双极型三极管及其放大电路

1、双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路模拟电子技术基础v 三极管的结构三极管的结构v 三极管的放大原理三极管的放大原理v 三极管特性曲线（输入特性曲线，输出特性曲线）三极管特性曲线（输入特性曲线，输出特性曲线）v 共射极放大电路共射极放大电路v 图解分析法图解分析法v 小信号模型分析法小信号模型分析法v 放大电路的工作点稳定问题放大电路的工作点稳定问题v 共集电极电路和共基极电路共集电极电路和共基极电路v 放大电路的频率响应放大电路的频率响应模拟电子技术基础半导体三极管半导体三极管BJTBJTBJTBJT的结构简介的结构简介Bipolar Junction Transistor，BJ

2、T, ,双极结型晶体管双极结型晶体管BJTBJT是通过一定工艺，将是通过一定工艺，将两个两个PNPN结结结合在一起的器件。具有结合在一起的器件。具有电流放大电流放大作用。作用。小功率管小功率管中功率管中功率管大功率管大功率管为什么有孔？为什么有孔？模拟电子技术基础三极管的结构三极管的结构NPN发射区发射区向基区发射多子向基区发射多子电子电子集电区集电区收集载流子收集载流子电子电子集电极集电极collector发射极发射极emitterCEB基区基区作用作用作用作用作用作用传输载流子传输载流子电子电子基极基极base由于是由于是N-P-N结构结构 称为称为NPN三极管。三极管。cbe箭头的方向是

3、发射结箭头的方向是发射结正偏时，电流的方向正偏时，电流的方向集电结集电结发射结发射结模拟电子技术基础三极管的结构三极管的结构 同样将半导体材料另行组合，二块同样将半导体材料另行组合，二块P，一块，一块N，构成三极，构成三极管，它也有两个管，它也有两个PN结（发射结，集电结），两个结（发射结，集电结），两个PN结结将三极管同样分为三个区，发射区、基区、集电区，称将三极管同样分为三个区，发射区、基区、集电区，称它为它为PNP三极管三极管.PNP发射区发射区向基区发射多子向基区发射多子空穴空穴集电区集电区收集载流子收集载流子空穴空穴CEB基区基区作用作用作用作用作用作用传输载流子传输载流子空穴空穴c

4、be模拟电子技术基础三极管的放大原理三极管的放大原理1. 放大的条件放大的条件 为保证为保证BJT能放大需满足内部和外部条件能放大需满足内部和外部条件 1). BJT放大的内部条件放大的内部条件 a.发射区的掺杂浓度最高；发射区的掺杂浓度最高； b.基区掺杂很低，且基区很薄。基区掺杂很低，且基区很薄。 c.集电区掺杂浓度低集电区掺杂浓度低，集电结面积很大集电结面积很大虽然发射区和集电区都虽然发射区和集电区都是是N型半导体，但发射型半导体，但发射区比集电区掺的杂质多，区比集电区掺的杂质多，因此它们并不是对称的因此它们并不是对称的。集电区集电区EBC发射区发射区基区基区模拟电子技术基础2） BJT

5、放大的外部条件放大的外部条件发射结正偏，集电结反偏，发射结正偏，集电结反偏，这是这是安排放大电路的基本原则安排放大电路的基本原则（集电结反偏），即（发射结正偏）放大的条件BECECBonBE0uuuUu模拟电子技术基础2. 载流子的传输过程载流子的传输过程 扩散运动形成发射极电流扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极电，复合运动形成基极电流流IB，漂移运动形成集电极电流，漂移运动形成集电极电流IC。少数载流少数载流子的运动子的运动因发射区多子浓度高使大量因发射区多子浓度高使大量电子从发射区扩散到基区电子从发射区扩散到基区因基区薄且多子浓度低，使极少因基区薄且多子浓度低，使极少数扩散到基区

6、的电子与空穴复合数扩散到基区的电子与空穴复合因集电区面积大，在外电场作用下大因集电区面积大，在外电场作用下大部分扩散到基区的电子漂移到集电区部分扩散到基区的电子漂移到集电区基区空穴基区空穴的扩散的扩散0ENEPEPEENEPENIIIIIIICECBOCNENEPCBOBNEPBIIIIIIIIIICBOCNCIII模拟电子技术基础v电流分配：电流分配： IEIBIC IE扩散运动形成的电流扩散运动形成的电流 IB复合运动形成的电流复合运动形成的电流 IC漂移运动形成的电流漂移运动形成的电流CBOCEOBCBC)(1 IIiiII穿透电流穿透电流集电结反向电流集电结反向电流直流电流直流电流放大

7、系数放大系数交流电流放大系数交流电流放大系数为什么基极开路集电极回为什么基极开路集电极回路会有穿透电流？路会有穿透电流？3. 电流分配关系电流分配关系模拟电子技术基础在载流子传输过程中，到达集电极电子与发射区注入基区的电在载流子传输过程中，到达集电极电子与发射区注入基区的电子的比例，称为子的比例，称为共基极电流放大系数共基极电流放大系数。（。（由三极管的制作工艺由三极管的制作工艺决定决定）1ECNII发射极注入的电子传输到集电极的电子1ECii直流共基电直流共基电流放大系数流放大系数交流共基电流放大系数交流共基电流放大系数BEBCIIII)1 (重点记忆重点记忆模拟电子技术基础4. 三极管放大

