三極管放大電路基礎(chǔ).ppt

1、3 三極管放大電路基礎(chǔ),晶體二極管: Diode 半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)； 主要特性是單向?qū)ㄐ裕?二端器件，應(yīng)用時不易控制。 晶體三極管：Bipolar Junction Transistors (BJT) 三端器件，應(yīng)用時易于控制； 用來實現(xiàn)受控源，它是放大器設(shè)計的基礎(chǔ),3 三極管放大電路基礎(chǔ),晶體三極管是由兩個靠得很近并且背對背排列的PN結(jié)，它是由自由電子與空穴作為載流子共同參與導(dǎo)電的，因此晶體三極管也稱為雙極型晶體管(Bipolar Junction Transistors)，簡稱BJT,3 三極管放大電路基礎(chǔ),3.1 晶體三極管的物理結(jié)構(gòu)與工作模式 3.2 晶體管放大模式的工作原理 3.3

2、 晶體管的實際結(jié)構(gòu)與等效電路模型 3.4 晶體管的飽和與截止模式 3.5 晶體管特性的圖形表示 3.6 晶體管電路的直流分析 3.7 晶體管放大器 3.8 晶體管的交流小信號等效模型 3.9 放大器電路的圖解分析 3.10晶體管放大器的直流偏置 3.11單級晶體管放大器電路,3.1.1物理結(jié)構(gòu)與電路符號,3.1三極管的物理結(jié)構(gòu)與工作模式,根據(jù)PN結(jié)的排列方式不同，晶體三極管NPN型和PNP型兩種。 NPN型三極管的物理結(jié)構(gòu)和電路符號如圖3-1-1所示,圖3-1-1 NPN型(a)物理結(jié)構(gòu) (b)電路符號,3.1.1物理結(jié)構(gòu)與電路符號,3.1三極管的物理結(jié)構(gòu)與工作模式,PNP型三極管的物理結(jié)構(gòu)和

3、電路符號如圖3-1-2所示,圖3-1-2 PNP型(a)物理結(jié)構(gòu) (b)電路符號,結(jié)構(gòu)特點：基區(qū)的寬度很薄(m級)，發(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)，集電結(jié)的面積大于發(fā)射結(jié)面積,3.1.2三極管的工作模式,3.1三極管的物理結(jié)構(gòu)與工作模式,依據(jù)晶體管的發(fā)射結(jié)(EBJ)和集電結(jié)(CBJ)的偏置情況，晶體管的工作模式如表3-1-1所示,表3-1-1： 晶體管的工作模式,3.2晶體管放大模式的工作原理,3.2.1 晶體管內(nèi)部載流子的傳遞(以NPN為例,偏置電壓VBE保證發(fā)射結(jié)正向偏置，偏置電壓VCB保證集電結(jié)反向偏置，放大模式時晶體管內(nèi)部的載流子運動如圖3-2-1所示,圖3-2-1,3.2晶體管放大模式的

4、工作原理,在發(fā)射結(jié)處(正偏) ： 由兩邊的多子通過發(fā)射結(jié)擴散運動而形成的電流。包括： 發(fā)射區(qū)中的多子(自由電子)通過發(fā)射結(jié)注入到基區(qū)而形成的電子電流 基區(qū)的多子(空穴)通過發(fā)射結(jié)注入到發(fā)射區(qū)而形成的空穴電流,圖3-2-1,注意：注入到基區(qū)的自由電子邊擴散邊復(fù)合，同時向集電結(jié)邊界行進。因基區(qū)很薄，絕大部分都到達了集電結(jié)邊界，僅有很小部分被基區(qū)中的空穴復(fù)合掉（形成電流,在集電結(jié)處(反偏): 兩邊的少子通過集電結(jié)漂移而形成的。包括： 集電區(qū)中少子(空穴)漂移而形成的漂移電流 基區(qū)中少子(自由電子)漂移而形成的漂移電流 發(fā)射區(qū)注入的大量自由電子經(jīng)集電結(jié)被集電區(qū)收集而形成的電流,3.2晶體管放大模式的工

