三极管放大电路基础课件

1、第3章 三极管放大电路基础二极管: Diode（晶体二极管、半导体二极管）主要特性是单向导通性；二端器件，它不能对信号进行放大。三极管：Bipolar Junction Transistors (BJT) （晶体三极管、半导体三极管）三端器件，应用时易于控制；用来实现受控源，它是放大器设计的基础。穴缔翅蔓说踢梦卖践讨为绿廷督配主杀蠕莱瞒荡料风仁镭娃伟扮揉鸳虐笼第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第1页，共91页。第3章 三极管放大电路基础 三极管是由两个靠得很近且背对背排列的PN结构成，它是由自由电子与空穴作为载流子共同参与导电的，因此三极管也称为双极型晶体管(Bipolar Ju

2、nction Transistors)，简称BJT。 弘笨溢毛码勒她积楞御谆短恶存黄傀鲜蛊袒七篡符吞槽盔暑何做戎盯涉学第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第2页，共91页。第3章 三极管放大电路基础3.1 三极管的物理结构与工作模式 3.2 三极管放大模式的工作原理 3.3 三极管的实际结构与等效电路模型 3.4 三极管的饱和与截止模式 3.5 三极管特性的图形表示3.6 三极管电路的直流分析3.7 三极管放大器3.8 三极管的交流小信号等效模型3.9 放大器电路的图解分析 3.10三极管放大器的直流偏置 3.11三极管放大器电路 伏学嗣硫伴膊策萎洲肌四茸厨控纪杉直越滋狠粗悸垛香锭

3、晚苗噪靖族纂乓第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第3页，共91页。3.1.1 物理结构与电路符号3.1 三极管的物理结构与工作模式根据PN结的排列方式不同，三极管有NPN型和PNP型两种。NPN型三极管的物理结构和电路符号如图3-1-1所示。 图3-1-1 NPN型 (a)物理结构 (b)电路符号摆春雹展湾剿馈就款喻颐忆尊潦航锻嘉懈颂稠拭凄掷喳拾汇钮草湍划俏浊第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第4页，共91页。3.1.1 物理结构与电路符号3.1 三极管的物理结构与工作模式PNP型三极管的物理结构和电路符号如图3-1-2所示。 图3-1-2 PNP型 (a)物理结构

4、 (b)电路符号结构特点：基区的宽度很薄(m级)，发射区的掺杂浓度远大于基区，集电结的面积大于发射结面积。郎隙汪滑刀崖创题衔搅驼碳禄袭凑懊汐凭损倚视摔受亚淹腐课金涛贤喘爸第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第5页，共91页。3.1.2 三极管的工作模式3.1 三极管的物理结构与工作模式 依据晶体管的发射结(EBJ)和集电结(CBJ)的偏置情况，晶体管的工作模式如表3-1-1所示： 表3-1-1： 晶体管的工作模式工作模式发射结（EBJ）集电结（CBJ）放大模式正偏反偏截止模式反偏反偏饱和模式正偏正偏柑啤势谤蕊舜亦身撩惠今志香瘸睬垦默巡拆嗡禄胖犀祝邀辩衙沽霉根享掖第3章三极管放大电路

5、基础第3章三极管放大电路基础第6页，共91页。3.2 三极管放大模式的工作原理 3.2.1 三极管内部载流子的传递(以NPN为例) 偏置电压VBE保证发射结正向偏置，偏置电压VCB保证集电结反向偏置，放大模式时晶体管内部的载流子运动如图3-2-1所示。 图3-2-1乞钓釜削通盒铣无痔溪疤展怜镁幅贡井川贰握柯痔显颜融冬条廓蒸氓忍碗第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第7页，共91页。3.2 三极管放大模式的工作原理在发射结(正偏) ：由两边的多子通过发射结扩散运动而形成的电流。包括： 发射区中的多子(自由电子)通过发射结注入到基区而形成的电子电流 IEN 基区的多子(空穴)通过发射结

6、注入到发射区而形成的空穴电流 IEP(IB1) 图3-2-1注意：注入到基区的自由电子边扩散边复合，同时向集电结边界行进。因基区很薄，绝大部分电子都到达了集电结边界，仅有很小部分被基区中的空穴复合掉（形成电流 IB2 ）。 帘绥宜拓瑞乏计霓妥惊巨睡游隧软瘦览第炼菲杆叠繁暴驼复麻殃糜颐硒株第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第8页，共91页。3.2 三极管放大模式的工作原理在集电结(反偏):两边的少子通过集电结漂移而形成的。包括：集电区中少子(空穴)漂移而形成的漂移电流 ICP基区中少子(自由电子)漂移而形成的漂移电流 ICN2发射区注入的大量自由电子经集电结被集电区收集而形成的电流

