模拟电子技术基础：第2章 三极管及其放大电路

1、第第2章章 三极管三极管及其放大电路及其放大电路NNPNPN型型PNP集电极集电极集电极集电极基极基极基极基极发射极发射极发射极发射极BBCCEEPNP型型基区：较薄，基区：较薄，掺杂浓度低掺杂浓度低集电区：集电区：面积较大面积较大发射区：发射区：掺杂浓度较高掺杂浓度较高2.1 双极型双极型三极管三极管BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极发射结发射结集电结集电结2.1.1 结构结构BECNNPBECPPNEBCBEC* 三极管的符号三极管的符号NPN型三极管型三极管PNP型三极管型三极管2.1.2放大模式下工作原理（略）放大模式下工作原理（略）1、内部载流子传输过程、内部载流子传输过程

2、（1）、）、E区向区向B区注入电子区注入电子,形成形成I IE E（2）、电子在）、电子在B区复合，形成区复合，形成I IB B （3）、）、 C区区收集电子，形成收集电子，形成I IC CECBIII三极管放大作用的实质：三极管放大作用的实质：正向控制作用正向控制作用正向控制作用正向控制作用:用两端之间的电压控制第三端的电流用两端之间的电压控制第三端的电流2、各极电流传输方程、各极电流传输方程(Current Transfer Equation)三种连接方式：三种连接方式：(a)ceiEiCb(b)cebiBiC(c)输出回路输入回路ecbiBiE (a)共发射极共发射极 (b)共集电极共集

3、电极 (c)共基极共基极 CBII直流电流放大系数：2、电流的放大作用及分配、电流的放大作用及分配CBII交流电流放大系数： ，大约为20-200电流分配关系(1)CBEBCBIIIIII含义是：含义是： 基区每复合一个电子，则有基区每复合一个电子，则有 个电子扩散到集电区去（控制能个电子扩散到集电区去（控制能力）。力）。 是常量吗？TBEVVEBSEeIITBETBEVVSVVEBSECeIeIIIEBSSII其中4、三极管的指数模型、三极管的指数模型 IEBS为发射结的反向饱和电流为发射结的反向饱和电流相应的集电极电流相应的集电极电流TBEVVSCeII指数模型：指数模型：2.1.3、 三

4、极管的伏安特性曲线三极管的伏安特性曲线常数常数BCEICEECVBEEBVfIVfI211、输入特性曲线、输入特性曲线（Input Characteristics）（共射接法）（共射接法）1、输入特性输入特性: :vCE 10ViB( A)vBE(V)204060800.40.8集电结反偏，收集集电结反偏，收集发射区电子多，基发射区电子多，基区复合少区复合少-基区宽基区宽度调制效应度调制效应vCE=0VvCE =1V 集电结集电结正偏，饱正偏，饱和状态和状态()BBECEif vv常数2、输出特性输出特性: :iC(mA )1234vCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A

5、100 AVBVE和和VCVB ， IC只与只与IB有关有关且且IC= IB，称为放大称为放大区区()BECCEif vv常数VCE 0.3V, VBVE和和VBVC ，称称为饱和区。为饱和区。IB=0,IC=ICEO,VB VE和和VBIC，VCE 0.3V (3) 截止区：截止区：发射结反偏，集电结反偏发射结反偏，集电结反偏， IB=0 ， IC=ICEO 0 1、三极管工作在三个区域的条件及特点、三极管工作在三个区域的条件及特点:C C、E E间相当于短路间相当于短路C C、E E间相当于开路间相当于开路思考思考1：处于放大区时，处于放大区时，NPN型、型、PNP型两种三极管的各型两种三

6、极管的各 电极电位如何？电极电位如何？EBCBECN NN NP PP PP PN NVC VBVEVC VBICM时，管子时，管子值明显减小。值明显减小。 ICM一般指一般指下降到下降到正常值的正常值的2/3时所对应的集电极电流时所对应的集电极电流。（2）最大允许集电极耗散功率）最大允许集电极耗散功率PCM 管子工作时，集电结的功率管子工作时，集电结的功率PC = iCvCE，导致集电结导致集电结发热，结温升高。当结温过高时，会烧坏管子，因此需发热，结温升高。当结温过高时，会烧坏管子，因此需要规定一个功耗限额要规定一个功耗限额PCM 。 （3）击穿电压）击穿电压 V(BR)CEO指基极开路时

7、，集电极指基极开路时，集电极发射极间的反向击穿发射极间的反向击穿电压。电压。6. 集电极最大允许功耗集电极最大允许功耗PCM 集电极电流集电极电流IC 流过三极管，流过三极管， 所发出的焦耳所发出的焦耳 热为：热为：PC =ICVCE 必定导致结温必定导致结温 上升，所以上升，所以PC 有限制。有限制。PC PCMICVCEICVCE=PCMICMV(BR)CEO安全工作区安全工作区大功率三极管4、温度对三极管参数的影响、温度对三极管参数的影响T 、 ICEO 、 ICBOICiCuCE温度上升时，温度上升时，输出特性曲输出特性曲线上移线上移2.1.4 三极管小信号电路模型三极管小信号电路模型

