晶体三极管及其基本放大电路.ppt

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1、Analog Electronics第第4章章 晶体三极管及其基本放大电路晶体三极管及其基本放大电路本章重点本章重点1.三极管的电流放大原理，特性曲线、微变等效电路三极管的电流放大原理，特性曲线、微变等效电路2.共射放大电路的静态工作点分析、失真分析和三种组态的特点共射放大电路的静态工作点分析、失真分析和三种组态的特点和静、动态参数计算。和静、动态参数计算。本章讨论的问题：本章讨论的问题：1.晶体管是通过什么方式来控制集电极电流的？晶体管是通过什么方式来控制集电极电流的？2.为什么晶体管的输入、输出特性说明它有放大作用？如为什么晶体管的输入、输出特性说明它有放大作用？如何将晶体管接入电路才能起

2、到放大作用？组成放大电路的何将晶体管接入电路才能起到放大作用？组成放大电路的原则是什么？有几种接法？原则是什么？有几种接法？3.晶体管三种基本放大电路各有什么特点？如何根据它们的晶体管三种基本放大电路各有什么特点？如何根据它们的特点组成派生电路？特点组成派生电路？Analog Electronics晶体三极管（双极型晶体管晶体三极管（双极型晶体管BJT)又称半导体三极管，或简称晶体管。又称半导体三极管，或简称晶体管。(Bipolar Junction Transistor)三极管有两种类型：三极管有两种类型：NPN 型和型和 PNP 型。型。主要以主要以 NPN 型为例进行讨论。型为例进行讨论

3、。图图 三极管的外形三极管的外形Analog Electronics晶体管的结构及类型晶体管的结构及类型常用的三极管的结构有硅平面管和锗合金管两种类型。常用的三极管的结构有硅平面管和锗合金管两种类型。图图4.1.2a三极管的结构三极管的结构(a)平面型平面型(NPN)(b)合金型合金型(PNP)ebbecPNPNcNP二氧化硅二氧化硅发射区发射区集电区集电区基区基区基区基区发射区发射区集电区集电区Analog Electronics图图 4.1.2(b)三极管结构示意图和符号三极管结构示意图和符号NPN 型型ecb符号符号集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发射区集电极集电极 c

4、基极基极 b发射极发射极 eNNPAnalog Electronics集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发射区集电极集电极 c发射极发射极 e基极基极 bcbe符号符号NNPPN图图 4.1.2（C)三极管结构示意图和符号三极管结构示意图和符号(b)PNP 型型Analog Electronics类型类型1.按按结结构构区区分分：有NPN型和PNP型。2.按按材材料料区区分分：有硅三极管和锗三极管。3.按按工工作作频频率率区区分分：有高频三极管和低频三极管。4.按功率大小区分按功率大小区分：有大功率三极管和小功率三极管。NPNCBEBECNPN型型PNPCBEBECPNP型型A

5、nalog Electronics晶体管的电流放大作用晶体管的电流放大作用以以 NPN 型三极管为例讨论型三极管为例讨论cNNPebbec表面看表面看三极管若实三极管若实现放大，必须从现放大，必须从三极管内部结构三极管内部结构和和外部所加电源外部所加电源的极性的极性来保证。来保证。不不具具备备放大作用放大作用Analog Electronics三极管内部结构要求：三极管内部结构要求：NNPebcN N NP P P1.发射区高掺杂。发射区高掺杂。2.基基区区做做得得很很薄薄。通通常常只只有有几几微微米米到到几几十十微微米米，而而且且掺掺杂杂较较少少。三三极极管管放放大大的的外外部部条条件件：外

6、外加加电电源源的的极极性性应应使使发发射射结处于正向偏置结处于正向偏置状态，而状态，而集电结处于反向偏置集电结处于反向偏置状态。状态。3.集电区面积大。集电区面积大。N N NAnalog Electronics晶体管基本共射放大电路Analog ElectronicsbecRcRb一、晶体管内部载流子的运动一、晶体管内部载流子的运动I EIB1.发射结加正向电压，扩散发射结加正向电压，扩散运动形成发射极电流运动形成发射极电流2.发射区的电子越过发射结发射区的电子越过发射结扩散到基区，基区的空穴扩散扩散到基区，基区的空穴扩散到发射区到发射区形成发射极电流形成发射极电流 IE(基区多子数目较少，

