晶体管的输出特性曲线分为三个工作区

1、晶体管的输出特性曲线分为三个工作区：晶体管的输出特性曲线分为三个工作区：（1）放大区）放大区1324369IC/mA10080604020AIB=00UCE/VB_CII发射结处于正向偏置；发射结处于正向偏置；集电结处于反向偏置集电结处于反向偏置（3）截止区）截止区（2）饱和区）饱和区IB=0 ，IC=ICEO发射结处于正向偏置；发射结处于正向偏置；集电结处于正向偏置集电结处于正向偏置发射结处于反向偏置；发射结处于反向偏置；集电结处于反向偏置集电结处于反向偏置B_CIIUCE=0UCE=VCC放大的对象是放大的对象是变化量变化量)输出电压或电流在幅度上得到了放大，主要讲电压放大输出电压或电流在

2、幅度上得到了放大，主要讲电压放大电路电路能量控制和转换）能量控制和转换）CEBEBUCCRCRBTNPN+-ECBECICBOICEIBEIBRBEB+-IEICRB RC T+VCC简单画法简单画法CEBEBUCCRCRBT+VCCRBRCT耦合电容耦合电容偏置电阻偏置电阻集电极负载电阻集电极负载电阻 1.基本交流放大电路的组成基本交流放大电路的组成直流电源直流电源C1C2uouiRSesRL负载负载共发射极接法放大电路共发射极接法放大电路耦合电容的作用耦合电容的作用1.隔断直流通路隔断直流通路2.交流耦合交流耦合耦合电容：耦合电容：电解电容，有极性，电解电容，有极性，大小为大小为10 F5

3、0 F+VCCRBRCTC1C2uouiRLRSesUBEIBIC UCEIE IB 、 UBE、 IC 、UCE、IE分析思路：分析思路： 步骤步骤1： 静态分析静态分析无输入信号无输入信号(ui = 0)时时:UBEIBICUCEuBEtOiBtOiCtOuCEtOVCCRBRCC1C2TuBEuCE iBiCuiuo+UC1UC2RL步骤步骤2：动态分析：动态分析iroruBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOuotO uCE = UCC iC RC uiuoAu电压放大电路用有输入口和输出口的四端网络表示电压放大电路用有输入口和输出口的四端网络表示性能指标性能指标:一、电压放大倍数

4、一、电压放大倍数AuiouUUA二、输入电阻二、输入电阻riiiiIUr三、输出电阻三、输出电阻roirUA大写字母、大写下标，表示直流量。大写字母、大写下标，表示直流量。uA小写字母、大写下标，表示全量。小写字母、大写下标，表示全量。ua小写字母、小写下标，表示交流量。小写字母、小写下标，表示交流量。uA全量全量交流量交流量t直流量直流量 11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电路法微变等效电路法图解法图解法10.2.1静态静态分析分析: : 确定确定静静 态值（直流值）态值（直流值）+VCCRBRCTC1C2uouiRLRSesUBEI

5、BIC UCEIE用放大电路的直流通路来分析。用放大电路的直流通路来分析。 IB 、 UBE、 IC 、UCE、IE画出直流通路画出直流通路UCE = VCC - IC RCIC = IB硅管的硅管的UBE 约为约为 0.6V锗管的锗管的UBE约为约为 0.2VIB=VCCUBERBRCIC UCEUBERBIB+VCCIE14例：在例：在基本共射放大电路中，基本共射放大电路中，已知已知 VCC = 12V, RC = 4k ， RB =280k ，三极管的特性曲线如图所示，试，三极管的特性曲线如图所示，试求静态值。求静态值。 解：先估算解：先估算 IB:12 - 0.6280= 40AIB=

