模电康华光PPT学习教案

1、会计学1模电康华光模电康华光(hu un)第一页，共99页。2华中科技大学 张林1 1 绪论绪论2 2 运算放大器运算放大器3 3 二极管及其基本电路二极管及其基本电路4 4 场效应三极管及其放大电路场效应三极管及其放大电路5 5 双极结型三极管及其放大电路双极结型三极管及其放大电路6 6 频率响应频率响应7 7 模拟集成电路模拟集成电路(jchng-dinl)(jchng-dinl)8 8 反馈放大电路反馈放大电路9 9 功率放大电路功率放大电路10 10 信号处理与信号产生电路信号处理与信号产生电路11 11 直流稳压电源直流稳压电源第1页/共99页第二页，共99页。华中科技大学 张林3

2、5 5 双极结型三极管及其双极结型三极管及其放大放大(fngd)(fngd)电路电路第2页/共99页第三页，共99页。第3页/共99页第四页，共99页。5华中科技大学 张林(a) 小功率管小功率管 (b) 小功率管小功率管 (c) 大功率管大功率管 (d) 中功率管中功率管第4页/共99页第五页，共99页。6华中科技大学 张林第5页/共99页第六页，共99页。7华中科技大学 张林 半导体三极管的结构半导体三极管的结构(jigu)示意图如图所示。它有两种类型：示意图如图所示。它有两种类型：NPN型和型和PNP型。型。 NPNNPN型型PNPPNP型型 第6页/共99页第七页，共99页。8华中科技

3、大学 张林 结构结构(jigu)特点：特点： 发射区的掺杂发射区的掺杂(chn z)浓度最高；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，且掺杂浓度最低。基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。集成电路集成电路中典型中典型NPN型型BJT的截面图的截面图第7页/共99页第八页，共99页。9华中科技大学 张林载流子的传输过程载流子的传输过程 三极管的放大三极管的放大(fngd)作用是在一定的外部条件控制下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。，通过载流子传输体现出来的。外部条件：发射结

4、正偏外部条件：发射结正偏 集电结反偏集电结反偏1. 内部内部(nib)载流子的传输过程载流子的传输过程发射区：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NPNNPN为例）为例） 由于三极管内有两种载流子由于三极管内有两种载流子( (自由自由电子和空穴电子和空穴) )参与导电，故称为双极型参与导电，故称为双极型三极管或三极管或BJTBJT ( (Bipolar Junction Transistor) )。 IC= ICN+ ICBOIE=IB+ IC第8页/共99页第九页，共99页。10华中科技大学 张林载流子的传输过

5、程载流子的传输过程2. 电流电流(dinli)分配分配关系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 即即根据根据(gnj)传输过传输过程可知程可知 IC= InC+ ICBO通常通常(tngchng) IC ICBOECII 则有则有 为电流放大系数。为电流放大系数。它只与管子的结构尺寸和它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般压无关。一般 =0.9=0.9 0.990.99。IE=IB+ IC第9页/共99页第十页，共99页。11华中科技大学 张林 1 又设又设BCEOCIII 则则 是另一个电流放大系数。同样

6、，它也只与管是另一个电流放大系数。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。子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般一般 1 1 。根根据据IE=IB+ IC IC= InC+ ICBOEnCII 且令且令BCCEOCIIII 时，时，当当ICEO= (1+ ) ICBO（穿透电流）（穿透电流）2. 电流电流(dinli)分配关分配关系系第10页/共99页第十一页，共99页。12华中科技大学 张林3. 三极管的三种三极管的三种(sn zhn)组态组态共集电极接法，集电极作为共集电极接法，集电极作为(zuwi)公共电极，简称公共电极，简称CC。共基极接法，基极作为公共电

7、极共基极接法，基极作为公共电极(dinj)，简称，简称CB；共发射极接法共发射极接法，发射极作为公共电极，简称，发射极作为公共电极，简称CE；iEiCiBiCiBiEiC = iEiC = iBiE = (1+ ) iB输输出出口口输输入入口口输输出出口口输输入入口口输输出出口口输输入入口口第11页/共99页第十二页，共99页。13华中科技大学 张林共基极放大共基极放大(fngd)电路电路4. 放大放大(fngd)作用作用若若 vI = 20mV电压放大电压放大(fngd)倍数倍数4920mVV98. 0IO vvvA使使 iE = -1 mA，则则 iC = iE = -0.98 mA， v

8、O = - iC RL = 0.98 V，当当 = 0.98 时时，第12页/共99页第十三页，共99页。14华中科技大学 张林 综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的综上所述，三极管的放大作用，主要是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发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。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：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。度，且基区很薄。（2）外部）外部(wib)条件：发射结正向偏置，集电结反条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。向偏置。

