双极结型三极管及放大电路基础 (2).ppt

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1、模模 拟拟 电电 子子 技技 术术第第第第 4 4 4 4 章章章章 双极结型三极管及双极结型三极管及放大电路基础放大电路基础4.1 BJT（晶体三极管（晶体三极管)4.2 基本共射极放大电路基本共射极放大电路4.3 放大电路分析方法放大电路分析方法4.4 放大电路的工作点稳定问题放大电路的工作点稳定问题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4.6 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模模 拟拟 电电 子子 技技 术术4.1 BJT(Semiconductor Transistor)NNP发射极发射极 E基极基极 B集电极集电极

2、C发射结发射结集电结集电结 基区基区 发射区发射区 集电区集电区emitterbasecollectorNPN 型型PPNEBCPNP 型型ECBECB4.1.1 BJT 的结构简介（的结构简介（结构、符号和分类）结构、符号和分类）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集电区掺杂浓度低于发 射区，且面积大；射区，且面积大；基区很薄，一般在几个基区很薄，一般在几个 微米至几十个微米，且微米至几十个微米，且 掺杂浓度最低。掺杂浓度最低。三三极极管管符符号号模模 拟拟 电电 子子 技技 术术分类：分类：按材料分：按材料分：硅管、锗管硅管、锗管按结构分：按

3、结构分：NPN、PNP按使用频率分：按使用频率分：低频管、高频管低频管、高频管按功率分：按功率分：小功率管小功率管 1W模模 拟拟 电电 子子 技技 术术4.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理 三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通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。过载流子传输体现出来的。1.1.三极管放大的条件三极管放大的条件内部条件内部条件 发射区掺杂浓度最高发射区掺杂浓度最高 基区薄且掺杂浓度最低基区薄且掺杂浓度最低 集电区掺杂浓度低，集电结面积大集电区掺杂浓度低，集电结面积大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

4、反偏模模 拟拟 电电 子子 技技 术术NPN+ebcReRcVEEVCC发射结正偏发射结正偏集电结反偏集电结反偏1.1.三极管内部载流子的传输过程三极管内部载流子的传输过程1)1)发射区向基区扩散载流子（发射区向基区扩散载流子（多子自多子自2)2)由电子由电子），形成发射极电流），形成发射极电流 IE。IE(基区空穴扩散运动因浓度低而忽略基区空穴扩散运动因浓度低而忽略)2)载流子在基区中的扩散与复合，形载流子在基区中的扩散与复合，形 成复合电流成复合电流IBN。极少数少子极少数少子（自由电子自由电子），），与空与空穴复合，形成复合电流穴复合，形成复合电流IBN 。绝大多数少子绝大多数少子（自由

5、电子自由电子）向集向集电结方向扩散形成。电结方向扩散形成。基区空基区空穴来源穴来源基极电源提供基极电源提供(IB)集电区少子漂移集电区少子漂移(ICBO)集电结反向饱和电流集电结反向饱和电流IBIBNIEPIENICBO3)3)集电区收集少数载流子（集电区收集少数载流子（自由电子自由电子），形成，形成集电极电流集电极电流ICN 。ICIBN=IB+ICBO；即：即：IB=IBN ICBO IC=ICN +ICBO 动画动画（内部载流子的运动）（内部载流子的运动）ICN基区的多子空穴因基区的多子空穴因浓度低，其扩散运浓度低，其扩散运动可以忽略动可以忽略基区的少子自由电子基区的少子自由电子因浓度很

6、低，其漂移因浓度很低，其漂移运动可以忽略运动可以忽略模模 拟拟 电电 子子 技技 术术2.2.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:IE=IB+ICIC=ICN+ICBOIB=IBN-ICBONPN+ebcReRcVEEVCCIEIBIBNIENICBOICICN 为电流放大系数，为电流放大系数，它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关与外加电压无关。一般。一般 =0.9 0.99:共基极直流电流放大系数共基极直流电流放大系数设设=传输到集电极的电流传输到集电极的电流发射极注入电流发射极注入电流即即=,=,通常通常ICICBOI

7、CNIE则有则有ICIE模模 拟拟 电电 子子 技技 术术动画（三极管的电流分配关系）动画（三极管的电流分配关系）（直流（直流 ）是另一个电流放大系数，是另一个电流放大系数，同样，它也只与管子的结构尺寸同样，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。和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般一般 1。:共射极直流电流放大系数共射极直流电流放大系数设设=,=,则则ICNIBN根据根据IBN=IB+ICBOIE=IB+ICIC=ICN+ICBO=ICNIEIC=ICN+ICBO =IBN+ICBO =(IB+ICBO)+ICBO =IB+(1+)ICBO =IB+ICEO其中其中ICEO=(