8、电路的三种组态三极管放大电路的三种组态 共基极组态（CB：common base） 输入是发射极，输出是集电极，基极是输入输出回路的共同端; 共射极组态（CE） 输入是基极，输出是集电极，发射极是输入输出回路的共同端; 共集电极组态（CC） 输入是基极，输出是发射极，集电极是输入输出回路的共同端。模拟电子技术基础输入端输入端输出端输出端公共端公共端共射组态共射组态共射放大电路共射放大电路基极基极集电极集电极发射极发射极共集组态共集组态共集放大电路共集放大电路基极基极发射极发射极集电极集电极共基组态共基组态共基放大电路共基放大电路发射极发射极集电极集电极基极基极三极管放大电路的三种组态三极管放大

9、电路的三种组态模拟电子技术基础BJT的特性曲线的特性曲线v三极管和二极管一样是非线性元件，常用三极管和二极管一样是非线性元件，常用伏安特性伏安特性（电流（电流-电压关系）描述电压关系）描述v三极管的电流三极管的电流-电压方程组是超越方程，求解非常复杂。电压方程组是超越方程，求解非常复杂。只需掌握伏安特性的直观表示法只需掌握伏安特性的直观表示法伏安特性曲线伏安特性曲线。v三极管有三个电极，其伏安特性不像二极管那么简单，三极管有三个电极，其伏安特性不像二极管那么简单，在工程上要表示一个三极管的的伏安特性曲线，要用在工程上要表示一个三极管的的伏安特性曲线，要用两张图结合起来，才能全面地表达清楚两张图

10、结合起来，才能全面地表达清楚 1.三极管的输入特性（输入回路的伏安特性）三极管的输入特性（输入回路的伏安特性） 2.三极管的输出特性（输出回路的伏安特性）三极管的输出特性（输出回路的伏安特性） 模拟电子技术基础共射极特性曲线共射极特性曲线CE)(BEBUufi 为什么为什么UCE增大曲线右移？增大曲线右移？ 对于小功率晶体管，对于小功率晶体管，UCE大于大于1V的任何一条输入特性的任何一条输入特性曲线可以取代曲线可以取代UCE大于大于1V的所有输入特性曲线。的所有输入特性曲线。为什么像为什么像PN结的伏安特性？结的伏安特性？为什么为什么UCE增大到一定值曲线增大到一定值曲线右移就不明显了？右移

11、就不明显了？1. 输入特性基区宽度调制效应：将基区宽度调制效应：将UCE变化引起基区有效宽度变化，致使基变化引起基区有效宽度变化，致使基极电流极电流iB变化的效应变化的效应模拟电子技术基础共射极特性曲线共射极特性曲线2. 2. 输出特性输出特性B)(CECIufi 是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下 ?对应于一个对应于一个IB就有一条就有一条iC随随uCE变化的曲线。变化的曲线。 为什么为什么uCE较小时较小时iC随随uCE变变化很大？为什么进入放大状态化很大？为什么进入放大状态曲线几乎是横轴的平行线？曲线几乎是横轴的平行线？饱和区饱和区放大区放大区截

12、止区截止区BiCi常量CEBCUii模拟电子技术基础晶体管的三个工作区域晶体管的三个工作区域 晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流 iC几乎仅仅几乎仅仅决定于输入回路的电流决定于输入回路的电流 iB，即可将输出回路等效为电流，即可将输出回路等效为电流 iB 控制的电流源控制的电流源iC 。状态状态uBEiCuCE放大放大 UoniB uBE饱和饱和 UoniB uBE截止截止UonICEOVCC模拟电子技术基础温度对晶体管特性的影响温度对晶体管特性的影响BEBBBECEO )(uiiuIITCBO不变时，即不变时模拟电子技术基础主要参数主要参数 直流参数

13、直流参数： 、 、ICBO、 ICEOc-e间击穿电压间击穿电压最大集电最大集电极电流极电流最大集电极耗散功最大集电极耗散功率，率，PCMiCuCE安全工作区安全工作区 交流参数：交流参数：、 极限参数极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEO模拟电子技术基础三极管的选型三极管的选型v 半导体三极管（半导体三极管（BJT、晶体管）分类：、晶体管）分类： 按频率分：按频率分：高频管、低频管；高频管、低频管； 按功率分：按功率分：小、中、大功率管；小、中、大功率管； 按半导体材料分：按半导体材料分：硅管、锗管等；硅管、锗管等； 按结构分：按结构分：NPN型、型、PNP型型;v 选型原则选型原则 在

14、同型号的三极管中，应选用反向电流小的管子在同型号的三极管中，应选用反向电流小的管子 小功率管小功率管选值范围应在选值范围应在7070150150之间；之间；大功率管大功率管选值选值范围应在范围应在30307070之间之间 硅管的反向电流小；锗管的正向导通电压低硅管的反向电流小；锗管的正向导通电压低 注意三级管反向击穿电压和功耗的选型注意三级管反向击穿电压和功耗的选型模拟电子技术基础讨论讨论由图示特性求出由图示特性求出PCM、ICM、U （BR）CEO 、。CECCMuiP2.7CEBCUiiuCE=1V时的时的iC就是就是ICMU（BR）CEO模拟电子技术基础放大电路放大电路放大的概念放大的概

15、念u放大的对象：变化量放大的对象：变化量u放大的本质：能量的控制放大的本质：能量的控制u放大的特征：功率放大放大的特征：功率放大u放大的基本要求：不失真放大的基本要求：不失真放大的前提放大的前提判断电路能否放判断电路能否放大的基本出发点大的基本出发点VCC至少一路直流至少一路直流电源供电电源供电模拟电子技术基础放大电路放大电路性能指标性能指标ioUUAAuuuioIIAAiiiioIUAuiioUIAiu1. 1. 放大倍数放大倍数：输出量与输入量之比电压放大倍数是最常被研究和测试的参数电压放大倍数是最常被研究和测试的参数信号源信号源信号源信号源内阻内阻输入电压输入电压输入电流输入电流输出电压

