模拟电路晶体三极管及其基本放大电路

1、信息技术学院模拟电子技术基础 第四章 晶体三极管及其基本放大电路信息技术学院第四章 晶体三极管及其基本放大电路4.1 4.1 晶体三极管晶体三极管4.2 4.2 放大电路的组成原则放大电路的组成原则4.3 4.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法4.4 4.4 晶体管放大电路的三种接法晶体管放大电路的三种接法4.5 4.5 放大电路的频率响应放大电路的频率响应 （调到调到8.3.58.3.5后面）后面）信息技术学院4.1 4.1 晶体三极管一、晶体管的结构和符号一、晶体管的结构和符号二、晶体管的放大原理二、晶体管的放大原理三、晶体管的共射输入特性和输出特性三、晶体管的共射输入特性和输出特性

2、四、温度对晶体管特性的影响四、温度对晶体管特性的影响五、主要参数五、主要参数信息技术学院一、晶体管的结构和符号多子浓度高多子浓度高多子浓度很多子浓度很低，且很薄低，且很薄面积大面积大晶体管有三个极、三个区、两个晶体管有三个极、三个区、两个PN结。结。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？信息技术学院 一、晶体管的结构和符号箭头表示发射结加正向偏压时，箭头表示发射结加正向偏压时，发射极电流的实际方向发射极电流的实际方向 硅管，发射结电压硅管，发射结电压0.60.7V锗管，发射结电压锗管，发射结电压0.20.3V信息技术学院二、晶体管的放大原理（集电结反偏），即（

3、发射结正偏）放大的条件BECECBonBE0uuuUu e区：掺杂浓度高区：掺杂浓度高 b区：很薄且多子浓度很低区：很薄且多子浓度很低 c区：面积大区：面积大外部条件外部条件内部条件内部条件信息技术学院二、晶体管的放大原理（集电结反偏），即（发射结正偏）放大的条件BECECBonBE0uuuUu 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，复合运动形成基极电流电流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电子从发因发射区多子浓度高使大量电子从发射区扩散到基区射区扩散到基区因基区薄且多子浓度低，使扩散

4、到基因基区薄且多子浓度低，使扩散到基区的电子（非平衡少子）中的极少数区的电子（非平衡少子）中的极少数与空穴复合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信息技术学院()CNBNII常 数CCBOCNIIIBBNCBOIIIECNBNIII(1)(2)(3)(4)(2)+(3):(2)+(3):CBEIII由由(1)(1)得得: :CNBNII上式代入（上式代入（2 2）式：）式：CCBOBNIII由由(3)(3)得得: :BNBCBOIII代入上式：代入上式：(1)CBC

5、BOIIICBOBII CBIII ICNCN: :发射区扩散发射区扩散到基区到基区( (没被复没被复合合) )的自由电子的自由电子形成的电流形成的电流I IBNBN: :发射区扩散发射区扩散到基区到基区( (被复合被复合) )的自由电子形成的自由电子形成的电流的电流大量实验证明大量实验证明信息技术学院电流分配：电流分配：I IE EI IB BI IC CCBOCEOBCBC)(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路为什么基极开路集电极回路会有穿透电流？会有穿透电流？共共发射极发射极

6、放大电路，基极输入，集电极输出放大电路，基极输入，集电极输出CBEB,(1)IIII 大，表示只要基极电流有很小的变化，就可以控制集电极电流产生大的大，表示只要基极电流有很小的变化，就可以控制集电极电流产生大的变化，即电流放大作用好。变化，即电流放大作用好。3个电极的电流关系个电极的电流关系IEICIB 在近似分析时可认为在近似分析时可认为iBiCiE0;(1)BBNCBOBNCBOCNBNCEOCBOCNCBOBNCBOIIIIIIIIIIIII信息技术学院 BCII共共基极基极放大电路，发射极输入，集电极输出放大电路，发射极输入，集电极输出在近似分析时可认为在近似分析时可认为 ECECii

7、II，电流分配：电流分配：I IE EI IB BI IC C共基共基交流电流放大系数交流电流放大系数共基共基直流电流放大系数直流电流放大系数1 )1 ( BBECIIII信息技术学院放大的条件：放大的条件：发射结正向偏置发射结正向偏置集电结反向偏置集电结反向偏置NPN型：型：UCUBUEPNP型：型：UEUBUCPNP管管IE流进流进PNP管管IC流出流出PNP管管IB流出流出共共发射极发射极 PNP管管信息技术学院三、晶体管的共射输入特性和输出特性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的一条输入特性曲线

8、的一条输入特性曲线可以取代可以取代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？右移就不明显了？1. 输入特性信息技术学院2. 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