6、VCCUBERB15将方程将方程 UCE = VCC - IC RC所表示的直线：所表示的直线：直流负载直流负载线线RCIC UCEUBERBIBIE画在画在三极管输出特性曲线的坐标平面上三极管输出特性曲线的坐标平面上 1RC即为直流负载线的斜率即为直流负载线的斜率CCECCCCRURVI+12V4K280K16直线上的两点直线上的两点:N点点 : IC = VCC / RC = 3mA , UCE =0M点点 : IC = 0 , UCE = VCC = 12V0IB = 0 A20A40 A60 A80 A1231.5VCCRCN24681012VCCMQIC / mAUCE /V求得静态

7、值为求得静态值为 : IC = 1.5mA ； UCE = 6V ； IB = 40A0IB = 4 0 A6080123Q246810120M1. .Vcc和和RC不变不变, , RB增大为增大为RB QIBVCCRCNIC / mAUCE /VVCCRCIC UCEUBERBIB+VCCIE0IB = 4 0 A2060801231.5246810120MQ Q2、Vcc和和RB不变不变, Rc增大为增大为RcVCCRCNIC / mAUCE /VVCCN VCCRC RCIC UCEUBERBIB+VCCIE0206080123VCC246810120MQ3、Rc和和RB不变不变, Vc

8、c减小为减小为Vcc IB VCC QM IB = 4 0 AVCCRCNN VCC RCIC / mAUCE /VRCIC UCEUBERBIB+VCCIE放大电路有输入信号时的工作状态称为动态放大电路有输入信号时的工作状态称为动态动态分析：在静态值确定后动态分析：在静态值确定后,分析信号的传输情况分析信号的传输情况+VCCRBRCTC1C2uouiRSesRL交流通路交流通路RBRCRLuiuo21例：已知例：已知 VCC = 12V, RC = RL = 4k , RB =280k ，C1 =C2 =50 F，三极管的特性曲线三极管的特性曲线如图所示。如图所示。输入信号输入信号 ui =

9、 Uim sin t = 0.02sin t (v)VCCRBRCC1C2TuBEuCE iBiCuiuo+RL22tUBE /V00.6=tuBE/V 00.60.620.58ube UBE uBE = UC1 +ui=UBEUim sin t+=0.6+0.02 sin t(V)ube uBE 的波形的波形注意各种符号的不同含义注意各种符号的不同含义+tui /V00.020.02(ube/V) Ubem直流分量直流分量交流分量交流分量交直流总量交直流总量根据输入回路的根据输入回路的KVL方程：方程：230iBAuBE/VQ1QQ260402000604020IB0.580.60.62UB

10、EttAiBibubeuBE/V24交流负载线的作法交流负载线的作法ICUCEVCCQIB= 40过过Q点作一条直线，斜率为：点作一条直线，斜率为：CLRR /1交流负载线交流负载线直流负载线直流负载线VCCRCIB= 20IB= 60250IB = 4 0 A2060803Q1. 5612N0Mt00Q22.250.752.251.50.75ICicUCE39369交流负载线交流负载线uce (uo)uCE /VuCE /VtQ1作作交流负载线交流负载线iC / mAiC / mA=电压放大倍数电压放大倍数Au =UomUimUoUi020 A40 A80 A123IB = 0Qt00uce

11、 (uo) ic正正半周变平半周变平Q2Q1uCE /V IB = 60 A 2. 用图解法分析非线性失真用图解法分析非线性失真uo波形波形tuce负负半周变平半周变平饱和失真饱和失真iC / mAiC / mA27uBE / V0Q5ibube0tt0iB / A(a)(a)工作点偏低引起工作点偏低引起 ib失真失真iB / AuBE / Vt1t2t1t2在在ube负半周负半周t1 t2时时间内，间内， uBE小于死区小于死区电压，电压， iB =0设静态值设静态值 IB = 5 AQ2Q1280IB = 5 A20608031. 5612t00Q 2.250.752.251.50.75i