8、（放大模式下）（放大模式下）;cCQCbBQBiIiiIiceCEQCEbeBEQBEvVvvVv1、小信号模型、小信号模型CEBECCEBEBvvfivvfi,21高阶项ceQCEBbeQBEBCEQBEQBvvivviVVfi,1高阶项，ceQCECbeQBECCEQBEQCvvivviVVfi2幂级数在幂级数在Q点上对交流量展开点上对交流量展开CEBECCEBEBvvfivvfi,21cCEQBEQCbCEQBEQBiVVfiiVVfi,21cebcbebeceQCEBbeQBEBbvgvgvvivviicecebemceQCECbeQBECcvgvgvvivviibemcbebebvg

9、ivgi放大模式下放大模式下,不计基区宽度调制效应时不计基区宽度调制效应时vbevcebcerbegmvbeicib：输入电导：输入电导 ： 互导互导(跨导跨导)， 表示正向控制作用表示正向控制作用begmg晶体三极管的输入电阻晶体三极管的输入电阻bebegr/1ebeeQEBBEEQBEBberrriivivig111re发射结增量结电阻(PN结电阻)(一一)、三极管的微变等效电路、三极管的微变等效电路1、 输入回路的等效输入回路的等效（b、e间的等效）间的等效）从输入特性可知，当从输入特性可知，当工作点围绕工作点围绕Q点作小点作小幅波动时，可将幅波动时，可将Q1、Q2曲线近似为线段。曲线近

10、似为线段。26(mV)(1)(mA)beEQrIrbe的量级从几百欧到几千欧。的量级从几百欧到几千欧。cvbeibvceicbeiBvBE vBE iBQQ2Q1三极管的三极管的b、e间间可等效为电阻可等效为电阻rbe等等效效rbeibbe2.从输出回路看从输出回路看iCuCE所以：所以：bcii(1) 输出端相当于一个受输出端相当于一个受ib 控制控制的电流源。的电流源。近似平行近似平行(2) 考虑考虑 vCE对对 iC的影响，输出的影响，输出端还要并联一个大电阻端还要并联一个大电阻rce。rce的含义的含义 iC vCECEceceCcvvriicvbeibvceicbecvbeibvce

11、icbe ibce简易等效简易等效完全等效完全等效c ib rceerce很大很大可认为开路可认为开路三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路icvbevcerbe ibib rce等等效效cvbeibvceicberbe ibibbceicrce很大，很大，可认为开路可认为开路1TbeEQVrIvbevcebcerbegmvbeicibbecbevircmbeig vmbegrm beg r 三极管小信号模型三极管小信号模型EQTbeIVr 12.2 三极管放大电路组成及工作原理三极管放大电路组成及工作原理BEBEQiBEQimsinvVvVVtBBQbBQbmsiniIiIItCECEQc

12、evVvCCQciIiceovv iC、 vCE变化。变化。iBvBEvItiBtIBQiCtICQQ QiCvCEQ Q2 2Q Q1 1VCEQvS的变化，使的变化，使vI 、 vBE有一有一微小的变化微小的变化 ,从而造成从而造成iB、t2.3 图解分析法图解分析法2.3.1、直流分析、直流分析（求静态工作点）（求静态工作点）输入回路输入回路直流通路 负载线负载线BBCCBERIVV直流通道直流通道RB+VCCRC开路开路开路开路RB+VCCRCC1C2TRsvS原电路原电路令令vS=0负载线负载线负载线与特性曲线的交点便是所求负载线与特性曲线的交点便是所求Q点点(VBEQ，IBQ）BB

13、CCBERIVV直流通道直流通道RB+VCCRC输出回路输出回路负载线CCCCCERIVV负载线与特性曲线的交点便是所求负载线与特性曲线的交点便是所求Q点点(VCEQ，ICQ）直流通道直流通道RB+VCCRC根据直流通道估算根据直流通道估算IBQ、 ICQ、 VCEQ、IBQVBEQCCBEQBQB-VI=RV0.7CBERCCBVR（RB称为称为偏置电阻偏置电阻，IB称为称为偏置电流偏置电流）2.4.1估算法估算法ICQVCEQCQBQIICECCCCVVI R直流负直流负载线的载线的方程方程+VCCRBRCCEQCCCCQVVR I例：例：已知：已知：VCC=12V，RC=4k ，RB=3

14、00k ， =37.5。用用估算法计算静态工作点估算法计算静态工作点解：解：120.04 mA40 A300CCBQBVIR37.5 0.04 1.5mACQBQII12 1.5 46VCEQCCCQCVVIR RB+VCCRCC1C2TRsvSIBQVBEQ+VCCRBRCICQVCEQ2.3.2、图解法分析放大状态（交流分析）、图解法分析放大状态（交流分析）画各电极电压和电流波形画各电极电压和电流波形BBEiv输入特性上描点法已知),(CECBBEviiv在输入特性上，画在输入特性上，画BEBEQiBEQimsinvVvVVtBBQbBQbmsiniIiIIt短路短路短路短路置零置零RBR