8、1+)ICBO(穿透电流穿透电流)，当当ICBO很小时，很小时，=ICNIBNIC-ICBOIB+ICBOICIB模模 拟拟 电电 子子 技技 术术3.BJT在放大电路中的应用举例在放大电路中的应用举例 若若 vI=20mV，使，使 iE=-1 mA，当，当 =0.98 时，则时，则 iC=iE =-0.98 mA，vo=-iC RL=0.98 V，电压放大倍数：，电压放大倍数：iE=+iE共基极放大电路共基极放大电路1k+ebcReRLVEEVCCIEIBIC+-vEBvCB vo+-vI+-Av=49vovI0.98V20mV共基极交流电共基极交流电流放大系数流放大系数模模 拟拟 电电 子

9、子 技技 术术 当当 vI=20mV，使使 iB=20A，设设 =0.98，则，则电压放大倍数：电压放大倍数：vO=-iC RL=-0.9mA1k=-0.98 V4.共射极连接方式共射极连接方式动画（三极管的电流放大作用）动画（三极管的电流放大作用）（交流）（交流）共射极放大电路共射极放大电路IB+iB vo+-vI+-+ebcVBBVCC-vBE+vBE1k RLIC+iCIE+iEAv=-=-49vovI-0.98V20mV共射极交流电共射极交流电流放大系数流放大系数模模 拟拟 电电 子子 技技 术术当当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。当

10、当vCE1V时，时，vCB=vCE-vBE0，集电结已进入反偏状态，集电结开始收集集电结已进入反偏状态，集电结开始收集 电子，基区复合减少，电子，基区复合减少，同样的同样的vBE下下 IB减小，特性曲线右移。减小，特性曲线右移。（1）输入特性曲线输入特性曲线4.1.3 BJT的的V-I 特性曲线特性曲线导通电压导通电压 VBE硅管：硅管：(0.6 0.8)V，通常取通常取 0.7V。锗管：锗管：(0.1 0.3)V，通常取通常取 0.2V。1.1.共射极连接时的共射极连接时的V-I 特性曲线特性曲线动画（入特性曲线）动画（入特性曲线）输入输入回路回路输出输出回路回路iB+ebcVBBVCC-i

11、CiERBRC+vBEvCEO模模 拟拟 电电 子子 技技 术术（2 2）输出特性曲线）输出特性曲线共射极连接时输出特性的三个工作区：放大区、饱和区、截止区。共射极连接时输出特性的三个工作区：放大区、饱和区、截止区。放大区放大区饱饱和和区区截止区截止区放大区：放大区：条件：条件：发射结正偏；集电结反偏。发射结正偏；集电结反偏。特点：特点：水平、等间隔。水平、等间隔。vCE对对iC的影的影 响由基区宽度调制效应产生，响由基区宽度调制效应产生，即即iC随随vCE增大而略有增加。增大而略有增加。截止区：截止区：条件：条件：两个结反偏两个结反偏 特点：特点：iB=0，iC=ICEO0；iC iB 当当

12、三极管三极管进入饱和区或截进入饱和区或截止区时，将产生非线性失真止区时，将产生非线性失真。因为因为vCE=vCB+vBE,当当vCE增加时，由于增加时，由于vBE变化变化较小（例如硅管的较小（例如硅管的vBE一般为一般为0.7V左右），故左右），故vCB（集电结反向偏压）随之增加。（集电结反向偏压）随之增加。vCB的增加使集电的增加使集电结的空间电荷区的宽度增加，致使基区有效宽度结的空间电荷区的宽度增加，致使基区有效宽度减小，这样在基区内载流子的复合机会减少，使减小，这样在基区内载流子的复合机会减少，使电流放大系数电流放大系数增大，在增大，在iB不变的情况下，不变的情况下，iC将随将随vCE的

13、增大略有的增大略有增大，特性曲线略微向上倾斜，此增大，特性曲线略微向上倾斜，此现象称为基区宽度调制效应。现象称为基区宽度调制效应。动画（输出特性曲线）动画（输出特性曲线）2.2.共基极电路的共基极电路的V-I 特性特性 曲线（见书曲线（见书P110)饱和区：饱和区：条件：条件：两个结正偏两个结正偏 vCE v BE vCB=vCE vBE 0 特点：特点：iC不再随不再随iB的增加而线性增的增加而线性增 加，即加，即iCiB,此时此时iC V(BR)CEO V(BR)EBOICMV(BR)CEOPCM安安 全全 工工 作作 区区iCvCE/V过过 损损 耗耗 区区O模模 拟拟 电电 子子 技技

