双极结型三极管及放大电路基础幻灯片.ppt

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1、双极结型三极管及放大电路基础第1页，共117页，编辑于2022年，星期五4.1 半导体三极管半导体三极管4.1.1 BJT的结构简介的结构简介4.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理4.1.3 BJT的的VI特性曲线特性曲线4.1.4 BJT的主要参数的主要参数第2页，共117页，编辑于2022年，星期五4.1.1 BJT的结构简介的结构简介(a)小功率管小功率管 (b)小功率管小功率管 (c)大功率管大功率管 (d)中功率管中功率管第3页，共117页，编辑于2022年，星期五 半导体三极管的结半导体三极管的结构示意图如图所示。它构示意图如图所示。它有两种类型有两种类型:NP

2、N型和型和PNP型。型。4.1.1 BJT的结构简介的结构简介(a)NPN型管结构示意图型管结构示意图(b)PNP型管结构示意图型管结构示意图(c)NPN管的电路符号管的电路符号(d)PNP管的电路符号管的电路符号第4页，共117页，编辑于2022年，星期五集成电路中典型集成电路中典型NPNNPN型型BJTBJT的截面图的截面图4.1.1 BJT的结构简介的结构简介第5页，共117页，编辑于2022年，星期五 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。输体现出来的。外部条件：外部条件：发射结正偏发射结正偏 集电结反

3、偏集电结反偏4.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理1.内部载流子的传输过程内部载流子的传输过程发射区：发射载流子发射区：发射载流子集电区：收集载流子集电区：收集载流子基区：传送和控制载流子基区：传送和控制载流子 （以（以NPN为例）为例）由于三极管内有两种载流子由于三极管内有两种载流子(自由自由电子和空穴电子和空穴)参与导电，故称为双极参与导电，故称为双极结型三极管或结型三极管或BJT(Bipolar Junction Transistor)。IC=ICN+ICBOIE=IB+IC放大状态下放大状态下BJTBJT中载流子的传输过程中载流子的传输过程第6页，共117页，编辑于

4、2022年，星期五4.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理1.内部载流子的传输过程内部载流子的传输过程放大状态下放大状态下BJTBJT中载流子的传输过程中载流子的传输过程（1）发射区向基区注入电子 由于发射结外加正向电压，发射结的内电场被削弱，有利于该结两边半导体中多子的扩散。流过发射极的电流由两部分组成：一是发射区中的多子自由电子通过发射结注入到基区，成为集区中的非平衡少子而形成的电子电流IEN，二是基区中的多子空穴通过发射结注入到发射区，成为发射区的非平衡少子而形成的空穴电流IEP。由于 基区中空穴的浓度远低于发射区中电子的浓度，因此，与电子电流相比，空穴的电流是很小的，

5、即 IE=IEN+IEP （而IENIEP）第7页，共117页，编辑于2022年，星期五4.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理1.内部载流子的传输过程内部载流子的传输过程放大状态下放大状态下BJTBJT中载流子的传输过程中载流子的传输过程（2）非平衡载流子在基区内的扩散与复合 由发射区注入基区的电子，使基区内少子的浓度发生了变化，即靠近发射结的区域内少子浓度最高，以后逐渐降低，因而形成了一定的浓度梯度。于是，由发射区来的电子将在基区内源源不断地向集电结扩散。另一方面，由于基区很薄，且掺杂浓度很低，因而在扩散过程中，只有很少的一部分会与基区中的多子（空穴）相复合，大部分将到达

6、集电结。第8页，共117页，编辑于2022年，星期五4.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理1.内部载流子的传输过程内部载流子的传输过程放大状态下放大状态下BJTBJT中载流子的传输过程中载流子的传输过程（3）集电区收集载流子 由于集电结外加反向电压，集电结的内电场被加强，有利于该结两边少子的漂移。流过集电极的电流IC，除了包括由基区中的热平衡少子电子通过集电结形成的电子电流ICN2和集电区中的热平衡少子空穴通过集电结形成的空穴电流ICP所组成的反向饱和电流ICBO以外，还包括由发射区注入到基区的非平衡少子自由电子在基区 通过边扩散、边复合到达集电结边界，而后由集电结耗尽层内