15、CRLvivo交流通路交流通路iBvBEQiBtvitBEBEQiBEQimsinvVvVVtBBQbBQbmsiniIiIIt交流负载线交流负载线ic1cceLivR 其中：其中：CLLRRR/vceRBRCRLvivo交流通路交流通路输出回路交流负载线输出回路交流负载线cecLvi R CECEQcevVvCCQciIiCECEQCCQL()vViIR 结论结论：交流负载线通过静态工作点 交流负载线的斜率为L1 R 交流负载线与横轴的交点为CECEQCQLvVIR CLLRRR/icvceiCvCEVCCCCCVRQIB交流负载线交流负载线vCEiCibttictvce输出电压输出电压vo

16、与输入电压与输入电压vi相位相反相位相反 在输出特性上，画在输出特性上，画BCCEiiv 交流负载线与输出特性交点和的波形各点波形各点波形RB+VCCRCC1C2vitiBtiCtvCEtvotviiCvCEvoiB2.放大电路非线性失真放大电路非线性失真在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生非线性失真。 2.3.3、图解法分析电路性能图解法分析电路性能1、增益（放大倍数）、增益（放大倍数）cmvim2133.30.015VAV 负号表示输出信号电压与输入信号电压相位相反iCvCEvo1. Q点过低，信号进

17、入截止区点过低，信号进入截止区放大电路产生放大电路产生截止失真截止失真输出波形输出波形输入波形输入波形ibib失真失真iCvCE2. Q点过高，信号进入饱和区点过高，信号进入饱和区放大电路产生放大电路产生饱和失真饱和失真ib输入波输入波形形vo输出波形输出波形放大电路的动态范围（自学）放大电路的动态范围（自学） omCQLVIRomCEQCE(sat)VVV较小的为最大不失真输出电压的幅度，较小的为最大不失真输出电压的幅度，输出动态范围输出动态范围Vo(p-p)：幅度的：幅度的2倍。倍。 2.4 放大电路的基本分析方法放大电路的基本分析方法2.4.1放大电路工程分析法放大电路工程分析法（静态分

18、析：求（静态分析：求Q点）例点）例2.1直流通路直流通路CCBE(on)BQB120.70.04 mA40 A280VVIRCQBQ500.042 mAIICEQCCCQC122 36 VVVIR假设成立假设成立 假设电路工作在放大状态假设电路工作在放大状态 将将RB减小到减小到100 kCCBE(on)BQB120.70.113 mA100VVIRCQBQ500.1135.65 mAIICEQCCCQC125.65 34.95 VVVIR 不合理不合理CCCE(sat)CQC120.34 mA3VVIR三极管已进入饱和状态三极管已进入饱和状态 BQ0.113 mAICQ4 mAICEQ0.3

19、 VV 0.2.3 放大电路的模型和性能指标放大电路的模型和性能指标放大电路的性能指标：电压增益放大电路的性能指标：电压增益Av 、输入电阻、输入电阻Ri 、输出电阻、输出电阻Ro（书中第（书中第5页）页）oivAvovivAviiivRi（1）、输入电阻）、输入电阻Ri输入电阻输入电阻是衡量放大电路从其前级信号源获取信是衡量放大电路从其前级信号源获取信号大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的号大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的信号越大。其定义为：信号越大。其定义为：iiiRviRSvsRiviii放大放大电路电路iivSviRLvoi0RS2、动态性能指标：、动态性能指标：（2）、输

20、出电阻）、输出电阻Ro放大电路的放大电路的输出对其输出对其负负载载而言，相而言，相当于信号源，当于信号源，其内阻就是其内阻就是输出电阻。输出电阻。RoAvviRLvoi0放大放大电路电路iivSviRLvoi0RS放大放大电路电路vtitRSRo0stotvRvi000iSviiivsvssiRRvvvvvAvvvARAa、电压放大倍数、电压放大倍数Av 、AvsRSvsRiviiiRoAvviRLvoi0放大放大电路电路iivSviRLvoi0RS（3）、放大倍数）、放大倍数0giivA b、互导放大倍数（互导增益）、互导放大倍数（互导增益）Ag放大放大电路电路iivSviRLvoi0RS放

21、大倍数放大倍数c、互阻放大倍数（互阻增益）、互阻放大倍数（互阻增益）Ard、电流放大倍数、电流放大倍数Ai放大放大电路电路iiviRLvoi0RSiS0riviA 0iiiiA 2.4.2放大电路小信号等效电路分析法放大电路小信号等效电路分析法步骤：原电路步骤：原电路交流通道交流通道短路短路短路短路置零置零RsvSRB+VCCRCC1C2TRLv0viRBTRsvSviRLv0RBC1RCC2RC原电路原电路交流通路交流通路方法方法:将交流通道中的三极管用微变等效电路代替将交流通道中的三极管用微变等效电路代替rbe步骤：原电路步骤：原电路交流通道交流通道微变等效电路微变等效电路交流通路交流通路

