[工学]模电课件第三章三极管及放大电路.ppt

第三章半导体三极管及放大电路基础,3.2 共射放大电路,3.3 图解分析法,3.4 小信号模型分析法,3.5 放大电路的工作点稳定问题,3.6 共集和共基放大电路,3.7 放大电路的频率响应,3.1 半导体BJT,NPN型,PNP型,表示发射结正偏时流过发射结的电流方向,第三章 半导体三极管及放大电路基础 3.1 半导体BJT,双极结型晶体管又称晶体管、三极管或BJT。 一、结构及分类（P.6769） 1、结构（三层两结）,基区（B区）： 较薄（微米级）、掺杂浓度低,集电区（C区）： 面积较大,发射区（E区）： 掺杂浓度较高,基极,发射极,集电极,IC,IE,IB,IB：基极电流,IC：集电极电流,IE：发射极电流,E区和C区不可互换,结构特点,2、结构特点 基区很薄；发射区掺杂浓度高；集电区面积大。 这三点决定了BJT具有独特的特点。,发射结(JE),集电结(JC),3、分类,按结构分：NPN型、PNP型 按频率分：高频、中频、低频 按功率分：大功率（3W）、中功率（0.5 3W）、小功率（0.5W） 按材料分：硅（Si）、锗（Ge） 按制造工艺分：平面型和合金型。,二、BJT各电极电流分配关系及放大作用（P.6973）,BJT具有放大作用的条件： 内部条件：满足 结构要求； 外部条件：发射结（Je）正偏，集电结（Jc）反偏。 三极管可组成三种不同组态的电路，分别称为：共基极电 路、共集电极电路和共发射极电路，如图,发射区向基区发射电子 因浓度差，且在JE正偏下，电子扩散运动产生IE。 电子在基区扩散与复合复合的空穴产生IB （复合少扩散 多），复合的空穴由VBB提供，形成基极电流IB，由基极流入、发射极流出，形成输入回路中的电流。同时从基区向发射区也有空穴的扩散运动，形成的电流为IEP。但其数量小，可忽略。 所以发射极电流I E I EN 。,进入P区的电子少部分与基区的空穴合形成电流IB,基区很薄,多数电子很快扩散到集电结。,1、BJT的电流分配的传输过程（以NPN型Si三极管共发射极电路为例）,因复合少,扩散多;对于制成的三极管复合与扩散的比例就一定如:扩/复=100.复合的空穴由EB提供.,(2)集电区收集电子，在JC反偏下收集多数扩散到集电结的电子,产生IC。由Vcc提供大量的空穴在集电区；形成输出回路中的电流。,(3)根据KCL可知：流入BJT的电流为IB、Ic，流出的电流为IE， IE IB+Ic。 (4)集电结反向偏置，由于温度的影响，集电区的少子空穴与基区的少子电子也产生漂移运动，形成极小的穿透电流（又称反向饱和电流）ICBO，该电流虽不大，但对电路的性能影响极大。要尽量克服。,=IC(扩)/IB(复) IB变化引起IC按比例变化,小电流引出大电流,这就是电流放大的作用.电流放大倍数.,2、BJT的电流分配关系（P.71） 有很小的IB，就可形成较大的Ic， IB与Ic都是从e极流出形成IE。 IB+IcIE， IBIEIc 集电极收集到的电子（Ic）是发 射极发出来的电子（IE）的一部分， Ic占IE的比例是多少？用来表示： Ic / IE。称为共集电极电流放大 系数。 1。 由上式可得： Ic IE，代入： IBIEIcIE（1）， 又可得到基极电流与集电极电流的关系，用来表示： Ic / IB /（1） Ic IB 称为共发射极电流放大系数，1 IcIB，此式说明：电流IB能控制电流Ic，控制能力为倍。（常称IB放大了倍，形成Ic，此说法是错误的）。实际BJT是一个CCCS。,3、BJT的放大作用（P.7172）,BJT具有“放大”的前提：集电结反向偏置，发射结正向偏置。,为输入回路，VI特性： 为输出回路，VI特性： IB=（VBBVBE）/RB IC=IB VBE=VBBIB*RB VCE=VCCIC*RC =VCCIB *RC,输入回路和输出回路共接到发射极，故称为“共发射极”放大电路，简称“共射放大电路”。总结：P.72,40,死区电压，硅管Vth=0.5V,工作压降:硅管:UBE 0.7V,输入特性方程: iB=f(uBE) uCE=const,IB(A),UBE(V),20,60,80,0.5,UCE1V,0.7,当uCE 1V后，JE反偏内电场足够大,可将绝大部分电子拉入集电区再增大UCE,IB无明显变化。