第7章_晶體管及其放大電路

1、第第7章章 晶體管及其放大電路晶體管及其放大電路7.1 晶體管晶體管 7.2 放大電路的直流偏置放大電路的直流偏置7.3 共射極放大電路共射極放大電路7.4 共集電極和共基極放大電路共集電極和共基極放大電路 7.5 組合放大電路組合放大電路 7.6 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)7.1.1 晶體管的結(jié)構(gòu)晶體管的結(jié)構(gòu) 發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié) 集電結(jié)集電結(jié) 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū) N P N 基區(qū)基區(qū) 集電區(qū)集電區(qū) c 集電集電極極 e 發(fā)射發(fā)射極極 b 基極基極 b （a）內(nèi)部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) （b）結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖 （c）電路符號(hào)電路符號(hào) 集電區(qū)集電區(qū) 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū) 基區(qū)基區(qū) c e 1、NPN型晶體管的結(jié)

2、構(gòu)和電路符號(hào)型晶體管的結(jié)構(gòu)和電路符號(hào) （c）圖中的箭頭表示發(fā)射結(jié)正向電流的方向。）圖中的箭頭表示發(fā)射結(jié)正向電流的方向。 2、PNP型晶體管的結(jié)構(gòu)和電路符號(hào)型晶體管的結(jié)構(gòu)和電路符號(hào) 3、常見(jiàn)晶體管的封裝外形如圖所示：、常見(jiàn)晶體管的封裝外形如圖所示： 發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié) 集電結(jié)集電結(jié) 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū) N P P 基區(qū)基區(qū) 集電區(qū)集電區(qū) c 集電集電極極 e 發(fā)射發(fā)射極極 b基極基極 （a）結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖示意圖 （b）電路符號(hào)電路符號(hào) b c e 7.1.2 晶體管的工作原理晶體管的工作原理 內(nèi)部條件：內(nèi)部條件：發(fā)射區(qū)摻雜濃度很高；基區(qū)很薄，摻雜濃度低；集電區(qū)發(fā)射區(qū)摻雜濃度很高；基區(qū)很薄，摻雜濃度低；集電區(qū)

3、面積很大，摻雜濃度遠(yuǎn)低于發(fā)射區(qū)。通過(guò)制造工藝保證內(nèi)部條件的面積很大，摻雜濃度遠(yuǎn)低于發(fā)射區(qū)。通過(guò)制造工藝保證內(nèi)部條件的實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)。外部條件：外部條件：發(fā)射結(jié)加正向電壓（正向偏置），集電結(jié)加反向電壓發(fā)射結(jié)加正向電壓（正向偏置），集電結(jié)加反向電壓（反向偏置）。通過(guò)電路設(shè)計(jì)保證外部條件的實(shí)現(xiàn)。（反向偏置）。通過(guò)電路設(shè)計(jì)保證外部條件的實(shí)現(xiàn)。 1.載流子的傳輸過(guò)程載流子的傳輸過(guò)程 （1）發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入載流子）發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入載流子 由于發(fā)射結(jié)正向偏置，發(fā)射由于發(fā)射結(jié)正向偏置，發(fā)射區(qū)的電子源源不斷地注入基區(qū)，區(qū)的電子源源不斷地注入基區(qū)，基區(qū)的空穴也要注入發(fā)射區(qū)，基區(qū)的空穴也要注入發(fā)射區(qū)，二者共同形成發(fā)射極

4、電流二者共同形成發(fā)射極電流IE。 ENEPENEIIII由于基區(qū)摻雜濃度比發(fā)射區(qū)小由于基區(qū)摻雜濃度比發(fā)射區(qū)小23個(gè)數(shù)量級(jí)，個(gè)數(shù)量級(jí)，基區(qū)注入發(fā)射區(qū)的空穴電流可以忽略不計(jì)基區(qū)注入發(fā)射區(qū)的空穴電流可以忽略不計(jì) c e b N P N Rc VCC RbVBB IEN IEP ICN ICBO IBN IE IC IB + _ vCE + _ vBE （2）載流子在基區(qū)中的擴(kuò)散與復(fù)合）載流子在基區(qū)中的擴(kuò)散與復(fù)合 電子不斷地向集電結(jié)方向擴(kuò)散，電子不斷地向集電結(jié)方向擴(kuò)散，擴(kuò)散過(guò)程中少量電子與空穴復(fù)合，擴(kuò)散過(guò)程中少量電子與空穴復(fù)合，形成基極電流的一部分形成基極電流的一部分IBN。 由于基區(qū)寬度很窄，且摻雜