14、 术术4.2 4.2 基本共射极放大电路基本共射极放大电路 组成放大电路时，必须遵循以下几个原则：组成放大电路时，必须遵循以下几个原则：1 1给所选用的放大管提供直流电源，以作为电路输出能源和设置合给所选用的放大管提供直流电源，以作为电路输出能源和设置合 适的静态工作点。适的静态工作点。2 2电源的极性和大小应使电源的极性和大小应使BJT的发射结处于正向偏置；同时使集电结的发射结处于正向偏置；同时使集电结 处于反向偏置；即保证处于反向偏置；即保证BJT工作在放大区。工作在放大区。3 3电阻取值得当，与电源配合，使放大管有合适的静态工作电流。电阻取值得当，与电源配合，使放大管有合适的静态工作电流

15、。4 4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 改变基极与发射极之间的电压，产生改变基极与发射极之间的电压，产生vBE，或改变基极电流，产，或改变基极电流，产 生生iB（或或iE）。）。5 5当负载接入时，必须保证放大管输出回路的动态电流当负载接入时，必须保证放大管输出回路的动态电流iC C能够作用能够作用 于负载，从而使负载获得比输入信号大得多的信号电流或信号电压。于负载，从而使负载获得比输入信号大得多的信号电流或信号电压。模模 拟拟 电电 子子 技技 术术4.2.1 基本共射放大电路的组成基本共射放大电路的组成基本组

16、成如下：基本组成如下：三极管三极管T：是核心元件，：是核心元件，起放大作用。起放大作用。直流电源直流电源VBB、电阻电阻Rb：通过电阻：通过电阻Rb 使发射结正偏，产生基极直流电流使发射结正偏，产生基极直流电流IB。直流电源直流电源VCC、电阻电阻Rc：通过电阻：通过电阻Rc,并与并与VBB和和Rb配合，给集电结提供反配合，给集电结提供反 偏电压，使偏电压，使BJT工作于放大状态。工作于放大状态。电电 阻阻Rc的另一个作用是将集电极电流的的另一个作用是将集电极电流的 变化转换为电压的变化，再送到放大电路的输出端。由于发射极是输变化转换为电压的变化，再送到放大电路的输出端。由于发射极是输 入回路

17、和输出回路的共同端，所以称为共发射极放大电路。入回路和输出回路的共同端，所以称为共发射极放大电路。动画（静态工作点）动画（静态工作点）放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管工作在线性区放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管工作在线性区（即放大区），（即放大区），以保证信号以保证信号几乎不失真几乎不失真地放大。地放大。放放大大作作用用实实际际上上是是放放大大器器件件的的控控制制作作用用，放放大大器器是是一一种种能能量量控控制制部部件件。同同时时还还要要注注意意放放大大作作用用是是针针对对变变化化量量而而言言的的。图图4.2.1 基本共射极放大电路基本共射极放大电路vs+-VBBVCC

18、TiB+-vBE+-vCERbRciCiE为什么要设置静态工作点？为什么要设置静态工作点？模模 拟拟 电电 子子 技技 术术1.静态静态(直流工作状态直流工作状态)输入信号输入信号vi0时，放大时，放大电路的工作状电路的工作状态称为态称为静态静态或或直流工作状态。直流工作状态。4.2.2 4.2.2 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2.动态动态 输入正弦信号输入正弦信号vs后，电路将处在动态工作情况。此时，后，电路将处在动态工作情况。此时，BJT各极电流及电压各极电流及电压都将在都将在静态值的基础上静态值的基础上随输入信号随输入信号作相应的变化作相应的变化。直流通路直流

19、通路 VBBVCCTIBQ+-VBEQ+-VCEQRbRcICQvs+-iBvBEvCEVBBVCCT+-+-RbRciC交流通路交流通路 vs+-Tib+-vbe+-voRbRcic上次课上次课模模 拟拟 电电 子子 技技 术术 4.3.1 4.3.1 图解分析法图解分析法4.3 4.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法1.1.静态工作点的图解分析静态工作点的图解分析 图解分析法就是利用图解分析法就是利用BJT的的V-I 特性曲线及管外电路特性曲线及管外电路的特性，通过作图对放大电路的静态及动态进行分析。的特性，通过作图对放大电路的静态及动态进行分析。将图将图4.2.1所示电路改画成图所

