第三章基本放大器经典实用

1、第三章基本放大器第三章第三章 基本放大器基本放大器3.2 3.2 共射极放大电路共射极放大电路3.3 3.3 图解分析法图解分析法3.4 3.4 小信号模型分析法小信号模型分析法3.5 3.5 放大电路的工作点稳定问题放大电路的工作点稳定问题3.6 3.6 共集电极电路和共基极电路共集电极电路和共基极电路3.1 3.1 半导体半导体bjtbjt第三章基本放大器 3.1 半导体半导体bjt 3.1.1 bjt3.1.1 bjt的结构简介的结构简介半导体三极管，也叫晶体三极管。由于工作时，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，还多数载流子和少数载流子都参

2、与运行，因此，还被称为被称为双极型晶体管双极型晶体管（bipolar junction transistor,简称简称bjt）。）。 bjt是由两个是由两个pn结组成的。结组成的。npn型pnp型符号符号:-bce-ebc 三极管的结构特点三极管的结构特点:（1）发射区的掺杂浓度集电区掺杂浓度。）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。）基区要制造得很薄且浓度很低。-nnp发射区集电区基区发射结 集电结ecb发射极集电极基极-ppn发射区集电区基区发射结 集电结ecb发射极集电极基极bjt的结构的结构第三章基本放大器3.1.2 bjt3.1.2 bjt的电路分配及放大

3、作用（的电路分配及放大作用（npnnpn管）管）若在放大工作状态：若在放大工作状态：发射结正偏：发射结正偏：+uce ubeucb集电结反偏：集电结反偏：由由vbb保证保证由由vcc、 vbb保证保证ucb=uce - ube 0nnpbbvccvrbrcebc共发射极接法共发射极接法c区区b区区e区区三极管在工作时要加上适三极管在工作时要加上适当的直流偏置电压。当的直流偏置电压。nnpbbvccvrbrcebcienepiiebi（1 1）因为发射结正偏，所以发射）因为发射结正偏，所以发射区向基区注入电子区向基区注入电子 ，形成了扩散形成了扩散电流电流ien 。同时从基区向发射区也。同时从基

4、区向发射区也有空穴的扩散运动，形成的电流有空穴的扩散运动，形成的电流为为iep。但其数量小，可忽略。但其数量小，可忽略。 所所以发射极电流以发射极电流i e i en 。1bjt内部的载流子传输过程内部的载流子传输过程（2）发射区的电子注入基）发射区的电子注入基区后，变成了少数载流子。区后，变成了少数载流子。少部分遇到的空穴复合掉，少部分遇到的空穴复合掉，形成形成ibn。所以。所以基极电流基极电流i b i bn 。大部分到达了集电。大部分到达了集电区的边缘。区的边缘。nnpbbvccvrbrcebcienepiiebicnicicboi 另外，集电结区另外，集电结区的少子形成漂移的少子形成漂

5、移电流电流icbo。（3）因为集电结反偏，）因为集电结反偏，收集扩散到集电区边收集扩散到集电区边缘的电子，形成电流缘的电子，形成电流icn 。第三章基本放大器三个电极上的电流关系三个电极上的电流关系:ie =ic+ibnnpbbvccvrbrcebcienepiiebicnicicboi定义：定义：ecnii ecboeciiii(1)(1)ic与与i e之间的关系之间的关系:所以所以:ecii其值的大小约为其值的大小约为0.90.90.990.99。 2电流分配关系电流分配关系(kvl)(2)ic与与i b之间的关系：之间的关系：nnpbbvccvrbrcebcienepiiecnicicb

6、oi联立以下两式联立以下两式：cboeciii bceiii得：得：cbobccboeciiiiii）（ 所以所以：cbobc111iii bceobciiii 得：得： 1令令：cboceo11ii biecii3.1.3 bjt3.1.3 bjt的特性曲线（的特性曲线（共发射极接法）共发射极接法）(1) (1) 输入特性曲线输入特性曲线 ib=f(ube) uce=const+i-ube+-ubtce+ci（1）uce=0v时，相当于两个时，相当于两个pn结并联。等同结并联。等同pn结的特性曲线结的特性曲线0.40.2i(v)(ua)be80400.80.6bu=0vuce 1vceu（3

7、）uce 1v再增加时，曲线右移很不明显。再增加时，曲线右移很不明显。（2）当）当uce=1v时，时， 集电结已进入反偏状态，开始收集电子，所以基区复集电结已进入反偏状态，开始收集电子，所以基区复合减少，合减少， 在同一在同一ube 电压下，随着电压下，随着uce的增大的增大,ib 减小。特性曲线将向右减小。特性曲线将向右稍微移动一些。稍微移动一些。死区电压死区电压硅硅 0.5v锗锗 0.1v导通压降导通压降硅硅 0.7v锗锗 0.3v输入输出（2） uce ic 。 （3） 当当uce 1v后，后，收集电子的能力足够强。收集电子的能力足够强。这时，发射到基区的电这时，发射到基区的电子都被集电

8、极收集，形子都被集电极收集，形成成ic。所以。所以uce再增加，再增加，ic基本保持不变。基本保持不变。同理，可作出同理，可作出ib=其他值的曲线。其他值的曲线。 icce(v)(ma)=60uaibu=0bbii=20uabi=40uab=80uai=100uaib(2)输出特性曲线输出特性曲线 ic=f(uce) ib=const现以现以ib=60ua一条加以说明。一条加以说明。（1）当）当uce=0 v时，因集电极无收集作用，时，因集电极无收集作用，ic=0。饱和区饱和区ic受受uce显著控制的区域，该区域内显著控制的区域，该区域内uce0.7 v。 此时发射结正偏，集电结也正偏。此时发

9、射结正偏，集电结也正偏。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的曲线的下方。的曲线的下方。 此时，发射结反偏，集电结反偏。此时，发射结反偏，集电结反偏。放大区放大区 曲线基本平行等曲线基本平行等 距。距。 此时，发此时，发 射结正偏，集电射结正偏，集电 结反偏。结反偏。 该区中有：该区中有：bcii icibib=0uce(v)(ma)=20uabi=40uabi=60uabi=80uabi=100ua饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区输出特性曲线可以分为三个区域输出特性曲线可以分为三个区域:3.1.4 bjtbjt的主要参数的主要参数1.电流放大系数电流放大系数（2

10、2）共基极电流放大系数：）共基极电流放大系数： bcii bcii ecii ecii ice=20ua(ma)b=40uaicu=0(v)=80uaibbbibiibi =100uacbi=60uai一般取一般取20200之间之间2.31.538a60ma3 . 2bcii40a40)-(60ma)5 . 13 . 2(bcii（1 1）共发射极电流放大系数：）共发射极电流放大系数：静态动态 2.极间反向电流极间反向电流(know) （2）集电极发射极间的穿）集电极发射极间的穿透电流透电流iceo 基极开路时，集电极到发射基极开路时，集电极到发射极间的电流极间的电流穿透电流穿透电流 。其大小

11、与温度有关。其大小与温度有关。 （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，在其集电结上加反向电压，得到反向电流。发射极开路时，在其集电结上加反向电压，得到反向电流。它实际上就是它实际上就是一个一个pnpn结的反向电流。结的反向电流。其大小与温度有关。其大小与温度有关。 锗管：锗管：i cbo为微安数量级，为微安数量级， 硅管：硅管：i cbo为纳安数量级。为纳安数量级。cboceo)1 (ii+icboecbiceo 3.极限参数极限参数(learn)（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）集电极最大允许功率损耗许功率损耗pc

12、m 集电极电流通过集集电极电流通过集电结时所产生的功耗，电结时所产生的功耗， pc= icuce biceui(v)ibc=100uab=80ua=60ua(ma)iib=0b=40ua=20uabiipcm f 时时, 可得：可得： ft 0 f f共发射极截止频率共发射极截止频率ft特征频率特征频率三. 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，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。分低、中、高三个频段加以研究。1 .中频段中频段 所有的电容均可忽略。所有的电容均可忽略。可用可用前面讲的前面讲的h参数等效电路分析参数等效电路分析 180 +tvcb2u

13、+b1rcrocc-rb1cls+-r-+suuibelisirrrrruua sousm中频电压放大倍数：中频电压放大倍数：2. 低频段低频段 在低频段，三极管的极间电容可视为开路，耦合电容在低频段，三极管的极间电容可视为开路，耦合电容c1、c2不能忽略不能忽略。 为方便分析，现在只考虑为方便分析，现在只考虑c1，将将c2归入第二级。画出低归入第二级。画出低频等效电路如图所示。频等效电路如图所示。可推出低频电压放大倍数：可推出低频电压放大倍数：ffjauualusmsousl1 1l/(21crrrfsbeb ） 该电路有该电路有 一个一个rc高通环节。高通环节。有下限截止频率：有下限截止频

14、率：+s-u+is+r-uubilrr-beiiobbbrcc+reccb1共射放大电路低频段的波特图共射放大电路低频段的波特图幅频响应幅频响应 ： 2lusmusl)(11lg20|lg20|lg20ffaa 相频响应相频响应 ： )arctg(180lff f0.01fl-1800.1fl fl10fl-90-135 十十倍倍频频/45 f0.01fl0.1fl fl10fl）（db|lg20ua20db/十倍频十倍频|lg20usma 在高频段，耦合电容在高频段，耦合电容c1、c2可以可视为短路可以可视为短路，三极管三极管的极间电容不能忽略的极间电容不能忽略。这时要用混合这时要用混合等效

15、电路等效电路，画出高频等效电路如图所示。，画出高频等效电路如图所示。3. 高频段高频段用用“密勒定理密勒定理”将集电结电容单向化。将集电结电容单向化。rsusrbrbecubeubegmliuebbcuorbb+cbc.+rcricbibe用用“密勒定理密勒定理”将集电结电容单向化：将集电结电容单向化：其中：其中：c blmm) 1(crgc c bc blmn)11(ccrgc rsusrbrbecbeubeubegmliuebbcuorbb+.+rcricibcmcn用戴维南定理将用戴维南定理将c左端的电路进行变换：左端的电路进行变换： 忽略忽略cn，并将两个电容合并成一个电容，并将两个电

16、容合并成一个电容: 得简化的高频等效电路。得简化的高频等效电路。mebccc bberbbuc+br+mbergu.bi.oebcc.uci.uberslursr+ilu.ou.be.g+u+cc.+rmuberrs se bbbe bisi surrrrrru)/(/sbbbe brrrrr 其中：其中：可推出高频电压放大倍数：可推出高频电压放大倍数：hffjavva 1usmsoush其中：其中：lme bbbe bisiusmrgrrrrrra belisirrrrr 其中：其中：rcf 21h 该电路有该电路有 一个一个rc低通环节。低通环节。有上限截止频率：有上限截止频率：mebcc

17、c )/(/sbbbe brrrrr lu.ou.be.g+u+cc.+rmuberrs共射放大电路高频段的波特图共射放大电路高频段的波特图幅频响应幅频响应 ： 2husmush)(11lg20|lg20|lg20ffaa 相频响应相频响应 ： )arctg(180hff f0.1fh-180fh10fh100fh-225-270 十十倍倍频频/45 f0.1fhfh10fh100fh）（db|lg20ua-20db/十倍频程十倍频程|lg20usma4. 完整的共射放大电路的频率响应完整的共射放大电路的频率响应)j1(1)j1(1hlusmusffffaa f-180fhfl-225-270

18、 ffhfl）（db|lg20ua-20db/十倍频程十倍频程|lg20usma-135-90十十倍倍频频/45 20db/十倍频程十倍频程十十倍倍频频/45 （1）通频带：）通频带：（2 2）带宽）带宽- -增益积：增益积：fbwaumbjt bjt 一旦确定，一旦确定，带宽增益积基本为常数带宽增益积基本为常数5. 频率失真频率失真由于放大器对不同频率信号的放大倍数不同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。而产生的失真。频率失真动画演示频率失真动画演示hlhbwffff 两个频率响应指标：两个频率响应指标：f-180fhfl-225-270 ffhfl）（db|lg20ua-2

19、0db/十倍频程十倍频程|lg20usma-135-90十十倍倍频频/45 20db/十倍频程十倍频程十十倍倍频频/45 本章小结本章小结1基本放大电路的组成。基本放大电路的组成。 bjt加上合适的偏置电路（偏置电加上合适的偏置电路（偏置电路保证路保证bjt 工作在放大区）。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。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。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。交流通路：直流电压源短路，电容短路。3三种分析方法。三种分析方法。（1）估算法（直流模型等效电路法）估算法（直流模型等效电路法）