双极型三极管及其放大电路.pptx

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1、模拟电子技术基础1.三极管的结构2.三极管的放大原理3.三极管特性曲线（输入特性曲线，输出特性曲线）4.共射极放大电路5.图解分析法6.小信号模型分析法7.放大电路的工作点稳定问题8.共集电极电路和共基极电路9.放大电路的频率响应第1页/共155页模拟电子技术基础半导体三极管半导体三极管BJTBJTBJTBJT的结构简介的结构简介Bipolar Junction Transistor，BJT,双极结型晶体管双极结型晶体管BJTBJT是通过一定工艺，将是通过一定工艺，将两个两个PNPN结结结合在一起的器件。具有结合在一起的器件。具有电流放大电流放大作用。作用。小功率管中功率管大功率管为什么有孔？

2、第2页/共155页模拟电子技术基础三极管的结构三极管的结构NPN发射区向基区发射多子电子集电区收集载流子电子集电极collector发射极emitterCEB基区作用作用作用传输载流子电子基极base由于是N-P-N结构 称为NPN三极管。cbe箭头的方向是发射结箭头的方向是发射结正偏时，电流的方向正偏时，电流的方向集电结发射结第3页/共155页模拟电子技术基础三极管的结构三极管的结构同样将半导体材料另行组合，二块P，一块N，构成三极管，它也有两个PN结（发射结，集电结），两个PN结将三极管同样分为三个区，发射区、基区、集电区，称它为PNP三极管.PNP发射区向基区发射多子空穴集电区收集载流子

3、空穴CEB基区作用作用作用传输载流子空穴cbe第4页/共155页模拟电子技术基础三极管的放大原理三极管的放大原理1.放大的条件为保证BJT能放大需满足内部和外部条件1).BJT放大的内部条件a.发射区的掺杂浓度最高；b.基区掺杂很低，且基区很薄。c.集电区掺杂浓度低，集电结面积很大虽然发射区和集电区都是N型半导体，但发射区比集电区掺的杂质多，因此它们并不是对称的。集电区EBC发射区基区第5页/共155页模拟电子技术基础2）BJT放大的外部条件发射结正偏，集电结反偏，这是安排放大电路的基本原则第6页/共155页模拟电子技术基础2.载流子的传输过程 扩散运动形成发射极电流扩散运动形成发射极电流IE

4、，复合运动形成基极电，复合运动形成基极电流流IB，漂移运动形成集电极电流，漂移运动形成集电极电流IC。少数载流子的运动因发射区多子浓度高使大量电子从发射区扩散到基区因基区薄且多子浓度低，使极少数扩散到基区的电子与空穴复合因集电区面积大，在外电场作用下大部分扩散到基区的电子漂移到集电区基区空穴的扩散第7页/共155页模拟电子技术基础电流分配：IEIBIC IE扩散运动形成的电流 IB复合运动形成的电流 IC漂移运动形成的电流穿透电流集电结反向电流直流电流放大系数交流电流放大系数为什么基极开路集电极回为什么基极开路集电极回路会有穿透电流？路会有穿透电流？3.电流分配关系第8页/共155页模拟电子技

5、术基础在载流子传输过程中，到达集电极电子与发射区注入基区的电子的比例，称为共基极电流放大系数。（由三极管的制作工艺决定）直流共基电流放大系数交流共基电流放大系数重点记忆重点记忆第9页/共155页模拟电子技术基础4.三极管放大电路的三种组态共基极组态（CB：common base）输入是发射极，输出是集电极，基极是输入输出回路的共同端;共射极组态（CE）输入是基极，输出是集电极，发射极是输入输出回路的共同端;共集电极组态（CC）输入是基极，输出是发射极，集电极是输入输出回路的共同端。第10页/共155页模拟电子技术基础输入端输入端输出端输出端公共端公共端共射组态共射组态共射放大电路共射放大电路基

6、极基极集电极集电极发射极发射极共集组态共集组态共集放大电路共集放大电路基极基极发射极发射极集电极集电极共基组态共基组态共基放大电路共基放大电路发射极发射极集电极集电极基极基极三极管放大电路的三种组态第11页/共155页模拟电子技术基础BJT的特性曲线的特性曲线三极管和二极管一样是非线性元件，常用伏安特性（电流-电压关系）描述三极管的电流-电压方程组是超越方程，求解非常复杂。只需掌握伏安特性的直观表示法伏安特性曲线。三极管有三个电极，其伏安特性不像二极管那么简单，在工程上要表示一个三极管的的伏安特性曲线，要用两张图结合起来，才能全面地表达清楚 1.三极管的输入特性（输入回路的伏安特性）2.三极管