7、的电场将它们漂移到集电区所形成的正向电子传输电流ICN1，因此IC=ICN1+ICN2+ICP=ICN1+ICBO 式中ICBOICN2+ICP 基极电流由以下几部分组成：通过发射结的空穴电流IEP，通过集电结的反向饱和电流ICBO以及IEN转化为ICN1过程中在基区的复合电流（IEN-ICN1），即 IB=IEP+（IEN-ICN1）-ICBO 第9页，共117页，编辑于2022年，星期五2.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:IC=ICN+ICBO通常通常 IC ICBOIE=IB+IC放大状态下放大状态下BJTBJT中载流子的传输过程中载流子的传输过程 为电流放大系

8、数。它只与为电流放大系数。它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般与外加电压无关。一般 。第10页，共117页，编辑于2022年，星期五根据根据IE=IB+IC IC=ICN+ICBO2.电流分配关系电流分配关系（穿透电流）（穿透电流）是另一个电流放大系数。同样，它也只与管子的是另一个电流放大系数。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。一般结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般 。第11页，共117页，编辑于2022年，星期五3.三极管的三种组态三极管的三种组态共集电极接法共集电极接法，集电极作为公共电极，用，集电极作为

9、公共电极，用CC表示。表示。共基极接法共基极接法，基极作为公共电极，用，基极作为公共电极，用CB表示；表示；共发射极接法共发射极接法，发射极作为公共电极，用，发射极作为公共电极，用CE表示；表示；BJT的三种组态的三种组态第12页，共117页，编辑于2022年，星期五共基极放大电路共基极放大电路4.放大作用放大作用若若 vI=20mV电压放大倍数电压放大倍数使使 iE=-1 mA，则则 iC=iE =-0.98 mA，vO=-iC RL=0.98 V，当 =0.98 时，时，第13页，共117页，编辑于2022年，星期五 综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发综上所述，三极管的放大作用，

10、主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。实现这一传输过程的两个条件是：实现这一传输过程的两个条件是：（1）内部条件：内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。区很薄。（2）外部条件：外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。发射结正向偏置，集电结反向偏置。第14页，共117页，编辑于2022年，星期五4.1.3 BJT的的V-I 特性曲线特性曲线 iB=f(vBE)vCE=const(2)当当vCE1V时，时，vCB=vCE-vBE0，集电结已进入反偏状态，开始，集电

11、结已进入反偏状态，开始收集电子，基区复合减少，同样的收集电子，基区复合减少，同样的vBE下下 IB减小，特性曲线右移。减小，特性曲线右移。(1)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。1.输入特性曲线输入特性曲线（以共射极放大电路为例）（以共射极放大电路为例）共射极连接共射极连接第15页，共117页，编辑于2022年，星期五饱和区：饱和区：iC明显受明显受vCE控制的区域，控制的区域，该区域内，一般该区域内，一般vCE0.7V(硅管硅管)。此时，发射结正偏，集电结正。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。偏或反偏电压很小。iC=f(vCE)

12、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输出特性曲线的三个区域:截止区：截止区：iC接近零的区域，相当接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时，的曲线的下方。此时，vBE小小于死区电压。于死区电压。放大区：放大区：iC平行于平行于vCE轴的区域，轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。结正偏，集电结反偏。4.1.3 BJT的的V-I 特性曲线特性曲线第16页，共117页，编辑于2022年，星期五(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 =（ICICEO）/IB IC/IB vCE=const1.电流放

13、大系数电流放大系数 4.1.4 BJT的主要参数的主要参数与与iC的关系曲线的关系曲线(2)共发射极交流电流放大共发射极交流电流放大 系数系数 =IC/IB vCE=const第17页，共117页，编辑于2022年，星期五1.电流放大系数电流放大系数 (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，可以不加区分。区分。4.1.4 BJT的主要参数的主要参数(3)共基极直流电流放大系数共基极直流电流放大系数 =（ICICBO）/IEIC/IE 第18页，共117页，编辑于2022年，星期五 2.极间反向电

14、流极间反向电流(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，集电结的反向饱和电流。路时，集电结的反向饱和电流。4.1.4 BJT的主要参数的主要参数第19页，共117页，编辑于2022年，星期五 (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 4.1.4 BJT的主要参数的主要参数 2.极间反向电流极间反向电流第20页，共117页，编辑于2022年，星期五(1)集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM(2)集电极最大允许功率损耗集电极最大允许功率损耗PCM PCM=ICVCE 3.极限参数极限参数4.

