第二章 双极型三极管及其放大电路课件

1、第二章第二章 双极型三极管及其放大电路双极型三极管及其放大电路1 双极型三极管双极型三极管2 共发射极放大电路的组成和工作原理共发射极放大电路的组成和工作原理3 放大电路的静态分析放大电路的静态分析4 放大电路的动态分析放大电路的动态分析5 放大电路静态工作点的稳定放大电路静态工作点的稳定6 共集电极和共基极放大电路共集电极和共基极放大电路7 多级放大电路多级放大电路1 双极型三极管双极型三极管 三极管的基本结构三极管的基本结构 三极管的电流分配和放大原理三极管的电流分配和放大原理 三极管的伏安特性曲线三极管的伏安特性曲线 三极管类型和工作状态的判断三极管类型和工作状态的判断 三极管的主要参数

2、三极管的主要参数 温度对三极管参数的影响温度对三极管参数的影响 三极管的类型、型号和选用原则三极管的类型、型号和选用原则 特殊三极管特殊三极管 晶体管是最重要的一种半导体器件，是电子电晶体管是最重要的一种半导体器件，是电子电路的组成基础。路的组成基础。 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？一、三极管的基本结构一、三极管的基本结构1、NPN 型型ecb符号符号集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发射区集电极集电极 c基极基极 b发射极发射极 eNNP 发射极的箭头代表发发射极的箭头代表发射极电流的实际方向。射极电流的实际方向。 一、三极管的基本结

3、构一、三极管的基本结构2、PNP 型型cbe符号符号集电极集电极 c发射极发射极 e基极基极 bNNPPN基区：薄，杂质浓度低；基区：薄，杂质浓度低；发射区：杂质浓度高；发射区：杂质浓度高；集电结：面积较大。集电结：面积较大。一、三极管的基本结构一、三极管的基本结构1.1.实验及测量实验及测量mA AVVmAICECIBIERB+UBE +UCE EBCEB3DG100晶体管电流放大的实验电路晶体管电流放大的实验电路 二、三极管的电流分配和放大原理二、三极管的电流分配和放大原理IB/mA 0.001 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05IC/mA 0.001 0.01 0.56

4、 1.14 1.74 2.33 2.91 IE/mA 0 0.01 0.57 1.16 1.77 2.37 2.96任何一列电流关系符合任何一列电流关系符合 IE = IC + IB，IB IC UB UE PNP: UE UB UC 在满足上述两个条件的前提下，三极管内部载流在满足上述两个条件的前提下，三极管内部载流子的运动有以下三个过程。子的运动有以下三个过程。becRcRb IEIB（1 1）发射）发射（2 2）复合和扩散）复合和扩散I CICBO（3）收集收集另外，集电区和基区的另外，集电区和基区的少子在外电场的作用下将进少子在外电场的作用下将进行漂移运动而形成行漂移运动而形成反向反向

5、饱和饱和电流电流，用，用ICBO表示。表示。二、三极管的电流分配和放大原理二、三极管的电流分配和放大原理2.2.载流子的运动载流子的运动beceRcRb3.3.三极管的电流分配关系三极管的电流分配关系IEpICBOIEICIBIEnIBnICn IE = IEn+ IEpIE 扩散运动形成的电流扩散运动形成的电流=ICn + IBn + IEpIB 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IC = ICn + ICBO二、三极管的电流分配和放大原理二、三极管的电流分配和放大原理iEiCiBIE = IC + IBBC II 共射直流电流放大系数共射直流电流

6、放大系数BCII 共射交流电流放大系数共射交流电流放大系数BCii BE )1(II CBOCEO )1(II 穿透电流穿透电流集电结反向电流集电结反向电流 为什么基极开路集电为什么基极开路集电极回路会有穿透电流？极回路会有穿透电流？二、三极管的电流分配和放大原理二、三极管的电流分配和放大原理3.3.三极管的电流分配关系三极管的电流分配关系ECII 一般一般0.95 0.99ECii 共基电流放大倍数共基电流放大倍数 1 1或或直流参数直流参数 与交流参数与交流参数 、 的含义是不同的，的含义是不同的，但是，对于大多数三极管来说，但是，对于大多数三极管来说， 与与 ， 与与 的数值的数值却差别

7、不大，计算中，可不将它们严格区分。却差别不大，计算中，可不将它们严格区分。 、 二、三极管的电流分配和放大原理二、三极管的电流分配和放大原理3.3.三极管的电流分配关系三极管的电流分配关系ui三、三极管的特性曲线三、三极管的特性曲线 晶体管的特性曲线晶体管的特性曲线是用来表示该晶体是用来表示该晶体管各极电压和电流管各极电压和电流之间相互关系的，之间相互关系的，它反映出晶体管的它反映出晶体管的性能，是分析放大性能，是分析放大电路的主要依据。电路的主要依据。 最常用的是共发射最常用的是共发射极接法时的输入特极接法时的输入特性曲线和输出特性性曲线和输出特性曲线。曲线。三极管共射特性曲线测试电路三极管

8、共射特性曲线测试电路iCiB输入输入回路回路输出输出回路回路 uCE uBE 输入特性：输入特性：输出特性：输出特性：常数B)(CECIufi常数CE)(BEBUufi三、三极管的特性曲线三、三极管的特性曲线1 1、输入特性、输入特性常常数数 CE)(BEBUufiBEuOiB0CE U UCE = 0时为什么输入特性类似时为什么输入特性类似于二极管的伏安特性？于二极管的伏安特性？0.5V c、e短路相当于两个短路相当于两个PN结并联。结并联。为什么为什么UCE 增大曲线右移？增大曲线右移？ V1 为什么为什么UCE 增大到一定值曲线右增大到一定值曲线右移就不明显了？移就不明显了？ 当当UCE