7、的输出特性（输出回路的伏安特性）第12页/共155页模拟电子技术基础共射极特性曲线共射极特性曲线为什么UCE增大曲线右移？对于小功率晶体管，对于小功率晶体管，UCE大于大于1V的任何一条输入特性的任何一条输入特性曲线可以取代曲线可以取代UCE大于大于1V的所有输入特性曲线。的所有输入特性曲线。为什么像PN结的伏安特性？为什么UCE增大到一定值曲线右移就不明显了？1.输入特性基区宽度调制效应：将基区宽度调制效应：将UCE变化引起基区有效宽度变化，致使基变化引起基区有效宽度变化，致使基极电流极电流iB变化的效应变化的效应第13页/共155页模拟电子技术基础共射极特性曲线共射极特性曲线2.输出特性是

8、常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下?对应于一个对应于一个IB就有一条就有一条iC随随uCE变化的曲线。变化的曲线。为什么uCE较小时iC随uCE变化很大？为什么进入放大状态曲线几乎是横轴的平行线？饱和区放大区截止区第14页/共155页模拟电子技术基础晶体管的三个工作区域 晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流 iC几乎仅仅几乎仅仅决定于输入回路的电流决定于输入回路的电流 iB，即可将输出回路等效为电流，即可将输出回路等效为电流 iB 控制的电流源控制的电流源iC。状态状态uBEiCuCE放大放大 UoniB uBE饱

9、和饱和 UoniB uBE截止截止UonICEOVCC第15页/共155页模拟电子技术基础温度对晶体管特性的影响第16页/共155页模拟电子技术基础主要参数 直流参数直流参数：、ICBO、ICEOc-e间击穿电压最大集电极电流最大集电极耗散功率，PCMiCuCE安全工作区安全工作区 交流参数：交流参数：、极限参数极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEO第17页/共155页模拟电子技术基础三极管的选型三极管的选型半导体三极管（BJT、晶体管）分类：按频率分：按频率分：高频管、低频管；高频管、低频管；按功率分：按功率分：小、中、大功率管；小、中、大功率管；按半导体材料分：按半导体材料分：硅管、锗

10、管等；硅管、锗管等；按结构分：按结构分：NPN型、型、PNP型型;选型原则在同型号的三极管中，应选用反向电流小的管子在同型号的三极管中，应选用反向电流小的管子小功率管小功率管选值范围应在选值范围应在7070150150之间；之间；大功率管大功率管选值范围应在选值范围应在30307070之间之间硅管的反向电流小；锗管的正向导通电压低硅管的反向电流小；锗管的正向导通电压低注意三级管反向击穿电压和功耗的选型注意三级管反向击穿电压和功耗的选型第18页/共155页模拟电子技术基础讨论由图示特性求出由图示特性求出PCM、ICM、U（BR）CEO、。2.7uCE=1V时的iC就是ICMU（BR）CEO第19

11、页/共155页模拟电子技术基础放大电路放大电路放大的概念u放大的对象：变化量放大的对象：变化量u放大的本质：能量的控制放大的本质：能量的控制u放大的特征：功率放大放大的特征：功率放大u放大的基本要求：不失真放大的基本要求：不失真放大的前提放大的前提判断电路能否放大的基本出发点VCC至少一路直流电源供电第20页/共155页模拟电子技术基础放大电路放大电路性能指标1.放大倍数：输出量与输入量之比电压放大倍数是最常被研究和测试的参数信号源信号源内阻输入电压输入电流输出电压输出电流对信号而言，任何放大电路均可看成二端口网络。对信号而言，任何放大电路均可看成二端口网络。第21页/共155页模拟电子技术基

12、础放大电路放大电路2.输入电阻和输出电阻 将输出等效成有内阻的电压源，内阻就是输出电阻。空载时输出电压有效值带RL时的输出电压有效值输入电压与输入电压与输入电流有输入电流有效值之比。效值之比。从输入端看进去的等效电阻第22页/共155页模拟电子技术基础放大电路放大电路3.通频带 由于电容、电感及放大管由于电容、电感及放大管PN结的电容效应，使放大电路在信结的电容效应，使放大电路在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移。号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移。衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。下限频率上限频率第23页/共155页

13、模拟电子技术基础共射放大电路的组成共射放大电路的组成VBB、RB：使：使UBE Uon，且有，且有合适的合适的IB。VCC：使：使UCEUBE，同时作为，同时作为负载的能源。负载的能源。RC：将：将iC转换成转换成uCE(uo)。隔离放大电路对信号源和负载的直流影响。沟通信号源、放大电路、负载之间的信号传递通道。耦合电容Cb1、Cb2iBiCiE动态信号作用时：动态信号作用时：第24页/共155页模拟电子技术基础iBiCiEiBiEiC不画电源符号，只写出电源正极对地的电位第25页/共155页模拟电子技术基础放大电路的两放大电路的两种工作状态种工作状态静态 当输入信号为零时电路的工作状态静态时