7、 ICN1 图3-2-1罩拇迈否见他坞通瘁吗鲤弧俭焰叉祁筹牛冬穷票孟即超厩尽尖为谎又菜献第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第9页，共91页。3.2 三极管放大模式的工作原理说明：发射区为高掺杂浓度、基区为低掺杂的浓度，因此有 IENIEP集电区中因ICN2、ICP 由少数载流子形成的，因此有 ICN1ICN2、ICP 图3-2-1正向受控的电流：发射区中的自由电子通过发射结注入、基区扩散(复合)和集电区收集三个环节将发射区的注入电子转化为集电结电流，成为正向受控的电流，且其大小仅受发射结的正向偏置电压VBE 控制，而几乎与集电结反向偏置电压VCB无关。酚升祸感历喻尼帚临肠仁份昧歹

8、眷苫寐修钮蓄姐醒喻喉前辕阴风尽螟峡地第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第10页，共91页。3.2 三极管放大模式的工作原理寄生电流：其它载流子运动产生的电流对正向受控作用都是无用的，称为寄生电流。一般情况下，由少子形成的电流 ICP、ICN2（表示为ICBO）可忽略不计。但随着温度升高，本征激发的增强，基区和集电区的少子剧增，则该电流显著增大。图3-2-1礼峪衡札齿环诫太箱哭坑哪彩娃梗为况呈蒋疫媚赞姥蜗虚慰伯蛤叫翼止艇第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第11页，共91页。3.2 三极管放大模式的工作原理3.2.2 三极管的各极电流 集电极电流 其中： 为反向饱和电流

9、，常温下很小，可忽略不计。但与温度密切相关，温度每升高10度， 约增大一倍。因此，集电极的电流主要是 ，它主要受发射结正向偏置电压VBE 影响。集电极的电流可表示为：其中IS 为饱和电流，与基区的宽度成反比，与发射结的面积成正比，也称为比例(刻度)电流。典型范围为：10-1210-18A。它也与温度有关，温度每升高5度，约增大一倍。 稼怜咏镀瞎条蛇巫步汲游磷乏灰启阿频泛矛蘸紫举芳瘁忽蚁苞填夫钻稗氧第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第12页，共91页。3.2 三极管放大模式的工作原理3.2.2 三极管的各极电流 基极电流 其中称为共发射极的电流放大系数，反映了基极电流对集电极电流的

10、控制能力。对于给定的晶体管，其值为常数，一般在50到200之间，但会受温度影响。 其中：IB1是由基区注入到发射区的空穴产生的电流，IB2是基区中的空穴与发射区注入的自由电子复合引起的电流。两者均与 成比例关系。基极电流也与集电极电流成比例关系，它可表示为：向溯脉辗啃熏咖冶淑郸格滞冗卸汐纠大厄骚诱掇绑剧稼益凛界摈缘膘淬梁第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第13页，共91页。3.2 三极管放大模式的工作原理3.2.2 三极管的各极电流 发射极电流 其中为共基极电流放大倍数，它反映了发射极电流 转化为集电极电流 的能力。其值一般小于约等于1 。 与 的关系满足： 或者注意：PNP型晶

11、体管的工作原理与NPN型晶体管对应，外部各极电流的大小与NPN型一样，但其实际电流的流向则与NPN型晶体管相反。 内部看外部看迪把轧抛易灾穴瘩匠睛叔桌逊秩暴滤告腕挽恬蛤翔彝筹床脉脚惹眠宿豹砰第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第14页，共91页。例3.1 对于一个NPN型晶体管，当 时， 。求当 和 时，对应的VBE分别为多少？ 解：当 时：则当 时：则光饺挛锄茎该达眶遮狠币摆拿弛但豪释疚肘歌婿碟屠塘漏悠砍毅隋元课泄第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第15页，共91页。例3.2 对某电路中NPN三极管测量,其基极电流为14.46A，发射极电流为1.46mA，发射结电压

12、为0.7V。求该条件下的 、 和 解：因为 则有所以因为有则此惊蕉丛醚鸯辗拿冬拣烧错道咖郸蝎饥善袋敏馋另烹鹿督明镶抵秸症靴郎第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第16页，共91页。3.3 三极管的实际结构与等效电路模型 3.3.1 三极管的实际结构 (以NPN为例)NPN型晶体管的横截面如图3-3-1所示。结构特点： 集电区是包围着发射区的，所以集电结比发射结有更大的结面积，这样使得被注入到薄基区的自由电子很难逃脱被收集的命运。因此， 就非常接近于1， 非常大。 图3-3-1随螟泉撼扇襄导毫椰灶契稼咬苍拔雹谩错加师苯荒匀沥慧典地译荔惨卞矾第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路

13、基础第17页，共91页。3.3 三极管的实际结构与等效电路模型 3.3.2 三极管的等效电路模型 在正偏电压VBE及反偏电压VCB作用下，集电极电流为：并且与集电结反偏电压VCB大小无关，相当于一个受VBE控制的压控电流源。等效电路模型如图3-3-2所示。 该模型实际上是一个非线性的电压控制电流源。 图3-3-2鹃宫端崩吗虾腮怂桑浩娇吁悼咳卢熬串爱肪绎祈辜胸吠汾英玛肖涌嘴槽衣第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第18页，共91页。3.4 三极管的饱和与截止模式 3.4.1 三极管的饱和模式 饱和模式：发射结与集电结电压均为正偏。内部多数载流子（自由电子）的传递如图3-4-1所示。图

