模电三极管解

关于模电三极管解2024/4/15§4.1半导体三极管(BJT)§4.2共射极放大电路§4.3放大电路的分析方法§4.4放大电路静态工作点的稳定问题§4.5共集电极放大电路和共基极电路§4.6组合放大电路§4.7放大电路的频率响应第四章双极结型三极管及放大电路基础第2页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15§4.1双极型晶体管(BJT)4.1.1

晶体管的结构及类型BECNNP基极发射极集电极NPN型PNP集电极基极发射极BCEPNP型第3页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15BECNNP基极发射极集电极基区：较薄，掺杂浓度低集电区：面积较大发射区：掺杂浓度较高BJT的结构特点第4页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15BECNNP基极发射极集电极发射结集电结第5页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/154.1.2放大状态下BJT工作原理BECNN+PVEERBVCC基区空穴向发射区的扩散形成IEP。IBN进入P区的电子少部分与基区的空穴复合，形成电流IBN

，多数扩散到集电结。发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形成发射极电流IEN。1.BJT内部载流子的传输过程IENIE=IEN+IEP

≈IENIEP从基区扩散来的电子作为集电结的少子，漂移进入集电结而被收集，形成ICN。ICN集电结反偏，有少子形成的反向电流ICBO。ICBOIB=IEP+IBN-ICBOIC=ICN+ICBOICN=IEN-IBNIB=IEP+IEN-ICN-ICBO=IE-IC前提条件：发射结正偏集电结反偏第6页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15BECIBIEICNPN型三极管BECIBIEICPNP型三极管第7页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15

晶体管的三种基本接法(a)共发射极；(b)共集电极；(c)共基极

第8页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/152.BJT的电流分配关系

为了反映扩散到集电区的电流ICN与射极注入电流IE的比例关系，定义共基极直流电流放大系数为称为集电极与发射极间反向饱和电流

反映BJT在共发射极连接时集电极电流IC受基极电流IB控制的关系称为共发射极直流电流放大系数第9页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/154.1.3

BJT的V-I特性曲线

测试线路iCmA

AVVvCEvBERBiBVccVBBBJT的V-I特性曲线能直观地描述各极间电压和电流的关系1.共射极连接时的V-I输入特性第10页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15工作压降：

硅管vBE

0.6~0.7V,锗管vBE

0.2~0.3V。

死区电压，硅管0.5V，锗管0.2V。vCE

1ViB(

A)vBE(V)204060800.40.8vCE=0VvCE=0.5V

vCE一定时iB与vBE的关系(1)输入特性iCmA

AVVvCEvBERBiBVccVBB第11页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15当vCE大于一定的数值时，iC只与iB有关，iC=

iB。

iB一定时vCE

与iC的关系iC(mA)1234vCE(V)36912IB=020

A40

A60

A80

A100

A此区域满足iC=

iB称为线性区（放大区）。(2)输出特性iCmA

AVVvCEvBERBiBVccVBB第12页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15iC(mA)1234vCE(V)36912IB=020

A40

A60

A80

A100

A此区域中vCE

vBE,集电结正偏，

iB>iC，vCE

0.3V称为饱和区。此区域中

:vBE<死区电压，

iB=0,iC=ICEO,称为截止区。(2)输出特性第13页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15输出特性三个区域的特点:放大区：发射结正偏，集电结反偏。

即：

iC=

iB,且

iC

=

iB饱和区：发射结正偏，集电结正偏。

即：vCE

vBE

，

iB>iC，vCE

0.3V截止区：

vBE<死区电压，

iB=0，

iC=ICEO

0其它状态第14页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15例：测量三极管三个电极对地电位如图试判断三极管的工作状态。

放大截止饱和2VT8V3V3.7V(a)T12V3V(b)T3.3V3V3.7V(c)第15页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/154.1.4晶体管的主要参数①共发射极直流电流放大系数1.电流放大系数②共基极直流电流放大系数(1)直流电流放大系数显然，

<1，一般约为0.97~0.99。第16页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流上的交流信号。基极电流的变化量为

iB，相应的集电极电流变化为

iC，则共发射极交流电流放大系数为：(2)交流电流放大系数①共发射极交流电流放大系数②共基极交流电流放大系数第17页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15例：VCE=6V时：IB=40