14、放大电路中只有直流分量。输入电压输入电压ui为零时，晶体管各极的电流、为零时，晶体管各极的电流、b-e间的电压、管压降间的电压、管压降称为静态工作点称为静态工作点Q，记作，记作IBQ、ICQ（IEQ）、）、UBEQ、UCEQ。动态 有输入信号时电路的工作状态 动态时电路中的信号为交、直流混合信号。iBiEiC第26页/共155页模拟电子技术基础设置静态工作点的必要性 输出电压必然失真！输出电压必然失真！为什么放大的对象是动态信号，却要晶体管在信号为零为什么放大的对象是动态信号，却要晶体管在信号为零时有合适的直流电流和极间电压？时有合适的直流电流和极间电压？第27页/共155页模拟电子技术基础放

15、大电路的静态分析放大电路的静态分析静态分析就是通过放大电路的直流通路求解静态工作点值IBQ、ICQ（IEQ）、UBEQ、UCEQ。iBiEiC直流通路求解静态工作点的常用方法估算法图解法第28页/共155页模拟电子技术基础1、静态工作点估算法UCEQ=VCCICQRC式中，|UBEQ|凡硅管可取为0.7 V、锗管0.2 V。由输入回路方程VCC=IBQRB+UBEQ得由输出回路方程第29页/共155页模拟电子技术基础例：共射极电路如图，三极管的=38，VCC=12V，RB=300k,RC=4k，求该电路的静态工作点QiBiEiCUCEQ=VCCICQRC=12 1.5mA*4k=12-6=6V

16、第30页/共155页模拟电子技术基础2、静态工作点图解法1）输入回路列写输入回路方程VCC=IBRB+UBE 直流负载线与晶体管输入特性曲线的交点，即为放大电路的输入静态工作点Qi。在iB uBE坐标系中表示是一条直线称为输入回路的直流负载线VCC/RBVCC输入回路直流负载线QIBQUBEQ第31页/共155页模拟电子技术基础2）输出回路VCC=ICRC+UCE输出回路方程称为输出回路的直流负载线。直流负载线与晶体管输出特性曲线的交点，即为放大电路的输出静态工作点Qo。在iC uCE坐标系中也是一条直线，IBQ=40uAIB=20uAIB=60uAQICQUCEQ直流负载线第32页/共155

17、页模拟电子技术基础第33页/共155页模拟电子技术基础用用PNP型三极管设计一个放大电路型三极管设计一个放大电路第34页/共155页模拟电子技术基础放大电路的动态分析放大电路的动态分析放大电路的动态分析是在静态分析的基础上，分析电路中的信号的传输情况，考虑的只是电压和电流的交流分量（信号分量）。常用的分析方法图解法小信号模型分析法第35页/共155页模拟电子技术基础1、图解法在放大电路动态分析中的应用设输入信号ui=Uimsinw t ViBiEiC+uBE-第36页/共155页模拟电子技术基础1当RL=时在输入回路uBE=UBEQ+uitOuBE波形图iBiEiC+uBE-第37页/共155

18、页模拟电子技术基础放大电路的交流通路放大电路的交流通路交流通路画法交流通路画法耦合电容短路直流电压源短路iBiEiC+uBE-第38页/共155页模拟电子技术基础iEiB+uBE-iCiBiEiC+uBE-由于故第39页/共155页模拟电子技术基础iB的波形图工作点的移动uBE波形图(1)信号的传递已知QabtOOtOa.iB的形成过程第40页/共155页模拟电子技术基础输出信号输出信号abtMNOOtiB1iB2已知Q已知 iBuCE波形图iC波形图输出电压uoO第41页/共155页模拟电子技术基础已知输入信号小结输出信号波形输出电压uo与输入电压ui相位相反为什么OtOtuimuom第42

19、页/共155页模拟电子技术基础静态工作点与失真静态工作点与失真 失真的类型饱和失真：动态工作轨迹进入饱和区截止失真：动态工作轨迹进入截止区放大电路产生失真的原因：放大电路产生失真的原因：1)1)静态工作点选择不合适静态工作点选择不合适 2)2)输入信号幅度过大输入信号幅度过大第43页/共155页模拟电子技术基础1、如果静态工作点Q太低uBE波形图ab已知QiB1iB2iB的波形图a.输入波形OttOO第44页/共155页模拟电子技术基础abiB1iB2已知Q已知 iBuCE波形图iC波形图b.输出波形截止失真tMNOOtO如何消除截止失真？如何消除截止失真？减小减小Rb或者提高或者提高Vcc第

