双极结型三极管及放大电路基础(3)ppt课件

1、4.1 BJT4.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法4.4 放大电路静态任务点的稳定问题放大电路静态任务点的稳定问题4.5 共集电极放大电路和共基极放大电路共集电极放大电路和共基极放大电路4.2 根本共射极放大电路根本共射极放大电路4.6 组合放大电路组合放大电路4.7 放大电路的频率呼应放大电路的频率呼应*4.8 单级放大电路的瞬态呼应单级放大电路的瞬态呼应4.1 BJT4.1.1 BJT的构造简介的构造简介4.1.2 放大形状下放大形状下BJT的任务原理的任务原理4.1.3 BJT的的V-I 特性曲线特性曲线4.1.4 BJT的主要参数的主要参数4.1.5 温度对温度对BJT参数及特

2、性的影响参数及特性的影响4.1双极型晶体管双极型晶体管(BJT)又称半导体三极管、晶体三极管，或简称晶体管。又称半导体三极管、晶体三极管，或简称晶体管。( B i p o l a r J u n c t i o n ( B i p o l a r J u n c t i o n Transistor)Transistor)三极管的外形如以下图所示。三极管的外形如以下图所示。三极管有两种类型：三极管有两种类型：NPN 型和型和 PNP 型。型。主要以主要以 NPN 型为例进展讨论。型为例进展讨论。(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

3、管4.1.1晶体管的构造简介晶体管的构造简介常用的三极管的构造有硅平面管和锗合金管两种类型。常用的三极管的构造有硅平面管和锗合金管两种类型。(a)(a)平面型平面型(NPN)(NPN)(b)(b)合金型合金型(PNP)(PNP)NecNPb二氧化硅二氧化硅becPNPe 发射极，发射极，b基基极，极，c 集电极。集电极。发射区发射区集电区集电区基区基区基区基区发射区发射区集电区集电区三极管构造表示图和符号三极管构造表示图和符号 (a)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集电区集电区集电结集电结基区基

4、区发射结发射结发射区发射区集电极集电极 c发射极发射极 e基极基极 bcbe符号符号NNPPN 三极管构造表示图和符号三极管构造表示图和符号 (b)PNP 型型以以 NPN 型三极管为例讨论型三极管为例讨论cNNPebbec外表看外表看三极管假设三极管假设实现放大，必需实现放大，必需从三极管内部构从三极管内部构造和外部所加电造和外部所加电源的极性来保证。源的极性来保证。不具备不具备放大作用放大作用4.1.2 放大形状下放大形状下BJT的任务原理的任务原理三极管内部构造要求：三极管内部构造要求：NNPebcN N NP P P1. 发射区高掺杂。发射区高掺杂。2. 基区做得很薄。通常只需基区做得

5、很薄。通常只需几微米到几十微米，而且掺杂较几微米到几十微米，而且掺杂较少。少。三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使发射三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使发射结处于正向偏置形状，而集电结处于反向偏置形状。结处于正向偏置形状，而集电结处于反向偏置形状。3. 集电结面积大。集电结面积大。becRcRb1、晶体管内部载流子的运动、晶体管内部载流子的运动I EIB1发射结加正向电压，分散发射结加正向电压，分散运动构成发射极电流运动构成发射极电流发射区的电子越过发射发射区的电子越过发射结分散到基区，基区的空穴结分散到基区，基区的空穴分散到发射区分散到发射区构成发射极构成发射极电流电流 IE (基

6、区多子数目较少，基区多子数目较少，空穴电流可忽略空穴电流可忽略)。2分散到基区的自在电子分散到基区的自在电子与空穴的复合运动构成基极与空穴的复合运动构成基极电流电流电子到达基区，少数与空电子到达基区，少数与空穴复合构成基极电流穴复合构成基极电流 IBN，复合掉的空穴由复合掉的空穴由 VBB 补补充。充。多数电子在基区继续分散，到达多数电子在基区继续分散，到达集电结的一侧。集电结的一侧。晶体管内部载流子的运动晶体管内部载流子的运动becI EI BRcRb3集电结加反向电压，漂集电结加反向电压，漂移运动构成集电极电流移运动构成集电极电流Ic 集电结反偏，有利于搜集基集电结反偏，有利于搜集基区分散

7、过来的电子而构成集区分散过来的电子而构成集电极电流电极电流 ICN。其能量来自外接电源其能量来自外接电源 VCC 。I C另外，集电区和基区的少另外，集电区和基区的少子在外电场的作用下将进子在外电场的作用下将进展漂移运动而构成反向饱展漂移运动而构成反向饱和电流，用和电流，用ICBO表示。表示。ICBO晶体管内部载流子的运动晶体管内部载流子的运动beceRcRb2、电流分配关系、电流分配关系IEPICBOIEICIBIENIBNICNIC = ICN + ICBO IE= ICN + IBN + IEP = IEN+ IEPIB=IEP+ IBNICBOIE =IC+IB晶体管内部载流子的运动与

