基本放大器PPT课件

.,1,第三章基本放大器,3.2共射极放大电路,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共集电极电路和共基极电路,3.1半导体BJT,3.1半导体BJT3.1.1BJT的结构简介,半导体三极管，也叫晶体三极管。由于工作时，多数载流子和少数载流子都参与运行，因此，还被称为双极型晶体管（BipolarJunctionTransistor,简称BJT）。BJT是由两个PN结组成的。,NPN型,PNP型,符号:,三极管的结构特点:（1）发射区的掺杂浓度集电区掺杂浓度。（2）基区要制造得很薄且浓度很低。,BJT的结构,3.1.2BJT的电路分配及放大作用（NPN管）,若在放大工作状态：发射结正偏：,+UCE,UBE,UCB,集电结反偏：,由VBB保证,由VCC、VBB保证,UCB=UCE-UBE,0,三极管在工作时要加上适当的直流偏置电压。,发射结加正向偏置电压,集电结加反向偏置电压,电流均受此电压控制,（1）因为发射结正偏，所以发射区向基区注入电子，形成了扩散电流IEN。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IEIEN。,1BJT内部的载流子传输过程,（2）发射区的电子注入基区后，变成了少数载流子。少部分遇到的空穴复合掉，形成IBN。所以基极电流IBIBN。大部分到达了集电区的边缘。,另外，集电结区的少子形成漂移电流ICBO。,（3）因为集电结反偏，收集扩散到集电区边缘的电子，形成电流ICN。,三个电极上的电流关系:,IE=IC+IB,定义：,(1)IC与IE之间的关系:,所以:,其值的大小约为0.90.99。,2电流分配关系,(KVL),(2)IC与IB之间的关系：,联立以下两式：,得：,所以：,得：,令：,3.1.3BJT的特性曲线（共发射极接法）,(1)输入特性曲线iB=f(uBE)uCE=const,（1）uCE=0V时，相当于两个PN结并联。等同PN结的特性曲线,（3）uCE1V再增加时，曲线右移很不明显。,（2）当uCE=1V时，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，所以基区复合减少，在同一uBE电压下，随着uCE的增大,iB减小。特性曲线将向右稍微移动一些。,输入,输出,VBE不变,（2）uCEIc。,（3）当uCE1V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。,(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=0V时，因集电极无收集作用，iC=0。,iB不变,饱和区iC受uCE显著控制的区域，该区域内uCE0.7V。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,输出特性曲线可以分为三个区域:,3.1.4BJT的主要参数,1.电流放大系数,（2）共基极电流放大系数：,一般取20200之间,2.3,1.5,（1）共发射极电流放大系数：,静态,动态,2.极间反向电流(know),（2）集电极发射极间的穿透电流ICEO基极开路时，集电极到发射极间的电流穿透电流。其大小与温度有关。,（1）集电极基极间反向饱和电流ICBO发射极开路时，在其集电结上加反向电压，得到反向电流。它实际上就是一个PN结的反向电流。其大小与温度有关。锗管：ICBO为微安数量级，硅管：ICBO为纳安数量级。,3.极限参数(learn),（1）集电极最大允许电流ICM,（2）集电极最大允许功率损耗PCM集电极电流通过集电结时所产生的功耗，PC=ICUCE,PCM,f时,可得：fT0f,f共发射极截止频率fT特征频率,三.阻容耦合共射放大电路的频率响应,对于如图所示的共射放大电路，分低、中、高三个频段加以研究。,1.中频段所有的电容均可忽略。可用前面讲的h参数等效电路分析,中频电压放大倍数：,2.低频段,在低频段，三极管的极间电容可视为开路，耦合电容C1、C2不能忽略。为方便分析，现在只考虑C1，将C2归入第二级。画出低频等效电路如图所示。,可推出低频电压放大倍数：,该电路有一个RC高通环节。有下限截止频率：,共射放大电路低频段的波特图,幅频响应：,相频响应：,在高频段，耦合电容C1、C2可以可视为短路，三极管的极间电容不能忽略。这时要用混合等效电路，画出高频等效电路如图所示。,3.高频段,用“密勒定理”将集电结电容单向化。,用“密勒定理”将集电结电容单向化：,其中：,用戴维南定理将C左端的电路进行变换：,忽略CN，并将两个电容合并成一个电容:得简化的高频等效电路。,其中：,可推出高频电压放大倍数：,其中：,其中：,该电路有一个RC低通环节。有上限截止频率：,共射放大电路高频段的波特图,幅频响应：,相频响应：,4.完整的共射放大电路的频率响应,（1）通频带：,（2）带宽-增益积：fbwAum,BJT一旦确定，带宽增益积基本为常数,5.频率失真由于放大器对不同频率信号的放大倍数不同而产生的失真。,频率失真动画演示,两个频率响应指标：,本章小结,1基本放大电路的组成。BJT加上合适的偏置电路（偏置电路保证BJT工作在放大区）。2交流与直流。正常工作时，放大电路处于交直流共存的状态。为了分析方便，常将两者分开讨论。直流通路：交流电压源短路，电容开路。交流通路：直流电压源短路，电容短路。3三种分析方法。（1）估算法（直流模型等效电路法）估算Q。（2）图解法分析Q（Q的位置是否合适）；分析动态（最大不失真输出电压）。（3）h参数交流模型法分析动态（电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等）。,4三种组态。（1）共射AU较大，Ri、Ro适中，常用作电压放大。（2）共集AU1，Ri大、Ro小，适用于信号跟随、信号隔离等。（3）共基AU较大，Ri小，频带宽，适用于放大高频信号。5多级放大器。两种耦合方式：阻容耦合与直接耦合。