,锗管:Vth=-0.1V,锗管工作电压：UBE -0.3V,当UCE=0 时，为二极管的正向特性,三、BJT的特性曲线（P.7476）,1、输入特性（P.74） BJT的输入回路只有一个PN结（发射结），当正向偏置时，就相当二极管的正向特性，所以输入特性如图.,输入回路中的IB由式IB=（VBBVBE）/RB决定。 由式可知：改变RB，可以得到不同的IB。,2 输出特性曲线 iC=f(uCE) iB=const,现以iB=60uA一条加以说明。,（1）当uCE=0 V时，因集电极无收集作用，iC=0。,（2） uCE Ic 。,（3） 当uCE 1V后，收集电子的能力足够强。这时，发射到基区的电子都被集电极收集，形成iC。所以uCE再增加，iC基本保持不变。,同理，可作出iB=其他值的曲线。,输出回路中的VCE由IC决定： VCE=VCCIC*RC； IC又由式IC=IB决定，所以不同的IB，就有不同的IC，也就有不同的VCE。 输出回路的特性曲线是根据输入回路中的IB而定的。 它是由一组IB组成的曲线,3. 输出特性曲线可以分为三个区域:,饱和区iC受uCE显著控制的区域，该区域内uCE0.7 V。 此时发射结正偏，集电结也正偏。,截止区iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。 此时，发射结反偏，集电结反偏。,放大区 曲线基本平行等 距。 此时，发 射结正偏，集电 结反偏。 该区中有：,饱和区,放大区,截止区,怎样判断BJT电路处于什么工作状态？（以NPN型硅管为例）,思考题： 根据测量三个管脚对地的电位可判断管子的工作情况。,JC反偏 JE正偏,JC正偏 JE正偏,JC反偏 JE反偏,JC反偏 JE正偏,放大,饱和,截止,放大,例1：测得各管子各极电位如图。判断管子类型，区分e b c,解：依据1）UBE=0.7V (或UBE=0.2V) 确定是硅管还是锗管。 2) UC最低是PNP管,UC最高是NPN管。 3）NPN管：UCUB UE PNP管： UCUB UE,NPN硅,PNP硅,PNP锗,e,b,c,c,b,e,e,b,c,四、BJT的主要参数（P.7681）,1、电流放大系数 （共射极）、（共基极）,直流工作状态下的电流放大系数；,两者相差不大，常用表示。一般=50150为好。,交流工作状态下的电流放大系数，,2、极间反向电流（P.78） 3、极限参数（P.79） ICM、PCM、击穿电压等是设计电路、选择BJT时必须要考虑的。,例:判断管子类型.,2019/4/17,半导体三极管的型号,第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、 C硅PNP管、D硅NPN管,第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、 G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管,国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：,3DG110B,作业:P1403.1.1, 3.1.2预习：3.3节,3.2 共射极放大器,电路放大的条件是： 1)发射结正向偏置， 2)集电结反向偏置。,一.电路的组成及各元件的作用,放大要求: 1)幅度放大, 2)波形不失真,放大对象:交流量.,放大实质: 实现能量的转换与控制.,二三极管的放大原理 三极管工作在放大区： 发射结正偏， 集电结反偏。,UCE（-ICRc）,放大原理：,UBE,IB,IC（bIB）,电压放大倍数：, uo,ui,1.各元件的作用：,RC集电极电阻，将变化的 电流转变为变化的电压，以实现电压放大。,RB 提供适当的基流，使放大器工作在放大区。,晶体管T是放大电路的核心,ui变化 ib变化 按比例ic变化 icRc变化， ic受ui的控制。输入小能量信号，通过三极管的控制作用，去控制UCC所能提供的能量，以在输出端获得一个能量较大的信号。