7、空穴电流基区多子数目较少，空穴电流可忽略可忽略)。2.扩扩散散到到基基区区的的自自由由电电子子与与空空穴穴的的复复合合运运动动形形成成基基极极电流电流电电子子到到达达基基区区，少少数数与与空空穴穴复复合合形形成成基基极极电电流流 Ibn，复复合合掉掉的的空穴由空穴由 VBB 补充补充。多数电子在基区继续扩散，到达多数电子在基区继续扩散，到达集电结的一侧。集电结的一侧。Analog ElectronicsbecI EI BRcRb3.集集电电结结加加反反向向电电压压，漂漂移移运动形成集电极电流运动形成集电极电流IC 集集电电结结反反偏偏，有有利利于于收收集集基基区区扩扩散散过过来来的的电电子子而

8、而形形成成集集电电极极电流电流 IC。I C另另外外，集集电电区区和和基基区区的的少少子子在在外外电电场场的的作作用用下下将将进进行行漂漂移移运运动动而而形形成成反反向向饱饱和电流和电流，用用ICBO表示表示。ICBO晶体管内部载流子的运动晶体管内部载流子的运动Analog ElectronicsbeceRcRb 二二.晶体管的电流分配关系和晶体管的电流分配关系和电流放大系数电流放大系数电流分配关系电流分配关系IEpICBOIEICIBIEnIBnICnIC=ICn+ICBO IE=ICn+IBn+IEp =IEn+IEpIE=IC+IBIB=IEP+IBNICBO IBNICBOAnalog

9、 Electronics电流放大系数电流放大系数整理可得：整理可得：ICBO 称反向饱和电流称反向饱和电流ICEO 称穿透电流称穿透电流（1）共射直流共射直流电流放大系数电流放大系数（2）共射交流共射交流电流放大系数电流放大系数VCCRb+VBBC1TICIBC2Rc+共发射极接法共发射极接法Analog Electronics（3）共基直流共基直流电流放大系数电流放大系数或或（4）共基交流共基交流电流放大系数电流放大系数直直流流参参数数 与与交交流流参参数数 、的的含含义义是是不不同同的的，但但是是，对对于于大大多多数数三三极极管管来来说说，与与 ，与与 的的数数值值却却差别不大，计算中，可

10、不将它们严格区分。差别不大，计算中，可不将它们严格区分。5.与与 的关系的关系ICIE+C2+C1VEEReVCCRc共基极接法共基极接法Analog Electronicsc+euBBuCC-uBEiB+-uCEiCb共射极放大电路共射极放大电路 iB=f(uBE)UCE=const(2)当当UCE增大时，特性曲线右移。增大时，特性曲线右移。(3)当当UCE1V时时，三极管的特性曲线几乎与三极管的特性曲线几乎与UCE=1V时的输入特时的输入特 性曲线重合。性曲线重合。(1)当当UCE=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。1.1.输入特性曲线输入特性曲线

11、4.1.3 晶体管的共射特性曲线Analog Electronicsc+euBBuCC-uBEiB+-uCEiCb共射极放大电路共射极放大电路饱和区：饱和区：iC明显受明显受uCE控控制的区域，该区域内，制的区域，该区域内，一般一般uCE0.7V(硅管硅管)。此时，此时，发射结正偏，集发射结正偏，集电结也正偏电结也正偏。iC=f(uCE)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：截止区：iC接近零的接近零的区域，相当区域，相当iB=0的曲的曲线的下方。此时，线的下方。此时，uBE小于死区电压，小于死区电压，集电结反偏集电结反偏。放大区：放大区：iC平行于

12、平行于uCE轴的轴的区域，曲线基本平行等距。区域，曲线基本平行等距。此时，此时，发射结正偏，集电发射结正偏，集电结反偏结反偏。Analog ElectronicsiC=f(uCE)IB=const输出特性曲线输出特性曲线放大区：放大区：Je正偏，正偏，Jc反偏反偏。uBE Uon，硅管：，锗管：。uCEuBE,iC受iB的控制，iC=iB.截止区：截止区：Je反偏，反偏，Jc反偏反偏。uBEUon,IB=0,IC=ICEO,三极管几乎不导通 输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域饱和区：饱和区：Je正偏，正偏，Jc正偏正偏uBE Uon，硅管：0.60.8V,锗管：0.10.3V。uCE