8、外部电流晶体管内部载流子的运动与外部电流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 即即根据传输过程可知根据传输过程可知 IC= INC+ ICBO通常通常 IC ICBOECII 则有则有 为电流放大系数。它只为电流放大系数。它只与管子的构造尺寸和掺杂浓度与管子的构造尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。普通有关，与外加电压无关。普通 = 0.9 0.99 。IE=IB+ IC放大形状下放大形状下BJTBJT中载流子的传输过程中载流子的传输过程 1 又设又设BCEOCIII 则则 是另一个电流放大系数。同样，它也只与管是另一个电流放大系数。同样，它也只与管

9、子的构造尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。子的构造尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。普通普通 1 。根据根据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3、三极管的三种组态、三极管的三种组态(c) 共集电极接法，集电极作为公共电极，用共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示。表示。(b) 共发射极接法，发射极作为公共电极，用共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示；表示；(a) 共基极接法，基极作为公共电极，用共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示；表示；BJT的三种组态的三种组

10、态共基极放大电路共基极放大电路4、放大作用、放大作用假假设设 vI = 20mV电压放大倍数电压放大倍数4920mVV98. 0IO vvvA使使 iE = -1 mA，那那么么 iC = iE = -0.98 mA， vO = - iC RL = 0.98 V，当 = 0.98 时，时， 综上所述，三极管的放大作用，主要是依综上所述，三极管的放大作用，主要是依托它的发射极电流可以经过基区传输，然后到托它的发射极电流可以经过基区传输，然后到达集电极而实现的。达集电极而实现的。 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内部条件：发射区杂质浓

11、度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。区杂质浓度，且基区很薄。 2外部条件：发射结正向偏置，集电结外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。反向偏置。4.1.3 BJT的的V-I 特性曲线特性曲线 iB=f(vBE) vCE=const. (2) 当当vCE1V时，时， vCB= vCE - vBE0，集电结已进入反偏形状，集电结已进入反偏形状，开场搜集电子，基区复合减少，同样的开场搜集电子，基区复合减少，同样的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特性曲线。时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。1. 输入特性曲线输入特性曲线以共

12、射极放大电路为例以共射极放大电路为例+-bce共射极放大电路UBBUCCuBEiCiB+-uCEuCE = 0VuBE /VuCE = 0VuCE 1VuBE /V饱和区：饱和区：iC明显受明显受vCE控制的区域，控制的区域，该区域内，普通该区域内，普通vCE0.7V (硅管硅管)。此时，发射结正偏，集电结正偏或反此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。偏电压很小。iC=f(vCE) iB=const.2. 2. 输出特性曲线输出特性曲线输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域: :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，

13、 vBE小于死小于死区电压。区电压。放大区：放大区：iC平行于平行于vCE轴的区域，曲轴的区域，曲线根本平行等距。此时，发射结正偏，线根本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。集电结反偏。4.1.3 BJT的的V-I 特性曲线特性曲线 (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 = =ICICICEOICEO/IBIC / IB /IBIC / IB vCE=const.vCE=const.1. 电流放大系数电流放大系数 4.1.4 BJT的主要参数的主要参数与与iC的关系曲线的关系曲线 (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 = iC/ iBvCE=

14、const.1. 电流放大系数电流放大系数 (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) 共基极交流电流放大系数共基极交流电流放大系数 = iC/ iEvCB=const. 当当ICBO和和ICEO很小时，很小时， 、 ，可，可以不加区分。以不加区分。4.1.4 BJT的主要参数的主要参数 2. 极间反向电流极间反向电流 (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。 4.1.4 BJT的主要参数的主要参数 (2) 集电极发射极间的反向饱和电流集电极发射极

15、间的反向饱和电流ICEO ICEO=1+ ICBO 4.1.4 BJT的主要参数的主要参数 2. 极间反向电流极间反向电流(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PCM PCM= ICVCE 3. 极限参数极限参数4.1.4 BJT的主要参数的主要参数 3. 极限参数极限参数4.1.4 BJT的主要参数的主要参数(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发射极开路时的集电结反反 向击穿电压。向击穿电压。 V(BR) EBO集电极开路时发射结的集电极开路时发射结的反反 向击穿电压。向击穿电压。 V(BR)C

16、EO基极开路时集电极和发射 极间的击穿电压。几个击穿电压有如下关系几个击穿电压有如下关系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR) EBO4.1.5 温度对温度对BJT参数及特性的影响参数及特性的影响1、温度对、温度对ICBO的影响的影响温度每升高温度每升高100C ， ICBO添加约一倍。添加约一倍。反之，当温度降低时反之，当温度降低时ICBO减少。减少。硅管的硅管的ICBO比锗管的小得多。比锗管的小得多。2、温度对输入特性的影响、温度对输入特性的影响温度升高时正向特性左移，温度升高时正向特性左移，反之右移反之右移60402000.4 0.8I / mAU / V温度对输入特性的影响温度对

