第02章双极型晶体管及其放大器优秀PPT.ppt

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1、2.1 双双结结型晶体管型晶体管2.1.1 双结型晶体管的结构及符号 双结型晶体管又称半导体三极管、晶体三极管、三极管，一般简称晶体管（BJT）。它是通过确定的制作工艺，将两个PN结结合在一起的器件，两个PN结相互作用，使三极管成为一个具有限制电流作用的半导体器件。三极管可以用来放大微弱的信号和作为无触点开关。三三极极管管从从结结构构上上来来讲讲分分为为两两类类：NPN型型三三极极管管和和PNP型型三三极极管管。图图1.26所所示示为为三极管的三极管的结结构示意构示意图图和符号。和符号。图图图图1.26 1.26 三极管的结构示意图和符号三极管的结构示意图和符号三极管的结构示意图和符号三极管的

2、结构示意图和符号 很薄、参很薄、参杂浓度低杂浓度低参杂浓度高参杂浓度高面积较大面积较大ecbNPN 符符号号中中放放射射极极上上的的箭箭头头方方向向，表表示示放放射射结结正偏正偏时电时电流的流向。流的流向。三三极极管管制制作作时时，通通常常它它们们的的基基区区做做得得很很薄薄（几几微微米米到到几几十十微微米米），且且掺掺杂杂浓浓度度低低；放放射射区区的的杂杂质质浓浓度度则则比比较较高高；集集电电区区的的面面积积则则比比放放射射区区做做得得大大，这这是是三三极极管管实实现电现电流放大的内部条件。流放大的内部条件。三三极极管管可可以以是是由由半半导导体体硅硅材材料料制制成成，称称为为硅硅三三极极管

3、管；也也可可以以由由锗锗材材料料制制成成，称称为锗为锗三极管。三极管。三三极极管管从从应应用用的的角角度度讲讲，种种类类很很多多。依依据据工工作作频频率率分分为为高高频频管管、低低频频管管和和开开关关管管；依依据据工工作作功功率率分分为为大大功功率率管管、中中功功率率管管和和小小功功率率管管。常常见见的的三三极极管管外外形形如如图图1.27所示。所示。图图1.27 常常见见的三极管外形的三极管外形图图1.28 三极管的三种连接方式三极管的三种连接方式 三极管有三个引脚，那么，其三极管有三个引脚，那么，其电路的连接方法就有三种模式（或叫电路的连接方法就有三种模式（或叫电路组态），如图电路组态），

4、如图1.28所示。所示。2.1.2 三极管的电流安排原则及放大作用 要实现三极管的电流放大作用，首先要给三极管各电极加上正确的电压。三极管实现放大的外部条件是：其放射结必需加正向电压（正偏），而集电结必需加反向电压（反偏）。1.共射放大器电流安排的原理晶体管的电流安排可以用载流子在三极管内部的运动规律来说明。如图2-5为的三极管内部载流子的传输与电流安排示意图。图图图图2-5 2-5 三极管内部三极管内部三极管内部三极管内部载载载载流子的流子的流子的流子的传输传输传输传输与与与与电电电电流安排示意流安排示意流安排示意流安排示意图图图图IEPIBNICNICBOIENIENICNIBNIEIEN

5、IEPICNIBNIEPICICNICBOIBIBN IEP-ICBOIEIC IB IEIENICICNIBIBN-ICBO扩散到集电区的电子形成的扩散到集电区的电子形成的电流电流I与基区空穴形成的与基区空穴形成的电流电流 IB 的比例定义为的比例定义为电流被电流被放大放大至16 ICO是基极开路时，在是基极开路时，在UCE作用下的作用下的集电极与放射极形成的穿透电流；集电极与放射极形成的穿透电流；ICBO是放是放射极开路时，集电结的反向饱和电流，一般射极开路时，集电结的反向饱和电流，一般很小，很小，IB ICBO，1，所以，所以1.试验为了了解三极管的电流安排原则及其放大原理，首先做一个试

6、验，试验电路如图2-6所示。在电路中，要给三极管的放射结加正向电压，集电结加反向电压，保证三极管能起到放大作用。变更可变电阻Rw的值，则基极电流IB、集电极电流IC和放射极电流IE都发生变更，电流的方向如图中所示。图图2-6 三极管三极管电电流放大的流放大的试验电试验电路路RwRb 由由由由试验试验试验试验及及及及测测测测量量量量结结结结果可以得出以下果可以得出以下果可以得出以下果可以得出以下结论结论结论结论。（1 1）试试试试验验验验数数数数据据据据中中中中的的的的每每每每一一一一列列列列数数数数据据据据均均均均满满满满足足足足关关关关系系系系：IE=IC+IBIE=IC+IB；此此此此结结