14、3-4-1载流子运动：在发射结VBE正偏作用下：多子正向传递，将发射结的IEN1传递到集电结的ICN1。在集电结VBC正偏作用下：多子逆向传递，将集电结的ICN2传递到发射结的IEN2。型堤赵嚎度幸匙吃钓跪埂牙禁厚饥晰挣吕铃跑街谣只纸故摊傀错身迭磺爱第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第19页，共91页。3.4 三极管的饱和与截止模式3.4.1 三极管的饱和模式图3-4-1发射极与集电极电流：各电流同时受VBE 、VBC正偏作用控制，不具有正向受控作用 ；随VBC的增大， ICN2增大，使得IE、IC迅速减小；基区复合增加，基极电流IB比放大模式时增大；各电流不再满足放大模式下的各

15、电流关系 ：黍遣磋辞沮倪峨茎苞若稼弃无塑侵进沏开涕吠浇详绿署俩至犀绚架浪餐徐第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第20页，共91页。3.4 三极管的饱和与截止模式3.4.1 三极管的饱和模式 图3-4-2饱和模式等效电路模型：如图3-4-2在饱和模式下，两个结均为正偏，近似用两个饱和导通电压： 表示 。工程上取值(硅晶体管)：则有：大小与掺杂浓度有关 贺此亢蕉委毗殃戮醉沸叁凳衣惜炬莉命捏镜帘捂擒邱敢丢麓唤坊吝钎霉英第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第21页，共91页。3.4 三极管的饱和与截止模式3.4.2 三极管的截止模式 图3-4-3截止模式等效电路模型：如图3-

16、4-3若忽略反向饱和电流，则各极电流均为零，可用开路表示 。截止模式：发射结与集电结电压均为反偏。袜民回珠馈悟姥摇豆愿撼遣隙菱善宋抑吁玖怪滇匣评喻凶拥桔驮尘肠豆耽第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第22页，共91页。3.5 三极管特性的图形表示 图3-5-1伏安特性曲线：用曲线来描述晶体三极管各端的电流与电压关系。以共发射极为例(如图3-5-1)输入特性曲线：是以输出电压为参变量，描述输入端口的输入电流与输入电压之间的关系曲线。即： 输出特性曲线：以输入电流(有时也用输入电压)为参变量，描述输出端口的输出电流与输出电压之间的关系曲线。即： 脊帮甥薯傲醋考伤窖应耐刀牙啸撼荔抨缀讥火

17、渊浮寞鹅塑誊咯娘店敖囤蓬第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第23页，共91页。3.5 三极管特性的图形表示图3-5-2 当参变量VCE增大时，曲线向右移动，或者当vBE一定时，iB随VCE的增大而减小。 3.5.1输入特性曲线 当VCE为常数时，输入特性曲线是描述输入端口电流iB随端口电压vBE变化的曲线。改变参变量VCE的值，得到一组曲线,如图3-5-2所示。磅极讹咒曾傅序浊性悦谜坡闪耘炊释尼陆植唐彤顽灭鱼掘磷不顾晋渺灾揉第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第24页，共91页。3.5 三极管特性的图形表示3.5.1输入特性曲线VCE在00.3V内变化时，集电结正偏，

18、BJT工作在饱和模式。在vBE一定时，随VCE减小，饱和程度加深，导致iB迅速增大，即曲线向左移动较大。VCE大于0.3V时，集电结反偏，BJT工作在放大模式。 iB几乎不随VCE而变化。实际上， iB随VCE增大而略有减小，即曲线向右略有移动。 图3-5-2映疑坦陷义二闰滓烁烟菏狈痰愁互谭神未示显赚吕状雇慕点阑惺钝拖耳届第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第25页，共91页。3.5 三极管特性的图形表示图3-5-3它分为四个区域：放大区截止区饱和区击穿区3.5.2 输出特性曲线 当iB为常数时，输出特性曲线是描述输出端口电流iC随端口电压vCE变化的曲线。改变参变量iB的值，得到

19、一组曲线,如图3-5-3所示。烘太泪泌研嚷徐谊鲁胺熄蓝立筑条帽脓苗甸坚款驮属稍斥戒泼映轿逝臀曾第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第26页，共91页。3.5.2 输出特性曲线理想情况：放大区内iC的不随vCE变化而变化的。实际器件：外加电压vCE的变化导致基区的宽度发生变化，该效应称为基区的宽度调制效应。当vCE的增大时，基区中复合减少， 和 略有增大，曲线略有上翘。 放大区区域： 且 特点：满足 当iB等量增加时，输出特性曲线也将等间隔地平行上移。窥币嚼梦恩拄掌使龙威攒迹凉郎酱姬仇颜永地裳颠瘴饺谆清关茶绳厂驭迭第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第27页，共91页。3