17、输入特性的影响2006003、温度对输出特性的影响、温度对输出特性的影响温度升高将导致温度升高将导致 IC 增大增大iCuCEOiB200600温度对输出特性的影响温度对输出特性的影响4.2 根本共射极放大电路根本共射极放大电路4.2.1 根本共射极放大电路的组成根本共射极放大电路的组成4.2.2 根本共射极放大电路的任务原理根本共射极放大电路的任务原理4.2.1 根本共射极放大电路的组成根本共射极放大电路的组成根本共射极放大电路根本共射极放大电路 4.2.2 根本共射极放大电路的任务原理根本共射极放大电路的任务原理1. 静态静态(直流任务形状直流任务形状) 输入信号输入信号vi0时，时，放大

18、电路的任务形状称放大电路的任务形状称为静态或直流任务形状。为静态或直流任务形状。 直流通路直流通路 bBEQBBBQRVVI BQCEOBQCQIIII VCEQ=VCCICQRc 4.2.2 根本共射极放大电路的任务原理根本共射极放大电路的任务原理2. 动态动态 输入正弦信号输入正弦信号vs后，电路后，电路将处在动态任务情况。此时，将处在动态任务情况。此时，BJT各极电流及电压都将在各极电流及电压都将在静态值的根底上随输入信号静态值的根底上随输入信号作相应的变化。作相应的变化。 交流通路交流通路 4.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法4.3.1 图解分析法图解分析法4.3.2 小信号模

19、型分析法小信号模型分析法1. 静态任务点的图解分析静态任务点的图解分析2. 动态任务情况的图解分析动态任务情况的图解分析3. 静态任务点对波形失真的影响静态任务点对波形失真的影响4. 图解分析法的适用范围图解分析法的适用范围1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型2. 用用H参数小信号模型分析根本共射极放大电路参数小信号模型分析根本共射极放大电路3. 小信号模型分析法的适用范围小信号模型分析法的适用范围4.3.1 图解分析法图解分析法1. 静态任务点的图解分析静态任务点的图解分析 采用该方法分析静态任务点，必需知三极管的输入输采用该方法分析静态任务点，必需知三极管的输入输出特性曲线。

20、出特性曲线。 共射极放大电路共射极放大电路4.3.1 图解分析法图解分析法1. 静态任务点的图解分析静态任务点的图解分析 列输入回路方程列输入回路方程 列输出回路方程直流负载线列输出回路方程直流负载线VCE=VCCiCRc 首先，画出直流通路首先，画出直流通路直流通路直流通路 bBBBBERiV v 在输出特性曲线上，作出直流负载线在输出特性曲线上，作出直流负载线 VCE=VCCiCRc，与，与IBQ曲线的交点即为曲线的交点即为Q点，从而得到点，从而得到VCEQ 和和ICQ。 在输入特性曲线上，作出直线在输入特性曲线上，作出直线 ，两线的交点，两线的交点即是即是Q点，得到点，得到IBQ。bBB

21、BBERiV v 根据根据vs的波形，在的波形，在BJT的输入特性曲线图上画出的输入特性曲线图上画出vBE 、 iB 的波形的波形2. 动态任务情况的图解分析动态任务情况的图解分析tVsinsms vbBsBBBERiV vv 根据根据iB的变化范围在输出特性曲线图上画出的变化范围在输出特性曲线图上画出iC和和vCE 的波的波形形2. 动态任务情况的图解分析动态任务情况的图解分析cCCCCERiV v2. 动态任务情况的图解分析动态任务情况的图解分析 共射极放大电路中的电压、共射极放大电路中的电压、电流波形电流波形3. 静态任务点对波形失真的影响静态任务点对波形失真的影响截止失真的波形截止失真

22、的波形 饱和失真的波形饱和失真的波形3. 静态任务点对波形失真的影响静态任务点对波形失真的影响4. 图解分析法的适用范围图解分析法的适用范围幅度较大而任务频率不太高的情况幅度较大而任务频率不太高的情况优点：优点： 直观、笼统。有助于建立和了解交、直流共存，静态和直观、笼统。有助于建立和了解交、直流共存，静态和动态等重要概念；有助于了解正确选择电路参数、合理设置动态等重要概念；有助于了解正确选择电路参数、合理设置静态任务点的重要性。能全面地分析放大电路的静态、动态静态任务点的重要性。能全面地分析放大电路的静态、动态任务情况。任务情况。缺陷：缺陷： 不能分析任务频率较高时的电路任务形状，也不能用来

23、不能分析任务频率较高时的电路任务形状，也不能用来分析放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性能目的。分析放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性能目的。4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型建立小信号模型的意义建立小信号模型的意义建立小信号模型的思绪建立小信号模型的思绪 当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三极当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三极管小范围内的特性曲线近似地用直线来替代，从而可以管小范围内的特性曲线近似地用直线来替代，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把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来

