模电课件半导体三极管及放大电路基础PPT教案.pptx

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1、模电课件半导体三极管及放大模电课件半导体三极管及放大(fngd)电路电路基础基础第一页，共65页。本章主要本章主要(zhyo)内容内容2.1 半导体三极管2.2 共射极放大(fngd)电路2.3 图解分析法2.4 小信号模型分析法2.5 放大(fngd)电路的工作点稳定问题2.6 共集电极电路和共基极电路2.7 放大(fngd)电路的频率响应第1页/共65页第二页，共65页。本章本章(bn zhn)基本教基本教学要求学要求熟练掌握熟练掌握:1.三极管的外特性及主要参数三极管的外特性及主要参数2.共射、共集和共基组态共射、共集和共基组态(z ti)放大电路的工作原理放大电路的工作原理3.静态工作

2、点的分析静态工作点的分析4.用微变等效电路法分析增益、输入和输出电阻用微变等效电路法分析增益、输入和输出电阻正确理解三极管的工作原理正确理解三极管的工作原理(yunl)、图解分析法、图解分析法、频率响应法频率响应法第2页/共65页第三页，共65页。本章本章(bn zhn)重点内重点内容容用估算用估算(sun)法求静态工作点。法求静态工作点。熟悉具有熟悉具有(jyu)稳定静态工作点的共射稳定静态工作点的共射放大电路及电路的分析。放大电路及电路的分析。掌握用微变等效电路分析放大电路动态性能掌握用微变等效电路分析放大电路动态性能指标（指标（Au、Ri、Ro）的方法。的方法。熟悉三种基本放大电路的性能

3、特点。熟悉三种基本放大电路的性能特点。晶体管的放大作用、输入和输出特性曲线、晶体管的放大作用、输入和输出特性曲线、主要参数、温度对参数的影响。主要参数、温度对参数的影响。第3页/共65页第四页，共65页。2023/5/262023/5/262.1 2.1 半导体三极管半导体三极管 2.1.1 2.1.1 半导体三极管的结半导体三极管的结构构(jigu)(jigu)2.1.2 2.1.2 半导体三极管的电半导体三极管的电流分配与放大作用流分配与放大作用2.1.3 2.1.3 半导体三极管的特性半导体三极管的特性曲线曲线 2.1.4 2.1.4 半导体三极管的主半导体三极管的主要参数要参数 2.1

4、.5 2.1.5 半导体三极管的型半导体三极管的型号号第4页/共65页第五页，共65页。2023/5/262023/5/262.1.1 2.1.1 半导体三极管的结构半导体三极管的结构(jigu)(jigu)双极型半导体三极管的结构示意图如下双极型半导体三极管的结构示意图如下双极型半导体三极管的结构示意图如下双极型半导体三极管的结构示意图如下(rxi)(rxi)图所示。图所示。图所示。图所示。它有两种类型它有两种类型它有两种类型它有两种类型:NPN:NPN型和型和型和型和PNPPNP型。型。型。型。图图图图 02.01 02.01 两种极性的双极型三极管两种极性的双极型三极管两种极性的双极型三

5、极管两种极性的双极型三极管e-b间的间的PN结称为结称为(chn wi)发射结发射结(Je)c-b间的PN结称为集电结(Jc)中间部分称为基区，连上电极称为中间部分称为基区，连上电极称为 基极基极，用用B或或b表示（表示（Base）；）；一侧称为发射区，电极称为一侧称为发射区，电极称为 发射极发射极，用用E或或e表示（表示（Emitter）；）；另一侧称为集电区和另一侧称为集电区和集电极集电极，用用C或或c表示（表示（Collector）。）。第5页/共65页第六页，共65页。第6页/共65页第七页，共65页。2023/5/262023/5/262.1.2 2.1.2 半导体三极管的电流半导体

6、三极管的电流(dinli)(dinli)分配与放大作分配与放大作用用 双极型半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏双极型半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏双极型半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏双极型半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置置置置(pin zh)(pin zh)电压。电压。电压。电压。若在放大工作状态：发射结加正向电压，集电结加反向若在放大工作状态：发射结加正向电压，集电结加反向若在放大工作状态：发射结加正向电压，集电结加反向若在放大工作状态：发射结加正向电压，集电结加反向电压。电压。电压。电压。现以现以 NPN型三极管型三极管的放大状态为例，来说的放大

