电子技术基础模拟部分第六版ch05PPT课件

1、 2华中科技大学 张林 电子技术电子技术基础模拟部分基础模拟部分 1 1 绪论 2 2 运算放大器 3 3 二极管及其基本电路 4 4 场效应三极管及其放大电路 5 5 双极结型三极管及其放大电路 6 6 频率响应 7 7 模拟集成电路 8 8 反馈放大电路 9 9 功率放大电路 10 10 信号处理与信号产生电路 11 11 直流稳压电源 华中科技大学 张林3 5 5 双双极结型三极管及其放大极结型三极管及其放大电路电路 5.1 BJT5.1 BJT 5.2 5.2 基本共射极放大电路基本共射极放大电路 5.3 BJT5.3 BJT放大电路的分析方法放大电路的分析方法 5.4 BJT5.4

2、BJT放大电路静态工作点的稳定问题放大电路静态工作点的稳定问题 5.5 5.5 共集电极放大电路和共基极放大电路共集电极放大电路和共基极放大电路 5.6 FET5.6 FET和和BJTBJT及其基本放大电路性能的比较及其基本放大电路性能的比较 5.7 5.7 多级放大电路多级放大电路 5.8 5.8 光电三极管光电三极管 华中科技大学 张林4 5.1 BJT 5.1.1 BJT的结构简介的结构简介 5.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理 5.1.3 BJT的的V-I 特性曲线特性曲线 5.1.4 BJT的主要参数的主要参数 5.1.5 温度对温度对BJT参数及特性的影响参数

3、及特性的影响 5华中科技大学 张林 5.1.1 BJT的结构简介的结构简介 (a) 小功率管小功率管 (b) 小功率管小功率管 (c) 大功率管大功率管 (d) 中功率管中功率管 6华中科技大学 张林 5.1.1 BJT的结构简介的结构简介 7华中科技大学 张林 5.1.1 BJT的结构简介的结构简介 半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类型：半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类型：NPNNPN型和型和PNPPNP型型。 NPNNPN型型PNPPNP型型 8华中科技大学 张林 5.1.1 BJT的结构简介的结构简介 结构特点：结构特点： 发射区的掺杂浓度最高；发射区的掺杂浓度最高

4、； 集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大； 基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。 集成电路集成电路中典型中典型NPN型型BJT的截面图的截面图 9华中科技大学 张林 载流子的传输过程 5.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理 三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来 的。的。 外部条件：外部条件：发射结正偏发射结正偏 集电结反偏集电结反偏 1. 内部载流子的传输过程内部载流子的传输过程

5、 发射区：发射载流子发射区：发射载流子 集电区：收集载流子集电区：收集载流子 基区：传送和控制载流子基区：传送和控制载流子 （以（以NPNNPN为例）为例） 由于三极管内有两种载流子由于三极管内有两种载流子( (自由电子和空穴自由电子和空穴) )参参 与导电，故称为双极型三极管或与导电，故称为双极型三极管或BJTBJT ( (Bipolar Junction Transistor) )。 IC= ICN+ ICBO IE=IB+ IC 10华中科技大学 张林 载流子的传输过程 2. 电流分配关系电流分配关系 发发射射极极注注入入电电流流 传传输输到到集集电电极极的的电电流流 设设 E nC I

6、 I 即即 根据传输过程可知根据传输过程可知 IC= InC+ ICBO 通常通常 IC ICBO E C I I 则则有有 为电流放大系数。它只与管子为电流放大系数。它只与管子 的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加 电压无关。一般电压无关。一般 =0.9=0.9 0.990.99。 IE=IB+ IC 11华中科技大学 张林 1 又又设设 B CEOC I II 则则 是另一个电流放大系数。同样，它也只与管子的结构尺寸和掺是另一个电流放大系数。同样，它也只与管子的结构尺寸和掺 杂浓度有关，与外加电压无关。一般杂浓度有关，与外加电压无关。一般 1 1 。 根据IE=

7、IB+ IC IC= InC+ ICBO E nC I I 且令且令 B C CEOC I I II 时时，当当 ICEO= (1+ ) ICBO（穿透电流）（穿透电流） 2. 电流分配关系电流分配关系 12华中科技大学 张林 3. 三极管的三种组态三极管的三种组态 共集电极接法共集电极接法，集电极作为公共电极，简称，集电极作为公共电极，简称CC。 共基极接法共基极接法，基极作为公共电极，简称，基极作为公共电极，简称CB； 共发射极接法共发射极接法，发射极作为公共电极，简称，发射极作为公共电极，简称CE； iEiC iB iC iB iE iC = iEiC = iB iE = (1+ ) i

8、B 输输 出出 口口 输输 入入 口口 输输 出出 口口 输输 入入 口口 输输 出出 口口 输输 入入 口口 13华中科技大学 张林 共基极放大电路共基极放大电路 4. 放大作用放大作用 若若 vI = 20mV 电压放大倍数电压放大倍数49 20mV V98.0 I O v v v A 使使 iE = -1 mA， 则则 iC = iE = -0.98 mA， vO = - iC RL = 0.98 V， 当当 = 0.98 时时， 14华中科技大学 张林 5.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理 综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通综上所述，三极管