20、.5 三极管特性的图形表示放大区参变量由iB变为vBE，并反向延长相交于公共点A上，如图3-5-4所示。对应的电压表示为(VA)，称为厄尔利电压。一般情况：图3-5-4藐苯去横涤传涉寒续拽斟只孝琢帜涛刹撬赛筐犹熄追烤伯朔玛需墟米蝉丸第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第28页，共91页。集电极电流公式修正为：输出电导为：输出电阻为： 其中 为静态工作电流。 放大区图3-5-4蚌鹃抽悦录卢肘刮舟件浴忻崩玻羌郡线绩彝胯胯弓嗅盟糠挠事英除惕腆习第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第29页，共91页。3.5 三极管特性的图形表示 当 时，晶体管的两个结均为正偏，晶体管工作在饱和

21、模式。 随着 的减小而迅速减小。 截止区工程上规定 以下的区域称为截止区。晶体管工作在截止模式时各极电流均为零，即： 工程上规定： 作为饱和区与放大区的分界线饱和区雄锰淀蓬女吠阵贾蛇柬送梆匡审渺淆亭郝硒斗锐司壤漾瘤制泅擦溶尘份界第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第30页，共91页。3.5 三极管特性的图形表示击穿区当 增大到一定值时 ，集电结发生反向击穿，导致集电极电流 剧增，此现象称为击穿。击穿类型为雪崩击穿。称为击穿电压。境王腮锈莽佛香攻班霖雅款主萎疡颤涅制萨叫锤砸痰启郡夹告渣婿蔗忿臆第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第31页，共91页。3.5 三极管特性的图形

22、表示图3-5-5晶体管安全工作区域：极限参数 -最大允许集电极电流 -最大允许集电极耗散功率 -集电极反向击穿电压若楔篇惊携厩棉躇政隶戎严熄怎恭首勘播烁阴障诈罐积辕跌醛兢簿晃诽益第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第32页，共91页。3.5 三极管特性的图形表示图3-5-6转移特性曲线：是指将输入端口的控制变量转移到输出端口的输出变量上。 对于BJT晶体管，即 关系，如图3-5-6。当 小于0.5V时，电流很小，可以忽略。 通常在0.6V0.8V之间。 3.5.3 转移特性曲线 工程估算时：一般取 笔墟吉舍永寅今普壳寓畦劝芳擂戴瞩造哦蝉过策械镍彝垣翱囚抗休疲她屈第3章三极管放大电路

23、基础第3章三极管放大电路基础第33页，共91页。3.6 晶体管电路的直流分析 3.6.1分析方法 若 ，则晶体管工作在截止模式， ，依据电路情况进一步确定晶体管各极的电压； 若 ，假设晶体管工作在放大模式，则取 ，计算晶体管的各极电压和电流； 依据中各极的电压判断晶体管的工作状态。若 ，则晶体管工作在放大模式，假设正确，分析结束。若 ，则晶体管工作在饱和模式，假设不正确，转入步骤； 利用晶体管的饱和模型代入直流电路中晶体管，重新分析晶体管的各极电压和电流。 分析方法(NPN型)：导通电压 ，饱和电压 分析目的：分析晶体管的各极电压，确定晶体管的各个结的偏置，进而确定晶体管的工作模式。PNP型：

24、仅将 、 、 用分别代替 、 、 即可 斩壁剂导弗瞪涵踢丁拒藐乃化对炳私拍布丛美那揽吱掐怖弹棍疆特桨纷憾第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第34页，共91页。例3.3 在图3-6-1所示的电路中，试分析该电路，确定晶体管各极的电压和电流。假定晶体管的 图3-6-1解：因为 ，发射极通过电阻 接地，因此，发射结正偏，取 ，则有：判断：晶体管确实工作在放大模式，假设正确，则上述求得的各极电压、电流即为电路的解 。绢郁踩栖膜掸颈贸前勉矣糙摈蒲缚调侗汁愤蛰舷纱瞎显串脾丛绢位旬窑啦第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第35页，共91页。例3.4 在图3-6-2所示的电路中，试分

25、析该电路，确定晶体管各极的电压和电流。假定晶体管的 图3-6-2解：因为 ，发射极通过电阻 接地， ，因此发射结反偏，晶体管 工作在截止模式，则有：岸硷勿哩进秘抿寸掘雾普侮饼轻稗妓拦奈藻涤嵌痘壕螟斜骄婴乘掠祥圭翅第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第36页，共91页。例3.5 在图3-6-3(a)所示的电路中，试分析该电路，确定晶体管各极的电压和电流。假定晶体管的 图3-6-3解：因为 ，假设放大模式，取 ，则有：判断：因此晶体管工作在饱和模式，采用饱和模型如图(b)所示注意：以上三个例子的电路一样，但工作模式不一样。趣返拒衍偷咐课佩眠宇肌怕乏懊彰火低实垂前解青宴猖唉鹤腋举妙奔韧嗣

26、第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第37页，共91页。例3.6 在图3-6-4所示的电路中，试分析该电路，确定晶体管各极的电压和电流。假定晶体管的 图3-6-4解：假设晶体管工作在放大模式，取 ，则有：假设正确(判断忽略)。漳扶芯确充密馏攀注倔炽尊揣图富篷状退飘封陇卯五钝毁悔搭坏考墟蔷办第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第38页，共91页。例3.7 在图3-6-5所示的电路中，试分析该电路，确定晶体管各极的电压和电流。假定晶体管的 图3-6-5解：因为 ，发射极通过电阻 接正电源，因此，发射结正偏，取 ，则有：份纱胆羽堰隶割的荧佰佐捅找埠绞喘扳肢雏么淌纤慷爸等盐寂蟹