9、第13页/共99页第十四页，共99页。15华中科技大学 张林+-bce共射极放大电共射极放大电路路VBBVCCvBEiCiB+-vCE iB= f (vBE) vCE=const(2) 当当vCE1V时，时， vCB= vCE - vBE0，集电结已进入反偏状态，收集载流子能力增强，集电结已进入反偏状态，收集载流子能力增强，基区复合减少，同样，基区复合减少，同样(tngyng)的的vBE下下 IB减小，特性曲线右移。减小，特性曲线右移。(1) 当当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安时，相当于发射结的正向伏安(f n)特性曲线。特性曲线。1. 输入特性曲线输入特性曲线（以共射极放大电路为例）

10、（以共射极放大电路为例）第14页/共99页第十五页，共99页。16华中科技大学 张林(3) (3) 输入特性曲线输入特性曲线(qxin)(qxin)的的三个部分三个部分死区死区非线性区非线性区近似近似(jn s)(jn s)线性区线性区 iBvBE iBvBE iBvBE1. 输入特性曲线输入特性曲线第15页/共99页第十六页，共99页。17华中科技大学 张林饱和区：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vCE0.7V (硅管硅管)。此时。此时(c sh)，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。iC= f (v

11、CE) iB=const输出特性曲线输出特性曲线(qxin)(qxin)的三的三个区域个区域: :截止区：截止区：iC接近零的区域，相当接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时，的曲线的下方。此时， vBE小于死区电压小于死区电压。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，发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏。2. 输出特性曲线输出特性曲线第16页/共99页第十七页，共99页。18华中科技大学 张林 (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 1. 电流电流(dinli)放大放大系数系数 constBCBC

12、EOCCE vIIIII(2) 共发射极交流共发射极交流(jioli)电流放大电流放大系数系数 =IC/IBvCE=const第17页/共99页第十八页，共99页。19华中科技大学 张林 (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) 共基极交流共基极交流(jioli)电流放大系数电流放大系数 =IC/IE VCB=const当当ICBO和和ICEO很小时，很小时， 、 ，可以不加区分。，可以不加区分。1. 电流电流(dinli)放大放大系数系数 第18页/共99页第十九页，共99页。20华中科技大学 张林 (1) 集电极基极集电极基极(j j

13、)间反向饱和电流间反向饱和电流ICBO 发射极开路时，集电结的反向饱和电流。发射极开路时，集电结的反向饱和电流。 + b c e - A IE=0 VCC ICBO 2. 极间反向极间反向(fn xin)电流电流第19页/共99页第二十页，共99页。21华中科技大学 张林 (2) 集电极发射极间的反向集电极发射极间的反向(fn xin)饱和电流饱和电流ICEO ICEO=（1+ ）ICBO 即输出特性曲线即输出特性曲线IB=0那条曲那条曲线所对应线所对应(duyng)的的Y坐标的数坐标的数值。值。 ICEO也称为集电极发射极也称为集电极发射极间穿透电流。间穿透电流。 + b c e - VCC

14、 ICEO mA 2. 极间反向极间反向(fn xin)电流电流第20页/共99页第二十一页，共99页。22华中科技大学 张林(1) 集电极最大允许集电极最大允许(ynx)电流电流ICM(2) 集电极最大允许集电极最大允许(ynx)功率损耗功率损耗PCM PCM= ICVCE 3. 极限极限(jxin)参数参数(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反发射极开路时的集电结反 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

15、。极间的击穿电压。第21页/共99页第二十二页，共99页。23华中科技大学 张林 由由PCM、 ICM和和V(BR)CEO在输出特性曲线上可在输出特性曲线上可以以(ky)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输出特性曲线上的过损耗(snho)(snho)区和击区和击穿区穿区过流区过流区过过压压区区第22页/共99页第二十三页，共99页。24华中科技大学 张林(1) 温度温度(wnd)对对ICBO的影响的影响温度温度(wnd)每升高每升高10，ICBO约增加一倍。约增加一倍。 (2) 温度对温度对 的影响的影响温度每升高温度每升高1， 值约增大值约

16、增大0.5%1%。 (3) 温度对反向击穿电压温度对反向击穿电压V(BR)CBO、V(BR)CEO的影响的影响温度升高时，温度升高时，V(BR)CBO和和V(BR)CEO都会有所提高。都会有所提高。 2. 温度对温度对BJT特性曲线的影响特性曲线的影响1. 温度对温度对BJT参数的影响参数的影响第23页/共99页第二十四页，共99页。第24页/共99页第二十五页，共99页。26华中科技大学 张林第25页/共99页第二十六页，共99页。27华中科技大学 张林1. 静态静态(jngti) 输入信号输入信号vi0时，放时，放大电路的工作大电路的工作(gngzu)状状态称为静态或直流工作态称为静态或直

