第三章晶体三极管BJT及放大电路基础

1、整理ppt第三章第三章 晶体三极管晶体三极管(BJT)及及放大电路基础放大电路基础 3.1半导体BJT 一 BJT结构与电路符号 二 晶体管电流的分配与放大作用 演示实验 结论：、晶体管起放大作用的条件： 发射结正偏，集电结反偏，称为BJT的放大偏置。 即满足下列电压关系： NPN管：VCB0，VBE0或VCVB VE PNP管： VCB0，VBE0或 VCVBVE整理ppt整理ppt、放大偏置时的电流分配与放大关系：(1) IE=IC+IB(2) IC和IE IE 基极电流的少量变化IB可引起集电极电流IC的较大变化(3) 当IB=0时，IC=ICEO整理ppt整理ppt解释：BJT内部载流

2、子的传输过程发射区向基区注入电子电子在基区中的扩散与复合集电区收集扩散过来的电子整理ppt整理ppt三 BJT静态特性曲线 BJT静态特性曲线：是在伏安平面上作出的反映晶体管各极直流电流电压关系的曲线。 BJT静态特性曲线用途： 整理ppt、晶体三极管的组态 将晶体三极管视为双端口器件，分析其三种典型接法，称为组态。共基极接法（CB） 共射接法（CE） 共接接法（CC） 整理ppt整理ppt 、共射输入特性曲线、共射输入特性曲线 共射输入特性曲线是以输出电压VCE为参变量，输入口基极电流iB随发射结电压vBE变化的曲线： 共射输入特性曲线的特点： 、共射输出特性曲线共射输出特性曲线 共射输出特

3、性曲线是在集电极电流IB一定的情况下，的输出回路中集电极与发射极之间的电压VCE与集电极电流IC之间的关系曲线。整理ppt整理ppt整理ppt工作区域划分：(1)放大区(线性区)条件：发射结正偏，集电结反偏对NPN管：VCVBVE特性：IC=IB(2)截止区条件：发射结反偏对NPN管：VBVBE特性：IB增加，IC却不再增加，即 ICIB ;而且VCE很小。整理ppt四、BJT的主要参数 1 电流放大系数 共发射极直流电流、交流电流放大系数 例：书图3.1.7(b)为3DG6晶体三极管输出特性输出特性曲线，求它的曲线，求它的共发射极直流电流、交流电流放大系数 2 极间反向电流(1) ICBO

4、(2) ICEO 3极限参数整理ppt整理ppt整理ppt3.2 共发射极放大电路放大电路 一、共发射极基本放大电路 教材图3.2.1 T：NPN型晶体管,放大的核心部件 VCC： 集电极回路直流电源提供集电结反偏 RC： 集电极负载电阻,作用:将iC 转换成U0，反应在输出端 VBB,Rb:提供发射结正偏和合适的基极偏流 C1,C2： 隔直流通交流 整理ppt二. 组成原则 (1) 发射结正偏 集电极反偏 使T管处于放大状态(2) 输入回路：Ui产生ib 控制ic(3) 输出回路：使iC尽可能多流到RL上（减少其他支路的分流）(4) 保证放大电路工作正常，T 处于放大状态，合理设置静态工作点

5、Q 整理ppt三. 放大电路的性能指标、 放大倍数：输入信号若为正弦波 a. 电压放大倍数：AV=U0/UI UO输出电压（有效值）UI输入电压（有效值） 电压增益： AV(db)=20lgAV 分贝 DB b电流放大倍数 AI=IO/II 电流增益： AI (db)=20lgAI (分贝) c功率放大倍数：功率增益 20lgAp 分贝 Ap=Po/PI整理ppt2. 最大输出幅度：U0MAX,U0,U0PP（以正弦为例子）3.输入电阻: Ri4.输出电阻：Ro5. 通频带BW（Bf）整理ppt四、放大电路的基本分析方法 、分析方法：1）图解法：在特性曲线上用作图来进行分析 2）微变等效电路法