9、和区放大区放大区截止区截止区BiCi常量CEBCUii不是不是 iB做等差变化做等差变化,iC也等差变化也等差变化 理想晶体管理想晶体管ICEO信息技术学院截止区：截止区：i iB B=0=0的曲线下方。的曲线下方。i iC C=I=ICEO CEO u uBEBE小于死区电压小于死区电压, , 为了可靠截止为了可靠截止，常使得常使得发射结和集电结均反偏。发射结和集电结均反偏。 输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域:饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区放大区：放大区：i iC C平行于平行于u uCECE轴的区域，曲线轴的区域，曲线基本平行等距。此时，基本平行等距。此时，发射结正偏，发

10、射结正偏，集电结反偏。集电结反偏。饱和区：饱和区：i iC C明显受明显受u uCECE控制的区域，该控制的区域，该区域内，区域内，u uCECEUces (Uces (饱和压降饱和压降) )。此。此时，时，发射结正偏，集电结正偏。发射结正偏，集电结正偏。Uces硅管Uces0.3V,锗管Uces0.1VI ICEOCEO穿透电流，当基极开路（穿透电流，当基极开路（I IB B=0=0）时，）时，c c极与极与e e极间形成的电流极间形成的电流I ICBOCBO是是e e极开路时，极开路时，c c极的反向饱和电流极的反向饱和电流信息技术学院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

11、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受电流，即可将输出回路等效为受电流 iB 控制的电流源控制的电流源iC 。状态状态uBEiCuCE截止截止UonICEOVCC放大放大 UoniB uBE饱和饱和 UoniB uBE信息技术学院例例1 1：测量三极管三个电极对地电位如图所示，：测量三极管三个电极对地电位如图所示，试判断三极管的工作状态。试判断三极管的工作状态。 放大截止饱和信息技术学院例例2 2：用数字电压表测得：用数字电压表测得U UB B=4.5V=4.5V、U UE E=3.8V=3.8V

12、、U UC C=8V=8V，试判断三极管的工作状态。试判断三极管的工作状态。信息技术学院四、温度对晶体管特性的影响BEBBBECEO )(uiiuIT不变时，即不变时信息技术学院1 1、温度对、温度对影响影响温度升高，载流子运动速度加快，复合的电子减少，电流温度升高，载流子运动速度加快，复合的电子减少，电流放大系数放大系数增大，输出特性曲线上曲线间隔变宽，增大，输出特性曲线上曲线间隔变宽，I IC C增大。增大。2 2、温度对、温度对I ICBOCBO影响影响温度升高，少子数量增加，反向电流温度升高，少子数量增加，反向电流I ICBOCBO增加，增加，I ICBOCBO增加使增加使I ICEO

13、CEO增加，增加，I IC C增大。增大。3 3、温度对、温度对U UBEBE影响影响温度升高，载流子运动速度加快，外电场更容易克服内电温度升高，载流子运动速度加快，外电场更容易克服内电场阻力，使开启电压降低。场阻力，使开启电压降低。对于相同对于相同I IB B，U UBEBE减小，使输入特性曲线左移；减小，使输入特性曲线左移；对于相同对于相同U UBEBE，I IB B增大，使增大，使I IC C增大。增大。(1)CEOCBOII信息技术学院五、主要参数 直流参数直流参数： 、 、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，

14、PCMiCuCE安全工作区安全工作区 交流参数：交流参数：、fT（使1的信号频率：特征频率） 极限参数极限参数：ICM、PCM、U(BR)CEOECII1ECii信息技术学院 ( (1)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 UCECBII常数1. 电流放大系数电流放大系数 与与iC的关系曲线的关系曲线 信息技术学院(2)(2) 共发射极交流电流放大系数共发射极交流电流放大系数 |CECUBii常数信息技术学院 (3) (3) 共基极直流电流放大系数共基极直流电流放大系数CEII ( (4) 4) 共基极交流电流放大系数共基极交流电流放大系数 当当ICBO和和ICEO很小时，很小

15、时， 、 ，可以不加，可以不加区分。区分。CBCEUii常数信息技术学院 (2) 集电极发射极间的反向饱和电流集电极发射极间的反向饱和电流ICEO ICEO=（1+ ）ICBO 2. 极间反向电流极间反向电流ICEO (1) 集电极基极间反向饱和电流集电极基极间反向饱和电流ICBO 发射极开发射极开路时，集电结的反向饱和电流。路时，集电结的反向饱和电流。 即输出特性曲线即输出特性曲线IB=0那条曲线所对那条曲线所对应的应的Y坐标的数值。坐标的数值。 ICEO也称为集电极也称为集电极发射极间穿透电流。发射极间穿透电流。+bce-uAIe=0VCCICBO+bce-VCCICEOuA信息技术学院(

