第三章-双极性三极管及其放大电路基础要点

第三章双极型三极管及放大电路基础模拟电子技术基础重点学问一、双极型三极管BJT二、基本共射极放大电路三、放大电路的分析方法四、放大电路静态工作点的稳定问题五、共集电极、共基极放大电路六、组合（多级）放大电路一、双极型三极管BJTBJT的结构简介多子浓度高多子浓度很低，且很薄面积大晶体管有三个极、三个区、两个PN结。小功率管中功率管大功率管一、双极型三极管BJTBJT的放大原理扩散运动形成放射极电流IE，复合运动形成基极电流IB，漂移运形成集电极电流IC。少数载流子的运动因放射区多子浓度高使大量电子从放射区扩散到基区因基区薄且多子浓度低，使极少数扩散到基区的电子与空穴复合因集电区面积大，在外电场作用下大部分扩散到基区的电子漂移到集电区基区空穴的扩散BJT放大的条件：放射结正向偏置；集电结反向偏置。一、双极型三极管BJTIEICIB依据传输过程可知IC=InC+ICBO通常

IC>>ICBO

为电流放大系数。它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般

=0.90.99。IE=IB+ICBJT电流安排关系一、双极型三极管BJTBJT电流安排关系

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。一般

>>1。根据IE=IB+ICIC=InC+ICBO且令ICEO=(1+)ICBO（穿透电流）一、双极型三极管BJTBJT放大的条件和电流安排关系放大的条件：放射结正向偏置；集电结反向偏置。电流安排关系：这是贯穿模拟电子电路分析的两个最重要的概念一、双极型三极管BJTBJT的V-I特性曲线为什么UCE增大曲线右移？对于小功率晶体管，UCE大于1V的一条输入特性曲线可以取代UCE大于1V的全部输入特性曲线。为什么像PN结的伏安特性？为什么UCE增大到确定值曲线右移就不明显了？1、输入特性一、双极型三极管BJT对应于一个IB就有一条iC随uCE变更的曲线。为什么uCE较小时iC随uCE变更很大？为什么进入放大状态曲线几乎是横轴的平行线？饱和区放大区截止区2、输出特性BJT的V-I特性曲线一、双极型三极管BJT晶体管工作在放大状态时，输出回路电流iC几乎仅仅确定于输入回路电流iB；即可将输出回路等效为电流iB限制的电流源iC。状态UBEICUCE截止＜UonICEOVCC放大≥UonβiB≥uBE饱和≥Uon＜βiB≤uBEBJT的三个工作区一、双极型三极管BJT

直流参数：、、ICBO、ICEO沟通参数：β、α、fT（使β＝1的信号频率）BJT的主要参数c-e间击穿电压最大集电极电流最大集电极耗散功率，PCM＝iCuCE平安工作区

极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEO一、双极型三极管BJT温度对BJT参数及特性的影响测得放大电路中六只晶体管的直流电位如图所示。请标注管子的引脚，并分别说明它们哪种材料、类型的三极管。一、双极型三极管BJT练习1ecbPNPGeebcNPNSiebcNPNSibecPNPSiPNPebcGeebcNPNGe一、双极型三极管BJT两只管子两个电极的电流如图所示。分别求另一电极的电流和电流放大倍数，标出其实际方向，并在圆圈中画出管子。练习2一、双极型三极管BJT由图示特性求出PCM、ICM、U（BR）CEO、β。2.7ΔiCuCE=1V时的iC就是ICMU（BR）CEO探讨二、基本共射极放大电路放大的概念与放大电路的性能指标1、放大的概念放大的对象：变更量放大的本质：能量的限制放大的特征：功率放大放大的基本要求：不失真推断电路能否放大的基本动身点二、基本共射极放大电路2、性能指标信号源信号源内阻输入电压输出电压输入电流输出电流任何放大电路均可看成为两端口网络。放大的概念与放大电路的性能指标二、基本共射极放大电路电压放大倍数是最常探讨和测试的参数2、性能指标放大的概念与放大电路的性能指标1)