6、：在一定条件下等效为线性电路进行分析 3) 计算机仿真 一、直流通路，交流通路 电路分析的两种基本电路：1）直流通路：静态工作点分析（UBEQ ,UCEQ , IBQ , ICQ ） 2）交流电路：动态分析（AV，ri，r0） 整理ppt 1 直流通路：直流信号通过的电路 原则：遇C视为开路 遇L视为短路 整理ppt 1 交流通路：交流信号通过的电路 原则：遇C（充分大）近似视为短路 遇L（充分大）近似视为开路 直流电源（内阻小）：近似为短路。 整理ppt3.3图解分析法 一、静态分析 静态工作点估算： 从输入特性中知：晶体管导通时UBE变化很小（硅管：0.6-0.8V；锗管：0.1-0.3V

7、） 一般情况UBEQ：（硅管：0.7V，锗管0.2V ） 1) 从直流通路中：列KVL方程 IBQ*RB+UBEQ-EC=0 IBQ=（EC-UBEQ）/RB 2) 从晶体管电流分配关系 ICQ=IBQ 3) 从直流通路中：列负载回路的KVL方程 ICQ*RC+UCEQ-EC=0 UCEQ=EC-ICQ*RC整理ppt2. 用图解法确定点 1) 给出输入特性，输出特性曲线 2) 画出直流通路：标出IBQ，ICQ，UBEQ，UCEQ 3) 利用输入特性曲线来确定IBEQ和UBEQ 基极偏置线：UBE=EC-IB*RB 与输入特性曲线的交点对应的IBQ，UBEQ 4) 利用输出特性曲线来确定ICQ

8、和UCEQ 直流负载线：UCE=EC-IC*RC与输出特性曲线中IBQ线的交点确定ICQ、UCEQ * 只给出输出特性曲线来确定UCEQ和ICQ 1) 估算IBQ及UBEQ 2) 利用输出特性曲线来确定ICQ，UCEQ 由估算的IBQ所对应的输出特性曲线 与直流负载线的交点Q 对应ICQ，UCEQ整理ppt整理ppt2. 动态工作情况分析 （）、利用输入特性画出iB，uBE波形 设输入为Ui=UmSINwt（mv） uBE=UBEQ+ui iB=IBQ+IBMSINwt 整理ppt （2）、利用输出特性画iC和uCE波形 交流负载线 a、空载时RL= 交流负载线与直流负载线重合，动态工作点在交

9、流负线上移动，斜率1/RC uCE=EC-IC*RC整理ppt b、RL不等于 放大电路的交流负载电阻RL/=RCRL 交流负载线作法：过点作一条斜率为-1/RL/的直线整理pptQQQIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uA204060QQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线交流负载线20uA40uA60uA整理ppt3. 非线性失真1) 截止失真 Q点过低，信号进入截止区点过低，信号进入截止区iCuCEuo放大电路产生放大电路产生截止失真截止失真输入波形输入波形ib整理pptiCuCE 2)饱和失真饱和失真 Q点过高，信号进入饱和区点过高

10、，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uo输出波形输出波形整理ppt波形的波形的失真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。 动态工作情况分析小结动态工作情况分析小结Q点合适，Ui幅度过大双向失真（

11、截止，饱和失真） 整理pptiCuCEuo可输出的可输出的最大不失最大不失真信号真信号选择静态工作点选择静态工作点ib整理ppt3.4微变等效电路法 条件：指输入信号UI变化量小（即小信号）输入信号频率在低中频范围 原因：根据输入，输出特性曲线 在如上条件下：小信号：特性曲线近似直线性可用等效的线性电路代替T管低中频：晶体管中结电容的影响极小 整理ppt 一、BJT的微变等效电路 rbe称为BJT的输入电阻，它表示BJT的输入特性近似计算公式：rbe=UBE/IB=rb+(1+)re rb-基区体电阻 , re发射击区体电阻 rbe =200+（1+B）26(mV)/IE(mA) rce称为B

12、JT的输出电阻，rce=uce/icIB，一般rce10k可忽略整理ppt二、用H参数微变等效电路法分析共射极基本放大电路、画出放大电路的微变等效电路由BJT的微变等效电路和放大电路的交流通路可得出放大电路的微变等效电路。整理ppt整理ppt 、求电压增益AV ：AV=UO/UI UI=IBRBE （1） 空载时：RL= U0=IORC=-ICRC U0=-IBRC 所以AV=UO/UI=-IBRC/（IBRBE）=-RC/RB （） RL UO=IoRL=-ICRL=-IBRL AV=UO/UI=-IBRL/（IBRBE）= -RL/RBE=-RC/RL/RBE 整理ppt 、计算输入电阻和