9、0V时时,集电结进入反偏状态开始收集电子，所以基区集电结进入反偏状态开始收集电子，所以基区复合减少，在同一复合减少，在同一uBE 电压下，电压下，iB 减小。减小。 集电结所加的反向电压已能把注入基区的绝大部分电子拉集电结所加的反向电压已能把注入基区的绝大部分电子拉到集电极，再增加，到集电极，再增加，iB也不再明显地减小。也不再明显地减小。近似计算中，近似计算中，Si：uBE0.7V Ge：uBE0.2V三、三极管的特性曲线三、三极管的特性曲线2 2、输出特性、输出特性常数B)(CECIufiiCuCEIB = 常数常数 思考：思考：为什么为什么uCE较小时较小时iC随随uCE变化变化很大？为

10、什么进入放大状态曲线几很大？为什么进入放大状态曲线几乎是横轴的平行线？乎是横轴的平行线？ 这是因为从发射区扩散到基区的的电子这是因为从发射区扩散到基区的的电子数量大致是一定的。在数量大致是一定的。在UCE1V后，这些电子后，这些电子的绝大部分已经被拉入集电区而形成的绝大部分已经被拉入集电区而形成iC，以，以致当继续增加时，致当继续增加时，iC也不再有明显增加，具也不再有明显增加，具有有恒流恒流特性，且满足特性，且满足 。BCii 2 2、输出特性、输出特性三、三极管的特性曲线三、三极管的特性曲线iCuCE常数B)(CECIufi100 A80A60 A40 A20 AIB = 0O 5 10

11、154321截止区截止区（1）截止区：）截止区：IB = 0 曲线以下曲线以下的区域。的区域。发射结反偏，集电结发射结反偏，集电结反偏反偏。 IB = 0 ；IC 0UCE UCC ，c与与e之间相当之间相当与开路。与开路。2 2、输出特性、输出特性三、三极管的特性曲线三、三极管的特性曲线常数B)(CECIufiiCuCE100 A80A60 A40 A20 AIB = 0O 5 10 154321截止区截止区放放大大区区（2）放大区：）放大区：特性曲线中，接特性曲线中，接近水平的部分，也称近水平的部分，也称线性区线性区。发发射结正偏，集电结反偏。射结正偏，集电结反偏。IC =IB ，UCUB

12、UE思考：思考：是常数吗？是常数吗？2 2、输出特性、输出特性三、三极管的特性曲线三、三极管的特性曲线常数B)(CECIufiiCuCE100 A80A60 A40 A20 AIB = 0O 5 10 154321截止区截止区放放大大区区饱饱和和区区（3）饱和区：）饱和区：特性曲线左边特性曲线左边UCE很小的区域。很小的区域。发射结正偏，发射结正偏，集电结正偏。集电结正偏。 UCE=UBE时的状态称为时的状态称为临界饱临界饱和状态，和状态，当当UCEUBE时称为时称为过饱过饱和状态。和状态。临界饱和临界饱和 IBS = ICS /小结小结判断三极管（判断三极管（NPN）的工作状态方法）的工作状

13、态方法截止状态：发射结反偏，集电结反偏截止状态：发射结反偏，集电结反偏 UBE 0， UBC 0 。放大状态：放大状态：发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏 UBE 0， UBC 0 。饱和状态：发射结正偏，集电结正偏饱和状态：发射结正偏，集电结正偏 UBE 0， UBC 0 。晶体管结电压的典型值晶体管结电压的典型值小结小结管管型型工作状态工作状态饱和饱和放大放大截止截止UBE/VUCE/VUBE/VUBE/V开始开始截止截止可靠可靠截止截止硅管硅管(NPN)0.7 0.3 0.6 0.70.5 0 锗管锗管(PNP) 0.3 0.1 0.2 0.3 0.1 0.1四、三极管类型和工

14、作状态的判断四、三极管类型和工作状态的判断1、根据电流判断三极管的类型、根据电流判断三极管的类型CBEIII BCEIII IBICIEIBICIE例题例题1.40.031.43cbePNP20A20mAebcNPN四、三极管类型和工作状态的判断四、三极管类型和工作状态的判断2、根据各极电位判断三极管的类型、根据各极电位判断三极管的类型放大状态放大状态NPN管：管：EBCUUU PNP管：管：EBCUUU 电位居中者为基极，与基极电位差为电位居中者为基极，与基极电位差为0.2V或或0.7V者者为发射极，并可判断出硅管或锗管，且第三个电极即为发射极，并可判断出硅管或锗管，且第三个电极即为集电极。

15、然后比较三个电压的大小以确定管型。为集电极。然后比较三个电压的大小以确定管型。例题例题 用直流电压表测某一个三极管工作于放大状态，用直流电压表测某一个三极管工作于放大状态，三极管的管脚电位三极管的管脚电位 U1=2.8V，U2=2.1V，U3=7V， 判断其管脚及管型。判断其管脚及管型。四、三极管类型和工作状态的判断四、三极管类型和工作状态的判断3、根据各极电位判断三极管的工作状态、根据各极电位判断三极管的工作状态管型管型条件条件状态状态NPNPNPUBE死区电压死区电压截止截止UBE死区电压，死区电压， UCE UBE放大放大UBE死区电压，死区电压， UCE UBE饱和饱和UBE死区电压死