7、状态为例，来说明三极管内部的电流明三极管内部的电流(dinli)关系，关系，见图见图2.1。图图 2.1 双极型三极管的电双极型三极管的电 流传输关系流传输关系1.三极管内部载流子的传输过程三极管内部载流子的传输过程第7页/共65页第八页，共65页。(1)(1)发射区向基区注入电子发射区向基区注入电子(dinz)(dinz)，形，形成发射极电流成发射极电流IEIE。(2)电子在基区中的扩散电子在基区中的扩散(kusn)与复合形成基极电流与复合形成基极电流IB。图图 2.1 双极型三极管的电双极型三极管的电 流传输关系流传输关系IE=IC+IB三极管三个极间电流的关系三极管三个极间电流的关系(g

8、un x)如下：如下：(动画动画2-1)(3)集集电电区收集电子形成区收集电子形成 集集电电 极电流极电流 IC。第8页/共65页第九页，共65页。2023/5/262023/5/262.2.半导体三极管的电流半导体三极管的电流(dinli)(dinli)分配关系分配关系 (1)(1)(1)(1)三种三种三种三种(sn zhn)(sn zhn)(sn zhn)(sn zhn)组态组态组态组态 三极管有三个电极，其中一个可以作为三极管有三个电极，其中一个可以作为三极管有三个电极，其中一个可以作为三极管有三个电极，其中一个可以作为输入输入输入输入,一个可以作为输出，这样必然有一个电极是公一个可以作

9、为输出，这样必然有一个电极是公一个可以作为输出，这样必然有一个电极是公一个可以作为输出，这样必然有一个电极是公共电极。三种共电极。三种共电极。三种共电极。三种(sn zhn)(sn zhn)(sn zhn)(sn zhn)接法也称三种接法也称三种接法也称三种接法也称三种(sn zhn)(sn zhn)(sn zhn)(sn zhn)组态，见图组态，见图组态，见图组态，见图2.22.22.22.2。图图 2.2 2.2 三极管的三种三极管的三种(sn zhn)(sn zhn)组态组态 共集电极接法共集电极接法，集电极作为公共电极，用，集电极作为公共电极，用 CC表示表示;共基极接法共基极接法，基

10、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；第9页/共65页第十页，共65页。(2)(2)三极管的电流三极管的电流(dinli)(dinli)放大系数放大系数 对于集电极电流对于集电极电流对于集电极电流对于集电极电流ICIC和发射极电流和发射极电流和发射极电流和发射极电流IEIE之间的关系可以用系数之间的关系可以用系数之间的关系可以用系数之间的关系可以用系数(xsh)(xsh)来说明，来说明，来说明，来说明，定义定义定义定义:称为共基极直流电流放大系数。它表示最后达到称为共基极直流电流放大系数。

11、它表示最后达到集电极的电子电流集电极的电子电流IC与总发射极电流与总发射极电流IE的比值的比值(bzh)。IC与与IE相比，因相比，因IC中没有中没有IB，所以，所以 的值小于的值小于1,但接但接近近1。由此可得。由此可得:第10页/共65页第十一页，共65页。因因 1,所以所以 1定义定义:=IC/IB称为称为共发射极接法直流电流放大系数共发射极接法直流电流放大系数。于是：于是：第11页/共65页第十二页，共65页。2023/5/262023/5/262.1.3 2.1.3 半导体三极管的特性半导体三极管的特性(txng)(txng)曲线曲线 这里，这里，这里，这里，B B表示表示表示表示(

12、biosh)(biosh)输入电极，输入电极，输入电极，输入电极，C C表示表示表示表示(biosh)(biosh)输出电极，输出电极，输出电极，输出电极，E E表示表示表示表示(biosh)(biosh)公共电极。所以这两条曲线是共发射极接法的特性曲线。公共电极。所以这两条曲线是共发射极接法的特性曲线。公共电极。所以这两条曲线是共发射极接法的特性曲线。公共电极。所以这两条曲线是共发射极接法的特性曲线。输入(shr)特性曲线 iB=f(vBE)vCE=const 输出特性曲线 iC=f(vCE)iB=const本节介绍共发射极接法三极管的特性曲线，即本节介绍共发射极接法三极管的特性曲线，即 共