17、流工作(gngzu)状态。状态。 直流通路直流通路 bBEQBBBQRVVI BQCEOBQCQIIII VCEQ=VCCICQRc 第26页/共99页第二十七页，共99页。28华中科技大学 张林2. 动态动态(dngti) 输入正弦信号输入正弦信号(xnho)vs后，电路将处在动态工作情后，电路将处在动态工作情况。此时，况。此时，BJT各极电流及各极电流及电压都将在静态值的基础上电压都将在静态值的基础上随输入信号随输入信号(xnho)作相应作相应的变化。的变化。 交流通路交流通路 第27页/共99页第二十八页，共99页。29华中科技大学 张林BJT放大电路的其它组成放大电路的其它组成(z c

18、hn)形式形式信号源不共地信号源不共地第28页/共99页第二十九页，共99页。30华中科技大学 张林BJT放大放大(fngd)电路的其它组成形式电路的其它组成形式第29页/共99页第三十页，共99页。第30页/共99页第三十一页，共99页。32华中科技大学 张林1. 静态工作点的图解静态工作点的图解(tji)分析分析 采用采用(ciyng)(ciyng)该方法分析静态工作点，必须已知三极管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。的输入输出特性曲线。 共射极放大电路共射极放大电路 首先，画出直流通路首先，画出直流通路直流通路直流通路 第31页/共99页第三十二页，共99页。33华

19、中科技大学 张林 列输入列输入(shr)回路方程回路方程vBE =VBBiBRb 列输出回路方程列输出回路方程(fngchng) （直流负载线）（直流负载线）vCE=VCCiCRc直流通路直流通路 1. 静态工作点的图解分析静态工作点的图解分析第32页/共99页第三十三页，共99页。34华中科技大学 张林 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 =VBBiBRb，两线的交点，两线的交点(jiodin)即是即是Q点，得到点，得到IBQ。 在输出特性曲线在输出特性曲线(qxin)上，作出直流负载线上，作出直流负载线 vCE=VCCiCRc，与与IBQ曲线曲线(qxin)的交点

20、即为的交点即为Q点，从而得到点，从而得到VCEQ 和和ICQ1. 静态工作点的图解分析静态工作点的图解分析第33页/共99页第三十四页，共99页。35华中科技大学 张林2. 动态工作情况的图解动态工作情况的图解(tji)分析分析tVsinsms vbBsBBBERiV vv 根据根据vs的波形，在的波形，在BJT的输入的输入(shr)特性曲线图上画出特性曲线图上画出vBE、iB的波形的波形第34页/共99页第三十五页，共99页。36华中科技大学 张林2. 动态动态(dngti)工作情况的图解分工作情况的图解分析析cCCCCERiV v 根据根据iB的变化的变化(binhu)范围在范围在输出特性

21、曲线图上输出特性曲线图上画出画出iC和和vCE 的的波形波形第35页/共99页第三十六页，共99页。37华中科技大学 张林2. 动态工作情况动态工作情况(qngkung)的图解分的图解分析析第36页/共99页第三十七页，共99页。38华中科技大学 张林3. 静态工作静态工作(gngzu)点对波形失点对波形失真的影响真的影响静态工作点太高容易出现饱和静态工作点太高容易出现饱和(boh)失真失真饱和失真的波形饱和失真的波形第37页/共99页第三十八页，共99页。39华中科技大学 张林3. 静态工作点对波形失真的静态工作点对波形失真的(zhn de)影响影响静态工作点太低容易静态工作点太低容易(rn

22、gy)出现截止失真出现截止失真截止失真的波形截止失真的波形 第38页/共99页第三十九页，共99页。40华中科技大学 张林sv例阻容耦合共射极放大例阻容耦合共射极放大(fngd)电路图解电路图解与前一个与前一个(y )电路相比，静态电路相比，静态时输入回路方程略有差别时输入回路方程略有差别vBE =VCCiBRb输出回路方程相同输出回路方程相同 vCE=VCCiCRc动态时，输入信号动态时，输入信号vi叠加叠加Cb1上已充的静上已充的静态电压态电压VBEQ，然后加在，然后加在BJT的的b-e间，即间，即 且电容且电容Cb1充电完成后，其电充电完成后，其电压等于压等于VBEQ vBE=VBEQ+

23、 vi第39页/共99页第四十页，共99页。41华中科技大学 张林sv例阻容耦合共射极放大例阻容耦合共射极放大(fngd)电路图解电路图解由于输出由于输出(shch)端有隔直电容，所以动态和端有隔直电容，所以动态和静态时有差别。静态时有差别。由交流通路可得交流负载线：由交流通路可得交流负载线：交流通路交流通路vce= -ic (Rc | RL) 因为交流信号过零时，电路中电因为交流信号过零时，电路中电压、电流值就等于静态值，所以交流压、电流值就等于静态值，所以交流负载线必过负载线必过Q点，即点，即 vce= vCE - VCEQ ic= iC - ICQ 同时，令同时，令R L = Rc |