9、的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通 过基区传输，然后到达集电极而实现的。过基区传输，然后到达集电极而实现的。 实现这一传输过程的两个条件是：实现这一传输过程的两个条件是： （1）内部条件：内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。 （2）外部条件：外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。发射结正向偏置，集电结反向偏置。 15华中科技大学 张林 5.1.3 BJT的的 I-V 特性曲线特性曲线 + - b c e 共射极放大电路共射极放大电路 VBB VCC vBE iC iB+ - vCE iB= f (vBE) vCE=c

10、onst (2) 当当vCE1V时，时， vCB= vCE - vBE0，集电结已进入反偏状态，收集载流子能力增强，基区复合，集电结已进入反偏状态，收集载流子能力增强，基区复合 减少，同样的减少，同样的vBE下下 IB减小，特性曲线右移。减小，特性曲线右移。 (1) 当当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。 1. 输入特性曲线输入特性曲线（以共射极放大电路为例）（以共射极放大电路为例） 16华中科技大学 张林 5.1.3 BJT的的 I-V 特性曲线特性曲线 (3) (3) 输入特性曲线的三个部分输入特性曲线的三个部分 死区死区 非线性区非线性区

11、 近似线性区近似线性区 iB vBE iB vBE iB vBE 1. 输入特性曲线输入特性曲线 17华中科技大学 张林 5.1.3 BJT的的 I-V 特性曲线特性曲线 饱和区：饱和区：iC明显受明显受vCE控制的区域，该区域内，控制的区域，该区域内， 一般一般vCE0.7V (硅管硅管)。此时，。此时，发射结正偏，发射结正偏， 集电结正偏或反偏电压很小集电结正偏或反偏电压很小。 iC= f (vCE) iB=const 输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域: : 截止区：截止区：iC接近零的区域，相当接近零的区域，相当iB=0的曲的曲 线的下方。此时，线的下方。此时， vBE小于死

12、区电压小于死区电压。 放大区：放大区：iC平行于平行于vCE轴的区域，曲线基轴的区域，曲线基 本平行等距。此时，本平行等距。此时，发射结正偏，集电发射结正偏，集电 结反偏结反偏。 2. 输出特性曲线输出特性曲线 18华中科技大学 张林 5.1.4 BJT的主要参数的主要参数 (1) 共发射极直流电流放大系数共发射极直流电流放大系数 1. 电流放大系数电流放大系数 const B C B CEOC CE v I I I II (2) 共发射极交流电流放大系数共发射极交流电流放大系数 = IC/ IB vCE=const 19华中科技大学 张林 5.1.4 BJT的主要参数的主要参数 (3) 共基

13、极直流电流放大系数共基极直流电流放大系数 =（ICICBO）/IEIC/IE (4) 共基极交流电流放大系数共基极交流电流放大系数 = 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。 1. 电流放大系数电流放大系数 20华中科技大学 张林 5.1.4 BJT的主要参数的主要参数 (1) 集电极基极间反向饱和电流集电极基极间反向饱和电流ICBO 发射极开路时，集电结的反向饱和电流。发射极开路时，集电结的反向饱和电流。 + b c e - A IE=0 V C C IC B O 2. 极间反向电流极间反向电流 21华中科技大学 张林

14、 5.1.4 BJT的主要参数的主要参数 (2) 集电极发射极间的反向饱和电流集电极发射极间的反向饱和电流ICEO ICEO=（1+ ）ICBO 即输出特性曲线即输出特性曲线IB=0那条曲线所那条曲线所 对应的对应的Y坐标的数值。坐标的数值。 ICEO也称为集也称为集 电极发射极间穿透电流。电极发射极间穿透电流。 + b c e - V C C IC E O m A 2. 极间反向电流极间反向电流 22华中科技大学 张林 5.1.4 BJT的主要参数的主要参数 (1) 集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM (2) 集电极最大允许功率损耗集电极最大允许功率损耗PCM PCM= ICVCE

15、3. 极限参数极限参数 (3) 反向击穿电压反向击穿电压 V(BR)CBO发射极开路时的集电结反发射极开路时的集电结反 向击向击 穿电压。穿电压。 V(BR) EBO集电极开路时发射结的反集电极开路时发射结的反 向击穿电压。向击穿电压。 V(BR)CEO基极开路时集电极和发射基极开路时集电极和发射 极间的击穿电压。极间的击穿电压。 23华中科技大学 张林 5.1.4 BJT的主要参数的主要参数 由由PCM、 、 ICM和 和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区 和击穿区。和击穿区。 输出特性曲线上的过损耗区和击穿区输出特性曲线上的