16、区电压截止截止UBE死区电压，死区电压， UCE UBE放大放大UBE死区电压，死区电压， UCE UBE饱和饱和四、三极管类型和工作状态的判断四、三极管类型和工作状态的判断3、根据各极电位判断三极管的工作状态、根据各极电位判断三极管的工作状态2.7V6V2V放大放大2V6V6V截止截止9.7V9.3V9V饱和饱和五、三极管的主要参数五、三极管的主要参数表征管子放大能力的主要参数。表征管子放大能力的主要参数。1、电流放大系数、电流放大系数（1）共射电流放大系数）共射电流放大系数BCII BCii （2）共射直流电流放大系数）共射直流电流放大系数忽略穿透电流忽略穿透电流 ICEO 时，时，ECI

17、I ECII （3）共基电流放大系数）共基电流放大系数 （4）共基直流电流放大系数）共基直流电流放大系数 2、极间反向电流、极间反向电流（1）集电极和基极之间的反向饱和电流集电极和基极之间的反向饱和电流 ICBO 小功率锗管小功率锗管 ICBO 约为几微安；硅管的约为几微安；硅管的 ICBO 小，有的小，有的为纳安数量级。温度变化大的环境应选用硅管。为纳安数量级。温度变化大的环境应选用硅管。（2）集电极和发射极之间的穿透电流）集电极和发射极之间的穿透电流 ICEOCBOCEO)1(II 五、三极管的主要参数五、三极管的主要参数3、特征频率、特征频率 fT使得使得=1的输入信号频率。的输入信号频

18、率。4、极限参数、极限参数（1）集电极最大允许电流）集电极最大允许电流 ICM 当当 IC 过大时，三极管的过大时，三极管的 值要减小。在值要减小。在 iC = ICM 时，时， 值下降到额定值的三分之二，三极管不一定被损坏。值下降到额定值的三分之二，三极管不一定被损坏。五、三极管的主要参数五、三极管的主要参数（2）极间反向击穿电压）极间反向击穿电压 外加在三极管各电极之间的最大允许反向电压。外加在三极管各电极之间的最大允许反向电压。如果如果超过这个限度，管子的反向电流将急剧增大，甚至可能被超过这个限度，管子的反向电流将急剧增大，甚至可能被击穿而损坏。击穿而损坏。U(BR)CEO ： 基极开路

19、时，集电极和发射极之间的反向击穿电压。基极开路时，集电极和发射极之间的反向击穿电压。U(BR)CBO： 发射极开路时，集电极和基极之间的反向击穿电压。发射极开路时，集电极和基极之间的反向击穿电压。4、极限参数、极限参数（3）集电极最大允许耗散功率）集电极最大允许耗散功率 PCM 将将 iC 与与 uCE 乘积等于规乘积等于规定的定的PCM值各点连接起来，值各点连接起来，可得一条双曲线。可得一条双曲线。过过损损耗耗区区PCM = iCuCE安安全全 工工 作作 区区工工 作作 区区iCuCEOU(BR)CEOICM 三极管工作时的损耗功率为：三极管工作时的损耗功率为：PC = iC uCE 显然

20、集电极损耗要有一定的限度，否则此损耗转换为显然集电极损耗要有一定的限度，否则此损耗转换为热能，温度过高将使三极管的性能恶化甚至损坏。热能，温度过高将使三极管的性能恶化甚至损坏。 安全工作区安全工作区同时要受同时要受 PCM、ICM 和和U(BR)CEO限制。限制。五、三极管的主要参数五、三极管的主要参数1. ICBO ：温度每升高：温度每升高10oC，ICBO增加约增加约1倍。倍。2. 输入特性：输入特性： 温度升高，温度升高，UBE下降，正向特性左移，反之右移。下降，正向特性左移，反之右移。3. 输出特性：输出特性： 温度升高，温度升高，值增大（平行线间距离变宽）。值增大（平行线间距离变宽）

21、。六、温度对三极管参数的影响六、温度对三极管参数的影响 CBOCEOII 1CEOBCIII CI2 共发射极放大电路共发射极放大电路的组成和工作原理的组成和工作原理 放大的基本概念放大的基本概念 单管共射放大电路的组成单管共射放大电路的组成 单管共发射极放大电路的工作原理单管共发射极放大电路的工作原理 放大电路的主要技术指标放大电路的主要技术指标 放大的基本概念放大的基本概念+ui放大电路放大电路+usRsRL直流电源直流电源信号源信号源+uo负载负载1、放大的对象：、放大的对象： 变化量变化量2、放大的任务：、放大的任务：将微弱的电信号放大到负载所需要的数值。将微弱的电信号放大到负载所需要

22、的数值。 当输入信号有一个比较小的变化量时，输出端负载上当输入信号有一个比较小的变化量时，输出端负载上将得到一个较大的变化量。将得到一个较大的变化量。放大的基本概念放大的基本概念+ui放大电路放大电路+usRsRL直流电源直流电源信号源信号源+uo负载负载4、放大的基本特征：、放大的基本特征： 功率放大功率放大5、放大的必要器件：、放大的必要器件：有源元件有源元件6、放大的前提：、放大的前提：不失真不失真 在放大电路中提供一个能源，由能量较小的输入信号在放大电路中提供一个能源，由能量较小的输入信号控制这个能源，使之输出较大的能量，然后推动负载。控制这个能源，使之输出较大的能量，然后推动负载。3