7、结结果符合基果符合基果符合基果符合基尔尔尔尔霍夫霍夫霍夫霍夫电电电电流定律。流定律。流定律。流定律。（2 2）每每每每一一一一组组组组数数数数据据据据都都都都有有有有IC IC IBIB，而而而而且且且且有有有有ICIC与与与与IBIB的的的的比比比比值值值值（）近似相等。）近似相等。）近似相等。）近似相等。（3 3）每每每每两两两两组组组组数数数数据据据据（调调调调整整整整RwRw前前前前后后后后所所所所测测测测数数数数据据据据）中中中中ICIC和和和和IBIB变变变变更量（更量（更量（更量（IcIc、IbIb）的比）的比）的比）的比值值值值，结结结结果仍旧近似相等。果仍旧近似相等。果仍旧近

8、似相等。果仍旧近似相等。（4 4）当当当当IB=0IB=0（基基基基极极极极开开开开路路路路）时时时时，集集集集电电电电极极极极电电电电流流流流的的的的值值值值很很很很小小小小，称称称称此此此此电电电电流流流流为为为为三三三三极极极极管管管管的的的的穿穿穿穿透透透透电电电电流流流流ICEOICEO。穿穿穿穿透透透透电电电电流流流流ICEOICEO越越越越小越好。小越好。小越好。小越好。2.共基放大器的电流安排 UEEUCCu1iE=IE+iEiC=IC+iCiB=IB+iBuo=Uo+uoRL共基直流放大系数共基直流放大系数直流放大系数直流放大系数与与之间有关系之间有关系图沟通放大系数沟通放大

9、系数电流安排电流安排2.1.3 三极管的特性曲线及主要参数1.三极管的特性曲线 三极管的特性曲线是指三极管的各电极电压与电流之间的关系曲线，它反映出三极管的特性。它可以用专用的图示仪进行显示，也可通过试验测量得到。以NPN型硅三极管为例，其常用的特性曲线有以下两种。（1）输入特性曲线 它是指在确定集电极和放射极电压UCE下，三极管的基极电流IB与放射结电压UBE之间的关系曲线。试验测得三极管的输入特性曲线如图2-7所示。图图2-7 三极管的输入特性曲线三极管的输入特性曲线 死区Uce增大，曲线会右移增大，曲线会右移UCE=0VUCE=0.5V（2）输出特性曲线 它是指确定基极电流IB下，三极管

10、的集电极电流IC与集电结电压UCE之间的关系曲线。试验测得三极管的输出特性曲线如图2-8所示。图图2-8 三极管的输出特性曲线三极管的输出特性曲线 一一般般把把三三极极管管的的输输出出特特性性分分为为3个个工工作作区域，下面分区域，下面分别别介介绍绍。截止区截止区 三三极极管管工工作作在在截截止止状状态态时时，具具有有以以下下几个特点：几个特点：（a）放射）放射结结和集和集电结电结均反向偏置；均反向偏置；（b）若若不不计计穿穿透透电电流流ICEO，有有IB、IC近似近似为为0；（c）三三极极管管的的集集电电极极和和放放射射极极之之间间电电阻很大，三极管相当于一个开关断开。阻很大，三极管相当于一

11、个开关断开。放大区图2-8中，输出特性曲线近似平坦的区域称为放大区。三极管工作在放大状态时，具有以下特点：（a）三极管的放射结正向偏置，集电结反向偏置；（b）基极电流IB微小的变更会引起集电极电流IC较大的变更，有电流关系式：IC=IB（c）对NPN型的三极管，有电位关系：UCUBUE；（d）对NPN型硅三极管，有放射结电压UBE0.7V；对 NPN型 锗 三 极 管，有UBE0.2V。饱和区三极管工作在饱和状态时具有如下特点：（a）三极管的放射结和集电结均正向偏置；（b）三极管的电流放大实力下降，通常有ICICM时，时，管子不确定损坏。管子不确定损坏。U(BR)CEOU(BR)CBOU(BR

12、)CESU(BR)CERmAVRmAVRmAVRmAVRRbU(BR)CBOU(BR)CESU(BR)CERU(BR)CEO 图2-11三极管的平安工作区 因放射结正因放射结正偏，呈很小阻偏，呈很小阻抗，压降集中抗，压降集中在集电结上。在集电结上。ICM过流区过流区U(BR)CEO击穿区击穿区3.频率特性晶体管的沟通放大系数和只是在确定频率范围内基本不变，当频率增大到确定值时，和将随信号频率上升而下降。0 00.7070.7070 0f ff fT T1f fO OfT T ffT T f 4.温度对三极管特性的影响同二极管一样，三极管也是一种对温度特别敏感的器件，随温度的变更，三极管的性能参