5、作原理,說明： 發(fā)射區(qū)為高摻雜濃度、基區(qū)為低摻雜的濃度，因此有 集電區(qū)中因 由少數(shù)載流子形成的，因此有,圖3-2-1,正向受控的電流：發(fā)射區(qū)中的自由電子通過發(fā)射結(jié)注入、基區(qū)擴散(復(fù)合)和集電區(qū)收集三個環(huán)節(jié)將發(fā)射區(qū)的注入電子轉(zhuǎn)化為集電結(jié)電流，成為正向受控的電流，且其大小僅受發(fā)射結(jié)的正向偏置電壓VBE控制，而幾乎與集電結(jié)反向偏置電壓VCB無關(guān)。 寄生電流：其它載流子運動產(chǎn)生的電流對正向受控作用都是無用的，稱為寄生電流,一般情況下，由少子形成的電流 可忽略不計。但隨著溫度升高，本征激發(fā)的增強，基區(qū)和集電區(qū)的少子劇增，則該電流顯著增大,3.2晶體管放大模式的工作原理,3.2.2晶體管的各極電流,集電極

6、電流,其中： 為反向飽和電流，常溫下很小，可忽略不計。 但與溫度密切相關(guān)，溫度每升高10度， 約增大一倍。 因此，集電極的電流主要是 ，它主要受發(fā)射結(jié)的正向偏置電壓VBE影響。集電極的電流可表示為,其中IS 為飽和電流，與基區(qū)的寬度成反比，與發(fā)射結(jié)的面積成正比，也稱為比例(刻度)電流。典型范圍為：10-1210-18A。 它也與溫度有關(guān)，溫度每升高5度，約增大一倍,3.2晶體管放大模式的工作原理,3.2.2晶體管的各極電流,基極電流,其中稱為共發(fā)射極的電流放大系數(shù)，反映了基極電流對集電極電流的控制能力。 對于給定的晶體管，其值為常數(shù)，一般在50到200之間，但會受溫度影響,其中： IB1是由基

7、區(qū)注入到發(fā)射區(qū)的空穴產(chǎn)生的電流， IB2是基區(qū)中的空穴與發(fā)射區(qū)注入的自由電子復(fù)合引起的電流。 兩者均與 成比例關(guān)系?；鶚O電流也與集電極電流成比例關(guān)系，它可表示為,3.2晶體管放大模式的工作原理,3.2.2晶體管的各極電流,發(fā)射極電流,其中為共基極電流放大倍數(shù)，它反映了發(fā)射極電流 轉(zhuǎn)化為集電極電流 的能力。其值一般小于約等于1 。 與 的關(guān)系滿足： 或者 注意：PNP型晶體管的工作原理與NPN型晶體管對應(yīng)，外部各極電流的大小與NPN型一樣，但其實際電流的流向則與NPN型晶體管相反,內(nèi)部看,外部看,例3.1 對于一個NPN型晶體管，當(dāng) 時， 。求當(dāng) 和 時，對應(yīng)的VBE分別為多少,解,當(dāng) 時： 則

8、 當(dāng) 時： 則,例3.2 對某電路中NPN晶體管測量,其基極電流為14.46A，發(fā)射極電流為1.46mA，發(fā)射結(jié)電壓為0.7V。求該條件下的 、 和,解,因為 則有 所以 因為 有則,3.3晶體管的實際結(jié)構(gòu)與等效電路模型,3.3.1 晶體管的實際結(jié)構(gòu) (以NPN為例,NPN型晶體管的橫截面如圖3-3-1所示。 結(jié)構(gòu)特點： 集電區(qū)是包圍著發(fā)射區(qū)的，所以集電結(jié)比發(fā)射結(jié)有更大的結(jié)面積，這樣使得被注入到薄基區(qū)的自由電子很難逃脫被收集的命運。因此， 就非常接近于1， 非常大,圖3-3-1,3.3晶體管的實際結(jié)構(gòu)與等效電路模型,3.3.2晶體管的等效電路模型,在正偏電壓VBE及反偏電壓VCB作用下，集電極