22、RBRCRLvivobce微变等效电路微变等效电路iiibRs vSRBRCRLb c v0 vi vs Rs ibice1、电压放大倍数的计算、电压放大倍数的计算ib bevi rocLvi R /LLCRRR令特点：特点：负载电阻越小，放负载电阻越小，放大倍数越小。大倍数越小。步骤：原电路步骤：原电路交流通道交流通道计算动态值计算动态值微变等效电路微变等效电路rbeiiibRBRCRLb c v0 vi vsRs ibicebLi R 0viLbevRAvr 2、输入电阻、输入电阻Ri及放大倍数及放大倍数Avs的计算的计算beBrR /beriiivRirbeiiibRBRCRLb c v

23、0 viRs vs ibiceRi26(mV)(1)(mA)beEQrI式中：式中：iiSLbeRRRrR00iSiivsvssiRRvvvAvvvRA微变等效法微变等效法3、输出电阻的计算、输出电阻的计算r采用外加电压法采用外加电压法,设外加电压为设外加电压为 ，则：，则： v000CRCRCCviiiiR000ibCvii，000CvRRirbeiiibRBRCb cv0 viRs ibiceri0iRC求求R0的无源二端网络的无源二端网络置零置零rbeiiibRBRCRLb c v0 vi vs Rs ibiceTbeEQ26(1)(150)663 0.663 k2VrI 例题例题2.3

24、求放大电路的性能指标求放大电路的性能指标 iiBbei/280/0.6630.663 kvRRriobCLLvib bebe(/)3/650151.80.663vi RRRAvi rr ooiivsvSiSSi0.663151.860.510.663vvvRAAvvvRR oC3 kRR输出电阻与负载无关输出电阻与负载无关 求输出电阻求输出电阻Q点位置决定点位置决定 动态范围：最大不失真输出电压幅度动态范围：最大不失真输出电压幅度 小信号参数小信号参数放大性能放大性能非线性失真（饱和失真、截止失真非线性失真（饱和失真、截止失真)结论结论（1）Q点一定要合理点一定要合理 （2）Q点一定要稳定（外

25、界因素变化：点一定要稳定（外界因素变化：环境温度环境温度、电源、电源电压、更换管子电压、更换管子)2.5 放大电路静态工作点的稳定放大电路静态工作点的稳定温度对温度对BE的影响的影响iBuBE25C50CTVBEIBICCCBEBBVVIRiCvOiBRsvSC1vBERCTvI IC2RB+VCCIBVBE+VCCRBRCICVCE.固定偏置电路2.5.1静态工作点稳定性分析（见书中例子）静态工作点稳定性分析（见书中例子） 固定偏置电路的固定偏置电路的Q点是不稳定的。点是不稳定的。 Q点点不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，从而导致饱和失真或截

26、止失真。为截止区，从而导致饱和失真或截止失真。为此，需要改进偏置电路，使此，需要改进偏置电路，使IC不随温度变化不随温度变化而变化，而变化， 即做到即做到IC固定，从而就可以抑制固定，从而就可以抑制Q点的变化，保持点的变化，保持Q点基本稳定。点基本稳定。2.5.2分压式偏置电路分压式偏置电路I1I2IBRB1+VCCRCRB2RE直流通路直流通路VCE1212BQBQIIIIII， 、12II B2BQCCB1B2VRV=R+REBQBEQEQVVIRBQBEQBQCQEQEEVVVIIRR静态值计算静态值计算 ICQ可以认为与温度无关，可以认为与温度无关， Q点基本稳定。点基本稳定。CCCE

27、CEQEQCQVVIRIRI1I2IBQRB1+VCCRCRB2RE直流通路直流通路 VCEQVBQVBEQ（二）、动态分析（二）、动态分析 |iBbebeRRrroCRRLvbeRAr +VCCvoRB1RCC1C2RB2CERERLviRsvSvoRB1RCRLviRB2交流通路交流通路RsvSrbeRCRLoviviibicibiRB微变等效电路微变等效电路Rs vs【例例2.5】 接上射极旁路电容，如图所示，重新求解电路的性能。接上射极旁路电容，如图所示，重新求解电路的性能。obCLLvib bebe(/)50(2/4)83.30.8vi RRRAvi rr iBbe/6.67/0.8