20、45页/共155页模拟电子技术基础OtOtOuBE波形图ab已知QiB1iB2iB的波形图a.输入波形2、如果静态工作点Q太高第46页/共155页模拟电子技术基础abiB1iB2已知Q已知 iBuCE波形图iC波形图b.输出波形输出电压饱和失真tMNOOtO如何消除饱和失真？如何消除饱和失真？增大增大Rb，减小，减小Rc，减小，减小第47页/共155页模拟电子技术基础OtOtOuBE波形ab已知QiB1iB2iB的波形a.输入波形3、如果输入信号太大第48页/共155页模拟电子技术基础abiB1iB2已知Q已知 iBuCE波形iC波形b.输出波形tMNOOtO第49页/共155页模拟电子技术基

21、础结论(2)共射极放大电路的uo与ui的相位相反。(3)ui的幅度过大或静态工作点不合适，将使工作点 进入非线性区而产生非线性失真（饱和失真、截 止失真）。(1)(4)非线性失真的特点饱和失真 输出电压波形的下半部被削平截止失真 输出电压波形的上半部被削平第50页/共155页模拟电子技术基础2当RL时(1)放大电路的交流通路放大电路的交流通路交流通路画法交流通路画法耦合电容短路直流电压源短路iBiEiC+uBE-第51页/共155页模拟电子技术基础交流通路iEiB+uBE-iCiBiEiC+uBE-+uCE-第52页/共155页模拟电子技术基础iEiB+uBE-iC+uCE-由放大电路的交流通

22、路可知式中第53页/共155页模拟电子技术基础由于故(2)交流负载线交流负载线iBiEiC+uBE-+uCE-第54页/共155页模拟电子技术基础在uCE iC的坐标系中也表示一条直线，该直线称为放大电路的交流负载线。式M直流负载线交流负载线PiCuCEOQoNab第55页/共155页模拟电子技术基础交流负载线的特点b.经过静态工作点Qoa.斜率为c.与横轴的交点为M直流负载线交流负载线PiCuCEOQoNabd.最大不失真电压Uom为 中的较小值第56页/共155页模拟电子技术基础(2)作图繁琐图解法的特点(1)便于观察(4)放大电路的一些性能指标无法用图解法求得(3)当信号很小时无法作图第

23、57页/共155页模拟电子技术基础讨论一1.在什么参数、如何变化时在什么参数、如何变化时Q1 Q2 Q3 Q4？2.从输出电压上看，哪个从输出电压上看，哪个Q点下最易产生截止失真？哪点下最易产生截止失真？哪个个Q点下最易产生饱和失真？哪个点下最易产生饱和失真？哪个Q点下点下Uom最大？最大？3.设计放大电路时，应根据什么选择设计放大电路时，应根据什么选择VCC？第58页/共155页模拟电子技术基础求：求：Vcc，ICQ，UCEQ,IBQ,RC,RL,Uom 讨论二第59页/共155页模拟电子技术基础2、小信号模型分析法v当放大电路的输入信号很小时，在静态工作点附近，把三极管小范围内的特性曲线用

24、直线来代替，从而可以把三极管组成的非线性电路转化为线性电路来处理。v从方法思想看微变等效电路法（小信号模型分析法）只适用于小信号情况下工作，所以“微变”即微小的变化量。v微它不适用于大信号的工作情况，大信号工作情况仍要借助图解法v变静态分析它也不适用，只适用于动态分析。第60页/共155页模拟电子技术基础在交流通路中可将晶体管看成为一个二端口网络，输入回路、输出回路各为一个端口。三极管的H参数及其等效电路第61页/共155页模拟电子技术基础交流等效模型（按式子画模型）交流等效模型（按式子画模型）电阻无量纲无量纲电导第62页/共155页模拟电子技术基础h参数的物理意义b-e间的动态电阻内反馈系数

25、电流放大系数c-e间的电导第63页/共155页模拟电子技术基础简化的h参数等效电路交流等效模型查阅手册基区体电阻发射结电阻发射区体电阻利用PN结的电流方程可求得由IEQ算出在输入特性曲线上，在输入特性曲线上，Q点越高，点越高，rbe越小！越小！第64页/共155页模拟电子技术基础小信号模型法分析步骤小信号模型法分析步骤（2）画微变等效电路）画微变等效电路（1）确定静态工作点估算法确定Q点（3）估算）估算rbe第65页/共155页模拟电子技术基础（4）求电压放大倍数 AV记忆记忆us第66页/共155页模拟电子技术基础（5）计算输入电阻）计算输入电阻外加测试电压外加测试电压VT对于对于b点点对于