这就是放大作用的实质，晶体管是能量控制器，能量不能放大。只能守恒。,C1、C2：耦合电容，对交流近似短路.信号可通过放大器。而对本级的直流电、信号源与负载相隔离。便于调整静态工作点。,单电源供电,2.放大电路的习惯画法,用电位表示,:合为一个电源,输入.输出与发射极有一个公共点,以它作为参考点,故此放大电路叫发射极放大电路,规定:1)以公共端为地电位,其余各端为正. 2)电流的参考方向: NPN: iB 、ic 流入为正 ，iE流出为正。 PNP: iB 、ic 流出为正 ，iE流入为正 。,3.组成原则：,1）保证JC反偏，JE正偏 2）交流信号畅通。,1.静态工作点Ui=0时电路的工作状态,三. 静态工作点,ui=0时,由于电源的存在，电路中存在一组直流量。,IC,+ UBE -,+ UCE -,由于(IB,UBE) 和( IC,UCE )分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点，所以称为静态工作点。,为什么要设置静态工作点？,放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管工作在线性区，以保证信号不失真。,不设置静态工作点的工作情况,说明产生了非线性失真(钟形波),原因:1).输入特性存在死区 2)负半周Je反偏,只有交流通路的情况.,输出波形失真,由此可见，在交流放大电路中，如果不设置合适的静态工作点，就不能正常放大交流信号（失真）。,静态工作点的设置:当ui=0时预先给一个电流.,2.静态计算 直流通路: C1和C2开路.,1)估算法,RB称为偏置电阻，IB称为偏置电流。,1)由基极回路求IBQ,2)由IBQ求ICQ,3)由集电极回路求:,例：用估算法计算静态工作点。,已知：VCC=12V，RC=4K，Rb=300K ，=37.5。,解：,请注意电路中IB和IC的数量级,四、如何判断放大电路具有放大功能,1、必须具有静态工作点，即发射结正偏、集电结反偏。 静态工作点必须学会计算：输入回路计算IB、VBE， 硅管的VBE0.60.7V；锗管的VBE0.10.2V。,2、交流输入信号必须能够加入到放大器的输入回路中，而不被旁路（短路）。,3、放大后的交流输出信号必须能够送出去（加到负载上），而不被旁路（短路）。举例：,作业：P140: 3.2.1,利用BJT的输入、输出特性曲线求放大电路的静态工作点Q。,方法：先由放大器的输入回路用估算法求出IB； 在BJT的输出特性曲线图中，用VCE=VCCICRC直线，交坐标轴于M （VCC，0）、N（0，VCC/RC），连接M、N，这一直线称为“直流负载线”； 直流负载线交IB于Q点，该点称为“静态工作点”； 由Q点向坐标轴作垂线，分别得到IC、VCE。,直流负载线,静态工作点,3.3 图解分析法,一. 用图解法分析放大器的静态工作点,举例：P.142，T3.3.4,3.3.4 若将图题3.3.1所示输出特性的BJT接成图题3.3.3所示的电路，并设VCC12V，RC1k，在基极电路中用VBB2.2V和Rb50k串联以代替电流源iB。求电路中的IB、IC和VCE的值，设VBE 0.7V。,解：由已知条件可求出： IB（VBBVBE ）/ Rb （2.20.7）/ 50 0.03mA30A， 在输出特性图中，作直流负载线M（ 12V， 0）、N（ 0 ，12/1k），与IB30A交于Q点，由Q点分别向坐标轴作垂线，得： VCE6V，IC6mA， 见左图。,假设在静态工作点的基础上，输入一微小的正弦信号 ui,静态工作点,二.放大电路动态分析,注意：uce与ui反相！,1、不负载电阻的情况,在放大器的输入端加入微小正弦信号，放大器处于 动态工作状态。用图解法分析动态的步骤是：P.87,各点波形,uo比ui幅度放大且相位相反,IB,UCE,IC,结论：（1）放大电路中的信号是交直流共存，可表示成：,虽然交流量可正负变化，但瞬时量方向始终不变,（2）输出uo与输入ui相比，幅度被放大了，频率不变，但相位相反。,2、带负载电阻的情况,电路图,直流通路,交流通路等效图,交流通路,直流工作情况：求静态工作点，方法同前。