28、0.71 kRRroC2 kRRCE的作用：交流通路中，的作用：交流通路中， CE将将RE短路，短路，RE对交流不起作用，放大倍数对交流不起作用，放大倍数、输入电、输入电阻阻不受影响。不受影响。问题问题1：如果去掉如果去掉CE，静态值会变化吗？静态值会变化吗？+VCCvoRB1RCC1C2RB2CERERLviRsvS问题问题2：如果去掉如果去掉CE，放大倍数、输入电放大倍数、输入电阻会变化吗？阻会变化吗？例例2.4，60页页去掉去掉 CE 后的交流通路和微变等效电路：后的交流通路和微变等效电路：rbe(1)iEb bebvi ri RoLbvi R (1)oiLEbevvRAvrR voRB

29、1RCRLviRB2RERsvSbceRCRLovREiviibiciRBRs vsb cebI交流通路交流通路微变等效电路微变等效电路(1)、电压放大倍数、电压放大倍数.电压放大倍数降低电压放大倍数降低/(1)/ / /beEiBiBrRRRRR(1)iEb bebvi ri RRiRi/(1)ibEbeirRvRiRCRLovREiviibiciRBRs vsb cerbebiiiibRBRCb cv0 viRsiceRi0iRCrbebiRE00CRCRCCviiiiR00ibvi，000CvRRi（2）、输入电阻）、输入电阻（3）、输出电阻）、输出电阻0Ci.输入电阻增大输入电阻增大.

30、输出电阻不变输出电阻不变计算它的电压增益、输入电阻和输出电阻。计算它的电压增益、输入电阻和输出电阻。 【例例2.4】 50B2BQCCB1B210124 V2010RVVRRBQBEQCQEQE40.71.65 mA2VVIIRCEQCCCQCE()121.65(22)5.4 VVVIRRTbeEQ26(1)(150)0.8 k1.65VrIib bebEibeEbb(1)(1)0.8(150)2102.8 kvi ri RRrRiiobCLLib bebEbeE(/)50(2/4)0.65(1)(1)0.8(150)2vvi RRRAvi ri RrR oC2 kRRiBi/6.67/102

31、.86.3 kRRRRB1+VCCRCC1C2TRB2CERE1RLvivoRE2问题问题3：如果电路如下图所示，如何分析？如果电路如下图所示，如何分析？（例（例2.6）62页页I1I2IBRB1+VCCRCC1C2TRB2CERE1RLvivoRE2I1I2IBRB1+VCCRCTRB2RE1RE2静态分析：静态分析：直流通路直流通路RB1+VCCRCC1C2TRB2CERE1RLvivoRE2动态分析：动态分析：交流通路交流通路RB1RCRLvivoRB2RE1交流通路：交流通路：RB1RCRLvivoRB2RE1微变等效电路：微变等效电路：rbeRCRLovRE1iviibicibiRB

32、【例例2.6】 试分析电路的性能指标。试分析电路的性能指标。150v1(1)LbeERArR 电压增益稳定电压增益稳定 输入电阻？输出电阻？输入电阻？输出电阻？ 11LvERAR LE13/ /37.50.2vRAR 1(1)beErR2.6.2 共集电极放大电路共集电极放大电路(又称为射极输出器、电压跟随器）又称为射极输出器、电压跟随器）RB1+VCCC1C2RERLvivo RsvSRB1交流通路交流通路ivbiRERLRBoveiiiRs vsbceci动态分析动态分析rbe vsRERLRBRsb cebiivovoibiiicieiivbiRERLRBoveiiiRs vsbceci

33、oeLvi R/LELRRR 1bLi R（）ib beeLvi ri R(1)b bebLi ri R(1)(1)bLvb bebLi RAi ri RLbeLRrR)1 (1）（1. 电压放大倍数电压放大倍数动态分析动态分析令：令：1(1),beLrR、所以所以1vA ，但电流但电流ie增加了、故输出电流增加了、故输出电流io被放大了被放大了 。2、输入输出同相且即输出电压跟输入输出同相且即输出电压跟随输入电压，故称随输入电压，故称电压跟随器电压跟随器。结论：结论：1vA ，rbe vsRERLRBRsb cebiivovoibiiiciei2. 输入电阻输入电阻/(1)iBbeLRRrR

34、RiRiRi/(1)iLb bebvi ri R/(1)ibLbeirRvRi/LELRRR令：动态分析动态分析输入电阻较大输入电阻较大rbeRERLRBb cebiivbiovciiieioirbe vsRERLRBRsb cebiivovoibiiiciei3. 输出电阻输出电阻R动态分析动态分析置零置零rbeRERBRsb cebibivciiieiiRiRErbe vsRERLRBRsb cebiivovoibiiiciei3. 输出电阻输出电阻)(1ebii0/1besErRRR:/ssBRRR 设动态分析动态分析rbeRERBRsb cebibivciiieiiRiREbbeSvi

