模拟电子技术第四章双极结型三极管及放大电路基础.pptx

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1、第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础BJT的简介的简介共射极放大电路共射极放大电路放大电路的分析方法放大电路的分析方法放大电路静态工作点的稳定问题放大电路静态工作点的稳定问题共集电极放大和共基极放大电路共集电极放大和共基极放大电路组合放大电路组合放大电路放大电路的频率响应放大电路的频率响应 4.1 4.1 半导体半导体BJTBJT一、一、一、一、BJTBJT结构结构结构结构(Bipolar Junction Transistor)(Bipolar Junction Transistor)v形成形成:将两个将两个PN结结合到一起结结合到一起;v由于三极管内有两种载流子由于三极管内

2、有两种载流子(自由电子和空穴自由电子和空穴)参与导电，故称为双极型三极管或参与导电，故称为双极型三极管或BJT(Bipolar Junction Transistor);v2个个PN结的相互作用，使得三极管具有电流放结的相互作用，使得三极管具有电流放大作用；大作用；v三极管包括三极管包括NPN与与PNP两种类型。两种类型。基本概念基本概念1、几种、几种BJT的外形的外形(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)中功率管中功率管半导体三极管图片半导体三极管图片N 集电区N 发射区P 基区ebc集电结发射结集电极 发射极基极2.三极管的结构与符号三极管的结构与符

3、号ebcNPN管的结构及符号管的结构及符号结面积大结面积大杂质浓度低，杂质浓度低，且很薄且很薄杂质浓度高，杂质浓度高，自由电子浓度自由电子浓度高高箭头表示BJT导通时的电流方向2个个PN结不是简单的组合，每个区有各自的特点。结不是简单的组合，每个区有各自的特点。P 集电区P 发射区N 基区ebc集电结发射结集电极发射极基极PNP管的结构及符号管的结构及符号bec结面积大结面积大杂质浓度低，杂质浓度低，且很薄且很薄杂质浓度高，杂质浓度高，空穴浓度高空穴浓度高箭头表示BJT导通时的电流方向二、二、二、二、BJT BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理

4、1.放大的条件放大的条件内部条件：内部条件：发射区掺杂浓度高；基区薄且掺杂发射区掺杂浓度高；基区薄且掺杂浓度低浓度低;集电区的面积大。集电区的面积大。外部条件：外部条件：发射结正偏；发射结正偏；集电结反偏。集电结反偏。扩散运动形成发射极电流扩散运动形成发射极电流IE，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。少数载少数载流子的流子的运动运动因发射区多子浓度高使大量因发射区多子浓度高使大量电子从发射区扩散到基区电子从发射区扩散到基区因基区薄且多子浓度低，使极少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数扩散到基区的电子与空穴

5、复合因集电区面积大，在外电场作用下大因集电区面积大，在外电场作用下大局部扩散到基区的电子漂移到集电区局部扩散到基区的电子漂移到集电区基区空穴基区空穴的扩散的扩散2.BJT内部载流子的传输内部载流子的传输（以（以NPN为例）为例）IBbVEEVCCecIEICNNP电子流ICBOICN3.电流分配关系电流分配关系设：发射结、基极与集电极设：发射结、基极与集电极电流分别用电流分别用IE、IB、IC表示。表示。集电极收集的集电极收集的电子流电子流基极复基极复合电流合电流基极基极-集集电极反相电极反相饱和电流饱和电流由于，由于，因而，因而，为发射为发射电流被集电流被集电极收集电极收集的比例系的比例系数

6、数忽略忽略 ，令，令，发射极发射极-集电极反集电极反相饱和电相饱和电流，或称流，或称穿透电流穿透电流 也被称为发射极电流放大系数。它只与管子的也被称为发射极电流放大系数。它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般般 =0.9 0.99。称为基极电流放大系数。同样，它也只与管子称为基极电流放大系数。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。的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。由于，由于，因而，因而一般一般 1。三极管的三极管的集电极电流对基极电流具有很好的放大作用集电极电流对基极电流具有很好的放大作用4.三极管的三种

7、基本连接电路三极管的三种基本连接电路(c)共集电极接法。共集电极接法。(b)共发射极接法；共发射极接法；(a)共基极接法；共基极接法；基极作为基极作为公共电极公共电极发射极作为发射极作为公共电极公共电极集电极作为集电极作为公共电极公共电极输入输入输入输入输入输入输出输出输出输出输出输出结论结论 BJT满足内部条件和外部条件，具有放满足内部条件和外部条件，具有放大作用；大作用；电流放大系数电流放大系数发射极电流放大系数：发射极电流放大系数：或，或，基极电流放大系数：基极电流放大系数：或，或，与与满满足足：BJT的放大作用，按电流分配实现，称的放大作用，按电流分配实现，称之为电流控制元件；之为电流

