[工学]模拟电子技术 第4章 双极结型三极管及放大电路基础.ppt

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1、第四章基本放大电路第四章基本放大电路工学模拟电子技术 第4章 双极结型三极管及放大电路基础 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第四章基本放大电路第四章基本放大电路一、一、BJT的结构简介的结构简介二、二、BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理三、三、BJT的特性曲线的特性曲线四、四、BJT的主要参数的主要参数4.1 4.1 半导体三极管（半导体三极管（BJTBJT）第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管及放大

2、电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础第四章基本放大电路第四章基本放大电路又称半导体三极管、晶体三极管，或简称晶体管。又称半导体三极管、晶体三极管，或简称晶体管。(Bipolar Junction Transistor)三极管的外形如下图所示：三极管的外形如下图所示：三极管有两种类型：三极管有两种类型：NPN 型和型和 PNP 型。型。图图 1三极管的外形三极管的外形第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础一、晶体管的结构简介一、晶体管的结构简介一、晶体管的结构简介一、晶体管的结构简介第四章基

3、本放大电路第四章基本放大电路图图 3三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基极基极 b发射极发射极 eNNP第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础1、符号、符号第四章基本放大电路第四章基本放大电路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 型型第四章第四章第

4、四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础第四章基本放大电路第四章基本放大电路二、晶体管的电流分配与放大作用二、晶体管的电流分配与放大作用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第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础二、晶体管的电流分配与放大作用二、晶体管的电流分配与放大作用第四章基

5、本放大电路第四章基本放大电路三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件：第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础（1）外加电源的极性应使）外加电源的极性应使发射结处于正向偏置发射结处于正向偏置状态状态（2）集电结处于反向偏置集电结处于反向偏置状态。状态。第四章基本放大电路第四章基本放大电路becRcRb1、晶体管内部载流子的运动、晶体管内部载流子的运动I EIB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。晶体管内部载流子的运动晶体管内部载流子的运动第四章第四章第四章第

6、四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础（1）发射结向基区注入电子的过程）发射结向基区注入电子的过程 发射区的电子越过发射结扩散到发射区的电子越过发射结扩散到基区，基区的空穴扩散到发射区基区，基区的空穴扩散到发射区形形成发射极电流成发射极电流 IE(基区多子数目较少，基区多子数目较少，空穴电流可忽略空穴电流可忽略)。（2）电子在基区的扩散与复合）电子在基区的扩散与复合电子到达基区，少数与空穴复电子到达基区，少数与空穴复合形成基极电流合形成基极电流 IBn，复合掉的空复合掉的空穴由穴由 VBB 补充补充。第四章基本放大电路第四

7、章基本放大电路becI EI BRcRb(3)集集电电区区收收集集扩扩散散过过来来的的电电子子的的过过程程 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而形形成成集集电电极极电电流流 Icn。其其能能量量来来自自外外接接电源电源 VCC。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和电电流流，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第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管及放大电路基础及放大电路基础

8、及放大电路基础及放大电路基础第四章基本放大电路第四章基本放大电路beceRcRb2、晶体管的电流分配关系、晶体管的电流分配关系IEpICBOIEICIBIEnIBnICnIE=IC+IB 图图5 晶体管内部载流子的运动与外部电流晶体管内部载流子的运动与外部电流第四章第四章第四章第四章 半导体三极管及放半导体三极管及放半导体三极管及放半导体三极管及放大电路基础大电路基础大电路基础大电路基础 IE=IEn+IEp IEnIC=ICn+ICBO ICnIB=IEp+IBnICBO IBn第四章基本放大电路第四章基本放大电路第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管及放

9、大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础BJT的三种组态的三种组态共发射极接法共发射极接法共基极接法共基极接法共集电极接法共集电极接法3.三极管的三种组态三极管的三种组态第四章基本放大电路第四章基本放大电路uCE=0VuBE/V iB=f(uBE)UCE=const(2)当当uCE1V时，时，uCB=uCE-uBE0，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，在同样的集电子，基区复合减少，在同样的uBE下下 IB减小，特性曲线右移。减小，特性曲线右移。(1)当当uCE=0V时，相当于二极管的正向伏安特性曲线。时，相当于二极管的正向伏安特性曲线