也可画出直流通路求IB、IC、VBE。,交流工作情况：先画出电路的交流通路，原则是：耦合C、旁路C对交流信号相当于短路，直流电压源内阻很小，也视为短路。交流负载电阻为：,在输出特性图中画出交流负载线。,过Q点作斜率为1/RL的直线，此线为交流负载线。按前述方法，可作出uce、ic的波形及动态范围。 Uce的动态范围：负半周为VR，正半周为VF。 由图看出：VRVF，负半周VR大于正半周VF。 造成波形失真。 讨论： 接入负载RL后，负载加重，输出波形减小； Q点应选在负载线的正中间，输出波形最大； Q点过高或过低，会使波形进入饱和区或截止区，造成波形饱和失真或截止失真。,交流负载线的作法：,IB,交流负载线,直流负载线,斜 率为-1/RL 。 （ RL= RLRc ）,经过Q点。,注意： （1）交流负载线是有交流 输入信号时工作点的运动轨迹。,（2）空载时，交流负载线与直流负载线重合。,uo,可输出的最大不失真信号,（1）合适的静态工作点,三、静态工作点的选择对输出波形的影响,不管是否接负载电阻RL，放大电路的交、直流负载线均过Q点，要使输出波形不失真，整个波形必须工作在放大区，不能进入饱和区和截止区；要使输出信号为最大（波形为最大且不失真），Q点必须设在负载线的正中部。各电路元件参数对Q点的影响：,1、基极偏置电阻Rb对Q点的影响：,uo,（2）Q点过低信号进入截止区,称为截止失真,波形上部失真, IB（VCCVBE）/RbVCC/Rb Rb大IB小ICIB小，Q点（Q1），,Q1,Q,uo,（3）Q点过高信号进入饱和区,称为饱和失真,波形下部失真。,截止失真和饱和失真统称“非线性失真”,同理：Rb小IC大，Q（Q2） ， 造成饱和失真,Q,Q2,2、直流负载电阻RC对Q点的影响： RC大负载线斜Q点左移（Q1），波形容易进入饱和区，造成饱和失真。 同理：RC小负载线陡Q点右移，造成截止失真。,3、其他参数对Q点的影响： VCC一般不变。VCC变化使负载线平移。 太大，ICIB，Q点上移，容易造成饱和失真。,三、电路参数确定之后，求输出最大波形（最大不失真幅度）,电路参数确定之后，Q点也就确定了。如果Q点不在放大区的正中间，就有可能出现失真（如图）。如要得到最大不失真波形，必须从输出特性图中分别求出VR、VF，然后取： VCEminVR、VF VF ICRC（正半周幅值） VRVCEVCES（负半周幅值）,五、利用图解法对电路分析有什么优点？ 1、图解法直观形象地反映晶体管的工作情况（动态、静态）； 2、便于分析输出波形失真情况和造成什么样的失真以及造成失真的原因； 3、便于分析最大输出幅度以及最大输出功率： PomaxVcEmaxIcmax,作业：.P.141 T3.2.2，T3.3.4 预习3.43.5节,3.4 小信号模型分析法（P.92）,用图解法分析放大电路的前提是：必须预先知道BJT的输入、输出特性曲线，先画出负载线，求出静态工作点Q，从图形中求出VCE、IC，根据IB的变化，画出输出波形，比较直观、形象。 缺点：不精确；不能定量分析电路的放大倍数A、输入电阻Ri、输出电阻Ro。 BJT是非线性器件，如果输入ui是小信号，用图解法分析就无能为力了。此时应将BJT的非线性等效为线性元件，再利用所学过的电路知识去分析放大电路。 在第二章中，曾将二极管PN结在小信号情况下等效为一个结电阻RD，而BJT是两个PN结，集电结是一个可控元件，不能简单地运用二极管等效模型。,一、三极管小信号（微变信号）等效模型（P.9397）,BJT为一个二端口电路，命为输入口、输出口。 从输入口看进去：可以看成一个电压源，内阻为hie，电压源大小为hreuce； 从输出口看进去：可以看成一个电流源，内阻为1/hoe，电流源大小为hfeib； 这种等效方法称为H参数等效法，各参数的定义：P.94,一般情况下，反向电压传输比hre0；输出电导hoe0， 1/hoe，因此BJT的H参数可简化如下图。图中：rbe为发射结结电阻，大小：P.97；受控电流源大小为：icib。,3.4 小信号模型分析法,思路：将非线性的BJT等效成一个线性电路,条件：交流小信号,1、三极管的h参数等效电路,一 . 