13、uBE,iC UCES UCER U(BR)CEO U(BR)EBO3.极限参数极限参数(2)最大集电极电流最大集电极电流ICM 使使值明显减小的集电极电流。值明显减小的集电极电流。(1)最大集电极耗散功率最大集电极耗散功率PCM 集电极耗散功率集电极耗散功率:PC=iCuCE,为使集电结温度不超过规定为使集电结温度不超过规定值值,PC应受到限制应受到限制,不允许超过不允许超过最大集电极耗散功率最大集电极耗散功率PCM。UCER b、e间接电阻时间接电阻时c、e间的击穿电压。间的击穿电压。UCESb、e间短路时间短路时c、e间的击穿电压。间的击穿电压。UCEXb、e间反偏时间反偏时c、e间的击

14、穿电压。间的击穿电压。Analog Electronics 温度对晶体管特性和参数的影响温度对晶体管特性和参数的影响一、一、温度变化对温度变化对ICBO的影响的影响二、二、温度变化对输入特性曲线的影响温度变化对输入特性曲线的影响温度温度T ICBO 温度温度T 输入特性曲线左移输入特性曲线左移三、三、温度变化对温度变化对输出特性输出特性 的影响的影响温度升高温度升高 要增大。要增大。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 输入特性左移输入特性左移 IC Analog Electronics三极管工作状态的判断三极管工作状态的判断例例1：测量某

15、测量某NPN型硅型硅BJT各电极对地的电压值如下，各电极对地的电压值如下，试判别管子工作在什么区域？试判别管子工作在什么区域？（1 1）V VC C 6V6V V VB B 0.7V0.7V V VE E 0V0V（2 2）V VC C 6V6V V VB B 4V4V V VE E（3 3）V VC C 3.6V3.6V V VB B 4V4V V VE E解：一般原则：一般原则：正偏反偏反偏集电结集电结正偏正偏反偏发射结发射结饱和放大截止对NPN管而言，放大时V VC C V VB B V VE E 对PNP管而言，放大时V VC C V VB B V VE E （1）放大区）放大区（2）

16、截止区）截止区（3）饱和区）饱和区Analog Electronics例例例例33：测测测测得得得得工工工工作作作作在在在在放放放放大大大大电电电电路路路路中中中中几几几几个个个个晶晶晶晶体体体体管管管管三三三三个个个个电电电电极极极极的的的的电电电电位位位位V V1 1、V V2 2、V V3 3分别为：分别为：分别为：分别为：（1 1）V V1 1=3.5V=3.5V、V V2 2=2.8V=2.8V、V V3 3=12V=12V （2 2）V V1 1=3V=3V、V V2 2=2.8V=2.8V、V V3 3=12V=12V （3 3）V V1 1=6V=6V、V V2 2=11.3V

17、=11.3V、V V3 3=12V=12V （4 4）V V1 1=6V=6V、V V2 2=11.8V=11.8V、V V3 3=12V=12V判断它是判断它是判断它是判断它是NPNNPN型还是型还是型还是型还是PNPPNP型？是硅管还是锗管？并确定型？是硅管还是锗管？并确定型？是硅管还是锗管？并确定型？是硅管还是锗管？并确定E E、B B、C C。（1 1）1 b1 b、2 e2 e、3 c NPN 3 c NPN 硅硅硅硅 （2 2）1 b1 b、2 e2 e、3 c NPN 3 c NPN 锗锗锗锗 （3 3）1 c1 c、2 b2 b、3 e PNP 3 e PNP 硅硅硅硅 （4

18、4）1 c1 c、2 b2 b、3 e PNP 3 e PNP 锗锗锗锗原则：先确定原则：先确定B，再求，再求|UBE|，若等于若等于0.6-0.8V，为硅管；若等于为硅管；若等于 0.1-0.3V，为锗管，从而为锗管，从而E、C确定。确定。根据发射结正偏，集电结反偏。根据发射结正偏，集电结反偏。NPN管管UBE0，UBC0，即即V VC C V VB B V VE E 。PNP管管UBE0，UBC 0，即即V VC C V VB B V VE E 。解：解：解：解：Analog ElectronicsIBQ=(VBB-UBEQ)/RbICQ=IBQUCEQ=VCC-ICQRc图中：UCE，放

19、大电路的组成原则放大电路的组成原则基本共射放大电路的工作原理基本共射放大电路的工作原理1.各元件作用各元件作用实现电压放大实现电压放大Analog Electronics2.2.设置静态工作点的必要性设置静态工作点的必要性 若不设置静态工作点，输出电压必然失真！若不设置静态工作点，输出电压必然失真！设置合适的静态工作点，首先解决了失真问设置合适的静态工作点，首先解决了失真问 题；另外题；另外Q点几乎影响着所有的动态参数！点几乎影响着所有的动态参数！无失真的放大信号是对放大电路的基本要求无失真的放大信号是对放大电路的基本要求，Q点不仅点不仅影响放大电路是否会失真，而且影响放大电路的几乎所有的影响