13、数也会变更。图2-12和图2-13所示为三极管的特性曲线受温度的影响状况。图图2-12 温度温度对对三极管三极管输输入特性的影响入特性的影响图图2-13 温度对三极管输出特性的影响温度对三极管输出特性的影响 5.三极管的型号三极管的型号3DG6 A三极管三极管NPN型硅材料型硅材料高频小功率高频小功率序号序号规格号规格号3DA104A2.1.4*三极管的检测1.已知型号和管脚排列的三极管，推断其性能的好坏（1）测量极间电阻（2）三极管穿透电流ICEO大小的推断（3）电流放大系数的估计2.判别三极管的管脚（1）判定基极和管型（2）判定集电极c和放射极e图2-14判别三极管c、e电极的原理图2.2

14、 关于放大器的基本概念关于放大器的基本概念 放大器的主要用途是用来把微弱的信号放大器的主要用途是用来把微弱的信号（电压、电流或功率）增大到所需数值。（电压、电流或功率）增大到所需数值。如：用话筒将将我们说话的声音转变成如：用话筒将将我们说话的声音转变成电信号（音频信号），这种信号特别微弱，电信号（音频信号），这种信号特别微弱，通过扩音机放大、扬声器输出，可将我们的通过扩音机放大、扬声器输出，可将我们的说话声音放大若干倍。说话声音放大若干倍。放大电路放大电路RSRLAuuouiRsis放大的能量放大的能量从哪儿来？从哪儿来？2.2.1 放大电路模型放大电路模型2.2.2 放大电路的主要性能指标

15、1.放大倍数Au、Ai 放大倍数是衡量放大电路对信号放大实力的主要技术参数。（1）电压放大倍数Au 放大电路输出电压与输入电压的比值。通常关切源信号的放大通常关切源信号的放大（2）电流放大倍数Ai 它是指放大电路输出电流与输入电流的比值。它是指放大电路输出电流与输入电流的比值。它是指放大电路输出电流与输入电流的比值。它是指放大电路输出电流与输入电流的比值。假如我们关切是假如我们关切是Uo与与Ii或或Io与与Ui，则则互导互导互阻互阻放大倍数常用放大倍数常用分贝分贝来表示，这时称为来表示，这时称为增益增益。电压增益电压增益 Au=20lg|Au|（dB）电流增益电流增益=20lg|Ai|（dB）

16、功率增益功率增益=10lgAP（dB）用增益表示优点用增益表示优点 可扩大坐标可扩大坐标表示的范围；表示的范围；将多级放大器的增将多级放大器的增益计算变为各级放大器增益之和益计算变为各级放大器增益之和由于功率正比于电压或电流的平方由于功率正比于电压或电流的平方图图2-16 放大电路的输入电阻放大电路的输入电阻 2.输入电阻输入电阻Ri对于确定的信号源电路，输入电阻Ri越大，放大电路从信号源得到的输入电压ui就越大，放大电路向信号源索取的电流也就越小。应用时，确定要留意区分是“电压源信号”还是“电流源信号”驱动。3.输出电阻Ro 图图2-17为为放大放大电电路路输输出出电电阻的示意阻的示意图图。

17、图2-17放大电路的输出电阻UouL外加外加U断开断开RL测量测量I 作作作作为为为为一一一一个个个个电电电电压压压压放放放放大大大大器器器器，其其其其输输输输出出出出电电电电阻阻阻阻RoRo的的的的大大大大小小小小确确确确定定定定了了了了它它它它带带带带负负负负载载载载的的的的实实实实力力力力。RoRo越越越越小小小小，放放放放大大大大电电电电路路路路的的的的带带带带负负负负载载载载实实实实力力力力越越越越强强强强，即即即即放放放放大大大大电电电电路路路路的的的的输输输输出出出出电电电电压压压压uouo受受受受负负负负载载载载的的的的影响越小。影响越小。影响越小。影响越小。1.外加电压法外加

18、电压法2.试验方法试验方法4.通频带通频带信号成分困难，放大器不同频信号成分困难，放大器不同频率的信号有不同的放大实力，率的信号有不同的放大实力，产生幅度失真；产生幅度失真；相位失真。相位失真。由于电路中存在线性电抗元件由于电路中存在线性电抗元件AumAu0.707Aum0低频段低频段高频段高频段fLfH中频段中频段下降下降3dB2.2.3 基本放大电路的组成和工作原理1.共射极放大电路 在晶体管的三种放大电路组态中，共放射极电路用得比较普遍。这里就以NPN共射极放大电路为例，探讨放大电路的组成、工作原理以及分析方法。图2-19所示为NPN型共射极放大电路的原理性电路。图2-19基本共射极原理

19、性电路留意：电路的电源供电和信号流程留意：电路的电源供电和信号流程图2-20单电源共射极电路将电路变形，改为单电源供电将电路变形，改为单电源供电Rb、Rc?2.放大电路实现信号放大的实质图2-20.1放大电路实现信号放大的工作过程静态分析静态分析动态分析动态分析非线性失真非线性失真ui uBE iBiCuCE uo 放放大大器器放放大大的的实实质质是是实实现现小小能能量量对对大大能能量量的的限限制制和和转转换换作作用用。依依据据能能量量守守恒恒定定律律，在在这这种种能能量量的的限限制制和和转转换换中中，电电源源UCC为为输输出信号供出信号供应应能量。能量。须须要要特特殊殊留留意意的的是是，信信

