模电的电子教程.pptx

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1、2.1 半导体三极管2.3 放大电路的分析方法2.5 放大电路静态工作点的稳定问题2.4 共集电极放大电路和共基极放大电路2.2 共射极放大电路的工作原理2.6 多级放大电路2.1 半导体三极管2.1.1 BJT的结构简介2.1.2 放大状态下BJT的工作原理2.1.3 BJT的VI特性曲线2.1.4 BJT的主要参数2.1.1 BJT的结构简介(a)小功率管(b)小功率管(c)大功率管(d)中功率管 半导体三极管的结构示意图如下图。它有两种类型:NPN型和PNP型。2.1.1 BJT的结构简介(a)NPN型管结构示意图(b)PNP型管结构示意图(c)NPN管的电路符号(d)PNP管的电路符号

2、 结构特点：发射区的掺杂浓度最高；集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。管芯结构剖面图集成电路中典型NPN型BJT的截面图2.1.1 BJT的结构简介 三极管的放大作用是在一定的外部条件操作下，通过载流子传输表达出来的。外部条件：发射结正偏 集电结反偏2.1.2 放大状态下BJT的工作原理1.内部载流子的传输过程发射区：发射载流子基区：传送和操作载流子 集电区：收集载流子(以NPN为例）IC=ICN+ICBOIE=IB+IC各极电位关系：NPN管：VCVBVE PNP管：VCVBVE 由于三极管内有两种载流子(自由电子和空穴)参与导电，故称为

3、双极型三极管或BJT(Bipolar Junction Transistor)。放大状态下BJT中载流子的传输过程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，在外电场作用下大局部扩散到基区的电子漂移到集电区基区空穴的扩散少数载流子的运动 扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极电流IB，漂移运动形成集电极电流IC。2.电流分配关系根据传输过程可知 IC=ICN+ICBO通常 IC ICBO 为电流放大系数。它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般=0.9 0.99。IE=IB+IC放大状态下BJT中载

4、流子的传输过程其中ICEO=(1+)ICBO（穿透电流）2.电流分配关系 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 1。IE=IC+IB上述电流分配关系说明:BJT在发射结正偏,集电结反偏,而且 保持不变时,输出电流IC(或者IE)正比于输入电流IE(或IB)。如果能操作输入电流，就能操作输出电流，所以常将BJT称为电流操作器件。利用这一个特性，可以把微弱的电信号加以放大。共射极接法交流电流放大倍数共基极接法交流电流放大倍数3.三极管的三种组态共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示。共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示；共发射极接法，发射

5、极作为公共电极，用CE表示；BJT的三种组态共基极放大电路4.放大作用若 vI=20mV电压放大倍数使iE=-1 mA，则iC=iE=-0.98 mA，vO=-iC RL=0.98 V，当=0.98 时，+-bceRL1k共射极放大电路 共射极放大电路VBBVCCVBEIBIEIC+-vI+vBE vO+-+iC+iE+iBvO=-iC RL=-0.98 V，4.放大作用举例vI=20mV 若iB=20 uA使设=0.98则电压放大倍数 综上所述，三极管的放大作用，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。实现这一传输过程的两个条件是：（1）内部条件：发射区杂质浓度远大

6、于基区杂质浓度，且基区很薄。（2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。2.1.3 BJT的V-I 特性曲线 iB=f(vBE)vCE=const(2)当vCE1V时，vCB=vCE-vBE0，集电结已进入反偏状态，开始收 集电子，基区复合减少，同样的vBE下 IB减小，特性曲线右移。(1)当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。1.输入特性曲线（以共射极放大电路为例）共射极连接饱和区：iC明显受vCE操作的区域，该区域内，一般vCE0.7V(硅管)。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。iC=f(vCE)iB=const2.输出特性曲线输出特性曲线的三个区域:截止区：iC