三极管的共射低频h参数模型,根据网络参数理论：,求变化量(全微分),在小信号(正弦波)情下：,各h参数的物理意义：,输出端交流短路时的 输入电阻，用rbe表示。,输入端开路时的电压反馈系数， 用r表示。,输出端交流短路时的电流放大 系数， 用表示。,输入端开路时的输出电导，用1/rce表示。,该式可写为：,由此画出三极管的h参数等效电路：,2、简化的h参数等效电路,（1）r10-3，忽略。,（2）rce105，忽略。,得三极管简化的h参数等效电路。,3、rbe的计算：,由PN结的电流公式：,（常温下）,其中：rbb=200,二、用H参数小信号模型分析共射极基本放大电路（P.97101）,方法及步骤： 1、画放大电路的直流通路，计算静态工作点,2、画放大电路的交流通路和小信号等效图,3、求放大电路的电压放大数：,4、求放大电路的输入电阻Ri： 根据输入电阻的定义（P.16），输入电压与输出电压之比，定量分析时，断开信号源，人为外加一测试电压VT，得到测试电流IT，即可求出输 入电阻Ri：RiVT / IT,5、求放大电路的输出电阻Ro： 定量分析输出电阻时（P.17），信号源短路，保留内阻，负载开路，在输出端人为外加一测试电压VT，得到测试电流IT，即可求出输出电阻Ro：RoVT / IT,注:(1)R I不包含RS (2)R0不包含RL,6、求放大电路的输出电压对信号源电压的放大倍数：,举例：P.145 T3.4.1（c）,例1:电路如下图所示，已知三极管的参数 ， = 40，VBE = 0.7V，电路的其他参数VCC = 12V，RS = 500，RB = 300K，RC = 4K，RL= 4K， （1）求开关K断开和闭合两种情况下电路的电压放大倍数AV和源电压放大倍数AVS；（2）求输入电阻Ri和输出电阻RO；（3）求最大输出电压的有效值。,解：（1）求电压放大倍数,由电路的直流通路可得:,画小信号等效电路如图（b）所示。,K断开：,K闭合：,接入RL后，电压放大倍数减小。,由等效电路，Ri = Rb / rbe = 200 / 0.866 0.866K,K断开：,K闭合：,（2）求输入电阻与输出电阻： Ri = Rb / rbe = 200 / 0.866 0.866K RO = RC = 4K,例2:P.143 T3.4.2,3.4.5 在图题3.4.5所示电路中，设电容C1 、C2 、C3 对交流信号可视为短路。（1）写出静态电流IC及电压VCE的表达式；（2）写出电压增益AV、输入电阻Ri 和输出电阻Ro的表达式 ；（3）若将电容C3开路，对电路将会产生什么影响？,解：（1）IC、VCE的表达式,（2）AV、Ri 、Ro的表达式 先画出图（a）的小信号等效图如图（b），即可写出： rbe200（1）26mV/IE； RLRL/RC； AVRL / rbe ； RiR1/ rbe ； RoR2 。,（2）C3 开路，对电路静态工作无影响，对动态的影响是： RL（R2R3）/ RL，（增加） AV RL / rbe ，（增加） Ro R2R3 ， （增加） Ri R1/ rbe （不变）。,作业：P.143： T3.4.2，T3.4.4，,3.5 放大电路的工作点稳定问题,一、问题的提出 从图解法分析，Q点的选择对放大器输出波形及幅度有极大的影响。要求Q点选择在放大区中间且不随外界因素而变动。 1、温度对Q点的影响：,当温度t ICBO ICEO=（1+） ICBO IC。 当温度t，发射区电子 ，扩散到集电区的数 量，使得IC。 = （IC）/IB ， tIC 当温度t，发射结结电阻rbe，使得VBE， IB=（VCC-VBE）/RbIC 综上所述：t（ICBO，VBEIC VCE=（VCCICRC）Q点上移，容易造成饱和失真。反之，t容易造成截止失真。,2、管子（BJT）工作时间长，老化，造成管子参数变化，引起Q点变化； 3、大批量生产时，各管子的等参数不可能完全一致，Q点就不一致，产品调试困难。 4、维修时更换的BJT不可能和原来的完全一致。 5、产品工作的环境温度等不一样，（如哈尔滨、海南）造成Q点不一致，引起产品性能差异很大。