20、示电路改画成图4.3.1的形式，并利用虚线把电路分成三部分：的形式，并利用虚线把电路分成三部分：BJT、输、输入端的管外电路、输出端的管外电路。入端的管外电路、输出端的管外电路。采用该方法分析静态工作点，必须已知三极管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。的输入、输出特性曲线。静态时，令图中静态时，令图中vs0，既得该电路的直流通路。，既得该电路的直流通路。在输入回路中，静态工作点在输入回路中，静态工作点（IBQ、VBEQ）既应在）既应在BJT的输入特性的输入特性曲线上，又应满足外电路回路方程曲线上，又应满足外电路回路方程vBE=VBB-iBRb,显然两点即（显然两点即

21、（VBB，0）、（）、（0，VBB/Rb）决定这一直线。）决定这一直线。交点交点Q即为静态工作点即为静态工作点VBEQ、IBQ。IBQQOiBvBEQVBEQ电容对直流而言相当电容对直流而言相当于开路；交流电压源于开路；交流电压源内阻很小，对直流而内阻很小，对直流而言相当于短路。言相当于短路。图图4.3.1 基本共射极放大电路原理图基本共射极放大电路原理图vs+-iBvBEvCEiCVBBVCCT+-+-RbRcVBBVCCT+-+-RbRc直流通路直流通路 IBQVBEQVCEQICQ模模 拟拟 电电 子子 技技 术术 与输入回路相似，在输出回路中，与输入回路相似，在输出回路中，静态工作点（

22、静态工作点（ICQ、VCEQ）既应在）既应在BJT的的输出特性曲线上，又应满足外电路回路输出特性曲线上，又应满足外电路回路方程方程vCE=VCC-iCRc,显然两点即（显然两点即（VCC，0）、（）、（0，VCC/Rc）决定这一直线。交）决定这一直线。交点点Q即为静态工作点即为静态工作点VCEQ、ICQ。VCCQiC/mAvCE/V100 A80 A60 A40 A20 AIB=0 AOICEOVCCRc斜率为：斜率为：IBQICQVCEQVBBVCCT+-+-RbRc直流通路直流通路 IBQVBEQVCEQICQ模模 拟拟 电电 子子 技技 术术 放大电路在接入正弦信号时工作情况的图解分析放

23、大电路在接入正弦信号时工作情况的图解分析 2 2 动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析假设在静态工作点的基础上，输入一微小的正弦信号假设在静态工作点的基础上，输入一微小的正弦信号 vs。iBvBEQiCvCEib静态工作点静态工作点iBIBQtiCICQtviVBEtvOVCEQt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.vi vBE iB iC vCE|-vo|2.vo与与vi相位相反相位相反；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；4.可以确定最大不失真输出幅度。可以确定最大不失真输出幅度。vCE怎么变化怎么变化vCE 与与 vi 反

24、相！反相！vCE也沿着也沿着负载线变化负载线变化#动态工作时，动态工作时，iB、iC的实际电流方向是否的实际电流方向是否改变，改变，vCE的实际电压极性是否改变？的实际电压极性是否改变？实际方向均为正实际方向均为正值，没有改变。值，没有改变。动画动画（共射放大交流波形）（共射放大交流波形）模模 拟拟 电电 子子 技技 术术3.3.静态工作点对波形失真的影响静态工作点对波形失真的影响截止失截止失真的波真的波形形 饱和失真饱和失真的波形的波形截止失真：截止失真：由于放大电路的静态工作点由于放大电路的静态工作点Q太低，太低，达到了三极管的截止区而引起的非达到了三极管的截止区而引起的非 线性失真。对于

25、线性失真。对于NPN管，管，输出电压输出电压 表现为顶部失真。表现为顶部失真。饱和失真：饱和失真：由于放大电路的静态工作点由于放大电路的静态工作点Q太高，太高，达到了三极管的饱和区而引起的非达到了三极管的饱和区而引起的非 线性失真。对于线性失真。对于NPN管，管，输出电输出电 压表现为底部失真。压表现为底部失真。动画（动画（Q点与波形失真点与波形失真）模模 拟拟 电电 子子 技技 术术注意：对于注意：对于PNP管，由于是负电源供电，失真的表现形式与管，由于是负电源供电，失真的表现形式与NPN管正管正 好相反。好相反。#放大区是否为绝对线性区放大区是否为绝对线性区放大电路的动态范围放大电路的动态