12、cuce (uo)39400(b)(b)工作点偏低引起工作点偏低引起 ic 、 uce (uo)失真失真0.250.25正半周正半周变平变平uCE /VuCE /Vt截止失真截止失真uo波形波形iC = iBQ1Q2iC / mAiC / mA 小结：小结： 放大电路中出现截止失真说明静态工作点放大电路中出现截止失真说明静态工作点Q太太低应减小低应减小RB, 即增大即增大IB ；出现饱和失真说明静态工出现饱和失真说明静态工作点作点Q太高应增大太高应增大RB, 即减小即减小IB 例：放大电路如图所示。已知例：放大电路如图所示。已知BJTBJT的的 =80=80， R Rb b=300k=300k

13、 ， R Rc c=2k=2k ， V VCC= +12VCC= +12V，求，求 （1 1）放大电路的）放大电路的Q Q点。此时点。此时BJTBJT工作在哪个区域？工作在哪个区域？（2 2）当）当RbRb=100k=100k 时，放大电路的时，放大电路的Q Q点。点。此时此时BJTBJT工作在哪个区域？工作在哪个区域？（忽略（忽略BJTBJT的饱和压降）的饱和压降）A40300k2V1bBECCBQ RVVI解解（1 1）3.2mAA4080BQCQ IIA120100k2V1bCCBQ RVI5.6V3.2mA2kV12CQcCCCEQ IRVVmA6 . 9A12080BQCQ II 静

14、态工作点为静态工作点为Q Q（4040 A A，3.2mA3.2mA，5.6V5.6V），），BJTBJT工作在放大区工作在放大区。（2 2）当）当RbRb=100k=100k 时，时，V2 . 79.6mA2k-V12CQcCCCEQ IRVVV VCECE不可能为负值，其最小值也只能为不可能为负值，其最小值也只能为0 0 即即I IC C的最大电流为：的最大电流为： mA62k2V1cCESCCCM RVVI此时，此时，Q Q（120uA120uA，6mA6mA，0V0V），）， CMBQ II 由由于于所以BJT工作在饱和区 放大电路的组成原则放大电路的组成原则(1) 为了不失真的放大交

15、变电压信号为了不失真的放大交变电压信号, 必须给放大电路必须给放大电路设置合适的设置合适的静态工作点。静态工作点。 (2) 在输入回路加入在输入回路加入ui 应能引起应能引起 uBE 的变化的变化, 从而引起从而引起iB和和 ic 的变化。的变化。 课堂讨论题：下面各电路能否放大交流电压信号？课堂讨论题：下面各电路能否放大交流电压信号？(3) 输出回路的接法应当使输出回路的接法应当使ic 尽可能多地流到负载尽可能多地流到负载RL 中去中去, 或者说应将或者说应将集电极电流的变化转化为电压的集电极电流的变化转化为电压的变化送到输出端。变化送到输出端。 VCCRCC1C2TRLuoui(a)RBV

16、CCRCC1C2TRLuouiEB(b)图图(a)中，没有设置静中，没有设置静态偏置，不能放大。态偏置，不能放大。图图(b)中，有静态偏中，有静态偏置置, 但但ui被被EB短路，短路，不能引起不能引起iB的变化，的变化，所以不能放大。所以不能放大。图图(c)中，有静态偏置中，有静态偏置,有变化的有变化的iB和和ic, 但因但因没有没有RC ，不能把集电，不能把集电极电流的变化转化为极电流的变化转化为电压的变化送到输出电压的变化送到输出端端,所以不能放大交流所以不能放大交流电压信号。电压信号。VCCC2TRLuouiRB(c)C1一、三极管的微变等效电路一、三极管的微变等效电路(线性化线性化)1

17、. 输入回路输入回路iBuBE当信号很小时，输入特性在小范当信号很小时，输入特性在小范围内近似线性。围内近似线性。 uBE iBbbeBBEbeiuiur)mA()mV(26)1 ()(200EbeIrrbe的量级从几百欧到几千欧。的量级从几百欧到几千欧。用下式来估算：用下式来估算：rbe :三极管的输入电阻三极管的输入电阻IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A iC uCEbcii(1) 输出端相当于一个输出端相当于一个受受ib 控制的电流源。控制的电流源。(2) 考虑考虑 uCE对对 iC的的影响，输出端要影响，输出端要并联一个大电阻