24、处置。处置。 由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的分析非常困难。建立小信号模型，就是将非线性器件做分析非常困难。建立小信号模型，就是将非线性器件做线性化处置，从而简化放大电路的分析和设计。线性化处置，从而简化放大电路的分析和设计。1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数的引出参数的引出),(CEB1BEvvif 在小信号情况下，对上两式取全微分得在小信号情况下，对上两式取全微分得CECEBEBBBEBEdddBQCEQvvvvv IVii用小信号交流分量表示用小信号交流分量表示vbe= hieib+ hrevceic= hf

25、eib+ hoevce 对于对于BJT双口网络，知输入输双口网络，知输入输出特性曲线如下：出特性曲线如下：iB=f(vBE) vCE=constiC=f(vCE) iB=const可以写成：可以写成：),(CEB2Cvifi CECECBBCCdddBQCEQvv IViiiiiBJT双口网络双口网络CEQBBEie Vih v输出端交流短路时的输入电阻；输出端交流短路时的输入电阻；输出端交流短路时的正向电流传输比或电输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数；流放大系数；输入端交流开路时的反向电压传输比；输入端交流开路时的反向电压传输比；输入端交流开路时的输出电导。输入端交流开路时的输出

26、电导。其中：其中：四个参数量纲各不一样，故称为混合参数四个参数量纲各不一样，故称为混合参数H参数。参数。vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevceCEQBCfe Viih BQCEBEre Ihvv BQCECoe Iihv 1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数的引出参数的引出1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数小信号模型参数小信号模型根据根据可得小信号模型可得小信号模型BJT的的H参数模型参数模型vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevceBJT双口网络双口网络1. BJT的的H参数及小信号模型

27、参数及小信号模型 H参数小信号模型参数小信号模型 H参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。 H参数与任务点有关，在放大区根本不变。 H参数都是微变参数，所以只适宜对交流信号的分析。 受控电流源受控电流源hfeib hfeib ，反，反映了映了BJTBJT的基极电流对集电的基极电流对集电极电流的控制造用。电流源极电流的控制造用。电流源的流向由的流向由ibib的流向决议。的流向决议。 hrevce hrevce是一个受控是一个受控电压源。反映了电压源。反映了BJTBJT输出回输出回路电压对输入回路的影响。路电压对输入回路的影响。1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 模型的简化模型

28、的简化 hre和和hoe都很小，常都很小，常忽略它们的影响。忽略它们的影响。 BJT在共射极衔接时，其在共射极衔接时，其H参数的数量级普通为参数的数量级普通为 S101010101052433oefereieehhhhh1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数确实定参数确实定 普通用测试仪测出；普通用测试仪测出；rbe 与与Q点有关，可用图示仪测出。点有关，可用图示仪测出。rbe= rbb + (1+ ) re其中对于低频小功率管其中对于低频小功率管 rbb200 那么那么 )mA()mV(26)1(200EQbeIr )mA()mV(26)mA()mV(EQEQeIIVrT

29、 而而 (T=300K) 普通也用公式估算普通也用公式估算 rbe 忽略忽略 re 4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法2. 用用H参数小信号模型分析根本共射极放大电路参数小信号模型分析根本共射极放大电路1利用直流通路求利用直流通路求Q点点 共射极放大电路共射极放大电路bBEBBBRVVI 普通硅管普通硅管VBE=0.7V，锗管，锗管VBE=0.2V， 知。知。BCII LCcCECCCE)(RIRVVV 2. 用用H参数小信号模型分析根本共射极放大电路参数小信号模型分析根本共射极放大电路2画小信号等效电路画小信号等效电路H参数小信号等效电路参数小信号等效电路2. 用用H参数小信号模型

30、分析根本共射极放大电路参数小信号模型分析根本共射极放大电路3求放大电路动态目的求放大电路动态目的根据根据)(bebbirRi vbcii )/(LccoRRi v那么电压增益那么电压增益为为bebLcbebbLcbbebbLccio)/()()/()()/(rRRRrRiRRirRiRRiA vvv可作为公式可作为公式电压增益电压增益H参数小信号等效电路参数小信号等效电路2. 用用H参数小信号模型分析根本共射极放大电路参数小信号模型分析根本共射极放大电路3求放大电路动态目的求放大电路动态目的输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻令令0i v0b i0b iRo = Rc 所以所以bebbbebbbi