16、1) 集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM(2) 集电极最大允许功率损耗集电极最大允许功率损耗PCMPCM= iCuCE 3. 极限参数极限参数确定型号晶体管，确定型号晶体管，PCM= ICUCE是一个常数，在输出特性坐标平面是一个常数，在输出特性坐标平面中为双曲线中的一条中为双曲线中的一条使使值明显减小的值明显减小的IC，即为，即为ICM信息技术学院(3) 反向击穿电压反向击穿电压 U(BR)CBO-发射极开路时的集电结的反向发射极开路时的集电结的反向击穿电压。击穿电压。 U(BR) EBO-集电极开路时发射结的反向集电极开路时发射结的反向击穿电压。击穿电压。 U(BR)CEO-基极开

17、路时集电极和发射极间基极开路时集电极和发射极间的击穿电压。的击穿电压。几个击穿电压有如下关系几个击穿电压有如下关系 U(BR)CBOU(BR)CEOU(BR) EBO信息技术学院讨论一由图示特性求出由图示特性求出PCM、ICM、U (BR)CEO 、。CECCMuiP2.7CEBCUii小功率管小功率管uCE=1V时的时的iC就是就是ICMU(BR)CEO信息技术学院4.2 放大电路的组成原则一、基本共射放大电路的工作原理一、基本共射放大电路的工作原理二、如何组成放大电路二、如何组成放大电路信息技术学院一、基本共射放大电路的工作原理VBB、Rb：使：使UBE Uon，且有，且有合适的合适的IB

18、。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) 。)( oCECBIcuuuiiuR动态信号作用时：动态信号作用时： 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、管间的电压、管压降称为静态工作点压降称为静态工作点Q，记作，记作IBQ、ICQ(IEQ)、UBEQ、 UCEQ。共射共射1. 电路的组成及各元件的作用近似分析中近似分析中 UBEQ已知，硅管已知，硅管0.6 0.8取取0.7V，锗管，锗管0.1 0.3取取0.2V信息技术学院2. 设置静态工作点的必要性 输出电压必然失真！输

19、出电压必然失真！ 设置合适的静态工作点，使设置合适的静态工作点，使ui整个周期内均工作在放大状整个周期内均工作在放大状态，输出不产生失真。态，输出不产生失真。Q点几乎影响着所有的动态参数！点几乎影响着所有的动态参数！ 为什么放大的对象是动态信号，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？ 假设假设VBB=0，则，则ui=0时，时，IBQ=0，ICQ=0故故UCEQ=VCC，输入信号输入信号ui将直接加将直接加在在T的输入回路。当的输入回路。当ui峰值峰值UBEQ时，时，bCCBQRVI已知：已知：VCC12V

20、，Rc3k Rb600k，100。 Q？阻容耦合共射放大电路阻容耦合共射放大电路信息技术学院等效电路法：等效电路法：半导体器件的非线性特性使放大电路的分析复半导体器件的非线性特性使放大电路的分析复杂化。利用线性元件建立模型，来描述非线性器件的特性。杂化。利用线性元件建立模型，来描述非线性器件的特性。Q点的分析：点的分析：直流等效模型理想二极管理想二极管利用估算法求解静态工作点，实质上利用了直流等效模型利用估算法求解静态工作点，实质上利用了直流等效模型cCQCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVICC输入回路等效为输入回路等效为恒压源恒压源输出回路等效为电流控制的电流源输出回路等效为

21、电流控制的电流源晶体管输入特性折线化晶体管输入特性折线化基本共射放大电路基本共射放大电路三极管三极管b-e、c-e间的非线性特性用间的非线性特性用线性元件等效。线性元件等效。信息技术学院2.用图解法确定静态值(1/2) (1)(1)列输入回路方程列输入回路方程首先，画出直流通路首先，画出直流通路在输入回路确定在输入回路确定IBQ，UBEQBEBBBbuVi RbBBBBEBEB 0 0 RViuVuiBB时，当时，当输入回路输入回路负载线负载线QIBQUBEQ(2)(2)确定两个特殊点，画输入回路确定两个特殊点，画输入回路负载线，与输入特性曲线交点为负载线，与输入特性曲线交点为Q点点方法：方法

22、：信息技术学院cCCCCERiVuIBQQICQUCEQ直流负载线直流负载线2.用图解法确定静态值(2/2)(1)(1)列输出回路方程（直流负载线）列输出回路方程（直流负载线）在输出回路确定在输出回路确定 ICQ，UCEQcCCCCECCCEC 0 0 RViuVui时，当时，当斜率斜率-1/Rc(2)(2)确定两个特殊点，画输出回路直确定两个特殊点，画输出回路直流负载线，与输出特性流负载线，与输出特性IBQ对应曲线交对应曲线交点为点为Q点点方法：方法：信息技术学院1. Rc 对对Q点的影响点的影响减小减小R Rc c阻值，阻值，R Rc c1/1/R Rc cV VCCCC/ /R Rc c