13、发射极接法的供电电路和电压共发射极接法的供电电路和电压-电流关系如图电流关系如图 2.3.3所示所示。第12页/共65页第十三页，共65页。图图2.3 共发射极接法的电压共发射极接法的电压(diny)-电流关系电流关系 iB是输入电流，是输入电流，vBE是输入电压，加在是输入电压，加在B、E两电极两电极(dinj)之间。之间。iC是输出电流，是输出电流，vCE是输出电压，从是输出电压，从C、E 两电极两电极(dinj)取出。取出。第13页/共65页第十四页，共65页。iB=f(vBE)vCE=const(1)(1)输入输入(shr)(shr)特性曲线特性曲线 第14页/共65页第十五页，共65

14、页。其中其中vCE=0V的那一条相当于发射的那一条相当于发射结的正向特性曲线结的正向特性曲线(qxin)。当当vCE1V时，时，vCB=vCE-vBE0，集电结已进入反，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，且基区复偏状态，开始收集电子，且基区复合减少，合减少，IC/IB 增大，特性曲线增大，特性曲线(qxin)将向右稍将向右稍微移动一些。但微移动一些。但vCE再增再增加时，曲线加时，曲线(qxin)右移很不明右移很不明显。曲线显。曲线(qxin)的右移是三极的右移是三极管内部反馈所致，右移管内部反馈所致，右移不明显说明内部反馈很不明显说明内部反馈很小。输入特性曲线小。输入特性曲线(qxin)的

15、分的分区：区：死区死区 非线性区非线性区 线性区线性区图2.4 共射接法输入(shr)特性曲线第15页/共65页第十六页，共65页。(2)输出特性曲线(qxin)iC=f(vCE)iB=const 共发射极接法的输出特性曲共发射极接法的输出特性曲线是以线是以iBiB为参变量的一族特性为参变量的一族特性曲线。曲线。当当vCE=0 VvCE=0 V时，因集电极无时，因集电极无收集作用，收集作用，iC=0iC=0。当。当vCEvCE稍增大稍增大时，发射结虽处于正向电压之时，发射结虽处于正向电压之下，但集电结反偏电压很小，下，但集电结反偏电压很小，如如 vCE 1 V vCE 1 V vBE=0.7

16、V vBE=0.7 V vCB=vCE-vBE=0.7 V vCB=vCE-vBE=vb ve第18页/共65页第十九页，共65页。2.1.4 半导体三极管的参数(cnsh)半导体三极管的参数分为半导体三极管的参数分为半导体三极管的参数分为半导体三极管的参数分为(fn wi)(fn wi)三大类三大类三大类三大类:直流参数直流参数直流参数直流参数 交流参数交流参数交流参数交流参数 极限参数极限参数极限参数极限参数 1.1.直流参数直流参数直流参数直流参数(1)(1)直流电流放大系数直流电流放大系数直流电流放大系数直流电流放大系数 共发射极直流电流放大系数共发射极直流电流放大系数共发射极直流电流

17、放大系数共发射极直流电流放大系数 =（ICICICEOICEO）/IBIC/IB/IBIC/IB vCE=const vCE=const IC=IB IC=IB第19页/共65页第二十页，共65页。图2.7 值与IC的关系(gun x)图图 2.6 在输出特性曲线在输出特性曲线(qxin)上决定上决定第20页/共65页第二十一页，共65页。共基极直流电流放大系数共基极直流电流放大系数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显然显然(xinrn)与与 之间有如下关系之间有如下关系:=IC/IE=IB/1+IB=/1+第21页/共65页第二十二页，共65页。极

18、间反向极间反向(fn xin)电流电流 集电极基极间反向集电极基极间反向(fn xin)饱和电流饱和电流ICBO ICBO的下标的下标CB代表集电代表集电极和基极，极和基极，O是是Open的字头，代表第三个电极的字头，代表第三个电极E开路。它相当于集电结的反开路。它相当于集电结的反向向(fn xin)饱和电流。饱和电流。第22页/共65页第二十三页，共65页。集电极发射极间反向(fn xin)饱和电流 ICEO第23页/共65页第二十四页，共65页。2 2 交流参数交流参数(cnsh)(cnsh)（1 1）交流电流放大系数）交流电流放大系数 .共发射极交流电流放大系数共发射极交流电流放大系数

