路和共集电极放大电路和共基极放大电路共基极放大电路共集电极放大电路共集电极放大电路共基极放大电路共基极放大电路放大电路三种组态的比较放大电路三种组态的比较第65页/共117页66共集电极放大电路共集电极放大电路1.1.静态分析共集电极电路结构如图示共集电极电路结构如图示该电路也称为该电路也称为射极输出器射极输出器由得直流通路 第66页/共117页67小信号等效电路共集电极放大电路共集电极放大电路2.2.动态分析交流通路 第67页/共117页68共集电极放大电路

33、共集电极放大电路2.2.动态分析电压增益输出回路：输入回路：电压增益：其中一般一般，则电压增益接近于，则电压增益接近于1 1，电压跟随器即即。第68页/共117页69共集电极放大电路共集电极放大电路2.2.动态分析输入电阻当，时，时，输入电阻大其中第69页/共117页70输出电阻由电路列出方程其中则输出电阻当，时，输出电阻小共集电极放大电路共集电极放大电路2.2.动态分析第70页/共117页71共集电极电路特点：共集电极电路特点：电压增益小于电压增益小于1 1但接近于但接近于1 1，输入电阻大，对电压信号源衰减小输入电阻大，对电压信号源衰减小 输出电阻小，带负载能力强输出电阻小，带负载能力强共

34、集电极放大电路共集电极放大电路第71页/共117页72共基极放大电路共基极放大电路1.1.静态工作点 直流通路与射极偏置电路相同第72页/共117页732.2.动态指标电压增益输出回路：输入回路：电压增益：交流通路 小信号等效电路 第73页/共117页74 输入电阻 输出电阻2.2.动态指标小信号等效电路 第74页/共117页75放大电路三种组态的比较放大电路三种组态的比较1.1.三种组态的判别以输入、输出信号的位置为判断依据：信号由基极输入，集电极输出共射极放大电路 信号由基极输入，发射极输出共集电极放大电路 信号由发射极输入，集电极输出共基极电路 第75页/共117页762.2.三种组态的

35、比较pp.148 表第76页/共117页773.3.三种组态的特点及用途共射极放大电路：电压和电流增益都大于1 1，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集电极电阻有很大关系。适用于低频情况下，作多级放大电路的中间级。共集电极放大电路：只有电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。在三种组态中，输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好。可用于输入级、输出级或缓冲级。共基极放大电路：只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电阻小，输出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好，常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合。放大电路三种组态的比较放大电路三种组态的比较第77页/共117页78第78页/共1

36、17页794.6 组合放大电路组合放大电路共射共射共基放大电路共基放大电路共集共集共集放大电路共集放大电路第79页/共117页80共射共射共基放大电路共基放大电路共射共基放大电路第80页/共117页81共射共射共基放大电路共基放大电路其中其中 所以所以 因为因为因此因此 组合放大电路总的电压增益等于组成它的各级单管放大电路电压增益的乘积。前一级的输出电压是后一级的输入电压，后一级的输入电阻是前一级的负载电阻RL。电压增益第81页/共117页82共射共射共基放大电路共基放大电路输入电阻RiRb|rbe1Rb1|Rb2|rbe1 输出电阻Ro Rc2 第82页/共117页83T1、T2构成复合管，

37、可等效为一个NPN管(a)(a)原理图 (b)(b)交流通路共集共集共集放大电路共集放大电路第83页/共117页84讨论：讨论：（1）等效电流放大系数大：12。（2）等效输入电阻高。（3）根据管子的类型，复合管有四种：+VCCviT2voT1T2T1T第84页/共117页85T2T1TT2T1TT2T1T等效管的类型与T1 相同。第85页/共117页86共集共集共集放大电路共集放大电路1.复合管的主要特性两只NPN型BJT组成的复合管 两只PNP型BJT组成的复合管 rberbe1(1 1)rbe2 第86页/共117页87共集共集共集放大电路共集放大电路1.复合管的主要特性PNP与NPN型B

38、JT组成的复合管 NPN与PNP型BJT组成的复合管 rberbe1第87页/共117页88共集共集共集放大电路共集放大电路2.共集 共集放大电路的Av、Ri、Ro 式中式中 1 2 rberbe1(1 1)rbe2 R LRe|RL RiRb|rbe(1)R L 第88页/共117页89作业作业第89页/共117页904.7 放大电路的频率响应放大电路的频率响应单时间常数单时间常数RC电路的频率响应电路的频率响应的高频小信号模型及频率参数的高频小信号模型及频率参数单级共射极放大电路的频率响应单级共射极放大电路的频率响应单级共集电极和共基极放大电路的高频响应单级共集电极和共基极放大电路的高频响