,解：（1）T25时 IB（VCCVBE）/Rb（120.7）/75015A ICIB60150.9mA VCE VCCICRC10.96.85.88V （2）T75时 756060(7525)0.5%75 VBE（75）VBEVBE 0.7（2mV/）(7525) 0.6V IB（75）（VCCVBE75）/ Rb（120.6）/75015.2A IC（75）(75)I B(75) 7515.21.14 mA VCE(75) VCCIC(75)RC121.146.84.25V （3）T25，115时，Rb不变，IB不变，换用115，则： ICI B115151.725 mA VCE VCCICRC121.7256.80.27V，放大电路进入饱和区。,从上分析，最后都导致IC不稳定，使得VCE不稳定，在电路中如何使IC不受温度和管子的影响呢？,例1: P.145 :3.5.1 对固定偏流电路，如VCC12V，Rb750k，RC6.8k，采用3DG6型的BJT：（1）当T25时，60，VBE0.6V，求Q点；（2）如随温度的变化为0.5%/，而VBE随温度的变化为2mV/，当温度升高至75时，估算Q点的变化情况；（3）如温度维持在25不变，只是换用一个115的管子，Q点将如何变化，此时放大电路的工作状态是否正常？,二、解决的办法,出发点：P.103 （1）、（2） 电路设计为“分压式射极偏置放大电路”。P.103。稳定Q点的原理是：,1、流过Rb1中的电流为（I1+IB），流过Rb2中的电流为I1，如果使I1IB，则： （I1+IB）I1。此时B点的电位为：,2、又VBVEVBEVEVBVBE，如果VBVBE，则：VE受BJT的VBE的影响就明显减小。电路设计时： Si：I1（510）IB Ge：I1（1020）IB VB（3 5）V VB（1 3）V,3、求Q、AV、Ri、Ro的方法： 由直流通路求Q点；画交流通路和小信号等效图，分步求出AV、Ri、Ro。 求Q点。由直流通路可得：,由（1）可知：IC只与外界因素有关，受BJT参数影响较小，只要保证外界线性元件稳定，Q点也就稳定。,T IC IE VE(=IERE) VBE(=VB-VE) IB IC,稳Q的自动调节过程 :, 求,图中：,如果接入负载RL，则交流负载为：RLRC/RL，此时的电压放大倍数为：,如果求对信号源的电压放大倍数，则：, 求输入电阻Ri,特点： 固定偏置电路的RiRb/ rbe，可见分压式偏置电路的Ri； 射极电阻Re反映到输入端，其阻值增加了（1+）倍。, 求输出电阻Ro,在输出端加入测试电压VT，因为电流源ib内阻很大，可视为开路，从输出端向放大器内部看去，仅Rc起作用，所以： RoRc,三、固定偏置与分压式偏置共射放大电路比较,是否有办法既能保证电路的稳定又不使放大倍数下降？ 举例：,例2: 射极偏置电路如图所示，已知 =100，VBE = 0.7（1）估算静态工作点的值； （2）求电压放大倍数AV、输入电阻Ri及输出电阻RO； （3）当vS20mv时，vO为多少？ （4）若将射极旁路电容CE断开，重求电压放大倍数AV、输入电阻Ri及输出电阻RO。 解：（1）用估算法计算静态工作点的值：,（2）求电压放大倍数AV、输入电阻Ri及输出电阻RO 求动态参数时，应先画微变等效电路，如图6.3.5（a）所示。 则有：,电压放大倍数为：,输入电阻为：,输出电阻为：,（3）当vS = 20mV时，源电压放大倍数为：,（4）当旁路电容CE开路后，微变等效电路如图6.3.5（b）所示。由于ICIE没变，则仍有rbe=1.94K，所以电压放大倍数为：,求输入电阻：,可见，去掉旁路电容后，输入电阻提高了，这是因为流过RE电流是 ，它是流过rbe的电流的（1+）倍，把RE折合到基极回路后，等效于一个（1+）RE的电阻。,输出电阻为： RO = RC = 3K,由以上分析计算可见，去掉旁路电容CE后，使电压放大倍数大大降低，影响放大作用，但输入电阻增加，输出电阻不变。因此，为了得到较大的电压放大倍数，一般都在发射极电阻RE上并联旁路电容CE。,例3:P.146 3.5.3 射极偏置电路和BJT的输出特性曲线如图题3.5.3所示，已知60。