10、。1、输入特性曲线输入特性曲线uCE=0V uCE 1VuBE/V第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础+-bce共射极放大电路UBBUCCuBEiCiB+-uCERbRc三、晶体管的特性曲线三、晶体管的特性曲线第四章基本放大电路第四章基本放大电路饱和区：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，集电结正偏或反偏电压很电结正偏或反偏电压很小小。iC=f(uCE)IB=const2 2、输出特性曲线、

11、输出特性曲线输出特性曲线的三个区域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。第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础第四章基本放大电路第四章基本放大电路 (1)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 =

12、（ICICEO）/IBIC/IB vCE=const1.电流放大系数电流放大系数 第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础四、四、BJT的主要参数的主要参数第四章基本放大电路第四章基本放大电路第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础(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 =IC/IB vCE=const 在通常情况下在通常情况下 第四章基本放大电路第四章基本放大电路(3)共基极直流电流放大系数共基极直

13、流电流放大系数=（ICICBO）/IEIC/IE (4)共基极交流电流放大系数共基极交流电流放大系数 =IC/IE VCB=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。第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础第四章基本放大电路第四章基本放大电路 (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 2、极间反向电流、极间反向电流ICEO(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

14、，集电结的反向饱和电流。路时，集电结的反向饱和电流。即输出特性曲即输出特性曲线线IB=0那条曲线所那条曲线所对应的对应的Y坐标的数值。坐标的数值。ICEO也称为集电极也称为集电极发射极间穿透电流。发射极间穿透电流。第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础注意：选择三极管时极间注意：选择三极管时极间反向饱和电流尽量小些，反向饱和电流尽量小些，以减小温度对以减小温度对BJT的影响。的影响。硅管与锗管相比反极间反硅管与锗管相比反极间反向饱和电流要小得多向饱和电流要小得多第四章基本放大电路第四章基本放大电路3 3

15、、极限参数、极限参数(1)集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM(3)反向击穿电压反向击穿电压 UCBO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。U 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。UCEO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 U UCBOUCEOUEBO第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础(2)最大集电极耗散功率最大集电极耗散功率PCM P

16、CM=iCuCE 第四章基本放大电路第四章基本放大电路 由由PCM、ICM和和UCEO在输出特性曲线上可以确在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。定过损耗区、过电流区和击穿区。输出特性曲线上的过损耗区和击穿区输出特性曲线上的过损耗区和击穿区 PCM=iCuCE 第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础第四章基本放大电路第四章基本放大电路1.既然BJT具有两个PN结，可否用两个二极管相联以构成一只BJT，试说明其理由。2.能否将BJT的e、c两个电极交换使用，为什么？3.为什么说BJT是电流控

17、制器件？第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础第四章基本放大电路第四章基本放大电路例例1某放大电路中某放大电路中BJT三个电极的电流如图所示。三个电极的电流如图所示。IA-2mA,IB-0.04mA,IC+2.04mA,试判断管脚、管型。试判断管脚、管型。解：电流判断法。解：电流判断法。电流的正方向和电流的正方向和KCL。IE=IB+ICABC IAIBICC为发射极为发射极B为基极为基极A为集电极。为集电极。管型为管型为NPN管。管。管脚、管型的判断法也可采用万用表电阻法。参考实验。管脚、管型的判断法

18、也可采用万用表电阻法。参考实验。第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础第四章基本放大电路第四章基本放大电路例例例例22：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U U1 1、U U2 2、U U3 3分别为：分别为：分别为：分别为：（1 1）U U1 1=3.5V=3.5V、U U2 2=2.8V=2.8V、U U3 3=12V=12V （2 2）U U1 1=3V=3

19、V、U U2 2=2.8V=2.8V、U U3 3=12V=12V （3 3）U U1 1=6V=6V、U U2 2=11.3V=11.3V、U U3 3=12V=12V （4 4）U U1 1=6V=6V、U U2 2=11.8V=11.8V、U U3 3=12V=12V判判判判断断断断它它它它们们们们是是是是NPNNPN型型型型还还还还是是是是PNPPNP型型型型？是是是是硅硅硅硅管管管管还还还还是是是是锗锗锗锗管管管管？并并并并确确确确定定定定e e、b b、c c。第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大