16、输出电压输出电流输出电流对信号而言，任何放大电路均可看成二端口网络。对信号而言，任何放大电路均可看成二端口网络。模拟电子技术基础放大电路放大电路2. 2. 输入电阻和输出电阻输入电阻和输出电阻 将输出等效将输出等效成有内阻的电成有内阻的电压源，内阻就压源，内阻就是输出电阻。是输出电阻。LooLoooo) 1(RUURUUUR空载时输出空载时输出电压有效值电压有效值带带RL时的输出电时的输出电压有效值压有效值iiiIUR 输入电压与输入电压与输入电流有输入电流有效值之比。效值之比。从输入端看进去的从输入端看进去的等效电阻等效电阻模拟电子技术基础放大电路放大电路3. 3. 通频带通频带 由于电容、

17、电感及放大管由于电容、电感及放大管PN结的电容效应，使放大电路在信结的电容效应，使放大电路在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移。号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移。衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。下限频率下限频率上限频率上限频率LHbwfff模拟电子技术基础共射放大电路的组成共射放大电路的组成VBB、RB：使：使UBE Uon，且有，且有合适的合适的IB。VCC：使：使UCEUBE，同时作为负，同时作为负载的能源。载的能源。RC：将：将iC转换成转换成uCE(uo) 。隔离放大电路对信号源和负载的直隔离放大电路对信号

18、源和负载的直流影响。流影响。沟通信号源、放大电路、负载之间沟通信号源、放大电路、负载之间的信号传递通道。的信号传递通道。耦合电容耦合电容Cb1、 Cb2ou2bCiuCCVBRCR1bCBBVTLRiBiCiE)( oCEcbIcuuuiiuR动态信号作用时：动态信号作用时：模拟电子技术基础ou2bCiuCCVBRCR1bCBBVTLRiBiCiEou2bCiuCCV BRCR1bC TLRiBiEiC不画电源符号，不画电源符号，只写出电源正只写出电源正极对地的电位极对地的电位模拟电子技术基础放大电路的两放大电路的两种工作状态种工作状态静态静态 当输入信号为零时电路的工作状态当输入信号为零时电

19、路的工作状态静态时放大电路中只有直流分量。静态时放大电路中只有直流分量。输入电压输入电压ui为零时，晶体管各极的电流、为零时，晶体管各极的电流、b-e间的电压、管压降间的电压、管压降称为静态工作点称为静态工作点Q，记作，记作IBQ、 ICQ（IEQ）、）、 UBEQ、 UCEQ。动态动态 有输入信号时电路的工作状态有输入信号时电路的工作状态 动态时电路中的信号为交、直流混合信号。动态时电路中的信号为交、直流混合信号。ou2bCiuCCV BRCR1bC TLRiBiEiC模拟电子技术基础设置静态工作点的必要性设置静态工作点的必要性 输出电压必然失真！输出电压必然失真！ 为什么放大的对象是动态信

20、号，却要晶体管在信号为零为什么放大的对象是动态信号，却要晶体管在信号为零时有合适的直流电流和极间电压？时有合适的直流电流和极间电压？模拟电子技术基础放大电路的静态分析放大电路的静态分析CEUCCV BRCRTBEUCIBI静态分析静态分析就是通过放大就是通过放大电路的直流通路求解静态工电路的直流通路求解静态工作点值作点值IBQ、 ICQ（IEQ）、）、 UBEQ、 UCEQ 。ou2bCiuCCV BRCR1bC TLRiBiEiC直流通路直流通路求解静态工求解静态工作点的常用作点的常用方法方法估算法估算法图解法图解法模拟电子技术基础1、静态工作点估算法、静态工作点估算法CEUCCV BRCR

21、TBEUCIBIBQCQII UCEQ=VCCICQRC式中，式中，|UBEQ |凡硅管可取为凡硅管可取为0.7 V、锗管锗管0.2 V。 由输入回路方程由输入回路方程VCC=IBQRB+UBEQBBEQCCBQRUVI 得得由输出回路方程由输出回路方程模拟电子技术基础v 例：共射极电路如图，三极管的例：共射极电路如图，三极管的=38=38，VCC=12VVCC=12V，R RB B=300k=300k, R RC C=4k=4k，求该电路的静态工作点，求该电路的静态工作点QAkRUVI4030012BBEQCCBQou2bCiuVV 12CCBRCR1bC TLRiBiEiCCEUCCV B

22、RCRTBEUCIBImAAII5 . 14038BQCQUCEQ=VCCICQRC=12 1.5mA*4k=12-6=6V模拟电子技术基础2、静态工作点图解法、静态工作点图解法1）输入回路输入回路列写输入回路方程列写输入回路方程VCC=IBRB+UBE CEUCCV BRCRTBEUCIBI直流负载线与晶体管输入特性曲直流负载线与晶体管输入特性曲线的交点，即为放大电路的输入线的交点，即为放大电路的输入静态工作点静态工作点Qi。在在iB uBE坐标系中表示是一条直线坐标系中表示是一条直线称为输入回路的直流负载线称为输入回路的直流负载线VCC/RBVCC输入回路直输入回路直流负载线流负载线QIB