16、过损耗区和击穿区 过流区过流区 过过 压压 区区 24华中科技大学 张林 5.1.5 温度对温度对BJT参数及特性的影响参数及特性的影响 (1) 温度对温度对ICBO的影响的影响 温度每升高温度每升高10，ICBO约增加一倍。约增加一倍。 (2) 温度对温度对 的影响的影响 温度每升高温度每升高1， 值约增大值约增大0.5%1%。 (3) 温度对反向击穿电压温度对反向击穿电压V(BR)CBO、V(BR)CEO的影响的影响 温度升高时，温度升高时，V(BR)CBO和和V(BR)CEO都会有所提高。都会有所提高。 2. 温度对温度对BJT特性曲线的影响特性曲线的影响 1. 温度对温度对BJT参数的

17、影响参数的影响 华中科技大学 张林25 5.2 基本共射极放大电路基本共射极放大电路 5.2.1 基本共射极放大电路的组成基本共射极放大电路的组成 5.2.2 基本共射极放大电路的工作原理基本共射极放大电路的工作原理 26华中科技大学 张林 5.2.1 基本共射极放大电路的组成基本共射极放大电路的组成 27华中科技大学 张林 5.2.2 基本共射极放大电路的工作原理基本共射极放大电路的工作原理 1. 静态静态 输入信号输入信号vi0时，放大电路时，放大电路 的工作状态称为静态或直流工作的工作状态称为静态或直流工作 状态。状态。 直流通路直流通路 b BEQBB BQ R VV I BQCEOB

18、QCQ IIII VCEQ=VCCICQRc 28华中科技大学 张林 5.2.2 基本共射极放大电路的工作原理基本共射极放大电路的工作原理 2. 动态动态 输入正弦信号输入正弦信号vs后，电路将处在动后，电路将处在动 态工作情况。此时，态工作情况。此时，BJT各极电流及各极电流及 电压都将在静态值的基础上随输入信电压都将在静态值的基础上随输入信 号作相应的变化。号作相应的变化。 交流通路交流通路 29华中科技大学 张林 BJT放大电路的其它组成形式放大电路的其它组成形式 信号源不共地信号源不共地 30华中科技大学 张林 BJT放大电路的其它组成形式放大电路的其它组成形式 华中科技大学 张林31

19、 5.3 BJT放大电路的分析方法放大电路的分析方法 5.3.1 BJT放大电路的图解分析法放大电路的图解分析法 5.3.2 BJT放大电路的小信号模型分析法放大电路的小信号模型分析法 32华中科技大学 张林 5.3.1 BJT放大电路的图解分析法放大电路的图解分析法 1. 静态工作点的图解分析静态工作点的图解分析 采用该方法分析静态工作点，必须已知三极管的输入输出特性曲线。采用该方法分析静态工作点，必须已知三极管的输入输出特性曲线。 共射极放大电路共射极放大电路 首先，画出直流通路首先，画出直流通路 直流通路直流通路 33华中科技大学 张林 5.3.1 BJT放大电路的图解分析法放大电路的图

20、解分析法 列输入回路方程列输入回路方程 vBE =VBBiBRb 列输出回路方程列输出回路方程 （直流负载线）（直流负载线） vCE=VCCiCRc 直流通路直流通路 1. 静态工作点的图解分析静态工作点的图解分析 34华中科技大学 张林 5.3.1 BJT放大电路的图解分析法放大电路的图解分析法 在输入特性曲线上，作出直线在输入特性曲线上，作出直线 vBE =VBBiBRb，两线的交点即是，两线的交点即是Q点，得到点，得到IBQ。 在输出特性曲线上，作出直流负载线在输出特性曲线上，作出直流负载线 vCE=VCCiCRc，与，与IBQ曲线的交点即为曲线的交点即为Q点，从点，从 而得到而得到VC

21、EQ 和和ICQ 1. 静态工作点的图解分析静态工作点的图解分析 35华中科技大学 张林 5.3.1 BJT放大电路的图解分析法放大电路的图解分析法 2. 动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析 tVsin sms v bBsBBBE RiV vv 根据根据vs的波形，在的波形，在BJT的输入特性曲线图上的输入特性曲线图上 画出画出vBE、iB的波形的波形 36华中科技大学 张林 5.3.1 BJT放大电路的图解分析法放大电路的图解分析法 2. 动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析 cCCCCE RiV v 根据根据iB的变化范围在输的变化范围在输 出特性曲线图上画出出特性曲线图

22、上画出iC和和 vCE 的波形的波形 37华中科技大学 张林 5.3.1 BJT放大电路的图解分析法放大电路的图解分析法 2. 动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析 38华中科技大学 张林 5.3.1 BJT放大电路的图解分析法放大电路的图解分析法 3. 静态工作点对波形失真的影响静态工作点对波形失真的影响 静态工作点太高容易出现饱和失真静态工作点太高容易出现饱和失真 饱和失真的波形饱和失真的波形 39华中科技大学 张林 5.3.1 BJT放大电路的图解分析法放大电路的图解分析法 3. 静态工作点对波形失真的影响静态工作点对波形失真的影响 静态工作点太低容易出现截止失真静态工作点太低容