20、电路基础第四章基本放大电路第四章基本放大电路（1 1）U U1 1 b b、U U2 2 e e、U U3 3 c NPN c NPN 硅硅硅硅 （2 2）U U1 1 b b、U U2 2 e e、U U3 3 c NPN c NPN 锗锗锗锗 （3 3）U U1 1 c c、U U2 2 b b、U U3 3 e PNP e PNP 硅硅硅硅 （4 4）U U1 1 c c、U U2 2 b b、U U3 3 e PNP e PNP 锗锗锗锗 原则：原则：先求先求UBE，若等于，若等于0.6-0.7V，为硅管；若等于，为硅管；若等于0.2-0.3V，为锗管。，为锗管。发射结正偏，集电结反偏

21、。发射结正偏，集电结反偏。NPN管管UBE0，UBC0，即即U UC C U UB B U UE E PNP管管UBE0，UBC0，即即U UC C U UB B U UE E （U UE E U UB B U UC C ）第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管 及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础第四章基本放大电路第四章基本放大电路 电路组成及各元件作用电路组成及各元件作用 简化电路及习惯画法简化电路及习惯画法 工作原理与波形分析工作原理与波形分析 放大电路的性能指标放大电路的性能指标第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半

22、导体三极管半导体三极管 及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础4.2 共射极放大电路共射极放大电路第四章基本放大电路第四章基本放大电路一、共发射极基本放大电路组成一、共发射极基本放大电路组成一、共发射极基本放大电路组成一、共发射极基本放大电路组成 与各元件作用与各元件作用第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管 及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础信信信信号号号号源源源源负载负载负载负载共发射极基本电路共发射极基本电路共发射极基本电路共发射极基本电路VCCRSvsRBVBBRCC1C2T+RL+vi+vo+vBEvCE i

23、CiBiE第四章基本放大电路第四章基本放大电路单电源供电时常用的画法单电源供电时常用的画法单电源供电时常用的画法单电源供电时常用的画法共发射极基本电路共发射极基本电路共发射极基本电路共发射极基本电路+VCCRSvsRbRcC1C2T+RLvi+vo+vBEvCE iCiBiEVCCRSvsRbVBBRcC1C2T+RL+vi+vo+vBEvCE iCiBiE第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管 及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础二、二、简化电路及习惯画法简化电路及习惯画法第四章基本放大电路第四章基本放大电路+VCCRcC1C2T+vi

24、+vo+vBEvCE 第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管 及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础第四章基本放大电路第四章基本放大电路第四章第四章第四章第四章 半导体三极管及放大电路基础半导体三极管及放大电路基础半导体三极管及放大电路基础半导体三极管及放大电路基础+VCCRbRcC1C2T+vi+vo+vBEvCE iCiBiEVBEIBICVCE无输入信号无输入信号(vi=0)时时:vBEtOiBtOiCtOvCEtO三、工作原理与波形分析三、工作原理与波形分析第四章基本放大电路第四章基本放大电路第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半

25、导体三极管半导体三极管半导体三极管 及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础+VCCRbRcC1C2T+vi+vo+vBEvCE iCiBiEVBEIB无输入信号无输入信号(vi=0)时时:？有输入信号有输入信号有输入信号有输入信号(v vi i 0)0)时时时时vCE=VCC iC RC ICvBEtOiBtOiCtOvCEtOvitOVCEvotO第四章基本放大电路第四章基本放大电路四、放大电路的性能指标四、放大电路的性能指标第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管 及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础1 1、电压放大倍

26、数、电压放大倍数2、输入电阻、输入电阻3、输出电阻、输出电阻第四章基本放大电路第四章基本放大电路图解分析法图解分析法图解分析法图解分析法第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管 及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础 用近似估算法求静态工作点用近似估算法求静态工作点用近似估算法求静态工作点用近似估算法求静态工作点 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 交流通路及交流负载线交流通路及交流负载线交流通路及交流负载线交流通路及交流负载线 输入交流信号时的图解分析输入交流信号时的图解

27、分析输入交流信号时的图解分析输入交流信号时的图解分析 BJTBJTBJTBJT的三个工作区的三个工作区的三个工作区的三个工作区 4.3.1 4.3.1 4.3.1 4.3.1 静态工作情况分析静态工作情况分析静态工作情况分析静态工作情况分析 4.3.2 4.3.2 4.3.2 4.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析动态工作情况分析动态工作情况分析 第四章基本放大电路第四章基本放大电路放大电路的静态和动态放大电路的静态和动态 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