8、控制元件；晶体管具有电流放大作用时的管脚电压：晶体管具有电流放大作用时的管脚电压：晶体管具有电流放大作用时的管脚电压：晶体管具有电流放大作用时的管脚电压：NPN 管：管：UBE0 UBCVBVEPNP 管：管：UBE0即即V VCVBVEebcbec对于硅管，对于硅管，UBE0.7;0.7;对于锗管，对于锗管，UBE0.2,各电极电流关系及电流放大作用各电极电流关系及电流放大作用各电极电流关系及电流放大作用各电极电流关系及电流放大作用IB(mA)IC(mA)IE E(mA)(mA)0 00.020.020.040.040.060.060.080.100.100.0010.700.701.501

9、.502.302.303.103.103.953.950.0010.0010.720.721.541.542.362.363.183.184.054.05结论结论结论结论:1）三电极电流关系 IE=IB+IC2）IC IB，IC IE 3）IC IB 把基极电流的微小变化能够引起集电极把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特性称为晶体管的电流放电流较大变化的特性称为晶体管的电流放大作用。大作用。实质实质实质实质:用一个微小电流的变化去操作一用一个微小电流的变化去操作一用一个微小电流的变化去操作一用一个微小电流的变化去操作一个较大电流的变化，是个较大电流的变化，是个较大电流的变化，是个

10、较大电流的变化，是CCCSCCCS器件。器件。器件。器件。B BEC CN NN NP PEBRBE EC CRC例例1 在晶体管放大电路中，测得三个晶体管的各在晶体管放大电路中，测得三个晶体管的各个电极的电位如图。试判断各晶体管的类型个电极的电位如图。试判断各晶体管的类型（是（是NPN管还是管还是PNP管，是硅管还锗管管，是硅管还锗管），），并区分并区分e、b、c三个电极。三个电极。2V2.7V6V2.2V5.3V6V4V1.2V1.4V(a)(b)(c)解：解：(1)依依|VBE|=0.7V(或或|VBE|=0.2V)确定硅还是锗。确定硅还是锗。(2)找出找出c极：极间电压不是极：极间电压

11、不是0.7V或或0.2V的为的为c极。极。(3)VB、VE、VC三个电位中，三个电位中，VC最低，是最低，是PNP管；管；VC最高，最高，是是NPN管。管。(4)PNP管：管：VC VBVBVE。以确定。以确定b,e极。极。2V2.7V 6V2.2V5.3V6V4V1.2V1.4V(a)(b)(c)CCCPNPPNPNPNebbeeb硅硅硅硅锗锗例例2 2：测得放大电路中六只晶体管的直流电位如下图：测得放大电路中六只晶体管的直流电位如下图在圆圈内画出管子，说明管型，标明极性，并判别是锗管还是在圆圈内画出管子，说明管型，标明极性，并判别是锗管还是硅管。硅管。硅硅PNPPNP硅硅NPNNPN硅硅N

12、PNNPN锗锗NPNNPN锗锗PNPPNP锗锗PNPPNP特性曲线特性曲线特性曲线特性曲线即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内部即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是分析放大载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是分析放大电路的依据。电路的依据。由于由于BJTBJT为双端口网络，因而包括输入为双端口网络，因而包括输入V-IV-I特性特性与输出与输出V-IV-I特性。特性。为什么要研究特性曲线：为什么要研究特性曲线：为什么要研究特性曲线：为什么要研究特性曲线：1 1 1 1）直观地分析管子的工作状态）直观地分析管子的工作状态）直观地分析

13、管子的工作状态）直观地分析管子的工作状态 2 2 2 2）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的电路电路电路电路 重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线三、三、三、三、BJTBJT的的的的V-IV-I特性曲线（以共射电路为例）特性曲线（以共射电路为例）特性曲线（以共射电路为例）特性曲线（以共射电路为例）发射极是输入回路、输出回路的公共端发射极是输入回路、输出回路的公共端发射极是输入回路、输出回路的公共端发射极是输入回路、输

14、出回路的公共端 共发射极电路（共射电路）共发射极电路（共射电路）输入回路输入回路输出回路输出回路 测量晶体管特性的实验线路测量晶体管特性的实验线路测量晶体管特性的实验线路测量晶体管特性的实验线路ICEBmA AVUCEUBERBIBECV+特性曲线特性曲线为什么为什么VCE增大曲线右移？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的一条输入特性曲线的一条输入特性曲线可以取代可以取代VCE大于大于1V的所有输入特性曲线。的所有输入特性曲线。为什么像为什么像PN结的伏安特性？结的伏安特性？为什么为什么VCE增大到一定值曲线右增大到一定值曲线右移就不明显了？移就不明显了？1.