20、放大电路是否会失真，而且影响放大电路的几乎所有的动态参数，因而设置合适的动态参数，因而设置合适的Q点很有意义。点很有意义。Analog Electronics3.3.波形分析波形分析静态工作点如图中虚线所示管压降管压降：uCE=VCC-iCRciBuBEubeibiC uCEicuCE结论结论：基本共射放大电路的电压放大：基本共射放大电路的电压放大作用是利用晶体管的电流放大作用，作用是利用晶体管的电流放大作用，并依靠并依靠Rc将电流的变化转换成电压的将电流的变化转换成电压的 变化来实现的。变化来实现的。Analog Electronics4.2.2 放大电路的组成原则放大电路的组成原则1.组成

21、原则组成原则(1)必须有为放大管提供合适必须有为放大管提供合适Q点的直流电源。点的直流电源。保证晶体管工作在放大区。保证晶体管工作在放大区。(2)同时直流电源作为负载的能源。同时直流电源作为负载的能源。(3)输入信号必须能够作用于放大管的输入回路。输入信号必须能够作用于放大管的输入回路。对于晶体管能产生对于晶体管能产生uBE，从而改变输入回路的电流，从而改变输入回路的电流，放大输入信号。放大输入信号。(4)当负载接入时，必须保证放大管的输出回路的动当负载接入时，必须保证放大管的输出回路的动态电流能够作用于负载，从而使负载获得比输入信号态电流能够作用于负载，从而使负载获得比输入信号大得多的信号电

22、流或信号电压。大得多的信号电流或信号电压。Analog Electronics2.常见的两种共射放大电路常见的两种共射放大电路(1)直接耦合共射放大电路直接耦合共射放大电路阻容耦合共射放阻容耦合共射放大电路大电路T(2)阻容耦合共射放大电路阻容耦合共射放大电路ICQ IBQUCEQ=VCC ICQ RC直接耦合共射放直接耦合共射放大电路大电路TR Rb1b1R Rb2b2UCEQ=VCC ICQ RCICQ IBQAnalog Electronics4.3 放大电路的基本分析方法直流通路和交流通路直流通路和交流通路 通常，放大电路中交流信号的作用和直流电源通常，放大电路中交流信号的作用和直流电

23、源的作用共存，这使得电路的分析复杂化。为简化分的作用共存，这使得电路的分析复杂化。为简化分析，引入直流通路和交流通路。析，引入直流通路和交流通路。直流通路直流通路 直流电源直流电源作用下直流电流流经的通路。作用下直流电流流经的通路。画法：画法：Us=0，保留，保留Rs；电容开路；电容开路；电感相电感相当于短路（线圈电阻近似为当于短路（线圈电阻近似为0）。）。交流通路交流通路 信号源作用下交流电流流经的通路。信号源作用下交流电流流经的通路。画法：画法：大容量电容相当于短路；大容量电容相当于短路；直流电源相直流电源相当于短路（内阻为当于短路（内阻为0）。）。Analog Electronics 直

24、接耦合共射放大电路及其直流通路和交流通路直接耦合共射放大电路及其直流通路和交流通路Analog Electronics阻容耦合共射放大电路的直流通路和交流通路阻容耦合共射放大电路的直流通路和交流通路Analog Electronics图解法图解法在在三三极极管管的的输输入入、输输出出特特性性曲曲线线上上直直接接用用作作图图的的方方法求解放大电路的工作情况。法求解放大电路的工作情况。1、静态分析、静态分析Analog ElectronicsuBE=VBB+uI-iBRb步骤步骤输入特性输入特性输出特性输出特性输入特性输入特性（1）求解电压放大倍数）求解电压放大倍数2.2.动态动态分析分析Anal

25、og Electronics（2）失真分析）失真分析 静态工作点合适且输入信号较小为正弦波的情况下，基本共射放大电路的波形分析Analog ElectronicsA)静静态态工工作作点点过过低低，引引起起 iB、iC、uCE 的的波形失真波形失真ibube结论：结论：iB 波形失真波形失真OQOttOuBE/ViB/AuBE/ViB/AIBQ 截止失真截止失真Analog ElectronicsiC、uCE(uo)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 uo 波形。波形。uo 波形顶部失真波形顶部失真uo=uceOiCtOOQ tuCE/VuCE/ViC/mAICQUCE