26、范围放大电路要想获得最大的不失真输出幅度，要求：放大电路要想获得最大的不失真输出幅度，要求：（1 1）工作点）工作点Q点要设置在输出特性曲线放大区的中间部位。点要设置在输出特性曲线放大区的中间部位。（2 2）要有合适的交流负载线）要有合适的交流负载线。？放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管工作在（近似放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管工作在（近似的）线性区的）线性区（即放大区），（即放大区），以保证信号以保证信号几乎不失真几乎不失真地放大。地放大。为什么要设置静态工作点？为什么要设置静态工作点？不是绝对的线性区，而是近似的线性区。（不是绝对的线性区，而是近似的线性区。（BJT

27、本身为非线性器件）本身为非线性器件）模模 拟拟 电电 子子 技技 术术vs+-+VCC12V+-+-vCEioRsRc4k Rb300k RL4k+vi+-vBE+-voCb120FCb220F解：（解：（1）主要区别是：图）主要区别是：图4.3.1 的信号源没有接地（共同的信号源没有接地（共同 端），实际应用时因干扰而不稳定。而图端），实际应用时因干扰而不稳定。而图4.7.1 的正弦信号源有有一端接共同端。的正弦信号源有有一端接共同端。（2）将基极直流电源与集电极直流电源）将基极直流电源与集电极直流电源VCC 合并，通过合并，通过Rb提供基极偏流及偏压。提供基极偏流及偏压。+-RcRbRLv

28、i+-voT+-vceicib交流通路交流通路直流通路的画法：直流通路的画法：耦合电容对直流而耦合电容对直流而言，容抗为无穷大，可视为开路；而言，容抗为无穷大，可视为开路；而交流电压源其内阻很小，对直流而言交流电压源其内阻很小，对直流而言可视为短路。可视为短路。交流通路的画法：交流通路的画法：动态工作时，动态工作时，耦耦合电容合电容Cb1和和Cb2在具有一定频在具有一定频率的信号作用下，容抗很小可忽略率的信号作用下，容抗很小可忽略（即（即短路短路），），电源电源VCC的内阻的内阻很小，可很小，可视为短路视为短路。交流通路如图。交流通路如图所示。令所示。令R L=Rc/RL+VCC12V+-vC

29、ERc4k Rb300k+-vBEICQIBQ直流通路直流通路+VCC12V+-vCERc4k Rb300k+-vBEICQIBQ直流通路直流通路交流负载线交流负载线斜率为斜率为例例4.3.1 电路如下图所示，设电路如下图所示，设VBEQ=0.7V。（。（1）试从电路组成上说明它与图）试从电路组成上说明它与图4.3.1所示电路的所示电路的主要区别。（主要区别。（2）画出该电路的直流通路与交流通路。（）画出该电路的直流通路与交流通路。（3）估算静态电流）估算静态电流IBQ，并用图解法，并用图解法确定确定ICQ、VCEQ。（。（4）写出加上输入信号后，电压）写出加上输入信号后，电压vBE的表达式及

30、输出交流负载线方程。的表达式及输出交流负载线方程。IBQvCE/V100 A80 A60 A40 A20 AIB=0 A O 2 4 6 8 10 124321VCCiC/mAICEO斜率为斜率为ICQVCEQVCCRc直流负载线直流负载线由输出回路写出直流负载线方程：由输出回路写出直流负载线方程：vCE=VCC-iCRc 画直流负载线如左图所示画直流负载线如左图所示从图中可写出：从图中可写出：VCEQ=6V ICQ=1.5mA（3）模模 拟拟 电电 子子 技技 术术交流负载线交流负载线斜率为斜率为IBQvCE/V100 A80 A60 A40 A20 AIB=0 A O 2 4 6 8 10

31、 124321VCCiC/mAICEO斜率为斜率为ICQVCEQVCCRc直流负载线直流负载线（4）写出加上输入信号后，电压）写出加上输入信号后，电压vBE的表达式及输出交流负载线方程。的表达式及输出交流负载线方程。交流负载线的作法：交流负载线的作法：斜率为斜率为 ;经过经过Q点。点。交流负载线：交流负载线：输出端接入负载输出端接入负载RL，不影响静态不影响静态Q；但影响动态！但影响动态！交流量交流量ic和和vce有如下关系：有如下关系：其中：其中：注意：注意：交流负载线是有交流输入信号时工作点的运动轨迹。交流负载线是有交流输入信号时工作点的运动轨迹。空载时（即空载时（即RL=），交流负载线与