23、QUBEQ模拟电子技术基础2）输出回路）输出回路VCC=ICRC+UCE输出回路方程输出回路方程称为输出回路的直流负载线。称为输出回路的直流负载线。直流负载线与晶体管输出特性曲直流负载线与晶体管输出特性曲线的交点，即为放大电路的输出线的交点，即为放大电路的输出静态工作点静态工作点Qo。在在iC uCE坐标系中也是一条直线，坐标系中也是一条直线，CEUCCV BRCRTBEUCIBIIBQ=40uAIB=20uAIB=60uAQICQUCEQ直流负载线直流负载线模拟电子技术基础模拟电子技术基础CEUCCV b1RCRTBEUCIBIeREI用用PNP型三极管设计一个放大电路型三极管设计一个放大电

24、路模拟电子技术基础放大电路的动态分析放大电路的动态分析放大电路的动态分析是放大电路的动态分析是在静态分析的基础上，分析电在静态分析的基础上，分析电路中的信号的传输情况，考虑的只是电压和电流的交路中的信号的传输情况，考虑的只是电压和电流的交流分量（信号分量）。流分量（信号分量）。 常用的分析方法常用的分析方法图解法图解法小信号模型分析法小信号模型分析法模拟电子技术基础1、图解法在放大电路动态分析中的应用、图解法在放大电路动态分析中的应用设输入信号设输入信号ui=Uimsinw w t Vou2bCiuCCVBRCR1bC TLRiBiEiC+uBE-模拟电子技术基础1当当RL=时时在输入回路在输

25、入回路uBE=UBEQ+uitOBEuBEQUiuuBE波形图波形图ou2bCiuCCVBRCR1bC TLRiBiEiC+uBE-模拟电子技术基础放大电路的交流通路放大电路的交流通路交流通路画法交流通路画法耦合电容短路耦合电容短路直流电压源短路直流电压源短路ou2bCiuCCVBRCR1bC TLRiBiEiC+uBE-模拟电子技术基础ouiuBRCR TLRiEiB+uBE-iCou2bCiuCCVBRCR1bC TLRiBiEiC+uBE-ceCEQCEuUu 由于由于cceRiuc故故cCQCiIi cRIiUu)(CQCCEQCEccRiRIUCCQCEQ模拟电子技术基础iQBQIB

26、QIB2iB1iBEQUiB的波形图的波形图工作点的移动工作点的移动uBE波形图波形图(1) 信号的传递信号的传递已知已知QabtOBEuOtBiBiOBEua. iB的形成过程的形成过程模拟电子技术基础输出信号输出信号abBQBIi oQtMNCCC/ RVCCVOCEuCiOtCEuCEQUCEQUCQICQIiB1iB2已知已知Q已知已知 iBuCE波形图波形图iC波形图波形图输出电压输出电压uoOCi模拟电子技术基础已知输入信号已知输入信号小结小结输出信号波形输出信号波形输出电压输出电压uo与输入电压与输入电压ui相位相反相位相反为什么为什么OtouOtiuuimuom模拟电子技术基础

27、静态工作点与失真静态工作点与失真 失真的类型失真的类型饱和失真：动态工作轨迹进入饱和区饱和失真：动态工作轨迹进入饱和区截止失真：动态工作轨迹进入截止区截止失真：动态工作轨迹进入截止区放大电路产生失真的原因：放大电路产生失真的原因：1) 1) 静态工作点选择不合适静态工作点选择不合适 2) 2) 输入信号幅度过大输入信号幅度过大模拟电子技术基础1、如果静态工作点、如果静态工作点Q太低太低iQBQIBQIBEQUuBE波形图波形图ab已知已知QiB1iB2iB的波形图的波形图a. 输输入入波波形形OtBitOBEuBiOBEu模拟电子技术基础abBQBIi oQCEQUCEQUCQICQIiB1i

28、B2已知已知Q已知已知 iBuCE波形图波形图iC波形图波形图b. 输出波形输出波形截止截止失真失真tMNCCC/ RVCCVOCEuCiOtCEuOCi如何消除截止失真？如何消除截止失真？减小减小Rb或者提高或者提高Vcc模拟电子技术基础iQBQIBQIBEQUOBitOtOBiBEuBEuuBE波形图波形图ab已知已知QiB1iB2iB的波形图的波形图a. 输输入入波波形形2、 如果静态工作点如果静态工作点Q太高太高模拟电子技术基础abBQBIi oQCEQUCEQUCQICQIiB1iB2已知已知Q已知已知 iBuCE波形图波形图iC波波形图形图b. 输出波形输出波形输出输出电压电压饱和

29、饱和失真失真tMNCCC/ RVCCVOCEuCiOtCEuOCi如何消除饱和失真？如何消除饱和失真？增大增大Rb，减小，减小Rc，减小，减小模拟电子技术基础iQBQIBQIBEQUOBitOtOBiBEuBEuuBE波形波形ab已知已知QiB1iB2iB的波形的波形a. 输输入入波波形形3、如果输入信号太大、如果输入信号太大模拟电子技术基础abBQBIi oQCEQUCEQUCQICQIiB1iB2已知已知Q已知已知 iBuCE波形波形iC波形波形b. 输出波形输出波形tMNCCC/ RVCCVOCEuCiOtCEuOCi模拟电子技术基础结论结论(2) 共射极放大电路的共射极放大电路的uo与

30、与ui的相位相反。的相位相反。(3) ui的幅度过大或静态工作点不合适的幅度过大或静态工作点不合适 ，将使工作点，将使工作点 进入非线性区而产生非线性失真（饱和失真、截进入非线性区而产生非线性失真（饱和失真、截 止失真）。止失真）。(1)imomioUUUUAu (4) 非线性失真的特点非线性失真的特点饱和失真饱和失真 输出电压波形的下半部被削平输出电压波形的下半部被削平截止失真截止失真 输出电压波形的上半部被削平输出电压波形的上半部被削平模拟电子技术基础2当当RL时时(1) 放大电路的交流通路放大电路的交流通路交流通路画法交流通路画法耦合电容短路耦合电容短路直流电压源短路直流电压源短路ou2