26、QAnalog ElectronicsOIB=0QtOO NPN 管管 uo波形波形tiCuCE/VuCE/ViC/mAuo=uceib(不失真不失真)ICQUCEQB)Q 点过高，引起点过高，引起 iC、uCE的波形失真的波形失真饱和失真饱和失真uo 波形底部失真波形底部失真Analog Electronics(3)(3)用图解法估算最大输出幅度用图解法估算最大输出幅度 放放大大电电路路的的最最大大不不失失真真输输出出电电压压是是指指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的最大电压。出的最大电压。Q 尽量设在线段尽量设在线段 AB 的的中点中点。则。则 AQ=QB，CD=

27、DB问题：如何求最大不失真输出电压？问题：如何求最大不失真输出电压？Uomax=min(UCEQ-UCES),(UCCUCEQ)OQuCE/ViC/mAACBD交流负载线交流负载线Analog Electronics直流负载线：直流负载线：直流通路中，晶直流通路中，晶体管输出回路外体管输出回路外电路方程对应的电路方程对应的直线。直线。交流负载线：交流负载线：交流通路中，晶交流通路中，晶体管输出回路外电路方程对应的直体管输出回路外电路方程对应的直线。线。u ucece=-=-i ic c(R(RC C/R/RL L)=-)=-i ic cRL 而而 i iC C=I ICQCQ+i+ic c u

28、 uCECE=U UCEQCEQ+u+ucece 得得 u uCECE=U=UCEQCEQ-(-(i iC C-I-ICQCQ)RL3.阻容耦合共射放大电路的分析阻容耦合共射放大电路的分析Analog Electronics交流负载线的两个特征交流负载线的两个特征 过过Q点点 斜率为斜率为-1/(RCRL)交流负载线的作法交流负载线的作法经经过过Q点点作作斜斜率率为为-1/RL的的直线（直线（RL=RLRc）过过Q点点及及点点UCEQ+ICQRL,0作直线作直线说明：说明：直接耦合放大电路的交直流负载线是同一直线。直接耦合放大电路的交直流负载线是同一直线。阻容耦合电路，只有在空载的情况下交直流

29、负载线才阻容耦合电路，只有在空载的情况下交直流负载线才 合二为一，负载的接入使合二为一，负载的接入使Au减小。减小。Analog Electronics4.图解法的图解法的优缺优缺点点形象直观；形象直观；适应于适应于Q点点分析分析、失真分析、最大不失真、失真分析、最大不失真输出电压的分析；输出电压的分析；能够用于大信号分析；能够用于大信号分析；不易准确求解；不易准确求解；不能求解输入电阻、输出电阻、频带等不能求解输入电阻、输出电阻、频带等等参数。等参数。Analog Electronics建立小信号模型的思路：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，就可以把三当放大电路的输入信号

30、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。线性器件所组成的电路当作线性电路来处理。建立小信号模型的意义：建立小信号模型的意义：由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路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，就是在小信号作用下（工作点附近），的分析非常困难。建立小信号模型，就是在小信号作用下（工作点附近），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。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

31、。等效电路法等效电路法等效电路法等效电路法Analog Electronics2.2.晶体管的晶体管的h h参数等效模型参数等效模型(1)h参数等效模型 将晶体管看成一个双端口网络：输入端口、输出端口。其端口电压、电流的关系用h参数来描述，写成函数关系为：Analog Electronics对上两式求全微分得：对上两式求全微分得：ube=h11ib+h12uceic=h21ib+h22uce在小信号情况下，无限小的信号增量可在小信号情况下，无限小的信号增量可用有限的增量代替用有限的增量代替由表达式可得晶体管的小信号等效模型由表达式可得晶体管的小信号等效模型(h参数等效模型参数等效模型)h21A

32、nalog Electronics输出端交流短路时的输入电阻输出端交流短路时的输入电阻(b-e间动态间动态电阻电阻)，h11uBE/iB输入端电流恒定（交流开路）的反向电压传输比输入端电流恒定（交流开路）的反向电压传输比(内反馈系数内反馈系数)，h12 uBE/uCE（2 2）h h参数的物理意义参数的物理意义(四个参数量纲各不相同，四个参数量纲各不相同，故称为混合参数故称为混合参数hybrid 参数）参数）Analog Electronics输出端交流短路时的正向电流传输比输出端交流短路时的正向电流传输比(电电流放大系数流放大系数)，h21 iC/iB输入端电流恒定（交流开路）时的输出电导输