9、電流為： 并且與集電結(jié)反偏電壓VCB大小無關(guān)， 相當(dāng)于一個受VBE控制的壓控電流源。 等效電路模型如圖3-3-2所示。 該模型實際上是一個非線性的電壓控制電流源,圖3-3-1,3.4晶體管的飽和與截止模式,3.4.1晶體管的飽和模式,飽和模式：發(fā)射結(jié)與集電結(jié)電壓均為正偏。 內(nèi)部多數(shù)載流子（自由電子）的傳遞如圖3-4-1所示,圖3-4-1,載流子運動 在發(fā)射結(jié)VBE正偏作用下：多子正向傳遞，將發(fā)射結(jié)的IEN1傳遞到集電結(jié)的ICN1。 在集電結(jié)VBC正偏作用下：多子逆向傳遞，將集電結(jié)的ICN2傳遞到發(fā)射結(jié)的IEN2,3.4晶體管的飽和與截止模式,3.4.1晶體管的飽和模式,圖3-4-1,發(fā)射極與集

10、電極電流,各電流同時受VBE 、VBC正偏作用控制，不具有正向受控作用 ； 隨VBC的增大， ICN2增大，使得IE、IC迅速減??； 基區(qū)復(fù)合增加，基極電流IB比放大模式時增大； 則有各電流不再滿足放大模式下的各電流關(guān)系,3.4晶體管的飽和與截止模式,3.4.1晶體管的飽和模式,圖3-4-2,飽和模式等效電路模型：如圖3-4-2,在飽和模式下，兩個結(jié)均為正偏，近似用兩個飽和導(dǎo)通電壓： 表示 。 工程上取值(硅晶體管) 則有,大小與摻雜濃度有關(guān),3.4晶體管的飽和與截止模式,3.4.2晶體管的截止模式,圖3-4-3,截止模式等效電路模型：如圖3-4-3,若忽略反向飽和電流 ，則各極電流均為零 ，

11、可用開路表示,截止模式：發(fā)射結(jié)與集電結(jié)電壓均為反偏,3.5晶體管特性的圖形表示,圖3-5-1,伏安特性曲線：用曲線來描述晶體三極管各端的電流與電壓關(guān)系。以共發(fā)射極為例(如圖3-5-1,輸入特性曲線：是以輸出電壓為參變量，描述輸入端口的輸入電流與輸入電壓之間的關(guān)系曲線。即,輸出特性曲線：以輸入電流(有時也用輸入電壓)為參變量，描述輸出端口的輸出電流與輸出電壓之間的關(guān)系曲線。即,3.5晶體管特性的圖形表示,圖3-5-2,當(dāng)參變量VCE增大時，曲線向右移動，或者當(dāng)vBE一定時，iB隨VCE的增大而減小,3.5.1輸入特性曲線,當(dāng)VCE為常數(shù)時，輸入特性曲線是描述輸入端口電流iB隨端口電壓vBE變化的

12、曲線。改變參變量VCE的值，得到一組曲線,如圖3-5-2所示,VCE在00.3V內(nèi)變化時，集電結(jié)正偏，BJT工作在飽和模式。在vBE一定時，隨VCE減小，飽和程度加深，導(dǎo)致iB迅速增大，即曲線向左移動較大。 VCE大于0.3V時，集電結(jié)反偏，BJT工作在放大模式。 iB幾乎不隨VCE而變化。實際上， iB隨VCE增大而略有減小，即曲線向右略有移動,3.5晶體管特性的圖形表示,圖3-5-3,它分為四個區(qū)域： 放大區(qū) 截止區(qū) 飽和區(qū) 擊穿區(qū),3.5.2 輸出特性曲線,當(dāng)iB為常數(shù)時，輸出特性曲線是描述輸出端口電流iC隨端口電壓vCE變化的曲線。改變參變量iB的值，得到一組曲線,如圖3-5-3所示,