31、bCiuCCVBRCR1bC TLRiBiEiC+uBE-模拟电子技术基础交流通路交流通路ouiuBRCR TLRiEiB+uBE-iCou2bCiuCCVBRCR1bC TLRiBiEiC+uBE-+uCE-模拟电子技术基础ouiuBRCR TLRiEiB+uBE-iC+uCE-由放大电路的交流通路可知由放大电路的交流通路可知ceouu LcRi 式中式中LCL/ RRR )/(CLcRRi 模拟电子技术基础ceCEQCEuUu 由于由于LcceRiu LCQCCEQCE)(RIiUu 故故cCQCiIi LCLCQCEQRiRIU (2) 交流负载线交流负载线ou2bCiuCCVBRCR1

32、bC TLRiBiEiC+uBE-+uCE-模拟电子技术基础在在uCE iC的坐标系中也表示一条直线，该直线称的坐标系中也表示一条直线，该直线称为放大电路的交流负载线。为放大电路的交流负载线。式式M直流负载线直流负载线交流负载线交流负载线PL/1 R a b iCuCEOQoNabCEQUC/1 R CCC/ RVLCQCEQRIU CQILCLCQCEQRiRIUuCE模拟电子技术基础交流负载线的特点交流负载线的特点b. 经过静态工作点经过静态工作点Qoa. 斜率为斜率为L1 R c. 与横轴的交点为与横轴的交点为LCQCEQRIU M直流负载线直流负载线交流负载线交流负载线PL/1 R a

33、 b iCuCEOQoNabCEQUC/1 R CCC/ RVLCQCEQRIU CQId. 最大不失真电压最大不失真电压Uom为为 中的较小值中的较小值LCQCEQRIU与模拟电子技术基础(2) 作图繁琐作图繁琐图解法的特点图解法的特点(1) 便于观察便于观察(4) 放大电路的一些性能指标无法用图解法求得放大电路的一些性能指标无法用图解法求得(3) 当信号当信号很小时无法作图很小时无法作图模拟电子技术基础讨论一讨论一1. 在什么参数、如何变化时在什么参数、如何变化时Q1 Q2 Q3 Q4？2. 从输出电压上看，哪个从输出电压上看，哪个Q点下最易产生截止失真？哪点下最易产生截止失真？哪个个Q点

34、下最易产生饱和失真？哪个点下最易产生饱和失真？哪个Q点下点下Uom最大？最大？3. 设计放大电路时，应根据什么选择设计放大电路时，应根据什么选择VCC？模拟电子技术基础求：求：Vcc，ICQ，UCEQ, IBQ, , RC, RL, Uom 讨论二讨论二模拟电子技术基础2、小信号模型分析法、小信号模型分析法v 当放大电路的当放大电路的输入信号很小输入信号很小时，在时，在静态工作点附近静态工作点附近，把三，把三极管极管小范围内的特性曲线用直线来代替小范围内的特性曲线用直线来代替，从而可以把三极，从而可以把三极管组成的管组成的非线性电路转化为线性电路非线性电路转化为线性电路来处理。来处理。v 从方

35、法思想看微变等效电路法（小信号模型分析法）只从方法思想看微变等效电路法（小信号模型分析法）只适适用于小信号用于小信号情况下工作，情况下工作，所以所以 “微变微变”即微小的变即微小的变化量。化量。v 微微它不适用于大信号的工作情况，大信号工作情况仍它不适用于大信号的工作情况，大信号工作情况仍要借助图解法要借助图解法v 变变静态分析它也不适用，只适用于动态分析。静态分析它也不适用，只适用于动态分析。模拟电子技术基础v在交流通路中可将晶体管在交流通路中可将晶体管看成为一个二端口网络，看成为一个二端口网络，输入回路、输出回路各为输入回路、输出回路各为一个端口。一个端口。)()(CEBCCEBBEuif

36、iuifu，三极管的三极管的H参数及其等效电路参数及其等效电路模拟电子技术基础ce22b21cce12b11be uhihiuhihuCECECBBCCCECEBEBBBEBEddddddBCEBCEuuiiiiiuuuiiuuIUIU交流等效模型（按式子画模型）交流等效模型（按式子画模型）电阻电阻无量纲无量纲无量纲无量纲电导电导模拟电子技术基础h参数的物理意义参数的物理意义beBBE11CEriuhUBCEBE12IuuhCEBC21UiihceCEC221Bruihib-e间的间的动态电阻动态电阻内反馈内反馈系数系数电流放大系数电流放大系数c-e间的电导间的电导模拟电子技术基础简化的简化的

37、h h参数等效电路交流等效模型参数等效电路交流等效模型EQTbbbbebe)1 ( IUrIUr查阅手册查阅手册基区体电阻基区体电阻发射结电阻发射结电阻发射区体电阻发射区体电阻利用利用PN结的电流方程可求得结的电流方程可求得由由IEQ算出算出在输入特性曲线上，在输入特性曲线上，Q点越高，点越高，rbe越小！越小！模拟电子技术基础小信号模型法分析步骤小信号模型法分析步骤（2）画微变等效电路）画微变等效电路（1）确定静态工作点）确定静态工作点 估算法确定Q点 （3）估算）估算rbe mAImVrEbe261200模拟电子技术基础（4）求电压放大倍数）求电压放大倍数 AV记忆记忆iovuuA )()