33、入端电流恒定（交流开路）时的输出电导(c-e间电导间电导)，h22 iC/uCEAnalog Electronics(3)h参数等效模型的简化参数等效模型的简化BJT的的h参数模型参数模型h21ibicuceibubeh12uceh11h22ubeuceibcebicBJT双口网络双口网络 ibicuceibuber ucerberceubeuceAnalog Electronics（4）h参数的确定参数的确定 一般用测试仪测出；一般用测试仪测出；rbe 与与Q点有关，可用图点有关，可用图示仪测出。示仪测出。一般也用公式估算一般也用公式估算 rbe rbe=rb+(1+)re则则 而而 (T=

34、300K)对于低频小功率管对于低频小功率管 rb(100300）Analog Electronics3、放大电路的动态分析、放大电路的动态分析电路动态参数的分析就是电路动态参数的分析就是求解电路电压放大倍数、求解电路电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。输入电阻、输出电阻。解题的方法是：解题的方法是：在放大电路的交流通路中，在放大电路的交流通路中，用用h参数等效模型取代三极管参数等效模型取代三极管得到放大电路交流等效电路得到放大电路交流等效电路 图图2.2.5共射极放大电路共射极放大电路RbviRcRLAnalog Electronics根据根据RbviRcRL则电压增益为则电压增益为(1)求电压

35、放大倍数（电压增益）求电压放大倍数（电压增益）Analog Electronics（2）求输入电阻求输入电阻RbRcRLRi（3）求输出电阻求输出电阻RbRcRLRoRo=Rc 所以所以Analog Electronics（4）当信号源有内阻时：）当信号源有内阻时：Ri为放大电路的为放大电路的输入电阻输入电阻求求Ui.UO.Ui.Us.Analog Electronics采用等效电路法分析放大电路的步骤1.求解静态工作点求解静态工作点Q；2.求工作点对应的求工作点对应的h参数（参数（求求rbe）；3.画出交流等效电路；画出交流等效电路；4.根据根据要求要求求解动态参数。求解动态参数。注意：注意

36、：只有在只有在Q点正常的情况下，动态分析才有意义。点正常的情况下，动态分析才有意义。Ri中不应含有中不应含有Rs，Ro中不应含有中不应含有RL。Analog ElectronicsAnalog Electronics晶体管放大电路的三种接法晶体管放大电路的三种接法 共射组态共射组态 CE共集组态共集组态 CC共基组态共基组态 CBC1Rb+VCCC2RL+Re+RS+共射极放大电路共射极放大电路C1C2+_+_ReVEEVCCRcRLTAnalog Electronics4.4.1 4.4.1 静态工作点稳定共射放大电路静态工作点稳定共射放大电路1.温度对静态工作点Q的影响Analog Ele

37、ctronics2.静态工作点稳定电路的原理 （1）电路组成电路组成Analog Electronics（2）稳定工作点原理定性分析定性分析Analog Electronics反馈反馈：将输出量通过一定的：将输出量通过一定的方式引回到输入回路来影响方式引回到输入回路来影响输入量的措施。输入量的措施。负反馈负反馈：使输出量的变化减：使输出量的变化减小的反馈。小的反馈。直流反馈直流反馈：出现在直流通路：出现在直流通路中的反馈。中的反馈。几个概念几个概念:Analog Electronics3.电路分析电路分析(1)静态分析在I1IBQ的条件下Analog Electronics（2 2）动态分析）

38、动态分析 将将R Rb1b1、R Rb2b2合并为一个合并为一个电阻电阻R Rb b，则该等效电路与，则该等效电路与前面阻容耦合共射电路的前面阻容耦合共射电路的交流等效电路完全相同，交流等效电路完全相同，前面导出的动态参数的表前面导出的动态参数的表达式可直接利用。达式可直接利用。有旁路电有旁路电容时容时Analog Electronics利利?弊弊?无旁路电无旁路电容时容时Analog Electronics基本共集放大电路基本共集放大电路图图 基本基本共集放大电路共集放大电路1.电路的组成电路的组成信号从基极输入，信号从基极输入，从发射极输出从发射极输出1.电路组成电路组成Analog El