20、号号的的放放大大仅仅对对沟沟通量而言。通量而言。3.基本放大电路的组成原则三极管具有三个工作状态，截止、放大和饱和。在放大电路中为实现其放大作用，三极管必需工作在放大状态。从上面放大电路的工作过程可概括放大电路的组成原则为：（1）外外加加电电源源的的极极性性必必需需保保证证三三极极管管的放射的放射结结正偏，集正偏，集电结电结反偏。反偏。（2）输输入入电电压压ui要要能能引引起起三三极极管管的的基基极极电电流流iB作相作相应应的的变变更。更。（3）三三极极管管集集电电极极电电流流iC的的变变更更要要尽尽可能的可能的转为电压转为电压的的变变更更输输出。出。（4）放放大大电电路路工工作作时时，直直流

21、流电电源源UCC要要为为三三极极管管供供应应合合适适的的静静态态工工作作电电流流IBQ、ICQ和和电电压压UCEQ，即即电电路路要要有有一一个个合合适适的的静静态态工作点工作点Q。2.3 基本放大电路的分析方法基本放大电路的分析方法 2.3.1 放大电路的图解分析法 图解分析方法是指依据输入信号，在三极管的特性曲线上干脆作图求解的方法。1.静态工作状况分析（1）静态、动态和静态工作点的概念静态动态静态工作点Q图2-22静态工作点Q（IBQ,UBEQ)（ICQ,UCEQ)（2）直流通路 直流通路：是指静态（ui=0）时，电路中只有直流量流过的通路。画直流通路有两个要点：电容视为开路电感视为短路

22、图2-20和2-21所示分别为共射极放大电路及其直流通路。估算电路的静态工作点Q时必需依据直流通路。图2-20共射极放大电路300K4K4K图2-21共射电路的直流通路300K4K输入（输入（IBQ,UBEQ)输出（输出（ICQ,UCEQ)Q点点?（3）Q点的估算 依据直流通路，估算Q点有两种方法。公式估算法确定Q点 图解法确定Q点 如图2-23所示，此直线由直流通路获得，称为直流负载线。图2-23图解法确定Q点UCE随随IC的变的变更更2.动态工作状况分析（1）沟通通路它是指动态（ui0）时，电路中沟通重量流过的通路。画沟通通路时有两个要点：耦合电容视为短路。直流电压源（内阻很小，忽视不计）

23、视为短路。图2-21.1所示为图2-20共射极放大电路的沟通通路。图2-21.1共射极电路的沟通通路探讨探讨Au、Ri、Ro至至81（2）沟通负载线 在图2-21.1中有关系式：uo=uce=-ic（RcRL)=-icRL 其中，RL=RcRL称为沟通负载电阻，负号表示电流ic和电压uo的方向相反。沟沟通通变变更更量量在在变变更更过过程程中中确确定定要要经经过过零零点点，此此时时ui=0，与与静静点点Q相相符符合合。所所以以Q点点也也是是动动态态过过程程中中的的一一个个点点。沟沟通通负负载载线线和和直直流流负负载载线线在在Q点相交，如点相交，如图图2-25所示。所示。沟沟通通负负载载线线由由沟

24、沟通通通通路路获获得得，且且过过Q点点，因此沟通因此沟通负载线负载线是是动态动态工作点移工作点移动动的的轨轨迹。迹。图2-25沟通负载线图图2-25.1 动态工作状况动态工作状况（3）放大电路的动态工作范围）放大电路的动态工作范围留意：留意：ibib是沟通信号，是沟通信号，iB iB是全量，包含直流成分是全量，包含直流成分 留留意意：三三极极管管各各电电极极的的电电压压和和电电流流瞬瞬时时值值是是在在静静态态值值的的基基础础上上叠叠加加了了沟沟通通重重量量，但但瞬瞬时时值值的极性和方向始的极性和方向始终终固定不固定不变变。叠加叠加（4）非线性失真 所谓失真，是指输出信号的波形与输入信号的波形不

25、一样。三极管是一个非线性器件，有截止区、放大区、饱和区三个工作区，假如信号在放大的过程中，放大器的工作范围超出了特性曲线的线性放大区域，进入了截止区或饱和区，集电极电流ic与基极电流ib不再成线性比例的关系，则会导致输出信号出现非线性失真。非非线线性性失失真真分分为为截截止止失失真真和和饱饱和和失失真真两种。两种。截止失真 当放大电路的静态工作点当放大电路的静态工作点Q选取选取比较低比较低时，时，IBQ较小，输入信号的负较小，输入信号的负半周进入截止区而造成的失真称为截半周进入截止区而造成的失真称为截止失真。图止失真。图2-26所示为放大电路的截所示为放大电路的截止失真。止失真。图2-26截止

