西安交大模電課件第2章半導(dǎo)體三極管及其放大電路基礎(chǔ)

1、上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 2 半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ) 2.1 半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管 2.2 共射極放大電路的組成和工作原理共射極放大電路的組成和工作原理 2.3 放大電路的靜態(tài)分析放大電路的靜態(tài)分析 2.4 放大電路的動態(tài)分析放大電路的動態(tài)分析 2.5 靜態(tài)工作點的選擇和穩(wěn)定靜態(tài)工作點的選擇和穩(wěn)定 2.6 共集電極和共基極放大電路共集電極和共基極放大電路 2.7 多級放大電路多級放大電路 2.8 放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 2 半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)

2、半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ) 2.1 半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管 半導(dǎo)體三極管又稱簡稱晶體管。半導(dǎo)體三極管又稱簡稱晶體管。 半導(dǎo)體三極管的放大作用和開關(guān)作用，促半導(dǎo)體三極管的放大作用和開關(guān)作用，促 使了電子技術(shù)的的躍。使了電子技術(shù)的的躍。 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體三極管圖片半導(dǎo)體三極管圖片 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 2.1.1 半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu) 1. . NPN型三極管結(jié)構(gòu)示意圖和符號型三極管結(jié)構(gòu)示意圖和符號 （2）根據(jù)使用的半導(dǎo)體材料分

3、根據(jù)使用的半導(dǎo)體材料分: : 硅管和鍺管硅管和鍺管 （1） 根據(jù)結(jié)構(gòu)分根據(jù)結(jié)構(gòu)分: NPN型和型和PNP型型 三極管的主要類型三極管的主要類型 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) NN+P 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)集電區(qū)基區(qū)基區(qū) 發(fā)射極發(fā)射極E(e)集電極集電極C(c) 發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)Je集電結(jié)集電結(jié)Jc 基極基極B(b) 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) NPN型三極管符號型三極管符號 B (b) E(e) T C(c) NN+P 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)集電區(qū)基區(qū)基區(qū) 發(fā)射極發(fā)射極E(e)集電極集電極C(c) 發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)Je 集電結(jié)集電結(jié)Jc 基極

4、基極B(b) 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 2、PNP型三極管結(jié)構(gòu)示意圖和符號型三極管結(jié)構(gòu)示意圖和符號 PNP型三極管符號型三極管符號 B (b) E(e) T C(c) E(e) 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)集電區(qū) 基區(qū)基區(qū) PP+N C(c) B(b) JeJc 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) （1）發(fā)射區(qū)小，摻雜濃度大發(fā)射區(qū)小，摻雜濃度大。 3、三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點（具有放大作用的內(nèi)部條件）三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點（具有放大作用的內(nèi)部條件）： （2）集電區(qū)摻雜濃度低，集電結(jié)面積大。集電區(qū)摻雜濃度低，集電結(jié)面積大。 （3）基區(qū)摻雜濃度很低，且

5、很薄。基區(qū)摻雜濃度很低，且很薄。 NN+P 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)集電區(qū)基區(qū)基區(qū) E B C 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 2.1.2 三極管工作原理（以三極管工作原理（以NPN型管為例）型管為例） 依據(jù)兩個依據(jù)兩個PN結(jié)的偏置情況結(jié)的偏置情況 放大狀態(tài)放大狀態(tài) 飽和狀態(tài)飽和狀態(tài) 截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài) 倒置狀態(tài)倒置狀態(tài) 晶體管的工作狀態(tài)晶體管的工作狀態(tài) 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 1發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置放大狀態(tài)放大狀態(tài) 原理圖原理圖 電路圖電路圖 E R C R E I C I BE U CB U

6、 B I CC V EE V T EE V E R CC V C R C I c N N P BE U CB U E I b e B I + + + + 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) (1) 電流關(guān)系電流關(guān)系 a. 發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子 形成發(fā)射極電流形成發(fā)射極電流IE。 。 發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子 EE V E R CC V C R c N N P BE U CB U E I b e 稱擴散到基區(qū)的發(fā)射稱擴散到基區(qū)的發(fā)射 區(qū)多子為非平衡少子區(qū)多子為非平衡少子 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 基