A,IC=1.5mA；

IB=60

A,IC=2.3mA。在以后的计算中，一般作近似处理：

=第18页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15(1)集电极-基极反向饱和电流ICBO

AICBOICBO是集电结反偏由少子的漂移形成的反向电流，受温度的变化影响。2.极间反向电流第19页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15BECNNPICBOICEO=

ICBO+ICBO

IBE

IBEICBO进入N区，形成IBE。根据放大关系，由于IBE的存在，必有电流

IBE。集电结反偏有ICBO(2)

集电极-射极反向饱和电流ICEOICEO受温度影响很大，当温度上升时，ICEO增加很快，所以IC也相应增加。三极管的温度特性较差。+-+-穿透电流第20页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15(1)集电极最大允许电流ICM集电极电流IC上升会导致三极管的

值的下降，当

值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM。3.极限参数第21页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15(2)集电极最大允许耗散功耗PCM

集电极电流IC

流过三极管，

所发出的焦耳

热为：PC=iCvCE

必定导致结温

上升，所以PC

有限制。PC

PCMiCvCEiCvCE=PCMICMV(BR)CEO安全工作区第22页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15③V(BR)CEO指基极开路时，集电极—发射极间的反向击穿电压(3)

反向击穿电压①V(BR)EBO指集电极开路时，发射极—基极间的反向击穿电压②V(BR)CBO指发射极开路时，集电极—基极间的反向击穿电压普通晶体管该电压值比较小，只有几伏当集---射极之间的电压VCE超过一定的数值时，三极管就会被击穿手册上给出的数值是25

C、基极开路时的击穿电压V(BR)CEO第23页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/154.1.5温度对BJT参数及特性的影响1.温度对BJT参数的影响(1).温度对ICBO的影响(2).温度对β的影响(3).温度对反向击穿电压V(BR)CBO、V(BR)CEO的影响对温度非常敏感，温度每升高10℃，ICBO增加一倍温度升高，β增加温度升高，V(BR)CBO、V(BR)CEO增加第24页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15(1)温度对输入特性的影响iBvBE25ºC50ºC2.温度对BJT特性曲线的影响(2)温度对输出特性的影响iCvCE温度升高，vBE减小温度升高，ICBO、ICEO、β增大输出特性曲线上移第25页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15半导体三极管的型号国家标准对半导体三极管的命名如下:3

D

G

110B

第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、

C硅PNP管、D硅NPN管

第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、

G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管用字母表示材料用字母表示器件的种类用数字表示同种器件型号的序号用字母表示同一型号中的不同规格三极管第26页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15双极型三极管的参数

参

数型

号

PCMmWICMmAVBR

CBOVVBR

CEO

VVBR

EBO

VIC

BO

μAf

T

MHz3AX31D1251252012≤6*≥83BX31C1251254024≤6*≥83CG101C10030450.11003DG123C5005040300.353DD101D5W5A3002504≤2mA3DK100B100302515≤0.13003DG23250W30A4003258第27页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15§4.2基本共射极放大电路放大的概念电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表示，如图：vivoAv放大的实质：在小信号的作用下，将直流能变为交流能。第28页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15放大电路的性能指标一、电压放大倍数Avvi和vo分别是输入和输出电压的有效值。二、输入电阻Ri放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源取电流。输入电阻是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。AVit~Vtvt第29页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15三、输出电阻RoAv~VS放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。~RoVS'第30页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15如何确定电路的输出电阻Ro

？步骤：1.所有的电源置零

(将独立源置零，保留受控源)。2.加压求流法。vtit方法一：计算。AvVS第31页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15方法二：测量。vo1.测量开路电压。~RoVs'2.测量接入负载后的输出电压。~RoVs'RLvo'步骤：3.计算。第32页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15四、通频带fAvAvm0.7AvmfL下限截止频率fH上限截止频率通频带：fbw=fH–fL放大倍数随频率变化曲线第33页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15符号规定VA大写字母、大写下标，表示直流量。vA小写字母、大写下标，表示全量。va小写字母、小写下标，表示交流分量。vAva全量vA交流分量vatVA直流分量