23、、放大的本质：、放大的本质： 能量的控制与转换能量的控制与转换一、单管共发射极放大电路的组成一、单管共发射极放大电路的组成VT：放大器件，是放大电路的核心元件。：放大器件，是放大电路的核心元件。VCC：集电极直流电源，为输出信号提供能量。：集电极直流电源，为输出信号提供能量。Rc：将集电极电流：将集电极电流iC的变化转化为电压变化，传送到电的变化转化为电压变化，传送到电路的输出端。路的输出端。VCCVBBuI_+_RcRbiBiCuOC2C1+RLus+_+RsVT VBB ：静态偏置电压，保证三极管处于放大工作状态。：静态偏置电压，保证三极管处于放大工作状态。 Rb ：与：与VBB共同决定静

24、态（共同决定静态（uI=0）时的基极电流。）时的基极电流。一、单管共发射极放大电路的组成一、单管共发射极放大电路的组成VCCVBBuI_+_RcRbiBiCuOC2C1+RLus+_+RsVT C1、C2：耦合电容，隔直通交。其正极接高电位。：耦合电容，隔直通交。其正极接高电位。二、单管共发射极放大电路的工作原理二、单管共发射极放大电路的工作原理1、放大作用原理、放大作用原理uIuBEiBiC(=iB)uCEuOuCE1=VCC-iC1 RCuCE2=VCC-iC2 RCuCE= iC RCuO= uCEVCCVBBuI_+_RcRbiBiCuOC2C1+RLus+_+RsVT二、单管共发射极

25、放大电路的工作原理二、单管共发射极放大电路的工作原理2、组成放大电路的原则、组成放大电路的原则（1）保证三极管工作在放大区）保证三极管工作在放大区 直流电源一方面为直流电源一方面为电路提供能量，另一方电路提供能量，另一方面其极性使发射结正偏，面其极性使发射结正偏，集电结反偏。集电结反偏。（2）输入回路）输入回路 输入回路的接法应使输入电压输入回路的接法应使输入电压 u 能够传送到三极能够传送到三极管的基极回路，使基极电流产生相应的变化量管的基极回路，使基极电流产生相应的变化量 iB。（3）输出回路）输出回路 输出回路的接法应使变化量输出回路的接法应使变化量 iC 能够转化为变化量能够转化为变化

26、量 uCE，并传送到放大电路的输出端。，并传送到放大电路的输出端。VCCVBBuI_+_RcRbiBiCuOC2C1+RLus+_+RsVTVCCVBBuI_+_RcRbiBiCuOC2C1+RLus+_+RsVT二、单管共发射极放大电路的工作原理二、单管共发射极放大电路的工作原理3、原理电路的改进、原理电路的改进RLus_+RsVCC+_RcRbuO+C2C1+uI+_ 直流电源的一端通常是电路的公共端，可不用画出，直流电源的一端通常是电路的公共端，可不用画出，只需标出其另一端的对地电压和极性即可。只需标出其另一端的对地电压和极性即可。直流分量：直流分量： 静态值：静态值：IB、IC、UCE

27、交流分量：交流分量： 瞬时值：瞬时值：ib、ic、uce 有效值：有效值：Ib、Ic、Uce 正弦向量：正弦向量：总电量：总电量： 瞬时值：瞬时值：iB、iC、uCE 平均值：平均值：IB(A V)、IC(A V)、UCE(A V)cebcUII、二、单管共发射极放大电路的工作原理二、单管共发射极放大电路的工作原理4、符号规定、符号规定三、放大电路的主要技术指标三、放大电路的主要技术指标 定量描述电路的技术性能定量描述电路的技术性能1、放大倍数、放大倍数描述一个放大电路放大能力的指标。描述一个放大电路放大能力的指标。放大倍数定义为放大倍数定义为输入信号与输出信号的变化量之比输入信号与输出信号的

28、变化量之比。,ioUUAu ioIIAi uAlg20（1）电压增益）电压增益（dB）soUUAus iAlg20（dB）源电压增益源电压增益（2）电流增益）电流增益三、放大电路的主要技术指标三、放大电路的主要技术指标 定量描述电路的技术性能定量描述电路的技术性能2、输入电阻、输入电阻从放大电路的输入端看进去的等效电阻：从放大电路的输入端看进去的等效电阻：iiiIUR （1）放大电路相当于信号源的负载，）放大电路相当于信号源的负载，Ri描述了放大电路描述了放大电路对信号源索取电流的大小。对信号源索取电流的大小。（2）Ri越大，放大电路对信号源索取的电流越小，则损越大，放大电路对信号源索取的电流

29、越小，则损失的信号就越小，但输入电流也越小。失的信号就越小，但输入电流也越小。SSiiiURRRU 三、放大电路的主要技术指标三、放大电路的主要技术指标 定量描述电路的技术性能定量描述电路的技术性能3、输出电阻、输出电阻从放大电路输出端看进去的等效电阻。从放大电路输出端看进去的等效电阻。（1）实验室测量）实验室测量 Ro LS0oooRUIUR输出电阻愈小，带负载能力愈强。输出电阻愈小，带负载能力愈强。（2）计算）计算 Ro：RO与与RL无关无关LoLooRRRUU Looo)1(RUUR 空载时输出电压有效值。空载时输出电压有效值。oU 三、放大电路的主要技术指标三、放大电路的主要技术指标

30、定量描述电路的技术性能定量描述电路的技术性能4、通频带、通频带 BW中频放大倍数：中频放大倍数：umA通频带：通频带：BWfH fLAumBWm21uAfL fHfL：下限频率：下限频率fH：上限频率：上限频率衡量放大电路对不同频率信号的放大能力衡量放大电路对不同频率信号的放大能力三、放大电路的主要技术指标三、放大电路的主要技术指标 定量描述电路的技术性能定量描述电路的技术性能5、最大不失真输出幅度、最大不失真输出幅度 Uom 在输出波形没有明显失真的情况下，放大电路能够在输出波形没有明显失真的情况下，放大电路能够提供给负载的最大输出电压（或最大输出电流）。提供给负载的最大输出电压（或最大输出