35、rR 1beSrR1besrR输出电阻很小输出电阻很小ROevRi 与共射极放大电路输出电阻计算的区别与共射极放大电路输出电阻计算的区别+VCCvoRB1RCC1C2RB2RERLviRsvS0bI iiibRBRCb cv0 viRsiceRi0iRCrbebiRE例题2.7共集电极放大电路作为缓冲级，起阻抗匹配作用共集电极放大电路作为缓冲级，起阻抗匹配作用 的应用举例。的应用举例。1、问题的提出：、问题的提出：若信号源与负载直接相连若信号源与负载直接相连voRsvSRL0.005LosSLRvvmVRR假设：信号源的内阻假设：信号源的内阻R RS S=5K =5K ，v vs s=5mV=

36、5mV，负载，负载R RL L=10=10负载从信号源中获得的负载从信号源中获得的信号太小信号太小2 2、解决的方法：、解决的方法： 若信号源通过共集电极放大电路若信号源通过共集电极放大电路 与负载相连与负载相连voRsvSRL共集电极放大电路共集电极放大电路RiviRSvsiiRoAvtvivoRLi0假设共集电极放大电路的共集电极放大电路的Ri=50K ,RO=10 ,Av=0.98RS=5K ，vs=5mV，RL=104.545isiiSRvvmVRR2.23vLLoioARvvmVRR负载从信号源中获得的负载从信号源中获得的信号大大增加。信号大大增加。voRsvSRL共集电极放大电路共

37、集电极放大电路三、共发射极、共集电极放大电路的使用比较三、共发射极、共集电极放大电路的使用比较1.1.由于输入电阻大，可将共集电极放大电路放在放大由于输入电阻大，可将共集电极放大电路放在放大电路的首级（输入级），提高信号的获取能力。电路的首级（输入级），提高信号的获取能力。.由于输出电阻小，可将共集电极放大电路放在放大电路由于输出电阻小，可将共集电极放大电路放在放大电路的末级（输出级），提高带负载能力。的末级（输出级），提高带负载能力。4. 可将共集电极放大电路放在放大电路的中间（缓冲可将共集电极放大电路放在放大电路的中间（缓冲级），可以起到电路的阻抗匹配作用。级），可以起到电路的阻抗匹配作用

38、。放大放大电路电路1负载负载放大放大电路电路2放大放大电路电路3放大放大电路电路n输入输入信号信号.由于电压放大倍数大，可将共发射极放大电路放在由于电压放大倍数大，可将共发射极放大电路放在放大电路的中间（中间级），起电压放大作用。放大电路的中间（中间级），起电压放大作用。2.6.3 共基放大电路（自学）共基放大电路（自学） 三种放大电路的性能比较 组态组态性能性能共共 射射共共 集集共共 基基Ri中（几百欧几千欧）中（几百欧几千欧）大（数十千欧）大（数十千欧）小（几欧几十欧）小（几欧几十欧）Ro大（几千欧几十千欧大（几千欧几十千欧）小（几欧几十欧）小（几欧几十欧）大（几千欧几十千欧）大（几千欧

39、几十千欧）Ain大（大（ ）大（大（1+）小（小（）Av大（几十几百）大（几十几百）小（小于小（小于1）大（几十几百）大（几十几百）用途用途多级放大电路的中间级多级放大电路的中间级输入级、输出级或缓冲级输入级、输出级或缓冲级高频或宽频带电路高频或宽频带电路2.7放大电路的频率响应P69 图2.42通频带通频带fAvAvm0.7AvmfL下限截下限截止频率止频率fH上限截上限截止频率止频率通频带：通频带：BW=fHfL放大倍数放大倍数随频率变随频率变化曲线化曲线放大放大电路电路分析分析静态分析静态分析动态分析动态分析估算法估算法图解法图解法微变等效法微变等效法图解法图解法3、放大电路分析方法、放

40、大电路分析方法voi/AvviRoRovSSvAv2.12 电路如图所示， = 100，求：（1）静态工作点；（2），（3）。voi/AvviRoR2.9 设 = 100，（1）画出小信号等效电路；（2）求对晶体三极管：T1与T2 的参数相同，即IS1=IS2 、VBE(on)1=VBE(on)2 、1=2 6.3.1电路结构 6.3 差分式放大电路（差放）差分式放大电路（差放） 由两完全对称的由两完全对称的共发电路，经射共发电路，经射极电阻极电阻 REE 耦合耦合而成。而成。 具有两种输出方式：双端输出、单端输出。具有两种输出方式：双端输出、单端输出。002121BQBQiiVVvv()0.