31、iiirRirRiiiR )( vv LsR,0ttovviR3. 小信号模型分析法的适用范围小信号模型分析法的适用范围 放大电路的输入信号幅度较小，放大电路的输入信号幅度较小，BJTBJT任务在其任务在其V-TV-T特性曲特性曲线的线性范围即放大区内。线的线性范围即放大区内。H H参数的值是在静态任务点参数的值是在静态任务点上求得的。所以，放大电路的动态性能与静态任务点参数值上求得的。所以，放大电路的动态性能与静态任务点参数值的大小及稳定性亲密相关。的大小及稳定性亲密相关。优点：优点： 分析放大电路的动态性能目的分析放大电路的动态性能目的(Av (Av 、RiRi和和RoRo等等) )非常非

32、常方便，且适用于频率较高时的分析。方便，且适用于频率较高时的分析。4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法缺陷：缺陷： 在在BJTBJT与放大电路的小信号等效电路中，电压、电流与放大电路的小信号等效电路中，电压、电流等电量及等电量及BJTBJT的的H H参数均是针对变化量参数均是针对变化量( (交流量交流量) )而言的，不能而言的，不能用来分析计算静态任务点。用来分析计算静态任务点。共射极放大电路共射极放大电路 放大电路如下图。知放大电路如下图。知BJT的的 =80， Rb=300k ， Rc=2k ， VCC= +12V，求：，求：1放大电路的放大电路的Q点。此时点。此时BJT任务在哪个

33、区域？任务在哪个区域？2当当Rb=100k 时，放大电路的时，放大电路的Q点。此时点。此时BJT任任务在哪个区域？忽略务在哪个区域？忽略BJT的饱和压降的饱和压降解：解：1A40300k2V1bBECCBQ RVVI2当当Rb=100k 时，时，3.2mAA4080BQCQ II5.6V3.2mA2kV12CQcCCCEQ IRVV静态任务点为静态任务点为Q40A，3.2mA，5.6V，BJT任务在放大区。任务在放大区。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 . 79.6m

34、A2k-V12CQcCCCEQ IRVVmA62k2V1cCESCCCM RVVICMBQ II 由由于于，所以，所以BJT任务在饱和区。任务在饱和区。VCE不能够为负值，不能够为负值，此时，此时，Q120uA，6mA，0V，4.4 放大电路静态任务点放大电路静态任务点的稳定问题的稳定问题4.4.1 温度对静态任务点的影响温度对静态任务点的影响4.4.2 射极偏置电路射极偏置电路1. 基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路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3. 含有恒流源的射极偏置电路含有恒流源的射极偏置电路4.4.1 温度对静态任务点的影响温度对静态任务点的影响 4

35、.1.6节讨论过，温度上升时，节讨论过，温度上升时，BJT的反向电流的反向电流ICBO、ICEO及电流放大系数及电流放大系数或或都会增大，而发射结正向压降都会增大，而发射结正向压降VBE会减小。这些参数随温度的变化，都会使放大电路中的会减小。这些参数随温度的变化，都会使放大电路中的集电极静态电流集电极静态电流ICQ随温度升高而添加随温度升高而添加ICQ= IBQ+ ICEO ，从而使，从而使Q点随温度变化。点随温度变化。 要想使要想使ICQ根本稳定不变，就要求在温度升高时，电路根本稳定不变，就要求在温度升高时，电路能自动地适当减小基极电流能自动地适当减小基极电流IBQ 。4.4.2 射极偏置电

36、路射极偏置电路1 1稳定任务点原理稳定任务点原理 目的：温度变化时，使目的：温度变化时，使IC维持恒定。维持恒定。 假设温度变化时，假设温度变化时，b点电点电位能根本不变，那么可实现位能根本不变，那么可实现静态任务点的稳定。静态任务点的稳定。T 稳定原理：稳定原理： IC IE VE 、VB不变不变 VBE IB IC反响控制反响控制1. 基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路(a) 原理电路原理电路 (b) 直流通路直流通路b点电位根本不变的条件：点电位根本不变的条件：I1 IBQ ，CCb2b1b2BQVRRRV 此时，此时，VBQ与温度无关与温度无关VBQ VBEQRe取值越大，反

37、响控制造用越强取值越大，反响控制造用越强普通取普通取 I1 =(510)IBQ ， VBQ =35V 1. 基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路1 1稳定任务点原理稳定任务点原理1. 基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路2 2放大电路目的分析放大电路目的分析静态任务点静态任务点CCb2b1b2BQVRRRV eBEQBQEQCQRVVII )(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVV IICQBQ 电压增益电压增益画小信号等效电路画小信号等效电路2 2放大电路目的分析放大电路目的分析电压增益电压增益输出回路：输出回路：)|(LcboRRi v输入回路：输入回路：e

38、bbebeebebi)1(RiriRiri v电压增益：电压增益：ebeLcebebLcbio)1()|()1()|(RrRRRriRRiA vvv画小信号等效电路画小信号等效电路确定模型参数确定模型参数 知，求知，求rberbe)mA()mV(26)1(200EQbeIr 增益增益2 2放大电路目的分析放大电路目的分析可作为公式用可作为公式用输入电阻输入电阻那么输入电阻那么输入电阻放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻2 2放大电路目的分析放大电路目的分析)1(ebebiRri vb2ib1iei)1( RRRriiivvv bebibRb2b1eiii11