18、并联一个大电阻。2. 输出回路输出回路3. 三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路icubeibucecbe微变等效电路只能分析放大电路微变等效电路只能分析放大电路变化量变化量之间的关系之间的关系 rbe ibibbceic二、交流放大电路的微变等效电路二、交流放大电路的微变等效电路交流通路交流通路RBRCRLuiuouirbe ibibiiicuoRBRCRLRBRCTC1C2uouiRLCCV微变等效电路微变等效电路三、电压放大倍数三、电压放大倍数Au的计算的计算bebirIULboRIUbeLurRALCLRRR/rbeRBRCRLiUiIbIcIoUbIsusUUA0RSsU源电压放

19、源电压放大倍数大倍数iouuuA becSiiusiiRrrAUUUU0beBirRr/四、输入电阻的计算四、输入电阻的计算rbeRBRCRLiUiIbIcIoUbIbeBrR /beriiiIUr对于电压放大电路，输入电阻越大，对信号源的影对于电压放大电路，输入电阻越大，对信号源的影响越小响越小RSsUriIUro用加压求流法求输出电阻：用加压求流法求输出电阻：UrbeRBRCiIbIcIbI00IrbeRBRCiUiIbIcILRbI五、输出电阻的计算五、输出电阻的计算对于负载而言，放大电路相当于信号源对于负载而言，放大电路相当于信号源输出电阻是戴维南等效电路的内阻输出电阻是戴维南等效电路

20、的内阻CR对于电压放大电路，输出电阻越小，带负载对于电压放大电路，输出电阻越小，带负载的能力越强的能力越强UCE /VUCE /VICEO40AQQIB = 02040AIB = 020606080123321温度对三极管输出特性的影响温度对三极管输出特性的影响 25 Co60 CoICEOUBERBVCC IB =固定不变固定不变IC / mAIC / mA造成造成Q点上移点上移TICRB1+VCCRCC1C2RB2CERERLuiuoCE 交流交流旁路电容旁路电容I1I2IBRB1+VCCRCTRB2RE直流通路直流通路ICIERE射极直流射极直流负反馈电阻负反馈电阻TUBEIBICUEI

21、C1.静态工作点稳定的原理静态工作点稳定的原理BII 2I1I2IBRB1+VCCRCTRB2RE直流通路直流通路ICIEBEBUV 条件：条件：462 .2 .静态分析和动态分析静态分析和动态分析要求：（要求：（1）计算静态值）计算静态值 IB 、 IC 和和 UCE ； C1 = C2 = 20F ,三极管的三极管的 = 50。 RB2 = 10K , RC =4K , RE =2.2K , RL =4K , CE = 100F , 例：在例：在分压式偏置电路中，分压式偏置电路中，已知：已知：VCC =12V，RB1= 30K ,（2）计算）计算和和 ro、riAu47解：解：（1）可用估

22、算法求静态值）可用估算法求静态值VB VCCRB1RB2RB2+= 121030+10= 3V VIC IE=VBUBERE=3 0.62.2= 1.09 mAIB= =IC 1.0950= 21.8 AUCE = VCCICRCICRE= 121.09(4+2.2)=5.24V直流通路直流通路BRCICRB1IBVCCIERB2RE48（2）动态分析）动态分析画出交流通路画出交流通路微变等效电路微变等效电路VCCRCC1C2TRL+RB1uoRSusRB2RE+CE49 分压式偏置电路的微变等效电路分压式偏置电路的微变等效电路Au= RC/RLrbe = 50 4/41.42k = 70.4