41、7EQBE onVVV 122EECQCQIII静态分析：静态分析：()0.7EQEEEEEEEEEEVVVIRR EEI12OCQCQVVV0零输入时零输出，直接耦合，没有电容 ICQ1ICQ2交流电压源它的电势不变，相当于接地 6.3.26.3.2差模信号差模信号和共模信号和共模信号 差模信号：指大小相等、差模信号：指大小相等、极性相反的信号。极性相反的信号。表示为表示为 vi1 = vi2 差模输入电压差模输入电压vid = vi1 vi2 共模信号：指大小相等、极性相同的信号。共模信号：指大小相等、极性相同的信号。表示为表示为 vi1 = vi2 共模输入电压共模输入电压 vic =

42、(vi1 + vi2 ) / 2 任意信号：均可分解为一对差模信号与一对共模信号任意信号：均可分解为一对差模信号与一对共模信号之代数和。之代数和。 vi1 = vic+ vid / 2vi1 = vic vid / 2即即差分放大器的性能就是差模和共模两种性能的合成。电路如图所示（对任意一对输入信号）vo1RCREVCCvo2RC-VEET1T2vi1vi2vovo1RCREVCCvo2RC-VEET1T2vovicvid/2vicvid/2vi1vi2【例例6.3】 若在差分放大电路的一个输入端加上信号若在差分放大电路的一个输入端加上信号vi1 = 4 mV，而在另一输，而在另一输入端加入信

43、号入端加入信号vi2 = 6 mV，试求差模放大电路的差模输入电压，试求差模放大电路的差模输入电压vid和共模输入电和共模输入电压压vic。【例例6.4】 若在差分放大电路的一个输入端加上输入信号若在差分放大电路的一个输入端加上输入信号vi，即，即vi1 = vi，而，而将另一输入端接地，即加入信号将另一输入端接地，即加入信号vi2 = 0，试求差模放大电路的差模输入电压，试求差模放大电路的差模输入电压vid和共模输入电压和共模输入电压vic。idi1i2ii0vvvvvi1i2iiic0222vvvvv idi1i2462 mVvvv i1i2ic465 mV22vvvvo1RC1REEVC

44、Cvo2RC2VEET1T2vid1vid2vo12ididvv 由于电路两边对称，因而在差模输入信号作用下，两管集电极产生等值反向的增量电流。因此有1CCQciIi2CCQciIi静态：ICQ1=ICQ2=ICQ当它们共同流入 REE 时,2EECQiI6.3.3差模交流电路及差模性能特点差模交流电路及差模性能特点流入REE的小信号电流始终为零即REE相对地短路。对差模信号而言，REE 可示为短路，因此，对差模信号来说，差放的交流通路如下vo1RCvo2RCT1T2vi1vi2vo注意：注意：关键在于对公共器件的处理。关键在于对公共器件的处理。 e1ie2iT2发射极极电发射极极电流增大流增

45、大T2发射极极电流减小发射极极电流减小T1基极电位升高基极电位升高T2基极电位降低基极电位降低vo1RCvo2RCT1T2vi1vi2voRLvo1vo2RCRL/2RCT1vi1vi2T2vidRL/2voRL中点视为交流地电位。半电路差模交流通路半电路差模交流通路 RC+ - -vod1+ - -vid1RL2T1iivo1vo2T2RCRL/2RCT1vi1vi2voRL/2对于一个单级共发射极放大器来说，其放大器的性能为：输入电阻ibeRr输出电阻CRoR 电压放大增益LvbeRAr/ /LCLRRR vo1vo2RCRL/2RCT1vi1vi2T2vidRL/2vo双端输出ovdid

46、vAv1212ooiivvvv12122222ooLiibevvRvvr2、差模增益12iivv 12ooovvv12oovv vo1RCvo2RCT1T2vi1vi2vo12ov22ov 注意：注意：电路采用了成倍元件，但电压增益并没有得到提高。电路采用了成倍元件，但电压增益并没有得到提高。 单端输出时：a、从T1管的集电极输出11ovdidvAv112oivv22ovdidvAv12vA b 、从 T2管的集电极输出12vA12LbeRr vo1RCvo2RCT1T2vi1vi2vo12LbeRr222oivv增益减小增益减小、差模输入电阻定义：从差分放大器两输入端看进去所呈现的视在电阻。

47、ididivRivo1vo2RCRL/2RCT1vi1vi2T2vidRL/2vo12iivi2iR22iivi2ber、差模输出电阻： 单端输出时，任意一端的差模输出电阻（即任一端看进去对地的电阻），为共发射极放大器的输出电阻。 双端输出时，差模输出电阻从两输出端看进去的视在电阻，即为两个共发射极放大器的输出电阻之和。12cRododRRc2RoRvo1vo2RCRL/2RCT1vi1vi2T2vidRL/2vo 由于电路两边对称，因而在共模输入信号电压作用下，两管集电极产生相同的交流电流。即1CCQciIi2CCQciIi当它们共同流入 REE 时cCQCCEEiIiii22216.3.4

48、差分放大器的共模性能及特点差分放大器的共模性能及特点voc1RCREEvoc2RCT1T2vicvicvoc从电压等效观点看，相当于每管各接2REEREE 上的共模上的共模电压：电压：2iC REE 双端输出电路双端输出电路RL 对共模视为开路。对共模视为开路。因此流过因此流过 RL 的共模电流为的共模电流为 0。半电路共模交流通路半电路共模交流通路RC+ - -voc1+ - -vic1= vicT12REET1+- -+ - -VCCREEvi1voVEE+- -vi2RCRCT2RL2) )共模性能指标分析共模性能指标分析iicicivR 共模输入电阻共模输入电阻1iR iic1iv 共