39、)1(11RRRriR bev)1(|ebeb2b1RrRR 输出电阻输出电阻输出电阻输出电阻oco| RRR 求输出电阻的等效电路求输出电阻的等效电路 网络内独立源置零网络内独立源置零 负载开路负载开路 输出端口加测试电压输出端口加测试电压0)()(ecbsbeb RiiRri0)()(ebccebct Riiriiv其中其中b2b1ss|RRRR 那那么么)1(esbeecectoRRrRriR v当当coRR 时，时，coRR 普通普通cceoRrR 2 2放大电路目的分析放大电路目的分析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阻容耦合阻容耦合静态任务点静态任务点00

40、EEEe2e1BEBb )()(VIRRVIRECII )()(e1e1EcCEECCCERRIRIVVV CBII BE1II)( 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2 2直接耦合直接耦合3. 含有恒流源的射极偏置电路含有恒流源的射极偏置电路静态任务点由恒流源提供静态任务点由恒流源提供分析该电路的分析该电路的Q点及点及、 、 vAiRoR4.5 共集电极放大电路和共集电极放大电路和共基极放大电路共基极放大电路4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路4.5.2 共基极放大电路共基极放大电路4.5.3 放大电路三种组态的比较放大电路三种组态的比较4.5.1 共集电极放大电

41、路共集电极放大电路1.1.静态分析静态分析共集电极电路构造如图示共集电极电路构造如图示该电路也称为射极输出器该电路也称为射极输出器ebBEQCCBQ)1(RRVVI eCQCCeEQCCCEQRIVRIVV BQCQII eEQBEQbBQCCRIVRIV BQEQ)1(II 由由得得直流通路直流通路 小信号等效电路小信号等效电路4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路2.2.动态分析动态分析交流通路交流通路 4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路2.2.动态分析动态分析电压增益电压增益输出回路：输出回路：输入回路：输入回路：LbbebLbbbebi)1( )(RiriRiiri v

42、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普通普通beLrR ，那么电压增益接近于，那么电压增益接近于1 1，同相同相与与iovv电压跟随器电压跟随器1 vA即即。4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路2.2.动态分析动态分析输入电阻输入电阻当当1 ，beLrR 时，时，Lbi| RRR 输入电阻大输入电阻大)1(| )1(LbLibiiiiiRrRRrRiR bebevvvv输出电阻输出电阻由电路列出方程由电路列出方程ebbtRiiii )(sbebtRri

43、 veteRiR v其中其中bss| RRR 那么输出电那么输出电阻阻rRRiR 1|besettov当当 1beserRR，1 时，时， besorRR 输出电阻小输出电阻小4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路2.2.动态分析动态分析rRRR 1|beseo共集电极电路特点：共集电极电路特点：同相同相与与iovv 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，带负载才干强输出电阻小，带负载才干强)1(|LbebiRrRR 1 vA4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路4.5.2 共基极放大电路共

44、基极放大电路1.1.静态任务点静态任务点 直流通路与射极偏置电路一样直流通路与射极偏置电路一样CCb2b1b2BQVRRRV eBEQBQEQCQRVVII )( ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVV IICQBQ 2.2.动态目的动态目的电压增益电压增益输出回路：输出回路：输入回路：输入回路：电压增益：电压增益：LcL| RRR 交流通路交流通路 小信号等效电路小信号等效电路 LboRi vbebiri vbeLiorRA vvv 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻coRR 2.2.动态目的动态目的小信号等效电路小信号等效电路 beeeiiiiiRR)1(i eeRiR/i

45、v bebri/iv )1(/beieiiiiirRiRvvvv rR 1|bee4.5.3 放大电路三种组态的比较放大电路三种组态的比较1.1.三种组态的判别三种组态的判别以输入、输出信号的位置为判别根据：以输入、输出信号的位置为判别根据： 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 2.2.三种组态的比较三种组态的比较3.3.三种组态的特点及用途三种组态的特点及用途共射极放大电路：共射极放大

46、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，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。适用于低频情况下，作多级放大电路的中间级。电极电阻有很大关系。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： 只需电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。在三种组态中，只需电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。在三种组态中，输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好。可用于输入级、输出级或缓冲输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好。可用于输入级、输出级或缓冲级。级。共基极放大电路：共基极放大电路： 只需电

47、压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电阻小，输只需电压放大作用，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所，模拟集成电路中亦兼有电位挪动的功能。的场所，模拟集成电路中亦兼有电位挪动的功能。 4.5.3 放大电路三种组态的比较放大电路三种组态的比较4.6 组合放大电路组合放大电路4.6.1 共射共射-共基放大电路共基放大电路4.6.2 共集共集-共集放大电路共集放大电路4.6.1 共射共射-共基放大电路共基放大电路共射共基放大电路共射共基放大电路4