放大倍数：输出量与输入量之比二、基本共射极放大电路放大的概念与放大电路的性能指标2)输入电阻和输出电阻

将输出等效成有内阻的电压源，内阻就是输出电阻。从输入端看进去的等效电阻2、性能指标二、基本共射极放大电路放大的概念与放大电路的性能指标2、性能指标4)最大不失真输出电压Uom衡量放大电路对不同频率信号的适应实力。3)通频带输出信号波形最大不失真时的沟通有效值。二、基本共射极放大电路基本共射放大电路的组成及各元件的作用VBB、Rb：使UBE＞Uon，且有合适的IB。VCC：使UCE≥UBE，同时作为负载的能源。Rc：将ΔiC转换成ΔuCE(uo)。Cb1、Cb2:通沟通、隔直流。基本共射放大电路二、基本共射极放大电路基本共射放大电路的组成及各元件的作用基本共射放大电路动态信号作用时：输入电压uI为零时，晶体管各极的电流、b-e间电压、管压降，称为静态工作点Q。记作IBQ、ICQ（IEQ）、UBEQ、UCEQ。二、基本共射极放大电路基本共射放大电路共射放大电路习惯画法基本共射放大电路的组成及各元件的作用二、基本共射极放大电路Vi=0静态设置静态工作点的必要性二、基本共射极放大电路设置静态工作点的必要性Vi=Vsint动态设Cb1=10uF，f=1kHz。电容的阻抗：所以在沟通（中频段）分析时电容可以近似短路二、基本共射极放大电路工作点合适工作点偏低设置静态工作点的必要性三、放大电路的分析方法放大电路的直流通路和沟通通路1.直流通路：①Us=0，保留Rs；②电容相当于开路；③电感相当于短路。2.沟通通路：①大容量电容相当于短路；②直流电压源相当于短路（内阻为0）。通常，放大电路中直流电源的作用和沟通信号的作用共存，这使得电路的分析困难化。为简化分析，将它们分开作用，引入直流通路和沟通通路。放大电路静态工作点分析1.用近似估算法求静态工作点依据直流通路可知：接受该方法必需已知三极管的值。一般硅管VBE=0.7V，锗管VBE=0.2V。三、放大电路的分析方法放大电路静态工作点分析2.用图解法求静态工作点接受该方法必需已知三极管的输出特性曲线。QIBQICQUCEQ直流负载线直流负载线方程三、放大电路的分析方法放大电路动态工作图解分析三、放大电路的分析方法截止失真消退方法：增大VBB，即向上平移输入回路负载线。截止失真是在输入回路首先产生失真！放大电路动态工作图解分析三、放大电路的分析方法饱和失真产生于晶体管的输出回路！放大电路动态工作图解分析饱和失真三、放大电路的分析方法消退方法：增大Rb，减小VBB，减小Rc，减小β，增大VCC。Rb↑或β↓或VBB↓Rc↓或VCC↑这个方法不好放大电路动态工作图解分析消退饱和失真的方法三、放大电路的分析方法形象直观；适应于Q点分析、失真分析、最大不失真输出电压的分析；能够用于大信号分析；不易精确求解；不能求解电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、频带宽度等沟通参数。放大电路动态工作图解分析图解法的特点三、放大电路的分析方法Uom=?Q点在什么位置Uom最大？沟通负载线应过Q点，且斜率确定于（Rc∥RL）沟通通路和沟通负载线沟通通路图三、放大电路的分析方法三、放大电路的分析方法1、在什么参数、如何变更时Q1→Q2→Q3→Q4？2、从输出电压上看，哪个Q点下最易产生截止失真？哪个Q点下最易产生饱和失真？哪个Q点下Uom最大？3、设计放大电路时，应依据什么选择VCC？探讨一三、放大电路的分析方法小信号模型分析法（等效电路法）1、晶体管的h参数等效模型（沟通等效模型）在沟通通路中可将晶体管看成为一个两端口网络，输入回路、输出回路各为一个端口。三、放大电路的分析方法小信号模型分析法（等效电路法）在低频、小信号作用下的关系式