49、模输出电阻共模输出电阻共模电压增益共模电压增益icocdvvAv icoc2oc1vvv 0 电路特点电路特点)1(2EEeb Rr无无意义意义双端输出电路利用对称性抑制共模信号。双端输出电路利用对称性抑制共模信号。利用对称性抑制共模信号利用对称性抑制共模信号( (温漂温漂) )原理：原理： CQ2CQ1IIT0)(CQ2CQ1O VVV)(CCQ1CCCQ2CQ1RIVVV 半电路共模交流通路半电路共模交流通路RC+ - -voc1+ - -vic1= vicT12REE 单端输出电路单端输出电路 T1+- -+ - -VCCREEvi1voVEE+- -vi2RCRCT2RL与双端输出电路

50、的区别：仅在于对与双端输出电路的区别：仅在于对 RL 的处理上。的处理上。iicicivR 1iR beEE2(1)rR不变不变C1o1ocRRR icocc1vvAv 1vA CLLbeEEEE(/ /)2(1)2RRRrRR c2vA 半电路共模交流通路半电路共模交流通路RC+ -voc1=voc+ -vic1= vicT12REERL单端输出电路特点单端输出电路特点单端输出电路利用单端输出电路利用 REE 的负反的负反馈作用抑制共模信号。以后讲馈作用抑制共模信号。以后讲利用利用 REE 抑制共模信号原理：抑制共模信号原理： CQIT EQV BQI)(EQBQBEQVVV T1+- -+

51、 - -VCCREEvi1voVEE+- -vi2RCRCT2RL CQI 一般射极电阻一般射极电阻 REE 取值较大取值较大EELc12RRAv 因此因此很很小。小。结论结论 无论电路采用何种输出方式，差放都具有放大无论电路采用何种输出方式，差放都具有放大 差模信号、抑制共模信号的能力。差模信号、抑制共模信号的能力。差放差放性能指标归纳总结性能指标归纳总结 Rid 与电路输入、输出方式无关。与电路输入、输出方式无关。 Rod 仅与电路输出方式有关。仅与电路输出方式有关。 Avd 仅与电路输出方式有关。仅与电路输出方式有关。 Avc仅仅与电路输出方式有关。与电路输出方式有关。eb1id22 r

52、RRi双端输出双端输出， 22C1oodRRR 单端输出单端输出C1ood1RRR 双端输出双端输出， ebL1d rRAAvv 单端输出单端输出， 2ebLd2d1 rRAAvv 双端输出双端输出0icoc vvAvc单端输出单端输出1icoc1c2c1vvvAvvAA EEL2RR )2/(LCLRRR 其中其中LCL/ RRR 其中其中3. 3. 合成输出信号（任意输入时，输出信号的计算）合成输出信号（任意输入时，输出信号的计算）oocodcicdidvvvvvA vA v其中其中i2i1idvvv 2i2i1icvvv 6.3.5共模抑制比共模抑制比 差分放大器的差模性能和共模性能有很

53、大的不同，最主要的是共模电压增益远小于差模电压增益或者说相对于差模信号，差分放大器具有放大作用；对于共模信号，差分放大器具有抑制作用。差分放大器对共模信号的抑制能力可引入一个参数来评价。即共模抑制比，用 KCMR来表示定义为：差模电压增益与共模电压增益之比的绝对值。即vcvdCMRAAK差分放大器单端输出时的共模抑制比，负载为RL 。12LvdbeRAr EECvcRRA2RL1所以11vcvdCMRAAKLL(R )12R2CbeEECbeEERrRRrRCMREEbeKRr差分放大器作为双端输出时，共模抑制比。因为0icocvcvvA所以CMRK共模抑制比 KCMR 越大，抑制共模信号的能

54、力越强。提高KCMR 的途径：beEECMREEEErIKRI矛盾 为解决此矛盾，可采用电流源取代REE ，即采用有源负载代替REE 。vc1RC1ICQ3VCCvc2RC2VEET1T2vi1vi2voIBQ3T3q 差放半电路分析法差放半电路分析法 因电路两边完全对称，因此差放分析的关键，就是因电路两边完全对称，因此差放分析的关键，就是如何在差模输入与共模输入时，分别画出如何在差模输入与共模输入时，分别画出半电路交流通半电路交流通路路。在此基础上分析电路各项性能指标。在此基础上分析电路各项性能指标。分析步骤：分析步骤： 差模分析差模分析画半电路差模交流通路画半电路差模交流通路 计算计算 Avd、Rid、Rod 。 共模分析共模分析画半电路共模交流通路画半电路共模交流通路 计算计算 Avc、KCMR、Ric 。 根据需要计算输出电压根据需要计算输出电压 双端输出：双端输出： 计算计算 vo 。单端输出：单