第34页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15§4.2基本共射极放大电路三极管放大电路有三种形式共射放大器共基放大器共集放大器以共射放大器为例讲解工作原理第35页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15

晶体管的三种基本接法(a)共发射极；(b)共集电极；(c)共基极

第36页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/154.2.1共射放大电路的基本组成？参考点Rb+VCCVBBRcC2Tvs+-+-+-vBEvCEiBiCiE图4.2.1基本共发射极放大电路第37页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15VCCvivoRbVBRCCb1Cb2T+-+-共发射极放大电路放大元件iC=

iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。隔离输入、输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。基极电源与基极电阻使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。耦合电容集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。注意耦合电容的极性！！++第38页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15可以省去电路改进：采用单电源供电Rb+VCCVBRCCb1Cb2T第39页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15单电源供电电路+VccRcCb1Cb2TRb第40页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15

直流通道和交流通道

放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。交流通道：只考虑交流信号的分电路。直流通道：只考虑直流信号的分电路。信号的不同分量可以分别在不同的通道分析。在放大器没有输入信号（vi=0)时电路各处的电压、电流都是不变的直流，称为直流工作状态或者静止状态，简称静态第41页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15rd=VT/IDIR=IL=器件I/V关系DC模型AC模型电阻电容IC=sCV电感二极管ID=IS(eVD/VT-1)独立电压源VS=常数独立电流源IS=常数直流分析与小信号分析时的元件转换+-第42页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15例：对直流信号（只有+Vcc）开路开路RB+VccRCC1C2T直流通道RB+VccRC第43页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15对交流信号(输入信号vi)短路短路置零RBRCRLvivo交流通路RB+VCCRCC1C2TRLvovi第44页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/154.3放大电路的分析方法放大电路分析静态分析动态分析估算法图解法微变等效电路法图解法计算机仿真第45页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15vi=0时由于电源的存在IBQ

0IC

0IBQICQIEQ=IBQ+ICQRB+VccRCC1C2T4.3.1图解分析法静态工作点在静态时，三极管各电极的直流电压和直流电流的数值，在管子的特性曲线上所确定的一个点，称静态工作点，通常称为Q点。第46页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15IBQICQVBEQVCEQ(ICQ,VCEQ)(IBQ,VBEQ)RB+VccRCC1C2T第47页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15静态工作点的估算（1）根据直流通道估算IBQIBQVBERB称为偏置电阻，IBQ称为偏置电流。+Vcc直流通道RBRCiDVccvD-+第48页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15（2）根据直流通道估算VCEQ、ICQICQVCEQ直流通道RBRC+VCCIBQ第49页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15例：用估算法计算静态工作点。已知：VCC=12V，RC=4k

，RB=300k

，

=37.5。解：注意电路中IBQ和ICQ的数量级。注意单位！！+VccRBRCIBQICQVCEQ第50页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15iBvBE直流通道RB+VCCRCvBE~iB满足什么关系？1.三极管的输入特性。2.vBE=VCC–iBRB。1.静态工作点的图解分析VCCQ与输入特性的交点就是Q点(1)输入回路iBvBE4.3.2静态工作点的图解分析IBQVBEQ(a)输入回路的图解分析第51页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15iCvCEvCE~iC满足什么关系？1.三极管的输出特性。2.vCE=VCC–iCRC。iCvCEVccQ直流负载线与输出特性的交点就是Q点IBQ直流通道RB+VccRC(2)输出回路ICQVCEQ4.3.2静态工作点的图解分析(b)输出回路的图解分析第52页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15(IBQ,VBEQ)

和(ICQ,VCEQ

)分别对应于输入输出特性曲线上的一个点----静态工作点(Q点）。iBvBEQIBQVBEQQVCEQICQiCvCE第53页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15先估算

IBQ，然后在输出特性曲线上作出直流负载线，与

IBQ对应的输出特性曲线与直流负载线的交点就是Q点。QVcciCvCE第54页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15交流负载线ic其中：vceRBRCRLvivo交流通路第55页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15iC