7、區(qū)向發(fā)射區(qū)擴散空穴基區(qū)向發(fā)射區(qū)擴散空穴 基區(qū)向發(fā)射區(qū)擴散空穴基區(qū)向發(fā)射區(qū)擴散空穴 發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子 形成空穴電流。形成空穴電流。 EE VE R CC VC R c N N P BE U CB U E I b e 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 因為發(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)濃度，因為發(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)濃度， 空穴電流忽略不記?？昭娏骱雎圆挥?。 基區(qū)向發(fā)射區(qū)擴散空穴基區(qū)向發(fā)射區(qū)擴散空穴 發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子 EE VE R CC VC R c N N P BE U CB U E I b e 上頁上頁 下頁下頁后

8、退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) b. 基區(qū)電子擴散和復(fù)合基區(qū)電子擴散和復(fù)合 非平衡少子在基區(qū)復(fù)非平衡少子在基區(qū)復(fù) 合，形成基極電流合，形成基極電流IB IB 非平衡少子向非平衡少子向 集電結(jié)擴散集電結(jié)擴散 EE VE R CC VC R c N N P BE U CB U E I b e 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 非平衡少子非平衡少子 到達(dá)集電區(qū)到達(dá)集電區(qū) IB C. 集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)擴散過來的電子集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)擴散過來的電子 IC 形成集電極電流形成集電極電流IC EE VE R CC VC R c N N P BE U CB U E I

9、b e 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 形成反向飽和電流形成反向飽和電流ICBO 集電區(qū)、基區(qū)少子相互漂移集電區(qū)、基區(qū)少子相互漂移 少子相互漂移少子相互漂移 ICBO IC IB EE VE R CC VC R c N N P BE U CB U E I b e 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 三極管的電流分配關(guān)系動畫演示三極管的電流分配關(guān)系動畫演示 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 0 E C CBO I I I 發(fā)射結(jié)回路為輸入回路，集電結(jié)回路為輸出回路。發(fā)射結(jié)回路為輸入回路，集電結(jié)回路為輸出回路。 定

10、義定義 基極是兩個回路的公共端，稱三極管這種接法為基極是兩個回路的公共端，稱三極管這種接法為共基極接法。共基極接法。 稱為共基極直流電流放大系數(shù)稱為共基極直流電流放大系數(shù) 輸入回路輸入回路 輸出回路輸出回路 E I E R C R C I BE U CB U B I CC V EE V T 理解為電流分配關(guān)系理解為電流分配關(guān)系 則發(fā)射則發(fā)射100個電子，擴個電子，擴 散了散了99個，復(fù)合個，復(fù)合1個個 99. 0 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 各電極電流之間的關(guān)系各電極電流之間的關(guān)系 CBOEC III IE=IC+IB CBOEB )1(III EE V E

11、R CC V C R c N N P BE U CB U E I b e IB IC ICBO 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 晶體管共射極接法晶體管共射極接法 原理圖原理圖 電路圖電路圖 T C I CE U C R CC V E I BB V B R BE U B I BB VB R CC VC R c N N P BE U CE U E I b e IB IC ICBO 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 0 B C CBO I I I 定義定義 為三極管共射極直為三極管共射極直 流電流放大系數(shù)流電流放大系數(shù) BB VB R CC

12、VC R c N N P BE U CE U E I b e IB IC ICBO 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 995. 095. 0 20020 1 得得 1 或或 的關(guān)系式的關(guān)系式 由由 BCE III 由由 及及的定義的定義 與與 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 如果如果 UBE 0，那么那么IB 0， IC 0 ，IE 0 當(dāng)輸入回路電壓當(dāng)輸入回路電壓 U BE =UBE+ +UBE 那么那么 I B =IB+ +IB I C =IC+ +IC I E =IE+ +IE 如果如果 UBE 0，那么那么IB 0， IC 0

13、，IE UB UE PNPPNP管管： UC UB UBE b. IC=IB c. IC與與UCE無關(guān)無關(guān) 飽和區(qū)飽和區(qū) 放大區(qū)放大區(qū) iiB= 20 A 0 40 60 80 100 2468 / V uCE 0 1 2 3 4 C/ mA 截止區(qū)截止區(qū) a. UBE死區(qū)電壓死區(qū)電壓 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) NPN管與管與PNP型管的區(qū)別型管的區(qū)別 iB、uBE、iC、 iE 、uCE的極性二者相反的極性二者相反 PNP管電路管電路 B i BE u C i CE u E i NPN管電路管電路 B i BE u C i CE u E i 上頁上頁 下頁