31、电流）。正弦信号的峰峰值为其有效值的正弦信号的峰峰值为其有效值的226、最大输出功率、最大输出功率 Pom 与效率与效率输出信号不失真时，负载上能获得的最大功率。输出信号不失真时，负载上能获得的最大功率。此时输出电压为最大不失真输出电压此时输出电压为最大不失真输出电压Uom。PomVomPP ：效率：效率PV：直流电源消耗的功率：直流电源消耗的功率三、放大电路的主要技术指标三、放大电路的主要技术指标 定量描述电路的技术性能定量描述电路的技术性能3 放大电路的静态分析放大电路的静态分析放大电路中的信号交直流并存。放大电路中的信号交直流并存。静态：静态：动态：动态：ui 0时，放大电路的工作状态，

32、也称时，放大电路的工作状态，也称直流直流工作状态。工作状态。ui 0时，放大电路的工作状态，也称时，放大电路的工作状态，也称交流交流工作状态。工作状态。分析的步骤分析的步骤 先静态后动态先静态后动态静态分析：静态分析：IB IC UCE动态分析：动态分析：Au Ri Ro估算法、图解法估算法、图解法微变等效电路法、图解法微变等效电路法、图解法 放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的前提，即保证放大电路不失真，在动态信号的整个前提，即保证放大电路不失真，在动态信号的整个周期内，晶体管始终工作在放大状态。周期内，晶体管始终工作在放大状态。一、直流通路一、直

33、流通路 仅考虑直流或仅考虑交流时的等效电路是不一样的。仅考虑直流或仅考虑交流时的等效电路是不一样的。因为放大电路中的电抗性元件对交流信号和直流信号呈因为放大电路中的电抗性元件对交流信号和直流信号呈现的电抗是不一样的。现的电抗是不一样的。RLus_+RsVCC+_RcRbuO+C2C1+uI+_VCCRcRb二、静态工作点的近似估算二、静态工作点的近似估算1、静态工作点、静态工作点 Q 当外加输入信号当外加输入信号ui为为 0 时，在直流电源时，在直流电源VCC的作用下的作用下三极管基极回路和集电极回路均存在直流电压和直流电三极管基极回路和集电极回路均存在直流电压和直流电源，即源，即IC、IB、

34、UBE、UCE ，这些直流量在三极管的输入，这些直流量在三极管的输入特性和输出特性曲线上各自对应一个点，这个点称为静特性和输出特性曲线上各自对应一个点，这个点称为静态工作点态工作点 Q 。2、估算法、估算法VCCRcRbICIBQ UBEQ UCEQbBEQCCBQRUVI ICQ IBQUCEQ = VCC ICQ RC硅管硅管 UBEQ = (0.6 0.8) V锗管锗管 UBEQ = (0.1 0.2) V例题例题 图示单管共射放大电路中，图示单管共射放大电路中，VCC = 12 V，Rc = 3 k ，Rb = 280 k ，NPN 硅管的硅管的 = 50，试估算静态工作点。，试估算静

35、态工作点。解：解：设设 UBEQ = 0.7 VA 40mA )2807.012(bBEQCCBQ RUVIICQ IBQ = (50 0.04) mA = 2 mAUCEQ = VCC ICQ Rc = (12 2 3)V = 6 V三、图解法分析静态工作点三、图解法分析静态工作点在三极管的特性曲线上用作图的方法求解放大电路。在三极管的特性曲线上用作图的方法求解放大电路。1. 在直流通路中用估算法求出在直流通路中用估算法求出 IBQ ； 输入特性不易测，一般不使用图解法，而用近似输入特性不易测，一般不使用图解法，而用近似计算法直接计算输入回路的计算法直接计算输入回路的IBQ 。2. 在输出特

36、性曲线上作在输出特性曲线上作直流负载线直流负载线。 直流负载线即直流通路外电路的伏安特性：直流负载线即直流通路外电路的伏安特性：ic=f(uCE) iB一定一定3. 直流负载线与直流负载线与IBQ所以对应的那条输出特性曲线的交所以对应的那条输出特性曲线的交点即为点即为点，该点横坐标为点，该点横坐标为UCEQ，纵坐标为，纵坐标为ICQ。三、图解法分析静态工作点三、图解法分析静态工作点输出回路输出回路输出特性输出特性CCCEC0 Vui ，直流负载线直流负载线Q由静态工作点由静态工作点 Q 确定的确定的 ICQ、UCEQ 为静态值。为静态值。CCCCCERiVu CCCCCE0 RViu ，k1R

37、C 【例例】图示单管共射放大电路及特性曲线中，已知图示单管共射放大电路及特性曲线中，已知 Rb = 280 k ，Rc = 3 k ，集电极直流电源，集电极直流电源 VCC = 12 V，试用图解法确定静态工作点。试用图解法确定静态工作点。OiB=0AiC / mAuCE /V20406080246810213412解：解：首先估算首先估算 IBQA 40mA)2807 . 012(bBEQCCBQRUVI400iB = 0 A20 A40 A60 A80 A134224681012MQIBQ = 40 A ，ICQ = 2 mA，UCEQ = 6 V.uCE /V由由 Q 点确定静态值为：点