和

vCE是全量，与交流量ic和vce有如下关系所以：即：交流信号的变化沿着斜率为：的直线。这条直线通过Q点，称为交流负载线。第56页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15交流负载线的作法VCCQIBQ过Q点作一条直线，斜率为：交流负载线iCvCE第57页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15iBvBEQvCE怎么变化？假设vBE有一微小的变化ibtibtictvit2.动态工作情况的图解分析+VccRcCb1Cb2TRbvivovCEiBiCiCvCE第58页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15vCE的变化沿一条直线vce相位如何？vce与vi反相！ictvcet+VccRcCb1Cb2TRbiCvCE第59页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15各点波形vitiBtiCtvCEtvotRB+VccRCC1C2viiCvCEvoiB图4.3.4共射极放大电路中的电压、电流波形第60页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/153.静态工作点对波形失真的影响在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生非线性失真。为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，造成非线性失真。第61页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15vo可输出的最大不失真信号(1)选择静态工作点ib+VccRcCb1Cb2TRbiCvCE第62页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15iCvCEvo(2)Q点过低，信号进入截止区放大电路产生截止失真输出波形输入波形ib+VccRcCb1Cb2TRbib最小为0，VBE

小于死区电压iC最小为0vo最大为VCCiC第63页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15(3)Q点过高，信号进入饱和区放大电路产生饱和失真ib输入波形vo输出波形+VccRcCb1Cb2TRbic最大为VCC/RC，vO=0iCvCE第64页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15

由于受晶体管截止和饱和的限制，放大器的不失真输出电压有一个范围，其最大值称为放大器输出动态范围。而因饱和失真的限制，最大不失真输出电压的幅度则为因受截止失真限制，其最大不失真输出电压的幅度为(3)最大不失真输出电压第65页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15Vopp则为该幅度的两倍，即

Vopp=2Vom为了充分利用晶体管的放大区，使输出动态范围最大，直流工作点应选在交流负载线的中点处。

式中，VCES表示晶体管的临界饱和压降，一般取为1V。比较以上二式所确定的数值，其中较小的即为放大器最大不失真输出电压的幅度，而输出动态范围第66页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15实现放大的条件1.晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。2.正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。3.输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。4.输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容只输出交流信号。第67页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15

根据上述交流图解分析，可以画出在输入正弦电压下，放大管各极电流和极间电压的波形，如图所示。观察这些波形，可以得出以下几点结论：

(1)放大器输入交变电压时，晶体管各极电流的方向和极间电压的极性始终不变，只是围绕各自的静态值，按输入信号规律近似呈线性变化。

(2)晶体管各极电流、电压的瞬时波形中，只有交流分量才能反映输入信号的变化，因此，需要放大器输出的是交流量。

(3)将输出与输入的波形对照，可知两者的变化规律正好相反，通常称这种波形关系为反相或倒相。

第68页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15VCCvCEQ直流负载线VCEQICQR’LVCES图解法总结IBQ交流负载线,斜率为iCvCE第69页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15例：

=50，

VCC

=12V，

RB

=70k

，

RC

=6k

当VBB

=-2V，2V，5V时，晶体管工作于哪个区？当VBB

=-2V时：ICQVCEQIBQVCCRBVBBCBERCVBEIBQ=0，

ICQ=0IC最大饱和电流：Q位于截止区

mA2612max==»CCCCRVI第70页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15例：

=50，

VCC

=12V，

RB

=70k

，

RC

=6k

当VBB

=-2V，2V，5V时，晶体管工作于哪个区？IC<

ICmax(=2mA)，

Q位于放大区。ICQVCEQIBQVCCRBVBBCBERCVBEVBB

=2V时：9mA01070702..RVVIBBEBBBQ=-=-=第71页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15VBB

=5V时:例：

=50，

VCC

=12V，

RB

=70k

，

RC

=6k

当VBB

=-2V，2V，5V时，晶体管工作于哪个区？ICQVCEQIBQVCCRBVBBCBERCVBEIC>

Icmax(=2mA)，

Q位于饱和区。(实际上，此时IC和IB

已不是

的关系）mA061070705..RVVIBBEBBBQ=-=-=第72页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15三极管模型的建立——h(hybrid)参数低频4.3.2小信号模型分析法