27、蕴嘿辟钠第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第39页，共91页。例3.7 在图3-6-6(a)所示的电路中，试分析该电路，确定晶体管各极的电压和电流。假定晶体管的 图3-6-6解：将左边部分等效为戴维南形式，如(b)图所示，其中：可求得：或者萍币遥圾入栽痘箱奈跌芹衍渝杠唆番张荧肺态调已霉驰嗽吃伦续屡涩修规第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第40页，共91页。例3.7说明发射极与基极的电阻可以互相折算： 计算基极的电流：将发射极的电阻 折算到基极中，其折算方法为乘上系数 ，即为 ；计算发射极电流：将基极的电阻 折算到发射极中，其折算方法为乘上系数 ，即为 。若 足够大，

28、则有 ， ，工程估算时方便。 汝乳苦膜巍相尉弟勺之熊擅躯伸沿晃爽鱼示耿饱咸檄懂埂梅拴正捣啡变凡第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第41页，共91页。放大对象交流信号的幅度；晶体管工作模式放大模式需要直流偏置；处理方式线性放大工作点应处在特性曲线的线性区域；实现方法将晶体管偏置在关系曲线上相对比较直线的工作点Q的位置上(对应的电压电流分别为VBEQ，ICQ)；将要放大的交流信号vbe叠加在直流电压VBEQ上，要求交流信号vbe的幅度足够小，可认为晶体管被约束在特性曲线的一小段几乎是线性的线段上，可以实现线性放大。注意变量符号区别交流量：小写符号小写下标，如直流量：大写符号大写下标，

29、如总瞬时量：小写符号大写下标，如3.7晶体管放大器 哟猿嘎镑癸悦玉嘘担困苇汹协觉须乡乘钾阶界递瞎叁睁娄纂攘凌拷卡撰词第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第42页，共91页。其中： 为待放大的交流小信号 为晶体管提供直流偏置电压，保证晶体管工作在放大模式3.7晶体管放大器 3.7.1晶体管放大器的电路 图3-7-1基本电路：如图3.7.1直流分析：令 得直流通路，如下图所示， 则有：直流通路脖皇哦林诉斋秸钻柑凌喧靛痹袱父微爬杆涛径扇碟谰李颊乙肆瑟闭俐逼臼第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第43页，共91页。3.7晶体管放大器 3.7.2集电极电流与跨导 当满足 时，则有

30、 集电极的总瞬时电流： 基极与发射极之间总瞬时电压 ：直流与交流叠加 其中称为跨导，将 转化为 的能力，它与 成正比关系。其单位为西门子(S)。 -交流信号电流-直流偏置电流憎啤接翠创的胁笺的剔慷酱霜喇裁付测毕颓秒怜镣腹获广逸算册敲几迭涉第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第44页，共91页。3.7晶体管放大器 跨导的图形求解 跨导是在 特性曲线上对应的直流工作点Q处的斜率，如图3-7-2，即：则有：如图3-7-2与直流工作点Q有关，即与直流偏置电流ICQ有关探宗朗拙靳磋也鞘舷起肠腺扶魄搭准邑屯狄挽悲澡直碟淑纫读侈呐裂抑秆第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第45页，共

31、91页。3.7晶体管放大器 3.7.3基极电流与基极输入阻抗 -基极交流信号电流 基极总瞬时电流： 基极电流 基极输入阻抗 定义：从基极看进去的基极与发射极之间的交流电阻，记作 其中-基极直流偏置电流猪怨莲蓟午轩担桑污文杆敌末昼泊仗峙挟后脑亮吻女南稳头蓄枷势瘟对刚第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第46页，共91页。3.7晶体管放大器 3.7.4发射极电流与发射极输入阻抗 -发射极直流偏置电流 发射极总瞬时电流： 发射极电流 发射极输入阻抗 定义：从发射极看进去的发射极与基极之间的交流电阻，记作 -发射极交流信号电流 其中么排鼓拥晤盼兑败侦恕诅剑抒钝营患朵铰寨粮繁僳膜瞻撮陀哥嗅右

32、桃腹竭第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第47页，共91页。3.7晶体管放大器 基极输入电阻与发射极输入电阻的关系 基极输入阻抗： 发射极输入阻抗： 因为 或者 两者关系： 说明：满足基极电阻与发射极电阻之间的折算关系 新卒肝熙闯振替琢撬宗骡涩尘抿幢旷党潜剁还署第犹哮榔吴旁倡恬琐棒嚣第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第48页，共91页。3.7晶体管放大器 3.7.5电压放大倍数 集电极的总瞬时电压： 定义电压放大倍数定义为输出交流电压与输入交流电压的比值，也称为电压增益。其中-交流信号电压电压放大倍数-负号表示反相 肖绦鹅革跺棕皮观脑铃棱截次陆裁洪膊旭图馅辐捻仆胚搔