15、输入特性曲线输入特性曲线 在在C-E之间接固定电压时，基极电流与之间接固定电压时，基极电流与B-E之间的电压之间之间的电压之间的变化关系，称为共射电路的输入特性。即：的变化关系，称为共射电路的输入特性。即：1.输入特性曲线输入特性曲线vBE(V)iB(A)802040600.2 0.4 0.60.8OvCE=0VVCE=1V vCE=0，没有电子被集电极收集，没有电子被集电极收集，相当于二极管的正向特性。相当于二极管的正向特性。vCE 1V后，后，vCE，iC基本不变，基本不变，iB亦基本不变，因而，亦基本不变，因而，一般使用一般使用 vCE=1V的曲线作为输入特性。的曲线作为输入特性。vCE

16、=1V，集电结反偏，电子大集电结反偏，电子大局部被集电区收集引起局部被集电区收集引起 iB，需，需要更大的要更大的B-E电压才能产生同样电压才能产生同样的基极电流，的基极电流，曲线右移曲线右移 在在C-E之间接固定电压时，基极电流与之间接固定电压时，基极电流与B-E之间的电压之间之间的电压之间的变化关系，称为共射电路的输入特性。即：的变化关系，称为共射电路的输入特性。即：VCE 1VvCE(V)iC(mA)43210 2 4 6 8ICE02.输出特性曲线输出特性曲线100806020iB=0iB=40(A)改变改变iB，得到一组得到一组曲线簇曲线簇当当vCE 很小时，曲线很陡，由于很小时，曲

17、线很陡，由于集电结反偏小，收集载流子能集电结反偏小，收集载流子能力弱，此时，力弱，此时，iBiC值值，称称为为饱饱和区。和区。vCE iC当当vCE 1V后，后，iC 大致与横轴平大致与横轴平行，行，基本不变，为线性放大区基本不变，为线性放大区；在基极电流一定时，集电极电流与在基极电流一定时，集电极电流与C-E之间的电压之间的之间的电压之间的变化关系，称为共射电路的输出特性。即：变化关系，称为共射电路的输出特性。即：饱饱和和区区线形放大区线形放大区截止区截止区2.输出特性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。为什么为什么uCE较小时较小时iC随随uCE变

18、变化很大？为什么进入放大状态化很大？为什么进入放大状态曲线几乎是横轴的平行线？曲线几乎是横轴的平行线？饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区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 操作的电流源操作的电流源iC。四、四、四、四、BJTBJT的主要参数的主要参数的主要参数的主要参数 1.电流放大系数电流放大系数假设假设IC ICEO 则则交流时，用交流时，用 表示表示对于共射电路，直流电流放对于共射电路，直流电流放大

19、系数为：大系数为：对于共基电路，直流电对于共基电路，直流电流放大系数为：流放大系数为：交流时，用交流时，用 表示表示是常数吗？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?vCE(V)iC(mA)43210 2 4 6 82.31.5iCiBQ100806040iB=20(A)例例例例电流放大系数不是固定不变的值，只有在特性曲电流放大系数不是固定不变的值，只有在特性曲线较平坦的部分，基本保持不变，可以看作为常数线较平坦的部分，基本保持不变，可以看作为常数直流放大系数反映的是静态工作时的放大倍数，直流放大系数反映的是静态工作时的放大倍数，而交流放大系数是动态工作时的放大倍数

20、。而交流放大系数是动态工作时的放大倍数。只有在忽略只有在忽略ICEO且工作在线性区时，直流放大系数且工作在线性区时，直流放大系数与交流放大系数接近。由于与交流放大系数接近。由于ICEO较小，较小，工程上放大工程上放大器一般工作在线性区，因而一般认为：器一般工作在线性区，因而一般认为：结论结论2.集电极基极反向饱和电流集电极基极反向饱和电流 ICBO 由三极管的集电极由三极管的集电极-基极之间的基极之间的PN结的少数载流子结的少数载流子的反向漂移引起的电流；的反向漂移引起的电流；可以通过在可以通过在c、b间加上一定反向电压进行测试；间加上一定反向电压进行测试；VCCeA+cb ICBOICBO随

