模拟电子技术基础-第2章_放大电路_2011.9

第2章 双极型晶体管三极管 和基本放大电路,2.1 双极型晶体三极管,2.2 晶体管放大电路的性能指标和工作原理,2.3 晶体管放大电路的图解分析法,2.4 等效电路分析法,2.5 其他基本放大电路,2.6 组合放大单元电路,1,作业,4, 7, 14, 15, 18, 24 ,25补充EDA作业： 例2-3 自测题12，23,2,本章的重点与难点,本章所讲述的基本概念、基本电路和基本分析方法是学习后面各章的基础。重点: 双极型晶体管的特性、放大的概念、放大电路的主要指标参数、基本放大电路和放大电路的分析方法。包括共射、共集、共基放大电路的组成、工作原理、静态和动态分析,3,难点: 有关放大、动态和静态、等效电路等概念的建立；电路能否放大的判断；各种基本放大电路的性能分析等。 而上述问题对于学好本课程至关重要。,4,第2章 双极型晶体管三极管 和基本放大电路,2.1.1 双极型晶体三极管的结构及类型,在同一个硅片上制造出三个掺杂区域，三个区分别叫发射区、基区和集电区。,2.1 双极型晶体三极管,引出的三个电极分别为：发射极e 、基极b和集电极c。,基区和集电区形成集电结，发射区和基区形成发射结。,5,按照掺杂方式的不同分为NPN型和PNP型两种类型,NPN型,6,PNP型,箭头方向代表PN结指向,7,、两个PN结无外加电压,2.1.2 晶体管中的电流控制作用,（以NPN型为例说明）,载流子运动处于动平衡，净电流为零,、发射结加正向电压，集电结加反向电压 （放大区）,8,IB,IC,N,P,N,正极拉走电子，补充被复合的空穴，形成 IB,C,RC,RB,IEP,IBN,ICBO,ICN,IEN,9,e结正偏 ，c结反偏,（1）发射区向基区注入电子,e区的多子电子通过e结扩散到基区，形成扩散电流IEN；同时基区的多子空穴扩散到e区，形成扩散电流IEP。二者实际方向相同，因此发射极电流IE= IEN+ IEP IEN 。,（2）电子在基区的扩散与复合,e区的电子注入b区后，在b区被复合(IBN)，大部分仍往c区扩散。,（3）电子被集电极收集,到达c结边界的电子为c结所吸收，记作ICN= IEN- IBN。,10,发射区发射的总电子数（对应于），绝大部分被集电区收集（对应于），极少部分在基区与空穴复合（对应于I）,IE = IC+ I,集电区收集的电子数与发射区发射电子数的比值定义为电流放大系数,11,推导可得:,、电流分配关系,12,可以通过改变电流I，获得较大的电流变化,其中 是到达集电区的电子数和在基区中复合的电子数之比，此值通常为几十至上百,13,实现电流控制的条件,（）内因： 晶体管结构上的保证：三个浓度不同的掺杂区、基区薄，掺杂浓度低；集电结面积大。,（）外因： 外加直流电源保证：发射结正向偏置，集电结反向偏置。,14,、共射接法中的电流关系,射极为公共端，IB为输入回路电流，IC为输出回路电流,15,16,为共射交流电流放大系数,2.1. 共射接法晶体管的特性曲线(以NPN管为例）,公共端,17,晶体管工作在放大状态的外部条件是：,（1）发射结正向偏置；（2）集电结反向偏置。,对于NPN型三极管应满足: Ube 0,Ubc Ub Ue对于PNP型三极管应满足: Ube 0即 Uc Ub IBQ,UB几乎只与电阻和电源有关，与晶体管参数无关。,（）基极电位UB,117,（）电流ICQ、 IEQ的稳定,118,Q点稳定的原因： UBQ在温度变化时基本稳定。 RE的直流负反馈作用。,119,. 分压式偏置稳定共射放大电路的动态分析,画出微变等效电路,（）电压增益,120,= R1 / R2 / rbe +（1+ ）R ,（）输入电阻,注意：通过rbe及R的电流不同。R折合到输入回路等效为电流是I b时电阻增大了1+倍。,121,（3）输出电阻,RO,122,分压式偏置电路引入的射极电阻RE稳定了静态工作点，提高了输入电阻，但降低了电压增益。,在RE上并联旁路电容CE可以在不影响动态性能的前提下，稳定静态点。