13、3.5晶體管特性的圖形表示,理想情況：放大區(qū)內(nèi)iC的不隨vCE變化而變化的。 實際器件：外加電壓vCE的變化導(dǎo)致基區(qū)的寬度發(fā)生變化，該效應(yīng)稱為基區(qū)的寬度調(diào)制效應(yīng)。 當(dāng)vCE的增大時，基區(qū)中復(fù)合減少， 和 略有增大，曲線略有上翹,放大區(qū),區(qū)域： 且 特點：滿足,當(dāng)iB等量增加時，輸出特性曲線也將等間隔地平行上移,3.5晶體管特性的圖形表示,集電極電流公式修正為,放大區(qū),參變量由iB變?yōu)関BE，并反向延長相交于公共點A上，如圖3-5-4所示。對應(yīng)的電壓用表示(VA)，稱為厄爾利電壓。 一般情況,圖3-5-4,輸出電導(dǎo)為,輸出電阻為： 其中 為靜態(tài)工作電流,3.5晶體管特性的圖形表示,當(dāng) 時，晶體管

14、的兩個結(jié)均為正偏，晶體管工作在飽和 模式。 隨著 的減小而迅速減小,截止區(qū),工程上規(guī)定 以下的區(qū)域稱為截止區(qū)。 晶體管工作在截止模式時各極電流均為零，即,工程上規(guī)定： 作為飽和區(qū)與放大區(qū)的分界線,飽和區(qū),3.5晶體管特性的圖形表示,擊穿區(qū),當(dāng) 增大到一定值時 ，集電結(jié)發(fā)生反向擊穿，導(dǎo)致集電極電流 劇增，此現(xiàn)象稱為擊穿。擊穿類型為雪崩擊穿,稱為擊穿電壓,3.5晶體管特性的圖形表示,圖3-5-5,晶體管安全工作區(qū)域,極限參數(shù),最大允許集電極電流,最大允許集電極耗散功率,集電極反向擊穿電壓,3.5晶體管特性的圖形表示,圖3-5-6,轉(zhuǎn)移特性曲線：是指將輸入端口的控制變量轉(zhuǎn)移到輸出端口的輸出變量上。

15、對于BJT晶體管，即 關(guān)系，如圖3-5-6,當(dāng) 小于0.5V時，電流很小，可以忽略。 通常在0.6V0.8V之間,3.5.3 轉(zhuǎn)移特性曲線,工程估算時：一般取,3.6 晶體管電路的直流分析,3.6.1分析方法,若 ，則晶體管工作在截止模式， ，依據(jù)電路情況進一步確定晶體管各極的電壓； 若 ，假設(shè)晶體管工作在放大模式，則取 ，計算晶體管的各極電壓和電流； 依據(jù)中各極的電壓判斷晶體管的工作狀態(tài)。若 ，則晶體管工作在放大模式，假設(shè)正確，分析結(jié)束。若 ，則晶體管工作在飽和模式，假設(shè)不正確，轉(zhuǎn)入步驟； 利用晶體管的飽和模型代入直流電路中晶體管，重新分析晶體管的各極電壓和電流,分析方法(NPN型)：導(dǎo)通電

16、壓 ，飽和電壓,分析目的：分析晶體管的各極電壓，確定晶體管的各個結(jié)的偏置， 進而確定晶體管的工作模式,PNP型：僅將 、 、 用分別代替 、 、 即可,例3.3 在圖3-6-1所示的電路中，試分析該電路，確定晶體管各極的電壓和電流。假定晶體管的,圖3-6-1,解：因為 ，發(fā)射極通過電阻 接地，因此，發(fā)射結(jié)正偏，取 ，則有,判斷,晶體管確實工作在放大模式，假設(shè)正確，則上述求得的各極電壓、電流即為電路的解,例3.4 在圖3-6-2所示的電路中，試分析該電路，確定晶體管各極的電壓和電流。假定晶體管的,圖3-6-2,解：因為 ，發(fā)射極通過電阻 接地， ，因此發(fā)射結(jié)反偏，晶體管 工作在截止模式，則有,例