14、下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 硅管與鍺管的區(qū)別硅管與鍺管的區(qū)別: : （3） 鍺管的鍺管的ICBO比硅管大比硅管大 （1） 死區(qū)電壓約為死區(qū)電壓約為 硅管硅管0 0.5 V 鍺管鍺管0.1V （2） 導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降| |uBE| | 鍺管鍺管0.3V 硅管硅管0 0.7 V 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 2.1.4 半導(dǎo)體三極管的主要電參數(shù)半導(dǎo)體三極管的主要電參數(shù) 1. 直流參數(shù)直流參數(shù) （3）發(fā)射極開路，集電極發(fā)射極開路，集電極基極間反向飽和電流基極間反向飽和電流 ICBO （1）共基極直流電流放大系數(shù)共基極直流電流放大系數(shù) 0 E C C

15、BO I I I （2）共射極直流電流放大系數(shù)共射極直流電流放大系數(shù) 0 B C CBO I I I （4）基極）基極開路，集電極開路，集電極發(fā)射極間反向飽和電流發(fā)射極間反向飽和電流 ICEO 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 2. 交流參數(shù)交流參數(shù) （1）共基極交流電流放大系數(shù)共基極交流電流放大系數(shù) E C i i 值與值與iC的的 關(guān)系曲線關(guān)系曲線 （2）共射極交流電流放大系數(shù)共射極交流電流放大系數(shù) B C i i 常數(shù)常數(shù) iC 0 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 3. 極限參數(shù)極限參數(shù) (4) 集電極最大允許電流集電極最大允許電

16、流ICM (1) 集電極開路時發(fā)射極集電極開路時發(fā)射極基極間反向擊穿電基極間反向擊穿電 壓壓U（ （BR）EBO (2) 發(fā)射極開路時集電極發(fā)射極開路時集電極基極間反向擊穿基極間反向擊穿 電壓電壓U（ （BR）CBO (3) 基極開路時集電極基極開路時集電極發(fā)射極間反向擊穿發(fā)射極間反向擊穿 電壓電壓U（ （BR）CEO 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) iC uCE 0 U (BR)CEO ICM PCM 不安全區(qū)不安全區(qū) 安全區(qū)安全區(qū) (5) 集電極最大允許功率耗散集電極最大允許功率耗散PCM 晶體管的安全工作區(qū)晶體管的安全工作區(qū) 等功耗線等功耗線PC=PCM =

17、uCE iC 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 2.1.5 溫度對管子參數(shù)的影響溫度對管子參數(shù)的影響 1對對的影響的影響 CT /)%15 . 0( 10 )CBO()CBO( 0 0 2 TT TT II 2對對ICBO的影響的影響 3對對UBE的影響的影響 C T U U /mV)5 . 22( BE BE 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 判別晶體管工作狀態(tài)方法判別晶體管工作狀態(tài)方法 如果已知各極電位（如果已知各極電位（ UB 、UC、 UE ）直接判斷直接判斷 BC U UBE 0 0 求求 I IB B及及I ICSCS 飽和飽

18、和 放大放大 正偏正偏 倒置倒置 反偏反偏截止截止 CSB II CSB II BC U 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 思思 考考 題題 2. 為什么晶體管基區(qū)摻雜濃度小而且做的很??？為什么晶體管基區(qū)摻雜濃度小而且做的很薄？ 1. 晶體管的發(fā)射極和集電極是否可以調(diào)換使用？晶體管的發(fā)射極和集電極是否可以調(diào)換使用？ 3. 晶體管在輸出特性曲線的飽和區(qū)工作時，其電流放晶體管在輸出特性曲線的飽和區(qū)工作時，其電流放 大系數(shù)和在放大區(qū)工作時是否一樣大？大系數(shù)和在放大區(qū)工作時是否一樣大？ 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 2.2 共射極放大電路的組