23、易出现截止失真 截止失真的波形截止失真的波形 40华中科技大学 张林 5.3.1 BJT放大电路的图解分析法放大电路的图解分析法 s v 例例5.3.1 阻容耦合共射极放大电路图解阻容耦合共射极放大电路图解 与前一个电路相比，静态时输入回路方程与前一个电路相比，静态时输入回路方程 略有差别略有差别 vBE =VCCiBRb 输出回路方程相同输出回路方程相同 vCE=VCCiCRc 动态时，输入信号动态时，输入信号vi叠加叠加Cb1上已充的静态电压上已充的静态电压VBEQ， 然后加在然后加在BJT的的b-e间，即间，即 且电容且电容Cb1充电完成后，其电压等于充电完成后，其电压等于 VBEQ v

24、BE=VBEQ+ vi 41华中科技大学 张林 5.3.1 BJT放大电路的图解分析法放大电路的图解分析法 s v 例例5.3.1 阻容耦合共射极放大电路图解阻容耦合共射极放大电路图解 由于输出端有隔直电容，所以动态和静态时有差别。由于输出端有隔直电容，所以动态和静态时有差别。 由交流通路可得交流负载线：由交流通路可得交流负载线： 交流通路交流通路 vce= -ic (Rc | RL) 因为交流信号过零时，电路中电压、电流因为交流信号过零时，电路中电压、电流 值就等于静态值，所以交流负载线必过值就等于静态值，所以交流负载线必过Q点，即点，即 vce= vCE - VCEQ ic= iC - I

25、CQ 同时，令同时，令R L = Rc | RL则交流负载线为则交流负载线为 iC = (-1/R L) vCE + (1/R L) VCEQ+ ICQ 42华中科技大学 张林 5.3.1 BJT放大电路的图解分析法放大电路的图解分析法 斜斜 率率 - 1 R cQ VC EQ IC QIBQ R c VC C VC C vC E iC 斜斜 率率 - 1 R cQ VC EQ IC QIBQ R c VC C VC C vC E iC 斜斜 率率 - 1 R c 斜斜 率率 1 R c/ RL Q VC EQ IC QIBQ R c VC C VC C vC E iC 交流负载线是有交流输入

26、信号时交流负载线是有交流输入信号时Q点的点的 运动轨迹。运动轨迹。 交流负载线交流负载线 例例5.3.1 阻容耦合共射极放大电路图解阻容耦合共射极放大电路图解 iC = (-1/R L) vCE + (1/R L) VCEQ+ ICQ 43华中科技大学 张林 5.3.2 BJT放大电路的小信号模型分析法放大电路的小信号模型分析法 1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 与与FET类似，也可通过类似，也可通过BJT的小信号模型来分析其放大电路的动态指的小信号模型来分析其放大电路的动态指 标。标。 当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把BJT小

27、范围内的特性曲小范围内的特性曲 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。当作线性电路来处理。 44华中科技大学 张林 1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数的引出参数的引出 ),( CEB1BE vvif 在小信号情况下，对上两式取全在小信号情况下，对上两式取全 微分得微分得 CE CE BE B B BE BE ddd BCE v v v i i v v IV 用小信号交流分量表示用小信号交流分量表示 vbe= hieib+ hrevce ic= hfeib+ h

28、oevce 对于对于BJT双口网络，已知输入输出特性曲线如下：双口网络，已知输入输出特性曲线如下： iB=f(vBE) vCE=constiC=f(vCE) iB=const 可以写成：可以写成：),( CEB2C vifi CE CE C B B C C ddd BCE v v i i i i i IV BJTBJT双口网络双口网络 45华中科技大学 张林 CE B BE ie V i v h 输出端交流短路时的输入电阻；输出端交流短路时的输入电阻； 输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数；输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数； 输入端交流开路时的反向电压传输比；输入端交流

29、开路时的反向电压传输比； 输入端交流开路时的输出电导。输入端交流开路时的输出电导。 其中：其中： 四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（H参数）。参数）。 CE B C fe V i i h B CE BE re I v v h B CE C oe I v i h H参数的引出参数的引出 vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce 1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 46华中科技大学 张林 H参数小信号模型参数小信号模型 根据根据 可得小信号模型可得小信号模型 BJT的的H参数模型参数模型 BJTBJT双口网络双

30、口网络 vbe= hieib+ hrevce ic= hfeib+ hoevce 受控受控电流源电流源h hfe fei ib b ，反映了 ，反映了BJTBJT的基极电的基极电 流对集电极电流的控制作用。电流源的流向流对集电极电流的控制作用。电流源的流向 由由ib的流向决定。的流向决定。 hrevce是一个受控电压源。反映了是一个受控电压源。反映了BJT输输 出回路电压对输入回路的影响。出回路电压对输入回路的影响。 1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 47华中科技大学 张林 H参数小信号模型参数小信号模型 H H参数都是小信号参数，即微变参数或交参数都是小信号参数，即微变参数