19、=IC/IC/IBIB vCE=constvCE=const 图图2.9 在输出特性曲线在输出特性曲线(qxin)上求上求第24页/共65页第二十五页，共65页。.共基极交流电流共基极交流电流(dinli)放放大系数大系数 =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。（2）特征频率fT 三极管的值不仅与工作电流有关(yugun)，而且与工作频率有关(yugun)。由于结电容的影响，当信号频率增加时，三极管的将会下降。当下降到1时所对应的频率称为特征频率，用fT表示。第25页/共65页第二十六页，共65页。(3)极限参数极限参数 集电

20、极最大允许集电极最大允许(ynx)电流电流ICM 如图如图3.7所示，当集电极电流增加时，所示，当集电极电流增加时，就就要下降，当要下降，当值下降到线性放大区值下降到线性放大区值的值的7030时，所对应的集电极电流称为集电极最大允时，所对应的集电极电流称为集电极最大允许许(ynx)电电流流ICM。至于。至于值下降值下降多少，不同型号的三多少，不同型号的三极管，不同的厂家的极管，不同的厂家的规定有所差别。可见，规定有所差别。可见，当当ICICM时，并不表时，并不表示三极管会损坏。示三极管会损坏。图图2.7 值与值与IC的的关系关系第26页/共65页第二十七页，共65页。集电极最大允许集电极最大允

21、许(ynx)(ynx)功率损耗功率损耗PCMPCM 集电极电流集电极电流集电极电流集电极电流(dinli)(dinli)通过集电结时所产生的功耗，通过集电结时所产生的功耗，通过集电结时所产生的功耗，通过集电结时所产生的功耗，PCM=ICVCBICVCE PCM=ICVCBICVCE，因发射结正偏，呈低阻，所以功耗主要集中在集电因发射结正偏，呈低阻，所以功耗主要集中在集电因发射结正偏，呈低阻，所以功耗主要集中在集电因发射结正偏，呈低阻，所以功耗主要集中在集电结上。在计算时往往用结上。在计算时往往用结上。在计算时往往用结上。在计算时往往用VCEVCE取代取代取代取代VCBVCB。第27页/共65页

22、第二十八页，共65页。反向(fn xin)击穿电压 反向击穿电压表示三极管电反向击穿电压表示三极管电极间承受反向电极间承受反向电压的能力，其测试压的能力，其测试(csh)(csh)时的时的原理电路如图原理电路如图2.102.10所示。所示。图图3.10 3.10 三极管击穿电压的三极管击穿电压的测试测试(csh)(csh)电路电路第28页/共65页第二十九页，共65页。1.V(BR)CBO发发 射射 极开路时极开路时集电结的击穿集电结的击穿(j chun)电压。电压。2.V(BR)EBO集电极开路集电极开路(kil)时发射结的击时发射结的击穿电压。穿电压。3.V(BR)CEO基极开路时集电极和

23、发射极间的 击穿电压。对于(duy)V(BR)CER表示BE间接有电阻，V(BR)CES表示BE间是短路的。几个击穿电压在大小上有如下关系 V(BR)CBOV(BR)CESV(BR)CERV(BR)CEOV(BR)EBO第29页/共65页第三十页，共65页。第30页/共65页第三十一页，共65页。2023/5/262023/5/26 2.1.5 半导体三极管的型号(xngho)国家标准对半导体三极管的命名国家标准对半导体三极管的命名(mng mng)(mng mng)如下如下:3 D G 110 B3 D G 110 B 第二位：第二位：A锗锗PNP管、管、B锗锗NPN管、管、C硅硅PNP管、

24、管、D硅硅NPN管管 第三位：第三位：X低频低频(dpn)小功率管、小功率管、D低频低频(dpn)大功率管、大功率管、G高频小功率管、高频小功率管、A高频大功率管、高频大功率管、K开关管开关管用字母表示材料用字母表示材料用字母表示器件的种类用字母表示器件的种类用数字表示同种器件型号的序号用数字表示同种器件型号的序号用字母表示同一型号中的不同规格用字母表示同一型号中的不同规格三极管三极管第31页/共65页第三十二页，共65页。2023/5/262023/5/26 表2.1 双极型三极管的参数(cnsh)参 数型 号 PCM mW ICM mAVR CBO VVR CEO VVR EBO V IC