21、随温度升高而升高；温度升高而升高；硅管的硅管的ICBO较小，较小，IC 深度饱和时电压深度饱和时电压 VCE 为：为：VCES =0.3V(硅硅)VCES =0.1V(锗锗)管子管子c、e间如同短接间如同短接O 1 2 3 4 5 6 12 3 4vCE(V)iC(mA)40(A)080120160200Q2QQ1NM饱和区放大区截止区 放大区放大区放大区放大区(线性区线性区线性区线性区)平坦局部平坦局部IC=IBO 1 2 3 4 5 6 12 3 4vCE(V)iC(mA)40(A)080120160200Q2QQ1NM饱和区放大区截止区2.2.静态工作点对波形失真的影响静态工作点对波形失

22、真的影响截止失真的波形截止失真的波形 Q Q点设置太低，引起截止失真点设置太低，引起截止失真饱和失真的波形饱和失真的波形Q Q点设置太高，引起饱和失真点设置太高，引起饱和失真iCuCEuo可输出的最可输出的最大不失真信大不失真信号号（3）适宜的静态工作点）适宜的静态工作点ib保证信号不失真，必须始终工作在放大区，保证信号不失真，必须始终工作在放大区，对对NPN硅硅管管：Vce1V；Ib0（PNP管符号相反）。管符号相反）。静态工作点位于截止边界静态工作点位于截止边界与饱和边界中间位置时，与饱和边界中间位置时，动态范围最大。动态范围最大。Q点选择原则：Q点应选在交流负载线的中央点应选在交流负载线

23、的中央Q点选得太低，容易出现截止失真；点选得太低，容易出现截止失真；Q点选得太高，容易出现饱和失真。点选得太高，容易出现饱和失真。小结：小结：小结：小结：小结：小结：晶体管三个工作区的特点晶体管三个工作区的特点晶体管三个工作区的特点晶体管三个工作区的特点:放大区放大区放大区放大区:发射结正偏,集电结反偏有电流放大作用,IC=IB输出曲线具有恒流特性截止区截止区截止区截止区:发射结、集电结处于反偏失去电流放大作用,IC0晶体管C、E之间相当于开路饱和区饱和区饱和区饱和区:发射结、集电结处于正偏失去放大作用晶体管C、E之间相当于短路选择选择Q点的原则：使放大电路始终工作在线形区点的原则：使放大电路

24、始终工作在线形区例例 判断以下管子的工作状态判断以下管子的工作状态02V3V(a)00.7V3V(b)2.3V3V2.6V(c)03V(d)0.7V解：解：(a)发射结反偏发射结反偏 管子截止管子截止(b)发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏,Vce1V 管子放大管子放大(c)发射结正偏，集电结正偏发射结正偏，集电结正偏,Vce=0.3V,管子饱和管子饱和(d)发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏,Vce rvce 可忽略可忽略 rvce 而而rce很大很大,rce RL 可忽略可忽略rce的影响。的影响。从而，得到简化的从而，得到简化的BJT小信号等效电路小信号等效电路由于：

25、由于：因而：因而：3.H3.H参数确实定参数确实定参数确实定参数确实定通过通过H参数测试仪，或利用参数测试仪，或利用BJT特性图求特性图求参数与参数与rbe。参数参数rbe可以用经验公式求得：可以用经验公式求得：常温常温(300K)时时,VT=26mv，小功率管的，小功率管的rb=200注意！注意！注意！注意！1.小信号参数模型是基于信号变化量的动态模型，不小信号参数模型是基于信号变化量的动态模型，不能使用小信号参数模型或等效电路求能使用小信号参数模型或等效电路求Q点。点。2.由于小信号参数模型是由于小信号参数模型是Q点附近的近似线性化模型，点附近的近似线性化模型，不同不同Q点对应不同参数。点