23、ri =RB1 / RB2 / rbe =30/10/1.42=1.19 k ro = RC= 4 k UoRCRLUiRB2RB1rbe IbIb rbe = 200 +(1+ )26IE= 200+51 261.09=1.42k _例：分析例：分析RE1对对Au和和 ri 的影响的影响T+uoRCRSusC1C2RLRB2RB1RE1RE2VCCrbe 微变微变等效等效电路电路UoriAu= RC/ RLrbe+（1+ ）RE1riri = RB1 / RB2 / = RB1 / RB2 / rbe +（1+ ）RE1 RE1使使Au减小，减小， ri增加。增加。Ui Ib b Ib bR

24、CRLRB2RB1RE1ro = RC作业：作业：10.2.7 10.2.10RB+VCCC1C2RERLuiuoRB+VCCRE直流通道直流通道一、静态分析一、静态分析一、静态分析一、静态分析IBIEEBBECCBRRUVI)1 (BEII)1 (EECCCERIVU折算折算RB+VCCRE直流通路直流通路UBE UCE三极管的输入电阻三极管的输入电阻)mA()mV(26)1 ()(200EbeIr二、动态分析二、动态分析RB+VCCC1C2RERLuiuoRBRERLuiuo交流通道交流通道RBRERLuiuo交流通道交流通道rbeiUbIRERLRBoUcIbIiI微变等效电路微变等效电

25、路eILeoRIULELRRR/LbRI）（1obebiUrIULbbebRIrI)1 (LbbebLbuRIrIRIA)1 ()1 (LbeLRrR)1 (1）（1. 电压放大倍数电压放大倍数AurbeiUbIRERLRBoUcIbIiI微变等效电路微变等效电路eI1uA输入输出同相输入输出同相2. 输入电阻输入电阻)1 (/LbeBiRrRr)1 (LbebiRrIURSsUririrbeiUbIRERLRBoUcIbIiIeI输入电阻高输入电阻高3. 输出电阻输出电阻robIiIrbeRERBcIbISURSbIcIbIiIREIUIbbREIIIIsbeERrURU)1 (BssRRR

26、/电源置电源置0IUro1/sbeERrRrbeRERBRS1sbeoRrr射极输出器的输出电阻很小射极输出器的输出电阻很小射极输出器的特点：射极输出器的特点：（1 1） 电压放大倍数小于电压放大倍数小于1 1，但近似等于，但近似等于1 1。（2 2） 输出电压与输入电压同相，具有跟随作用。输出电压与输入电压同相，具有跟随作用。（3 3） 输入电阻高。输入电阻高。（4 4） 输出电阻低。输出电阻低。可以用射极输出器作多级放大电路的输入级、输出级或中间级。可以用射极输出器作多级放大电路的输入级、输出级或中间级。用射极输出器作输入级时，因其输入电阻高，可以减小放大电用射极输出器作输入级时，因其输入

27、电阻高，可以减小放大电 路对信号源的影响；路对信号源的影响；作输出级时，利用它输出电阻低的特点，可以稳定输出电压，作输出级时，利用它输出电阻低的特点，可以稳定输出电压， 提高带负载能力；提高带负载能力；耦合方式：耦合方式：直接耦合；阻容耦合；直接耦合；阻容耦合； 耦合：耦合：即信号的传送。即信号的传送。多级放大电路对耦合电路要求：多级放大电路对耦合电路要求：1. 静态：保证各级静态：保证各级Q点设置点设置2. 动态动态: 传送信号。传送信号。第一级第一级放大电路放大电路输输 入入 输输 出出第二级第二级放大电路放大电路第第 n 级级放大电路放大电路 第第 n-1 级级放大电路放大电路功放级功放

28、级要求：要求：波形不波形不失真，减少压失真，减少压降损失。降损失。 设设: 1= 2=50, rbe1 = 2.9k , rbe2 = 1.7 k usoiArr、求：前级前级后级后级+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU考虑级间影响考虑级间影响1ri , ro : 概念同单级概念同单级riro21212ususoiosousAAUUUUUUAri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU1oU2i