13、输出电阻 (1)计算输入电阻 RI=UI/IB=RB/RBE=RBE (2)计算输出电阻 当RL=时，向左看进去 所以UI=0 IB=0则IB=0RO=RC整理ppt3.5放大电路的工作点稳定问题 一、温度对工作点的影响一、温度对工作点的影响 1)ICBO VBE影响：影响：T升，升， 升，输出特性曲线间隔宽，升，输出特性曲线间隔宽，Q点上移，饱和区，放大能力减弱。点上移，饱和区，放大能力减弱。 2) ICBO影响：影响：T升，升， ICBO升，升，ICEO升，输出特性曲线向升，输出特性曲线向上平移，上平移，Q点向饱和区移动，放大能力减弱。点向饱和区移动，放大能力减弱。 硅管硅管 ICBO很少

14、，影响可忽略。锗管很少，影响可忽略。锗管ICBO很大，造成工作很大，造成工作点不稳的主要因素。高温下应选硅管点不稳的主要因素。高温下应选硅管 3) VBE影响。影响。T升，升，VBE降（导通电压），输入特性曲降（导通电压），输入特性曲线向左移动，线向左移动，IBQ升，工作点上移，升，工作点上移，ICQ不稳不稳 归上述：归上述：T升，升，Q点，饱和区移动点，饱和区移动 T降，降，Q点，截止区移动。点，截止区移动。 整理ppt 二、分压式射极偏置电路： 电路应满足： IRb2IBQUBQUBEQ 1、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

15、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，则可实现静态工作点的稳定。则可实现静态工作点的稳定。稳定原理：稳定原理：T IC IE VE 、VB不变不变 VBE IB IC （负反馈控制）（负反馈控制）整理ppt 2、静态分析： I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE直流通路直流通路算法：算法：BII 22121BBCRREII22BBRIV CBBBERRR212EEBEBBERIVVVUEBEBEBECRURUUIIEECCCCERIRIEU整理ppt 3、动态分析： 交流通路微变等效电路整理ppt Av： Av= ri、ro ri=Rb1Rb2rbe+(1+)Re

16、 roRc 故 ReAv 矛盾 采用改进电路在Re上并联一大电容(交流旁路) ebeLi0R)1 (rRVV整理pptRB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoCE 交流旁交流旁路电容路电容RE射极直流射极直流负反馈电阻负反馈电阻CE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，放大倍数不受影响。对交流不起作用，放大倍数不受影响。整理ppt 有旁路电容CE: Av riRb1Rb2rbe roRC beLrR整理pptRB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2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？整理ppt

17、RB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2动态分析：动态分析：交流通路交流通路RB1RCRLuiuoRB2RE1整理ppt交流通路：交流通路：RB1RCRLuiuoRB2RE1微变等效电路：微变等效电路：rbeRCRLoURE1iUiIbIcIbIRB整理ppt3.6共集电极放大电路 和共基极放大电路 一、共集电极放大电路 、静态工作点计算： 直流通路EC=RbIBQ+IEQRe+UBEQ EC=UCEQ+ReIEQ又又 IEQ=（1+）IBQ IBQ=（EC-UBEQ）/（Rb+（1+）Re） ICQ=IBQUCEQ=EC-（1+）IBQRe整理ppt、 动态分析交流通路：

18、微变等效电路整理ppt电压增益电压增益：UI=IBRBE+IERL=IBRBE+IB（1+）RL UO=IERL=（1+）RLAV=UO/UI=（1+）RL/（RBE+（1+）RL）注： 当（1+）RLRBE时，AV1 说明共级电路，UO与UI同相，电压无放大作用输入电阻：输入电阻：输出电阻：输出电阻： )/)(1 (/LebebRRrR 1)/(/bebserRRR整理ppt结论： （1）U0与UI同相 （2） V=1，电压无放大作用，电流有放大 （就电压信号讲又称为射极跟随器）（3）RI大对前级影响小（对信号源索取电流小） （4） RO小带负载能力强射极输出器的使用射极输出器的使用1. 将射极输出器放在电路的首级，可以提高输将射极输出器放在电路的首级，可以提高输入电阻。入电阻。2. 将射极输出器放在电路的末级，可以降将射极输出器放在电路的末级，可以降 低输低输出电阻，提高带负载能。出电阻，提高带负载能。3. 将射极输出器放在