31、或交 流参数。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参数都是微变参数，所以只适合对交流参数都是微变参数，所以只适合对交流 信号的分析。信号的分析。 模型的简化模型的简化 hre和和hoe都很小，常忽略它们的影都很小，常忽略它们的影 响。常用习惯符号响。常用习惯符号rbe= hie ， = hfe BJT的的H参数数量级一般为参数数量级一般为 S1010 101010 52 433 oefe reie e hh hh h 1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 48华中科技大学 张林 H参数的确定参数的确定 一般用测试仪测出一

32、般用测试仪测出 rbe 与与Q点有关，可用图示仪测出点有关，可用图示仪测出 一般也用公式估算一般也用公式估算 rbe （忽略（忽略 r e ） = rb + (1+ ) re 对于低频小功率管对于低频小功率管 rb200 则则 )mA( )mV(26 )1(200 EQ be I r )mA( )mV(26 )mA( )mV( EQEQ e II V r T 而而 (T=300K) b ebbb b be be )1( i riri i v r (估算公式估算公式) # # 若用万用表的若用万用表的“欧姆欧姆”档测量档测量b b、e e两极之间的电阻，是否为两极之间的电阻，是否为r rbe b

33、e? ? 1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 49华中科技大学 张林 5.3.2 BJT放大电路的小信号模型分析法放大电路的小信号模型分析法 2. 用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路 （1）利用直流通路求）利用直流通路求Q点点 共射极放大电路共射极放大电路 b BEBB B R VV I 一般硅管一般硅管VBE=0.7V，锗管，锗管VBE=0.2V， 已知已知。 BC II LC c CECC CE )(RI R VV V vs=0 50华中科技大学 张林 5.3.2 BJT放大电路的小信号模型分析法放大电路的小信号模型分析法 （2）

34、画小信号等效电路）画小信号等效电路 2. 用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路 H参数小信号等效电路参数小信号等效电路 51华中科技大学 张林 5.3.2 BJT放大电路的小信号模型分析法放大电路的小信号模型分析法 （3）求放大电路动态指标）求放大电路动态指标 已知已知 ，估算，估算rbe 则电压增益为则电压增益为 （可作为公式）（可作为公式） 电压增益电压增益 2. 用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路 根据根据 )mA( )mV(26 )1(200 EQ be I r )( bebbi rRi v bc i

35、i )/( Lcco RRi v beb Lc bebb Lcc i o )/( )( )/( rR RR rRi RRi A v v v 52华中科技大学 张林 5.3.2 BJT放大电路的小信号模型分析法放大电路的小信号模型分析法 输入电阻输入电阻 （3）求放大电路动态指标）求放大电路动态指标 2. 用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路 beb b bebb b i i i i rR i rRi ii R )( vv 令令0 i v0 b i 0 b i Ro = Rc 所以所以 Ls R,0 t t o v v i R 输出电阻输出电阻 53华中

36、科技大学 张林 1. 放大电路如图所示。已知放大电路如图所示。已知BJT的的 =80， Rb=300k ， Rc=2k ， VCC= +12V，求：，求： （1）放大电路的）放大电路的Q点。此时点。此时BJT工作在哪个区域？工作在哪个区域？ （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工作在哪个区域？工作在哪个区域？ （忽略（忽略BJT的饱和压降）的饱和压降） 解：解：（1）A40 300k 2V1 b BECC BQ R VV I （2）当）当Rb=100k 时，时， 3.2mAA4080 BQCQ II 5.6V3.2mA2k-V12 CQcCCCEQ

37、IRVV 静态工作点为静态工作点为Q（40 A，3.2mA，5.6V），），BJT工作在放大区。工作在放大区。 其最小值也只能为其最小值也只能为0，即，即IC的最大电流为：的最大电流为： A120 100k 2V1 b CC BQ R V ImA6.9A12080 BQCQ II V2.79.6mA2k-V12 CQcCCCEQ IRVV mA6 2k 2V1 c CESCC CM R VV I CMBQ II 由由于于 ，所以，所以BJT工作在饱和区。工作在饱和区。 VCE不可能为负值，不可能为负值， 此时，此时，Q（120uA，6mA，0V），）， 54华中科技大学 张林 解：解： （1）

38、 4Vk4mA2V12 cCCCCE RIVV mA2A4050 BC II A40 k300 V12 b CC b BECC B R V R VV I （2） 863 )mA( )mV(26 )1(200 )mA( )mV(26 )1(200 C E be I I r 87.115 )|( be Lc i o r RR v v A v 863| bebebi rrRR k4 co RR i o v v A v s o s v v A v 2. 放大电路如图所示。试求：（放大电路如图所示。试求：（1）Q点；点；（2） 、 oi RR、 、 。已知。已知 =50。 +VC C + RC + 30