24、RL则交流负载线为则交流负载线为iC = (-1/R L) vCE + (1/R L) VCEQ+ ICQ第40页/共99页第四十一页，共99页。42华中科技大学 张林斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1Rc斜率斜率1Rc/ RLQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC 交流交流(jioli)负载线是有交负载线是有交流流(jioli)输入信号时输入信号时Q点的运点的运动轨迹。动轨迹。 交流交流(jioli)负载线负载线例阻容耦合共射极放大电路图解例阻容耦合共射极放大电路图解iC

25、 = (-1/R L) vCE + (1/R L) VCEQ+ ICQ第41页/共99页第四十二页，共99页。43华中科技大学 张林1. BJT的的H参数及小信号参数及小信号(xnho)模模型型 与与FET类似，也可通过类似，也可通过BJT的小信号模型来分析其放大电的小信号模型来分析其放大电路的动态指标。路的动态指标。 当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把BJT小范围小范围内的特性曲线近似内的特性曲线近似(jn s)地用直线来代替，从而可以把三极管地用直线来代替，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。这个非线性器件所组成的电路

26、当作线性电路来处理。第42页/共99页第四十三页，共99页。44华中科技大学 张林1. BJT的的H参数参数(cnsh)及小及小信号模型信号模型 H参数参数(cnsh)的引出的引出),(CEB1BEvvif 在小信号情况在小信号情况(qngkung)下，对上两式取全微分得下，对上两式取全微分得CECEBEBBBEBEdddBCEvvviivvIV 用小信号交流分量表示用小信号交流分量表示vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce 对于对于BJT双口网络，已知输入输出特性双口网络，已知输入输出特性曲线如下：曲线如下：iB=f(vBE) vCE=constiC=f(vC

27、E) iB=const可以写成：可以写成：),(CEB2Cvifi CECECBBCCdddBCEvviiiiiIV BJTBJT双口网络双口网络第43页/共99页第四十四页，共99页。45华中科技大学 张林CEBBEie Vivh 输出端交流输出端交流(jioli)短路时的输入电阻短路时的输入电阻；输出端交流短路输出端交流短路(dunl)时的正向电流传时的正向电流传输比或电流放大系数；输比或电流放大系数；输入端交流开路时的反向输入端交流开路时的反向(fn xin)电压电压传输比；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（

28、四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（H参数）。参数）。CEBCfe Viih BCEBEre Ivvh BCECoe Ivih H参数的引出参数的引出vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型第44页/共99页第四十五页，共99页。46华中科技大学 张林 H参数参数(cnsh)小信号模型小信号模型根据根据(gnj)可得小信号可得小信号(xnho)模型模型BJT的的H参数模型参数模型BJTBJT双口网络双口网络vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce 受控受控电流源电流源h hfefei

29、 ib b ，反映了，反映了BJTBJT的基极电流对集电极电流的控制的基极电流对集电极电流的控制作用。电流源的流向由作用。电流源的流向由ib的流向决的流向决定。定。 hrevce是一个受控电压源。反是一个受控电压源。反映了映了BJT输出回路电压对输入回输出回路电压对输入回路的影响。路的影响。1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型第45页/共99页第四十六页，共99页。47华中科技大学 张林 H参数参数(cnsh)小信号模型小信号模型 H参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。 H参数与工作点有关，在放大区基本(jbn)不变。 H参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。 模型

30、模型(mxng)的简化的简化 hre和和hoe都很小，常忽略都很小，常忽略它们的影响。常用习惯符号它们的影响。常用习惯符号rbe= hie ， = hfeBJT的的H参数数量级一般为参数数量级一般为 S101010101052433oefereieehhhhh1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型第46页/共99页第四十七页，共99页。48华中科技大学 张林 H参数参数(cnsh)的确定的确定 一般一般(ybn)用测试仪测出用测试仪测出rbe 与与Q点有关点有关(yugun)，可用图示，可用图示仪测出仪测出一般也用公式估算一般也用公式估算 rbe （忽略（忽略 r e ）= rb

31、+ (1+ ) re对于低频小功率管对于低频小功率管 rb200 则则 )mA()mV(26)1(200EQbeIr )mA()mV(26)mA()mV(EQEQeIIVrT 而而 (T=300K) bebbbbbebe)1(iririivr (估算公式估算公式) # # 若用万用表的若用万用表的“欧姆欧姆”档测量档测量b b、e e两极之间的电阻，是否为两极之间的电阻，是否为r rbebe? ?1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型第47页/共99页第四十八页，共99页。49华中科技大学 张林2. 用用H参数小信号参数小信号(xnho)模型分析基本共射极放大电路模型分析基本共射极