,123,(1)电压增益,(2) 输入电阻,(3) 输出电阻,124,例 图示电路中，已知三极管的 = 50,(1) 画出微变等效电路；(2) 当Us=15mV时，计算输出电压Uo;(3) 求输入电阻和输出电阻。,解 PNP型管和NPN管的H参数简化模型相同,3AX25：PNP，锗材料，低频小功率,125,1. 静态分析，计算所需的静态工作点值IEQ,126,2. 动态分析，画微变等效电路,127,1）输入电阻,128,2）电压放大倍数,源电压放大倍数,输出电压,129,(3) 输出电阻,130,2.5.2 基本共集放大电路 CC（射极输出器）,.共集放大电路的特点及分析,负载接在发射极,集电极直接(或通过小电阻)接电源。,131,直流通路,(1)静态工作点分析,132,(2)电压增益,画交流等效电路,其中,Uo、Ui同相, Au1，Uo Ui，又称射极跟随器。,133,(3) 输入电阻,利用阻抗折算原理,输出回路电阻折合到输入回路需乘(1+ ),134,3. 输出电阻Ro,Rs,rbe,.,RB, Ib,b,c,e,RE,+,_,Ie,.,.,.,Rs,（输入信号短路，去掉负载，在输出端加电压）,输入回路电阻折合到输出回路需除以(1+ ),135,.,共集电极放大电路特点:,136,2.5. 基本共基放大电路,.共基放大电路静态分析,(1)电路构成:,137,+,(2)静态分析,138,.共基放大电路的动态分析,139,（）电压增益,微变等效电路,140,（）输入电阻,（）输出电阻,输入电阻很小。,141,2.5.4 三种晶体管基本放大电路的比较,电路组成上的区别主要在于输入和输出信号接在晶体管的哪个极。,（1）共射电路信号从基极输入、集电极输出，电路具有电流、电压和功率的放大作用。但输出电阻较大，带负载能力不强，不适合功率放大电路。,142,2.5.4 三种晶体管基本放大电路的比较,（2）共集电路信号从基极输入、发射极输出，实现“电压跟随”无电压放大作用，只有电流放大作用，所以仍 具功率放大作用。因输出电阻小，带负载能力强，适合作功率放大。,143,（3）共基电路信号从射极输入、集电极输出，实现“电流跟随”无电流放大作用，只有电压放大作用。因输出电阻大，不适合作功率放大。,2.5.4 三种晶体管基本放大电路的比较,144,145,三种基本放大电路的比较,输出与输入电压相位关系,146,2.6 晶体管基本放大电路的派生电路,2.6.1 复合管的概念,为进一步改善放大电路的性能，可用多只晶体管构成复合管，取代放大电路中的一只晶体管。,147,可以证明复合管的等效电流放大系数为：,148,）每个管子的各极电流均有合适的通路，前一只管的集电极或发射极与后一只管的基极相连。）每只管子的各极电流均有合适的通路，外加电压保证晶体管工作在放大区。,复合管的组成原则：,复合管的类型与前一只管类型相同。,149,VT1,VT2,ic1,ic2,ib=ib1,ie1=ib2,ic,复合管为NPN型,NPN型PNP型,150,NPN型+ NPN型,复合管为NPN型,151,复合管为NPN型,NPN型PNP型,152,复合管为PNP型,PNP型PNP型,PNP型NPN型,153,2.6.2 共集共射放大电路(第4章讲）,1） 电压增益,（RL=）,1. 静态分析 2. 动态分析,154,2.6.2 共集共射放大电路,输入电阻较大,2）输入电阻:,155,2.6.2 共射共基放大电路,基极电位,可以求得,静态分析,156,2.6.2 共射共基放大电路,组合电路的电压增益,与单管共射放大电路近似优点在于有较宽的频带,157,本章小结,1. 双极型晶体管的种类、符号2. 放大电路的组成原理及正常工作条件(1) 静态工作点Q(2) 交流信号的正常引入与输出 三极管能否正常放大判断 工作状态判断（放大区、截止区与饱和区）,158,3、放大电路的分析方法,(1) 静态工作点Q的求解：IBQ、UBEQ、ICQ、UCEQ(2) 动态分析1）图解法：失真分析、最大不失真输出电压的估算2）微变等效电路法 电压（源电压）放大倍数、输入电阻及输出电阻的估算,159,4. 晶体管基本放大电路的分析（三种基本连接方式）,(1) C