26、为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路是负对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。电路的输入电阻越大，从信号源取得的电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流越小，因此一般总是希望得到较大的输较大的输入电阻入电阻。usRi第67页/共155页模拟电子技术基础（6）计算输出电阻Ro所有独立电源所有独立电源置零置零，保留受控源保留受控源，加压求电流加压求电流法。法。电路的电路的输出电阻越小越好输出电阻越小越好，可以，可以提高带负载的能力。提高带负载的能力。us第68页/共155页模拟

27、电子技术基础例：图示电路中，已知的=40，VCC=12V，RB=300k,RC=RL=4k，计算电压增益及输入和输出电阻。（假设信号源内阻为0）解：（1）确定Q点UCEQ=VCCICQRC=12 1.6mA*4k=12-6.4=5.6V第69页/共155页模拟电子技术基础（2）画出小信号等效电路）画出小信号等效电路交流通路小信号等效电路第70页/共155页模拟电子技术基础（3）求）求rbe（4）求电压增益）求电压增益第71页/共155页模拟电子技术基础（5）输入电阻）输入电阻（6）输出电阻）输出电阻第72页/共155页模拟电子技术基础两种分析方法的比较与使用：1、用图解法定出、用图解法定出静态

28、工作点静态工作点；2、当输入电压、当输入电压幅度较小幅度较小或或BJT基本上在基本上在线性范围线性范围内工作时，特别是放大电路比较复杂时，可用内工作时，特别是放大电路比较复杂时，可用小小信号模型信号模型分析。分析。3、当输入电压、当输入电压幅度较大幅度较大，BJT的工作点延伸到特的工作点延伸到特性曲线的非线性部分时，采用图解法。性曲线的非线性部分时，采用图解法。第73页/共155页模拟电子技术基础【例例】两个放大电路如图（两个放大电路如图（a）、（）、（b）所示。试分别画出其微）所示。试分别画出其微变等效电路，画出求输出电阻电路；已知图变等效电路，画出求输出电阻电路；已知图(b)电路的三极管微

29、电路的三极管微变参数变参数b b，rbe，并求图（，并求图（b）电路电压放大倍数、输入电阻和输）电路电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。出电阻。第74页/共155页模拟电子技术基础第75页/共155页模拟电子技术基础第76页/共155页模拟电子技术基础图（b）电路的电压放大倍数为：第77页/共155页模拟电子技术基础第78页/共155页模拟电子技术基础第79页/共155页模拟电子技术基础射极偏置放大电路射极偏置放大电路一、温度对静态工作点的影响 所谓所谓Q点稳定，是指点稳定，是指ICQ和和UCEQ在温度变化时基本不变，在温度变化时基本不变，这是靠这是靠IBQ的变化得来的。的变化得来的。若温度升高

30、时要若温度升高时要Q回到回到Q，则只有减小则只有减小IBQT（）ICQQICEO若若UBEQ不变不变IBQQ第80页/共155页模拟电子技术基础二、二、射极偏置电路射极偏置电路 直流通路？Ce为旁路电容，在交流通路中可视为短路1.电路组成第81页/共155页模拟电子技术基础2.2.稳定原理稳定原理 为了稳定为了稳定Q点，通常点，通常I1 IB，即，即I1 I2；因此；因此基本不随温度变化。基本不随温度变化。Re 的作用T()ICUE UBE（UB基本不变）基本不变）IB IC 第82页/共155页模拟电子技术基础Re起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，Q

31、点越稳定。点越稳定。关于反馈的一些概念：关于反馈的一些概念：将输出量通过一定的方式引回输入回路影响输入量的措将输出量通过一定的方式引回输入回路影响输入量的措施称为反馈。施称为反馈。直流通路中的反馈称为直流反馈。直流通路中的反馈称为直流反馈。反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈，反之称反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈，反之称为正反馈。为正反馈。Re有上限值吗？IC通过Re转换为UE影响UBE温度升高IC增大，反馈的结果使之减小第83页/共155页模拟电子技术基础3.3.Q 点分析点分析分压式电流负反馈工作点稳定电路Rb上静态电压是否可忽略不计？判断方法：判断方法：第84页/共155页