25、 BO A f T MHz3AX31D 125 125 20 126*83BX31C 125 125 40 246*83CG101C3CG101C 100 30 450.1 1003DG123C3DG123C 500 50 40 300.353DD101D3DD101D 5W 5A 300 25042mA3DK100B3DK100B 100 30 25 150.1 3003DKG23 250W 30A 400 325 8注：注：*为为 f 第32页/共65页第三十三页，共65页。温度(wnd)对三极管的影响T T升高，反向升高，反向升高，反向升高，反向(fn xin)(fn xin)饱和电饱和

26、电饱和电饱和电流增加。流增加。流增加。流增加。T T升高，升高，升高，升高，增加。增加。增加。增加。T T升高，反向升高，反向升高，反向升高，反向(fn xin)(fn xin)击穿电击穿电击穿电击穿电压增加。压增加。压增加。压增加。第33页/共65页第三十四页，共65页。2.2 2.2 共发射极放大共发射极放大(fngd)(fngd)电路电路1.1.共发射极放大共发射极放大(fngd)(fngd)电路电路的组成的组成第34页/共65页第三十五页，共65页。基本组成基本组成基本组成基本组成(z chn)(z chn)如下：如下：如下：如下：三三三三 极极极极 管管管管TT 负载电阻负载电阻负载

27、电阻负载电阻Rc Rc、RLRL 偏置电路偏置电路偏置电路偏置电路VBB VBB、RbRb 耦合电容耦合电容耦合电容耦合电容C1 C1、C2C2起放大起放大(fngd)作用。作用。将变化的集电极电流将变化的集电极电流转换转换(zhunhun)为电压输出。为电压输出。提供电源，并使三极管提供电源，并使三极管工作在线性区。工作在线性区。输入耦合电容输入耦合电容C1保证信号加到保证信号加到发射结，不影响发射结偏置。发射结，不影响发射结偏置。输出耦合电容输出耦合电容C2保证信号输送保证信号输送到负载，不影响集电结偏置。到负载，不影响集电结偏置。第35页/共65页第三十六页，共65页。2.放大(fngd

28、)原理 输入信号通过输入信号通过(tnggu)耦合耦合电容加在三极管的发射结有下列过电容加在三极管的发射结有下列过程：程：三极管放大三极管放大(fngd)作用作用 变化的变化的 通过通过 转转变为变化的输出变为变化的输出第36页/共65页第三十七页，共65页。图图 2.2.2 共发射共发射(fsh)级放大电路的简化级放大电路的简化 第37页/共65页第三十八页，共65页。PNP管用管用(gunyng)负电源供电负电源供电第38页/共65页第三十九页，共65页。2.3 图解(tji)分析法2.3.1 2.3.1 静态静态(jngti)(jngti)工作工作情况分析情况分析2.3.2 2.3.2

29、动态工作情况分析动态工作情况分析第39页/共65页第四十页，共65页。1.1.静态静态(jngti)(jngti)和动态和动态 静态静态 时，放大电路的工作状态，即时，放大电路的工作状态，即此时三极管各电极的直流电压和直流电流的数值，在此时三极管各电极的直流电压和直流电流的数值，在特性曲线上对应为一确定点，也叫特性曲线上对应为一确定点，也叫Q Q点。点。放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的前提。分放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的前提。分析放大电路必须要正确地区分静态和动态，正确地区分直流析放大电路必须要正确地区分静态和动态，正确地区分直流通道通道(tngdo)(tngdo)和交流通

30、道和交流通道(tngdo)(tngdo)。动态动态 时，放大电路的工作状态，也时，放大电路的工作状态，也称称交流工作状态交流工作状态。2.3.1 静态工作情况(qngkung)分析第40页/共65页第四十一页，共65页。直流通道直流通道(tngdo)交流通道交流通道(tngdo)直流电源和耦合电容对交流相当于短路直流电源和耦合电容对交流相当于短路 即能通过即能通过(tnggu)直流的通道。从直流的通道。从C、B、E向外看，有直流负载电阻，向外看，有直流负载电阻，Rc、Rb。能通过交流的电路通道能通过交流的电路通道(tngdo)。如从。如从C、B、E向外看，有等效的交流负载电阻，向外看，有等效的