28、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，三极管各电极的电压、电流在特性曲电路处于静态时，三极管各电极的电压、电流在特性曲电路处于静态时，三极管各电极的电压、电流在特性曲电路处于静态时，三极管各电极的电压、电流在特性曲线上确定为一点，称为线上确定为一点，称为线上确定为一点，称为线上确定为一点，称为静态工作点静态工作点静态工作点静态工作点，常称为，常称为，常称为，常称为Q Q Q Q点。一般用点。一般用点。一般用点。一般用I I I IB B B B、I I I IC C C C、和、和、和、

29、和V V V VCECECECE （或（或（或（或I I I IBQBQBQBQ、I I I ICQCQCQCQ、和、和、和、和V VCEQCEQ ）表示。）表示。）表示。）表示。第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管 及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础第四章基本放大电路第四章基本放大电路一、一、直流通路和交流通路直流通路和交流通路1、直流通路、直流通路第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管 及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础+VCCRbRcC1C2T+vi+vo+vBEvCE

30、iCiBiE+VCCRbRcT+VBEVCEICIBIE第四章基本放大电路第四章基本放大电路2、交流通路交流通路第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管 及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础+VCCRbRcC1C2T+vi+vo+vBEvCE iCiBiEvivoRbRc+第四章基本放大电路第四章基本放大电路估算估算估算估算 I IBQBQ、V VCEQCEQ、I ICQCQ第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管 及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础+VCCRbRcT+VBEVCEIC

31、IB一般硅管一般硅管VBE=0.7V，锗管，锗管VBE=0.2V。1 1、用估算法确定静态值用估算法确定静态值用估算法确定静态值用估算法确定静态值二、二、静态工作情况分析静态工作情况分析第四章基本放大电路第四章基本放大电路第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管 及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础 采用图解分析法确定静态工作点，必须已知三极管的采用图解分析法确定静态工作点，必须已知三极管的输入输出特性曲线。输入输出特性曲线。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直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+-VCCRbVBB

32、RcC1C2T+vi+vo+vBEvCE iCiBiE非线性部分非线性部分线性部分线性部分第四章基本放大电路第四章基本放大电路 最后，最后，在输出特性曲线上，与在输出特性曲线上，与IB=IBQ对应的曲线与直流负载对应的曲线与直流负载 线交点即为线交点即为Q点，从而得到点，从而得到VCEQ 和和ICQ。首先，首先，用估算法确定用估算法确定用估算法确定用估算法确定I IBQ BQ，在输出特性曲线上，找到在输出特性曲线上，找到IB=IBQ 对应的那一条曲线。对应的那一条曲线。其次，作一条直流负载线其次，作一条直流负载线VCE=VCCIcRc第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极

33、管半导体三极管 及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础第四章基本放大电路第四章基本放大电路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，点，即即 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/R L)VCEQ+ICQ 过过输输出出特特性性曲曲线线上上的的

34、Q点点做做一一条条斜斜率率为为-1/R L 直直线线，该该直直线线即即为交流负载线。为交流负载线。RL=RLRc，是交是交流负载电阻。流负载电阻。交流负载线是有交交流负载线是有交流输入信号时流输入信号时Q点的运点的运动轨迹。动轨迹。第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管 及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础三、动态工作情况分析、动态工作情况分析第四章基本放大电路第四章基本放大电路2.输入交流信号时的图解分析输入交流信号时的图解分析 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：1.1.vi vBE i

35、B 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；4.4.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。第四章第四章第四章第四章 半导体三极管及放大电路基础半导体三极管及放大电路基础半导体三极管及放大电路基础半导体三极管及放大电路基础第四章基本放大电路第四章基本放大电路3 3、波形非线性失真的分析、波形非线性失真的分析(1)截止失真截止失真:ibvi结论：结论：iB 波形失真波形失真OQOttOvBE/ViB/AvBE/ViB/AIBQ第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极

36、管半导体三极管 及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础静态工作点过低，引起静态工作点过低，引起 iB、iC、vCE 的波形失真。的波形失真。第四章基本放大电路第四章基本放大电路iC、vCE(vo)波波形失真形失真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/ViC/mAICQVCEQ第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管 及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础截止失真也称为顶部截止失真也称为顶部失真失真第四章基本放大电路第四章基本放大电路(2)饱和失真饱和失

