模拟电子技术基础-第二章放大电路

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,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。,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。,按照掺杂方式的不同分为NPN型和PNP型两种类型,NPN型,PNP型,箭头方向代表PN结指向,、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,IB,IC,N,P,N,C,RC,RB,IEP,IBN,ICBO,ICN,IEN,（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、电子被集电极收集的情况,到达c结边界的电子为c结所吸收，记作ICN= IEN- IBN。,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,推导可得:,、电流分配关系,是到达集电区的电子数和在基区中复合的电子数之比,可以通过改变电流I，获得较大的电流变化,实现电流控制的条件,（）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。,（）外加直流电源保证：发射结正向偏置，集电结反向偏置。,、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,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的固定,（）电流ICQ、 IEQ的稳定,上述稳定点的调整过程可表示为：,. 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,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。,（）输入电阻,（）输出电阻,分压式偏置电路引入的射极电阻RE稳定了静态工作点，但降低了电压增益，提高了输入电阻,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,(1)电压增益,（）输入电阻,（）输出电阻,例 图示电路中，已知三极管的 = ,()画出微变等效电路；（）当Us=15mV时，计算输出电压Uo;() 求输入电阻和输出电阻。,解 (1) PNP型管和NPN管的参数模型相同,（2） 求Uo,UB,=,VCC,RB1,RB2,RB2,+,= -2.8V,（2） 求输出电压Uo,输出电压,（） 输出电阻,2.5. 基本共集放大电路(射极输出器）,、共集放大电路的特点和分析,(b)直流通路,从发射极输出,+VCC,RC,C1,C2,VT,RL,RE,+,+,RB1,+,-,+,-,Rs,(1)静态工作点分析,、共集放大电路的特点和分析,（）电压增益,（）输入电阻,交流等效电路,其中,Au0（Uo、Ui同相）， Au1Uo Ui，称射极跟随器,3. 输出电阻Ro,注意：Rb、 rbe折合到输出回路要除以(1+),.,（输入信号短路，去掉负载，在输出端加电压）,其中,2.5. 基本共基放大电路,、共基放大电路静态分析,+,-,+,-,Rs,Re,RL,Rc,(a)交流通路,Ri,、共基放大电路的动态分析,、共基放大电路的动态分析,（）电压增益,（）输入电阻,（）输出电阻,其中,输入电阻很小,Uo与Ui相位相同,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。,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。,（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。,三种基本放大电路的比较,输出与输入电压相位关系,2.6 晶体管基本放大电路的派生电路,2.6.1 共集共集放大电路,两个晶体管以不同的电路组态联合使用构成组合放大单元电路,等效电流放大系数,NPN型+ NPN型,复合管为NPN型,等效输入电阻,VT1,VT2,ic1,ic2,ib=ib1,ie1=ib2,ic,复合管为NPN型,NPN型PNP型,复合管为NPN型,NPN型PNP型,复合管为PNP型,PNP型PNP型,PNP型NPN型,复合管的组成原则：）每个管子的各极电流均有合适的通路，第一只管的集电极或发射极与第二只管的基极相连。）外加电压保证晶体管工作在放大区）复