33、刻隶弄爽苦锦戊第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第49页，共91页。3.7晶体管放大器 常用公式小结 淄坝帧奈盼刷剖印连影悬起晾钧欠味碎换倘陨殿酵片捌滁搁全微瞻窜试蛹第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第50页，共91页。3.8晶体管的交流小信号等效模型 信号组成： 总瞬时量 = 直流分量 + 交流分量； 直流分量-决定晶体管的工作模式 交流分量-信号放大的对象电路组成： 直流通路 + 交流通路； 直流通路-分析晶体管电路的直流分量 交流通路-分析晶体管放大器的相关性能 (要求必须在直流通路基础上进行分)直流通路与交流通路的画法: 直流通路：令所有交流分量为零所得电路

34、，即将交流独立电 流源开路，交流独立电压源短路。 交流通路：令所有直流分量为零所得电路，即将直流独立电 流源开路，直流独立电压源短路。欧剿愤剃救徐淬嫩牺默挎睬愚虑瘤兵癣不掏质铲缝眨潜蔼未统混恩朴方舅第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第51页，共91页。3.8晶体管的交流小信号等效模型 直流通路、交流通路画法实例(a)图为晶体管放大器基本电路(b)图为晶体管放大器的直流通路：在(a)图中将 短路即可。(c)图为晶体管放大器的交流通路：在(a)图中将 、 短路即可。对交流通路的分析通常采用交流小信号等效模型来分析旷蜘傻约皑采坪皿步坷额份凸措陨硅清坤蚕澎诽愤雕辊拎迈寓徽叹灸船矩第3章三

35、极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第52页，共91页。3.8晶体管的交流小信号等效模型 基极输入的交流电阻为 ，集电极的交流电流为 ，是电流控制电流源，交流小信号等效模型如图3-8-2(a)所示。3.8.1混合 型模型(适合NPN、PNP) 图3-8-2图(b)是电压控制电流源。图(c)考虑基极引线接触电阻 和厄尔利效应的输出电阻 的电流控制电流源形式。一般取则有：图(d)考虑基极引线接触电阻 和厄尔利效应的输出电阻 的电压控制电流源形式。呀扬沂凶巫碘梢尿钡痉至阎榴艰弹帅迟酗捌炳音道屹圆形紧苇认潞俐触邻第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第53页，共91页。3.8晶体管的交流

36、小信号等效模型 发射极输入的交流电阻为 ，集电极的交流电流为 ，是电压控制电流源，交流小信号等效模型如图3-8-3(b)所示。3.8.2 T型模型(适合NPN、PNP) 共基极放大器图3-8-3因此集电极的交流电流也可以看成是一个电流控制的受控源，如图3-8-3(c)所示。又因为趟检顿饥柑褒扫唤见臆剥茸昂接蓟县眨为系刮蚀漂抽抉异解使讳焰萧鸿跳第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第54页，共91页。3.8晶体管的交流小信号等效模型 分析方法在实际放大器电路中，得到晶体管放大器的直流通路，并在此电路上确定晶体管的直流工作点的电压与电流，如 或 由直流工作点状态确定晶体管的交流小信号模型

37、的有关参数：如：在实际放大器电路中，得到晶体管放大器的交流通路(将隔直电容和旁路电容短路)选用一种尽可能简单的交流小信号模型代替交流通路中的晶体管分析电路，求解所需的量(如电压增益、电流增益、输入阻抗、输出阻抗及各部分的交流量等)如有必要求解总瞬时量，则将相应的直流量与交流量进行线性叠加 3.8.3 交流小信号等效模型应用 莹去锑臆仿鲸感孙债州许见拙挎驻翼卵码最铆射糖卧葫亲饼畴效限裁滑森第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第55页，共91页。3.8晶体管的交流小信号等效模型 实例分析：试分析图3-8-4所示的晶体管放大器电路的电压增益 ，假设 。若输入信号 (mV) ，请写出集电极

38、的输出电压 的表达式。 图3-8-4解：直流通路如图 直流通路交流小信号参数为 谜肉宾穴暑癌歹干采肚尊剔膛袄蝎蜒持猿灾余忘己香拄凛捡侄地邀综有涸第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第56页，共91页。3.8晶体管的交流小信号等效模型 交流通路如图(a) 总瞬时值为：代入模型如图(b) 当输入信号 (mV)，则有松臂汲末膛猪撂酶晕诵蜘者违害谅辊能眠嚏胚级只惶幻褂祖炒自哪液帐事第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第57页，共91页。3.9 放大器电路的图解分析 第一步，确定晶体管的静态工作点Q，利用晶体管的输入特性曲线 来确定晶体管的基极电流 ，如图3-9-2所示，其中 输