37、真:若若Q点偏高，当点偏高，当ib按正弦规律变化时，按正弦规律变化时，Q/进入进入饱和区，造成饱和区，造成ic和和uce的波形与的波形与ib（或（或ui）的波形不一致，）的波形不一致，对对NPN管管输出电压输出电压uo（即（即uce）的负半周出现平顶畸变。）的负半周出现平顶畸变。饱和失真也称为底部失真第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管 及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础饱和失真和截止失真统称为非线性失真。饱和失真和截止失真统称为非线性失真。第四章基本放大电路第四章基本放大电路放大电路的动态范围 放大电路要想获放大电路要想获得大的不失

38、真输出得大的不失真输出幅度，要求：幅度，要求：工作点工作点Q要设置在要设置在输出特性曲线放大区输出特性曲线放大区的中间部位；的中间部位；要有合适的交流负载线要有合适的交流负载线。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？Vomax=min(VCEQ-VCES),(VCC -VCEQ)VCC 第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管 及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础第四章基本放大电路第四章基本放大电路1.能够形象地显示静态工作点的位置与非线性能够形象地显示静态工作点的位置与非线性失真的关系；失真的关系；2.方便估算最大

39、输出幅值的数值；方便估算最大输出幅值的数值；3.可直观表示电路参数对静态工作点的影响；可直观表示电路参数对静态工作点的影响；4.有利于对静态工作点有利于对静态工作点 Q 的检测等。的检测等。第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管 及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础图解法小结图解法小结第四章基本放大电路第四章基本放大电路4.4.用图解法分析电路参数对静态工作点的影响用图解法分析电路参数对静态工作点的影响（1）改变改变 Rb，保持，保持VCC，Rc，不变；不变；OIBiCuCE Q1Rb 增大，增大，Rb 减小，减小，Q 点下移；点下移；Q

40、 点上移；点上移；Q2OIBiCuCE Q1Q3（2）改改变变 VCC，保保持持 Rb，Rc，不变；不变；升升高高 VCC，直直流流负负载载线线平平行行右右移移，动动态态工工作作范范围围增增大大，但管子的动态功耗也增大。但管子的动态功耗也增大。Q2第四章基本放大电路第四章基本放大电路3.改改变变 Rc，保保持持 Rb，VCC，不变；不变；4.改改变变 ，保保持持 Rb，Rc，VCC 不变；不变；增增大大 Rc，直直流流负负载载线线斜斜率率改改变变，则则 Q 点点向向饱和区移近。饱和区移近。OIBiCuCE Q1Q2OIBiCuCE Q1Q2增增大大 ，ICQ 增增大大，UCEQ 减减小小，则则

41、 Q 点点移移近近饱饱和区。和区。图图 2.4.9(c)图图 2.4.9(d)第四章基本放大电路第四章基本放大电路晶晶体体管管在在小小信信号号(微微变变量量)情情况况下下工工作作时时，可可以以在在静静态态工工作作点点附附近近的的小小范范围围内内用用直直线线段段近近似似地地代代替替三三极极管管的的特特性性曲曲线线，三三极极管管就就可可以以等等效效为为一一个个线线性性元元件件。这这样样就就可可以以将将非非线线性性元元件件晶晶体体管管所所组组成成的的放放大大电电路路等等效效为为一一个个线性电路。线性电路。一、微变等效条件一、微变等效条件研究的对象仅仅是研究的对象仅仅是变化量变化量信号的信号的变化范围

42、很小变化范围很小第四章第四章第四章第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管 及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础小信号模型分析法小信号模型分析法第四章基本放大电路第四章基本放大电路1.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输入、输出特性如下：输入、输出特性如下：iB=f(vBE)vCE=constiC=f(vCE)iB=const可以写成：可以写成：vBEvCEiBcebiCBJT双口网络第四章第四章第四章

43、第四章 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管 及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础及放大电路基础二、晶体管共射参数等效模型二、晶体管共射参数等效模型第四章基本放大电路第四章基本放大电路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；输出端交流短路时的正向电流传输比或电输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数；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反向电压传输比；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。其中：其中：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。2.H参数的物理意义vbe=hie