39、ectronics2.静态分析Analog Electronics3.动态分析动态分析（1）电压放大倍数）电压放大倍数Analog Electronics（3 3）输入、输出电阻的分析）输入、输出电阻的分析Analog Electronics（4）基本共集放大电路特点）基本共集放大电路特点a)电压放大倍数恒小于电压放大倍数恒小于 1，而接近，而接近 1，且输出电压与输入电压同相，又称电压跟随器。且输出电压与输入电压同相，又称电压跟随器。b)输入电阻较大输入电阻较大,可达几十几百千欧。可达几十几百千欧。c)输出电阻低，可小于几十欧，故带载能力输出电阻低，可小于几十欧，故带载能力 比较强。比较强。

40、只放大电流，不放大电压！只放大电流，不放大电压！Analog Electronics基本共基放大电路基本共基放大电路1.电路组成电路组成图图 共基极放大电路共基极放大电路VBB 保保证证发发射射结结正正偏偏；VCC 保保证证集集电结反偏；三极管工作在放大区。电结反偏；三极管工作在放大区。(a)电路电路+_+_ReVBBVCCRcT+_ReVBBVCCRcT(b)直流通路直流通路Analog Electronics2.静态静态 分析分析(IBQ,ICQ,UCEQ)直流通路直流通路+_ReVBBVCCRcTAnalog Electronics(a)电路电路+_+_ReVBBVCCRcT(b)交流通

41、路交流通路+_+_ReRcT+_+_RerbebecRCAnalog Electronics3.动态分析动态分析（1）电压放大倍数）电压放大倍数微变等效电路微变等效电路由图可得：由图可得：交流等效电路交流等效电路+_+_RerbebecRCAnalog Electronics（2）电流放大倍数）电流放大倍数由由微微变变等等效效电电路路可可得得，共共基基极极放放大大电电路路没没有有电电流流放放大大作作用用，因为：输入电流因为：输入电流 ii=ie，输出电流输出电流 iO=iC，Ai=iO/ii=ic/ie=但但是是具具有有电电压压放放大大作作用用。电电压压放放大大倍倍数数与与相相应应的的共共射射

42、电电路路相等，但没有负号，说明该电路相等，但没有负号，说明该电路输入、输出信号同相位。输入、输出信号同相位。+_+_RerbebecRCAnalog Electronics（3）输入电阻）输入电阻(4)输出电阻输出电阻 Ro=RC+_+_RerbebecRCAnalog Electronics（5）基本共基放大电路特点）基本共基放大电路特点a)无电流放大作用，有电压放大能力，无电流放大作用，有电压放大能力，输入、输出信号同相位输入、输出信号同相位b)输入电阻较小。输入电阻较小。c)输出电阻较大，与共射电路相同，均为输出电阻较大，与共射电路相同，均为RC。d)通频带最宽，适于作宽频带放大电路。通

43、频带最宽，适于作宽频带放大电路。Analog Electronics基本放大电路三种接法的性能比较基本放大电路三种接法的性能比较大(数值同相应的共射电路，但同相)小(小于、近于 1)大(几十 一百以上)小 大(几十 一百以上)大(几十 一百以上)电路组态组态性能性能共共 射射 组组 态态共共 集集 组组 态态共共 基基 组组 态态C1C2VCCRb2Rb1+_ReCbRLC1Rb+VCCC2RL+Re+C1Rb+VCCC2RL+RcAnalog Electronics 通频带大(几百欧 几十千欧)小(几欧 几十欧)大(几百欧几十千欧)Ro小(几欧 几十欧)大(几十千欧以上)中(几百欧几千欧)r

44、be组态组态性能性能共共 射射 组组 态态共共 集集 组组 态态共共 基基 组组 态态窄窄较宽较宽宽宽Analog Electronics 放大电路的频率特性放大电路的频率特性放大电路的频率特性放大电路的频率特性 阻容耦合放大电路由于存在级间耦合电容、发阻容耦合放大电路由于存在级间耦合电容、发射极旁路电容及三极管的结电容等，它们的容抗随射极旁路电容及三极管的结电容等，它们的容抗随频率变化，故当信号频率不同时，放大电路的输出频率变化，故当信号频率不同时，放大电路的输出电压相对于输入电压的幅值和相位都将发生变化。电压相对于输入电压的幅值和相位都将发生变化。频频频频率率率率特特特特性性性性幅频特性：