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。1.BJT的H参数的及小信号模型双口有源器件i1i2vivo-+-+图4.3.10双口网络交流小信号第73页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15用小信号交流分量表示vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce在小信号情况下，上两式取全微分得对于BJT双口网络，我们已经知道输入输出特性曲线如下：iC=f2(iB,vCE)vBE=f1(iB,vCE)(1)BJT的H参数的引出i:输入r:反向传输f:正向传输o:输出vBEiBvCEcbeiC+-+-T图4.3.11(a)BJT在共发射极连接时的双口网络第74页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15输出端交流短路(vce=0,vCE=VCEQ)时的输入电阻输出端交流短路时的正向电流传输比输入端交流开路(ib=0,iB=IBQ)的反向电压传输比输入端交流开路时的输出电导其中：四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（H参数）。小信号下b-e间动态电阻，rbe电流放大系数βμr1/rce第75页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15hrevce+-(2)BJT的H参数参数小信号模型（微变等效电路）ibicvcevbe+-+-hiehfeib图4.3.11(b)H参数小信号模型第76页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15rce很大，一般忽略。等效vbeibvceiccbe(3)小信号模型的简化μr

vce+-ibicvcevbe+-+-rbe

ibμr很小，一般忽略。erbe

ibibbcic+-+-vbevce图4.3.12BJT的简化小信号模型第77页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15发射结电阻基区体电阻①.输入回路iBvBE当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。

vBE

iB对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻rbe。rbe的量级从几百欧到几千欧。对于小功率三极管：0.1mA<IEQ<5mA(4)H参数的确定第78页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15②.输出回路iCvCE所以：(1)输出端相当于一个受ib控制的电流源。近似平行(2)考虑

vCE对

iC的影响，输出端还要并联一个大电阻rce。rce的含义

iC

vCE第79页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/152.H参数小信号模型分析共射放大电路(1)画放大电路的小信号等效电路RbVBBRcTvs+-+-vCEiBiCRLVCCvi+-icRbRcTvs+-+-vCEibRLvi+-图4.3.14(a)基本共射极放大电路原理图图4.3.14(b)基本共射极放大电路小信号等效电路图4.3.14(a)电路交流通路rbe

ibbcerbeRbRcvs+-+-ibicRLvi+-

ibvoio第80页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15(2)估算rbe(3)求电压增益Avvi=ib(Rb+rbe)vo=io(Rc//RL)io=-icvo=-icRL’=-βibRL’注意电压、电流参考方向！！rbeRbRcvs+-+-ibicRLvi+-

ibvobceio第81页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15rbeRbRcvs+-+-ibicRLvi+-

ibvo(4)计算输入电阻RivT=iT(Rb+rbe)iT=ib对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。输入电阻的定义：是动态电阻。RivTiT第82页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15(5)计算输出电阻Rovs=0+-vtitRovsibrbeRbRc+-icvi+-

ib=0=0①所有电源置零，然后计算电阻（对有受控源的电路不适用）。②所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。RO≈RC图4.3.14基本共射极放大电路的输出电阻第83页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15例4.3.2+VCCRLCb1Cb2TRb300k4k12V+-+-+-vsvivoRC4k(1)静态工作点计算图4.3.16例4.3.2的电路图图4.3.16所示电路中的BJT的β=40,rbb′=200Ω,VBEQ=0.7V,其他元件参数如图所示。试求该电路的Av、Ri、Ro。若RL开路，则Av如何变化?第84页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15rbeRbRcvs+-+-ibicRLvi+-

ibvoRSRORi图4.3.16交流等效电路(2)画出该电路的小信号等效电路+VCCRLCb1Cb2TRb300k4k12V+-+-+-vsvivoRC4k图4.3.16例4.3.2的电路图图4.3.17图4.3.16

的小信号等效电路RbRCRLvsvoviRs第85页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15特点：负载电阻越小，放大倍数越小。(3)计算输入电阻Av、Ri、RoRLrbeRbRcvs+-+-ibicvi+-

ibvoRSRORi≈-92.4≈0.866kΩ=4kΩ(4)RL开路时Av≈-184.8io+VCCRLCb1Cb2TRb300k4k12V+-+-+-vsvivoRC4k第86页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15§4.4放大电路静态工作点的稳定问题为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由VBE、