17、3.5 在圖3-6-3(a)所示的電路中，試分析該電路，確定晶體管各極的電壓和電流。假定晶體管的,圖3-6-3,解：因為 ，假設(shè)放大模式，取 ，則有,判斷,因此晶體管工作在飽和模式，采用飽和模型如圖(b)所示,注意： 以上三個例子的電路一樣，但工作模式不一樣,例3.6 在圖3-6-4所示的電路中，試分析該電路，確定晶體管各極的電壓和電流。假定晶體管的,圖3-6-4,解：假設(shè)晶體管工作在放大模式，取 ，則有,假設(shè)正確(判斷忽略,例3.7 在圖3-6-5所示的電路中，試分析該電路，確定晶體管各極的電壓和電流。假定晶體管的,圖3-6-5,解：因為 ，發(fā)射極通過電阻 接正電源，因此，發(fā)射結(jié)正偏，取 ，

18、則有,例3.7 在圖3-6-6(a)所示的電路中，試分析該電路，確定晶體管各極的電壓和電流。假定晶體管的,圖3-6-6,解：將左邊部分等效為戴維南形式，如(b)圖所示，其中,可求得,或者,例3.7說明,發(fā)射極與基極的電阻可以互相折算,計算基極的電流：將發(fā)射極的電阻 折算到基極中，其折算方法 為乘上系數(shù) ，即為 ； 計算發(fā)射極電流：將基極的電阻 折算到發(fā)射極中，其折算方法 為乘上系數(shù) ，即為,若 足夠大，則有 ， ，工程估算時方便,放大對象交流信號的幅度； 晶體管工作模式放大模式需要直流偏置； 處理方式線性放大工作點應(yīng)處在特性曲線的線性區(qū)域； 實現(xiàn)方法 將晶體管偏置在關(guān)系曲線上相對比較直線的工作

19、點Q的位置上(對應(yīng)的電壓電流分別為VBEQ，ICQ)； 將要放大的交流信號vbe疊加在直流電壓VBEQ上，要求交流信號vbe的幅度足夠小，可認(rèn)為晶體管被約束在特性曲線的一小段幾乎是線性的線段上，可以實現(xiàn)線性放大。 注意變量符號區(qū)別 交流量：小寫符號小寫下標(biāo)，如 直流量：大寫符號大寫下標(biāo)，如 總瞬時量：小寫符號大寫下標(biāo)，如,3.7晶體管放大器,其中： 為待放大的交流小信號 為晶體管提供直流偏置電壓，保證晶體管工作在放大模式,3.7晶體管放大器,3.7.1晶體管放大器的電路,圖3-7-1,基本電路：如圖3.7.1,直流分析：令 得直流通路，如下圖所示， 則有,直流通路,3.7晶體管放大器,3.7.

20、2集電極電流與跨導(dǎo),當(dāng)滿足 時，則有,集電極的總瞬時電流,基極與發(fā)射極之間總瞬時電壓,直流與交流疊加,其中,稱為跨導(dǎo)，將 轉(zhuǎn)化為 的能力，它與 成正比關(guān)系。其單位為西門子(S,交流信號電流,直流偏置電流,3.7晶體管放大器,跨導(dǎo)的圖形求解,跨導(dǎo)是在 特性曲線上對應(yīng)的直流工作點Q處的斜率，如圖3-7-2，即,則有,如圖3-7-2,與直流工作點Q有關(guān)，即與直流偏置電流ICQ有關(guān),3.7晶體管放大器,3.7.3基極電流與基極輸入阻抗,基極交流信號電流,基極總瞬時電流,基極電流,基極輸入阻抗,定義：從基極看進去的基極與發(fā)射極之間的交流電阻，記作,其中,基極直流偏置電流,3.7晶體管放大器,3.7.4發(fā)