19、成和工作原理共射極放大電路的組成和工作原理 2.2.1 放大電路概述放大電路概述 1放大電路的用途放大電路的用途 : : 把微弱的電信號不失真地放大把微弱的電信號不失真地放大 到負(fù)載所需的數(shù)值。到負(fù)載所需的數(shù)值。 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 放放大大器器 直直 流流 電電 源源 話筒話筒 輸入輸入 喇叭喇叭 輸出輸出 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 2放大電路的主要性能指標(biāo)放大電路的主要性能指標(biāo) 放大器性能指標(biāo)測量原理方框圖放大器性能指標(biāo)測量原理方框圖 被被 測測 放放 大大 電電 路路 負(fù)負(fù) 載載 正正 弦弦 波波 信信 號號 源源 + + 直直 流流 電電 源源 s u

20、 i u o u L R o R S R i0u Au o i i i i R + + + + + + 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 互導(dǎo)放大倍數(shù)互導(dǎo)放大倍數(shù)Ag i o U I Ag i o I U Ar 互阻放大倍數(shù)互阻放大倍數(shù) Ar i o I I Ai 電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù)Ai i o U U A u 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)Au + + 直直流流電電源源 s u i u o u L R o R S R i0u A u o i i i i R + + + + + + (1) 放大倍數(shù)放大倍數(shù) A 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技

21、術(shù)基礎(chǔ) (2) 輸入電阻輸入電阻Ri i i i I U R Ri越大，越大，Ui也就越大，電路的放大能力越強。也就越大，電路的放大能力越強。 S iS i i U RR R U a. 由于由于 b. Ri越大，輸入電流越大，輸入電流ii越小，越小，信號源的負(fù)載越小。信號源的負(fù)載越小。 + + 直直流流電電源源 s u i u o u L R o R S R i0u A u o i i i i R + + + + + + Ri 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) (3) 輸出電阻輸出電阻Ro 定義：定義： L s 0 o R U I U R 測量電路測量電路 被被 +

22、 + 測測 放放 大大 電電 路路 直直 流流 電電源源 s u s R u + + i Ro 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 對輸出電壓的電路對輸出電壓的電路 即即 Ro越小，輸出電壓越穩(wěn)定，電路帶載能力越強。越小，輸出電壓越穩(wěn)定，電路帶載能力越強。 iu0 oL L o uA RR R u 0 O R iuo O uAu + + 直直流流電電源源 s u i u o u L R o R S R i0u A u o i i i i R + + + + + + 由于由于 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 測量測量Ro的一種方法的一種方法

23、 L oL o o )1(R U U R oL U帶負(fù)載時的輸出電壓帶負(fù)載時的輸出電壓 o U負(fù)載開路時的輸出電壓負(fù)載開路時的輸出電壓 + + 直直流流電電源源 s u i u o u L R o R S R i0u Au o i i i i R + + + + + + S 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) (4) 全諧波失真度全諧波失真度D 1 2n 2 U U D n (5) 動態(tài)范圍動態(tài)范圍Uo p-p 也稱為最大不失真輸出電壓。也稱為最大不失真輸出電壓。 即諧波電壓總有效值與基波電壓有效值之比即諧波電壓總有效值與基波電壓有效值之比 使輸出電壓使輸出電壓uo的

24、非線性失真度達(dá)到某一規(guī)定數(shù)值時的非線性失真度達(dá)到某一規(guī)定數(shù)值時 的的uo的峰的峰峰值。峰值。 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) (6) 頻帶寬度頻帶寬度fbw )( f 相頻特性相頻特性 uu A U U A i o 由由得得 幅頻特性幅頻特性 )( uu fAA fL 幅頻特性曲線幅頻特性曲線 fH f u A mu A 2 mu A fBW 相頻特性曲線相頻特性曲線 90 _o 180 _o 225 _o 270 _o 135 _o fBW f 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 2.2.2 共射極放大電路的組成及其工作原理共射極放大電