32、放大电路（1）利用）利用(lyng)直流通路求直流通路求Q点点 共射极放大电路共射极放大电路bBEBBBRVVI 一般硅管一般硅管VBE=0.7V，锗管，锗管VBE=0.2V， 已知已知。BCII LCcCECCCE)(RIRVVV vs=0第48页/共99页第四十九页，共99页。50华中科技大学 张林（2）画小信号）画小信号(xnho)等效电路等效电路2. 用用H参数小信号参数小信号(xnho)模型分析基本共射极放大电路模型分析基本共射极放大电路H参数小信号等效电路参数小信号等效电路第49页/共99页第五十页，共99页。51华中科技大学 张林（3）求放大电路）求放大电路(dinl)动态指标动

33、态指标已知已知 ，估算，估算( sun)rbe则电压增益为则电压增益为（可作为公式）（可作为公式）电压增益电压增益2. 用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路根据根据)mA()mV(26)1(200EQbeIr )(bebbirRi vbcii )/(LccoRRi vbebLcbebbLccio)/()()/(rRRRrRiRRiA vvv第50页/共99页第五十一页，共99页。52华中科技大学 张林输入电阻输入电阻（3）求放大）求放大(fngd)电路动态指标电路动态指标2. 用用H参数小信号模型分析基本共射极放大参数小信号模型分析基本共射极放大(fn

34、gd)电路电路bebbbebbbiiiirRirRiiiR )( vv令令0i v0b i0b iRo = Rc 所以所以 LsR,0ttovviR输出电阻输出电阻第51页/共99页第五十二页，共99页。53华中科技大学 张林 1. 放大放大(fngd)电路如图所示。已知电路如图所示。已知BJT的的 =80， Rb=300k ， Rc=2k， VCC= +12V，求：，求：（1）放大电路）放大电路(dinl)的的Q点。此时点。此时BJT工作在哪个工作在哪个区域？区域？（2）当）当Rb=100k时，放大时，放大(fngd)电路的电路的Q点点。此时。此时BJT工作在哪个区域？（忽略工作在哪个区域？

35、（忽略BJT的饱和的饱和压降）压降）解：解：（1）A40300k2V1bBECCBQ RVVI（2）当）当Rb=100k 时，时，3.2mAA4080BQCQ II 5.6V3.2mA2k-V12CQcCCCEQ IRVV静态工作点为静态工作点为Q（40 A，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：A120100k2V1bCCBQ RVImA6 . 9A12080BQCQ II V2 . 79.6mA2k-V12CQcCCCEQ IRVVmA62k2V1cCESCCCM RVVICMBQ II 由由

36、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，此时，Q（120uA，6mA，0V），），第52页/共99页第五十三页，共99页。54华中科技大学 张林 解：解：（1）4Vk4mA2V12cCCCCE RIVVmA2A4050BC IIA40k300V12bCCbBECCB RVRVVI（2） 863)mA()mV(26)1(200)mA()mV(26)1(200CEbeIIr 87.115)|(beLcio rRRvvAv 863|bebebirrRR k4coRRiovvAv sosvvAv 2. 放大放大(fngd)电路如图所示。试求：（电路如图

37、所示。试求：（1）Q点；（点；（2）、oi RR 、。已知。已知 =50。 +VCC + RC + 300k +12V 4k Cb2 + Rb RL vo vi 500 Rs vs 50 F Cb1 50 F e b c T 4k + + 第53页/共99页第五十四页，共99页。55华中科技大学 张林iovvAv sosvvAv 2. 放大放大(fngd)电路如图所示。试求：（电路如图所示。试求：（1）Q点；（点；（2）、oi RR 、。已知。已知 =50。36.73)87.115(500863863siiiosiso vvsARRRvvvvvvA Rs + vs vi + 放大电路放大电路

38、Ri +VCC + RC + 300k +12V 4k Cb2 + Rb RL vo vi 500 Rs vs 50 F Cb1 50 F e b c T 4k + + 第54页/共99页第五十五页，共99页。第55页/共99页第五十六页，共99页。57华中科技大学 张林5.1节曾讨论过，温度变化将导致下列节曾讨论过，温度变化将导致下列(xili)结结果：果： 要想使要想使ICQ基本稳定不变，就要求在温度升高时，电路能自动基本稳定不变，就要求在温度升高时，电路能自动(zdng)地适当减小基极电流地适当减小基极电流IBQ 。温度温度T (内部内部)VBE ICBO、ICEO 、 、 ICQ 第5