38、确定静态值为：iC /mA做直流负载线，确定做直流负载线，确定 Q 点点根据根据 uCE = VCC iC RciC = 0，uCE = 12 V ；uCE = 0，iC = 4 mA 。4 放大电路的动态分析放大电路的动态分析 交流通路交流通路 图解分析法图解分析法 微变等效电路法微变等效电路法一、交流通路一、交流通路RLus_+RsVCC+_RcRbuO+C2C1+uI+_RLus_+Rs+_RcRbuOuI+_RL+_RcuOuI+_Rb二、图解分析法二、图解分析法1. 交流负载线交流负载线交流负载线方程：交流负载线方程：外电路电阻：外电路电阻：LCLRRR/ LcceRiu 当当ui=

39、0时，交流分量时，交流分量uce、ic也为也为0，故交流负载线也过，故交流负载线也过Q点。点。 交流负载线是过交流负载线是过Q点，斜率点，斜率为为-1/RL的直线。工作点沿交的直线。工作点沿交流负载线运动。流负载线运动。交流负载线交流负载线OIBiC / mAuCE /VQRL+_RcuOuI+_Rb二、图解分析法二、图解分析法2.加正弦交流信号时放大电路的工作情况加正弦交流信号时放大电路的工作情况QuCE/VttiB/ AIBtiC/mAICiB/ AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQiCQ1Q2ibuiuoBECEIOuuuuAu 二、图解分析法二、图解分

40、析法输入回路输入回路0.680.72 uBE iBtQ000.7t6040200uBE/ViB / AuBE/ViBUBE6040202.加正弦交流信号时放大电路的工作情况加正弦交流信号时放大电路的工作情况二、图解分析法二、图解分析法2.加正弦交流信号时放大电路的工作情况加正弦交流信号时放大电路的工作情况交流负载线交流负载线直流负载线直流负载线4.57.5 uCE912t0ICiC / mA0IB = 4 0 A2060804Q260uCE/ViC / mA0tuCE/VUCE iCiBIBQ1 Q2输出回路输出回路二、图解分析法二、图解分析法IBuiOt iB OtuCEOtuoOt iC

41、OtICUCE iC、iB、uBE、uCE虽然交虽然交流量是正负变化的，但瞬时值流量是正负变化的，但瞬时值的方向始终不变。的方向始终不变。iC uCE uBE iBVCC+_RcRbuO+C2C1+uI+_3. 单管共射电压电流波形单管共射电压电流波形二、图解分析法二、图解分析法4. 非线性失真非线性失真放大电路的放大电路的Q点位置不合适点位置不合适ibuiOQOttOuBE/ViB / AuBE/ViB / AIBQ截止失真截止失真 Q点点过低过低二、图解分析法二、图解分析法4. 非线性失真非线性失真放大电路的放大电路的Q点位置不合适点位置不合适uo = uceOiCtOOQ tuCE/Vu

42、CE/ViC / mAICQUCEQ Q点点过低过低 NPN 管截止失真时的输管截止失真时的输出出 uo 波形顶部失真。波形顶部失真。 同理，同理，PNP管截止失真时的输出管截止失真时的输出 uo 波形底部失真。波形底部失真。如何改进？如何改进？二、图解分析法二、图解分析法4. 非线性失真非线性失真放大电路的放大电路的Q点位置不合适点位置不合适 Q 点过高点过高饱和失真饱和失真OIB = 0QtOONPN 管管 uo波形波形tiCuCE/VuCE/ViC / mAib( (不失真不失真) )ICQUCEQ如何改进？如何改进？二、图解分析法二、图解分析法4. 非线性失真非线性失真放大电路的放大电

43、路的Q点位置不合适点位置不合适截止失真截止失真饱和失真饱和失真Q点位置过低，点位置过低，NPN管输出波形顶部失真。管输出波形顶部失真。Q点位置过高，点位置过高，NPN管输出波形底部失真。管输出波形底部失真。思考：思考：Q点位置适当，是不是一定不会产生非线性失真？点位置适当，是不是一定不会产生非线性失真？双向失真双向失真5. 非线性失真系数非线性失真系数 D 当输入为单一频率的正弦波时，输出波形中除基波当输入为单一频率的正弦波时，输出波形中除基波以外还将含有一定数量的谐波。放大器件的非线性使得以外还将含有一定数量的谐波。放大器件的非线性使得放大电路的输出波形总会或多或少地出现非线性失真。放大电路

44、的输出波形总会或多或少地出现非线性失真。D =谐波总量谐波总量基波成分基波成分12332.UUU Uom：输出波形没有：输出波形没有明显失真时能够输出明显失真时能够输出最大电压（有效值）。最大电压（有效值）。 Q点尽量设在交流负载线中点，即线段点尽量设在交流负载线中点，即线段 AB（即（即CE） 的中点。此时最大不失真输出电压最大。的中点。此时最大不失真输出电压最大。iB = 0uCE/ViC / mA交流负载线交流负载线OACQDBEUCES饱和饱和截止截止QDQD22omDECDU 二、图解分析法二、图解分析法6. 最大不失真输出幅度最大不失真输出幅度 Uom：输出波形没有：输出波形没有明

45、显失真时能够输出明显失真时能够输出最大电压（有效值）。最大电压（有效值）。 iB = 0uCE/ViC / mA交流负载线交流负载线OACQDBEUCES饱和饱和截止截止QDQD 当当CDDE时时,Uom为二者之中较小者的为二者之中较小者的2122omDECDU 二、图解分析法二、图解分析法6. 最大不失真输出幅度最大不失真输出幅度三、微变等效电路法三、微变等效电路法晶体管在小信号晶体管在小信号(微变量微变量)情况下工作时，可以认为情况下工作时，可以认为三极管的电压电流呈线性关系，即在静态工作点附近的三极管的电压电流呈线性关系，即在静态工作点附近的小范围内可以小范围内可以用直线段近似地代替三极