32、模拟电子技术基础4.4.动态分析动态分析利?弊?无旁路电容无旁路电容Ce时：时：第85页/共155页模拟电子技术基础三、稳定静态工作点的方法三、稳定静态工作点的方法引入直流负反馈温度补偿：利用对温度敏感的元件，在温度变化时直接影响输入回路。例如，Rb1或Rb2采用热敏电阻。它们的温度系数特性？第86页/共155页模拟电子技术基础讨论讨论图示两个电路中是否采用了措施来稳定静态工作点？图示两个电路中是否采用了措施来稳定静态工作点？若采用了措施，则是什么措施？若采用了措施，则是什么措施？第87页/共155页模拟电子技术基础例在图示电路中，Rb1=39k，Rb2=10k，RC=2.7k，Re=1k，R

33、L=5.1k，C1=C2=10F，Ce=47F，VCC=15V，晶体管的=100，试求：(1)静态工作点Q(2)AV、R i、Ro的值。第88页/共155页模拟电子技术基础VCEQVCCIEQ（RC+Re）=152.36(2.71)=6.27 V 解：(1)估算法求解Q点由得+_+_第89页/共155页模拟电子技术基础交流通路 b ce(2)动态分析第90页/共155页模拟电子技术基础Ri=Rb1/Rb2/rbe=39/10/1.31.2 kRo=Rc=2.7kb ce(2)动态分析求AV、R i、Ro的值第91页/共155页模拟电子技术基础 加入Re后，射偏电路的电压放大倍数有所降低，所以射

34、偏电路是以牺牲电压放大倍数来稳定其Q点的。加入Re后使输入电阻提高了，增强了放大器向信号源索取电压的能力，改善了放大电路的特性。Ri=Rb1/Rb2/rbe+(1+)Re=7.5 kRi=Rb1/Rb2/rbe=1.2k第92页/共155页模拟电子技术基础共集电极放大电路共集电极放大电路1.电路组成 电路从发射极与“地”之间输出信号，所以又称之为射极输出器。第93页/共155页模拟电子技术基础2.静态分析 画出放大电路的直流通路,求Q点第94页/共155页模拟电子技术基础2 静态分析求解Q点直流通路 第95页/共155页模拟电子技术基础3 动态分析画微变等效电路交流通路 第96页/共155页模

35、拟电子技术基础3 动态分析画微变H参数小信号等效电路交流通路 becceb第97页/共155页模拟电子技术基础3 动态分析 求AV、R i、Ro的值RL=Re/RL其中 a.电压放大倍数ceb第98页/共155页模拟电子技术基础由于故无电压放大能力a.电压放大倍数共集电极电路的电压放大倍数接近而略小于共集电极电路的电压放大倍数接近而略小于1，且为正；说明，且为正；说明其其输入电压和输出电压同相输入电压和输出电压同相；其输出电压的其输出电压的大小和相位大小和相位跟随输入电压变化，具有电压跟随作跟随输入电压变化，具有电压跟随作用，因此共集电极电路常称为用，因此共集电极电路常称为射极跟随器射极跟随器

36、。ceb第99页/共155页模拟电子技术基础b.电流放大倍数由于故ceb即射极输出器有电流放大能力和功率放大能力第100页/共155页模拟电子技术基础 Ri=Rb/Ri=Rb/rbe+(1+)RL 由于故cebRi通常很大c.输入电阻第101页/共155页模拟电子技术基础共集电极电路的输入电阻约为共集电极电路的输入电阻约为105106量级，量级，而基本共射输入电阻而基本共射输入电阻约为约为103量级。量级。所以与基本共射放大电路相比较，共集电极放大电路的输所以与基本共射放大电路相比较，共集电极放大电路的输入电阻比较高。入电阻比较高。Ri=Rb/Ri=Rb/rbe+(1+)RL 第102页/共1

37、55页模拟电子技术基础cebd.输出电阻Ro第103页/共155页模拟电子技术基础d.输出电阻Ro输出电阻很低，仅有十几输出电阻很低，仅有十几几十欧姆；若想进一步降低输出电阻，几十欧姆；若想进一步降低输出电阻，应选应选较大的三极管较大的三极管 第104页/共155页模拟电子技术基础共集电极电路的特点电压放大倍数略小于电压放大倍数略小于1，近似等于，近似等于1；输出电压与输入电；输出电压与输入电压同相；压同相；输入电阻高，输入电阻高，输出电阻低。输出电阻低。虽然它不具备电压放大作用，但它具有电流放大作用，虽然它不具备电压放大作用，但它具有电流放大作用，仍然有功率放大作用。仍然有功率放大作用。第1