7、接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时，vBE小于死区电压。放大区：iC平行于vCE轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。2.1.3 BJT的V-I 特性曲线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 iC几乎仅仅决定于输入回路的电流 iB，即可将输出回路等效为电流 iB 操作的电流源iC。状态 uBEiCuCE截止 VonICEOVCC放大 VoniB vBE饱和 VoniB vBE2.1.4 BJT的主要参数(1)共发射极直流电流放大系数=（ICICEO）/IBIC/IB vCE=const1.电流放大系数 与iC的关系曲线(2)共发射极交流电流

8、放大系数 2.1.4 BJT的主要参数1.电流放大系数 是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下?1.电流放大系数(3)共基极直流电流放大系数=（ICICBO）/IEIC/IE(4)共基极交流电流放大系数=iC/iEvCB=const 当ICBO和ICEO很小时，、，可以不加区分。2.1.4 BJT的主要参数 当ICBO和ICEO很小时，、，可以不加区分。当ICBO和ICEO很小时，、，可以不加区分。(2)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ICEO(1)集电极基极间反向饱和电流ICBO 发射极开路时，集电结的反向饱和电流。2.1.4 BJT的主要参

9、数 即输出特性曲线IB=0那条曲线所对应的Y坐标的数值。ICEO也称为集电极发射极间穿透电流。(1)(1)集电极最大允许电流集电极最大允许电流IICMCM(2)(2)集电极最大允许功率损耗集电极最大允许功率损耗PPCMCMPCM=ICVCE 3.极限参数2.1.4 BJT的主要参数是一个常数，在输出特性坐标平面中为双曲线中的一条 3.极限参数2.1.4 BJT的主要参数(3)(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 反向击穿电压。V(BR)EBO集电极开路时发射结的反 向击穿电压。V(BR)CEO基极开路时集电极和发射 极间的击穿电压。几个击穿电压有如下关系 V(B

10、R)CBOV(BR)CEOV(BR)EBO2.1.5 温度对BJT参数及特性的影响(1)温度对ICBO的影响温度每升高10，ICBO约增加一倍。(2)温度对 的影响温度每升高1，值约增大0.5%1%。(3)温度对反向击穿电压V(BR)CBO、V(BR)CEO的影响温度升高时，V(BR)CBO和V(BR)CEO都会有所提高。2.温度对BJT特性曲线的影响1.温度对BJT参数的影响end2.2 共射极放大电路的工作原理2.2.1 基本共射极放大电路的组成基本共射极放大电路 VBB、Rb：使VBE Von，且有适宜的IB。VCC：使VCEVBE，同时作为负载的能源。Rc：将iC转换成vCE(vo)。

11、2.2.2 基本共射极放大电路的工作原理1.静态(直流工作状态)直流通路 VCEQ=VCCICQRc 输入电压vi为零时，晶体管各极的电流、b-e间的电压、管压降称为静态工作点Q，记作IBQ、ICQ（IEQ）、VBEQ、VCEQ。1.直流通路：Vs=0，保存Rs；电容开路；电感相当于短路（线圈电阻近似为0）。设置静态工作点的必要性 输出电压必然失真！设置适宜的静态工作点，首先要解决失真问题，但Q点几乎影响着所有的动态参数！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适宜的直流电流和极间电压？2.2.2 基本共射极放大电路的工作原理2.动态 输入正弦信号vs后，电路将处在动态工作情况。此

12、时，BJT各极电流及电压都将在静态值的基础上随输入信号作相应的变化。交流通路 动态信号作用时：2.交流通路：大容量电容相当于短路；直流电源相当于短路（内阻为0）。2.3 放大电路的分析方法2.3.1 图解分析法2.3.2 小信号模型分析法1.1.静态工作点的图解分析 静态工作点的图解分析2.2.动态工作情况的图解分析 动态工作情况的图解分析3.3.非线性失真的图解分析 非线性失真的图解分析4.4.图解分析法的适用范围 图解分析法的适用范围1.BJT 1.BJT的 的H H参数及小信号模型 参数及小信号模型2.2.用 用H 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