21、射極電流與發(fā)射極輸入阻抗,發(fā)射極直流偏置電流,發(fā)射極總瞬時電流,發(fā)射極電流,發(fā)射極輸入阻抗,定義：從發(fā)射極看進去的發(fā)射極與基極之間的交流電阻，記作,發(fā)射極交流信號電流,其中,3.7晶體管放大器,基極輸入電阻與發(fā)射極輸入電阻的關(guān)系,基極輸入阻抗,發(fā)射極輸入阻抗,因為 或者,兩者關(guān)系,說明：滿足基極電阻與發(fā)射極電阻之間的折算關(guān)系,3.7晶體管放大器,3.7.5電壓放大倍數(shù),集電極的總瞬時電壓,定義 電壓放大倍數(shù)定義為輸出交流電壓與輸入交流電壓的比值，也稱為電壓增益,其中,交流信號電壓,電壓放大倍數(shù),負(fù)號表示反相,3.7晶體管放大器,常用公式小結(jié),3.8晶體管的交流小信號等效模型,信號組成： 總瞬時

22、量 = 直流分量 + 交流分量； 直流分量-決定晶體管的工作模式 交流分量-信號放大的對象 電路組成： 直流通路 + 交流通路； 直流通路-分析晶體管電路的直流分量 交流通路-分析晶體管放大器的相關(guān)性能 (要求必須在直流通路基礎(chǔ)上進行分) 直流通路與交流通路的畫法: 直流通路：令所有交流分量為零所得電路，即將交流獨立電 流源開路，交流獨立電壓源短路。 交流通路：令所有直流分量為零所得電路，即將直流獨立電 流源開路，直流獨立電壓源短路,3.8晶體管的交流小信號等效模型,直流通路、交流通路畫法實例,a)圖為晶體管放大器基本電路 (b)圖為晶體管放大器的直流通路：在(a)圖中將 短路即可。 (c)圖

23、為晶體管放大器的交流通路：在(a)圖中將 、 短路即可,對交流通路的分析通常采用交流小信號等效模型來分析,3.8晶體管的交流小信號等效模型,基極輸入的交流電阻為 ，集電極的交流電流為 ，是電流控制電流源，交流小信號等效模型如圖3-8-2(a)所示,3.8.1混合 型模型(適合NPN、PNP,圖3-8-2,圖(b)是電壓控制電流源。 圖(c)考慮基極引線接觸電阻 和厄爾利效應(yīng)的輸出電阻 的電流控制電流源形式。一般取 則有： 圖(d)考慮基極引線接觸電阻 和厄爾利效應(yīng)的輸出電阻 的電壓控制電流源形式,3.8晶體管的交流小信號等效模型,發(fā)射極輸入的交流電阻為 ，集電極的交流電流為 ，是電壓控制電流源

24、，交流小信號等效模型如圖3-8-3(b)所示,3.8.2 T型模型(適合NPN、PNP) 共基極放大器,圖3-8-3,因此集電極的交流電流也可以看成是一個電流控制的受控源，如圖3-8-3(c)所示,又因為,3.8晶體管的交流小信號等效模型,分析方法 在實際放大器電路中，得到晶體管放大器的直流通路，并在此電路上確定晶體管的直流工作點的電壓與電流，如 或 由直流工作點狀態(tài)確定晶體管的交流小信號模型的有關(guān)參數(shù)： 如： 在實際放大器電路中，得到晶體管放大器的交流通路(將隔直電容和旁路電容短路) 選用一種盡可能簡單的交流小信號模型代替交流通路中的晶體管 分析電路，求解所需的量(如電壓增益、電流增益、輸入