46、管的特性曲线用直线段近似地代替三极管的特性曲线，三极管就可以三极管就可以等效为一个线性元件等效为一个线性元件。这样就可以将非线。这样就可以将非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。微变等效条件微变等效条件研究的对象仅仅是研究的对象仅仅是变化量变化量信号的信号的变化范围很小变化范围很小定义定义三、微变等效电路法三、微变等效电路法1. 三极管的等效电路三极管的等效电路 iB uBE 输入为小信号输入为小信号 常数常数 CEBBEbeUiurrbe ：晶体管的等效输入电阻。：晶体管的等效输入电阻。在小信号的条件下，在小信号的条件下，rbe是

47、一常数。是一常数。输入特性输入特性Q 点附近的工作段可近似看作直线点附近的工作段可近似看作直线 可认为可认为 uBE 与与 iB 成正比成正比QOiB uBE 三、微变等效电路法三、微变等效电路法1. 三极管的等效电路三极管的等效电路输出特性输出特性 iB iB所以从三极管输出所以从三极管输出端看，可以用端看，可以用 iB 恒流恒流源代替三极管；源代替三极管； 该恒流源不是独立该恒流源不是独立电流源而是受控源，为电流源而是受控源，为iB 对对iC的控制。的控制。uCE QiC O假设在假设在 Q 点附近特性曲线基本上是水平的，点附近特性曲线基本上是水平的， iC与与 uCE无关无关 ， iC

48、= iB ；三、微变等效电路法三、微变等效电路法ibicicBCEib ibube+ +- -uce+ +- -ube+ +- -uce+ +- -rbeBEC 晶体管的晶体管的B、E之间可用电阻之间可用电阻rbe等效代替。等效代替。 晶体管的晶体管的C、E之间可用受控电流源之间可用受控电流源 ic= ib等效代替。等效代替。1. 三极管的等效电路三极管的等效电路简化的简化的h参数微模型参数微模型三、微变等效电路法三、微变等效电路法rbe的近似估算的近似估算rbb ：基区体电阻。低频、小功率管基区体电阻。低频、小功率管 约为约为 300 。re b ：基射之间结电阻。基射之间结电阻。EQEQb

49、e26IIUrT EQbbBBEbe26)1(ddIriur UT ：温度电压当量。：温度电压当量。c beiBiCiEbb rbe rer e b re ：发射区体电阻，一般几发射区体电阻，一般几 ，可，可以忽略。以忽略。eEbeEbbBBEriririu beEbbBriri EQBbbBIiri26)1( 三、微变等效电路法三、微变等效电路法2. 单管共射放大电路的微变等效电路单管共射放大电路的微变等效电路将交流通路中的晶体管用其微变等效电路代替。将交流通路中的晶体管用其微变等效电路代替。iUiIbIcIoUbISUrbeRbRCRLebc+ +- -+ +- -+ +- -RSRLus

50、_+RsVCC+_RcRbuO+C2C1+uI+_bebirIU LcoRIU beLrRUUAiOu LCL/ RRR 当放大电路输出端开路当放大电路输出端开路(未接未接RL)时时Lb RI rbe负载电阻愈小，放大倍数愈小。负载电阻愈小，放大倍数愈小。beCrRAu 负号表示输出电压的相位与输入相反负号表示输出电压的相位与输入相反iUiIbIcIoUbISUrbeRbRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RS（1）电压放大倍数）电压放大倍数 Au.三、微变等效电路法三、微变等效电路法3. 求解动态参数求解动态参数LCL/ RRR iUiIbIcIoUbISUrbeRbRCRLE

51、BC+ +- -+ +- -+ +- -RS（2）输入电阻）输入电阻 RiiRSUSRiIiUiiiIUR beb/rR 时时，当当berR bbeirR 三、微变等效电路法三、微变等效电路法3. 求解动态参数求解动态参数（3）输出电阻）输出电阻 RooUoU iUiIbIcIoUbISUrbeRbRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSCoooRIUR 断开负载断开负载RLoU外加电压外加电压oI求求oR外外加加oICRcoIII bcII CoRCRUI 0 0 cb II所所以以令令 或或0i U0S UoU忽略忽略rce。三、微变等效电路法三、微变等效电路法3. 求解动态

52、参数求解动态参数SosUUAu 考虑信号源内阻考虑信号源内阻RS 时时iSibeLs RRRrRAu 所所以以SosUUAu SiioUUUU SiUUAu iSiSiRRRUU iRSUSRiIiU（4）源电压放大倍数）源电压放大倍数 AuS.三、微变等效电路法三、微变等效电路法3. 求解动态参数求解动态参数总结：微变等效电路法分析放大电路的步骤总结：微变等效电路法分析放大电路的步骤(1) 首先利用图解法或近似估算法确定放大电路的静态首先利用图解法或近似估算法确定放大电路的静态工作点工作点 Q 。(2) 求出静态工作点处的微变等效电路参数求出静态工作点处的微变等效电路参数 和和 rbe 。(