38、05页/共155页模拟电子技术基础例题：例题：50，VBEQ0.7，Q点？动态性能点？动态性能?第106页/共155页模拟电子技术基础Q点第107页/共155页模拟电子技术基础动态性能 Ri=Rb/rbe+(1+)RL 第108页/共155页模拟电子技术基础共基放大电路共基放大电路 在射极偏置电路在射极偏置电路中，从射极输入信号，中，从射极输入信号，从集电极输出信号，从集电极输出信号，则电路的组态变为共则电路的组态变为共基组态。基组态。1 电路组成电路组成第109页/共155页模拟电子技术基础2.静态分析求解Q点+_+_直流通路 共基极放大电路共基极放大电路第110页/共155页模拟电子技术基

39、础2.静态分析求解Q点 用估算法求静态工作点用估算法求静态工作点Q，从，从VB固定入手固定入手+_+_共基极放大电路共基极放大电路第111页/共155页模拟电子技术基础3.动态分析画微变等效电路 交流通路+_T_+第112页/共155页模拟电子技术基础3.动态分析画微变等效电路 微变等效电路 共基极放大电路共基极放大电路交流通路+_T_+ceb+_+ceb第113页/共155页模拟电子技术基础3.动态分析画微变等效电路 微变等效电路 共基极放大电路共基极放大电路+_+ceba.电压放大倍数与基本共射放大电路相比少了一个负号，说明共基电路是同与基本共射放大电路相比少了一个负号，说明共基电路是同相

40、放大器。相放大器。第114页/共155页模拟电子技术基础微变等效电路 共基极放大电路共基极放大电路b.输入电阻共基电路共基电路输入电阻输入电阻通常只有通常只有几到十几欧姆几到十几欧姆，这是，这是致命的缺点致命的缺点这个这个致命的缺点致命的缺点，限制了共基电路在低频放大电路中的使用，限制了共基电路在低频放大电路中的使用+_+ceb第115页/共155页模拟电子技术基础求解输出电阻电路 共基极放大电路共基极放大电路c.输出电阻共基电路共基电路输出电阻输出电阻与共射电路相同与共射电路相同+_+ceb第116页/共155页模拟电子技术基础共基极放大电路的特点：(1)有电压放大能力,电压放大倍数与共射极

41、放大电路相同。Vo与Vi同相。(2)没有电流放大能力。(3)输入电阻小，输出电阻大。(4)在低频放大电路很少应用。（5）共基电路的频率特性好，常用于高频放大器和）共基电路的频率特性好，常用于高频放大器和宽频带放大器。宽频带放大器。第117页/共155页模拟电子技术基础三种接法的比较：三种接法的比较：空载情况下 接法 共射 共集 共基 Au 大 小于1 大 Ai 1 Ri 中 大 小 Ro 大 小 大 频带 窄 中 宽第118页/共155页模拟电子技术基础 图示电路为哪种基本接法的放大电路？它们的静态工图示电路为哪种基本接法的放大电路？它们的静态工作点有可能稳定吗？求解静态工作点、电压放大倍数、

42、输作点有可能稳定吗？求解静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的表达式。入电阻和输出电阻的表达式。接法共射共集共基输入bbe输出cec第119页/共155页模拟电子技术基础电路如图，所有电容对交流信号均可视为短路。电路如图，所有电容对交流信号均可视为短路。1.Q为多少？为多少？2.Re有稳定有稳定Q点的作用吗？点的作用吗？3.电路的交流等效电路？电路的交流等效电路？4.V 变化时，电压放大倍数如何变化？变化时，电压放大倍数如何变化？第120页/共155页模拟电子技术基础改变电压放大倍数第121页/共155页模拟电子技术基础放大电路的频率响应放大电路的频率响应频率响应和频率失真 频率响应放

43、大电路输入幅度相同的正弦波信号时，输出信号的幅度与相位随信号频率变化 而变化的特性。频率失真放大电路对不同频率的输入信号，有不同 的放大能力和相移，而使输出信号产生 的失真。频率失真也称为线性失真。第122页/共155页模拟电子技术基础输出信号二次谐波基波二次谐波基波输入信号输出信号二次谐波基波幅度失真相位失真相位失真幅度失真频率失真分为假定输入信号由基波和二次谐波组成第123页/共155页模拟电子技术基础频率响应 幅频、相频特性曲线。描述频率特性的参数fL、fH、fbw描述频率特性的方法fLfHffbw 90o 0o-45o-90o 45ofbwf第124页/共155页模拟电子技术基础RC电

44、路的频率响应电路的频率响应（电路理论中的稳态分析）（电路理论中的稳态分析）RC电路的电压增益（传递函数）：电路的电压增益（传递函数）：则则且令且令又又电压增益的幅值（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）增益频率函数增益频率函数1、RC低通电路的频率响应低通电路的频率响应第125页/共155页模拟电子技术基础最大误差最大误差-3dB频率响应曲线描述幅频响应幅频响应0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 的直线的直线近似折线实际曲线0dB-20dB第126页/共155页模拟电子技术基础相频响应相频响应所以所以频