23、负载线负载线与曲线的交点右移。与曲线的交点右移。iC (mA)QuCE (V)MVCC(L)0IB = 60AIB = 50AIB = 40AIB = 30AIB = 20AIB = 10AQ1CCCVR电路参数对输出特性上Q点的影响cCCCCERiVu信息技术学院 2. Rb对对Q点的影响点的影响 1 1）R Rb b1/1/R Rb bV VBBBB/ /R Rb b静态工作点静态工作点上移（饱和区）。上移（饱和区）。 2 2）R Rb b静态工作点下移（截止区）。静态工作点下移（截止区）。uBE (V)iB (A)0QVBBQ2VBB/ RbBEBBBbuVi R电路参数对输出特性上Q点

24、的影响信息技术学院3. VCC对静态工作点对静态工作点Q的影响的影响VCC1减小为减小为VCC2，静态工作点由，静态工作点由Q1左偏下移至左偏下移至Q21CCCVRBI2Q1QCiCEu2CCCVR2CCV1CCV电路参数对输出特性上Q点的影响cCCCCERiVu信息技术学院 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，可以在静态工作情况下工作时，可以在静态工作点点（Q Q点）点）附近的小范围内用直线段近似地代替三极管的特附近的小范围内用直线段近似地代替三极管的特性曲线，三极管就可以等效为一个线性元件。这样就可以将性曲线，三极管就可以等效为一个线性元件。这样就可以将非线性

25、元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。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。晶体管晶体管微变微变等效条件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 三、动态分析在静态工作点在静态工作点（Q点）附近点）附近三极管三极管放大电路放大电路线性化线性化微变等微变等效（线性化）效（线性化）1. 微变等效电路法信息技术学院晶体管的晶体管的h参数等效模型（参数等效模型（交流等效模型） 在交流通路中可将晶体管看成为一个在交流通路中可将晶体管看成为一个二端口网络，输入回路、输出回路各为二端口网络，输入回路、输出回路各为一个端口。用网络的一个端口

26、。用网络的h h参数来描述输入、参数来描述输入、输出的相互关系，得到的电路称为交流输出的相互关系，得到的电路称为交流等效模型，只适用于小信号变化量作用等效模型，只适用于小信号变化量作用时，故又称为微变等效电路。时，故又称为微变等效电路。)()(CEBCCEBBEuifiuifu，低频小信号模型低频小信号模型信息技术学院ce22b21cce12b11be UhIhIUhIhU在低频、小信号作用下在低频、小信号作用下uBE和和iC的变化部分就是全微分形式：的变化部分就是全微分形式：CECECBBCCCECEBEBBBEBEddddddBCEBCEuuiiiiiuuuiiuuIUIU交流等效模型（按

27、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三极管三极管b-e、c-e间的非间的非线性特性用线性元件进线性特性用线性元件进行等效。行等效。信息技术学院h参数的物理意义：参数的物理意义：beBBE11CEriuhUBCEBE12IuuhCEBC21Uiihb-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分清主次，合理近似！什么情况下分清主次，合理近似！什么情况下h12和和h22的作用可忽略不计？的作用可忽略不计？输出回路电压输出回路电压对输入回路电对输入回路电压的影响压的影响c-e间动态间动态电阻电阻rceBC22CE1Iceihur

28、c-e间的电导间的电导信息技术学院简化的简化的h h参数等效电路参数等效电路 交流等效模型b be eT Tb be eb bb bb be eb bb bE EQ Qb b (1)UUrrrrII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数值小可忽略数值小可忽略利用利用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！ 晶体管工作在放大区时，内反馈晶体管工作在放大区时，内反馈h12可忽略不计，可忽略不计，rce通常在几百几千欧以上通常在几百几千欧以上，h22的作用忽略不计。的

29、作用忽略不计。信息技术学院a.a.晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路当输入信号比较小时，当输入信号比较小时，b-eb-e可以进可以进一步用它的小信号电路模型代替，一步用它的小信号电路模型代替，其微变电阻其微变电阻为为r rbebe1. 微变等效电路法bebbebbEQ(1)(1)TUrrrrIbeEQ26(mV)300(1)(mA)rI当 0.1mA IEQ 5mA时IEQ为静态时的发射极电流为静态时的发射极电流mA，UT称为温度称为温度 电压当量，常温下取值电压当量，常温下取值26(mV)rbb称为晶体管的基区体电阻，可查手册得到，近似取值称为晶体管的基区体电阻，可查手册得到，近似取值