25、路的組成及其工作原理 1. 共射極放大電路的組成共射極放大電路的組成 電路存在的問題：電路存在的問題： （1）信號源與放大電信號源與放大電 路相互影響。路相互影響。 （2）放大電路與負(fù)載放大電路與負(fù)載 相互影響。相互影響。 T VBB VCC iB uBE _ uCE iC + RB RC i u + _ + _ RL _ uO + 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 各元器件的作用：各元器件的作用： T放大器件放大器件 隔離放大電路對信號源和負(fù)載隔離放大電路對信號源和負(fù)載 的直流影響。的直流影響。 溝通信號源、放大電路、負(fù)載溝通信號源、放大電路、負(fù)載 之間的信號傳遞

26、通道。之間的信號傳遞通道。 耦合電容耦合電容C1、 、 C2 改進的共射改進的共射 極放大電路極放大電路 o u 2 C i u CC V B R C R 1 C BB V T L R 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 為為T提供提供Je正偏電壓正偏電壓UBE VBB、 、RB 提供基極偏置電流提供基極偏置電流IB VCC 為為T提供提供Jc反偏電壓反偏電壓UCE 為電路提供能量為電路提供能量 o u 2 C i u CC V B R C R 1 C BB V T L R 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) RC 使集電極有合適的電流使集電

27、極有合適的電流IC 轉(zhuǎn)換集電極電流信號為電壓信號轉(zhuǎn)換集電極電流信號為電壓信號, , 實現(xiàn)電壓放大實現(xiàn)電壓放大 o u 2 C i u CC V B R C R 1 C BB V T L R 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 只用一個電源，只用一個電源， 減少電源數(shù)。減少電源數(shù)。 （1）電路的簡化）電路的簡化 （2）電路畫法）電路畫法 o u 2 C i u CC V B R C R 1 C T L R 不畫電源符號，不畫電源符號， 只寫出電源正只寫出電源正 極對地的電位。極對地的電位。 o u 2 C i u CC V B R C R 1 C T L R 上頁上頁

28、下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 放大電路的兩放大電路的兩 種工作狀態(tài)：種工作狀態(tài)： 靜態(tài)靜態(tài) 當(dāng)輸入信號為零時電路的工作狀態(tài)。當(dāng)輸入信號為零時電路的工作狀態(tài)。 靜態(tài)時放大電路只有直流分量。靜態(tài)時放大電路只有直流分量。 動態(tài)動態(tài)有輸入信號時電路的工作狀態(tài)。有輸入信號時電路的工作狀態(tài)。 動態(tài)時電路中的信號為交直流分量的疊加。動態(tài)時電路中的信號為交直流分量的疊加。 o u 2 C i u CC V B R C R 1 C T L R 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 注：不同書寫體字母的含義注：不同書寫體字母的含義 UBEIB 大寫字母，大寫下標(biāo)，表示

29、直流量。大寫字母，大寫下標(biāo)，表示直流量。 ube小寫字母，小寫下標(biāo)，表示交流瞬時值。小寫字母，小寫下標(biāo)，表示交流瞬時值。 uBE小寫字母，大寫下標(biāo)，表示交、直混合量。小寫字母，大寫下標(biāo)，表示交、直混合量。 Ube大寫字母，小寫下標(biāo)，表示交流分量有效值。大寫字母，小寫下標(biāo)，表示交流分量有效值。 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 信號的傳遞過程信號的傳遞過程 ceo uu iBEQBE uUu bBQB iIi cCQC iIi ceCEQCE uUu C2隔直作用隔直作用 o u 2 C i u CC V B R C R 1 C T L R B E C 上頁上頁 下頁

30、下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 2.3 放大電路的靜態(tài)分析放大電路的靜態(tài)分析 靜態(tài)分析靜態(tài)分析就是通過放大就是通過放大 電路的直流通路求解靜態(tài)工電路的直流通路求解靜態(tài)工 作點值作點值IBQ、ICQ、UCEQ。 。 直流通路直流通路 CE U CC V B R C R T BE U C I B I o u 2 C i u CC V B R C R 1 C T L R 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 2.3.1 圖解法在放大電路靜態(tài)分析中的應(yīng)用圖解法在放大電路靜態(tài)分析中的應(yīng)用 1輸入回路輸入回路 列寫輸入回路方程列寫輸入回路方程 VCC=iBRB+uB