39、应多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应 研究放大电路的动态指标（主要是增益）随信研究放大电路的动态指标（主要是增益）随信号频率变化时的响应。号频率变化时的响应。第90页/共117页91问题提出问题提出 前面所讲述的均以单一频率的正弦信号来研前面所讲述的均以单一频率的正弦信号来研究，事实上信号的频率变化比较宽（例如声音信究，事实上信号的频率变化比较宽（例如声音信号、图象信号），对一个放大器，当号、图象信号），对一个放大器，当ui 一定时，一定时，f变化变化 uo变化，即变化，即Au=uo/ui 变化，换句话说：变化，换句话说：Au与与f有关。有关。频率响应概述频率响应概述 频率响应是放大

40、电路的一项重要特性，它是用来衡量一个放大电路对不同输入信号频率的适应程度。第91页/共117页92第92页/共117页93放大电路频率响应就是指电压放大倍数与频率的关系，即：幅频特性是描绘放大倍数的幅度随频率变化而变化的规律。即 相频特性是描绘输出信号与输入信号之间相位差随频率变化而变化的规律。即幅频特性幅频特性相频特性相频特性由于电压放大倍数是矢量，故包含两个内容：电压放大倍数的模与频率的关系，称为幅频特性;电压放大倍数的相位与频率的关系，称为相频特性频率响应的基本概念1 1、幅频特性和相频特性第93页/共117页94典型的单管共射放大电路的幅频特性和相频特性典型的单管共射放大电路的幅频特性

41、和相频特性第94页/共117页952 2、下限频率、上限频率和通频带下限频率上限频率第95页/共117页96 产生频率失真的原因是:1.1.放大电路中存在电抗性元件，例如 耦合电容、旁路电容、分布电容、变压 器、分布电感等;2.2.三极管的三极管的()是频率的函数。是频率的函数。在研究频率特性时，三极管的低频小信号在研究频率特性时，三极管的低频小信号模型不再适用，而要采用高频小信号模型。模型不再适用，而要采用高频小信号模型。幅频特性偏离中频值的现象称为幅频特性偏离中频值的现象称为幅度频率失真幅度频率失真;相频特性偏离中频值的现象称为相频特性偏离中频值的现象称为相位频率失真相位频率失真。第96页

42、/共117页97二、波特（BodeBode）图1 1、坐标轴的选取横坐标（f）：用对数刻度，故每十倍频率在坐标轴上的长度是相等的，称十倍频程纵坐标：幅频特性：相频特性：目的：(1)(1)横坐标可以容纳很宽的频率范围(2)(2)对幅频特性,多项的乘除可以变为各项对数的加减第97页/共117页98单时间常数单时间常数RC电路的频率响应电路的频率响应1.RC低通电路的频率响应RC电路的电压增益（传递函数）：电路的电压增益（传递函数）：则则且令且令电压增益的幅值（模）电压增益的幅值（模）（幅频响应）（幅频响应）电压增益的相角电压增益的相角（相频响应）（相频响应）增益频率函数RC低通电路 第98页/共1

43、17页99最大误差最大误差-3dB0分贝水平线分贝水平线斜率为斜率为-20dB/十倍频程十倍频程 的直线的直线幅频响应：幅频响应：f0.1fH0fH10fH100fH-20-40-20dB/十倍频程十倍频程第99页/共117页100相频响应相频响应 可见：当频率较低时，可见：当频率较低时，AVH 1，输出与输入电压之间的相位差，输出与输入电压之间的相位差=0。随着频率。随着频率的提高，的提高，AVH下降，相位差下降，相位差增大，且输出电压是滞后于输入电压的，最大滞后增大，且输出电压是滞后于输入电压的，最大滞后9090o o。其中其中fH H是一个重要的频率点，称为是一个重要的频率点，称为上限截

44、止频率上限截止频率。f0.1fH0fH10fH100fH-20-40-20dB/十倍频程十倍频程f0.1fH0fH10fH100fH-45-90第100页/共117页101 当当 时，相频特性将滞后时，相频特性将滞后45，并具有，并具有-45/dec的斜率。在的斜率。在0.1 和和10 处与实际的相频特性有最大的误差，其值分别为处与实际的相频特性有最大的误差，其值分别为+5.7和和5.7。这种折线化画这种折线化画出的频率特性曲线称为出的频率特性曲线称为波特图波特图，是分析放大电路频率响应的重要手段。是分析放大电路频率响应的重要手段。幅频特性的X轴和Y轴都是采用对数坐标,fH称为上限截止频率。当