30、200或或300欧欧与与Q点点有关有关信息技术学院基本共射基本共射放大电路放大电路微变等效电路微变等效电路b. 放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路(交流等效电路交流等效电路)(1/2)放大电路微变等效电路放大电路微变等效电路-由放大电路的交流通路由放大电路的交流通路+晶体管的微变等效电路得出晶体管的微变等效电路得出画交流通路的原则画交流通路的原则：（1）对一定频率范围内的交流信号，大容量电容（如耦合电容）对一定频率范围内的交流信号，大容量电容（如耦合电容）可视为短路；可视为短路；（2）内阻很小的直流电压源（如）内阻很小的直流电压源（如Vcc）可认为短路，内阻很大的）可认为短路，内阻很

31、大的电流源视为开路。电流源视为开路。 信息技术学院交流通路交流通路b. 放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路(2/2)阻容耦合共射阻容耦合共射放大放大电路微变等效电路电路微变等效电路信息技术学院根据根据则电压增益为则电压增益为bibeUI rcocLbcLbL(/)(/)UIRRIRRI R oLubeiURArU LcL/RRR输出电压与输入电压相位相反输出电压与输入电压相位相反求电压放大倍数求电压放大倍数（电压增益）电压增益）c. 放大电路交流性能指标计算放大电路交流性能指标计算-动态分析动态分析(Au、Ri、Ro)阻容耦合共射放大电路阻容耦合共射放大电路信息技术学院 求输入电阻求

32、输入电阻Ri是放大电路的输入电阻，也是信是放大电路的输入电阻，也是信号源的负载电阻，也就是从放大电号源的负载电阻，也就是从放大电路输入端看进去的交流等效电阻。路输入端看进去的交流等效电阻。如果如果Ri小，则：小，则：1.放大电路将从信号源取用较大电流，增加信号源的负担；放大电路将从信号源取用较大电流，增加信号源的负担；2.经过信号源内阻经过信号源内阻Rs和和Ri分压，实际加到分压，实际加到Ri上的电压上的电压ui减小减小,从而减小了从而减小了uo通常希望通常希望Ri高一些高一些iibbei/URRrI输入电阻输入电阻中不应含中不应含有有Rs!信息技术学院 求输出电阻求输出电阻0b I0b I

33、Ro = Rc 所以所以SLo0URURIRo是放大电路的输出电阻，求是放大电路的输出电阻，求等效输出电阻时，用外加电源等效输出电阻时，用外加电源法：独立电源置法：独立电源置0，负载断开，负载断开放大电路对负载（或后级放大电路）来说，相当于一信号源，放大电路对负载（或后级放大电路）来说，相当于一信号源，其内阻即为放大电路的输出电阻其内阻即为放大电路的输出电阻RoS0U通常希望通常希望Ro低一些低一些因为如果因为如果Ro较大（相当于信号源内阻大），当负载变化时，输出电压的较大（相当于信号源内阻大），当负载变化时，输出电压的变化就大，即放大电路带负载能力较差。变化就大，即放大电路带负载能力较差。输

34、出电阻中输出电阻中不应含有不应含有RL!信息技术学院ooLoLoURRRUv 当RoRL的条件，则输出信的条件，则输出信号电流号电流 。当。当RL在较大范围内变化时，就可维持在较大范围内变化时，就可维持输出信号电流输出信号电流 的恒定。的恒定。oooo/ RUIoI带负载能力：带负载能力：放大器在不同负载条件下维持输出信号电压放大器在不同负载条件下维持输出信号电压（或电流）恒定的能力。（或电流）恒定的能力。关于输出电阻关于输出电阻Ro (看做一信号源内阻看做一信号源内阻)：设设UOO为信号源空载电压为信号源空载电压信息技术学院交流通路交流通路)()(bebbbebiirRIrRIUo oc c

35、c cb bc cUI RI R bebcio rRRUUAui iibbeibbei iURRrIcoRR 放大电路的放大电路的微变等效电路微变等效电路基本共射放大电路：基本共射放大电路：c. 放大电路交流性能指标计算放大电路交流性能指标计算-动态分析动态分析(Au、Ri、Ro)T TbebbbebbEQEQ(1)UrrI信息技术学院 微变等效电路法的步骤微变等效电路法的步骤( (归纳归纳) )1. 首先利用近似估算法或图解法确定放大电路的静态首先利用近似估算法或图解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rbe， 已

36、知已知。3. 画出放大电路的微变等效电路。可先画出放大电路画出放大电路的微变等效电路。可先画出放大电路的交流通路，然后将三极管换成其微变等效电路即可。的交流通路，然后将三极管换成其微变等效电路即可。4. 列出电路方程，求解动态参数列出电路方程，求解动态参数Au、Ri、Ro。信息技术学院C CE EC CC CC CcuVi RouiuAua. 电压放大倍数的分析电压放大倍数的分析符号为“”。反相，与给定uuAuuuuAuuiiuIOIOOCECBI)(B BE EB BB BB Bb buVi RIuBBQBiIICiCEu斜率不变斜率不变2. 图解法bBIBBBERiuVu图解法作图精度低，