31、E 求解靜態(tài)工作點的常用方法求解靜態(tài)工作點的常用方法 圖解法圖解法 估算法估算法 CE U CC V B R C R T BE U C I B I 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 直流負(fù)載線與三極管輸入特性曲線的交點，即為直流負(fù)載線與三極管輸入特性曲線的交點，即為 放大電路的輸入靜態(tài)工作點放大電路的輸入靜態(tài)工作點Qi。 在在iB、 uBE坐標(biāo)系上是一條直線坐標(biāo)系上是一條直線 稱為輸入回路的直流負(fù)載線稱為輸入回路的直流負(fù)載線 VCC=iBRB+uBE 方程方程 BQ I BEQ U i Q BCC / RV P K CC V 三極管輸入三極管輸入 特性曲線特性曲線

32、直流負(fù)載線直流負(fù)載線 0 iB uBE 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 2輸出回路輸出回路 VCC=iCRC+uCE 輸出回路方程輸出回路方程 稱為輸出回路的直流負(fù)載線稱為輸出回路的直流負(fù)載線 CCC / RV CC V M N 直流負(fù)載線直流負(fù)載線 輸出輸出 特性特性 曲線曲線 直流負(fù)載線與晶體管輸出特直流負(fù)載線與晶體管輸出特 性曲線的交點，即為放大電性曲線的交點，即為放大電 路的輸出靜態(tài)工作點路的輸出靜態(tài)工作點Qo。 o Q CQ I CEQ U 在在iC、 uCE坐標(biāo)系上是一條直線坐標(biāo)系上是一條直線 iC 0 uCE CE U CC V B R C R T

33、BE U C I B I 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 2.3.2 估算法在放大電路靜態(tài)分析中的應(yīng)用估算法在放大電路靜態(tài)分析中的應(yīng)用 BQCQ II UCEQ=VCCICQRC 式中，式中，|UBEQ |硅管可取為硅管可取為0.7V，鍺管鍺管0.3V 由輸入回路方程由輸入回路方程 VCC=IBQRB+UBEQ B BEQCC BQ R UV I 得得 CE U CC V B R C R T BE U C I B I （1 1） （3 3） （2 2） 三步法！三步法！ 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 在靜態(tài)分析基礎(chǔ)上，分析電路中的交

34、流分量之間在靜態(tài)分析基礎(chǔ)上，分析電路中的交流分量之間 關(guān)系。主要求出各種動態(tài)參數(shù)關(guān)系。主要求出各種動態(tài)參數(shù)。 2.4 放大電路的動態(tài)分析放大電路的動態(tài)分析 常用的分析方法常用的分析方法 圖解法圖解法 微變等效電路法微變等效電路法 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 2.4.1 圖解法在放大電路動態(tài)分析中的應(yīng)用圖解法在放大電路動態(tài)分析中的應(yīng)用 設(shè)輸入信號設(shè)輸入信號ui=Uimsinw wt V o u 2 C i u CC V B R C R 1 C T L R 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 1當(dāng)當(dāng)RL=時時 在輸入回路在輸入回路 uBE

35、=UBEQ+ ui t 0 BE u BEQ U i u uBE波形圖波形圖 o u 2 C i u CC V B R C R 1 C T L R 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) i Q BQ I BQ I B2 i B1 i BEQ U iB的波形圖的波形圖 工作點的移動工作點的移動 uBE波形圖波形圖 （1） iB的形成過程的形成過程 已知已知Q a b t 0 BE u 0 t B i B i 0 BE u 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) a b BQB Ii o Q t M N CCC / RV CC V 0 CE u C i

36、 0 t CE u CEQ U CEQ U CQ I CQ I iB1 iB2 (2) 輸出波形輸出波形 已知已知Q 已知已知 iB 工作點的移動工作點的移動 uCE波形圖波形圖iC波形圖波形圖 輸出電壓輸出電壓uo 0 C i 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 已知輸入信號已知輸入信號 小結(jié)：小結(jié)： 輸出信號波形輸出信號波形 輸出電壓輸出電壓uo與輸入電壓與輸入電壓ui相位相反相位相反 0 t o u 0 t i u 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) (2) 如果靜態(tài)工作點如果靜態(tài)工作點Q太低太低 i Q BQ I BQ I BEQ U