32、直流负载线重合。），交流负载线与直流负载线重合。+-RcRbRLvi+-voT+-vceicib交流通路交流通路模模 拟拟 电电 子子 技技 术术4.4.图解分析法的适用范围图解分析法的适用范围幅度较大而工作频率不太高的情况。幅度较大而工作频率不太高的情况。优点：直观、形象。有助于建立和理解交、直流共存，静态和动态优点：直观、形象。有助于建立和理解交、直流共存，静态和动态 等重要概念；有助于理解等重要概念；有助于理解正确选择正确选择电路参数、合理设置静态电路参数、合理设置静态 工作点的工作点的重要性重要性。能全面地分析放大电路的静态、动态工作。能全面地分析放大电路的静态、动态工作 情况。情况。

33、缺点：不能分析工作频率较高时的电路工作状态，也不能用来分析缺点：不能分析工作频率较高时的电路工作状态，也不能用来分析 放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性能指标。放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性能指标。模模 拟拟 电电 子子 技技 术术4.3.2 4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法 这个网络有输入端和输出端两个端口，这个网络有输入端和输出端两个端口，通常可以通过电压通常可以通过电压vi 、vo o及电流及电流i1、i2来研究来研究网络的特性。网络的特性。当当vi 、vo及及i1、i2这四个参数中的其中两个作为自变量，其余两个作为应变这四个参数中的其中两个作为自变量，其余两个作为应

34、变量，就可得到不同的网络参数，如量，就可得到不同的网络参数，如Z 参数（开路阻抗参数），参数（开路阻抗参数），Y 参数（短路导纳参数（短路导纳参数）和参数）和H 参数（混合参数）等。参数（混合参数）等。H 参数在低频时用得较广泛。参数在低频时用得较广泛。从从BJT的输入特性和输出特性可见，的输入特性和输出特性可见，BJT在小范围内的非线性曲线可近似在小范围内的非线性曲线可近似地用直线代替。也就是说在地用直线代替。也就是说在小信号范围内，小信号范围内，BJT的电流、电压的电流、电压关系关系可可近似为近似为线线性关系性关系，因此可以建立其小信号线性模型。，因此可以建立其小信号线性模型。建模的方法：

35、建模的方法：一、由已知网络的特性方程画小信号模型一、由已知网络的特性方程画小信号模型；二、从三极管的物理特性出发，用基本的电路元件来模拟其物理过程。二、从三极管的物理特性出发，用基本的电路元件来模拟其物理过程。1.BJT的的 H参数及小信号模型参数及小信号模型+-vivoi1双口双口有源器件有源器件+-i2上次课上次课模模 拟拟 电电 子子 技技 术术（1）BJT 的的H参数的引出参数的引出在小信号情况下，对上两式取全微分得在小信号情况下，对上两式取全微分得 对于对于BJT双口网络，我们已经知道双口网络，我们已经知道输入、输入、输出输出特性曲线如右图：特性曲线如右图：vBE=f1(iB,vCE

36、)iC=f2(iB，vCE)BJT双口网络双口网络+-vBE+-vCETiCiBbceOIBQVBEQQvBEiBQiC/mAvCE/V100 A80 A60 A40 A20 AIB=0 AOICEO斜率为：斜率为：IBQICQVCEQ模模 拟拟 电电 子子 技技 术术用小信号交流分量表示用小信号交流分量表示vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce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；称为称为输入电阻输入电阻，即，即 rbe，单位单位为欧姆为欧姆。输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数；输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数；称为称为电电

37、流放大系数流放大系数，即，即 ，无量纲无量纲。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反向电压传输比，称为称为电压反馈系数电压反馈系数，即，即r ，无量纲无量纲。输入端交流开路时的输出电导。输入端交流开路时的输出电导。称为称为输出电导输出电导，即，即1/rce，单位单位为西（为西（S)。四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（H参数）。参数）。BJT的的H参数模型参数模型ib+-vbeic+-vce-hrevcehfeibhiehoe1bce+模模 拟拟 电电 子子 技技 术术（2 2）BJT的的H参数小信号模型参数小信号模型可得小信号模型可得小

38、信号模型 H参数都是小信号参数，即微参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。变参数或交流参数。H参数与工参数与工作点有关，在放大区基本不变。作点有关，在放大区基本不变。BJT双口网络双口网络+-vBE+-vCETiCiBbce根据：根据：vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce在在小信号模型中引入了等效电流源小信号模型中引入了等效电流源hfeib，它们是从电路分析的角度虚拟出来的，不能认它们是从电路分析的角度虚拟出来的，不能认 为它是为它是BJT本身所具有的能源。实质上，等效电流源本身所具有的能源。实质上，等效电流源hfeib 只是代表只是代表BJT的电流控制作用，的电