29、U微变等效电路微变等效电路: :ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU1oU2iURE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUir2iror1. ri = R1 / rbe1 +（ +1)RL1其中其中: : RL1 = RE1/ ri2 = RE1/ R2 / R3 / rbe2=RE1/RL1 = RE1/ri2= 27 / 1.7 1.7k ri =1000/(2.9+511.7) 82k 2. ro = RC2= 10k RE1R2R3RC2

30、RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUir2iror3. 中频电压放大倍数中频电压放大倍数:其中：其中： 11usiiusARrrA968. 07 . 1519 . 27 . 151) 1() 1(111111LbeLuRrRA778. 0968. 02082821111uSiiusARrrARE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUir2iror147711010502222.)/(rRAbeLuRE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUir2iror4114778014721.AA

31、Auusus多级阻容耦合放大器的特点：多级阻容耦合放大器的特点：(1) 由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。点相互独立，分别估算。(2)总输入电阻总输入电阻 ri 即为第一级的输入电阻即为第一级的输入电阻ri1 。(3)总输出电阻即为最后一级的输出电阻。总输出电阻即为最后一级的输出电阻。(4)前一级的输出电压是后一级的输入电压。前一级的输出电压是后一级的输入电压。(5)后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。(6)总电压放大倍数总电压放大倍数=各级放大倍数的乘积。各级放大倍数的乘积。作业作

32、业:10.2.12 , 10.3.4 10.3.6 10.3.7 10.4.2RRB1C1uiuoTT12UCE11. 前、后级静态工作点的相互影响前、后级静态工作点的相互影响+VCCE2RRC2tuo0当放大器的输入电压当放大器的输入电压 ui = 0 时，其输出电压，时，其输出电压，uO往往不往往不为为常数常数，称这种现象为放大器的，称这种现象为放大器的零点漂移零点漂移(温漂）温漂）。1 1、结构、结构特点：特点：结构对称。结构对称。ui1ui2uoRCR1T1RBRCR1T2RB10.5.2 基本差动放大器基本差动放大器2、 抑制零漂的原理抑制零漂的原理+UCCuoui1RCR1T1RB

33、RCR1T2RBui2共模输入信号：共模输入信号： ui1 = ui2 （大小相等，极性相同）（大小相等，极性相同）uo= 0 共模放大倍数：共模放大倍数：0CoCuuAuoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui2差模输入信号：差模输入信号： ui1 =- ui2 （大小相等，极性相反）（大小相等，极性相反）差模放大倍数差模放大倍数Ad ：1112122dioiiodAuuuuuA+UCC任意输入信号可分解成任意输入信号可分解成共模分量和差模分量。共模分量和差模分量。ui1 = uC + ud ；ui2 = uC - ud例例: ui1 = 20 mV , ui2 = 10 mV则：则：u

34、d = 5mV , uc = 15mV 差模分量差模分量:221iiduuu共模分量共模分量:221iicuuu比较输入：输入信号即非共模又非差模比较输入：输入信号即非共模又非差模共模抑制比共模抑制比(CMRR)例例: Ad=-200 Ac=0.1 KCMRR=20 lg (-200)/0.1 =66 dBCommon Mode Rejection Ratio KCMRR =KCMRR (dB) =(分贝分贝)cdAAcdAAlog201、结构、结构特点：加入射极电阻特点：加入射极电阻RE ；加入负电源；加入负电源 -UEE ，采用正负双电源供电。采用正负双电源供电。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2REUEE10.5.3 典型差动放大器典型差动放大器 Ruo+UCCRCT1RBRCT2RBREUEEIBIC1IC2IBIEIC1= IC2= IC= IB EBBEEEBRRUUI)1(22、 静态分析静态分析 BEBEBBEEIRUIRU 12 R用于调零用于调零RRE用于稳定电路的静态工作点用于稳定电路的静态工作点 (一一)共模输入共模输入RE的负反馈对共模信号有抑制作用的负反馈对共模信号有抑制作用+UCCuocRCT