37、 工作點的移動工作點的移動 uBE波形圖波形圖 a b 已知已知Q iB1 iB2 iB的波形圖的波形圖 a. 輸輸 入入 波波 形形 0 t B i t 0 BE u B i 0BE u 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) a b BQB Ii o Q CEQ U CEQ U CQ I CQ I iB1 iB2 已知已知Q 已知已知 iB 工作點的移動工作點的移動 uCE波形圖波形圖 iC波形圖波形圖 輸出電壓輸出電壓 b. 輸出波形輸出波形 截止截止 失真失真 t M N CCC / RV CC V 0 CE u C i 0 t CE u 0 C i 上頁上頁 下

38、頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) i Q BQ I BQ I BEQ U 0 B i t 0 t 0 B i BE u BE u 工作點的移動工作點的移動 uBE波形圖波形圖 a b 已知已知Q iB1 iB2 iB的波形圖的波形圖 a. 輸輸 入入 波波 形形 (3) 如果靜態(tài)工作點如果靜態(tài)工作點Q太高太高 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) a b BQB Ii o Q CEQ U CEQ U CQ I CQ I iB1 iB2 已知已知Q 已知已知 iB 工作點的移動工作點的移動 uCE波形圖波形圖 iC波波 形圖形圖 b. 輸出波形輸出波形 輸

39、出輸出 電壓電壓 飽和飽和 失真失真 t M N CCC / RV CC V 0 CE u C i 0 t CE u 0 C i 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 小結(jié)：小結(jié)： 靜態(tài)工作點不合適靜態(tài)工作點不合適 ，將使工作點進入非線性區(qū)，將使工作點進入非線性區(qū) 而產(chǎn)生非線性失真（飽和失真、截止失真）。而產(chǎn)生非線性失真（飽和失真、截止失真）。 工作點合適就一定不工作點合適就一定不 會失真？會失真？ 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) i Q BQ I BQ I BEQ U 0 B i t 0 t 0 B i BE u BE u 工作點的移動工

40、作點的移動 uBE波形波形 a b 已知已知Q iB1 iB2 iB的波形的波形 a. 輸輸 入入 波波 形形 (4) 如果輸入信號太大如果輸入信號太大 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) a b BQB Ii o Q CEQ U CEQ U CQ I CQ I iB1 iB2 已知已知Q 已知已知 iB 工作點的移動工作點的移動 uCE波形波形 iC波形波形 b. 輸出波形輸出波形 t M N CCC / RV CC V 0 CE u C i 0 t CE u 0 C i 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) CCQR I CEQ U （忽略

41、（忽略 UCES和和ICBO）(5) 放大電路的動態(tài)范圍放大電路的動態(tài)范圍 a. 如果如果UCEQ=ICQRC=VCC/2 CQ I iB波形波形 iB1 iB2 iB3 uo1 uo2 uo3 輸輸 出出 波波 形形 =2ICRC Uopp=2UCEQ =VCC 0 t CE u 0 M N CCC / RV CE u CC V C i o Q 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) CCQR I CEQ U b. 如果如果UCEQICQRC CQ I iB波形波形 iB1 iB2 iB3 輸輸 出出 波波 形形 Uopp=2ICRC uo1uo2 uo3 CEQ U

42、0 t CE u 0 M N CCC / RV CE u CC V C i o Q 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 基本共射極放大電路的波形分析動畫演示基本共射極放大電路的波形分析動畫演示 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 結(jié)論結(jié)論: : (2) uo與與ui的相位相反。的相位相反。 (3) ui的幅度過大或靜態(tài)工作點不合適的幅度過大或靜態(tài)工作點不合適 ，將產(chǎn)生非線，將產(chǎn)生非線 性失真（飽和失真、截止失真）。性失真（飽和失真、截止失真）。 (4) 放大電路信號放大電路信號 iB=IB+ib uBE=UBE+ui iC=IC+ic uCE

43、=UCE+uce (1) 共射極放大電路有電壓放大能力。共射極放大電路有電壓放大能力。 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) CCCCQCEQOPP 22VRIUU (5) 動態(tài)范圍動態(tài)范圍(忽略忽略ICEO和和UCES) (a) Qo點在負(fù)載線的中點點在負(fù)載線的中點 UCEQ=ICQRC =VCC/2 Uo pp=2ICQRC (b) Qo點在負(fù)載線中點下方點在負(fù)載線中點下方 UCEQICQRC 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) (c) Qo點在負(fù)載線中點上方點在負(fù)載線中點上方 (6) 非線性失真的特點：非線性失真的特點： Uopp=2mi