15、1.4 BJT的主要参数的主要参数第21页，共117页，编辑于2022年，星期五 3.极限参数极限参数4.1.4 BJT的主要参数的主要参数(3)反向击穿电压反向击穿电压 V(BR)CBO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。V(BR)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。V(BR)CEO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 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR)EBO第22页，共117页，编辑于2022年，星期五4.1.5 温度对温度

16、对BJT参数及特性的影响参数及特性的影响(1)温度对温度对ICBO的影响的影响:温度每升高温度每升高10，ICBO约增加一倍。约增加一倍。(2)温度对温度对 的影响的影响:温度每升高温度每升高1，值约增大值约增大0.5%1%。(3)温度对反向击穿电压温度对反向击穿电压V(BR)CBO、V(BR)CEO的影响的影响:温度升高时，温度升高时，V(BR)CBO和和V(BR)CEO都会有所提高。都会有所提高。2.温度对温度对BJT特性曲线的影响特性曲线的影响:1.温度对温度对BJT参数的影响参数的影响第23页，共117页，编辑于2022年，星期五4.2 共射极放大电路的工作原理共射极放大电路的工作原理

17、4.2.1 基本共射极放大电路的组成基本共射极放大电路的组成基本共射极放大电路基本共射极放大电路 第24页，共117页，编辑于2022年，星期五4.2.2 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，放时，放大电路的工作状态称为静态大电路的工作状态称为静态或直流工作状态。或直流工作状态。直流通路直流通路 VCEQ=VCCICQRc 第25页，共117页，编辑于2022年，星期五4.2.2 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，后，电路将处在动态工作情况。

18、电路将处在动态工作情况。此时，此时，BJT各极电流及电压各极电流及电压都将在静态值的基础上随输都将在静态值的基础上随输入信号作相应的变化。入信号作相应的变化。交流通路交流通路 第26页，共117页，编辑于2022年，星期五4.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法4.3.1 图解分析法图解分析法4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法1.静态工作点的图解分析静态工作点的图解分析2.动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析3.非线性失真的图解分析非线性失真的图解分析4.图解分析法的适用范围图解分析法的适用范围1.BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型2.用用H参数小信号模型分析基

19、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3.小信号模型分析法的适用范围小信号模型分析法的适用范围第27页，共117页，编辑于2022年，星期五4.3.1 图解分析法图解分析法1.静态工作点的图解分析静态工作点的图解分析 采用该方法分析静态工作点，必须已知三极管的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。输入输出特性曲线。共射极放大电路共射极放大电路第28页，共117页，编辑于2022年，星期五4.3.1 图解分析法图解分析法1.静态工作点的图解分析静态工作点的图解分析 列输入回路方程列输入回路方程 列输出回路方程（直流负载线）列输出回路方程（直流负载线）VCE=V

20、CCiCRc 首先，画出直流通路首先，画出直流通路直流通路直流通路 第29页，共117页，编辑于2022年，星期五 在输出特性曲线上，作出直流负载线在输出特性曲线上，作出直流负载线 VCE=VCCiCRc，与，与IBQ曲线曲线的交点即为的交点即为Q点，从而得到点，从而得到VCEQ 和和ICQ。在输入特性曲线上，作出直线在输入特性曲线上，作出直线 ，两线的交点即是，两线的交点即是Q点，得到点，得到IBQ。第30页，共117页，编辑于2022年，星期五 根据根据vs的波形，在的波形，在BJT的输入特性曲线图上画出的输入特性曲线图上画出vBE、iB 的波形的波形2.动态工作情况的图解分析动态工作情况

21、的图解分析第31页，共117页，编辑于2022年，星期五 根据根据iB的变化范围在输出特性曲线图上画出的变化范围在输出特性曲线图上画出iC和和vCE 的波的波形形2.动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析第32页，共117页，编辑于2022年，星期五 共射极放大电路中的电压、电共射极放大电路中的电压、电流波形流波形2.动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析第33页，共117页，编辑于2022年，星期五3.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真的波形截止失真的波形 第34页，共117页，编辑于2022年，星期五饱和失真的波形饱和失真的波形3.静态工作点对波形失真