13、电路3.3.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2.3.1 图解分析法1.1.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，必须已知三极管的输入 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。输出特性曲线。共射极放大电路2.3.1 图解分析法1.1.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 列输出回路方程（直流负载线）VCE=VCCiCRc 首先，画出直流通路 首先，画出直流通路直流通路 在输出特性曲线上，作出直流负载线 VCE=VCCiCRc，与IBQ曲线的交点即为Q点，从而得到VCEQ 和ICQ。在输入特性曲线上，作

14、出直线，两线的交点即是Q点，得到IBQ。斜率不变2.2.动态工作情况的图解分析 动态工作情况的图解分析 根据 根据 v vs s的波形，在 的波形，在BJT BJT的输入特性曲线图上画出 的输入特性曲线图上画出 v vBE BE、i iB B 的波形 的波形2.2.动态工作情况的图解分析 动态工作情况的图解分析 根据 根据i iB B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i iC C和 和 v vCE CE 的波形 的波形2.2.动态工作情况的图解分析 动态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 共射极放大电路中的电压、共射极放大电

15、路中的电压、电流波形 电流波形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真的波形 截止失真是在输入回路首先产生失真！消除方法：增大VBB，即向上平移输入回路负载线。(可行？）减小Rb能消除截止失真吗？饱和失真 消除方法：增大Rb，减小Rc，减小，减小VBB，增大VCC。Rb或或VBB Rc或VCC：饱和失真是输出回路产生失真。最大不失真输出电压Vom：比较VCEQ与（VCC UCEQ），取其小者，除以。这可不是好办法！4、放大电路的组成原则 静态工作点适宜：适宜的直流电源、适宜的电路参数。动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负载上能够获得放大了的动态信号。对有用放大

16、电路的要求：共地、直流电源种类尽可能少、负载上无直流分量。两种有用放大电路：（11）直接耦合放大电路直接耦合放大电路问题：1.两种电源2.信号源与放大电路不“共地”共地，且要使信号驮载在静态之上静态时，动态时，VCC和uI同时作用于晶体管的输入回路。将两个电源合二为一有直流分量 有交流损失 UBEQ两种有用放大电路：（22）阻容耦合放大电路阻容耦合放大电路 耦合电容的容量应足够大，即对于交流信号近似为短路。其作用是“隔离直流、通过交流”。静态时，C1、C2上电压？动态时，C1、C2为耦合电容！UBEQ UCEQuBEuIUBEQ，信号驮载在静态之上。负载上只有交流信号。采用该方法分析静态工作点

17、，必须已知三极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。管的输入输出特性曲线。共射极放大电路一、用图解分析法确定静态工作点一、用图解分析法确定静态工作点 首先，画出直流通路首先，画出直流通路IBVBE+-ICVCE+-分析阻容耦合共射极放大电路直流 通路直流通路IBVBE+-ICVCE+-列输入回路方程：VBE=VCCIBRb 列输出回路方程（直流负载线）：VCE=VCCICRc 在输入特性曲线上，作出直线 VBE=VCCIBRb，两线的交点即是Q点，得到IBQ。在输出特性曲线上，作出直流负载线 VCE=VCCICRc，与IBQ曲线的交点即为Q点，从而得到VCEQ 和ICQ。

18、二、二、动态工作情况分析动态工作情况分析由交流通路得纯交流负载线：由交流通路得纯交流负载线：共射极放大电路交流通路icvce+-vvcece=-iicc(RRc c/RRLL)因为交流负载线必过 因为交流负载线必过Q Q点，点，即 即 v vce ce=v vCE CE-V-VCEQ CEQ i ic c=i iC C-I-ICQ CQ 同时，令 同时，令R R L L=R Rc c/R RL L1.1.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vvCECE-V-VCEQCEQ=-(=-(iiC C-IICQ CQ)RRLL 即 即 iiCC=(-1/=(-1/RR