电阻无量纲无量纲电导1、晶体管的h参数等效模型（沟通等效模型）三、放大电路的分析方法小信号模型分析法（等效电路法）1、晶体管的h参数等效模型（沟通等效模型）沟通等效模型（按式子画模型）b-e间动态电阻内反馈系数电流放大系数c-e间电导三、放大电路的分析方法小信号模型分析法（等效电路法）2、h参数的物理意义三、放大电路的分析方法查阅手册默认200基区体电阻放射结电阻放射区体电阻数值小可忽视由IEQ算出小信号模型分析法（等效电路法）3、b-e间动态电阻的分布及参数确定三、放大电路的分析方法阻容耦合共射放大电路的动态分析三、放大电路的分析方法UBEQ<<VCC时可以忽视不计例1：电路参数如图所示，求各项沟通参数。1.静态分析，求静态工作点及动态电阻rbe三、放大电路的分析方法2.沟通分析，画小信号等效电路三、放大电路的分析方法例2：干脆耦合共射放大电路的分析，QIBQ≈35μAUBEQ≈0.65VUBEQ=VBB-IBQRb三、放大电路的分析方法特点：共射放大电路输出和输入反相，既放大电压也放大电流，输出电阻大，输入电阻较小。四、放大电路静态工作点的稳定问题所谓Q点稳定，是指ICQ和UCEQ在温度变更时基本不变，这是靠IBQ的变更得来的。T（℃）→β↑→ICQ↑→Q’若温度上升时要Q’回到Q，则只有减小IBQICEO↑若UCEQ不变IBQ↑Q’温度对静态工作点的影响四、放大电路静态工作点的稳定问题静态工作点稳定的典型电路1、射极偏置电路Ce为旁路电容，在沟通通路中可视为短路直流通路四、放大电路静态工作点的稳定问题静态工作点稳定的典型电路

为了稳定Q点，通常I1>>IBQ，即I1≈I2；因此基本不随温度变更。2、射极偏置电路稳定原理静态工作点稳定的典型电路T(℃)↑→IC↑→UE↑→UBE↓（UB基本不变）→IB↓→IC↓Re起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，Q点越稳定。关于反馈的一些概念：将输出量通过确定的方式引回输入回路影响输入量的措施称为反馈。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更减小的称为负反馈，反之称为正反馈。IC通过Re转换为ΔUE影响UBE温度升高IC增大，反馈的结果使之减小2、稳定原理:

Re

的作用四、放大电路静态工作点的稳定问题满足I1>>IBQ，即I1≈I23、Q点分析静态工作点稳定的典型电路四、放大电路静态工作点的稳定问题不满足I1>>IBQ利用戴维宁定理等效变换求Q点四、放大电路静态工作点的稳定问题四、放大电路静态工作点的稳定问题4、动态分析（有旁路电容Ce）静态工作点稳定的典型电路利?弊?静态工作点稳定的典型电路四、放大电路静态工作点的稳定问题4、动态分析（无旁路电容Ce）求输出电阻Ro当四、放大电路静态工作点的稳定问题静态工作点稳定的典型电路4、动态分析（无旁路电容Ce）四、放大电路静态工作点的稳定问题例如，Rb1或Rb2接受热敏电阻。Rb1应具有负温度系数，Rb2应具有正温度系数。稳定静态工作点的方法引入直流负反馈温度补偿：利用对温度敏感的元件，在温度变更时干脆影响输入回路。四、放大电路静态工作点的稳定问题稳定静态工作点的方法探讨电路接受了什么措施稳定静态工作点？共集电极放大电路1、静态分析与射极偏置电路具有相同的直流通路五、共集电极、共基极放大电路五、共集电极、共基极放大电路共集电极放大电路2、动态分析：电压增益小信号等效电路故称之为射极跟随器五、共集电极、共基极放大电路共集电极放大电路2、动态分析：输入电阻Ri与负载有关！五、共集电极、共基极放大电路共集电极放大电路2、动态分析：输出电阻Ro与信号源内阻有关！五、共集电极、共基极放大电路输入电阻大，输出电阻小；只放大电流，不放大电压；在确定条件下有电压跟随作用！4、其他形式的共集电极放大电路（a）（b）共集电极放大电路3、电路特点输出与输入同相，电压放大倍数小于1。五、共集电极、共基极放大电路图(a)答案静态工作点动态参数图(b)请同学自行分析共集电极放大电路4、其他形式的共集电极放大电路五、共集电极、共基极放大电路共基极放大电路1、静态分析与射极偏置电路具有相同的直流通路五、共集电极、共基极放大电路3.特点：输入电阻小，频带宽！只放大电压，不放大电流！共基极放大电路2、动态分析五、共集电极、共基极放大电路其他形式共基极放大电路1、静态分析五、共集电极、共基极放大电路其他形式共基极放大电路2、动态分析五、共集电极、共基极放大电路

接法共射共集共基

Au

大

<1

大

Aiβ1＋βαRi

中

大

小

Ro

大

小

大频带窄中宽相位反相同相同相空载状况下三种放大电路的比较六、多级（组合）放大电路当单级放大电路不能满足多方面的性能要求（如Au＝104、Ri=2MΩ、Ro=100Ω）时，应考虑接受多级放大电路。组成多级放大电路时首先应考虑如何“连接”几个单级放大电路，耦合方式即连接方式如何确定。