22、的影响静态工作点对波形失真的影响第35页，共117页，编辑于2022年，星期五4.图解分析法的适用范围图解分析法的适用范围适用于幅度较大而工作频率不太高的工作情况。适用于幅度较大而工作频率不太高的工作情况。优点：优点：直观、形象。有助于建立和理解交、直流共存，静态和动直观、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；有助于理解正确选择电路参数、合理设置静态态等重要概念；有助于理解正确选择电路参数、合理设置静态工作点的重要性。能全面地分析放大电路的静态、动态工作情工作点的重要性。能全面地分析放大电路的静态、动态工作情况。况。缺点：缺点：不能分析工作频率较高时的电路工作状态，也不能用

23、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。来分析放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性能指标。第36页，共117页，编辑于2022年，星期五4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法1.BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型建立小信号模型的意义建立小信号模型的意义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，就可以把三极管当放大电路的输入信号电压很小时，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

24、来处理。极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处理。由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的分析非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，就是将非线性器件做线性化处理，常困难。建立小信号模型，就是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。从而简化放大电路的分析和设计。第37页，共117页，编辑于2022年，星期五1.BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 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=h

25、feib+hoevce 对于对于BJT双口网络，已知输入输出特性双口网络，已知输入输出特性曲线如下：曲线如下：iB=f(vBE)vCE=constiC=f(vCE)iB=const可以写成：可以写成：BJT双口网络双口网络第38页，共117页，编辑于2022年，星期五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流放大输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数；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

26、数量纲各不相同，故称为混合参数（H参数）。参数）。vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce1.BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数的引出参数的引出第39页，共117页，编辑于2022年，星期五1.BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 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可得小信号模型BJT的的H参数模型参数模型vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevceBJT双口网络双口网络第40页，共117页，编辑于2022年，星期五1.BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数小信号模型参数小信号模型 H H参数都是

27、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，所以只适合对交流信号的分析。受控电流源受控电流源h hfefei ib b，反映了，反映了BJTBJT的基极电流对集电极电流的的基极电流对集电极电流的控制作用。电流源的流向由控制作用。电流源的流向由ib的流向决定。的流向决定。hrevce是一个受控电压源。是一个受控电压源。反映了反映了BJT输出回路电压对输输出回路电压对输入回路的影响。入回路的影响。第41页，共117页，编

28、辑于2022年，星期五1.BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 模型的简化模型的简化 hre和和hoe都很小，常忽略都很小，常忽略它们的影响。它们的影响。BJT在共射连接时，其在共射连接时，其H参参数的数量级一般为：数的数量级一般为：第42页，共117页，编辑于2022年，星期五1.BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 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。rbe=rbb+(1+)re其中对于低频小功率管其中对于低频小功率管 rbb200 则则 而而 (T=300K)一般也用公式估算一般也用公式

29、估算 rbe（忽略（忽略 re）第43页，共117页，编辑于2022年，星期五4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法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）利用直流通路求）利用直流通路求Q点点 共射极放大电路共射极放大电路一般硅管一般硅管VBE=0.7V，锗管，锗管VBE=0.2V，已知已知。第44页，共117页，编辑于2022年，星期五2.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（2）画小信号等效电路）画小信号等效电路H参数小信号等效电路参数小信号等效电路（3）估算）估算rberbe=rbb+(1+)

30、re即即 第45页，共117页，编辑于2022年，星期五2.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（3 3）求放大电路动态指标求放大电路动态指标根据：根据：则电压增益为：则电压增益为：电压增益电压增益H参数小信号等效电路参数小信号等效电路第46页，共117页，编辑于2022年，星期五2.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（3）求放大电路动态指标）求放大电路动态指标输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻令令Ro=Rc 所以所以第47页，共117页，编辑于2022年，星期五3.小信号模型分析法的适用范围小信号模型分析法的

31、适用范围 放大电路的输入信号幅度较小，放大电路的输入信号幅度较小，BJTBJT工作在其工作在其V VT T特性曲线特性曲线的线性范围（即放大区）内。的线性范围（即放大区）内。H H参数的值是在静态工作点上求参数的值是在静态工作点上求得的。所以，放大电路的动态性能与静态工作点参数值的大小得的。所以，放大电路的动态性能与静态工作点参数值的大小及稳定性密切相关。及稳定性密切相关。优点优点：分析放大电路的动态性能指标分析放大电路的动态性能指标(Av、Ri和和Ro等等)非常方便，非常方便，且适用于频率较高时的分析。且适用于频率较高时的分析。4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法缺点缺点：在在BJT