26、失真饱和失真 当当放放大大电电路路的的静静态态工工作作点点Q选选取取比比较较高高时时，IBQ较较大大，UCEQ较较小小，输输入入信信号号的的正正半半周周进进入入饱饱和和区区而而造造成成的的失失真真称称为为饱饱和和失失真真。图图2-26.1所所示示为为放放大大电电路路的的饱饱和和失失真真。ui正正半半周周进进入入饱饱和区造成和区造成ic失真，从而使失真，从而使uo失真。失真。图图2-26.1 饱饱和失真和失真2.3.2 放大电路的微变等效电路分析法 微变等效电路分析法指的是在三极管特性曲线上Q点旁边，当输入为微变信号（小信号）时，可以把三极管的非线性特性近似看为是线性的，即把非线性器件三极管转为

27、线性器件进行求解的方法。1.1.h h 参数模型的导出参数模型的导出也称三极管的微变也称三极管的微变等效电路分析法等效电路分析法输出端沟通输出端沟通短路时的输短路时的输入电阻入电阻hie输入沟通开路输入沟通开路时的反向电压时的反向电压传输系数传输系数hre输出端沟通短输出端沟通短路时的电流放路时的电流放大系数大系数hfe输入沟通开输入沟通开路时的输出路时的输出电导电导hoe（1）三极管的微变等效电路图2-31.0三极管的沟通输入电阻rbehie这个参数，它反这个参数，它反映的是映的是uBE对对iB的的限制作用限制作用uBEuCEUBEQIBQUBEiB0 不同的不同的UCC有不同有不同的曲线，

28、的曲线，uCE变更变更很大，但很大，但uBE变更变更很小很小 hre反映的是输出回反映的是输出回路对输入回路的反馈限路对输入回路的反馈限制制 当当 uCE10V时，时，uBE0图2-31.2三极管的电流放大系数 hfe反映的是输入反映的是输入电流对输出电流的电流对输出电流的限制（限制（)hoe反映的是输入反映的是输入端开路时的输出电端开路时的输出电导（常用导（常用r rcece表示表示)hoe0(1/hoe)ucehfe ibhre uceubeibhieic 结结结结论论论论：当当当当输输输输入入入入为为为为微微微微变变变变信信信信号号号号时时时时，对对对对于于于于沟沟沟沟通通通通微微微微变

29、变变变信信信信号号号号，三三三三极极极极管管管管可可可可用用用用如如如如图图图图2-322-32（b b）所所所所示示示示的的的的微微微微变变变变等等等等效效效效电电电电路路路路来来来来代代代代替替替替。图图图图2-322-32（a a）所所所所示示示示的的的的三三三三极极极极管管管管是是是是一一一一个个个个非非非非线线线线性性性性器器器器件件件件，但但但但图图图图2-2-3232（b b）所所所所示示示示的的的的是是是是一一一一个个个个线线线线性性性性电电电电路路路路。这这这这样样样样就就就就把把把把三三三三极极极极管管管管的的的的非非非非线线线线性性性性问题转问题转问题转问题转化化化化为线

30、为线为线为线性性性性问题问题问题问题。图图2-32 三极管的微三极管的微变变等效等效电电路模型路模型图中rbe为沟通输入电阻 r rb b为基区体电阻，为基区体电阻，UT为温度的电压为温度的电压当量，室温下一般当量，室温下一般低频小功率低频小功率管的管的rb约约为为300，UT为为26mV，IE一般在一般在0.1mA5mA，超过这个范围将带来，超过这个范围将带来较大的误差。较大的误差。（1）分析放大电路的求解步骤 用公式估算法估算Q点值，并计算Q点处的参数rbe值。由放大电路的沟通通路，画出放大电路的微变等效电路。依据等效电路干脆列方程求解Au、Ri、Ro。留意：NPN和PNP型三极管的微变等

31、效电路一样。2.用微变等效电路分析法分析共射放大电路用微变等效电路分析法分析共射放大电路（2）分析共射放大电路 放大电路的微变等效电路 对于图2-20所示共射极放大电路，从其沟通通路图2-21可得电路的微变等效电路，如图2-33所示。uS为外接的信号源，RS是信号源内阻。图图2-20图图2-21图2-33图2-20所示共射放大电路的微变等效电路 求解电压放大倍数Au 负号表示输出电压负号表示输出电压u uo o与输入电压与输入电压u ui i反相位反相位 求解电路的输入电阻求解电路的输入电阻R Ri i R Ri i=R Rb br rbebe 一般基极偏置电阻一般基极偏置电阻 R Rb b