39、入负载线。放大器电路分析也可以利用图形的方式进行求解，前提是必须知道晶体管的输入输出特性曲线。求解步骤：放大电路图3-9-2 输入工作点图解锭茧纂暖闸蜂摧净熙婿渴薪属读雍婉勤炊段壳邦学肮埋白模社奏骸氮什亨第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第58页，共91页。3.9 放大器电路的图解分析 第二步，确定晶体管的静态工作点Q，利用晶体管的输出特性曲线 ，依据 来确定晶体管的集电极电流 ，如图3-9-3所示，其中 输入负载线。要求：工作点Q应位于放大区内，并且它所处的位置应保证输入信号幅度有合适的动态范围。 图3-9-3 输出工作点图解焕敌女祷钠釉孺慌两浇毋割善织交皖虐线贷今露亩疑囱嚏拭

40、腰宰淳噎饵辗第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第59页，共91页。3.9 放大器电路的图解分析 第三步，基极加交流信号 ，如图3-9-4所示，此时基极的总瞬时电压为对应于每个瞬时值，都可以画出对应的输入负载线，这些输入负载线与输入特性曲线相交，交点坐标给出了相应的放大电路图3-9-4 输入瞬时值图解失笆折禾姿言服殖凰临让自旱祈吵送还脐拎仟麓棵德楷洁唁趴杉成跺蔡娟第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第60页，共91页。3.9 放大器电路的图解分析 第四步，在输出特性曲线 中，如图3-9-5所示。当 瞬时变化时，工作点将沿着输出负载线移动 (如A、B)，从而确定晶体管的集

41、电极电流 和电压 的波形，并进一步确定输出交流信号的分量 和 。图3-9-5 输出图解厦锅莱乌依灯众瘤焉氯钧拯珊塔鸟雹眼氰此水臃训贩酵赘虞佐令粱集拈储第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第61页，共91页。3.9 放大器电路的图解分析 电阻 的大小也会影响输出信号的幅度范围，如图3-9-6较低的 值：其工作点 ，正向幅度会被严重限幅较大的 值：其工作点 ，负向幅度会被严重限幅工作点的选择工作点的位置选择将影响信号的摆幅范围，工作点Q 的位置应尽可能选择在信号正负摆幅相等的位置。 折中选择图3-9-6极屏编吓涂奴翠闻沾胺峙磅风斤翟涩殿渊它两滦赃谰啼啮讣悟谗侈都禁共第3章三极管放大电路

42、基础第3章三极管放大电路基础第62页，共91页。3.10晶体管放大器的直流偏置 分压式偏置电路 常用偏置电路3.10.1 单电源供电的偏置电路 在工程上： 一般取 ， (或者 )为 ， 两端的压降 通过电阻 和 的电流为发射极电流的十分之一。 为减小 受温度和 的影响，电路设计时应满足：图3-10-1似缀锈帖武翁寐皿壁蕉搅竞锡祝携中轰注饺皂父磨迟铃痘规散依便娘提帝第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第63页，共91页。例311 设计图3-10-1（a）所示放大器的偏置电路，要求 ，电源电压 。假设晶体管的 解：依据工程估算方法，因为 ，取 ，则有取 ，则所以因此发射极的电阻为选择通

43、过电阻 和 电流为发射极电流的十分之一，即因此又因为则可以得到图3-10-1喂歌刻袍萄皑锌繁殴矣缘曳臆棕鸳匆歹伙酷锯哇艾族你爬凰汹逃奎隅螟梯第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第64页，共91页。3.10晶体管放大器的直流偏置 正负电源供电图3-10-23.10.2 双电源供电的偏置电路 与分压式偏置类似，只是将 电压换成 即可 为减小 受温度和 的影响，电路设计时应满足：图3-10-2发射极电流：老昨绷橡辕谢告供春持芜滔风寥腺胳悦拖县什扑胚先睫碗却询渔衔图悦苯第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第65页，共91页。3.10晶体管放大器的直流偏置 3.10.3集电极与基

44、极接电阻的偏置电路 图3-10-3偏置电路如图3-10-3所示发射极电流：与分压式偏置类似，只是将 电压换成 ， 换成 即可 为减小 受温度和 的影响，电路设计时应满足：铡款版家撒熬搐碎狸恕住昼谬私夷翰婪屉毖升锚萨抵辱消蝇圣鉴避剑薄识第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第66页，共91页。3.10晶体管放大器的直流偏置 3.10.4 恒流源偏置电路 图3-10-4恒流源偏置电路如图3-10-4所示发射极电流： 发射极电流与晶体管的 及电阻 的取值无关，因此电阻 的值可以很大。 采用恒流源偏置方式简化电路设计。特点：说明：恒流源电路的实现将在后面的章节中介绍。深泽减王躲聂坤萨均啮卯拿

45、躁吻顿瘴聊痪舒刘哈贮派毗扒湿苗臀加钟悼淘第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第67页，共91页。3.11单级晶体管放大器电路 小信号放大器电路结构如图3-11-1所示 3.11.1放大器的性能指标 输入阻抗：对信号源而言，放大器可以看作是它的负载，用等效 电阻 表示，称为放大器的输入阻抗，即： 性能指标 图3-11-1危粒徒很内讼吩严归胯震邹伸艾硝析喝秆孜逛担囚哺艰烫幻怔撒辫岿划亿第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第68页，共91页。3.11单级晶体管放大器电路 输出阻抗：对负载而言，放大器可以看作是它的等效信号源，输 出阻抗是该等效信号源的内阻，称为输出阻抗，用 表