19、LL)vvCECE+(1/(1/RRLL)V VCEQCEQ+IICQCQ 过输出特性曲线上的Q点做一条斜率为-1/R L 直线，该直线即为交流负载线。RL=RLRc，是交流负载电阻。交流负载线是有交流输入信号时Q点的运动轨迹。2.2.输入交流信号时的图解分析输入交流信号时的图解分析 共射极放大电路通过图解分析，可得如下结论：1.vi vBE iB iC vCE|-vo|2.vo与vi相位相反；3.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。#动态工作时，动态工作时，i iB B、i iC C的实际电流方向是否改变，的实际电流方向是否改变，v vCE CE的实 的实际电压

20、极性是否改变？际电压极性是否改变？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、动态工作情况。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。2.3.2 小信号模型分析法-等效电路法1.BJT 1.BJT的 的H H参数及小信号模型 参数及小信号模型建立等效电路模型的意义 建立等效电路模型的意义 建立直流模型 建立直流模型建立交流模型 建立交流模型-低频小

21、信号模型 低频小信号模型 当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三极 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 管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，从而可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来 把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处理。处理。由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的 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。建立等效电路模型，就是将非线性器件 分析非常困难。建立等效电路模型，就是将非线性器件做线性化处理，使得电子电路和一般电路一样去分析求 做线性化处理，使得电子电路和一般电路一

22、样去分析求解，从而简化放大电路的分析和设计。解，从而简化放大电路的分析和设计。建模的2种方法：一种由BJT 的物理结构抽象而得；一种是将BJT 看成一个双口网络直流模型1.BJT 1.BJT的 的H H参数及小信号模型 参数及小信号模型 H 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 对于 对于BJT BJT双口网络，已知输 双口网络，已知输入输出特性曲线如下：入输出特性曲线如下：iB=f(vBE)vCE=constiC=f(vCE)iB=

23、const可以写成：可以写成：BJT BJT双口网络 双口网络1.BJT 1.BJT的 的H H参数及小信号模型 参数及小信号模型 H 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H参数模型vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevceBJT BJT双口网络 双口网络其中各参数的物理意义：四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（H参数）。vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce1.BJT 1.BJT的 的H H参数及小信号模型 参数及小信号模型1.BJT 1.BJT的 的H H参数及小信号模型 参数及小信号模型 H H参数

24、小信号模型 参数小信号模型 H参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数，所以只适合对交流信号的分析。但是H参数的值与静态工作点位置有关，在放大区基本不变。受控电流源hfeib，反映了BJT的基极电流对集电极电流的操作作用。电流源的流向由ib的流向决定。hrevce是一个受控电压源。反映了BJT输出回路电压对输入回路的影响。1.BJT 1.BJT的 的H 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hoe都很小，表达了uCE对uBE和iC的影响程度。在放大区这种影响很小，常忽略它们的影响。BJT在共射连接时，其H参数的数量级一般为1.BJT 1.BJT的 的H H参数及

25、小信号模型 参数及小信号模型 H H参数确实定 参数确实定 一般用测试仪测出；rbe 与Q点有关，可用图示仪测出。rbe=rbb+(1+)re其中对于低频小功率管 rbb200 则 而(T=300K)一般也用公式估算 rbe（忽略 re）2.3.2 小信号模型分析法2.2.用 用H 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 1）利用直流通路求）利用直流通路求Q Q点 点 共射极放大电路一般硅管VBE=0.7V，锗管VBE=0.2V，已知。2.2.用 用H 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 2）画小信号等效电

26、路）画小信号等效电路H参数小信号等效电路2.2.用 用H 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（可作为公式）（可作为公式）电压增益 电压增益H参数小信号等效电路Q 点暗含在里面2.2.用 用H 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输入电阻 输入电阻输出电阻 输出电阻令Ro=Rc 所以 1.电路如下图。试画出其小信号等效模型电路。解：例题例题 解：（1）（2）2.放大电路如图所示。试求：