（1）分别用估算公式和图解法求Q点；（2）求输入电阻rbe ；（3）用小信号模型分析法求电压增益AV；（4）求输出电压最大不失真幅度；（5）若电路其他参数不变，如果要使VCE4V，问上偏置电阻为多大？,解：（1）估算法： VBVCCRb2/(Rb1Rb2)1620(6020)4V VEVBVBE40.73.3V IEVE / Re3.32k1.65mAIC IBIC /1.656027.5A VCE VCC（RC + Re）IC 16（3 + 2）1.65 7.75V,（2）rbe200（1）26mV/IE 200（160）26mV1.651.2k,作图法见图（b）。作直流负载线A（0，16V），B（16/5，0），过IC1.65mA作水平线交AB于Q点，过Q点作垂线，得VCE7.8V，IB28A。 （2）小信号等效图见图（c），（3）求电压增益AV RLRC/RL36(36)2k； AVRL/ r be6021.2100 （4）求输出电压最大不失真幅度 过Q点作斜率为1/RL的直线MN，OPVCE4VPNV om QPPNtg（180）tg（1/ RL）1/ RL V omPNQP RL IC RL 1.6523.3V （5）求偏置电阻 IC（ VCCVCE）/（RC Re）（164）/（32）2.4mA IBIC /2.4 / 600.04mA； IEICIB2.44 mA； VEIE Re2.4424.88V ； VBVEVBE4.880.75.58V ； IRb2VB / Rb25.58200.275 mA ； Rb1（VCCVB）/（IRb2IB）（165.58）/(0.2750.04)32k,例4:P.146 T3.5.5,3.5.5 在图题3.5.5所示的电路中，VS为正弦波小信号，其平均值为0，BJT的100。（1）为使发射极电流IE约为1mA，求Re的值；（2）如需建立集电极电压VC约为+5V，求RC的值；（3）设RL5K，求AVS。电路中的Cb1和Cb2的容抗可忽略，取RS500。,I解：（1）求Re ： IBIE/11000.01mA； VB0IBRS0V ； VE VBVBE0.7V； Re(VE VEE )/IE0.7(15)/1mA14.3k。 （2）求RC RC （VCCVC）/IC （155）/1mA10k。 （3）求AVS 电路的小信号等效图如图（b）所示。 rberbb（1）26mV/IE200（1100）26/1mA2.8 k； RLRC/RL105（105）3.3k； AVSVO/ V S/（Rsrbe）1003.3（0.52.8）100,作业：P.146 T3.5.3(1).(2).(3).(5) T3.5.4 预习：3.6,3.6 共集电极电路和共基极电路,一、共集电极放大电路（P.106110） 1、电路形式（P.107）,固定偏置型 分压偏置型,2、静态工作点分析,(2) 求输入电阻Ri,(3) 求输出电阻Ro（P.109）,特点：（）与同相； （）V1；（3）RI大，R0小。,3、动态分析 画交流通路和小信号等效图，求AV。,特点： （1）AV1； （2） uoui同相。共集电极放大电路又称为“电压跟随器”。（3）RI大，R0小。,例1：电路如图题（a）所示，已知VBE = 0.6V， = 50，RB1 = 75K，RB2 = 33K，RC = 3K，RE = 2K，RL = 2K，RS=1K，VCC = 15V， 估算静态工作点，并求源电压放大倍数AVS、输入电阻Ri及输出电阻RO。,解： （1）求静态工作点：,（2）画小信号等效电路如图（b）所示。则,（3）求电压放大倍数AV及源电压放大倍数AVS：,（4）求输入电阻Ri和输出电阻RO：,二、复合管（P.110111）,在第一章曾提到：输入电阻大，对信号源索取功率小，影响也就小；输出电阻小，带负载能力强。要使Ri大、Ro小，由下式可知，均与有关，要求越大越好。如何提高BJT的值。采用复合管即“达林顿”管。,1、什么是复合管 把两个或两个以上的三极管按一定规律组合在一起，形成一个BJT，并符合BJT的电流关系：,复合管必须满足BJT的电流关系；复合后相当于一个BJT；这个BJT 的极性决定于第一个BJT的极性。