39、6页/共99页第五十七页，共99页。58华中科技大学 张林（1 1）稳定）稳定(wndng)(wndng)工作工作点的原理点的原理目标：温度变化目标：温度变化(binhu)时，使时，使ICQ维持维持恒定恒定 如果温度变化时，如果温度变化时，b点电位能基本不点电位能基本不变变，则可实现静态工作点的稳定。，则可实现静态工作点的稳定。T 稳定原理：稳定原理： ICQ IEQ VE 、VB不变不变 VBEQ IBQ ICQ （反馈控制）（反馈控制）1. 基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路第57页/共99页第五十八页，共99页。59华中科技大学 张林b点电位点电位(din wi)基本不变的基本

40、不变的条件：条件：I1 IBQ ，CCb2b1b2BVRRRV 此时此时(c sh)，VB与温度无关与温度无关VB VBEQRe取值越大，反馈控制作用越强取值越大，反馈控制作用越强一般取一般取 I1 =(510)IBQ， VB =35V （1 1）稳定工作点的原理）稳定工作点的原理1. 基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路直流通路直流通路第58页/共99页第五十九页，共99页。60华中科技大学 张林（2 2）放大）放大(fngd)(fngd)电路指电路指标分析标分析静态静态(jngti)(jngti)工工作点作点CCb2b1b2BVRRRV eBEQBEQCQRVVII )(ecCQC

41、CeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVV CQBQII 1. 基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路直流通路直流通路第59页/共99页第六十页，共99页。61华中科技大学 张林电压电压(diny)(diny)增增益益画小信号画小信号(xnho)(xnho)等效等效电路电路（2 2）放大电路指标分析）放大电路指标分析1. 基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路第60页/共99页第六十一页，共99页。62华中科技大学 张林电压电压(diny)(diny)增益增益输出输出(shch)(shch)回路：回路：输入输入(shr)(shr)回回路：路：电压增益：电压增益：确定模型参数确定模

42、型参数 已知，求已知，求r rbebe)mA()mV(26)1(200EQbeIr 增益增益（2 2）放大电路指标分析）放大电路指标分析（可作为公式用）（可作为公式用）)|(LcboRRi vebbebeebebi)1(RiriRiri vebeLcebebLcbio)1()|()1()|(RrRRRriRRiA vvv第61页/共99页第六十二页，共99页。63华中科技大学 张林输入电阻输入电阻)1(|ebeb2b1iiiRrRRiR vbRibiii ebbebeebebi)1(RiriRiri v)|(b2b1RibRRi v根据根据(gnj(gnj) )定义定义由电路由电路(dinl)

43、(dinl)列出列出方程方程则输入电阻则输入电阻放大放大(fngd)(fngd)电路的输入电阻不包含信号源的电路的输入电阻不包含信号源的内阻内阻iiiiRv 2R1RRbbbiii （2 2）放大电路指标分析）放大电路指标分析第62页/共99页第六十三页，共99页。64华中科技大学 张林输出电阻输出电阻oco| RRR 求输出电阻的等效电路求输出电阻的等效电路 网络网络(wnglu)内独立源置内独立源置零零 负载负载(fzi)开路开路 输出输出(shch)端口加测试端口加测试电压电压对回路对回路1和和2列列KVL方程方程为便于分析考虑为便于分析考虑rce的影响的影响其中其中b2b1ss|RRR

44、R 当当coRR 时，时，coRR 一般一般cceoRrR （）12oR 0)()(ecbsbeb RiiRri0)()(ebccebct Riiriiv则则)1(esbeecectoRRrRriR v（2 2）放大电路指标分析）放大电路指标分析第63页/共99页第六十四页，共99页。65华中科技大学 张林2. 含有双电源的射极偏置含有双电源的射极偏置(pin zh)电电路路稳定工作稳定工作(gngzu)(gngzu)点作用？点作用？（1 1）阻容耦合阻容耦合静态工作点静态工作点0)()(0EEEQe2e1BEQBQb VIRRVIREQCQII )()(e2e1EQcCQEECCCEQRRI

45、RIVVV CQBQII BQEQ)1(II 第64页/共99页第六十五页，共99页。66华中科技大学 张林电压电压(diny)(diny)增益增益小信号小信号(xnho)(xnho)等效电等效电路路2. 含有双电源的射极偏置电路含有双电源的射极偏置电路（1 1）阻容耦合阻容耦合第65页/共99页第六十六页，共99页。67华中科技大学 张林（2 2）直接）直接(zhji)(zhji)耦合耦合电路如图所示，求：电路如图所示，求：（1 1）静态工作）静态工作(gngzu)(gngzu)点点（2 2）画出小信号等效电路）画出小信号等效电路（3 3）电压增益（）电压增益（Av=vo/viAv=vo/v