27、（1）Q点；（2）、。已知=50。endRbvs RcRLRs输入电阻中不应含有Rs!输出电阻中不应含有RL!讨论：上面例题的 上面例题的Q Q：Vces=0.7V,Vcc=12V,Rc=4K,I Vces=0.7V,Vcc=12V,Rc=4K,ICQ CQ=2mA,V=2mA,VCE CE=4V=4V 空载时,当输入信号增大时，电路首先出现什么失真？带负载时最先出现什么失真？如果RL=2K呢？如果空载时失真，有无可能带上负载后这种失真情况得到消除？增大Av的方法有多少？共射极放大电路 2.2.放大电路如下图。已知 放大电路如下图。已知BJT BJT的 的=80=80，R Rb b=300k=

28、300k，R Rc c=2k=2k，V VCC CC=+12V=+12V，求：，求：（1 1）放大电路的）放大电路的Q Q点。此时 点。此时BJT BJT工作在哪个区域？工作在哪个区域？（2 2）当）当R Rb b=100k=100k 时，放大电路的 时，放大电路的Q Q点。此时 点。此时BJT BJT工作 工作在哪个区域？（忽略 在哪个区域？（忽略BJT BJT的饱和压降）的饱和压降）解：（解：（1 1）（2 2）当）当R Rb b=100k=100k 时，时，静态工作点为 静态工作点为Q Q（40 40 A A，3.2mA 3.2mA，5.6V 5.6V），），BJT BJT工作在放大区。

29、工作在放大区。其最小值也只能为 其最小值也只能为0 0，即，即I IC C的最大电流为：的最大电流为：，所以，所以BJT BJT工作在饱和区。工作在饱和区。V VCE CE不可能为负值，不可能为负值，此时，此时，Q Q（120uA 120uA，6mA 6mA，0V 0V），），例题例题end3.3.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 放大电路的输入信号幅度较小，BJT工作在其VT特性曲线的线性范围（即放大区）内。H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及稳定性密切相关。优点：分析放大电路的动态性能指标(Av、Ri和Ro等)非常方便，

30、且适用于频率较高时即中频时的分析。2.3.2 小信号模型分析法缺点：在BJT与放大电路的小信号等效电路中，电压、电流等电量及BJT的H参数均是针对变化量(交流量)而言的，不能用来分析计算静态工作点。2.4 共集电极放大电路和共基极放大电路2.4.1 共集电极放大电路2.4.2 共基极放大电路2.4.3 放大电路三种组态的比较2.4.1 共集电极放大电路1.静态分析共集电极电路结构如图示该电路也称为射极输出器由得直流通路 小信号等效电路 小信号等效电路2.4.1 共集电极放大电路2.动态分析交流通路 2.4.1 共集电极放大电路2.动态分析 电压增益 电压增益输出回路：输入回路：电压增益：其中一

31、般，则电压增益接近于1，电压跟随器即。共集电极电路特点：电压增益小于1但接近于1，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。2.4.1 共集电极放大电路2.4.1 共集电极放大电路2.动态分析 输入电阻 输入电阻当，时，输入电阻大 输出电阻 输出电阻由电路列出方程其中则输出电阻当，时，输出电阻小2.4.1 共集电极放大电路2.动态分析2.4.2 共基极放大电路1.静态工作点 直流通路与射极偏置电路相同2.动态指标 电压增益 电压增益输出回路：输入回路：电压增益：交流通路 小信号等效电路 电气 输入电阻 输入电阻 输出电阻 输出电阻2.动态指标小信号等效电路 2.4.3 放大电路

32、三种组态的比较1.三种组态的判别以输入、输出信号的位置为判断依据：信号由基极输入，集电极输出共射极放大电路 信号由基极输入，发射极输出共集电极放大电路 信号由发射极输入，集电极输出共基极电路 2.三种组态的比较3.三种组态的特点及用途共射极放大电路：电压和电流增益都大于1，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。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。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，输入电阻小，