38、(LcbLccoRRiRRiubeLioVrRuuAbebiriubebiriVus模拟电子技术基础（5）计算输入电阻）计算输入电阻TTiIVRbebrRR/i外加测试电压外加测试电压VT对于对于b点点beTbTbRTrVRVIIIb对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路是负对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。电路的输入电阻越大，从信号源取得的电电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到流越小，因此一般总是希望得到较大的输较大的输入电阻入电阻。bebiriVusRi模拟电子技

39、术基础（6）计算输出电阻）计算输出电阻0SVTToIVRRocTTRVIcTToRIVR所有独立电源所有独立电源置零置零，保留受控源保留受控源，加压求电流加压求电流法。法。电路的电路的输出电阻越小越好输出电阻越小越好，可以，可以提高带负载的能力。提高带负载的能力。bebiriVus模拟电子技术基础例：图示电路中，已知的例：图示电路中，已知的=40， VCC=12VVCC=12V，R RB B = 300k= 300k, R RC C = = R RL L = 4k= 4k，计算电压增益及输入和输出电阻。（假设信号源内计算电压增益及输入和输出电阻。（假设信号源内阻为阻为0）解解： （1）确定）确

40、定Q点点CEUCCV BRCRTBEUCIBIAkRUVI4030012BBEQCCBQEImAAII6 . 14040BQCQUCEQ=VCCICQRC=12 1.6mA*4k=12-6.4 = 5.6V模拟电子技术基础（2）画出小信号等效电路）画出小信号等效电路交流通路交流通路小信号等效小信号等效电路电路模拟电子技术基础（3）求）求rbe kmAmVmAImVrEbe866. 06 . 126)401(20026)1(200 （4）求电压增益）求电压增益92866. 0240beLCbeLVrRRrRA)()(LcbLccoRRiRRuubebiriu模拟电子技术基础（5）输入电阻）输入电

41、阻krrRRbebeb866. 0i（6）输出电阻）输出电阻kRRco4模拟电子技术基础两种分析方法的比较与使用：两种分析方法的比较与使用：1、用图解法定出、用图解法定出静态工作点静态工作点；2、当输入电压、当输入电压幅度较小幅度较小或或BJT基本上在基本上在线性范围线性范围内工作时，特别是放大电路比较复杂时，可用内工作时，特别是放大电路比较复杂时，可用小小信号模型信号模型分析。分析。3、当输入电压、当输入电压幅度较大幅度较大，BJT的工作点延伸到特的工作点延伸到特性曲线的非线性部分时，采用图解法。性曲线的非线性部分时，采用图解法。模拟电子技术基础【例例】两个放大电路如图（两个放大电路如图（a

42、）、（）、（b）所示。试分别画出其微）所示。试分别画出其微变等效电路，画出求输出电阻电路；已知图变等效电路，画出求输出电阻电路；已知图(b)电路的三极管电路的三极管微变参数微变参数 ，rbe，并求图（，并求图（b）电路电压放大倍数、输入电阻和）电路电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。输出电阻。模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础bebirIV)RRR(I)RRR(IVLcbLcco22beLciovr)RRR(VVA2cobeiRRRrRR21isibeLcisivsisosovsRRRr)RRR(RRRAVVVVVVA2图（图（b）电路的电压放大倍数为：）电路的电压放大倍数为：模拟

43、电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础射极偏置放大电路射极偏置放大电路一、温度对一、温度对静态工作静态工作点的影响点的影响 所谓所谓Q点稳定，是指点稳定，是指ICQ和和UCEQ在温度变化时基本不变，在温度变化时基本不变，这是靠这是靠IBQ的变化得来的。的变化得来的。 若温度升高时要若温度升高时要Q回到回到Q，则只有减小则只有减小IBQT（ ）ICQQICEO若若UBEQ不变不变IBQQ模拟电子技术基础二、二、射极偏置电路射极偏置电路 直流通路？直流通路？Ce为旁路电容，在交流为旁路电容，在交流通路中可视为短路通路中可视为短路1. 电路组成模拟电子技术基础CCb21b1bBQVRRRU2.

44、 2. 稳定原理稳定原理 为了稳定为了稳定Q点，通常点，通常I1 IB，即，即I1 I2；因此；因此基本不随温度变化。基本不随温度变化。Re 的的作用作用T()ICUE UBE（UB基本不变）基本不变） IB IC 模拟电子技术基础Re起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，Q点越稳定。点越稳定。关于反馈的一些概念：关于反馈的一些概念： 将输出量通过一定的方式引回输入回路影响输入量的措将输出量通过一定的方式引回输入回路影响输入量的措施称为反馈。施称为反馈。 直流通路中的反馈称为直流反馈。直流通路中的反馈称为直流反馈。 反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈

45、，反之称反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈，反之称为正反馈。为正反馈。Re有上限值吗？有上限值吗？IC通过通过Re转换为转换为UE影响影响UBE温度升高温度升高IC增大，反馈的结果使之减小增大，反馈的结果使之减小模拟电子技术基础3.3. Q 点分析点分析b21bbCCb21b1bBBRRRVRRRVeBEQBQEQCCb21b1bBQRUUIVRRRU)( ecEQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVU1EQBQII分压式电流负反馈工作点稳定电路分压式电流负反馈工作点稳定电路Rb上静态电压是上静态电压是否可忽略不计？否可忽略不计？eEQBEQbBQBBRIURIV?)1 (eb2