和ICBO决定，这三个参数随温度而变化，温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。TVBE

ICBOQ第87页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/154.4.1温度对静态工作点的影响iBvBE25ºC50ºCTVBEIBQICQ第88页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15T

、

ICBOICQiCvCEQQ´总的效果是：温度上升时，输出特性曲线上移，造成Q点上移。第89页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15小结：TIC固定偏置电路的Q点是不稳定的。常采用基极分压式偏置电路来稳定静态工作点。Q点不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，从而导致失真。为此，需要改进偏置电路，当温度升高、ICQ增加时，能够自动减少IBQ，从而抑制Q点的变化。保持Q点基本稳定。第90页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/151.基极分压式偏置电路：Rb2CeRevo增加元件Rb2、Re、CeRb1+VccRcC1C2RLvi4.4.2

射极偏置电路：(1)

Q点的估算直流通路I1I2IBQRb1+VCCRcTRb2ReICQIEQ第91页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15前提条件：直流通路I1I2IBQRb1+VCCRcTRb2ReICQIEQVBQVEQ第92页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15可以认为与温度无关。I1I2IBQRb1+VCCRcTRb2Re直流通路ICQIEQ似乎I2越大越好，但是Rb1、Rb2太小，将增加损耗，降低输入电阻。为了兼顾其他指标，一般取(1+β)Re≈10Rb1//Rb2,通常为几十k

。第93页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15TVBEQIBQICQVEQICQ本电路稳定的过程实际是由于加了Re形成了负反馈过程(2)稳定静态工作点Q的原理I1I2IBQRb1+VCCRcTRb2ReICQIEQVBQVEQ第94页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15Ce的作用：voRb1RCRLviRb2交流通路+VCCvoRb1RcC1C2Rb2CeRLvi旁路电容(3)动态性能的分析ReRe对交流不起作用

交流通路中，Ce将Re短路第95页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15微变等效电路voRb1RCRLviRb2交流通路iiRCRLR’bibicβib第96页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15问题1：如果去掉Ce，放大倍数怎样？I1I2IBRb1+VccRcC1C2Rb2CeReRLvivo第97页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15I1I2IBRb1+VccRcC1C2Rb2CeReRLvivovivoRb1RcRLRb2无旁路电容交流通路voRb1RCRLviRb2有旁路电容交流通路Re第98页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15去掉

Ce后的交流通路和微变等效电路：Rb1RcRLvivoRb2RerbeRcRLReR‘biCviiiibvoβibieiiRCRLR’bibicβib有旁路电容微变等效电路有旁路电容微变等效电路voRb1RCRLviRb2有旁路电容交流通路无旁路电容交流通路第99页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15去掉

Ce后的交流通路和微变等效电路：Rb1RcRLvivoRb2Re大电流回路电阻折算到小电流回路，扩大1+β倍rbeRcRLReR‘biCviiiibvoβibRb’=Rb1//Rb2ie第100页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15Rb1+VccRcC1C2TRb2CeRe1RLvivoRe2问题2：如果电路如下图所示，如何分析？第101页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15I1I2IBRb1+VccRcC1C2TRb2CeRe1RLvivoRe2I1I2IBQRb1+VccRcTRb2Re1Re2静态分析：直流通路第102页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15Rb1+VccRcC1C2TRb2CeRe1RLvivoRe2动态分析：交流通路Rb1RcRLvivoRb2Re1第103页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15交流通路：Rb1RcRLvivoRb2Re1微变等效电路：rbeRcRLRe1R‘biCviiiibvoβib第104页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15利用热敏电阻稳定三极管放大电路静态工作点负温度系数正温度系数(NTC)(PTC)热敏电阻VccRtRb1RcTRb2Re第105页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15问题：Av和