33、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。2.4.3 放大电路三种组态的比较end2.5 放大电路静态工作点的稳定问题2.5.1 2.5.1 温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响2.5.2 2.5.2 射极偏置电路射极偏置电路稳定静态工作点的典型电路稳定静态工作点的典型电路1.1.基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路2.2.含有双电源的射极偏置电路含有双电源的射极偏置电路3.3.含有恒流源的射极偏置电路含有恒流源的射极偏置电路2.5.1 温度对工作点的影响1.温度变化对ICBO的影响2.温度变化对输入特性曲线

34、的影响温度T 输出特性曲线上移温度T 输入特性曲线左移3.温度变化对 的影响温度每升高1 C，要增加0.5%1.0%温度T 输出特性曲线族间距增大总之：ICBO ICEO T VBE IB IC 所谓Q点稳定，是指ICQ和UCEQ在温度变化时基本不变，这是靠IBQ的变化得来的。2.5.2 射极偏置电路(1).稳定工作点原理目标：温度变化时，使IC维持恒定。如果温度变化时，b点电位能基本不变，则可实现静态工作点的稳定。T 稳定原理：IC IEIC VE、VB不变 VBE IB（反响操作）b点电位基本不变的条件：I1 IB，此时，不随温度变化而变化。VB VBE 且Re可取大些，反响操作作用更强。

35、一般取 I1=(510)IB，VB=3V5V 1.1.基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路RRe e 的的作用作用射极偏置电阻射极偏置电阻T()ICVE VBE（VB基本不变）IB IC Re起直流负反响作用，其值越大，反响越强，Q点越稳定。关于反响的一些概念：将输出量通过一定的方式引回输入回路影响输入量的措施称为反响。直流通路中的反响称为直流反响。反响的结果使输出量的变化减小的称为负反响，反之称为正反响。Re有上限值吗？IC通过Re转换为VE影响VBE温度升高IC增大，反馈的结果使之减小 Q Q 点分析点分析分压式电流负反响工作点稳定电路Rb上静态电压是否可忽略不计？判断方法：(2)

36、放大电路指标分析电压增益电压增益画小信号等效电路(2)放大电路指标分析电压增益电压增益输出回路：输入回路：电压增益：画小信号等效电路确定模型参数已知，求rbe增益(2)放大电路指标分析（可作为公式用）利?弊?输入电阻输入电阻则输入电阻放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻(2)放大电路指标分析输出电阻输出电阻输出电阻求输出电阻的等效电路 网络内独立源置零 负载开路 输出端口加测试电压其中则当 时，一般（）(2)放大电路指标分析(3).固定偏流电路与射极偏置电路的比较 共射极放大电路静态：(3).固定偏流电路与射极偏置电路的比较 固定偏流共射极放大电路电压增益：RbviRcRL固定偏流共射极放大电

37、路输入电阻：输出电阻：Ro=Rc#射极偏置电路做如何改进，既可以使其具有温度稳定性，射极偏置电路做如何改进，既可以使其具有温度稳定性，又可以使其具有与固定偏流电路相同的动态指标？又可以使其具有与固定偏流电路相同的动态指标？end二、稳定静态工作点的方法 引入直流负反响 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？讨论一图示两个电路中是否采用了措施来稳定静态工作点？假设采用了措施，则是什么措施？清华大学 华成英 2.2.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）阻容耦合静态工作点静态工作点2.2.含有双电源的射极偏置

38、电路含有双电源的射极偏置电路（2）直接耦合3.3.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分析该电路的Q点及、end4.6 组合放大电路4.6.1 共射共基放大电路4.6.2 共集共集放大电路4.6.1 共射共基放大电路共射共基放大电路4.6.1 共射共基放大电路其中 所以 因为因此 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积。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一级的负载电阻RL。电压增益输入电压法求前级放大倍数4.6.1 共射共基放大电路输入电阻Ri Rb|rbe1Rb1|Rb2|rbe1 输出电阻Ro Rc2 T1