45、 时，幅频特性将以十倍频20dB20dB的斜率下降，或写成-20dB/dec-20dB/dec。在 处的误差最大，有3dB3dB。第101页/共117页1022.RC高通电路的频率响应RC电路的电压增益：电路的电压增益：幅频响应幅频响应相频响应相频响应RC高通电路 第102页/共117页103f0.01fL00.1fL fL10fL-20-40最大误差最大误差-3dB斜率为斜率为 20dB/十倍频程十倍频程 的直线的直线幅频响应：幅频响应：20dB/十倍频十倍频第103页/共117页104 可见：当频率较高时，可见：当频率较高时，AVL 1，输出与输入电压之间的相位差，输出与输入电压之间的相位

46、差=0。随着频率。随着频率的降低，的降低，AVL 下降，相位差增大，且输出电压是超前于输入电压的，最大超前下降，相位差增大，且输出电压是超前于输入电压的，最大超前9090o o。其中，其中，fL L是一个重要的频率点，称为是一个重要的频率点，称为下限截止频率下限截止频率。f0.01fL00.1fL fL10fL-20-4020dB/十倍频十倍频相频响应相频响应f0.01fL00.1fL fL10fL9045第104页/共117页105RC高通电路的近似频率特性曲线高通电路的近似频率特性曲线第105页/共117页106结论:1 1、电路的截止频率决定于电容所在回路的时间常数2 2、当信号频率等于

47、下限频率或上限频率时，放大电路的增益下降3dB3dB，且产生+45+45O O或-45-45O O相移。3 3、在近似分析中,可用折线化的近似波特图描述放大电路的频率特性。第106页/共117页1071.1.放大电路的耦合电容是引起低频响应的主要原因；放大电路的耦合电容是引起低频响应的主要原因；2.2.三极管的结电容和分布电容是引起放大电路高频响应的主要原因；三极管的结电容和分布电容是引起放大电路高频响应的主要原因；第107页/共117页108第108页/共117页109放大电路的增益带宽积中频电压增益与通频带的乘积如果电路的信号源和晶体管均确定了，则其GBP为固定值，若增大电路的通频带，则电

48、路的放大倍数会下降。要使电路的GBP高，应选用rbb 和Cb c都很小的高频管。第109页/共117页110例例1 1：一个单级阻容耦合共射放大电路的中频电压增：一个单级阻容耦合共射放大电路的中频电压增益为益为40dB40dB，通频带是，通频带是20Hz-20kHz20Hz-20kHz，最大不失真，最大不失真交流输出电压的范围为交流输出电压的范围为-3-+3V-3-+3V。（1 1）画出电路的对数幅频特性（假设只有两个转折）画出电路的对数幅频特性（假设只有两个转折频率）频率）（2 2）如果输入信号为）如果输入信号为ui i=20sin=20sin（2 210103 3t t）mVmV，输，输出

49、电压的峰值是多少？输出波形是否会失真？出电压的峰值是多少？输出波形是否会失真？（3 3）如果输入信号为）如果输入信号为ui i=50sin=50sin（2 220t20t）mVmV，重，重复（复（2 2）。）。（4 4）如果输入信号为）如果输入信号为ui i=sin=sin（2 2400 400 10103 3t t）mVmV，重复（，重复（2 2）。）。第110页/共117页111解：（1 1）+20dB/dec-20dB/dec（2 2）第111页/共117页112+20dB/dec-20dB/dec（3 3）波形在顶部和底部都出现失真，而峰值被限制在波形在顶部和底部都出现失真，而峰值被限

50、制在第112页/共117页113（4 4）uo在相位上滞后于在相位上滞后于ui的的对数幅频特性下降了对数幅频特性下降了放大电路的电压增益放大电路的电压增益=40 26=14dB波形不失真。波形不失真。+20dB/dec-20dB/dec第113页/共117页114多级放大电路的频率响应一、频率响应的表达式和波特图一、频率响应的表达式和波特图 前级的开路电压是下级的信号源电压前级的开路电压是下级的信号源电压 前级的输出阻抗是下级的信号源阻抗前级的输出阻抗是下级的信号源阻抗 下级的输入阻抗是前级的负载下级的输入阻抗是前级的负载第114页/共117页115二、二、fL的计算的计算三、三、fH的计算的