31、交流负载电阻，Rc/RL和偏置电阻和偏置电阻Rb。若直流电源内阻为零，交流电流流过直若直流电源内阻为零，交流电流流过直流电源时，没有压降。设流电源时，没有压降。设C1、C2 足够大，对足够大，对信号而言，其上的交流压降近似为零。在交信号而言，其上的交流压降近似为零。在交流通道中，可将直流电源和耦合电容短路。流通道中，可将直流电源和耦合电容短路。2.2.直流通道和交流通道直流通道和交流通道2第41页/共65页第四十二页，共65页。（1）近似(jn s)估算Q点 IB、IC和和VCE这些量代表的工作状态称为静这些量代表的工作状态称为静态工作点，用态工作点，用Q表示。在测试基本放大电路时，往表示。在

32、测试基本放大电路时，往往测量三个电极往测量三个电极(dinj)对地的电位对地的电位VB、VE和和VC即可确定三极管的静态工作状态。即可确定三极管的静态工作状态。根据直流通道可对放大电路的静态根据直流通道可对放大电路的静态(jngti)进进行计算行计算 静态分析有计算法和图解分析法两种：静态分析有计算法和图解分析法两种：近似估算近似估算Q Q点和用图解法确定点和用图解法确定Q Q点点第42页/共65页第四十三页，共65页。共射极放大共射极放大(fngd)(fngd)电路电路 放大(fngd)电路如图所示。已知BJT的=80，Rb=300k，Rc=2k，VCC=+12V，求：（1）放大）放大(fn

33、gd)电路的电路的Q点。此时点。此时BJT工作区域？工作区域？（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工作在哪工作在哪个区域？（忽略个区域？（忽略BJT的饱和压降）的饱和压降）解：（1）（2）当Rb=100k时，静态工作点为Q（40A，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大区。其最小值也只能为0，即IC的最大电流为：，所以BJT工作在饱和区。VCE不可能为负值，此时，Q（120uA，6mA，0V），例题例题第43页/共65页第四十四页，共65页。1.把电路把电路(dinl)分成非线性和线性部分分成非线性和线性部分2.作出电路作出电路(dinl)非线性部

34、分的非线性部分的V-A特性即三极管输出特性曲线。特性即三极管输出特性曲线。3.由电路由电路(dinl)线性部分的线性部分的V-A特性即直流负载线特性即直流负载线:UCE=VCCICRc在输出特性曲线上确定两个特殊点在输出特性曲线上确定两个特殊点,即可画出直流负载线。即可画出直流负载线。4.得到得到Q点的参数点的参数IBQ、ICQ和和UCEQ。VCC 、VCC/Rc（2）静态工作状态）静态工作状态(zhungti)图解分析法图解分析法第44页/共65页第四十五页，共65页。2.3.2 动态(dngti)情况分析 1.交流负载(fzi)线 2.交流工作状态的图解分析 3.最大不失真输出幅度 4.非

35、线性失真第45页/共65页第四十六页，共65页。1.1.交流交流(jioli)(jioli)负负载线载线 交流负载线确定交流负载线确定交流负载线确定交流负载线确定(qudng)(qudng)方法：方法：方法：方法：(1)(1)通通通通过过过过输输输输出出出出特特特特性性性性曲曲曲曲线线线线上上上上的的的的QQ点点点点做做做做一一一一条条条条直直直直线线线线，其其其其斜斜斜斜率率率率为为为为-1/RL 1/RL。(2)RL=RL Rc，是交，是交流流(jioli)负载电阻。负载电阻。(3)交流负载线是有交流交流负载线是有交流 输入信号时输入信号时Q点的运点的运 动轨迹。动轨迹。(4)交流负载线与

36、直流交流负载线与直流 负载线相交负载线相交Q点。点。图图 3.3.3 放大电路的动态放大电路的动态 工作状态的图解分析工作状态的图解分析第46页/共65页第四十七页，共65页。2.交流工作状态的图解(tji)分析(1)(1)vi vBE iB iC vCE vo (2)vo(2)vo与与vivi相位相位(xingwi)(xingwi)相反；相反；第47页/共65页第四十八页，共65页。通过图解分析，可得如下结论：通过图解分析，可得如下结论：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)vi(1)vi vBE vBE iB iB iC iC vCEvCE vo vo(2)vo(2