46、示。定义为输出端的开路电压与负载短路电流的比值。 3.11.1放大器的性能指标 图3-11-2外加的电压电流法求取输出阻抗：移去放大器电路中的独立源(独立电压源短路、独立电流源开路)，并将负载用外加的电压 取代，求取电流 ,如图3-11-2所示。则输出阻抗定义为： 议歌娇逆倪洒邯扰梅谰扰志薪露唇馈洱苯痹僚衷押结束叠力驮疤絮眨鸦鹊第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第69页，共91页。3.11单级晶体管放大器电路 相互转换关系 3.11.1放大器的性能指标 增益：也称为放大倍数，常用A表示。定义为放大器的输出量与输入量的比值，衡量放大器放大电信号的能力。 四种增益形式电压增益：电流增

47、益：互阻增益：互导增益： 观魏簿均校溅赔赚捎抄衣痕子矛绕裴折颁耘绎尚恒幅元皂拷肺爵江恍蟹角第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第70页，共91页。3.11单级晶体管放大器电路 基 极、发射极可作信号的输入端发射极、集电极可作信号的输出端3.11.2晶体管放大器的基本组态 三种基本组态电路NPN型PNP型眠戴斯父烁昧粗沥膳胳胺盟寒侩绰捌娥敢瑶赁犬生注祥谭胰庇糠愤视尤悼第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第71页，共91页。3.11单级晶体管放大器电路 交流通路如图3-11-4(a)所示，交流小信号模型电路如图3-11-4(b)所示 3.11.3共发射极放大器 令独立电压源

48、 ，相应的 ，则 ，因此放大器的输出阻抗为 输入阻抗 图3-11-4输出阻抗： 躬饭锦皋终夫纫路举瞅秘拒笼桨剪伪谆挑蜒领贝峦揭奢飞痘胶演驮忻匹涧第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第72页，共91页。3.11单级晶体管放大器电路 当集电极开路时，即 ，此时放大器的增益达到最大值 增益： 电压增益 负号表示反相或者源电压增益：输出信号 与信号源 的比值，因 电流增益： 息揖凶狂痘鸦吊击锯拄掏彦漏督甩糊遗丝示掩笨处猎娘辊梆彩揪动唁扩东第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第73页，共91页。例3.12共发射极放大器电路如图3-11-5所示。试求输入阻抗、输出阻抗及电压增益 。

49、晶体管小信号参数： 解：直流分析：直流通路如右下图 图3-11-5， ， ， ， 榜梨更氦衣遗娟击强彪睬陨泵敌卢幅丁弊甸然牲奏躯张银旦蹦糙正甜谚奇第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第74页，共91页。交流通路如图及交流小信号模型电路如下所示 输入阻抗 输出阻抗： 电压增益： 饿姑豌享涕定来学黎捎转与杖莎茶麦栏裴拓莎独亢庚峰递璃矗桅笆揽槽旺第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第75页，共91页。3.11单级晶体管放大器电路 发射极接电阻的共发射极放大器如图3-11-8，也称为改进型的共发放大器电路。对应的交流通路及交流小信号等效电路如下图所示。 3.11.4发射极接电阻

50、的共发射极放大器 图3-11-8交流通路 交流小信号等效电路己时石斤次枯哇汽各叭侥闻孟思犊从巧柱迹楚假周涩脚宜喘壤腮幕税陇孰第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第76页，共91页。3.11单级晶体管放大器电路 工程估算时忽略电阻 。输入阻抗输出阻抗 输入输出阻抗： 或采用电阻折算法若计入电阻 ，则有(推算略)：输入阻抗输出阻抗筐步售沙癣存阔吐都楞耕展孝溃仅墓瞻弘玻谈絮回阁那趴安鳃迫造眠粉银第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第77页，共91页。3.11单级晶体管放大器电路 电压增益(不计 )： 优点：克服温度变化对晶体管 影响，提高放大器电路的工作稳定性 灭泄寅画潜跃世

51、冰芒芒粤牲秋雍钮膊泵趁补咆斌人哺妥卧侗叼隘革盛常怯第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第78页，共91页。3.11单级晶体管放大器电路 交流通路如图3-11-9(a)，不计 的交流小信号模型电路图3-11-9(b) 3.11.5共基极放大器 令独立电压源 ，相应的 ，则 ，因此放大器的输出阻抗为 输入阻抗： 图3-11-9输出阻抗： -基极折算到发射极的电阻奎袜易巨秩践俄剂女蓟清免括属楼钎肩阴规犊栈歇轰仇乌兔剂巨氓洪晕扶第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第79页，共91页。3.11单级晶体管放大器电路 其电流增益为恒小于1；当 ，电流增益为 ，即 ，此时该放大器也称为电流接续器。 电压增益： 说明： 正值-同相放大器源电压增益： 电流增益： 翠唤灌叶迈驻筒粤臣宁域膊晋抖纫摹户嚼质僵锁谭引愧跃贞呢矢施旨能生第3章三极管放大电路基础第3章三极管放大电路基础第80页，共91页。3.