44、ib+hrevceic=hfeib+hoevcehybrid（H H参数）参数）第四章基本放大电路第四章基本放大电路3.H参数小信号模型参数小信号模型根据根据可得小信号模型BJT的的H参数模型参数模型hfeibicvceibvbehrevcehiehoevbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevcevBEvCEiBcebiCBJT双口网络 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

45、只适合对交流信号的分析。第四章基本放大电路第四章基本放大电路4.4.简化的简化的H H参数等效模型参数等效模型hfeibicvceibvbehrevcehiehoe即即 rbe=hie =hfe uT=hre rce=1/hoe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 ibicvceibvbeuT vcerberce uT很小，一般为很小，一般为10-3 10-4，rce很大，约为很大，约为100k。故一故一般可忽略它们的影响，得到般可忽略它们的影响，得到简化电路简化电路 ib 是受控源是受控源，且为电流，且为电流控制电流源控制电流源(CCCS)。电流方向与电流方向

46、与ib的方向是关联的方向是关联的。的。第四章基本放大电路第四章基本放大电路5.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=300K)对于低频小功率管对于低频小功率管 rb(100300）第四章基本放大电路第四章基本放大电路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：作出作出h参数的交流等效电路参数的交流等效电路 图图 共射极放大电路

47、共射极放大电路RbviRcRL三、共射放大电路动态参数的分析三、共射放大电路动态参数的分析第四章基本放大电路第四章基本放大电路根据根据RbviRcRL则电压增益为则电压增益为（可作为公式）（可作为公式）1.求电压放大倍数求电压放大倍数（电压增益）电压增益）第四章基本放大电路第四章基本放大电路2.求输入电阻RbRcRLRi3.求输出电阻RbRcRLRo令令Ro=Rc 所以所以第四章基本放大电路第四章基本放大电路4.当信号源有内阻时：当信号源有内阻时：Ui.UO.Ui.Us.求求Ri为放大电路的为放大电路的输入电阻输入电阻第四章基本放大电路第四章基本放大电路解解（1）求）求Q点，作直流通路点，作直

48、流通路直流通路直流通路+-（1 1）试求该电路的静态工作点；试求该电路的静态工作点；（2 2）画出简化的小信号等效电路；）画出简化的小信号等效电路；（3 3）求该电路的电压增益）求该电路的电压增益 ，输出电阻输出电阻R Ro o、输入电阻输入电阻R Ri i。例如图，已知例如图，已知BJTBJT的的=100=100，V VBEBE=-0.7V=-0.7V。第四章基本放大电路第四章基本放大电路2.画出小信号等效电路画出小信号等效电路RbviRcRL3.求电压增益求电压增益 200+（1+100）26/4=865欧第四章基本放大电路第四章基本放大电路4.求输入电阻5.求输出电阻求输出电阻Ro=Rc

49、=2K6.非线性失真判断非线性失真判断VstVot底部失真即截止失真底部失真即截止失真基极电流太小，应减小基极电流太小，应减小基极电阻。基极电阻。RbRcRLRi第四章基本放大电路第四章基本放大电路1.首首先先利利用用图图解解法法或或近近似似估估算算法法确确定定放放大大电电路路的静态工作点的静态工作点 Q。2.求求出出静静态态工工作作点点处处的的微微变变等等效效电电路路参参数数 和和 rbe。3.画画出出放放大大电电路路的的微微变变等等效效电电路路。可可先先画画出出三三极极管管的的等等效效电电路路，然然后后画画出出放放大大电电路路其其余余部部分分的的交交流通路。流通路。4.列出电路方程并求解。

50、列出电路方程并求解。等效电路法的步骤等效电路法的步骤(归纳归纳)第四章基本放大电路第四章基本放大电路放大电路的图解法和小信号模型分析法总结放大电路的图解法和小信号模型分析法总结1、用图解分析法确定静态工作点（也可用估算法求、用图解分析法确定静态工作点（也可用估算法求Q点）点）2、当输入电压幅值较小或、当输入电压幅值较小或BJT基本上在线性范围内工作，基本上在线性范围内工作，特别是电路比较复杂时，可用小信号模型来分析。特别是电路比较复杂时，可用小信号模型来分析。3、当输入电压幅值较大，、当输入电压幅值较大，BJT的工作点延伸到的工作点延伸到V-I特征曲线特征曲线的非线性部分时，就需要采用图解分析