44、n UCEQ， ICQRC UCEQICQRC 飽和失真：輸出電壓波形的下半部被削平。飽和失真：輸出電壓波形的下半部被削平。 截止失真：輸出電壓波形的上半部被削平。截止失真：輸出電壓波形的上半部被削平。 (d) Uopp的一般表示式的一般表示式 Uo pp=2 UCEQ 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 2當(dāng)當(dāng)RL時時 （1）放大電路的交流通路）放大電路的交流通路 交流通路畫法：交流通路畫法： 耦合電容短路耦合電容短路 直流電壓源短路直流電壓源短路(接地）接地） o u 2 C i u CC V B R C R 1 C T L R 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電

45、子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 交流通路交流通路 o u i u B R C R T L R o u 2 C i u CC V B R C R 1 C T L R 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) RL RC/RL 由放大電路的交流通路可知由放大電路的交流通路可知 式中式中 ic o u i u B R C R T L R ce u CLcceo / RRiuu LcR i 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) ceCEQCE uUu 由于由于 Lcce Riu LCQCCEQCE )(RIiUu 故故 cCQC iIi LCLCQCEQ RiR

46、IU LCCC RiV （2） 交流負(fù)載線交流負(fù)載線 式中式中 LCQCEQCC RIUV 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 該直線稱為放大電路的該直線稱為放大電路的交流負(fù)載線。交流負(fù)載線。 在在uCE和和iC的坐標(biāo)中，也表示一條直線的坐標(biāo)中，也表示一條直線 M 直流負(fù)載線直流負(fù)載線 交流負(fù)載線交流負(fù)載線 P UCEQ+ICQ RL L / 1 R a b iC uCE 0 QO N ICQ a b CEQ U C /1 R CCC / RV LCCCCE RiVu 式式 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 交流負(fù)載線及放大電路波形分析交流

47、負(fù)載線及放大電路波形分析 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 交流負(fù)載線的特點交流負(fù)載線的特點: d. 電路的工作點沿交流負(fù)載線移動電路的工作點沿交流負(fù)載線移動。 a. 斜率為斜率為1/RL b. 經(jīng)過靜態(tài)工作點經(jīng)過靜態(tài)工作點Q c. 與橫軸的交點為與橫軸的交點為UCEQ+ICQ RL iC uCE 0 QO M N ICQ a b P CEQ U UCEQ+ICQ RL 直流負(fù)載線直流負(fù)載線 交流負(fù)載線交流負(fù)載線 L / 1 R L /1 R a b CCC / RV 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) e. 動態(tài)范圍動態(tài)范圍 (a) 比電

48、路空載時小。比電路空載時小。 (b),min2 LCQCEQOPP RIUU ),min( LCQCESCEQOPP RIUUU 2 (c) 當(dāng)考慮當(dāng)考慮UCES時時 iC uCE 0 QO M N ICQ a b P CEQ U UCEQ+ICQ RL 直流負(fù)載線直流負(fù)載線 交流負(fù)載線交流負(fù)載線 L / 1 R C /1 R a b CCC / RV 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) （2）作圖煩瑣，作圖煩瑣，Ui很小時難以作圖。很小時難以作圖。 圖解法的特點圖解法的特點 （1）便于觀察。便于觀察。 （3）放大電路一些性能指標(biāo)無法由圖解法求得。放大電路一些性能指標(biāo)無法由圖解法求得。 上頁上頁 下頁下頁后退后退 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 2.4.2 微變等效電路法在放大電路動態(tài)分析中的應(yīng)用微變等效電路法在放大電路動態(tài)分析中的應(yīng)用 1晶體管的晶體管的H參數(shù)微變等效電路參數(shù)微變等效電路 （1） 晶體管線性化的條件：晶體管線性化的條件： 電路工作在小信號狀態(tài)。電路工作在小信號狀態(tài)。 a. iB與與 uBE 之間具有線性關(guān)系之間具有線性