37、过程复杂，定性分析。图解法作图精度低，过程复杂，定性分析。基本共射放大电路空载：交流负载线与直流负载线重合基本共射放大电路空载：交流负载线与直流负载线重合信息技术学院tb. 失真分析失真分析截止失真：截止失真：截止失真是在输入回路首先产生失真截止失真是在输入回路首先产生失真消除方法：增大消除方法：增大VBB，即向上平移输入回路负载线。，即向上平移输入回路负载线。减小减小Rb能消除截止失真吗？能消除截止失真吗？可以。可以。 RbIBQQQ点过低，因点过低，因晶体管截止而晶体管截止而产生的失真产生的失真信息技术学院最大不失真输出电压：不失真的情况下能够输出的最大电压，通常用有效值最大不失真输出电压

38、：不失真的情况下能够输出的最大电压，通常用有效值Uom来表示。来表示。饱和失真：饱和失真是输出回路产生失真饱和失真：饱和失真是输出回路产生失真消除方法：消除方法：增大增大Rb，减小，减小Rc，减小，减小，减小，减小VBB，增大，增大VCC。 Q QRb或或或或VBB Rc或或VCC这可不是这可不是好办法！好办法！Q点过高，因点过高，因晶体管饱和而晶体管饱和而产生的失真产生的失真UCES信息技术学院iC 、 uCE ( (uo ) )波形失真总结：波形失真总结：1、共射电路输出波形共射电路输出波形顶顶部失真时：部失真时： 对对NPN管，是截止失真；对管，是截止失真；对PNP管，是饱和失真管，是饱

39、和失真2、共射电路共射电路输出波形输出波形底底部失真时：部失真时： 对对NPN管，是饱和失真；对管，是饱和失真；对PNP管，是截止失真管，是截止失真波形失真在顶部还是底部，与是什么放大电路也有关。波形失真在顶部还是底部，与是什么放大电路也有关。比如：比如：NPN管，同是削底，共射电路是饱和失真，共集电极电路则是截止失管，同是削底，共射电路是饱和失真，共集电极电路则是截止失真。真。若若(UCEQUCES) (VCCUCEQ)：输入信号增大时先出现截止失真；：输入信号增大时先出现截止失真；若若(UCEQUCES) = (VCCUCEQ)：电路的最大不失真输出电压最大。：电路的最大不失真输出电压最大

40、。不产生饱和失真输出电压最大幅值：不产生饱和失真输出电压最大幅值：(UCEQUCES)不产生截止失真输出电压最大幅值：不产生截止失真输出电压最大幅值：(VCCUCEQ)最大不失真输出电压最大不失真输出电压Uom(有效值有效值)：比较：比较(UCEQUCES)与与(VCCUCEQ)，取其小，取其小者，除以者，除以 。2信息技术学院讨论一：基本共射基本共射放大电路带负载情况下的静态分析和动态分析放大电路带负载情况下的静态分析和动态分析S S81.5occLScLUUVR RRkRR负载负载R RL L上有直流电流，对静态工作点有影响上有直流电流，对静态工作点有影响戴维南等效电路戴维南等效电路直流通

41、路直流通路讨论：负载对放大电路静态分析和动态分析的影响：负载对放大电路静态分析和动态分析的影响信息技术学院讨论一：基本共射基本共射放大电路带负载情况下的静态分析和动态分析放大电路带负载情况下的静态分析和动态分析20080bbrQIBQ35AUBEQ0.65VCQBQCQBQCEQCQCEQCQmAmAV V2.83.8CCcIIUVIRBEBBBBEBBBbuVi R信息技术学院讨论一：基本共射基本共射放大电路带负载情况下的静态分析和动态分析放大电路带负载情况下的静态分析和动态分析k3coRRcLcLbbebbe()11uRRARr 952)1 (EQTbbbeIUrr20080bbrk11b

42、ebirRR微变等效电路微变等效电路bebcio rRRUUAu空载空载信息技术学院讨论二：阻容耦合阻容耦合共射放大电路共射放大电路直流负载线和交流负载线直流负载线和交流负载线c cc cL Lc cL L(/)ceouui RRi R 动态分析时，负载动态分析时，负载R RL L对输出对输出电压有影响，输出回路负载电压有影响，输出回路负载线斜率改变线斜率改变交流负载线是实际输入交流信号作用下，集电交流负载线是实际输入交流信号作用下，集电极电路极电路iC变化引起变化引起uCE变化的轨迹，实际工作点变化的轨迹，实际工作点的运动轨迹。的运动轨迹。交流负载方程交流负载方程叠加直流后实际交流负载线方程