37、)vo与与与与vivi相位相反；相位相反；相位相反；相位相反；(3)(3)可以测量可以测量可以测量可以测量(cling)(cling)出放大电路出放大电路出放大电路出放大电路的电压放大倍数；的电压放大倍数；的电压放大倍数；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。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48页/共65页第四十九页，共65页。(1)(1)波形波形(b(b xn)xn)的失真的失真饱和失真饱和失真:由于放大电路的工作点达到了三极管的饱和区而引起的非线性失真。对于由于放大电路的工作点达到了三极管的饱和区而引起的非线性失真。对

38、于 NPN管，输出电压管，输出电压(diny)表现为底部失真。表现为底部失真。截止截止(jizh)失真失真:由于放大电路的工作点达到了三极管的截止由于放大电路的工作点达到了三极管的截止(jizh)区而引起的非线性失真。对于区而引起的非线性失真。对于 NPN管，输出电压表现为顶部失真。管，输出电压表现为顶部失真。3.最大不失真输出幅度 注意：对于注意：对于PNP管，由于是负电源供电，失真的表现形式，与管，由于是负电源供电，失真的表现形式，与 NPN管正好相反。管正好相反。动画动画3-3第49页/共65页第五十页，共65页。(2)(2)放大电路的最大不失真放大电路的最大不失真(sh zhn)(sh

39、 zhn)输输出幅度出幅度放大放大放大放大(fngd)(fngd)电路要想获得大的不失真输出幅电路要想获得大的不失真输出幅电路要想获得大的不失真输出幅电路要想获得大的不失真输出幅度度度度 1.工作点工作点Q要设要设置在输出特性曲线置在输出特性曲线放大区的中间部位；放大区的中间部位；2.要有合适要有合适(hsh)的交流负的交流负载线。载线。图图 2.3.7 放大器的最大不失真输出幅度放大器的最大不失真输出幅度（动画（动画3-4）第50页/共65页第五十一页，共65页。4.4.非线性失真非线性失真 放大器要求输出信号与输入信号之间是线性关系，放大器要求输出信号与输入信号之间是线性关系，不能产生失真

40、。不能产生失真。由于三极管存在非线性，使输出信号产生了非线由于三极管存在非线性，使输出信号产生了非线性失真。性失真。非线性失真系数的定义：在某一正弦信号输入下，非线性失真系数的定义：在某一正弦信号输入下，输出波形因非线性而产生失真，其谐波输出波形因非线性而产生失真，其谐波(xi b)分量分量的总有效值与基波分量之比，用的总有效值与基波分量之比，用D表示，即表示，即第51页/共65页第五十二页，共65页。4.图解(tji)分析法的适用范围适用于幅度较大而工作适用于幅度较大而工作(gngzu)(gngzu)频率不太高的工频率不太高的工作作(gngzu)(gngzu)情况。情况。优点：优点：直观、形

41、象。有助于建立和理解交、直流共存，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静态和动态等重要概念；有助于理解正确选择电路参数数(cnsh)(cnsh)、合理设置静态工作点的重要性。能全面、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。地分析放大电路的静态、动态工作情况。缺点：缺点：不能分析工作频率较高时的电路工作状态，也不能用来分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。析放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性能指标。第52页/共65页第五十三页，共65页。1.BJT的H参

42、数(cnsh)及小信号模型建立小信号模型(mxng)的意义建立小信号(xnho)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。2.4 微变等效电路分析法第53页/共65页第五十四页，共65页。2 2.4 微变等效电路分析法2.4.1 2.4.1 模型的建立模型的建立(jinl)(jinl)2.4.2 2.4.2 主要参数主要参数2.4.3 h2.4.3

43、 h参数参数2.4.4 h2.4.4 h参数微变等效电路简参数微变等效电路简化模型化模型2.4.5 2.4.5 用微变等效电路法分用微变等效电路法分析共射放大电路析共射放大电路第54页/共65页第五十五页，共65页。2.4.1 2.4.1 模型模型(mxng)(mxng)的的建立建立 1.1.三极管可以用一个模型来代替。三极管可以用一个模型来代替。2.2.对于低频模型可以不考虑结电容的影响。对于低频模型可以不考虑结电容的影响。3.3.小信号意味着三极管在线性条件小信号意味着三极管在线性条件(tiojin)(tiojin)下工作，微变也下工作，微变也 具有线性同样的含义。具有线性同样的含义。三极