,2、复合管的值和rbe,三、共基极放大电路（P.111113）,共基极放大电路,直流通路,1、共基极放大电路形式及静态工作点分析,射极偏置电路的直流通路相同，所以静态分析也一样，即：,2、利用小信号等效图求电压增益AV、输入电阻Ri、输出电阻Ro（P.112113）,（1）电压放大倍数：,（2）输入电阻,式中输入电阻，用reb表示 ，它比共射极接法时的输入电阻减小了（1+）倍。Ri很小，只有几十欧姆几百欧姆。,可见，共基极电路与共射极电路一样，具有足够大的电压放大能力，且输出电压与输入电压同相位。,（3）输出电阻,由放大电路输出端看过去的电阻为： RO = RC,由以上分析可知，由于共基极电路的电流放大系数小于1且接近于1，所以共基极电路又称为电流跟随器。虽然共基极电路不能放大电流，但电压放大倍数较大，故同样可实现功率放大。,共基极电路的特点： （1）电压放大作用强，V0与VI同相位； （2）无电流放大作用，称电流跟随器； （3）输入电阻很小。,例2 : 由PNP管构成的共基极电路如下图（a）所示，已知，VBE = -0.2V， = 80，RB1 = 22K，RB2 = 8K，RC = 3.1K，RE = 1.9K，RL = 6.2K，-VCC = -15V。估算静态工作点Q，并求电压放大倍数AV、输入电阻Ri及输出电阻RO。 解：（1）估算工作点 由图（b）所示的画直流通路，有：,（2）求电压放大倍数,画出图（a）的微变等效电路如图（c）所示,(3）求输入电阻,（4）求输出电阻 RO = RC = 3.1K,例3: 3.6.4 电路如图题3.6.4（a）所示。BJT电流放大系数为，输入电阻为rbe ，略去了偏置电路。试求下列三种情况下的电压增益AV、输入电阻Ri 和输出电阻Ro ：uS20，从集电极输出；uS10，从集电极输出；uS20，从发射极输出。并指出上述、两种情况的相位关系能否用图（b）来表示？符号“+”表示同相输入端，即uC与ue同相，而符号“” 表示反相输入端，即uC与ub反相。,解：（1）实为射极偏置共射放大电路。能用图（b）来表示，如图（c）所示。 AVRC /rbe（1）Re Rirbe（1）Re RORc （2）实为共基放大电路。能用图（b）来表示，如图（d）所示。 AVRC /rbe（1）Re RiRerbe（1） RORc （3）实为射极输出器（共集放大电路）。不能用图（b）来表示。 AV（1）Re/rbe（1）Re Rirbe（1）Re RORe/rbe/（1）,四、三种基本放大电路组态的比较（P.113115）见P.114表3.6.1,根据前面的分析，现对共射极、共集电极和共基极三种电路的特点进行比较。其主要特点和应用大致可归纳如下： （1）共射极电路的电压、电流及功率放大倍数都较大，但输入电阻较低，输出电阻较大，频带较窄，常用作低频电压放大电路中的单元电路，或在多极放大电路中作中间放大级。 （2）共集电极电路只能放大电流不能放大电压，电压放大倍数小于且接近于1，具有电压跟随的特点，其输入电阻大，输出电阻小，常用于多级放大电路的输入级和输出极，或作为隔离用的中间级。 （3）共基极电路只能放大电压不能放大电流，且输入电阻很低，这使三极管的的结电容影响不明显，所以其频率特性好，常用于宽频带放大电路中。,作业：P.148 T3.6.2,3.7 放大电路的频率响应,在放大电路中，由于电抗元件（如电容）及晶体管极间电容的存在，当输入信号的频率过高或过低时，不但放大倍数的数值会变小，而且还将产生超前或滞后的相移。说明放大倍数是信号频率的函数，这种函数关系称为频率响应或频率特性。 在放大电路中，由于半导体管的极间电容的存在，对信号构成了低通电路，即对于频率足够低的信号相当于开路，对电路不产生影响；而当频率高到一定程度时，极间电容将分流，从而导致放大倍数的数值减小且产生相移。 在放大电路中，由于耦合电容的存在，对信号构成了高通电路，即对于频率足够高的信号相当于短路，信号几乎无损失地通过；但当信号频率低到一定程度时，电容的容抗不可忽略，信号将在其上产生压降，从而导致放大倍数的数值减小且产生相移。,一、RC低通电路的频率响应（P.116118）,在低通电路中，C1是管子的极间电容线路的分布电容等。输入、输出信号均为复变函数，利用复变量s