43、叠加直流后实际交流负载线方程()/CECEQCCQcLuUiIRR 信息技术学院交流负载线应过交流负载线应过Q点，且点，且斜率为斜率为-1/(RcRL)。BRILCQcCCCCERiVu()/CECEQCCQcLuUiIRR 当电路空载，当电路空载，RL=时，交流负载时，交流负载线才与直流负载线重合线才与直流负载线重合讨论二：阻容耦合阻容耦合共射放大电路直流负载线和交流负载线共射放大电路直流负载线和交流负载线信息技术学院直流负载线和交流负载线不重合直流负载线和交流负载线不重合Uom=? Q点在什么位置点在什么位置Uom最大？最大？UR=UCEQ-UCES 对于小功率硅管，对于小功率硅管，UCE

44、S一一般取般取0.51V。(a)受饱和失真限制受饱和失真限制 求求UR(b)受截止失真限制受截止失真限制 求求UFCQFCQLL1/IUIRR/1tanLQMMFRCQLCEQCESFRommin,min,22IR UUU UU信息技术学院放大电路的分析放大电放大电路分析路分析静态分析静态分析动态分析动态分析确定静态工作点确定静态工作点Q(IBQ、ICQ、UCEQ)确定电压放大倍数确定电压放大倍数Au、输入电阻、输入电阻Ri、输、输出电阻出电阻Ro等等放大电路放大电路工作状态工作状态静态静态动态动态没有输入没有输入信号时的信号时的有输入信有输入信号号ui时的时的1.估算法估算法2.图解法图解法

45、1.微变等效微变等效电路法电路法2.图解法图解法信息技术学院解解（1 1）求）求Q Q点，作直流通路点，作直流通路VRIVUmAIIuAKRUVI424124)40(10040300)7 . 0(12cCCCCEBCbBECCB（1 1）试求该电路的静态工作点；试求该电路的静态工作点；（2 2）画出简化的小信号等效电路；）画出简化的小信号等效电路；（3 3）求该电路的电压增益）求该电路的电压增益A Au u，输入输入电阻电阻R Ri i、输出电阻输出电阻R Ro o。例例 如图，已知如图，已知BJTBJT的的=100=100，U UBEBE=-0.7V=-0.7V。信息技术学院（2 2）画出小

46、信号等效电路）画出小信号等效电路信息技术学院（3 3）求电压增益求电压增益b be eE EQ Qm mV Vm mA A26()200(1)()26200 (1 100)8654rIo oc cc cL Lb bb be eb bc cL Lc cL Lb bb be eb be e(/)(/)(/)155.6uiUIRRAUIrIRRRRIrr RbviRcRLiVbIcIOVbIU Ui iU Uo o信息技术学院（4 4）求输入电阻求输入电阻（5 5）求输出电阻）求输出电阻i ii ib bb be ei i/865URRrI2ocRRk信息技术学院源电压放大倍数（信号源有内阻时）源电

47、压放大倍数（信号源有内阻时）Ri为放大电路的输入电阻为放大电路的输入电阻放大电路对信号源放大电路对信号源(或前级放或前级放大电路大电路)来说是一负载，可用来说是一负载，可用一电阻一电阻Ri等效代替等效代替uuARRRUUUUUUAisiiosisosi iisissisiRUURRo oi iuUAUo os ss suUAU求求信息技术学院4.4 晶体管放大电路的三种接法一、静态工作点稳定的共射放大电路一、静态工作点稳定的共射放大电路二、基本共集放大电路二、基本共集放大电路三、基本共基放大电路三、基本共基放大电路四、三种接法的比较四、三种接法的比较信息技术学院一、静态工作点稳定的共射放大电路

48、 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IBQ。T（ ）ICQQICEO若若UBEQ不变不变IBQQ1.温度对静态工作点的影响信息技术学院2.静态工作点稳定的典型电路 直流通路？直流通路？（1 1）电路组成）电路组成分压式射极偏置电路分压式射极偏置电路偏置电阻偏置电阻Rb1、Rb2 分压电阻，保证分压电阻，保证UB恒定。恒定。射极电阻射极电阻Re 把输出端把输出端IC的变的变化引回输入端，与化引回输入端，与UB比较，使比较，使I

49、B产生相应的变化。产生相应的变化。Ce为为射极射极旁路电容，在交流通路中可视为旁路电容，在交流通路中可视为短路短路 保证保证Re不影响交流参数。不影响交流参数。信息技术学院CCb21b1bBQVRRRU（2 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。 一般对硅管，取一般对硅管，取I1=(510)IBQ UBQ=(510)UBEQT()ICQ IEQ UEQ (IEQRe)UBEQ(UB基本不变基本不变) IBQ ICQ 这种电路稳定工作点的过程：这种电路稳定工作点的过程：信息技术学院Re 的的作用：作用

50、：T()ICUE UBE（UB基本不变）基本不变） IB IC 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，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。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