39、、T2构成复合管，可等效为一个NPN管(a)原理图(b)交流通路4.6.2 共集共集放大电路4.6.2 共集共集放大电路1.复合管的主要特性两只NPN型BJT组成的复合管 两只PNP型BJT组成的复合管 rberbe1(11)rbe2 4.6.2 共集共集放大电路1.复合管的主要特性PNP与NPN型BJT组成的复合管 NPN与PNP型BJT组成的复合管 rberbe14.6.2 共集共集放大电路end2.共集共集放大电路的Av、Ri、Ro 式中 12 rberbe1(11)rbe2 R LRe|RL RiRb|rbe(1)R L 同学自己组织计算4.7 放大电路的频率响应4.7.1 4.7.1

40、 单时间常数单时间常数RCRC电路的频率响应电路的频率响应4.7.2 BJT4.7.2 BJT的高频小信号模型及频率参数的高频小信号模型及频率参数4.7.3 4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应单级共射极放大电路的频率响应4.7.4 4.7.4 单级共集电极和共基极放大电路的高频响应单级共集电极和共基极放大电路的高频响应4.7.5 4.7.5 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应 研究放大电路的动态指标（主要是增益）随信号频率变化时的响应。4.7.1 4.7.1 单时间常数单时间常数RCRC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（电路理论中的稳态分析）RC电路的电压

41、增益（传递函数）：则且令又电压增益的幅值（模）（幅频响应）电压增益的相角（相频响应）增益频率函数RC低通电路 最大误差-3dB 频率响应曲线描述 频率响应曲线描述幅频响应0分贝水平线斜率为-20dB/十倍频程 的直线相频响应1.RC低通电路的频率响应表示输出与输入的相位差 高频时，输出滞后输入因为所以 RC RC 低通电路的频率特性曲线 低通电路的频率特性曲线可见：当频率较低时，AV 1，输出与输入电压之间的相位差=0。随着频率的提高，AV 下降，相位差增大，且输出电压是滞后于输入电压的，最大滞后90o。在此频率响应中，上限截止频率fH是一个重要的频率点。2.RC高通电路的频率响应RC电路的电

42、压增益：幅频响应相频响应输出超前输入RC高通电路 f 10 fL20lg|Au|=0 dBf=fL20lg|Au|=20lg0.7071=3 dBf 0.1 fL20lg|Au|=20lg fL/f可见：当频率较高时，AV 1，输出与输入电压之间的相位差=0。随着频率的降低，AV 下降，相位差增大，且输出电压是超前于输入电压的，最大超前90o。在此频率响应中，下限截止频率fL是一个重要的频率点。20lg|Au|=20lg fL/ff 0.1 fL20lg|Au|=20lg fL/ff 10 fL20lg|Au|=0 dBf 10 fL20lg|Au|=0 dBf=fLf 10 fL20lg|A

43、u|=0 dB20lg|Au|=20lg0.7071=3 dBf=fLf 10 fL20lg|Au|=0 dB20lg|Au|=20lg0.7071=3 dBf=fLf 10 fL20lg|Au|=0 dBf 0.1 fL20lg|Au|=20lg0.7071=3 dBf=fLf 10 fL20lg|Au|=0 dB20lg|Au|=20lg fL/ff 0.1 fL20lg|Au|=20lg0.7071=3 dBf=fLf 10 fL20lg|Au|=0 dB20lg|Au|=20lg fL/ff 0.1 fL20lg|Au|=20lg0.7071=3 dBf=fLf 10 fL20lg|A

44、u|=0 dB例 4.7.1求已知一阶低通电路的上限截止频率。0.01 F1 k 1 k 1/1 k 0.01 F例 4.7.2已知一阶高通电路的 fL=300 Hz，求电容 C。500 C2 k 戴维宁定理等效4.7.2 BJT4.7.2 BJT的高频小信号模型及频率参数的高频小信号模型及频率参数1.BJT的高频小信号模型模型的引出Rbe-发射结电阻re归算到基极回路的电阻-发射结电容-集电结电阻-集电结电容 rbb-基区的体电阻，b是假想的基区内的一个点互导BJT的高频小信号模型 三极管的物理模型简化模型混合型高频小信号模型1.BJT的高频小信号模型2.BJT高频小信号模型中元件参数值的获