46、b1RRR判断方法：判断方法：模拟电子技术基础4. 4. 动态分析动态分析beLio rRUUAubeb2b1irRRRcoRR ee)1 ( )( beLebebLcbioRrRRIrIRRIUUAu)1 (ebeb2b1iRrRRR利利?弊弊?无旁路电容无旁路电容Ce时：时：eLbee)1 (RRArRu，则若模拟电子技术基础三、稳定静态工作点的方法三、稳定静态工作点的方法v 引入直流负反馈引入直流负反馈v 温度补偿：利用对温度敏感的温度补偿：利用对温度敏感的元件，在温度变化时直接影响元件，在温度变化时直接影响输入回路。输入回路。v 例如，例如，Rb1或或Rb2采用热敏电采用热敏电阻。阻。

47、 它们的它们的温度系数温度系数特性特性？Bb1CBBEEC )(URIIUUIT 模拟电子技术基础讨论讨论图示两个电路中是否采用了措施来稳定静态工作点？图示两个电路中是否采用了措施来稳定静态工作点？若采用了措施，则是什么措施？若采用了措施，则是什么措施？SI模拟电子技术基础例例在图示电路中，在图示电路中，Rb1=39k，Rb2=10k，RC=2.7k，Re=1k，RL=5.1k，C1=C2=10F，Ce=47F，VCC=15V，晶体管的晶体管的 =100，试求：试求：(1) 静态工作点静态工作点Q(2)AV、R i、Ro的值。的值。cRiVoV 2Cb1R1C TLRb2R eReC 1IBI

48、CCV 模拟电子技术基础mAeBEBQEQ362170063.RVVIVCEQVCCIEQ（RC+Re）=152.36(2.71)=6.27 V 解：解：(1) 估算法求解估算法求解Q点点VCCb2b1b2BQ063.VRRRV由由得得+_+_CEQVBEQVCQIEQI1ICCV cRb1RTb2ReRBQIBQII 1AmA.IICQBQ2302301003621模拟电子技术基础交流通路交流通路 iV cRb1RLRb2RoV bIberbIcIb ceiIiV b1Rb2RcRLRoV (2) 动态分析动态分析cRiVoV 2Cb1R1C TLRb2R eReC 1IBICCV 模拟电子

49、技术基础Ri = Rb1/Rb2/rbe = 39/10/1.31.2 kRo=Rc=2.7kEQbbbeI)(rr261k31362261001200.)(135311572100./.rR/RAbeCLvbIberbIcIb ceiIiV b1Rb2RcRLRoV (2) 动态分析动态分析求求AV、R i、Ro的值的值模拟电子技术基础 加入加入Re后，射偏电路的电压放大倍数有所降低，所以射偏电路是以牺牲后，射偏电路的电压放大倍数有所降低，所以射偏电路是以牺牲电压放大倍数来稳定其电压放大倍数来稳定其Q点的。点的。 加入加入Re后使输入电阻提高了，增强了放大器向信号源索取电压的能力，后使输入电

50、阻提高了，增强了放大器向信号源索取电压的能力，改善了放大电路的特性。改善了放大电路的特性。711.RrR/RAebeCLvLCvbe/135RRAr Ri = Rb1/Rb2/rbe +(1+)Re=7.5 kRi = Rb1/Rb2/rbe=1.2kcRiVoV 2Cb1R1C TLRb2R eReC 1IBICCV cRiVoV 2Cb1R1C TLRb2R eR1IBICCV 模拟电子技术基础共集电极放大电路共集电极放大电路1. 电路组成电路组成 电路从发射极与电路从发射极与“地地”之之间输出信号，所以又称之间输出信号，所以又称之为为射极输出器射极输出器。2CCCV bR1C TLRiV

51、oVeRsV sR模拟电子技术基础2. 静态分析静态分析 画出放大电路的直流通路画出放大电路的直流通路, ,求求Q Q点点CCV bRTeREQIBQI2CCCV bR1C TLRiVoVeRsV sR模拟电子技术基础2 静态分析静态分析求解求解Q点点eEBEbBccRIVRIV(1)(1)ccBEccBbebeCBCEccEeccCeVVVIRRRRQIIVVI RVI ReBBEbBccRIVRIV)1 (CCV bRTeREQIBQI直流通路直流通路 eECEccRIVV模拟电子技术基础3 动态分析动态分析画微变等效电路画微变等效电路交流通路交流通路 2CCCV bR1C TLRiVoV

52、eRsV sRbR TLRiVoVeRsV sR模拟电子技术基础3 动态分析动态分析画微变画微变H参数小信号等效电路参数小信号等效电路交流通路交流通路 becbR TLRiVoVeRsV sRbR LRoVeRbIcebbIber iVsV sR模拟电子技术基础3 动态分析动态分析 求求AV、R i、Ro的值的值RL= Re /RL其中其中 beboirIVV)|()1 (LbbebRRIrIea. 电压放大倍数电压放大倍数bR LRoVeRbIcebbIber iVsV sR)|)(LebboRRIIVLbeLio)1 ()1 (RrRVVAV 模拟电子技术基础LbeLioVR)(rR)(V

53、VA11由于由于beLrR)(1故故无电压放大能力无电压放大能力1ioVVVAa. 电压放大倍数电压放大倍数共集电极电路的电压放大倍数接近而略小于共集电极电路的电压放大倍数接近而略小于1，且为正；说明，且为正；说明其其输入电压和输出电压同相输入电压和输出电压同相；其输出电压的其输出电压的大小和相位大小和相位跟随输入电压变化，具有电压跟随跟随输入电压变化，具有电压跟随作用，因此共集电极电路常称为作用，因此共集电极电路常称为射极跟随器射极跟随器 。 bR LRoVeRbIcebbIber iVsV sR模拟电子技术基础eIb. 电流放大倍数电流放大倍数由于由于eLEEoIRRRI bBBiiIRR