39、流控制作用，当当ib=0（即即vbe=0）时，时，等效电流源就不存在了，可见它具有等效电流源就不存在了，可见它具有从属性从属性，所以称为，所以称为受控源受控源。等效电流源等效电流源hfeib 的流向是由的流向是由ib（也就是也就是vbe）来决定的来决定的，不能随意假定，否则就会得出错不能随意假定，否则就会得出错 误的结果。误的结果。放大电路在工作时放大的对象是变化量，所以在小信号模型中所讨论的电压、电流也都放大电路在工作时放大的对象是变化量，所以在小信号模型中所讨论的电压、电流也都 是是变化量变化量。BJT的的H参数模型参数模型ib+-vbeic+-vce-hrevcehfeibhiehoe1

40、bce+模模 拟拟 电电 子子 技技 术术即即 rbe=hie =hfe r=hre hoe=1/rce一般采用习惯符号一般采用习惯符号则则BJT的的H参数模型为参数模型为r很小，一般很小，一般为为10-3 10-4，hoe很很小小，约为约为10-5S。故一般可忽故一般可忽略它们的影响，得到的简化电路略它们的影响，得到的简化电路如右图所示。如右图所示。ib 是受控是受控电流电流源源 ，且为电流控，且为电流控制电流源制电流源(CCCS)。电流方向与电流方向与ib的方向是关联的。的方向是关联的。（3 3）小信号模型的简化小信号模型的简化图图4.3.12 BJT的简化小信号模型的简化小信号模型ib+

41、-vbeic+-vceibrbebceBJT的的H参数模型参数模型ib+-vbeic+-vce-hrevcehfeibhiehoe1bce+模模 拟拟 电电 子子 技技 术术（4 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，可用图示仪测出。点有关，可用图示仪测出。一般也用公式估算一般也用公式估算 rbe rbe=rbb+(1+)（re+re)其中对于低频小功率管其中对于低频小功率管 rbb(100300）,re是发射区的体电阻，仅为几欧姆或更小，可是发射区的体电阻，仅为几欧姆或更小，可以忽略。以忽略。则则 而而 (当当T=300K时时)cebrbbre

42、re)bJeJcib+-vbeic+-vceibrbebce模模 拟拟 电电 子子 技技 术术2 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）画放大电路的小信号等效电路画放大电路的小信号等效电路小信号等效电路小信号等效电路ibic+-viibrbevs+-RbRcRL+-vo 动态工作时，动态工作时，耦合电容耦合电容在具有一定频率的在具有一定频率的信号作用下，容抗很小可忽略（即信号作用下，容抗很小可忽略（即短路短路），），电源电源VCC的内阻很小，可的内阻很小，可视为短路视为短路。即得交。即得交流通路如图所示。令流通路如图所示。令R L=Rc/RL

43、。将直流电压源短路，将直流电压源短路，将耦合电容短路。将耦合电容短路。交流通路交流通路vs+-iBvBEvCET+-+-RbRciCRL+-vibce将将BJT用小信号模型代替用小信号模型代替（2）估算估算rbe动画动画（微变等效电路的画法）（微变等效电路的画法）（3）求电压增益求电压增益Av负载电阻越小，放大倍数越小。负载电阻越小，放大倍数越小。图图4.3.1 基本共射极放大电路基本共射极放大电路vs+-iBvBEvCEVBBVCCT+-+-RbRciCRL+-vIbce模模 拟拟 电电 子子 技技 术术根据输入电阻的定义：根据输入电阻的定义：(4)计算输入电阻计算输入电阻 RiRiibic

44、ibrbeRbRcRL+-vo+-viiivs+-电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。即输入电阻越大越好。得到较大的的输入电阻。即输入电阻越大越好。共射放大电路的共射放大电路的输入电阻较大输入电阻较大。(5)计算输出电阻计算输出电阻Ro 将输入信号将输入信号短路短路，但，但保留保留信号源信号源内阻内阻；负载开路负载开路，由所加的等效输出信号，由所加的等效输出信号vt可以求可以求出输出电流。出输出电流。输出电阻可从右图求出。输出电阻可从右图求出。用加电压求电流法求输出电阻：用加电压求电流法求