Avs的关系如何？定义：源电压放大倍数Avs放大电路RLRS第106页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15Rb1+VCCRcCb1Cb2Rb2ReRLvivovsRs-+-+-+16V56k20k2k3.3k6.2k500例4.4.1如图示电路，电路参数如图，β=80,VBEQ=0.7V(1)估算静态电流ICQ、IBQ和电压VCEQ≈4.2V≈1.76mA≈22μA=2.67V第107页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15Rb1+VCCRcCb1Cb2Rb2ReRLvivovsRs-+-+-+16V56k20k2k3.3k6.2k500例4.4.1如图示电路，电路参数如图，β=80,VBEQ=0.7V(1)估算静态电流ICQ、IBQ和电压VCEQ(2)计算Av、Ri、Avs及RO≈1.4k≈-1.05≈13.52k≈-1.01Ro≈Rc=3.3k第108页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15Rb1+VCCRcCb1Cb2Rb2ReRLvivovsRs-+-+-+16V56k20k2k3.3k6.2k500例4.4.1如图示电路，电路参数如图，β=80,VBEQ=0.7V(1)估算静态电流ICQ、IBQ和电压VCEQ(2)计算Av、Ri、Avs及RO(3)若在Re两端并联50μF的电容Ce,重复求解(1)、(2)≈-88.5Ro≈Rc=3.3k≈-123.07≈1.28k第109页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15电路如图所示，VBE=0.7V，β=991．求静态工作点。2．画出其微变等效电路、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。

R1+VCCR3C1C3R2R4RL-+-+C475030kΩ10kΩ100T25.1kΩ20VR5330第110页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15电路如图所示，VBE=0.7V，β=991．求静态工作点。2．画出其微变等效电路、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。

R1+VCCR3C1C3R2R4RL-+-+C475030kΩ10kΩ100T25.1kΩ20VR5330第111页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15例题：电路如图所示，Vcc=12V，晶体管为硅管，VBE=0.7V，β=50.试估算：(1)静态工作点；(2)电压放大倍数Av；(3)求放大电路的输入电阻Ri；(4)求放大电路的输出电阻Ro。viRb1VCC=12VRcC1C2Rb2ReRLvo-+-+Ce2kΩ20kΩ10kΩ2kΩβ=503.9kΩ

解题思路：直流通路Qrbe微变等效电路求Av、Ri、Ro.

解:(1)计算静态工作点

思路：VCE第112页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15（2）求电压放大倍数：

画微变等效电路Rb1VCC=12VRcC1C2Rb2ReRLvo-+-+Ce2kΩ20kΩ10kΩ2kΩβ=503.9kΩviibRB1RcRLvivoRB2RErbeRb2Rc+-RLvi+-

ibvoRb1bce第113页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15rbeRb2Rc+-RLvi+-

ibvoRb1bce求求

(3)求与第114页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15固定偏流电路与射极偏置电路的比较静态：+VCCRLCb1Cb2TRb+-+-+-vsvivoRC+VCCvoRb1RcCb1Cb2Rb2RLviRe第115页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15固定偏流电路与射极偏置电路的比较电压增益：输入电阻：输出电阻：Ro=RcrbeRbRcvs+-+-ibicRLvi+-

ibvoRSrbeRcRLReR‘bicviiiibvoβib第116页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15§4.5共集电极放大电路和共基极放大电路

4.5.1共集极电路Rb+VccC1C2ReRLvivovs+-++Rs--图4.5.1共集电极放大电路(a)原理图射极输出器Rb+VccRe(b)直流通路第117页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/151.静态分析发射极折算电阻Rb+VccReIBQIEQVBQVEQ(b)直流通路第118页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/152.动态分析交流通路Rb+VccC1C2ReRLvivovs+-++Rs--RbReRLvivovs+-++Rs--第119页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15rbeReRLRbvivoiiibicβibbcebceRbReRLvivovs+-++Rs--RbRLvivovs+-++Rs--RerbeReRLRbvsibiiicieβibvi+-Rsvo+-+-图4.5.2共集电极放大电路的小信号等效电路图4.5.1(c)交流通路第120页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15R’L=Re//RLbcerbeReRLRbvsibiiicieβibvi+-Rsvo+-+-结论：输出电流ie增加了输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称Av≈1(1)电压放大倍数射极电压跟随器。射随器。第121页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15