45、得低频时，混合模型与H参数模型等价所以又因为从手册中查出 所以2.BJT高频小信号模型中元件参数值的获得低频时，混合模型与H参数模型等价3.BJT的频率参数-管子对不同频率信号的放大能力由H参数可知即根据混合模型得低频时所以当 时，令的幅频响应BJT共发射极截止频率BJT特征频率共基极截止频率3.BJT的频率参数的相频响应f(10)fffT 4.7.3 4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应单级共射极放大电路的频率响应1.高频响应型高频等效电路4.7.3 4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应单级共射极放大电路的频率响应1.高频响应型高频等效电路对节点 c 列KCL得由于输出回路电流比较大

46、，所以可以 忽略 的分流，得称为密勒电容而输入回路电流比较小，所以不能忽略 的电流。目标：断开输入输出之间的连接4.7.3 4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应单级共射极放大电路的频率响应同理，在c、e之间也可以求得一个等效电容CM2，且等效后断开了输入输出之间的联系1.高频响应型高频等效电路4.7.3 4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应单级共射极放大电路的频率响应1.高频响应型高频等效电路目标：简化和变换 输出回路的时间常数远小于输入回路时间常数，考虑高频响应时可以忽略CM2的影响。4.7.3 4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应单级共射极放大电路的频率响应1.高频响应型高频等

47、效电路目标：简化和变换4.7.3 4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应单级共射极放大电路的频率响应1.高频响应高频响应和上限频率由电路得电压增益频响其中中频增益或通带源电压增益上限频率1.高频响应高频响应和上限频率RC低通电路共射放大电路频率响应曲线变化趋势相同180arctg(f/fH)相频响应幅频响应增益-带宽积BJT 一旦确定，带宽增益积基本为常数1.高频响应当RbRs及Rbrbe时，有 例题 解：模型参数为例3.7.1 设共射放大电路在室温下运行，其参数为：负载开路，Rb足够大忽略不计。试计算它的低频电压增益和上限频率。低频电压增益为又因为所以上限频率为2.低频响应低频等效电路2.

48、低频响应低频等效电路Rb=（Rb1/Rb2）远大于Ri，CeCb2 Ri中频区(即通常内)源电压增益当则下限频率取决于2.低频响应低频响应当2.低频响应低频响应 下限频率取决于当 时，相频响应 180arctg(fL1/f)幅频响应2.低频响应低频响应包含fL2的幅频响应问题是：如何改善放大电路的低频特性？可以采用什么方法？完整的单管共射放大电路的频率特性将前面画出的单管共射放大电路频率特性的中频段、低频段和高频段画在同一张图上就得到了如下图的 完整 完整的频率特性（波特）图。共射电路完整波特图实际上，同时也可得出单管共射电路完整的电压放大倍数表达式，即4.7.4 4.7.4 单级共集电极和共

49、基极放大电路的高频响应单级共集电极和共基极放大电路的高频响应1.共基极放大电路的高频响应高频等效电路高频响应特征频率1.共基极放大电路的高频响应其中由于re很小由于Cb c很小，fH2也很高。4.7.4 4.7.4 单级共集电极和共基极放大电路的高频响应单级共集电极和共基极放大电路的高频响应2.共集电极放大电路的上限频率1.多级放大电路的增益 前级的开路电压是下级的信号源电压 前级的输出阻抗是下级的信号源阻抗 下级的输入阻抗是前级的负载4.7.5 4.7.5 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应2.多级放大电路的频率响应 多级放大电路的通频带比它的任何一级都窄。（以两级为例）则单级的上下限频率处的增益为 当两级增益和频带均相同时，两级的增益为 即两级的带宽小于单级带宽。4.7.5 4.7.5 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应end谢谢观看/欢送下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH