半导体三极管放大电路

1、1会计学半导体三极管放大电路半导体三极管放大电路24.1.1 BJT的结构简介的结构简介4.1 半导体三极管（半导体三极管（BJT）4.1.2 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理4.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线4.1.4 BJT的主要参数的主要参数34.1.1 BJT的结构简介的结构简介半导体三极管是通过一定的工艺，将两个半导体三极管是通过一定的工艺，将两个PN结结合在一结结合在一起的器件，具有电流放大作用。起的器件，具有电流放大作用。发射结发射结(Je) 集电结集电结(Jc) 基极基极，用B或b表示（Base） 发射极发射极，用E或e表示（Emitter）；集电极集电极，用

2、C或c表示（Collector）。 发射区发射区集电区集电区基区基区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:NPN型和型和PNP型。型。三极管符号三极管符号44.1.1 BJT的结构简介的结构简介半导体三极管外形图半导体三极管外形图54.1.1 BJT的实物的实物图图小功率封装小功率封装中功率封装中功率封装大功率封装大功率封装6 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； 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，且基区很薄，一般在几个微米至几十个微米

3、，且掺杂浓度最低。掺杂浓度最低。管芯结构剖面图管芯结构剖面图74.1.2 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理1. 内部载流子的传输过程内部载流子的传输过程 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。现出来的。 外部条件：外部条件：发射结正偏，集电结反偏。发射结正偏，集电结反偏。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NPN为例）为例） 载流子的传输过程载流子的传输过程8三极管内两种载流子三极管内两种载流子(自由电子

4、和空穴自由电子和空穴)都参与导电，称为都参与导电，称为双极型双极型三极管或三极管或BJT 。 92. 电流分配关系电流分配关系发射极注入电流发射极注入电流传输到集电极的电流传输到集电极的电流设设 EnCII 即即根据传输过程可知根据传输过程可知 IC= InC+ ICBOIB= IB - ICBO通常通常 IC ICBOECII 则有则有 为为共基级共基级电流放大电流放大倍倍数，数，它它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关关，与外加电压无关。一般。一般 = 0.9 0.99IE=IB+ IC载流子的传输过程载流子的传输过程10 1 又设又设根据根据IE

5、=IB+ ICEnCII COCCEBIIII 当当时时 ，ICEO= (1+ ) ICBO（穿透电流）（穿透电流）2. 电流分配关系电流分配关系CBOEII ()BCCBOIII (1)11CBCBOIII CEOBCIII 是是共射级共射级电流放大电流放大倍倍数，数，同样，它也只与管子的结构尺寸和同样，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。掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般一般 1CnCCBOIII 113. 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，用，集电极作为公共电极，用CC表示表示;共基极接法共基极接法，基极作为公共电极，用基极作

6、为公共电极，用CB表示。表示。共发射极接法共发射极接法，发射极作为公共电极，用，发射极作为公共电极，用CE表示；表示；BJT的三种组态的三种组态12RLecb1k 图图 03.1.05 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使使当则则电压放大倍数电压放大倍数4920mVV98. 0IOV vvAVEEVCCVEBIBIEIC+-vI+vEBvO+-+iC+iE+iB iE = 1 mA， iC = iE = 0.98 mA， vO = iC RL = 0.98 V， = 0.98 时，时，共基极放大电路以射极电流为输入共基极放大电路以射极电流为输入控制电流，

7、控制输出电流。控制电流，控制输出电流。13+-bceRL1k共射极放大电路 图图 03.1.06 共射极放大电路共射极放大电路VBBVCCVBEIBIEIC+-vI+vBEvO+-+iC+iE+iB vI = 20mV 设设若若则则电压放大倍数电压放大倍数4920mVV98. 0IOVvvA iB = 20 uA vO = - iC RL = -0.98 V， = 0.98mA98. 01BBCiii使使4. 放大作用放大作用共射极放大电路以基极电流为共射极放大电路以基极电流为输入控制电流，控制输出电流输入控制电流，控制输出电流。14 综上所述，三极管的放大作用，主要是综上所述，三极管的放大作

8、用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后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。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发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。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，集电结反发射结正向偏置，集电结反向偏置。向偏置。4.1.2 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理15vCE = 0V+-bce共射极放大电路VBBVCCvBEiCiB+-vCE iB=f(vBE) vCE=常数常数(2) 当当vCE1V时，

9、时， vCB= vCE - - vBE0，集电结已进入反偏状态，开始收，集电结已进入反偏状态，开始收 集电子，基区复合减少，同样的集电子，基区复合减少，同样的vBE下下 IB减小，特性曲线右移。减小，特性曲线右移。vCE = 0V vCE 1V(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4.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线（以共射极放大电路为例）（以共射极放大电路为例）16(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线性区线性区1. 输入特性曲线输入特性曲线4.1.3 BJT的特

10、性曲线的特性曲线17iC=f(vCE) iB=常数常数2. 2. 输出特性曲线输出特性曲线4.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线18放大区：放大区：iC平行于平行于vCE轴的区域，轴的区域，曲线基本平行等距。此时，曲线基本平行等距。此时，发射结发射结正偏，集电结反偏正偏，集电结反偏。输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域:4.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线截止区：截止区：iC接近零的区域，接近零的区域，相当相当iB=0的曲线的下方。此的曲线的下方。此时，时， vBE小于死区电压小于死区电压。饱和区：饱和区：iC明显受明显受vCE控制的区控制的区域，该区域内，一般域，该区域内，一般vC

11、E0.7V(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。194.1.4 BJT的主要参数的主要参数 ( (1)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 =（ICICEO）/IBIC / IB vCE=常数常数1. 电流放大系数电流放大系数 20(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=常数常数4.1.4 BJT的主要参数的主要参数1. 电流放大系数电流放大系数 21 (3) 共基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

12、共基极交流电流放大系数 = IC/ IE VCB=常数常数 当当ICBO和和ICEO很小时，很小时， 、 ，可以不，可以不加区分。加区分。4.1.4 BJT的主要参数的主要参数1. 电流放大系数电流放大系数 22 (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 2. 极间反向电流极间反向电流ICEO (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 发射极开发射极开路时，集电结的反向饱和电流。路时，集电结的反向饱和电流。 4.1.4 BJT的主要参数的主要参数 即输出特性曲线即输出特性曲线IB=0那条曲线所对应的那条曲线所

13、对应的Y坐标坐标的数值。的数值。 ICEO也称为集电也称为集电极发射极间穿透电流。极发射极间穿透电流。+bce-uAIe=0VCCICBO+bce-VCCICEOuA极间反向电流为三极管的质量参极间反向电流为三极管的质量参数。数。 ICBO和和 ICEO越小越小，三极管质三极管质量越好。量越好。23(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 3. 极限参数（安全工作参数）极限参数（安全工作参数）4.1.4 BJT的主要参数的主要参数24(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发

14、射极开路时的集电结反反 向击穿电压。向击穿电压。 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。几个击穿电压有如下关系几个击穿电压有如下关系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR) EBO 3. 极限参数（安全工作参数极限参数（安全工作参数）4.1.4 BJT的主要参数的主要参数25 由由PCM、 ICM和和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。确定过损耗区、过电流区和击穿区。 输出特性曲线上的过损耗区和

15、击穿区输出特性曲线上的过损耗区和击穿区263.1 BJT1. 既然既然BJT具有两个具有两个PN结，可否用两个二极管结，可否用两个二极管相联以构成一只相联以构成一只BJT，试说明其理由。，试说明其理由。2. 能否将能否将BJT的的e、c两个电极交换使用，为什么两个电极交换使用，为什么？3. BJT是电流控制器件，还是电压控制器件？是电流控制器件，还是电压控制器件？4. 放大电路输出端增加的能量是从哪里来的？放大电路输出端增加的能量是从哪里来的？274.2 共射极放大电路共射极放大电路 电路组成电路组成 简化电路及习惯画法简化电路及习惯画法 简单工作原理简单工作原理 放大电路的静态和动态放大电路

16、的静态和动态 直流通路和交流通路直流通路和交流通路28 4.2 共射极放大电路共射极放大电路293.2 共射极放大电路共射极放大电路1. 电路组成电路组成输入回路（基极回路）输入回路（基极回路）输出回路（集电极回路）输出回路（集电极回路） 对对NPN管，一般规定基极电流和集电管，一般规定基极电流和集电极电流流入为正，射极电流流出为正；极电流流入为正，射极电流流出为正；电位以参考地为负，其余各点为正，电位以参考地为负，其余各点为正，PNP管正好相反。管正好相反。302. 简化电路及习惯画法简化电路及习惯画法习惯画法习惯画法 共射极基本放大电路共射极基本放大电路3.2 共共射极放射极放大电路大电路

17、31 4.2 共射极放大电路共射极放大电路ov2CivCCVbRCR1C TLRPNPPNP型放大电路型放大电路32 4.2 共射极放大电路共射极放大电路共射放大电路原理电路共射放大电路原理电路ovivCCV bRCR TLRBBV 333.2 共共射极放射极放大电路大电路元件参数的选择要保证信号能元件参数的选择要保证信号能不失真地放大。不失真地放大。BJT发射结正偏，集电结反偏，发射结正偏，集电结反偏， 保证保证BJT的电流控制作用。的电流控制作用。 元件的安排要保证信号能传输。元件的安排要保证信号能传输。343. 简单工作原理简单工作原理Vi=0Vi=Vsin t3.2 共共射极放射极放大

18、电路大电路放大过程是能量控制过程，放大作用是放大过程是能量控制过程，放大作用是针对变化量而言的。针对变化量而言的。354. 放大电路的放大电路的静态和动态静态和动态 静态：静态：输入信号为零（输入信号为零（v vi i= 0 = 0 或或 i ii i= 0= 0）时，）时，放大电路的工作状态，也称放大电路的工作状态，也称直流工作状态直流工作状态。 动态：动态：输入信号不为零时，放大电路的工作输入信号不为零时，放大电路的工作状态，也称状态，也称交流工作状态交流工作状态。 电路处于静态时，三极管各电极的电压、电电路处于静态时，三极管各电极的电压、电流在特性曲线上确定为一点，称为流在特性曲线上确定

19、为一点，称为静态工作点静态工作点，常称为常称为Q点。一般用点。一般用IB、 IC、和、和VCE （或（或IBQ、ICQ、和、和VCEQ ）表示。）表示。3.2 共共射极放射极放大电路大电路363.2 共共射极放射极放大电路大电路工作点合适工作点合适工作点偏低工作点偏低37直流通路：直流量流过的路径直流通路：直流量流过的路径。交流通路：交流量流过的路径交流通路：交流量流过的路径。3.2 共共射极放射极放大电路大电路5. 直流通路和交流通路直流通路和交流通路交流通路交流通路 直流通路直流通路 共射极放大电路共射极放大电路耦合电容：通交流、隔直流耦合电容：通交流、隔直流恒压源：内阻为零恒压源：内阻为

20、零恒压源和耦合电容对交流相恒压源和耦合电容对交流相当于短路当于短路, ,恒流源对交流相当恒流源对交流相当于开路于开路交流通路的画法恒流源：内阻为无穷大恒流源：内阻为无穷大38TVBBCbRcRb(a)TVCCCb1RcCb2(b)(c) T -VCC Cb1 Rc Cb2 Rb T +VCC Cb1 Rc Cb2 Rb (d)(f)TVCCCb1RcCb2VBBRbT-VCCCb1RcCb2(e)3.2 1. 下列下列af电路哪些具有放大作用？电路哪些具有放大作用？394.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法 用近似估算法求静态工作点用近似估算法求静态工作点 用图解分析法确定静态工作点用图

21、解分析法确定静态工作点 交流通路及交流负载线交流通路及交流负载线 输入交流信号时的图解分析输入交流信号时的图解分析 BJT的三个工作区的三个工作区 输出功率和功率三角形输出功率和功率三角形 4.3.1 图解分析法图解分析法 4.3.1.2 动态工作情况分析动态工作情况分析 4.3.1.1 静态工作情况分析静态工作情况分析40 共射极放大电路共射极放大电路 4.3.1.1 静态工作情况分静态工作情况分析析1. 用近似估算法求静态工作点用近似估算法求静态工作点bBECCBRVVI根据直流通路可知：根据直流通路可知： 采用该方法，必须已知三极管的采用该方法，必须已知三极管的 值值。一般硅管一般硅管V

22、BE=0.7V，锗管，锗管VBE=0.2V。直流通路直流通路+-BCIIcCCCCERIVV该电路基极电流基本不变，该电路基极电流基本不变，也称为固定偏流电路。也称为固定偏流电路。41 采用该方法分析静态工作点，必须已知三极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。管的输入输出特性曲线。 共射极放大电路共射极放大电路2. 用图解分析法确定静态工作点用图解分析法确定静态工作点 首先，画出直流通路首先，画出直流通路直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+- 4.3.1.1 静态工作情况分静态工作情况分析析3.3 图解图解分析法分析法42直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+

23、- 列输入回路方程：列输入回路方程：VBE =VCCIBRb 列输出回路方程（直流负载线）：列输出回路方程（直流负载线）：VCE=VCCICRc 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 =VCCIBRb，两，两线的交点即是线的交点即是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，从而得到点，从而得到VCEQ 和和ICQ。vCEiC斜率斜率 -1RcRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQIBQRcVC

24、CVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQICQIBQRcVCCVCCvCEiC43 4.3.1.2 动态工作情况分动态工作情况分析析由交流通路得纯交流负载线：由交流通路得纯交流负载线： 共射极放大电路共射极放大电路交流通路交流通路icvce+-vce= -ic (Rc /RL) 因为交流负载线必过因为交流负载线必过Q点，即点，即 vce= vCE - VCEQ ic= iC - ICQ 同时，令同时，令R L = Rc/RL1. 交流通路及交流负载线交流通路及交流负载线则交流负载线为则交流负载线为vCE - VCEQ= -(iC

25、- ICQ ) R L 即即 iC = (-1/R L) vCE + (1/R L) VCEQ+ ICQ3.3 图解图解分析法分析法斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1Rc斜率斜率1Rc/ RLQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC 过输出特性曲线上的过输出特性曲线上的Q点做点做一条斜率为一条斜率为- -1/R L 直线，该直线直线，该直线即为交流负载线。即为交流负载线。 RL= RLRc， 是是交流负载电阻。交流负载电阻。 交流负载线交流负载线是有交流输入信号是有交流输入信

26、号时时Q点的运动轨迹点的运动轨迹。 443.3 图解图解分析法分析法2. 输入交流信号时的图解分析输入交流信号时的图解分析 3.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析 共射极放大电路共射极放大电路QIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uAQQQIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uAQQQIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uA204060QICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线交流负载线QQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线交流负载线20uA40uA60uAQQQICQV

27、CEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线交流负载线20uA40uA60uAQQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线交流负载线20uA40uA60uA通过图解分析，可得如下结论：通过图解分析，可得如下结论： 1. 1. vi vBE iB iC vCE |-vo| 2. 2. vo与与vi相位相反；相位相反； 3. 3. 可以测量出放大电路的电压放大倍数；可以测量出放大电路的电压放大倍数； 4. 4. 可以确定最大不失真输出幅度可以确定最大不失真输出幅度。4546 4.3.1.2 动态工作情况分动态工作情况分析析3. BJT的三个工作区的三个

28、工作区3.3 图解图解分析法分析法QQ1Q2vCE/ViC/mA放大区放大区0iB=40uA80uA120uA160uA200uA饱和区饱和区截止区截止区当工作点进入饱和区或截止区时，将产生非线性失真当工作点进入饱和区或截止区时，将产生非线性失真。饱和区特点：饱和区特点： iC不再随不再随iB的增加而线性增加，即的增加而线性增加，即BCii 此时此时CBii 截止区特点：截止区特点：iB=0， iC= ICEOvCE= VCES ，典型值为，典型值为0.3V47波形波形的失真的失真饱和失真截止失真 由于放大电路的工作点达到了三极管由于放大电路的工作点达到了三极管的饱和区而引起的非线性失真。对于

29、的饱和区而引起的非线性失真。对于NPN管，管，输出电压表现为底部失真。输出电压表现为底部失真。 由于放大电路的工作点达到了三极管由于放大电路的工作点达到了三极管的截止区而引起的非线性失真。对于的截止区而引起的非线性失真。对于NPN管，管，输出电压表现为顶部失真。输出电压表现为顶部失真。 注意：对于PNP管，由于是负电源供电，失真的表现形式，与NPN管正好相反。 4.3.1.2 动态工作情况分动态工作情况分析析3. BJT的三个工作区的三个工作区3.3 图解图解分析法分析法4849 放大电路放大电路的动态范围的动态范围 放大电路要想获得放大电路要想获得大的不失真输出幅度，要大的不失真输出幅度，要

30、求：求： 工作点工作点Q要设置在要设置在输出特性曲线放大区输出特性曲线放大区的中间部位；的中间部位； 4.3.1.2 动态工作情况分动态工作情况分析析3. BJT的三个工作区的三个工作区3.3 图解图解分析法分析法 要有合适的交流负载线要有合适的交流负载线。 50 4. 输出功率和功率三角形输出功率和功率三角形omomomomo2122IVIVP 要想要想PO大，就要使功率三角形的面积大，即大，就要使功率三角形的面积大，即必须使必须使Vom 和和Iom 都要大。都要大。功率三角形放大电路向电阻性负载提供的放大电路向电阻性负载提供的输出功率输出功率 在输出特性曲线上，正好是三角形在输出特性曲线上

31、，正好是三角形 ABQ的面积，这一三角形称为的面积，这一三角形称为功率三功率三角形角形。 4.3.1.2 动态工作情况分动态工作情况分析析3.3 图解图解分析法分析法51 共射极放大电路共射极放大电路 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。此点。此时时BJT工作在哪个区域？（忽略工作在哪个区域？（忽略BJT的饱的饱和压降）和压降）解：解：（1）uA40300k2

32、V1bBECCB RVVI（2）当）当Rb=100k时，时，3.2mAuA4080BC II 5.6V3.2mA2k-V12CcCCCE IRVV静态工作点为静态工作点为Q（40uA，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：uA120100k2V1bCCB RVImA6 . 9uA12080BC II V2 . 79.6mA2k-V12CcCCCE IRVVmA62k2V1cCESCCCM RVVICMB 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

33、，此时，Q（120uA，6mA，0V），），52斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC3.3 斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC（2）增大）增大Rb时，负载线将如何变化？时，负载线将如何变化？Q点怎样变化？点怎样变化？斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC（3）减小）减小VCC时，负载线将如何变化时，负载线将如何变化？Q点怎样变化？点怎样变化？斜率斜率 -1RcQVCEQICQ

34、IBQRcVCCVCCvCEiC 斜率斜率 - 1 Rc Q ICQ IBQ Rc VCC VCEQ vCE iC VCC 1. 试分析下列问题：试分析下列问题： 共射极放大电路共射极放大电路（1）增大）增大Rc时，负载线将如何变化？时，负载线将如何变化？Q点怎样变化？点怎样变化？（4）减小）减小RL时，负载线将如何变化？时，负载线将如何变化？Q点怎样变化？点怎样变化？53 共射极放大电路共射极放大电路3.3 2. 放大电路如图所示。当测得放大电路如图所示。当测得BJT的的VCE 接近接近VCC的值时，问管子处于什么工作状的值时，问管子处于什么工作状态？可能的故障原因有哪些？态？可能的故障原因

35、有哪些？截止状态截止状态答：答：故障原因可能有：故障原因可能有： Rb支路可能开路，支路可能开路，IB=0， IC=0， VCE= VCC - IC Rc= VCC 。 C1可能短路，可能短路， VBE=0， IB=0， IC=0， VCE= VCC - IC Rc= VCC 。544.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法4.3.2.1 BJT的小信号建模的小信号建模4.3.2.2 共射极放大电路的小信号模型分共射极放大电路的小信号模型分析析 H参数的引出参数的引出 H参数小信号模型参数小信号模型 模型的简化模型的简化 H参数的确定参数的确定（意义、思路）（意义、思路） 利用直流通路求利用

36、直流通路求Q点点 画小信号等效电路画小信号等效电路 求放大电路动态指标求放大电路动态指标55建立小信号模型的意义建立小信号模型的意义建立小信号模型的思路建立小信号模型的思路 当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三极管小范围内的特性当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三极管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当作线性电路来处理。当作线性电路来处理。 由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的分析非常困难。由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的分析非常困难。建立小信号模型，

37、就是将非线性器件做线性化处理，从而简化放大电路的建立小信号模型，就是将非线性器件做线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。分析和设计。4.3.2.1 BJT的小信号建模的小信号建模56建立小信号模型的思路建立小信号模型的思路4.3.2.1 BJT的小信号建模的小信号建模cevbevcibi T非线性电路非线性电路cevbevcibi T线性电路线性电路任务：求解线性电路模型任务：求解线性电路模型57建立小信号模型的条件：建立小信号模型的条件：4.3.2.1 BJT的小信号建模的小信号建模 581. H参数的引出参数的引出),(CEBBEvifv 在小信号情况下，对上两式取全微分得在小信号情况

38、下，对上两式取全微分得CECEBEBBBEBEBCEdvvvdiivdvIV 用小信号交流分量表示用小信号交流分量表示vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce3.4.1 BJT的小的小信号建模信号建模 对于对于BJT双口网络，我们已经知道双口网络，我们已经知道输入输出特性曲线如下：输入输出特性曲线如下：iB=f(vBE) vCE=常数常数iC=f(vCE) iB=常数常数可以写成：可以写成：),(CEBCvifi CECECBBCCBCEdvvidiiidiIV vBEvCEiBcebiCBJT双口网络双口网络593.4.1 BJT的小的小信号建模信号建模CEBB

39、Eie Vivh 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 H参数）。参数）。1. H参数的引出参数的引出vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevceCEBCfe Viih BCEBEre Ivvh BCECoe Ivih 603.4.1 BJT的

40、小的小信号建模信号建模2. 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vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevcevBEvCEiBcebiCBJT双口网络双口网络 H H参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。 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，所以只适合对交流信号的分析。参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。 NPNNPN管和管和PNPPNP管的小信号模型相同。管的小信号模型相同。613.4.1

41、 BJT的小的小信号建模信号建模3. 模型的简化模型的简化hfeibicvceibvbehrevcehiehoe即即 rbe= hie = hfe uT = hre rce= 1/hoe一般采用习惯符号一般采用习惯符号则则BJT的的H参数模型为参数模型为 ibicvceibvbeuT vcerberce uT很小，一般为很小，一般为10-3 10-4 ， rce很大，很大，约为约为100k 。故一般可忽略故一般可忽略它们的影响，得到简化电路它们的影响，得到简化电路 ib 是受控源是受控源 ，且为电流控制电流，且为电流控制电流源源(CCCS)。 电流方向与电流方向与ib的方向是关联的。的方向是关

42、联的。 623.4.1 BJT的小的小信号建模信号建模4. H参数的确定参数的确定 一般用测试仪测出；一般用测试仪测出； rbe 与与Q点有关，可用图点有关，可用图示仪测出。示仪测出。一般也用公式估算一般也用公式估算 rbe rbe= rb + (1+ ) re其中对于低频小功率管其中对于低频小功率管 rb200 则则 )mA()mV(26)1(200EQbeIr )mA()mV()mA()mV(EQEQTeIIVr26而而 (T=300K) 634.3.2.2 用用H参数小信号模型分析参数小信号模型分析共共 射极基本放大电路射极基本放大电路 共射极放大电路共射极放大电路1. 利用直流通路求利

43、用直流通路求Q点点bBECCBRVVI 一般硅管一般硅管VBE=0.7V，锗管，锗管VBE=0.2V， 已知已知。BCII cCCCCERIVV 64bIcIbIbIcIbI2. 画出小信号等效电路画出小信号等效电路RbbIcIbIviRbiVbIcIOVbIRbviRciVbIcIOVbI 3.4.2 小小信号模型信号模型分析分析共射极放大电路共射极放大电路icvce+-交流通路交流通路RbviRcRLiVbIcIOVbIH参数小信号等效电路参数小信号等效电路653. 求电压增益求电压增益根据根据RbviRcRLiVbIcIOVbIbebirIV bcII )/(LccORRIV 则电压增益

44、为则电压增益为beLcbebLcbbebLcciO)/()/()/(rRRrIRRIrIRRIVVAV 3.4.2 小小信号模型信号模型分析分析（可作为公式）（可作为公式）664. 求输入电阻求输入电阻 3.4.2 小小信号模型信号模型分析分析RbRcRLiVbIcIOVbIRiiIbebiii/rRIVR 5. 求输出电阻求输出电阻令令0i V0b I0b I Ro = Rc 所以所以既可放大电压，又可放大电流。既可放大电压，又可放大电流。 输出电压和输入电压反相，称为反相放大电路。输出电压和输入电压反相，称为反相放大电路。输入电阻小。输入电阻小。675. 图解法和小信号模型分析法比较图解法

45、和小信号模型分析法比较 3.4.2 小小信号模型信号模型分析分析用图解法求Q点直观。当输入电压较小或BJT基本上在线性范围内工作时，特别是在放大电路较复杂下，用小信号模型分析法。当输入电压较大，BJT的工作点延伸至非线性区时，用图解法。68 1. 电路如图所示。电路如图所示。试画出试画出其小信号等效模型电路。其小信号等效模型电路。 -VCC Rc RL Re Rb Cb2 Cb1 + - vo + - vi + + c e b bI iI iV bI oV Rb Rc RL rbe + - + - e b c Re 解：解：例题例题69例题例题 解：解：（1）4Vk4mA212cCCCCE R

46、IVVmA2uA4050BC IIuA40k300V12bCCbBECCB RVRVVI（2） 863)mA()mV(26)1(200)mA()mV(26)1(200CEbeIIr 87.115)/(beLcioV rRRVVA 863/bebebirrRRk4co RR36.73)87.115(500863863VsiiiosisoVS ARRRVVVVVVAioVVVA soVSVVA 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。 Rs + Vs Vi + 放大电路放大电路 Ri 703.4 1. BJT小信号模型是在

47、什么条件下建立的？受控小信号模型是在什么条件下建立的？受控源是何种类型的？源是何种类型的？2. 若用万用表的若用万用表的“欧姆欧姆”档测量档测量b、e两极之间的两极之间的电阻，是否为电阻，是否为rbe?714.4 放大电路的工作点稳定问题放大电路的工作点稳定问题 温度变化对温度变化对ICBO的影响的影响 温度变化对输入特性曲线的影响温度变化对输入特性曲线的影响 温度变化对温度变化对 的影响的影响 稳定工作点原理稳定工作点原理 放大电路指标分析放大电路指标分析 固定偏流电路与射极偏置电路的比较固定偏流电路与射极偏置电路的比较4.4.1 温度对工作点的影响温度对工作点的影响4.4.2 射极偏置电路

48、射极偏置电路72QvCE/ViC/mAiB =0IBQ14.4.1 温度对工作点的影响温度对工作点的影响1. 温度变化对温度变化对ICBO的影响的影响2. 温度变化对输入特性曲线的影响温度变化对输入特性曲线的影响温度温度T 输出特性曲线上移输出特性曲线上移)()C25CBO(CBO00TTkTeII V102 . 2)(30)C25BE(BE0 TTVVT温度温度T 输入特性曲线左移输入特性曲线左移3. 温度变化对温度变化对 的影响的影响温度每升高温度每升高1 C ， 要增加要增加0.5% 1.0%温度温度T 输出特性曲线族间距增大输出特性曲线族间距增大QvCE/ViC/mAiB =0IBQ1

49、总之总之： ICBO ICEO T VBE IB IC 73744.4.2 射极偏置电路射极偏置电路1. 稳定工作点原理稳定工作点原理目标：温度变化时，使目标：温度变化时，使I IC C维持恒定。维持恒定。 如果温度变化时，如果温度变化时，b b点电位能基本不变点电位能基本不变，则，则可实现静态工作点的稳定。可实现静态工作点的稳定。T 稳定原理：稳定原理： IC IE IC VE 、VB不变不变 VBE IB （反馈控制）（反馈控制）b点电位基本不变的条件：点电位基本不变的条件：I1 IB ，CCb2b1b2BVRRRV 此时，此时，不随温度变化而变化。不随温度变化而变化。VB VBE 且且R

50、e可取可取大些，反馈控制作用更强。大些，反馈控制作用更强。 一般取一般取 I1 =(510)IB ， VB =3V5V 75 3.5.2 射射极偏置电极偏置电路路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CCb2b1b2BVRRRV eBEBECRVVII )(ecCCCeEcCCCCERRIVRIRIVV CBII 76 3.5.2 射射极偏置电极偏置电路路2. 放大电路指标分析放大电路指标分析电压增益电压增益输出回路：输出回路：)/(LcboRRIV 输入回路：输入回路：ebbebeebebi)1(RIrIRIrIV 电压增益：电压增益：ebeLcebebLcbioV)1(

51、)/()1()/(RrRRRrIRRIVVA 画小信号等效电路画小信号等效电路确定模型参数确定模型参数 已知，求已知，求r rbebe)mA()mV(26)1(200EQbeIr 增益增益77 3.5.2 射射极偏置电极偏置电路路2. 放大电路指标分析放大电路指标分析输入电阻输入电阻)1(/ebeb2b1TTiRrRRIVR bRTbIII ebbebeebebT)1(RIrIRIrIV )/(b2b1RTbRRIV 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的内阻放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻TTiIVR 78 3.5.2 射射极偏置

52、电极偏置电路路2. 放大电路指标分析放大电路指标分析输出电阻输出电阻输出电阻输出电阻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r rcece对分析过程影响很大，此处不能忽略对分析过程影响很大，此处不能忽略0)()(ecbsbeb RIIRrI0)()(ebccebcT RIIrIIV 其中其中b2b1ss/RRRR 则则)1(esbeececToRRrRrIVR 当当coRR 时，时，coRR 一般一般cceoRrR （）79 3.5.2 射射极偏置电极偏置

53、电路路3. 固定偏流电路与射极偏置电路的比较固定偏流电路与射极偏置电路的比较 共射极放大电路共射极放大电路静态：静态：bBECCBRVVI BCII cCCCCERIVV CCb2b1b2BVRRRV eBEBECRVVII )(ecCCCCERRIVV CBII 80 3.5.2 射射极偏置电极偏置电路路3. 固定偏流电路与射极偏置电路的比较固定偏流电路与射极偏置电路的比较 固定偏流共射极放大电路固定偏流共射极放大电路电压增益：电压增益：beLc)/(rRRAV ebeLcV)1()/(RrRRA RbviRcRLiVbIcIOVbI固定偏流共射极放大电路固定偏流共射极放大电路输入电阻：输入

54、电阻：bebiii/rRIVR ebeb2b1i)1(/RrRRR 输出电阻：输出电阻：Ro = Rc coRR 81 3.5.2 射射极偏置电极偏置电路路beLcebeLcV)/()1()/(rRRRrRRA beb2b1ebeb2b1i/)1(/rRRRrRRR 82 + +VCC C2 + C1 Ce + Rc Re2 RL vo T Rb1 + Re1 Rb2 + vi 1e1beLcV)1()/(RrRRA e1beb2b1i)1(/RrRRR 3.5.2 射射极偏置电极偏置电路路83 VCC Rc RL Rb Cb2 Cb1 + - vo + - vi + + c e b 集电极集

55、电极-基极偏置电路基极偏置电路 稳定工作点原理稳定工作点原理温度变化时，使温度变化时，使I IC C维持恒定。维持恒定。)/()()( bCCBECCCbCEbBECEBCBCCCCERRRVVIRVRVVIRIIVV 静态工作点静态工作点T 稳定原理：稳定原理： IC IC VCE = VCC ( (IC + IB ）R RC IB （反馈控制）（反馈控制） bI iI iV bI oV Rb Rc RL rbe + - + - e b c 844.5 共集电极电路和共基极电路共集电极电路和共基极电路 电路分析电路分析 复合管复合管 静态工作点静态工作点 动态指标动态指标 三种组态的比较三种

56、组态的比较4.5.1 共集电极电路共集电极电路4.5.2 共基极电路共基极电路854.5.1 共集电极电路共集电极电路1. 电路分析电路分析共集电极电路结构共集电极电路结构如图示如图示该电路也称为该电路也称为射极射极输出器输出器求静态工作点求静态工作点ebBECCB)1(RRVVI eCCCeECCCERIVRIVV BCII eEBEbBCCRIVRIV BE)1(II 由由得得86电压增益电压增益输出回路：输出回路：输入回路：输入回路：LbbebLbbbebi)1( )(RIrIRIIrIV 电压增益：电压增益：1)1()1()1()1(LbeLLbeLLbebLbioV RrRRrRRr

57、IRIVVA 画小信号等效电路画小信号等效电路确定模型参数确定模型参数 已知，求已知，求r rbebe)mA()mV(26)1(200EQbeIr 增益增益 3.6.1 共共集电极电集电极电路路1. 电路分析电路分析其中其中LeL/ RRR LbLbbo)1()(RIRIIV 一般一般beLrR ，则电压增益接近于，则电压增益接近于1 1，1V A即即同同相相与与ioVV电压跟随器电压跟随器( (射极跟随器射极跟随器）87输入电阻输入电阻)1(/LbebTTiRrRIVR bRTbIII LbbebT)1(RIrIV bRTbRIV 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

58、电阻TTiIVR LeL/ RRR 当当beLrR 1 ，时，时，Lbi/RRR 3.6.1 共共集电极电集电极电路路1. 电路分析电路分析输入电阻大输入电阻大输出电阻输出电阻由电路列出方程由电路列出方程eRbbTIIII )(sbebTRrIV eRTeRIV 其中其中bss/ RRR 则则输出电阻输出电阻 1/beseTTorRRIVR当当 1beserRR，1 时，时， besorRR 输出电阻小输出电阻小同同相相与与ioVV 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

59、力强884.5.2 共基极电路共基极电路1. 静态工作点静态工作点 直流通路与射极偏置电直流通路与射极偏置电路相同路相同CCb2b1b2BVRRRV eBEBECRVVII )(ecCCCeEcCCCCERRIVRIRIVV CBII 89 3.6.2 共基极共基极电路电路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：输入回路：输入回路：bebirIV 电压增益：电压增益：obLLVib bebeVI RRAVI rr LbLcoRIRIV LcL/ RRR 90 3.6.2 共基极共基极电路电路2. 动态指标动态指标 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻 1)(1bebbebeie

60、birIrIIVrR 11/bebeeebeiiirrRrRIVRcoRR 913. 三种组态的比较三种组态的比较电压增益电压增益：beLc)/(rRR 输入电阻：输入电阻：beb/rR输出电阻：输出电阻：cR 3.6.2 共基极共基极电路电路)/)(1()/()1(LebeLeRRrRR )/)(1(/LebebRRrR 1)/(/bebserRRRbeLc)/(rRR 1/beerRcR92例题例题oiRRVVA,ioV及及 1. 放大电路如图所示。试求放大电路如图所示。试求。已知已知 =50。mA69. 1B2C2 II 解：解：uA9 .33)1(ebBECCB2 RRVVI 6 .9