26、对应不同参数。二、用二、用二、用二、用HH参数小信号模型分析共射极放大电路参数小信号模型分析共射极放大电路参数小信号模型分析共射极放大电路参数小信号模型分析共射极放大电路+12V4kRLCb2+20FCb120FRc4kRb300kviv0VCCbce1b1221.画电路的小信号模型画电路的小信号模型 画画BJT的小信号模型的小信号模型，标出，标出e,b,c；按按直直流流电电压压源源短短路路、电电流流源源开开路路及及隔隔直直电电容容短短路路的的原原则画其他元件；则画其他元件；用用相相量量标标出出各各电电压压、电电流流(测测试试时时常常用用正正弦弦波波作作输输入入信号信号)22RcRL+11Rb

27、+bcerbe+RLCb2+Cb1RcRbviv0VCCbce1b122短路短路短路短路短路短路2.求电压放大倍数求电压放大倍数负号说明负号说明反相反相22RLRc+Rb11+bcerbe（可作为公式）（可作为公式）3.3.计算输入电阻和输出电阻计算输入电阻和输出电阻计算输入电阻和输出电阻计算输入电阻和输出电阻a.输入电阻输入电阻 对信号源而言，放大器为它的负载，这个负载即放大器的输入电阻Ri(从11 看进去的等效电阻)22RLRc+Rb11+bcerbeRi 对对负负载载而而言言，放放大大器器可可等等效效为为一一个个内内阻阻为为Ro电电压压源源Vo，这这个个Ro即即放放大大器器的的输输出出电

28、电阻阻。在在输输入入短短路路，输输出出开开路路，输输出出端端参参加测试电压，得加测试电压，得b.输出电阻输出电阻22RcRb11+bcerbeRo+用用H H参数分析小信号电路的步骤：参数分析小信号电路的步骤：1 1、静态分析求、静态分析求I IE E2 2 画出三极管的画出三极管的H H参数小信号模型等效电路，并标出参数小信号模型等效电路，并标出 三个电极（三个电极（C C，B B，E E）及电流方向；）及电流方向；2 2、根据交流信号通路画出其它元件；、根据交流信号通路画出其它元件；3 3、将图中的变量用相量表示；、将图中的变量用相量表示；4 4、利用等效电路求解各参数。、利用等效电路求解

29、各参数。小结 例例 画出图示电路的微变等效电路，图中设各电容的容抗均可忽略(注意标出电压电流的正方向)。Rb2+解解：(a)RcRe+RLRcRb1+VCC+Rb2Cb2Cb1TRb1RLrbebecRe(b)+VCC+RcRb1+TCb2Cb1Rb2ceb(b)Rb2Rb1+RCbrbeec(c)+Rb1+VCC+TCb2Cb1Rb3Rb2Re2Re1Re1Rb3Rb2Rb1+rbebec例例 如下图电路如下图电路T为3DG6，已知工作点处的已知工作点处的 =40(1)求求(2)若若Rs=500,求源电压放大倍数求源电压放大倍数+12V4kRLRc4kRb300k+VCC+Rs+解解：(1)

30、静态分析，求IE+12V4kRLRc4kRb300k+VCC+Rs+12VRc4kRb300k+VCC由原图可画出电路的直流通路，由直流通路，得：解解：(2)画交流通路，求等效电路+RL+Rsrbe+RbbecRc取rbe=200，VT=26mv+12V4kRLRc4kRb300k+VCC+Rs+(3)求Ri=Rb/rberbe=0.866k由由于于信信号号源源内内阻阻Rs的的存存在在，输输入入信信号号在在Rs上上损损失了一部分，使失了一部分，使 ，从而使放大倍数下降。从而使放大倍数下降。+RL+Rsrbe+RbbecRc 4.4 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一、温

31、度对工作点的影响一、温度对工作点的影响一、温度对工作点的影响一、温度对工作点的影响BJT具有热敏性，温度主要对具有热敏性，温度主要对BJT产生三个影响：产生三个影响：1.T ICBO :T本证激化本证激化 电子空穴对电子空穴对 2.ICBO ，ICEO 2.TVBE :T载流子运动载流子运动 PN结的阻档结的阻档 正正 向向 结结 电电 阻阻 VBE。（硅硅 大大 约约 为为 2.2mV/C）3.T :T 基区载流子运动加快基区载流子运动加快 加快了向集电极的漂移加快了向集电极的漂移 。结温每升高结温每升高1，增加增加0.5%1%（硅）（硅）温温度度对对三三个个因因素素的的影影响响的的结结果果