25、阻抗、輸出阻抗及各部分的交流量等) 如有必要求解總瞬時量，則將相應(yīng)的直流量與交流量進行線性疊加,3.8.3 交流小信號等效模型應(yīng)用,3.8晶體管的交流小信號等效模型,實例分析：試分析圖3-8-4所示的晶體管放大器電路的電壓增益 ， 假設(shè) 。若輸入信號 (mV) ，請寫出集電極的輸出電 壓 的表達式,圖3-8-4,解：直流通路如圖,直流通路,交流小信號參數(shù)為,3.8晶體管的交流小信號等效模型,交流通路如圖(a,總瞬時值為,代入模型如圖(b,當(dāng)輸入信號 (mV)，則有,3.9 放大器電路的圖解分析,第一步，確定晶體管的靜態(tài)工作點Q，利用晶體管的輸入特性曲線 來確定晶體管的基極電流 ，如圖3-9-2

26、所示，其中 輸入負(fù)載線,放大器電路分析也可以利用圖形的方式進行求解，前提是必須知道晶體管的輸入輸出特性曲線,求解步驟,放大電路,圖3-9-2 輸入工作點圖解,3.9 放大器電路的圖解分析,第二步，確定晶體管的靜態(tài)工作點Q，利用晶體管的輸出特性曲線 ，依據(jù) 來確定晶體管的集電極電流 ，如圖3-9-3所示，其中 輸入負(fù)載線,要求： 工作點Q應(yīng)位于放大區(qū)內(nèi)，并且它所處的位置應(yīng)保證輸入信號幅度有合適的動態(tài)范圍,圖3-9-3 輸出工作點圖解,3.9 放大器電路的圖解分析,第三步，基極加交流信號 ，如圖3-9-4所示，此時基極的總瞬時電壓為 對應(yīng)于每個瞬時值，都可以畫出對應(yīng)的輸入負(fù)載線，這些輸入負(fù)載線與輸

27、入特性曲線相交，交點坐標(biāo)給出了相應(yīng)的,放大電路,圖3-9-4 輸入瞬時值圖解,3.9 放大器電路的圖解分析,第四步，在輸出特性曲線 中，如圖3-9-5所示。當(dāng) 瞬時變化時，工作點將沿著輸出負(fù)載線移動 (如A、B)，從而確定晶體管的集電極電流 和電壓 的波形，并進一步確定輸出交流信號的分量 和,圖3-9-5 輸出圖解,3.9 放大器電路的圖解分析,電阻 的大小也會影響輸出信號的幅度范圍，如圖3-9-6 較低的 值：其工作點 ，正向幅度會被嚴(yán)重限幅 較大的 值：其工作點 ，負(fù)向幅度會被嚴(yán)重限幅,工作點的選擇,工作點的位置選擇將影響信號的擺幅范圍，工作點Q 的位置應(yīng)盡可能選擇在信號正負(fù)擺幅相等的位置

28、,折中選擇,圖3-9-6,3.10晶體管放大器的直流偏置,分壓式偏置電路 常用偏置電路,3.10.1 單電源供電的偏置電路,在工程上： 一般取 ， (或者 )為 ， 兩端的壓降 通過電阻 和 的電流為發(fā)射極電流的十分之一,為減小 受溫度和 的影響，電路設(shè)計時應(yīng)滿足,圖3-10-1,例311 設(shè)計圖3-10-1（a）所示放大器的偏置電路，要求 ，電源電壓 。假設(shè)晶體管的,解：依據(jù)工程估算方法，因為 ， 取 ，則有 取 ，則 所以 因此發(fā)射極的電阻為 選擇通過電阻 和 電流為發(fā)射極電流的十分之一，即 因此 又因為 則可以得到,圖3-10-1,3.10晶體管放大器的直流偏置,正負(fù)電源供電圖3-10-

29、2,3.10.2 雙電源供電的偏置電路,與分壓式偏置類似，只是將 電壓換成 即可,為減小 受溫度和 的影響，電路設(shè)計時應(yīng)滿足,圖3-10-2,發(fā)射極電流,3.10晶體管放大器的直流偏置,3.10.3集電極與基極接電阻的偏置電路,圖3-10-3,偏置電路如圖3-10-3所示,發(fā)射極電流,與分壓式偏置類似，只是將 電壓換成 ， 換成 即可,為減小 受溫度和 的影響，電路設(shè)計時應(yīng)滿足,3.10晶體管放大器的直流偏置,3.10.4 恒流源偏置電路,圖3-10-4,恒流源偏置電路如圖3-10-4所示,發(fā)射極電流,發(fā)射極電流與晶體管的 及電阻 的取值無關(guān)，因此電阻 的值可以很大。 采用恒流源偏置方式簡化電