48、.6.1 共射共射-共基放大电路共基放大电路21o1oio1iovvvvvvvvvAAA )1(2be1be21be1L11rrrRA vbe2Lc22be2L222)|(rRRrRA v其中其中 be2Lc22be12be21)|()1(rRRrrA v所以所以 12 由于由于be1Lc21)|(rRRA v因此因此 组合放大电路总的电压增益等于组合放大电路总的电压增益等于组成它的各级单管放大电路电压增益组成它的各级单管放大电路电压增益的乘积。的乘积。 前一级的输出电压是后一级的输前一级的输出电压是后一级的输入电压，后一级的输入电阻是前一级入电压，后一级的输入电阻是前一级的负载电阻的负载电阻

49、RL。电压增益电压增益2be2L1rR 4.6.1 共射共射-共基放大电路共基放大电路输入电阻输入电阻RiiiivRb|rbe1Rb1|Rb2|rbe1 输出电阻输出电阻Ro Rc2 T1T1、T2T2构成复合管，可等效为一个构成复合管，可等效为一个NPNNPN管管(a) (a) 原理图原理图 (b)(b)交流通路交流通路4.6.2 共集共集-共集放大电路共集放大电路4.6.2 共集共集-共集放大电路共集放大电路1. 复合管的主要特性复合管的主要特性两只两只NPN型型BJT组成的复合管组成的复合管 两只两只PNP型型BJT组成的复合管组成的复合管 rberbe1(11)rbe2 4.6.2 共

50、集共集-共集放大电路共集放大电路1. 复合管的主要特性复合管的主要特性PNP与与NPN型型BJT组成的复合管组成的复合管 NPN与与PNP型型BJT组成的复合管组成的复合管 rberbe14.6.2 共集共集-共集放大电路共集放大电路2. 共集共集-共集放大电路的共集放大电路的Av、 Ri 、Ro iovvvA LbeL11RrR rRRRR 1|bebseo式中式中 12 rberbe1(11)rbe2 RLRe|RL RiRb| rbe(1)RL 4.7 放大电路的频率呼应放大电路的频率呼应4.7.1 单时间常数单时间常数RC电路的频率呼应电路的频率呼应4.7.2 BJT的高频小信号模型及

51、频率参数的高频小信号模型及频率参数4.7.3 单级共射极放大电路的频率呼应单级共射极放大电路的频率呼应4.7.4 单级共基极和共集电极放大电路的高频呼应单级共基极和共集电极放大电路的高频呼应4.7.5 多级放大电路的频率呼应多级放大电路的频率呼应 研讨放大电路的动态目的主要是增益随信研讨放大电路的动态目的主要是增益随信号频率变化时的呼应。号频率变化时的呼应。4.7.1 单时间常数单时间常数RC电路的频率呼应电路的频率呼应1. RC低通电路的频率呼应低通电路的频率呼应电路实际中的稳态分析电路实际中的稳态分析RC电路的电压增益传送函数：电路的电压增益传送函数：那那么么sRCsCRsCsVsVsAV

52、 11/1/1)()()(ioHfsj2j 且令且令RCf21H 又又)/j(11HioHffVVAV 电压增益的幅值模电压增益的幅值模2HH)/(11ffAV 幅频呼应幅频呼应电压增益的相角电压增益的相角)/(arctanHHff 相频呼应相频呼应增益频率函数增益频率函数RC低通电路低通电路 最大误差最大误差 -3dB频率呼应曲线描画频率呼应曲线描画幅频呼应幅频呼应2HH)/(11ffAV 1. RC低通电路的频率呼应低通电路的频率呼应相频呼应相频呼应)/(arctanHHff 2. RC高通电路的频率呼应高通电路的频率呼应RC电路的电压增益：电路的电压增益：RCsssCRRsVsVsAV/

53、1 /1)()()(ioL 幅频呼应幅频呼应2LL)/(11ffAV 相频呼应相频呼应)/(arctanLLff 输出超前输入输出超前输入RC高通电路高通电路 4.7.2 BJT的高频小信号模型及频率参数的高频小信号模型及频率参数1. BJT的高频小信号模型的高频小信号模型模型的引出模型的引出 rbe 发射结电阻发射结电阻re归算到基极回路的电阻归算到基极回路的电阻 Cbe 发射结电容发射结电容rbc 集电结电阻集电结电阻 Cbc 集电结电容集电结电容 rbb 基区的体电阻，基区的体电阻，b是假想的基区内的一个点是假想的基区内的一个点互导互导CECEEBCEBCmVViig vvBJT的高频小