32、r rbebe 所以所以 R Ri i r rbebe求解电路的输出电阻Ro图2.24所示为求解输出电阻的等效电路。RoRc输出电阻Ro越小，放大电路的带负载实力越强。输出电阻Ro中不应包含负载电阻RL。图2.24求解输出电阻的等效电路 求解输出电压uo对信号源电压uS的放大倍数AuS 由由于于信信号号源源内内阻阻的的存存在在，A AuSuSA Au u，电电路路的的输入电阻越大，输入电压输入电阻越大，输入电压u ui i越接近越接近u uS S。2.3.3 两种分析方法特点比较 放大电路的图解分析法：其优点是形象直观，适用于Q点分析、非线性失真分析、最大不失真输出幅度的分析，能够用于大、小信

33、号；其缺点是作图麻烦，只能分析简洁电路，求解误差大，不易求解输入电阻、输出电阻等动态参数。微微变变等等效效电电路路分分析析法法：其其优优点点是是适适用用于于任任何何困困难难的的电电路路，可可便便利利求求解解动动态态参参数数如如放放大大倍倍数数、输输入入电电阻阻、输输出出电电阻阻等等；其其缺缺点点是是只只能能用用于分析小信号，不能用来求解静于分析小信号，不能用来求解静态态工作点工作点Q。实实际际应应用用中中，常常把把两两种种分分析析方方法法结结合合起起来来运运用。用。2.4 放大器放大器工作点工作点稳稳定定问题问题2.4.1 温度变更对Q点的影响 Q点的影响因素有很多，如电源波动、偏置电阻的变更

34、、管子的更换、元件的老化等等，不过最主要的影响则是环境温度的变更。三极管是一个对温度特别敏感的器件，随温度的变更，三极管参数会受到影响，具体表现在以下几个方面。1.温度上升，三极管的反向电流增大2.温度上升，三极管的电流放大系数增大3.温度上升，相同基极电流IB下，UBE减小，三极管的输入特性具有负的温度特性。温度每上升1，UBE大约减小2.2mV。2.4.2 工作点稳定电路的组成及稳定Q点的原理1.工作点稳定电路的组成 如图如图2-36所示工作点稳定电路所示工作点稳定电路 图2-36分压偏置式的工作点稳定电路温度温度I IC CU UE EU UBEBE IBIC2.稳定Q点的原理 分分压压

35、偏置式放大偏置式放大电电路具有路具有稳稳定定Q点的作用，在点的作用，在实际电实际电路中路中应应用广泛。用广泛。实际应实际应用中，用中，为为保保证证Q点的点的稳稳定，要定，要求求电电路：路：I1=I2+IBQ I2 （设计时让（设计时让I2IBQ）一般一般对对于硅材料的三极管：于硅材料的三极管：I2=（510）IBQI2越大，越大，UB越稳定，越稳定，IBQ也稳定也稳定2.4.3 工作点稳定电路的分析1.静态工作点Q的估算 图图2-37所示为分压偏置式工作所示为分压偏置式工作点稳定电路的直流通路点稳定电路的直流通路。图图2-37 稳稳定定电电路的直流通路路的直流通路UBQ=35V2.微变等效电路

36、微变等效电路Re先作沟通等效电路先作沟通等效电路再画微变等效电路再画微变等效电路RiRo探讨探讨Au、Ri、Ro有旁路电容Ce作用的沟通通路如下图所示，微变等效电路如图2-39（b）所示。图图图图2-39 2-39 稳稳稳稳定定定定电电电电路的沟通通路及其微路的沟通通路及其微路的沟通通路及其微路的沟通通路及其微变变变变等效等效等效等效电电电电路路路路一般小功率三极管的一般小功率三极管的rb300，UT=26mVRiRo探讨探讨Au、Ri、Ro2.4 共集和共基放大共集和共基放大电电路路 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路共共共共有有有有三三三三种种种种组组组组态态态态，前前前前面

37、面面面探探探探讨讨讨讨的的的的放放放放大大大大电电电电路路路路均均均均是是是是共共共共射射射射极极极极组组组组态态态态放放放放大大大大电电电电路路路路。另另另另两两两两种种种种组组组组态态态态电电电电路路路路分分分分别为别为别为别为共集共集共集共集电电电电极和共基极极和共基极极和共基极极和共基极组态电组态电组态电组态电路。路。路。路。2.4.1 共集电极放大电路1.电路组成 共集电极放大电路应用特别广泛，其电路构成如图2-40所示。其组成原则同共射极电路一样，外加电源的极性要保证放大管放射结正偏，集电结反偏，同时保证放大管有一个合适的Q点。图图2-40 共集电极电路及其沟通通路共集电极电路及其

38、沟通通路 沟沟通通信信号号ui从从基基极极b输输入入，uo从从放放射射极极e输输出出，集集电电极极c作作为为输输入入、输输出出的的公公共共端端，故故称称为为共集共集电电极极组态组态，此，此电电路也叫射极路也叫射极输输出器。出器。2.静电工作点Q的估算图2.33直流通路及其微变等效电路则则3.动态参数Au、Ri、Ro（1）电压放大倍数Au（2）输入电阻Ri（3）输出电阻Ro图2.33直流通路及其微变等效电路RiRo则则ibrbeibRsRbReiccbeiReiu外加电压外加电压u,产生的产生的电流电流i，则输出电阻，则输出电阻 共共共共集集集集电电电电极极极极电电电电路路路路的的的的放放放放大