54、RI ioIIAi 故故bBBieLEEIRRRIRRR bR LRoVeRbIcebbIber iVsRiIRi)1(BiBLEEio RRRRRRIIAi即射极输出器有电流放大能力和功率放大能力即射极输出器有电流放大能力和功率放大能力模拟电子技术基础 Ri = Rb/Ri= Rb/rbe+(1+)RL 由于由于biiIVRbLbbeb1IRI)(rILbei1R)(rR故故bR LRiVoVeRbIcebbIeIcIoIiIiRRibeboirIVVLebbeb /1RRI)(rIRi通常很大通常很大c. 输入电阻输入电阻模拟电子技术基础共集电极电路的输入电阻约为共集电极电路的输入电阻约为

55、105106量级，量级，而基本共射输入电阻而基本共射输入电阻约为约为103量级。量级。所以与基本共射放大电路相比较，共集电极放大电路的输所以与基本共射放大电路相比较，共集电极放大电路的输入电阻比较高。入电阻比较高。bebirRR Ri = Rb/Ri= Rb/rbe+(1+)RL 模拟电子技术基础bersRbReRbIcebbIeIcIoRRoVI)(IVIVRbeo11bsbeoRRrR1bsbeeeooRRrRRRR()bbesbVIrR R d. 输出电阻输出电阻Ro模拟电子技术基础d. 输出电阻输出电阻Ro1bsbeeeooRRrRRRR输出电阻很低，仅有十几输出电阻很低，仅有十几几十

56、欧姆；若想进一步降低输出电阻，几十欧姆；若想进一步降低输出电阻，应选应选较大的三极管较大的三极管 模拟电子技术基础共集电极电路的特点共集电极电路的特点电压放大倍数略小于电压放大倍数略小于1，近似等于，近似等于1；输出电压与输入电；输出电压与输入电压同相；压同相；输入电阻高，输入电阻高，输出电阻低。输出电阻低。虽然它不具备电压放大作用，但它具有电流放大作用，虽然它不具备电压放大作用，但它具有电流放大作用，仍然有功率放大作用。仍然有功率放大作用。模拟电子技术基础例题：例题：50，VBEQ0.7，Q点？动态性能点？动态性能?模拟电子技术基础Q点点46(1)(1)2.3()6.94ccEBccBQbe

57、beCQBQECQccCQecVVVIARRRRIImAVVIRRV模拟电子技术基础oLVbeLi(1)(/)(1)(/)eeRRVArRRV动态性能动态性能1besboerR RRR Ri = Rb/rbe+(1+)RL 模拟电子技术基础共基放大电路共基放大电路 在射极偏置电路在射极偏置电路中，从射极输入信号，中，从射极输入信号，从集电极输出信号，从集电极输出信号，则电路的组态变为共则电路的组态变为共基组态。基组态。1 电路组成电路组成CCV cRsVoV 2Cb1R1C TLRb2R eRbC 1IBIsR iV模拟电子技术基础2. 静态分析求解静态分析求解Q点点 +_+_CEQVBEQV

58、CQIEQI1ICCV cRb1RTb2ReRBQI直流通路直流通路 共基极放大电路共基极放大电路CCV cRsVoV 2Cb1R1C TLRb2R eRbC 1IBIsR iV模拟电子技术基础2. 静态分析求解静态分析求解Q点点 用估算法求静态工作点用估算法求静态工作点Q，从，从VB固定入手固定入手CCb2b1b2BVRRRV+_+_CEQVBEQVCQIEQI1ICCV cRb1RTb2ReRBQI)(ecCQCCCEQCQBQeBEBQEQCQRRIVVIIRVVIIQ1共基极放大电路共基极放大电路模拟电子技术基础3. 动态分析画微变等效电路动态分析画微变等效电路 交流通路交流通路 +_

59、T_+cRoVLReRiVCCV cRsVoV 2Cb1R1C TLRb2R eRbC 1IBIsR iV模拟电子技术基础3. 动态分析画微变等效电路动态分析画微变等效电路 微变等效电路微变等效电路 共基极放大电路共基极放大电路交流通路交流通路 sV sR+_T_+cRoVLReRiVcebsV sR+_+cRoVLReRiVcebbIbI模拟电子技术基础3. 动态分析画微变等效电路动态分析画微变等效电路 微变等效电路微变等效电路 共基极放大电路共基极放大电路sV sR+_+cRoVLReRiVcebbIbIa. 电压放大倍数电压放大倍数)RR(IVrIVVVALcbobebiiovbeLbe

60、LcvrRrRRA)(与基本共射放大电路相比少了一个负号，说明共基电路是与基本共射放大电路相比少了一个负号，说明共基电路是同相放大器。同相放大器。 模拟电子技术基础微变等效电路微变等效电路 共基极放大电路共基极放大电路b. 输入电阻输入电阻共基电路共基电路输入电阻输入电阻通常只有通常只有几到十几欧姆几到十几欧姆，这是，这是致命的缺点致命的缺点这个这个致命的缺点致命的缺点，限制了共基电路在低频放大电路中的使用，限制了共基电路在低频放大电路中的使用sV sR+_+cRoVLReRiVcebbIbIiRRi1beieirRR R1(1)bibebeiebI rrVRII模拟电子技术基础求解输出电阻电