45、幅频特性：幅频特性：幅频特性：电压放大倍数的模电压放大倍数的模电压放大倍数的模电压放大倍数的模|A Au u|与频率与频率与频率与频率 f f 的关系的关系的关系的关系相频特性：相频特性：相频特性：相频特性：输出电压相对于输入电压的输出电压相对于输入电压的输出电压相对于输入电压的输出电压相对于输入电压的 相位移相位移相位移相位移 与频率与频率与频率与频率 f f 的关系的关系的关系的关系Analog Electronics通频带通频带通频带通频带f|Au|0.707|Auo|fLfH|Auo|幅频特性幅频特性下限截下限截下限截下限截止频率止频率止频率止频率上限截上限截上限截上限截止频率止频率止

46、频率止频率耦合、旁路耦合、旁路耦合、旁路耦合、旁路电容造成电容造成电容造成电容造成三极管结电三极管结电三极管结电三极管结电容造成容造成容造成容造成f 270 180 90相频特性相频特性 O O阻容耦合单管共射放大电路的频率响应阻容耦合单管共射放大电路的频率响应Analog Electronics本章结束结束放映结束放映Analog Electronics 放大电路的频率特性放大电路的频率特性在前面的讨论中，我们得出如下结论：在前面的讨论中，我们得出如下结论：1 1）电压放大倍数为正值，则）电压放大倍数为正值，则 输出与输入同相输出与输入同相2 2）电压放大倍数为负值，则）电压放大倍数为负值，

47、则 输出与输入反相输出与输入反相 实际上，实际上，这种情况只发生在一定的频率范围内这种情况只发生在一定的频率范围内。2.2.由于放大电路中存在着耦合电容、旁路电容、晶体管的结电容和电路由于放大电路中存在着耦合电容、旁路电容、晶体管的结电容和电路3.3.的分布电容等，它们的容抗的分布电容等，它们的容抗X XC C(=1/wc)(=1/wc)随着频率的变化而变化，因随着频率的变化而变化，因此此放大电路的某些性能指标与输入信号的频率有关。放大电路的某些性能指标与输入信号的频率有关。3.3.当输入信号的频率太高或太低时，放大倍数的幅值和相位都将随输入当输入信号的频率太高或太低时，放大倍数的幅值和相位都

48、将随输入信号的频率的变化而变化。也就是说，信号的频率的变化而变化。也就是说，放大电路的电压放大倍数是放大电路的电压放大倍数是频率的函数频率的函数，这种函数关系叫做放大电路的，这种函数关系叫做放大电路的“频率响应频率响应”或或“频率频率特性特性”。均与频率的大小无关一般来说，放大倍数是复数，可写为：一般来说，放大倍数是复数，可写为：=A=Au ue ej j =A=Au u 。其中其中:A:Au u 与频率的关系称为与频率的关系称为 幅频特性幅频特性 与频率的关系称为与频率的关系称为 相频特性相频特性Analog Electronics 在实际应用中,电子电路所处理的信号,都不是简单的单一频率信

49、号,它们都是由幅度及相位都有固定比例关系的多种频率分量组合而成的复杂信号,即具有一定的频谱。由于放大电路中存在电抗元件,使得放大器可能对不同频率信号分量的放大倍数和相移不同。如果放大电路对不同频率信号的幅值放大不同,就会引起幅度失真。如果放大电路对不同频率信号产生的相移不同就会引起相位失真。幅度失真和相位失真总称为频率失频率失真真,由于此失真是由电路的线性电抗元件（电阻、电容、电感等）引起的,故又称为线性失真线性失真。为实现信号的不失真放大,要需研究放大器的频率响应。4.5.1 4.5.1 频率响应概述频率响应概述1.研究放大电路频率响应的必要性研究放大电路频率响应的必要性Analog Ele

50、ctronics频率失真与非线性失真频率失真与非线性失真 频率失真和非线性失真同样都是使输出信号产生畸变，但两者在实质上是不同的。具体体现以下两点：1.起因不同：频率失真是由电路中的线性电抗元件对不同信号频率的响应不同而引起，非线性失真由电路的非线性元件（如BJT、FET的特性曲线性等）引起的。2.结果不同：频率失真只会使各频率分量信号的比例关系和时间关系发生变化，或滤掉某些频率分量信号。但非线失真，会将正弦波变为非正弦波，它不仅包含输入信号的频率成分（基波），而且还产生许多新的谐波成分。Analog Electronics（1）RC低通电路 RC低通电路频率响应表达式：频率响应表达式：2.2