45、率响应曲线描述-45-900近似折线实际曲线第127页/共155页模拟电子技术基础RC低通电路频率特性曲线折线波特图0dB-20dB-45-900呈现呈现低通低通特性特性第128页/共155页模拟电子技术基础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令令2.RC高通电路的频率响应高通电路的频率响应第129页/共155页模拟电子技术基础幅频响应RC高通电路频率特性曲线折线波特图0dB-20dB3dB近似折线实际曲线经过点（经过点（fL,0dB）第130页/共155页模拟电子技术基础转折频率处直线RC高通电路频率特性曲线折线波特图相频响应直线45900近似折线实际曲线第1

46、31页/共155页模拟电子技术基础RC高通电路频率特性曲线折线波特图0dB-20dB459003dB第132页/共155页模拟电子技术基础密勒定理密勒定理第133页/共155页模拟电子技术基础单极放大器的频率响应单极放大器的频率响应晶体管的高频模型晶体管的高频模型 gm为跨导，它不随信为跨导，它不随信号频率的变化而变。号频率的变化而变。阻值小阻值大连接了输入回路和输出回路一、混合模型第134页/共155页模拟电子技术基础2.2.混合混合模型的单向化模型的单向化（使信号单向传递）（使信号单向传递）第135页/共155页模拟电子技术基础3.3.晶体管简化的高频等效电路晶体管简化的高频等效电路第13

47、6页/共155页模拟电子技术基础讨论讨论 电路如图。已知各电阻阻电路如图。已知各电阻阻值；静态工作点合适，集电值；静态工作点合适，集电极电流极电流ICQ2mA；晶体管的；晶体管的rbb=200，Cu=5pF，fT=1MHz。试求解该电路中晶体管高试求解该电路中晶体管高频等效模型中的各个参数。频等效模型中的各个参数。第137页/共155页模拟电子技术基础讨论讨论第138页/共155页模拟电子技术基础单极放大器的高频响应单极放大器的高频响应对于高频信号耦合电容对于高频信号耦合电容Cb1、Cb2的容的容抗很小，更可以视为对交流信号短路抗很小，更可以视为对交流信号短路ebc交流通路交流通路第139页/

48、共155页模拟电子技术基础becec第140页/共155页模拟电子技术基础高频响应高频响应上限频率上限频率ec第141页/共155页模拟电子技术基础单极放大器的低频响应单极放大器的低频响应1）当信号频率进入低频区时，画出放大电路的低频等效电路；2）将输入输出电路等效成RC高通电路的形式；3）求出低频电路的AVL表达式；4）求出下限频率fL。其分析思路如下：第142页/共155页模拟电子技术基础1）低频等效电路及其简化b ce第143页/共155页模拟电子技术基础1）低频等效电路及其简化b ceRe很大，开路忽略Rb很大，开路忽略此电路直接分析很烦琐，在工程上作合理的简化是必须的由于若低频工作频

49、率为 当则容抗简化电路第144页/共155页模拟电子技术基础简化电路将Ce折算到基极回路，保持在压降不变，电流由IeIb；则应将容抗扩大（1+b）倍；即电容减小（1+b）倍将Ce折算到输出回路，保持在压降不变，电流由IeIc，基本不变，容抗不变；即电容不变低频等效电路及其简化b cb c第145页/共155页模拟电子技术基础输出回路忽略Ce。电路等效变换电路等效变换b c第146页/共155页模拟电子技术基础2）求低频电路的AVL表达式；求下限频率fL。第147页/共155页模拟电子技术基础2）求低频电路的AVL表达式；求下限频率fL。输入回路输出回路第148页/共155页模拟电子技术基础低频

50、响应具有两个转折频率 如果两截止频率相差四倍以上，则取大者作为放大器的下限频率。第149页/共155页模拟电子技术基础多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应一个两级放大电路每一级的幅频特性均如图所示。一个两级放大电路每一级的幅频特性均如图所示。6dB3dBfLfH0.643fH1fL fL1，fH fH1，频带变窄！，频带变窄！第150页/共155页模拟电子技术基础1.该放大电路为几级放大电路该放大电路为几级放大电路?2.在在 f 104Hz 时，增益下降多少？附加相移时，增益下降多少？附加相移？3.在在 f 105Hz 时，附加相移时，附加相移？已知某放大电路的幅频已知某放大电路的幅频