39、大大大倍倍倍倍数数数数小小小小于于于于1 1（接接接接近近近近于于于于1 1），但但但但有有有有电电电电流流流流和和和和功功功功率率率率放放放放大大大大作作作作用用用用；其其其其输输输输出出出出电电电电阻阻阻阻很很很很小小小小，其其其其带带带带负负负负载载载载的的的的实实实实力力力力比比比比较较较较强强强强。实实实实际际际际应应应应用用用用中中中中，射射射射极极极极跟跟跟跟随随随随器器器器常常常常常用在多常用在多常用在多常用在多级级级级放大放大放大放大电电电电路的路的路的路的输输输输出出出出级级级级，以提高整个，以提高整个，以提高整个，以提高整个电电电电路的路的路的路的带负载实带负载实带负载实

40、带负载实力。力。力。力。共集共集共集共集电电电电极极极极电电电电路的路的路的路的输输输输入入入入电电电电阻很大，阻很大，阻很大，阻很大，输输输输出出出出电电电电阻很小。阻很小。阻很小。阻很小。实际应实际应实际应实际应用中，常常用作用中，常常用作用中，常常用作用中，常常用作缓缓缓缓冲冲冲冲级级级级，以减小放大，以减小放大，以减小放大，以减小放大电电电电路前后路前后路前后路前后级级级级之之之之间间间间的相互影响。的相互影响。的相互影响。的相互影响。2.4.2 共基极放大电路1.电路组成 图图2-42所所示示为为共共基基极极放放大大电电路路，图图中中Cb为为基基极极旁旁路路电电容容，其其他他元元件件

41、同同共射极放大共射极放大电电路。路。图2-42共基极电路及其沟通通路 沟沟通通信信号号ui从从放放射射极极e输输入入，uo从从集集电电极极c输输出出，基基极极b作作为为输输入入、输输出出的的公公共端，因此称共端，因此称为为共基极共基极组态组态。2.静态工作点Q的估算与共射放大器分析方法相同3.动态参数Au、Ri、RoRiRoibrbeibRsReRciccbeieusRLuiiiuo 共共基基极极电电路路具具有有电电压压放放大大作作用用，uo与与ui同同相相位位。放放大大管管输输入入电电流流为为ie，输输出出电电流流为为ic，没没有有电电流流放放大大作作用用，icie，因因此此电电路路又又称称

42、为为电电流流跟跟随随器器，其其输输入入电电阻阻很很小小。共共基基极极电电路路的的频频率率特特性性比比较较好好，一般多一般多用于高用于高频频放大放大电电路。路。2.4.3 三种组态放大电路的性能比较1.1.共放射极放大电路共放射极放大电路3.3.共基极放大电路共基极放大电路2.2.共集电极放大电路共集电极放大电路 电流跟随器电流跟随器，输入电阻很小、输出电阻大，有，输入电阻很小、输出电阻大，有电压放大，频率特性好，高频应用较多电压放大，频率特性好，高频应用较多 射极跟随器射极跟随器，输入电阻很大、输出电阻很小，输入电阻很大、输出电阻很小，有电流放大，常用于缓冲、输出级有电流放大，常用于缓冲、输出

43、级 输入电阻和输出电阻介于共集、共基之间，有输入电阻和输出电阻介于共集、共基之间，有电压放大作用，也有电流放大作用，常用中频放大电压放大作用，也有电流放大作用，常用中频放大作业：作业：P78：2-3、2-8、2-9、2-12、2-13、2-14、2-17、2-19、2-222.5.1 复合管 复合管是由两个或两个以上的三极管依据确定的连接方式组成的等效三极管,又称为达林顿管。2.5 多级放大电路及复合管多级放大电路及复合管1.复合管的结构 复复合合管管可可以以由由相相同同类类型型的的管管子子复复合合而而成成，也也可可以以由由不不同同类类型型的的管管子子复复合合连连接接，其其连连接接的的方方法法

44、有有多多种种。连连接接的的基基本本规规律律为为小小功功率率管管放放在在前前面面，大大功功率率管管放放在在后后面面；连连接接时时要要保保证证每每管管都都工工作作在在放放大大区区域域，保保证证每每管管的的电电流流通通路路。图图2-44所示所示为为四种常四种常见见的复合管的复合管结结构。构。图2-44四种常见的复合管结构2.复合管的特点 （1）复复合合管管的的类类型型与与组组成成复复合合管管的的第一只三极管的第一只三极管的类类型相同。型相同。（2）复复合合管管的的电电流流放放大大系系数数近近似似为为组组成成该该复复合合管管的的各各三三极极管管电电流流放放大大系系数的乘数的乘积积。即：即：123 2.