32、将将导导致致静静态态工工作作点点（Q点点）的漂移，的漂移，T IC Q点上移，点上移，稳稳定定且且适适宜宜的的静静态态工工作作点点(Q点点)是是放放大大电电路路正正常常工工作作的的基本前提。因此，温度的变化将影响放大电路的性能。基本前提。因此，温度的变化将影响放大电路的性能。解决方法解决方法解决方法解决方法尽量保持温度不变；尽量保持温度不变；选择高质量的晶体管；选择高质量的晶体管；采取技术措施，利用温度负反响原理，随着温度的变采取技术措施，利用温度负反响原理，随着温度的变化自动调整电路参数，从而减小温度影响，以稳定化自动调整电路参数，从而减小温度影响，以稳定Q点。点。针对针对ICBO的影响，可

33、使的影响，可使IB随随温度的升高自动而自动温度的升高自动而自动 减小；减小；针对针对VBE的影响，可使发射结的电压随温度的升高的影响，可使发射结的电压随温度的升高 而自动减小；而自动减小；共射电路稳定共射电路稳定Q点的常用方法：射级偏置。点的常用方法：射级偏置。二、射极偏置电路二、射极偏置电路二、射极偏置电路二、射极偏置电路Q Q点点点点稳定稳定稳定稳定的过程的过程的过程的过程RLCb2Cb1RcRb1+VCCIB+ICI1ICIBbcevivo+Rb2Re1.基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路a.参加基极偏置电路，稳定基极电压，当I1IBb.参加射极偏置电阻，随温度自动调节，稳定Q

34、点。基极偏置射极偏置T IC IE IERe VE VBE IBIC例例 已知，估算射极偏置电路的Q点,并计算解解：(1)求Q点RLCb2Cb1RcRb1+VCCIB+ICI1ICIBbcevivo+Rb2Re(2)画小信号模型+RLrbe+Rb2becRcRbRb1Re(3)求Av RLCb2Cb1RcRb1+VCCIB+ICI1ICIBbcevivo+Rb2Re射极偏置电阻使得放大倍数下降！射极偏置电阻使得放大倍数下降！射极偏置电阻使得放大倍数下降！射极偏置电阻使得放大倍数下降！(4)求Ri,R0+RLrbe+RiRb2becRcRbRb1Re射极偏置电阻使得输入阻抗变大！射极偏置电阻使得

35、输入阻抗变大！射极偏置电阻使得输入阻抗变大！射极偏置电阻使得输入阻抗变大！2 2、带旁路电容的射极偏置电路、带旁路电容的射极偏置电路、带旁路电容的射极偏置电路、带旁路电容的射极偏置电路射极偏置电路Re的接入，虽稳定了Q点，但使 下降，为了两全其美，在Re两端并一个电容CeCb1+VCC+Cb2CeRLReRb1Rb2RcCe为交流信号提供一条旁路，称为旁路电容，为交流信号提供一条旁路，称为旁路电容，使得放大倍数不受使得放大倍数不受Re的影响。的影响。+RLrbe+Rb2becRcRbRb1类似的方法求得（静态类似的方法求得（静态Q点与输出电阻点与输出电阻Ro与前一致与前一致）：）：Ri=Rb1

36、/Rb2/rbe小信号等效电路为：小信号等效电路为：3.3.3.3.含有双电源的射极偏置电路含有双电源的射极偏置电路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）阻容耦合阻容耦合阻容耦合的特点：基极电压稳定，静态工作点不受信阻容耦合的特点：基极电压稳定，静态工作点不受信号源内阻、负载电阻影响，适应于交流输入信号。号源内阻、负载电阻影响，适应于交流输入信号。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）直接耦合直接耦合直接耦合电路的特点：静态工作点受信号源内阻、负直接耦合电路的特点：静态工作点受信号源内阻、负载电阻影响，适合于直流（如压力传感信号）或低频载电阻影响，适

37、合于直流（如压力传感信号）或低频放大电路放大电路4.4.4.4.含有恒流源的射极偏置电路含有恒流源的射极偏置电路含有恒流源的射极偏置电路含有恒流源的射极偏置电路特点：静态工作点电流由恒流源直接特点：静态工作点电流由恒流源直接提供，因而，具有较稳定的静态工作提供，因而，具有较稳定的静态工作电流。电流。小信号等效电路：小信号等效电路：4.5 4.5 共集电极电路和共基极电路共集电极电路和共基极电路一、共集电极电路一、共集电极电路一、共集电极电路一、共集电极电路(也称射极电压跟随器也称射极电压跟随器也称射极电压跟随器也称射极电压跟随器 )Cb1+Cb2RbRLRs+RebceT+VCC从交流通路知：