输入电阻较大，作为前一级的负载，对前一级的放大倍数影响较小。bcerbeReRLRbvsibiiicieβibvi+-Rsvo+-+-RiiRb图4.5.2共集电极放大电路的小信号等效电路结论：(2)输入阻抗第122页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15用加压求流法求输出电阻电源置0rbeReRbibicieβibvi+-Rs+-vs+-vtitiRevt负载开路施加测试电源(3)输出阻抗Ro第123页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。小电流回路电阻折算到大电流回路，减小为1/(1+β)结论：rbeReRLRbvsibiiicieβibvi+-Rsvo+-+-第124页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15[例4.5.1]在射极输出器中

已知VCC=12V，

Rb=200kΩ，

Re=1.2kΩ，

RL=1.8kΩ，

RS=1kΩ，

β=50。试求（1）静态工作点；（2）Av、Ri和RO

。Rb-VccCb1Cb2ReRLvivovs+-++Rs--Rc图4.5.4

例4.5.1的电路图第125页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15（1）静态工作点返回Rb-VccReRcIEQIBQICQ图4.5.5

例4.5.1的直流通路第126页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15（2）Av、Ri和R0rbeReRLRbvsibiiicieβibvi+-Rsvo+-+-RC图4.5.5

例4.5.1的小信号等效电路第127页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15射极输出器的特点：电压放大倍数≈1，输入阻抗高，输出阻抗小。第128页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/154.5.2共基极电路Cb2RLvo-+Cb1vivsRs-+-+图4.5.6共基极放大电路(a)原理图Rb1+VCCRcRb2ReRb1+VCCRcRb2ReCb图4.5.7共基极放大电路的直流通路1.静态分析第129页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15Cb2RLvo-+Cb1vivsRs-+-+Rb1+VCCRcRb2ReCb2.动态分析RLRcvo-+图4.5.6共基极放大电路(b)交流通路RevivsRs-+-+bcerbeibβibicie图4.5.8共基极放大电路的小信号等效电路RLRcvo-+RevivsRs-+-+bcerbeibβibicie第130页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15图4.5.8共基极放大电路的小信号等效电路(1).电压增益(2).输入电阻RLRcvo-+RevivsRs-+-+bcerbeibβibicieRoRiiiiRe(3).输出电阻同相放大！输入阻抗很低第131页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15Cb2RLvo-+Cb1vivsRs-+-+Rb1+VCCRcRb2ReCb例4.5.2如图示电路，VCC=15V,RC=2.1k,Re=2.9k,Rb1=Rb2=60k,RL=1k,β=100,VBEQ=0.7V(1)估算电路静态工作点Q的参数(2)计算Av、Ri、Avs及RO第132页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/153.三种组态的比较电压增益：输入电阻：输出电阻：RcRLRbibβibrbe+bceRs-vs+RoRi-Cb2T+RbVCCRcCb1RLvivo+-+-Rs-vs++bcevo共射极电路T+RbVCCReCb1RLvivo+-+-Rs-vs++bce共集电极电路ReRLRbibβibrbe+bceRs-vs+RoRi-voicvs+Rb1VCCReCb1RLvivo+-+Rs-++bce共基极电路Rb2Cb2CbRcReRLRcibic=βibrbe+bceRs-vs+RoRi-voieiivi+-第133页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15放大电路三种组态比较共射极电路共集电极电路共基极电路β1+βα第134页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/154.5.3放大电路三种组态比较共射极电路共集电极电路共基极电路用途多级放大电路的中间级输入级、输出级或缓冲级高频或宽频电路及恒流源第135页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/15PNPNPNPNPNPN复合管(达林顿)互补型复合管ib1β1

ib1(1+β1)ib1≈β1β2ib1第136页,共203页，2024年2月25日，星期天2024/4/152、耦合方式：§4.6组合放大电路3、多级放大电路对耦合电路要求：（1）它的加入应尽量不影响前、后级间的静态工作点；（2）把前一级的信号尽可能多地传到后一级；（3）失真小。第一级放大电路输入输出第二级放大电路第n级放大电路…1、

多级放大器所考虑的问题（1）级间耦合；即信号的传送。（2）估算整个放大器的放大倍数；