45、输出电阻：Ro电路的输出电阻越小电路的输出电阻越小,电路带负载的能力越强，因此电路带负载的能力越强，因此输出电阻越小越好输出电阻越小越好。根据输出电阻的定义：根据输出电阻的定义：求基本共射极放大电路的输出电阻求基本共射极放大电路的输出电阻ib=0itib=0rbevs=0+-RbRcbvt+-ic=0ceRo模模 拟拟 电电 子子 技技 术术#问题：问题：问题：问题：和和和和 的关系如何的关系如何的关系如何的关系如何当信号源有内阻时：当信号源有内阻时：定义：定义：三极管放大电路交流参数分析三极管放大电路交流参数分析步骤：步骤：分析直流电路，求出分析直流电路，求出“Q”（即直流参数即直流参数），

46、计算），计算 rbe。画电路的交流通路画电路的交流通路。在交流通路上把三极管画成在交流通路上把三极管画成 H 参数模型。参数模型。分析计算叠加在分析计算叠加在“Q”点上的各极交流量（点上的各极交流量（通常指通常指 Av、Ri、Ro）。）。放放大大电电路路？模模 拟拟 电电 子子 技技 术术解：解：画出电路的小信号等效电路如右下图画出电路的小信号等效电路如右下图例题例题例题例题4.3.2 4.3.2 4.3.2 4.3.2 如图所示放大电路中的如图所示放大电路中的BJT的的=40，rbb=200 ，VBEQ=0.7V，其他元件参数如图所示其他元件参数如图所示，求该电路的，求该电路的Av、Ri、R

47、o。若。若RL开路，则开路，则Av如何如何变化？变化？求求IEQ及及rbebe 求求Av、Ri、Ro RL开路时，开路时，vs+-+VCC12V+-TRsRc4k Rb300k RL4k+vi+-voCb120FCb220F-RLbceviibibRiicrbeRbRcRsvs+-+-voRo模模 拟拟 电电 子子 技技 术术4.4 4.4 放大电路静态工作点稳定问题放大电路静态工作点稳定问题4.4.1 温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响1 1、为什么要设置稳定的、为什么要设置稳定的Q点？点？（1 1）Q点设置不合适的话，将使输出波形产生失真；点设置不合适的话，将使输出波形产生失真；

48、（2 2）放大倍数（的大小）与）放大倍数（的大小）与Q点位置有关。点位置有关。2 2、环境温度对工作点稳定的影响、环境温度对工作点稳定的影响 当温度升高时，三极管的反向饱和电流当温度升高时，三极管的反向饱和电流ICBO 、VBE 、IC ，从而影响从而影响AV 的大小。的大小。前面介绍的基本共射放大电路前面介绍的基本共射放大电路没有没有自动稳定静态工自动稳定静态工作点的功能，所以必须改造放大电路的偏置电路。作点的功能，所以必须改造放大电路的偏置电路。模模 拟拟 电电 子子 技技 术术（1）稳定静态工作点稳定静态工作点Q点的原理：点的原理：设设I1IBQ对对Si 管管10倍倍对对Ge 管管20倍

49、倍当某种原因影响使当某种原因影响使 ICQ IEQ VEQ VBE IBQ ICQ 从而稳定从而稳定 ICQ 。4.4.2 4.4.2 射极偏置电路射极偏置电路 1.1.基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路 vs+-+VCC+-TRsRcRb1RL+vi+-voCb2Cb1Rb2ReiCi2i1iB+VCCTRcRb1Rb2ReICQI2I1IBQICQ模模 拟拟 电电 子子 技技 术术p135动画（分压式动画（分压式Q点稳定）点稳定）beviibiiibiRb1RiicrbeRb1RcRLRsRb2iRb2vsRe+voRoc求输出电阻求输出电阻Ro的等效电路的等效电路ib+vtRo

50、iRcitrceRsbeibicrbeRb1RcRsRb2RecRo-模模 拟拟 电电 子子 技技 术术4.5 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4.5.1 4.5.1 共集电极电路共集电极电路（射极输出器；射极跟随器；电压跟随器）（射极输出器；射极跟随器；电压跟随器）1.1.电路分析电路分析(1)(1)求求Q点点:根据（根据（b)图，在基极回路中，按照图，在基极回路中，按照KVL可得可得 VCC=IBQRb+VBEQ+VEQ,式中式中 VEQ 表示发射极直流电位表示发射极直流电位 VEQ=IEQRe=（1+）IBQRe ,故故(a)(a)共集电极放大电路