51、大，反馈的结果使之减小信息技术学院（3 3）Q 点分析点分析eEQBEQbBQBBRIURIV方法方法1 1：戴维南等效电路法：戴维南等效电路法- -从基极和从基极和地之间用戴维南定理等效。地之间用戴维南定理等效。12/bbbRRR112bBBCCbbRVVRR(1)BBBEQBQbeVUIRRCQBQIICCCQcEQeCCCQcEQe()CEQCCCQceUVIRIRVIRR信息技术学院方法方法2：估算法：估算法-由于电路设计时，由于电路设计时，应保证应保证I1 IBQ，即，即I1 I2即即Rb1和和Rb2近似串联，则近似串联，则eBEQBQEQCCb21b1bBQRUUIVRRRU)(

52、ecEQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVU1EQBQII信息技术学院比较方法比较方法1和方法和方法2的结果，你能得出什么结论？的结果，你能得出什么结论？(1)BQBEQBQeUUIR12/(1)BBBEQBQbbeVUIRRR方法方法1方法方法2 当当(1+)ReRb时，两式相同，估算法是戴维南等效电路法时，两式相同，估算法是戴维南等效电路法的一种近似，估算法较简便，但必须满足近似条件的一种近似，估算法较简便，但必须满足近似条件（IRb1IBQ）方可使用。）方可使用。BBBQVU信息技术学院（4 4）动态分析）动态分析o oibeibebebe( ()cLuLURRAUrRr be

53、b2b1irRRRcoRR 有有旁旁路路电电容容Ce时时信息技术学院ee)1 ( )( beLebebLcbioRrRRIrIRRIUUAu利利?弊弊?eLbee)1 (RRArRu，则若无无旁旁路路电电容容Ce时时虽虽Re使使Au减小，但减小，但Au仅取决于电阻值，仅取决于电阻值，不受温度影响，温度稳定性好不受温度影响，温度稳定性好o oL Libeibe uURAUr 比较比较（4 4）动态分析）动态分析信息技术学院i ib b1 1b b2 2b be ee ei12r R R(1)bbRRRrR（4 4）动态分析）动态分析riiuii+-i(1) r(1)ibeebibbeeurR i

54、iirRcoRR 输入电阻、输出电阻输入电阻、输出电阻信息技术学院3.稳定静态工作点的方法 引入直流负反馈引入直流负反馈 温度补偿：利用对温度敏温度补偿：利用对温度敏感的元件，在温度变化时感的元件，在温度变化时直接影响输入回路。直接影响输入回路。 例如，例如，Rb1或或Rb2采用热采用热敏电阻。敏电阻。 它们的温度系它们的温度系数？数？(负负)Bb1CBBEEC )(URIIUUIT 信息技术学院二、基本共集放大电路eEQCEQCCeEQBEQbBQBBRIUVRIURIVeEQCCCEQBQEQebBEQBBBQ)1 ()1 (RIVUIIRRUVI1.静态分析直流通路直流通路信息技术学院2

55、.动态分析：电压放大倍数：电压放大倍数ebebeeebebbeeio)1 ()1 ( )(RrRRRIrRIRIUUAu。，即，则）若（ 1 1iobebeUUArRRu故称之为射故称之为射极跟随器极跟随器Uo Ui微变等效电路微变等效电路信息技术学院2.动态分析：输入电阻的分析：输入电阻的分析bbbebebbbebeiiiii iibbibbbbeebbee()(1)(1)IRrI RUURIIIRrRRi与负载有关！与负载有关！RL)/)(1 (LebebiRRrRR带负载电阻后带负载电阻后从基极看从基极看Re，被增，被增大到（大到（1+）倍）倍信息技术学院2.动态分析：输出电阻的分析（：

56、输出电阻的分析（“加压求流法加压求流法”）1 )1 (bebebeboeooeooooerRRrRURUUIIUIURRRo与信号源内阻有关！与信号源内阻有关！oU令令Us为零，保留为零，保留Rs，在输出端加，在输出端加Uo，产生，产生Io, 。ooooooRUI从射极看基极回路电阻，被减从射极看基极回路电阻，被减小到（小到（1+）倍）倍信息技术学院1)1)电压增益小于电压增益小于1 1但接近于但接近于1(1(只放大电流，不放大电压只放大电流，不放大电压) )，u uo o与与u ui i同相；在一定条件下有电压跟随作用。同相；在一定条件下有电压跟随作用。2)2)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。3)3)输出电阻小，带负载能力强。输出电阻小，带负载能力强。3.基本共集电极放大电路的特点信息技术学院三、基本共基放大电路eBEQBBEQRUVI1EQBQIIBEQcEQCCCEQURIVUBBBEQEQeBBBEQEQeVUIR1.静态分析CEQCCCQcEQeBBCEQCCCQcEQeBBCCCQcBEQCCCQcBEQUVI