45、5.2 2.5.2 多级放大电路多级放大电路 实实际际应应用用中中，放放大大电电路路的的输输入入信信号号通通常常很很微微弱弱（毫毫伏伏或或微微伏伏数数量量级级），为为了了使使放放大大后后的的信信号号能能够够驱驱动动负负载载，仅仅仅仅通通过过单单级级放放大大电电路路进进行行信信号号放放大大，很很难难达达到到实实际际要要求求，常常常常须须要要接接受受多多级级放放大大电电路路。接接受受多多级级放放大大电电路路可可有有效效地地提提高高放放大大电电路路的的各各种种性性能能，如如提提高高电电路路的的电电压压增增益益、电电流流增增益益、输输入入电电阻阻、带负载实带负载实力等。力等。多多级级放放大大电电路路是

46、是指指两两个个或或两两个个以以上上的的单单级级放放大大电电路路所所组组成成的的电电路路。图图2-48所所示示为为多多级级放放大大电电路路的的组组成成框框图图。通通常常称称多多级级放放大大电电路路的的第第一一级级为为输输入入级级。对对于于输输入入级级，一一般般接接受受输输入入阻阻抗抗较较高高的的放放大大电电路路，以以便便从从信信号号源源获获得得较较大大的的电电压压输输入入信信号号并并对对信信号号进进行行放放大大。中中间间级级主主要要实实现现电电压压信信号号的的放放大大，一一般般要要用用几几级级放放大大电电路路才才能能完完成成信信号号的的放放大大。通通常常把把多多级级放放大大电电路路的的最最终终一

47、一级级称称为为输输出出级级，主主要要用用于于功功率率放放大大，以以驱驱动动负载负载工作。工作。图图2-48 多级放大电路的组成框图多级放大电路的组成框图 2.5.3 多级放大电路的耦合方式 在多级放大电路中，各级放大电路输入和输出之间的连接方式称为耦合方式。常见的连接方式有三种：阻容耦合、干脆耦合和变压器耦合。1.阻容耦合 它是指各单级放大电路之间通过隔直耦合电容连接。图2-49所示为阻容耦合两级放大电路。图2-49阻容耦合两级放大电路 阻容耦合多阻容耦合多级级放大放大电电路具有以下特点：路具有以下特点：1、优优点点 （1）各各级级放放大大电电路路的的静静态态工工作作点点相相互互独独立立，互互

48、不不影影响响，利利于于放放大大器器的的设设计计、调调试试和修理。和修理。（2）输输出温度漂移比出温度漂移比较较小。小。（3）阻阻容容耦耦合合电电路路具具有有体体积积小小、重重量量轻轻，分立元件，分立元件电电路中路中应应用用较较多。多。2、缺点、缺点 （1）在在集集成成电电路路中中，不不易易制制作作大大容容量量的的电电容容，因因此此阻阻容容耦耦合合放放大大电电路路不不便便于于做做成成集集成成电电路。路。（2）低低频频特特性性差差，不不适适合合放放大大直直流流及及缓缓慢慢变变更更的的信信号号,只只能能传传递递具具有有确确定定频频率率的的沟沟通通信号。信号。2.变压器耦合它是指各级放大电路之间通过变

49、压器耦合传递信号。图2-50所示为变压器耦合放大电路。通过变压器T1把前级的输出信号uo1，耦合传送到后级，作为后一级的输入信号ui2。变压器T2将其次级的输出信号耦合传递给负载RL。图图2-50 变压器耦合放大电路变压器耦合放大电路 变变变变压压压压器器器器具具具具有有有有隔隔隔隔离离离离直直直直流流流流、通通通通沟沟沟沟通通通通的的的的特特特特性性性性，因因因因此此此此变变变变压压压压器器器器耦耦耦耦合合合合放大放大放大放大电电电电路具有如下特点：路具有如下特点：路具有如下特点：路具有如下特点：1 1、优优优优点点点点 （1 1）各各各各级级级级的的的的静静静静态态态态工工工工作作作作点点

50、点点相相相相互互互互独独独独立立立立，互互互互不不不不影影影影响响响响，利利利利于于于于放放放放大大大大器的器的器的器的设计设计设计设计、调试调试调试调试和修理。和修理。和修理。和修理。（2 2）可可可可以以以以实实实实现现现现电电电电压压压压、电电电电流流流流和和和和阻阻阻阻抗抗抗抗的的的的变变变变换换换换，简简简简洁洁洁洁获获获获得得得得较较较较大大大大的的的的输输输输出功率。出功率。出功率。出功率。（3 3）输输输输出温度漂移比出温度漂移比出温度漂移比出温度漂移比较较较较小。小。小。小。2、缺点、缺点 （2）同同阻阻容容耦耦合合一一样样，变变压压器器耦耦合合低低频频特特性性差差，不不适适