39、0k +12V 4k Cb2 + Rb RL vo vi 500 Rs vs 50 F Cb1 50 F e b c T 4k + + 55华中科技大学 张林 i o v v A v s o s v v A v 2. 放大电路如图所示。试求：（放大电路如图所示。试求：（1）Q点；点；（2） 、 oi RR、 、 。已知。已知 =50。 36.73 )87.115( 500863 863 si i i o s i s o vvs A RR R v v v v v v A Rs + vs vi + 放大电路放大电路 Ri +VC C + RC + 300k +12V 4k Cb2 + Rb RL

40、vo vi 500 Rs vs 50 F Cb1 50 F e b c T 4k + + 华中科技大学 张林56 5.4 BJT放大电路静态工作点的稳放大电路静态工作点的稳 定定问题问题 5.4.1 温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响 5.4.2 射极偏置电路射极偏置电路 57华中科技大学 张林 5.4.1 温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响 5.1节曾讨论过，温度变化将导致下列结果：节曾讨论过，温度变化将导致下列结果： 要想使要想使ICQ基本稳定不变，就要求在温度升高时，电路能自动地适当减小基基本稳定不变，就要求在温度升高时，电路能自动地适当减小基 极电流极电流IBQ 。

41、 温度温度T (内部内部)VBE ICBO、ICEO 、 、 ICQ 58华中科技大学 张林 5.4.2 射极偏置电路射极偏置电路 （1 1）稳定工作点的原理）稳定工作点的原理 目标：温度变化时，使目标：温度变化时，使ICQ维持恒定维持恒定 如果温度变化时，如果温度变化时，b点电位能基本不变点电位能基本不变，则可实，则可实 现静态工作点的稳定。现静态工作点的稳定。 T 稳定原理：稳定原理： ICQ IEQ VE 、VB不变不变 VBEQ IBQ ICQ （反馈控制）（反馈控制） 1. 基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路 59华中科技大学 张林 5.4.2 射极偏置电路射极偏置电路 b

42、点电位基本不变的条件点电位基本不变的条件： I1 IBQ ， CC b2b1 b2 B V RR R V 此时，此时， VB与温度无关与温度无关 VB VBEQ Re取值越大，反馈控制作用越强取值越大，反馈控制作用越强 一般取一般取 I1 =(510)IBQ， VB =35V （1 1）稳定工作点的原理）稳定工作点的原理 1. 基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路 直流通路直流通路 60华中科技大学 张林 5.4.2 射极偏置电路射极偏置电路 （2 2）放大电路指标分析）放大电路指标分析 静态工作点静态工作点 CC b2b1 b2 B V RR R V e BEQB EQCQ R VV

43、 II )( ecCQCCeEQcCQCCCEQ RRIVRIRIVV CQ BQ I I 1. 基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路 直流通路直流通路 61华中科技大学 张林 5.4.2 射极偏置电路射极偏置电路 电压增益电压增益 画小信号等效电路画小信号等效电路 （2 2）放大电路指标分析）放大电路指标分析 1. 基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路 62华中科技大学 张林 电压增益电压增益 输出回路：输出回路： 输入回路：输入回路： 电压增益：电压增益： 确定模型参数确定模型参数 已知，求已知，求r rbe be )mA( )mV(26 )1(200 EQ be I r

44、增益增益 （2 2）放大电路指标分析）放大电路指标分析 （可作为公式用）（可作为公式用） )|( Lcbo RRi v ebbebeebebi )1(RiriRiri v ebe Lc ebeb Lcb i o )1( )|( )1( )|( Rr RR Rri RRi A v v v 63华中科技大学 张林 输入电阻输入电阻 )1(| ebeb2b1 i i i RrRR i R v bRi b iii ebbebeebebi )1(RiriRiri v )|( b2b1Ri b RRi v 根据定义根据定义 由电路列出方程由电路列出方程 则输入电阻则输入电阻 放大电路的输入电阻不包含信号源

45、的内阻放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻 i i i i R v 2R1RR bbb iii （2 2）放大电路指标分析）放大电路指标分析 64华中科技大学 张林 输出电阻输出电阻 oco | RRR 求输出电阻的等效电路求输出电阻的等效电路 网络内独立源置零网络内独立源置零 负载开路负载开路 输出端口加测试电压输出端口加测试电压 对回路对回路1和和2列列KVL方程方程 为便于分析考虑为便于分析考虑rce的影响的影响 其中其中 b2b1ss |RRRR 当当 co RR 时，时， co RR 一般一般 cceo RrR （） 12 o R 0)()( ecbsbeb RiiRri 0)()(

46、 ebccebct Riiriiv 则则)1( esbe e ce c t o RRr R r i R v （2 2）放大电路指标分析）放大电路指标分析 65华中科技大学 张林 5.4.2 射极偏置电路射极偏置电路 2. 含有双电源的射极偏置电路含有双电源的射极偏置电路 稳定工作点作用？稳定工作点作用？ （1 1）阻容耦合阻容耦合 静态工作点静态工作点 0)()(0 EEEQe2e1BEQBQb VIRRVIR EQCQ II )()( e2e1EQcCQEECCCEQ RRIRIVVV CQ BQ I I BQEQ )1(II 66华中科技大学 张林 5.4.2 射极偏置电路射极偏置电路 电