54、信号模型的高频小信号模型 简化模型简化模型混合混合形高频小信号模型形高频小信号模型 cecbrr和和忽忽略略 1. BJT的高频小信号模型的高频小信号模型2. BJT高频小信号模型中元件参数值的获得高频小信号模型中元件参数值的获得低频时，混合低频时，混合模型与模型与H H参数模型等价参数模型等价ebbbbe rrrEQbbebbbe)1()1( IVrrrrT 又又所以所以EQeb)1(IVrT ebbebb rrr又由于又由于ebbeb rIVbebmIVg Tmeb2 fgC 从手册中查出从手册中查出 TcbfC和和 所以所以TVIrgEQebm 2. BJT高频小信号模型中元件参数值的获

55、得高频小信号模型中元件参数值的获得低频时，混合低频时，混合模型与模型与H H参数模型等价参数模型等价3. BJT的频率参数的频率参数由由H参数可知参数可知CEBCfeViih 即即0bcce VII 根据混合根据混合模型得模型得cbebebmc1/j CVVgI )j/1(|)j/1(|cbebebbeb CCrIV低频时低频时ebm0 rg 所以所以)(j1/jcbebebcbmbc CCrCgII 当当cbm Cg 时，时，ebcbeb0)(j1 rCC ebcbeb0)(j1 rCC 令令ebcbeb21 rCCf)( 的幅频呼应的幅频呼应201)/(ff 共发射极截止频率共发射极截止频

56、率f特征频率特征频率Tfebmcbebm0T22 CgCCgff)( Tfff 共基极截止频率共基极截止频率 f3. BJT的频率参数的频率参数arctanff 的相频呼应的相频呼应 f(10)fffT 4.7.3 单级共射极放大电路的频率呼应单级共射极放大电路的频率呼应1. 高频呼应高频呼应形高频等效电路形高频等效电路4.7.3 单级共射极放大电路的频率呼应单级共射极放大电路的频率呼应1. 高频呼应高频呼应形高频等效电路形高频等效电路对节点对节点 c 列列KCL得得0j )(cbeboLoebm CVVRVVg 由于输出回路电流比较大，所由于输出回路电流比较大，所以可以以可以cb C忽略忽略

57、 的分流，得的分流，得ebLmo VRgVcboebj )( cb CVVIC 又又因因为为称为密勒电容称为密勒电容M1CcbLmebMj )1(1cb CRgIVZC 则则表表示示若若用用之之间间存存在在一一个个电电容容和和相相当当于于 e b M1,C cbLmM1)1( CRgC而输入回路电流比较小，所以而输入回路电流比较小，所以不能不能cb C忽略忽略 的电流。的电流。目的：断开输入输出之间的衔接目的：断开输入输出之间的衔接4.7.3 单级共射极放大电路的频率呼应单级共射极放大电路的频率呼应cbLmM1)1( CRgC同理，在同理，在c、e之间也可以求得之间也可以求得一个等效电容一个等

58、效电容CM2，且，且cbM2 CC等效后断开了输入输出之间的联络等效后断开了输入输出之间的联络1. 高频呼应高频呼应形高频等效电路形高频等效电路4.7.3 单级共射极放大电路的频率呼应单级共射极放大电路的频率呼应1. 高频呼应高频呼应形高频等效电路形高频等效电路目的：简化和变换目的：简化和变换cbLmM1)1( CRgC 输出回路的时间常数输出回路的时间常数远小于输入回路时间常数，远小于输入回路时间常数，思索高频呼应时可以忽略思索高频呼应时可以忽略CM2的影响。的影响。cbM2 CCM1M2CC M1ebCCC 4.7.3 单级共射极放大电路的频率呼应单级共射极放大电路的频率呼应1. 高频呼应

59、高频呼应形高频等效电路形高频等效电路目的：简化和变换目的：简化和变换cbLmM1)1( CRgCM1ebCCC ebbbbs|)|( rrRRRsbebsbebbeebs|VrRRrRrrV ebbbberrr 4.7.3 单级共射极放大电路的频率呼应单级共射极放大电路的频率呼应1. 高频呼应高频呼应高频呼应和上限频率高频呼应和上限频率ebLmo VRgV由电路得由电路得soHVVAVS 电压增益频响电压增益频响其中其中RCf21H 中频增益或通中频增益或通带源电压增益带源电压增益上限频率上限频率sbebsbebbeebs|VrRRrRrrV RCrRRrRrrRg j11|bebsbebbeebLm)/j(1HMffAVS M1ebCCC ebbbbs|)|( rrRRRsebj11VRCV bebsbebbeebLmSM|rRRrRrrRgAV bebsbebbeL0|rRRrRrR 1. 高频呼应高频呼应高频呼应和上限频率高频呼应和上限频率RC低通电路低通电路)/j(11HHffAV )/j(11HMHffAAVSVS 共射放大电路共射放大电路频率呼应曲线变化趋势一样频率呼应曲线变化趋势一样 180 arctan(f /fH) 相频呼应相频呼应幅频呼应幅频呼应2HMH)/(11lg20 |lg20|lg20ffAAVSVS 增益