38、输入加在基极与集电极之间，输出电压从交流通路知：输入加在基极与集电极之间，输出电压为发射极与集电极之间的电压，称为共集电极电路。为发射极与集电极之间的电压，称为共集电极电路。交流通路交流通路 1.静态分析静态分析 首先画出直流通路，首先画出直流通路，RbIB+VBE+ReIE=VccIC=IBVCE=VCC Ie Re VCC IC Re直流通路直流通路 2.动态分析动态分析a.小信号模型b.求因此共集放大电路电压增益约等于因此共集放大电路电压增益约等于因此共集放大电路电压增益约等于因此共集放大电路电压增益约等于1 1 1 1，且为同相放大。，且为同相放大。，且为同相放大。，且为同相放大。Ri

39、=rbe+(1+)RLRi=Rb/Ri=Rb/rbe+(1+)RLc.求Ri当当当当1111时，输入电阻很大时，输入电阻很大时，输入电阻很大时，输入电阻很大列电路方程：列电路方程：其中其中则则当当，时时，输出电阻很小输出电阻很小输出电阻很小输出电阻很小d.求Ro结论：共集电极电路特点结论：共集电极电路特点电压增益小于电压增益小于1但接近于但接近于1，输入与输出同相，输入与输出同相，常称为射极电压跟随器；常称为射极电压跟随器；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；用途：用途：Ri大常用作多级放大器的第一级大常用作多级放

40、大器的第一级(输入级输入级)R0小常用作多级放大器的最后一级小常用作多级放大器的最后一级(驱动极驱动极)也可作中间级，以隔离前后级的影响也可作中间级，以隔离前后级的影响(缓冲级缓冲级)。Cb1Cb2+CBRb2Rb1ReRLRc+VCCTRs二、共基极电路二、共基极电路二、共基极电路二、共基极电路(commonbase amplifier)(commonbase amplifier)交流通路交流通路 从交流通路知：输入加在基极与发射极之间，输出电压从交流通路知：输入加在基极与发射极之间，输出电压为基极与集电极之间的电压，称为共基极电路。为基极与集电极之间的电压，称为共基极电路。1.静态分析静态

41、分析Rb2Rb1ReRc+VCCT首先画出直流通路，首先画出直流通路，2.动态分析动态分析a.小信号模型小信号等效电路小信号等效电路 小信号等效电路小信号等效电路 Ri输入电阻小，是共基极放大电路最显著特征。由于输入输入电阻小，是共基极放大电路最显著特征。由于输入电阻小，因而具有较宽的带宽，常用于高频电路。电阻小，因而具有较宽的带宽，常用于高频电路。三、放大电路三种组态的比较三、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

42、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 2.2.三种组态的比较三种组态的比较小结、三种组态的特点及用途小结、三种组态的特点及用途共射极放大电路：共射极放大电路：AV 1，AI 1;Ri一般；一般；RoRc。用途：低频下，作多级放大电路的中间级。用途：低频下，作多级放大电路的中间级。共集电极放大电路（又称射极电压跟随器）：共集电极放大电路（又称射极电压跟随器）：AV1，AI 1;Ri很高；很高；Ro很小；很小；频率特性较好频率特性较好。用途：输入级、输出级或缓冲级。用途：输入级、输出

43、级或缓冲级。共基极放大电路（又称电流跟随器）：共基极放大电路（又称电流跟随器）：AV 1，AI 1;Ri很小；很小；Ro Rc；高频特性好高频特性好。用途：用途：高频或宽频带电路。高频或宽频带电路。4.6 4.6 组合放大电路组合放大电路放大器放大器1放大器放大器2放大器放大器3 多个基本放大电路串联，称为多级放大电路多个基本放大电路串联，称为多级放大电路一、多级放大器一、多级放大器一、多级放大器一、多级放大器RS+C1Rb1Rc1C2Rb3+VCCRc2C3RLCe2Re2Rb4Ce1Re1Rb2III+例如：例如：2个共射放大器串联个共射放大器串联共射极电路共射极电路共射极电路共射极电路

44、后级的输入电阻为其前一级的负载电阻后级的输入电阻为其前一级的负载电阻 RL1=Ri2 前级的输出电阻为其后一级的信号源内阻前级的输出电阻为其后一级的信号源内阻R01=RS2 多级放大器的输入电阻为第一级的输入电阻多级放大器的输入电阻为第一级的输入电阻Ri=Ri1多级放大器的输出电阻为最后一级的输出电阻多级放大器的输出电阻为最后一级的输出电阻多级放大器的电压放大倍数为各级放大倍数的乘积多级放大器的电压放大倍数为各级放大倍数的乘积多级放大电路的特点多级放大电路的特点多级放大电路的特点多级放大电路的特点例例 计算前述两级放大器例如电路的(设1,2,rbe1,rbe2为已知)解解：其小信号模型等效电路