47、压增益电压增益 小信号等效电路小信号等效电路 2. 含有双电源的射极偏置电路含有双电源的射极偏置电路 （1 1）阻容耦合阻容耦合 67华中科技大学 张林 5.4.2 射极偏置电路射极偏置电路 （2 2）直接耦合直接耦合 电路如图所示，求：电路如图所示，求： （1 1）静态工作点）静态工作点 （2 2）画出小信号等效电路）画出小信号等效电路 （3 3）电压增益）电压增益（A Av v= =vo o/ /vi i）、输入电阻和输出电、输入电阻和输出电 阻阻 Re 2. 含有双电源的射极偏置电路含有双电源的射极偏置电路 68华中科技大学 张林 5.4.2 射极偏置电路射极偏置电路 静态工作点由恒流源

48、提供静态工作点由恒流源提供 分析该电路的分析该电路的Q点及点及、 、 v A i R o R 3. 含有恒流源的射极偏置电路含有恒流源的射极偏置电路 恒流源对交流信号而言相恒流源对交流信号而言相 当于开路当于开路 华中科技大学 张林69 5.5 共集电极放大电路和共基极共集电极放大电路和共基极 放大放大电路电路 5.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路 5.5.2 共基极放大电路共基极放大电路 5.5.3 BJT放大电路三种组态的比较放大电路三种组态的比较 70华中科技大学 张林 三种组态的判别三种组态的判别 以输入、输出信号的位置为判断依据：以输入、输出信号的位置为判断依据： 信号由基极

49、输入，集电极输出信号由基极输入，集电极输出 共射极放大电路共射极放大电路 信号由基极输入，发射极输出信号由基极输入，发射极输出 共集电极放大电路共集电极放大电路 信号由发射极输入，集电极输出信号由发射极输入，集电极输出 共基极电路共基极电路 +VCC RcRb1 e b c T vi C1 C2 vo Rb2 Re +VCC RcRb1 C1 e b c T C2 vo Rb2 Re vi +VCC RcRb1 vi C1 e b c T C2 vo Rb2 Re 71华中科技大学 张林 5.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路 1.1.静态分析静态分析 共集电极电路结构如图示共集电极电路

50、结构如图示 该电路也称为该电路也称为射极输出器射极输出器 直流通路直流通路 eb BEQCC BQ )1(RR VV I eCQCCeEQCCCEQ RIVRIVV BQCQ II eEQBEQbBQCC RIVRIV BQEQ )1(II 由由 得得 72华中科技大学 张林 5.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路 小信号等效电路小信号等效电路 2.2.动态分析动态分析 73华中科技大学 张林 5.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路 电压增益电压增益 输入回路：输入回路： 2.2.动态分析动态分析 输出回路：输出回路： Lbbeb Lbbbebi )1( )( Riri Riiri

51、 v 电压增益：电压增益： 1 )1( )1( )1( )1( Lbe L Lbe L Lbeb Lb i o Rr R Rr R Rri Ri A v v v 其中 LeL / RRR LbLbbo )1()(RiRii v 一般一般 beL rR ，则电压增益接近于，则电压增益接近于1，同同相相与与 io vv 电压跟随器电压跟随器 1 v A即即。 74华中科技大学 张林 5.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路 输入电阻输入电阻 )1(| Lbeb i i i RrR i R v bi b iii R LbbebT )1(Riri v bT b Ri R v 根据定义根据定义 由电

52、路列出方程由电路列出方程 则输入电阻则输入电阻 i i i i R v LeL | RRR 当当1 ， beL rR 时， Lbi |RRR 输入电阻大输入电阻大 2.2.动态分析动态分析 b R i 75华中科技大学 张林 5.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路 输出电阻输出电阻 由电路列出方程由电路列出方程 当当 1 bes e rR R ，1 时，时， bes o rR R 输出电阻小输出电阻小 2.2.动态分析动态分析 e bbtR iiii )( sbebt Rri v et e Ri R v其中其中 bss | RRR 则则输出电阻输出电阻 rR R i R 1 | bes

53、e t t o v 76华中科技大学 张林 5.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路 rR RR 1 | bes eo # # 既然共集电极电路的电压增益小于既然共集电极电路的电压增益小于1 1（接近于（接近于1 1），那么它对电压放大没），那么它对电压放大没 有任何作用。这种说法是否正确？有任何作用。这种说法是否正确？ 共集电极电路特点：共集电极电路特点： 同同相相与与 io VV 电压增益小于电压增益小于1 1但接近于但接近于1 1， 输入电阻大，对电压信号源衰减小输入电阻大，对电压信号源衰减小 输出电阻小，带负载能力强输出电阻小，带负载能力强 )1(| Lbebi RrRR 1 v