53、3) 画出放大电路的微变等效电路。可先画出三极管的画出放大电路的微变等效电路。可先画出三极管的等效电路，然后画出放大电路其余部分的交流通路。等效电路，然后画出放大电路其余部分的交流通路。(4) 列出电路方程并求解。列出电路方程并求解。三、微变等效电路法三、微变等效电路法已知已知=50,=50,Rb=280k ，Rc=RL=3k ，VCC=12V。【例例1】用微变等效电路法求动态参数用微变等效电路法求动态参数如欲提高如欲提高Au，可采取何种，可采取何种措施？应调整电路的哪些参数？措施？应调整电路的哪些参数？.解：解：bBEQCCBQRUVI A402807 . 012BQCQEQIII mA25

54、040EQbeIr26)1(300 96322651300 kRRRCLL5 . 13333/9.77963.05.150 beLurRA 963/bebebirrRR kRRCo3如何提高如何提高Au？.beLrRAu EQ26)1(300beIr 当当IEQ一定时，一定时， 愈大则愈大则 rbe也愈大，选用也愈大，选用 值较大的值较大的三极管其三极管其Au并不能按比例地提高，即电流放大倍数大并并不能按比例地提高，即电流放大倍数大并不地表电压放大倍数大。不地表电压放大倍数大。 当当 值一定时，可以调整值一定时，可以调整Q点使点使IEQ增大，增大，则则rbe减小，减小，于是可以得到较大的于是可

55、以得到较大的Au，这种方法比较有效。，这种方法比较有效。 9.77963.05.150 beLurRA 963/bebebirrRR kRRCo3如何提高如何提高Au？.beLrRAu EQ26)1(300beIr 可以在可以在 、VCC和和Rc值不变的情况下适当减小值不变的情况下适当减小Rb使使Q点上移，但要防止点上移，但要防止Q点太靠近饱和区而发生饱和失真。点太靠近饱和区而发生饱和失真。【例例2】 有些放大电路无法用图解法直接求放大倍数，比如有些放大电路无法用图解法直接求放大倍数，比如BJT发射极经电阻接地，此时只能用微变等效电路法分析。发射极经电阻接地，此时只能用微变等效电路法分析。已知

56、已知=50,=50,Rb=240k ，Rc=3k ，RL=3k ，Re=820 ，VCC=12V。估算估算Q点；点；求动态参数。求动态参数。C1RcRb+VCCC2RL+VT+ iUOURe解：解：ebBEQCCBQRRUVI)1( A4082. 0512407 . 012BQCQEQIII mA25040)(ecCQCCCEQRRIVU V36. 4)82. 03(212EQbeIr26)1(300 96322651300 kRRRCLL5 . 1/画微变等效电路画微变等效电路iUbIcIoUbIRbRCRLebc+ +- -+ +- -Rerbe240k3k3k820ebLiO)1(RIr

57、IRIRIrIRIUUAbebbeebebLcu ebL)1(RrRAeu )1(/ebebiRrRR coRR 思考：引入射极电阻思考：引入射极电阻Re后对放大电路有何影响？后对放大电路有何影响？5 放大电路静态工作点的稳定放大电路静态工作点的稳定 放大电路的许多的许多重要技术指标都与放大电路的许多的许多重要技术指标都与Q点的位置密切相关。静态是动态的基础。点的位置密切相关。静态是动态的基础。 温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响 静态工作点稳定电路静态工作点稳定电路 一、温度对静态工作点的影响一、温度对静态工作点的影响 三极管是一种对温度十分敏感的元件。温度变化对管三极管是一种对温

58、度十分敏感的元件。温度变化对管子参数的影响主要表现有：子参数的影响主要表现有： 1. UBE 改变。改变。UBE 的温度系数约为的温度系数约为 2 mV/ C，即温度，即温度每升高每升高 1 C，UBE 约下降约下降 2 mV 。 2. 改变。改变。温度每升高温度每升高 1 C， 值约增加值约增加 0.5% 1 %， 温度系数分散性较大。温度系数分散性较大。 3. ICBO 改变。改变。温度每升高温度每升高 10 C ，ICBQ大致将增加一大致将增加一倍，说明倍，说明 ICBQ 将随温度按指数规律上升。将随温度按指数规律上升。当温度升高时，当温度升高时， UBE 、 、 ICBO 上式表明，当

59、上式表明，当VCC和和 Rb一定时，一定时， IC与与 UBE、 以及以及 ICEO 有关，而这三个参数随温度而变化。有关，而这三个参数随温度而变化。CBOBBECCCEOBCIRUUIII)1( 温度升高时，温度升高时， IC将增加，使将增加，使Q点沿负载线上移。点沿负载线上移。VCCRcRb一、温度对静态工作点的影响一、温度对静态工作点的影响iCuCEOiBQCCCRVVCCQ T = 20 C T = 50 C 固定偏置电路的工作点固定偏置电路的工作点Q点是不稳定的，为此需要改进点是不稳定的，为此需要改进偏置电路。当温度升高使偏置电路。当温度升高使 IC 增加时，能够自动增加时，能够自动

60、减少减少IB，从，从而抑制而抑制Q点的变化，保持点的变化，保持Q点基本稳定。点基本稳定。二、分压式二、分压式Q点稳定电路点稳定电路1、电路组成及工作原理、电路组成及工作原理UBRb1RCC1C2Rb2ReRLI1I2IB+VCCuiuo+ICIEB2II 基极电位基本恒定，不随温度变化。基极电位基本恒定，不随温度变化。b22RIUB b2b1CC21RRVII CCBVRRRUb2b1b2 21IIIB 静态时，静态时，若满足若满足TUBEIBICUEICUB 固定固定二、分压式二、分压式Q点稳定电路点稳定电路1、电路组成及工作原理、电路组成及工作原理UBRb1RCC1C2Rb2ReRLI1I