44、管的低频小信号三极管的低频小信号(xnho)(xnho)模型如图模型如图3.4.13.4.1所示。所示。vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce第55页/共65页第五十六页，共65页。2.4.3 h2.4.3 h参数参数(cnsh)(cnsh)，称为，称为输入电阻，即输入电阻，即 r rbebe。，称为，称为电压反馈系数。电压反馈系数。，称为，称为电流放大系数，即电流放大系数，即。，称为，称为输出电导，即输出电导，即1/1/r rcece。受控电流源受控电流源hfeib hfeib，反映了，反映了BJTBJT的基极电流对集电极电流的控制作用。电流源的流向由的基极电流对集电

45、极电流的控制作用。电流源的流向由ibib的流向决定。的流向决定。hrevce hrevce是受控电压源。反映了是受控电压源。反映了BJTBJT输出回路输出回路(hul)(hul)电压对输入回路电压对输入回路(hul)(hul)的影响。的影响。第56页/共65页第五十七页，共65页。图3.4.2 h11和h12的意义(yy)h参数的物理(wl)含义见图2.4.2和图2.4.3。图 3.4.3 h21和h22的意义(yy)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

46、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。第57页/共65页第五十八页，共65页。2.4.4 h2.4.4 h参数微变等效电路简化参数微变等效电路简化(jinhu)(jinhu)模型模型h12h12反映三极管内部的电压反馈反映三极管内部的电压反馈(fnku)(fnku)，数量很小，一般可以，数量很小，一般可以忽略。忽略。h22 h22具有电导的量纲，与电具有电导的量纲，与电流源并联时，分流极小，可作开流源并联时，分流极小，可作开路处理。路处理。图 2.4.4 三极管简化h参数模型第58页/共65页第五十九页，共65页。2.4.2 2.4.2 模型模

47、型(mxng)(mxng)中的中的主要参数主要参数 rbe rbe三极管的交流三极管的交流(jioli)(jioli)输入电阻输入电阻 根据二极管的方程式根据二极管的方程式对于三极管的发射对于三极管的发射结结 reVT/iE reQVT/IEQ=26(mV)/IEQ(mA)rbe Q=rbb+rb e 300 +(1+)26/IEQ iBiB输出输出(shch)(shch)电电流源流源 表示三极管的电流放大作用。反映了表示三极管的电流放大作用。反映了三极管具有电流控制电流源三极管具有电流控制电流源CCCS的的特性特性。rb e re归算到基极回路的电阻。归算到基极回路的电阻。rbb 相当于基区

48、的体相当于基区的体电阻电阻,对于小功率三极管对于小功率三极管rbb 300，。，。第59页/共65页第六十页，共65页。3.小信号(xnho)模型分析法的适用范围 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特性曲线的线性范围（即放大区）内。特性曲线的线性范围（即放大区）内。H H参数的值是在静态工作点上求得的。所以，放大电路的动态性能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(xngnng)(xngnng)与静态工作点参数值的大小及稳定性密切相关。与静态工作点参数值的大小及稳定性密切相关。优点：优点：分析放大电路的动态性能指标

49、分析放大电路的动态性能指标(Av(Av、RiRi和和RoRo等等)非常方非常方便，且适用便，且适用(shyng)(shyng)于频率较高时的分析。于频率较高时的分析。缺点缺点：在在BJT与放大电路的小信号等效电路中，电压、电流等与放大电路的小信号等效电路中，电压、电流等电量及电量及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，不能而言的，不能用来分析计算静态工作点。用来分析计算静态工作点。第60页/共65页第六十一页，共65页。2.4.5 用微变等效电路法分析(fnx)共射放大电路共射放大电路如图（a)所示，分析(fnx)步骤如下:（a）电路图）电路图 （b）微变等效

50、电路）微变等效电路图图 2.4.5 共射基本放大共射基本放大(fngd)电路电路1.1.画出放大画出放大(fngd)(fngd)电路的微变等效电路如图所示。电路的微变等效电路如图所示。（动画3-5）第61页/共65页第六十二页，共65页。2.2.求电压放大求电压放大(fngd)(fngd)倍数倍数AuAu第62页/共65页第六十三页，共65页。3.3.3.3.求输入电阻求输入电阻求输入电阻求输入电阻R Ri i和输出电阻和输出电阻和输出电阻和输出电阻R Ro o（1 1）求输入电阻求输入电阻求输入电阻求输入电阻R Ri i第63页/共65页第六十四页，共65页。（2 2）求求求求输出电阻输出电