32、与放大电路的小信号等效电路中，电压、电流等电量与放大电路的小信号等效电路中，电压、电流等电量及及BJT的的H参数均是针对变化量参数均是针对变化量(交流量交流量)而言的，不能用来分而言的，不能用来分析计算静态工作点。析计算静态工作点。第48页，共117页，编辑于2022年，星期五共射极放大电路共射极放大电路 放大电路如图所示。已知放大电路如图所示。已知BJT的的=80，Rb=300k ，Rc=2k，VCC=+12V，求：，求：（1）放大电路的）放大电路的Q点。此时点。此时BJT工作在哪个区域？工作在哪个区域？（2）当）当Rb=100k 时，放大电路的时，放大电路的Q点。此时点。此时BJT工作在哪

33、个区工作在哪个区域？（忽略域？（忽略BJT的饱和压降）的饱和压降）解：解：（1）（2）当）当Rb=100k 时，时，静态工作点为静态工作点为Q（40 A，3.2mA，5.6V），），BJT工作在放大区。工作在放大区。其最小值也只能为其最小值也只能为0，即，即IC的最大电流为：的最大电流为：，所以，所以BJT工作在饱和区。工作在饱和区。VCE不可能为负值，不可能为负值，此时，此时，Q（120uA，6mA，0V），），例题例题例题例题第49页，共117页，编辑于2022年，星期五4.4 放大电路静态工作点的放大电路静态工作点的稳定问题稳定问题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

34、4.4.2 射极偏置电路射极偏置电路1.基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路2.含有双电源的射极偏置电路含有双电源的射极偏置电路3.含有恒流源的射极偏置电路含有恒流源的射极偏置电路第50页，共117页，编辑于2022年，星期五4.4.1 温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响 4.1.6节讨论过，温度上升时，节讨论过，温度上升时，BJT的反向电流的反向电流ICBO、ICEO及电流放大系数及电流放大系数 或或 都会增大，而发射结正向压降都会增大，而发射结正向压降VBE会减小。这些参数随温度的变化，都会使放大电路中会减小。这些参数随温度的变化，都会使放大电路中的集电极静态电流的集电极

35、静态电流ICQ随温度升高而增加随温度升高而增加（ICQ=IBQ+ICEO），从而使，从而使Q点随温度变化。点随温度变化。要想使要想使ICQ基本稳定不变，就要求在温度升高时，电路能基本稳定不变，就要求在温度升高时，电路能自动地适当减小基极电流自动地适当减小基极电流IBQ。第51页，共117页，编辑于2022年，星期五4.4.2 射极偏置电路射极偏置电路（1 1）稳定工作点原理）稳定工作点原理 目标：温度变化时，目标：温度变化时，使使IC维持恒定。维持恒定。如果温度变化时，如果温度变化时，b点电点电位能基本不变，则可实现静态位能基本不变，则可实现静态工作点的稳定。工作点的稳定。T 稳定原理：稳定原

36、理：IC IE VE、VB不变不变 VBE IB IC（反馈控制）（反馈控制）1.基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路(a)原理电路原理电路 (b)直流通路直流通路第52页，共117页，编辑于2022年，星期五b点电位基本不变的条件：点电位基本不变的条件：I1 IBQ，此时，此时，VBQ与温度无关与温度无关VBQ VBEQRe取值越大，反馈控制作用越强取值越大，反馈控制作用越强一般取一般取 I1=(510)IBQ，VBQ=35V 1.基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路（1 1）稳定工作点原理）稳定工作点原理第53页，共117页，编辑于2022年，星期五1.基极分压式射极偏置电

37、路基极分压式射极偏置电路（2 2）放大电路指标分析）放大电路指标分析静态工作点静态工作点第54页，共117页，编辑于2022年，星期五电压增益电压增益画小信号等效电路画小信号等效电路（2 2）放大电路指标分析）放大电路指标分析第55页，共117页，编辑于2022年，星期五电压增益电压增益输出回路：输出回路：输入回路：输入回路：电压增益：电压增益：画小信号等效电路画小信号等效电路确定模型参数确定模型参数 已知，求已知，求r rbebe增益增益（2 2）放大电路指标分析）放大电路指标分析（可作为公式用）（可作为公式用）第56页，共117页，编辑于2022年，星期五输入电阻输入电阻则输入电阻则输入电

38、阻放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻（2 2）放大电路指标分析）放大电路指标分析第57页，共117页，编辑于2022年，星期五输出电阻输出电阻输出电阻：输出电阻：求输出电阻的等效电路求输出电阻的等效电路 网络内独立源置零网络内独立源置零 负载开路负载开路 输出端口加测试电压输出端口加测试电压其中：其中：则则当当时，时，（一般一般 ）（2 2）放大电路指标分析）放大电路指标分析第58页，共117页，编辑于2022年，星期五2.含有双电源的射极偏置电路含有双电源的射极偏置电路（1 1）阻容耦合阻容耦合静态工作点静态工作点第59页，共117页，编辑于2022年，

39、星期五2.含有双电源的射极偏置电路含有双电源的射极偏置电路（2 2）直接耦合直接耦合第60页，共117页，编辑于2022年，星期五3.含有恒流源的射极偏置电路含有恒流源的射极偏置电路静态工作点由恒流源提供静态工作点由恒流源提供分析该电路的分析该电路的Q点及点及、第61页，共117页，编辑于2022年，星期五4.5 共集电极放大电路和共集电极放大电路和共基极放大电路共基极放大电路4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路4.5.2 共基极放大电路共基极放大电路4.5.3 放大电路三种组态的比较放大电路三种组态的比较第62页，共117页，编辑于2022年，星期五4.5.1 共集电极放大电路共集电

40、极放大电路1.1.静态分析静态分析共集电极电路结构如图示共集电极电路结构如图示该电路也称为该电路也称为射极输出器射极输出器由由得得直流通路直流通路 第63页，共117页，编辑于2022年，星期五小信号等效电路小信号等效电路4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路2.2.动态分析动态分析交流通路交流通路 第64页，共117页，编辑于2022年，星期五4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路2.2.动态分析动态分析电压增益电压增益输出回路：输出回路：输入回路：输入回路：电压增益：电压增益：其中其中一般一般，则电压增益接近于，则电压增益接近于1 1，射极电压跟随器射极电压跟随器即即。第65页

41、，共117页，编辑于2022年，星期五4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路2.2.动态分析动态分析输入电阻输入电阻当当，时，时，共集电极放大电路的输入电阻高，且和负载电阻共集电极放大电路的输入电阻高，且和负载电阻R RL L或后或后一级放大电路的输入电阻的大小有关。一级放大电路的输入电阻的大小有关。第66页，共117页，编辑于2022年，星期五输出电阻输出电阻由电路列出方程由电路列出方程其中其中则则输出电阻输出电阻:当当，时，时，输出电阻小输出电阻小4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路2.2.动态分析动态分析 射极电压跟随器的输出电阻小，与信号源内阻射极电压跟随器的输出电阻小，

42、与信号源内阻R RS S或前一或前一级放大电路的输出电阻的有关。级放大电路的输出电阻的有关。第67页，共117页，编辑于2022年，星期五共集电极电路特点：共集电极电路特点：电压增益小于电压增益小于1 1但接近于但接近于1 1，输入电阻大，对电压信号源衰减小输入电阻大，对电压信号源衰减小 输出电阻小，带负载能力强输出电阻小，带负载能力强。4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路第68页，共117页，编辑于2022年，星期五4.5.2 共基极放大电路共基极放大电路1.1.静态工作点静态工作点直流通路与射极偏置电路相同直流通路与射极偏置电路相同第69页，共117页，编辑于2022年，星期五2.

43、2.动态指标动态指标电压增益电压增益输出回路：输出回路：输入回路：输入回路：电压增益：电压增益：交流通路交流通路 小信号等效电路小信号等效电路 只要电路参数选择适当，共基极放大电路也具有电压放大只要电路参数选择适当，共基极放大电路也具有电压放大作用，且输出电压和输入电压相位相同。作用，且输出电压和输入电压相位相同。第70页，共117页，编辑于2022年，星期五 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻2.2.动态指标动态指标小信号等效电路小信号等效电路 共基极放大电路的输入电阻远小于共射极放大电路的共基极放大电路的输入电阻远小于共射极放大电路的输入电阻。输入电阻。共基极放大电路的输出电阻与共射极放大

44、电路的输出电阻共基极放大电路的输出电阻与共射极放大电路的输出电阻相同，近似等于集电极电阻相同，近似等于集电极电阻R Rc c。第71页，共117页，编辑于2022年，星期五4.5.3 放大电路三种组态的比较放大电路三种组态的比较1.1.三种组态的判别三种组态的判别以输入、输出信号的位置为判断依据：以输入、输出信号的位置为判断依据：信号由基极输入，集电极输出信号由基极输入，集电极输出共射极放大电路共射极放大电路信号由基极输入，发射极输出信号由基极输入，发射极输出共集电极放大电路共集电极放大电路信号由发射极输入，集电极输出信号由发射极输入，集电极输出共基极电路共基极电路 第72页，共117页，编辑

45、于2022年，星期五2.2.三种组态的比较三种组态的比较第73页，共117页，编辑于2022年，星期五3.3.三种组态的特点及用途三种组态的特点及用途共射极放大电路：共射极放大电路：电压和电流增益都大于电压和电流增益都大于1 1，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集电，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集电极电阻有很大关系。适用于低频情况下，作多级放大电路的中间级。极电阻有很大关系。适用于低频情况下，作多级放大电路的中间级。共集电极放大电路：共集电极放大电路：只有电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。在三种只有电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。在三种组态中，输入电阻最高，输

46、出电阻最小，频率特性好。可用于输入组态中，输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好。可用于输入级、输出级或缓冲级。级、输出级或缓冲级。共基极放大电路：共基极放大电路：只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电阻小，输出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好，常用于高频或阻小，输出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好，常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能。宽频带低输入阻抗的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能。4.5.3 放大电路三种组态的比较放大电路三种组态的比较第74页，共117页，编辑于2022

47、年，星期五4.6 组合放大电路组合放大电路4.6.1 共射共射共基放大电路共基放大电路4.6.2 共集共集共集放大电路共集放大电路第75页，共117页，编辑于2022年，星期五4.6.1 共射共射共基放大电路共基放大电路共射共基放大电路共射共基放大电路第76页，共117页，编辑于2022年，星期五4.6.1 共射共射共基放大电路共基放大电路其中其中:所以所以:因为因为:因此因此:组合放大电路总的电压增益等于组组合放大电路总的电压增益等于组成它的各级单管放大电路电压增益的乘成它的各级单管放大电路电压增益的乘积。积。前一级的输出电压是后一级的前一级的输出电压是后一级的输入电压，后一级的输入电阻是前

48、输入电压，后一级的输入电阻是前一级的负载电阻一级的负载电阻RL。电压增益电压增益:第77页，共117页，编辑于2022年，星期五4.6.1 共射共射共基放大电路共基放大电路输入电阻输入电阻:输出电阻输出电阻:Ro Rc2 组合放大电路的输入电阻组合放大电路的输入电阻Ri等于第一级放大电路的输入电等于第一级放大电路的输入电阻阻Ri1，这个结论可以推广至多级放大电路。，这个结论可以推广至多级放大电路。组合放大电路的输出电阻组合放大电路的输出电阻Ro等于最后一级（输出级）的输出等于最后一级（输出级）的输出电阻电阻Ro。这个结论可以推广至多级放大电路。这个结论可以推广至多级放大电路。第78页，共117

49、页，编辑于2022年，星期五T T1 1、T T2 2构成复合管，可等效为一个构成复合管，可等效为一个NPNNPN管管(a)(a)原理图原理图 (b)(b)交流通路交流通路4.6.2 共集共集共集放大电路共集放大电路第79页，共117页，编辑于2022年，星期五4.6.2 共集共集共集放大电路共集放大电路1.复合管的主要特性复合管的主要特性两只两只NPN型型BJT组成的复合管组成的复合管 两只两只PNP型型BJT组成的复合管组成的复合管 rberbe1(1 1 )rbe2 第80页，共117页，编辑于2022年，星期五4.6.2 共集共集共集放大电路共集放大电路1.复合管的主要特性复合管的主要

50、特性PNP与与NPN型型BJT组成的复合管组成的复合管 NPN与与PNP型型BJT组成的复合管组成的复合管 rbe rbe1第81页，共117页，编辑于2022年，星期五4.6.2 共集共集共集放大电路共集放大电路2.共集共集 共集放大电路的共集放大电路的Av、Ri、Ro 式中式中 1 2 rberbe1(1 1)rbe2 R LRe/RL RiRb/rbe(1 )R L 采用复合管，使共集-共集放大电路比单管共集电极放大电路的电压跟随特性更好，即Av更接近1，输入电阻Ri更高，而输出电阻Ro更小。第82页，共117页，编辑于2022年，星期五4.7 放大电路的频率响应放大电路的频率响应4.7