46、i）、输入电阻和）、输入电阻和输出电阻输出电阻Re2. 含有双电源的射极偏置电路含有双电源的射极偏置电路第66页/共99页第六十七页，共99页。68华中科技大学 张林静态工作静态工作(gngzu)点由恒流源提点由恒流源提供供分析该电路的分析该电路的Q点及点及、 、 vAiRoR3. 含有含有(hn yu)恒流源的射极偏置恒流源的射极偏置电路电路恒流源对交流信号恒流源对交流信号而言相当于开路而言相当于开路第67页/共99页第六十八页，共99页。5.5 共集电极放共集电极放第68页/共99页第六十九页，共99页。70华中科技大学 张林三种组态三种组态(z ti)(z ti)的判别的判别以输入、输出

47、信号的位置为判断以输入、输出信号的位置为判断(pndun)(pndun)依据：依据： 信号由基极输入，集电极输出信号由基极输入，集电极输出 共射极放大电路共射极放大电路 信号由基极输入，发射极输出信号由基极输入，发射极输出 共集电极放大电路共集电极放大电路 信号由发射极输入，集电极输出信号由发射极输入，集电极输出 共基极电路共基极电路 +VCCRcRb1ebcTviC1C2voRb2Re+VCCRcRb1C1ebcTC2voRb2Revi+VCCRcRb1viC1ebcTC2voRb2Re第69页/共99页第七十页，共99页。71华中科技大学 张林1.1.静态静态(jngti)(jngti)分

48、析分析共集电极电路共集电极电路(dinl)结构如结构如图示图示该电路也称为该电路也称为射极输出器射极输出器直流通路直流通路 ebBEQCCBQ)1(RRVVI eCQCCeEQCCCEQRIVRIVV BQCQII eEQBEQbBQCCRIVRIV BQEQ)1(II 由由得得第70页/共99页第七十一页，共99页。72华中科技大学 张林小信号小信号(xnho)(xnho)等等效电路效电路2.2.动态分析动态分析第71页/共99页第七十二页，共99页。73华中科技大学 张林电压电压(diny)(diny)增益增益输入输入(shr)(shr)回路：回路：2.2.动态分析动态分析输出回路：输出回

49、路：LbbebLbbbebi)1( )(RiriRiiri v电压增益：电压增益：1)1()1()1()1(LbeLLbeLLbebLbio RrRRrRRriRiAvvv其中其中LeL/ RRR LbLbbo)1()(RiRii v一般一般beLrR ，则电压增益接近于，则电压增益接近于1，同相同相与与iovv电压跟随器电压跟随器1 vA即即。第72页/共99页第七十三页，共99页。74华中科技大学 张林输入电阻输入电阻)1(|LbebiiiRrRiR vbibiiiR LbbebT)1(Riri vbTbRiR v根据根据(gnj)(gnj)定义定义由电路由电路(dinl)(dinl)列列

50、出方程出方程则输入电阻则输入电阻iiiiRv LeL| RRR 当当1 ，beLrR 时，时，Lbi|RRR 输入电阻大输入电阻大2.2.动态分析动态分析bRi第73页/共99页第七十四页，共99页。75华中科技大学 张林输出电阻输出电阻由电路由电路(dinl)(dinl)列出方程列出方程当当 1beserRR，1 时，时， besorRR 输出电阻小输出电阻小2.2.动态分析动态分析ebbtRiiii )(sbebtRri veteRiR v其中其中bss| RRR 则则输出电阻输出电阻rRRiR 1|besettov第74页/共99页第七十五页，共99页。76华中科技大学 张林rRRR 1

51、|beseo # # 既然共集电极电路既然共集电极电路(dinl)(dinl)的电压增益小于的电压增益小于1 1（接近于（接近于1 1），），那么它对电压放大没有任何作用。这种说法是否正确？那么它对电压放大没有任何作用。这种说法是否正确？共集电极电路特点：共集电极电路特点：同同相相与与io VV 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，带负载能力强)1(|LbebiRrRR 1 vA第75页/共99页第七十六页，共99页。77华中科技大学 张林1.1.静态静态(jngti)(jng

52、ti)工工作点作点直流通直流通(litng)(litng)路与射极偏置路与射极偏置电路相同电路相同CCb2b1b2BQVRRRV eBEQBQEQCQRVVII )( ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVV IICQBQ 第76页/共99页第七十七页，共99页。78华中科技大学 张林2.2.动态动态(dngti)(dngti)指标指标交流通路交流通路 小信号小信号(xnho)(xnho)等效电路等效电路第77页/共99页第七十八页，共99页。79华中科技大学 张林2.2.动态动态(dngti)(dngti)指标指标电压电压(diny)(diny)增增益益输出回路：输出回路：输入