45、如下：Rs+rbe1Rc1+rbe2RL+Rb1/Rb2Rb3/Rb4III二、二、二、二、共射共射共射共射-共基放大电路共基放大电路共基放大电路共基放大电路共射极电路共射极电路共基极电路共基极电路因为因为因此因此RiRb|rbe1Rb1|Rb2|rbe1 Ro Rc2 动态分析：动态分析：+rbe1rbe2+Rc2RL+Rb1/Rb2III bececT T1 1、T T2 2构成复合管构成复合管(达林顿管达林顿管)，可等效为一个，可等效为一个NPNNPN管管三、共集三、共集-共集放大电路共集放大电路(a)(a)原理图原理图(b)交流通路交流通路1.复合管复合管A A、2 2个个NPNNPN

46、管组成的复合管管组成的复合管T2T2T1T1BCE同理可证明同理可证明2 2个个PNPPNP管组成的复合管可等效为一个管组成的复合管可等效为一个PNPPNP管。管。rberbe1(1 1)rbe2 1 2 又由于电流方向同又由于电流方向同NPNNPN，因而等效为一个，因而等效为一个NPNNPN管管因而，因而，2 2个个NPNNPN管组成的复合管可等效为一个管组成的复合管可等效为一个BJTBJT。B B、NPNNPN与与PNPPNP管组成的复合管管组成的复合管iBecbeciEiCib1ib2T1T1T2T2bNPN与与PNP型型BJT组成的复合管组成的复合管 iBecbeciEiCib1ib2

47、T1T1T2T2bBCE同理可证明同理可证明PNPPNP与与NPNNPN组成的复合管可等效为一个组成的复合管可等效为一个PNPPNP管。管。rberbe1 1 2 又由于电流方向同又由于电流方向同NPNNPN，因而等效于，因而等效于NPNNPN管，且：管，且：因而，因而，NPN与与PNP组成的组成的复合管可等效为一个复合管可等效为一个BJT。C.小结：复合管的主要特性小结：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 特点：输入电阻与放大倍数都很高特点：输入电阻与放大倍数都很高PNP与与NP

48、N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 rberbe12.共集共集-共集放大电路的共集放大电路的动态分析动态分析 式中式中 1 2 rberbe1(1 1)rbe2 R LRe|RL RiRb|rbe(1)R L 等效为等效为NPN例例411 电路如下图，它是两个射极跟随器串接电路的交流通路，假设每管的集电极电流IC=2.6mA，电流放大系数=100，求：T1Re1Re2T2RLRs+10k1k1k600+解解：(1)(2)T1Re1Re2T2RLRs+10k1k1k600+(3)(4)(5)第二级的信号源内阻为第一级的输出电阻代入上式，得Ro=

49、10 研究放大电路的频率响应的主要目的：研究放研究放大电路的频率响应的主要目的：研究放大电路在信号频率变化时，增益与相位的变化规律。大电路在信号频率变化时，增益与相位的变化规律。4.7 4.7 放大电路的频率响应放大电路的频率响应一、单时间常数一、单时间常数RC电路的频率响应电路的频率响应1.RC低通电路的频率响应低通电路的频率响应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）RC低通电路低通电路 可以等效为一个电阻与可以等效为一个电阻与电容组成的电

50、路，包括电容组成的电路，包括RC低通电路与低通电路与RC高通电路高通电路AVH=0.707 20lg|AVH|=-3dB(1)当当ffH时时(3)当当f=fH时时频率响应曲线频率响应曲线为增益在工程为增益在工程上的习惯表示，上的习惯表示，单位为分贝单位为分贝又称为波特图，纵坐标为分贝值，又称为波特图，纵坐标为分贝值，横坐标为横坐标为10倍频值倍频值结论：结论：RC低通电路频率响应低通电路频率响应 fH转折频率转折频率,由电路中的时间常数由电路中的时间常数T=RC决定；决定；在在fH 处增益为处增益为-3dB(AV=0.707)，相移为，相移为-45；当当ffH时，信号随着频率的增加严峻衰减而被