30、路設(shè)計,特點,說明：恒流源電路的實現(xiàn)將在后面的章節(jié)中介紹,3.11單級晶體管放大器電路,小信號放大器電路結(jié)構(gòu)如圖3-11-1所示,3.11.1放大器的性能指標(biāo),輸入阻抗：對信號源而言，放大器可以看作是它的負(fù)載，用等效 電阻 表示，稱為放大器的輸入阻抗，即,性能指標(biāo),圖3-11-1,3.11單級晶體管放大器電路,輸出阻抗：對負(fù)載而言，放大器可以看作是它的等效信號源，輸 出阻抗是該等效信號源的內(nèi)阻，稱為輸出阻抗，用 表示。定義為輸出端的開路電壓與負(fù)載短路電流的比值,3.11.1放大器的性能指標(biāo),圖3-11-2,外加的電壓電流法求取輸出阻抗：移去放大器電路中的獨立源(獨立電壓源短路、獨立電流源開路)

31、，并將負(fù)載用外加的電壓 取代，求取電流 ,如圖3-11-2所示。 則輸出阻抗定義為,3.11單級晶體管放大器電路,相互轉(zhuǎn)換關(guān)系,3.11.1放大器的性能指標(biāo),增益：也稱為放大倍數(shù)，常用A表示。定義為放大器的輸出量與輸入量的比值，衡量放大器放大電信號的能力,四種增益形式 電壓增益： 電流增益： 互阻增益： 互導(dǎo)增益,3.11單級晶體管放大器電路,基 極、發(fā)射極可作信號的輸入端 發(fā)射極、集電極可作信號的輸出端,3.11.2晶體管放大器的基本組態(tài),三種基本組態(tài)電路,NPN型,PNP型,3.11單級晶體管放大器電路,交流通路如圖3-11-4(a)所示，交流小信號模型電路如圖3-11-4(b)所示,3.

32、11.3共發(fā)射極放大器,令獨立電壓源 ，相應(yīng)的 ，則 ，因此 放大器的輸出阻抗為,輸入阻抗,圖3-11-4,輸出阻抗,3.11單級晶體管放大器電路,當(dāng)集電極開路時，即 ，此時放大器的增益達到最大值,增益,電壓增益,負(fù)號表示反相,或者,源電壓增益：輸出信號 與信號源 的比值，因,電流增益,例3.12共發(fā)射極放大器電路如圖3-11-5所示。試求輸入阻抗、輸出阻抗及電壓增益,晶體管小信號參數(shù),解：直流分析：直流通路如右下圖,圖3-11-5,，,交流通路如圖及交流小信號模型電路如下所示,輸入阻抗,輸出阻抗,電壓增益,3.11單級晶體管放大器電路,發(fā)射極接電阻的共發(fā)射極放大器如圖3-11-8，也稱為改進型的共發(fā)放大器電路。 對應(yīng)的交流通路及交流小信號等效電路如下圖所示,3.11.4發(fā)射極接電阻的共發(fā)射極放大器,圖3-11-8,交流通路 交流小信號等效電路,3.11單級晶體管放大器電路,工程估算時忽略電阻,輸入阻抗 輸出阻抗,輸入輸出阻抗,或采用電阻折算法,若計入電阻 ，則有(推算略,輸入阻抗 輸出阻抗,3.11單級晶體管放大器電路,電壓增益(不計,優(yōu)點：克服溫度變化對晶體管 影響，提高放大器電路的工作穩(wěn)定性,3.11單級晶體管放大器電路,交流通路如圖3-11-9(a)，不計 的交流小信號模型電路圖3-11-9(b,3.1