53、回路输入回路：电压增益电压增益：LcL| RRR LboRi vbebiri vbeLiorRA vvv 输入电阻输入电阻 1)(1bebbebeiebiririirRvrrRrRiR 11|bebeeebeiiiv第78页/共99页第七十九页，共99页。80华中科技大学 张林 # # 共基极电路的输入电阻很小，最适合用来放大共基极电路的输入电阻很小，最适合用来放大(fngd)(fngd)何种信号源的信号？何种信号源的信号？ 输出电阻输出电阻coRR 2.2.动态动态(dngti)(dngti)指指标标第79页/共99页第八十页，共99页。81华中科技大学 张林第80页/共99页第八十一页，共

54、99页。82华中科技大学 张林三种组态三种组态(z ti)(z ti)的特点及用途的特点及用途共射极放大电路：共射极放大电路： 电压和电流增益都大于电压和电流增益都大于1 1，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集电极电阻有很大关，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集电极电阻有很大关系系(gun x)(gun x)。适用于低频情况下，作多级放大电路的中间级。适用于低频情况下，作多级放大电路的中间级。共集电极放大电路：共集电极放大电路： 只有电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。在三种组态中，输入只有电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。在三种组态中，输入电阻最电阻最大大，输出电阻

55、最小，频率特性好。可用于输入级、输出级或缓冲级。，输出电阻最小，频率特性好。可用于输入级、输出级或缓冲级。共基极放大电路：共基极放大电路： 只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电阻小，输出电阻只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电阻小，输出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好，常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合，模拟与集电极电阻有关。高频特性较好，常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能。集成电路中亦兼有电位移动的功能。 第81页/共99页第八十二页，共99页。第82页/共99页第八十三页，共99页。84华中科技大学 张林1.FET和

56、和BJT内部都含有两个内部都含有两个PN结，外部都有结，外部都有3个电极。它们有个电极。它们有如下的对应如下的对应(duyng)关系：关系：2. FET BJT3. 栅极栅极g 基极基极b4. 源极源极s 发射极发射极e5. 漏极漏极d 集电极集电极c6. 第83页/共99页第八十四页，共99页。85华中科技大学 张林2.虽然这两类器件的工作虽然这两类器件的工作(gngzu)原理不相同，但它们都可以利用两个电极之间的原理不相同，但它们都可以利用两个电极之间的电压控制流过第三个电极的电流来实现输入对输出的控制。电压控制流过第三个电极的电流来实现输入对输出的控制。3. MOS管：栅管：栅-源电压源

57、电压vGS控制漏极控制漏极iD4. BJT：基：基-射极间电压射极间电压vBE控制集电极电流控制集电极电流iC5. 在放大区域内，在放大区域内，MOS管的管的iD与与vGS之间是平方律关系，而之间是平方律关系，而BJT的的iC与与vBE之间是指数关系。显然，指数关系更加敏感，所以通常之间是指数关系。显然，指数关系更加敏感，所以通常BJT管的跨导要大于管的跨导要大于MOS管的跨导。管的跨导。6. 因因MOS管的栅极电流管的栅极电流iG=0，而，而BJT管的基极电流管的基极电流iB0，且电压，且电压vBE首先首先影响影响iB（或（或iE），然后通过），然后通过iB（或（或iE）实现对）实现对iE的

58、控制，故常将的控制，故常将BJT称为电流控制称为电流控制器件，器件，MOS管称为电压控制器件，以示两者之差别。管称为电压控制器件，以示两者之差别。第84页/共99页第八十五页，共99页。86华中科技大学 张林3.MOS管的跨导管的跨导gm不仅与不仅与VGSQ和开启（夹断）电压的差值和开启（夹断）电压的差值（或（或IDQ）有关，而且还与其沟道的宽长比）有关，而且还与其沟道的宽长比W/L 有关。而有关。而BJT的的gm 仅与仅与ICQ有关。有关。4.这两类器件的输出电阻这两类器件的输出电阻ro都等于都等于Early电压电压VA与静态与静态(jngti)电流（电流（IDQ或或ICQ）的比值。通常）的比值。通常BJT的的VA比比MOS管的管的VA大。意味着大。意味着 BJT的输出电阻的输出电阻ro 比比MOS管的大。管的大。5.MOS管的管的Kn与与BJT的的 或或具有类似的性质，即它们主要具有类似的性质，即它们主要取决于管子的固有参数（如，尺寸、参杂浓度、载流子迁取决于管子的固有参数（如，尺寸、参杂浓度、载流子迁移率等），而与它们所在的电路无关。移率等），而与它们所在的电路无关。第85页/共99页第