54、A 77华中科技大学 张林 5.5.2 共基极放大电路共基极放大电路 1.1.静态工作点静态工作点 直流通路与射极偏置电路相同直流通路与射极偏置电路相同 CC b2b1 b2 BQ V RR R V e BEQBQ EQCQ R VV II )( ecCQCC eEQcCQCCCEQ RRIV RIRIVV I I CQ BQ 78华中科技大学 张林 5.5.2 共基极放大电路共基极放大电路 2.2.动态指标动态指标 交流通路交流通路 小信号等效电路小信号等效电路 79华中科技大学 张林 5.5.2 共基极放大电路共基极放大电路 2.2.动态指标动态指标 电压增益电压增益 输出回路：输出回路：

55、 输入回路：输入回路： 电压增益：电压增益： LcL | RRR Lbo Ri v bebi ri v be L i o r R A v v v 输入电阻输入电阻 1)(1 be b beb e i ebi r i ri i rR v r r RrR i R 11 | bebe eebe i i i v 80华中科技大学 张林 5.5.2 共基极放大电路共基极放大电路 # # 共基极电路的输入电阻很小，最适合用来放大何种信号源的信号？共基极电路的输入电阻很小，最适合用来放大何种信号源的信号？ 输出电阻输出电阻 co RR 2.2.动态指标动态指标 81华中科技大学 张林 5.5.3 BJT放大

56、电路三种组态的比较放大电路三种组态的比较 82华中科技大学 张林 5.5.3 BJT放大电路三种组态的比较放大电路三种组态的比较 三种组态的特点及用途三种组态的特点及用途 共射极放大电路：共射极放大电路： 电压和电流增益都大于电压和电流增益都大于1 1，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集电极电阻有很大关系。适，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集电极电阻有很大关系。适 用于低频情况下，作多级放大电路的中间级。用于低频情况下，作多级放大电路的中间级。 共集电极放大电路：共集电极放大电路： 只有电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。在三种组态中，输入电阻最只有电流放大作用，没有电压放大

57、，有电压跟随作用。在三种组态中，输入电阻最大，输出电阻，输出电阻 最小，频率特性好。可用于输入级、输出级或缓冲级。最小，频率特性好。可用于输入级、输出级或缓冲级。 共基极放大电路：共基极放大电路： 只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电阻小，输出电阻与集电极电阻有只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电阻小，输出电阻与集电极电阻有 关。高频特性较好，常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动的功关。高频特性较好，常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动的功 能。能。 华中科技大学 张林83 5.6 FET和和BJT及其

58、基本放大电路性及其基本放大电路性 能的能的比较比较 5.6.1 FET和和BJT重要特性的比较重要特性的比较 5.6.2 FET和和BJT放大电路性能的比较放大电路性能的比较 84华中科技大学 张林 5.6.1 FET和和BJT重要特性的比较重要特性的比较 1.FET和和BJT内部都含有两个内部都含有两个PN结，外部都有结，外部都有3个电极。它们有如下的对应关系：个电极。它们有如下的对应关系： FET BJT 栅极栅极g 基极基极b 源极源极s 发射极发射极e 漏极漏极d 集电极集电极c 85华中科技大学 张林 5.6.1 FET和和BJT重要特性的比较重要特性的比较 2.虽然这两类器件的工作

59、原理不相同，但它们都可以利用两个电极之间的电压控制流过第三个虽然这两类器件的工作原理不相同，但它们都可以利用两个电极之间的电压控制流过第三个 电极的电流来实现输入对输出的控制。电极的电流来实现输入对输出的控制。 MOS管：栅管：栅-源电压源电压vGS控制漏极控制漏极iD BJT：基 ：基-射极间电压射极间电压vBE控制集电极电流控制集电极电流iC 在放大区域内，在放大区域内，MOS管的管的iD与与vGS之间是平方律关系，而之间是平方律关系，而BJT的的iC与与vBE之间是指数关系。之间是指数关系。 显然，指数关系更加敏感，所以通常显然，指数关系更加敏感，所以通常BJT管的跨导要大于管的跨导要大

60、于MOS管的跨导。管的跨导。 因因MOS管的栅极电流管的栅极电流iG=0，而，而BJT管的基极电流管的基极电流iB 0，且电压，且电压vBE首先影响首先影响iB（或（或iE），）， 然后通过然后通过iB（或（或iE）实现对）实现对iE的控制，故常将的控制，故常将BJT称为电流控制器件，称为电流控制器件，MOS管称为电压控制管称为电压控制 器件，以示两者之差别。器件，以示两者之差别。 86华中科技大学 张林 5.6.1 FET和和BJT重要特性的比较重要特性的比较 3.MOS管的跨导管的跨导gm不仅与不仅与VGSQ和开启（夹断）电压的差值（或和开启（夹断）电压的差值（或IDQ）有关，而且还与）有