5、濃度由于基區(qū)寬度很窄，且摻雜濃度很低，從而大大地減小了電子與很低，從而大大地減小了電子與空穴復(fù)合的機(jī)會(huì)，使注入基區(qū)的空穴復(fù)合的機(jī)會(huì)，使注入基區(qū)的95以上的電子都能到達(dá)集電結(jié)，以上的電子都能到達(dá)集電結(jié)，它們將形成集電極電流的一部分它們將形成集電極電流的一部分ICN。 所以所以CNBNENIII c e b N P N Rc VCC RbVBB IEN IEP ICN ICBO IBN IE IC IB + _ vCE + _ vBE （3）集電區(qū)收集載流子）集電區(qū)收集載流子 集電結(jié)外加反向電壓，基區(qū)中擴(kuò)散集電結(jié)外加反向電壓，基區(qū)中擴(kuò)散到集電結(jié)邊緣的電子，受電場(chǎng)的作到集電結(jié)邊緣的電子，受電場(chǎng)的作用

6、，漂移越過(guò)集電結(jié)形成集電極電用，漂移越過(guò)集電結(jié)形成集電極電流的一部分流的一部分ICN。 另一方面，集電結(jié)兩邊的少數(shù)載流另一方面，集電結(jié)兩邊的少數(shù)載流子漂移形成反向飽和電流，記為子漂移形成反向飽和電流，記為I ICBOCBO。通常，。通常，I ICBOCBOIICNCN。CNCBOCNCIIIICBOEPBNBIIII顯然，電子和空穴都參與電流傳導(dǎo)過(guò)程，因此，稱(chēng)為雙極結(jié)型三顯然，電子和空穴都參與電流傳導(dǎo)過(guò)程，因此，稱(chēng)為雙極結(jié)型三極管（極管（Bipolar Junction Transistor，BJT），簡(jiǎn)稱(chēng)晶體管。），簡(jiǎn)稱(chēng)晶體管。 由基爾霍夫電流定律由基爾霍夫電流定律: CBEIIIc e b

7、 N P N Rc VCC RbVBB IEN IEP ICN ICBO IBN IE IC IB + _ vCE + _ vBE 2.電流控制作用電流控制作用 定義定義I ICNCN與與I IE E之比為晶體管的共基極直流電流放大系數(shù)之比為晶體管的共基極直流電流放大系數(shù) ，即，即ECNII得得 CBOECIII值越大，值越大，發(fā)射極電流對(duì)集電極電流的控制能力越強(qiáng)。發(fā)射極電流對(duì)集電極電流的控制能力越強(qiáng)。 CBEIII因?yàn)閯t則 CBOCBCBOECIIIIII)(得得CBOBCIII111令令1為為共射極直流電流放大系數(shù)共射極直流電流放大系數(shù) EEECIIII即共基極交流放大系數(shù)即共基極交流放大

8、系數(shù) 近似等于近似等于共基極直流電流放大系數(shù)共基極直流電流放大系數(shù)定義集電極電流變化量定義集電極電流變化量IC與基極電流變化量與基極電流變化量IB之比為共射極交流之比為共射極交流放大系數(shù)放大系數(shù)，即，即 constvBCCEIIBBBCIIII即共射極交流放大系數(shù)即共射極交流放大系數(shù)近似近似等于共基極直流電流放大系數(shù)等于共基極直流電流放大系數(shù) 定義變化量定義變化量I IC C與與I IE E之比為晶體管的共基極交流電流放大系數(shù)之比為晶體管的共基極交流電流放大系數(shù)，即，即7.1.3 7.1.3 晶體管的伏安特性晶體管的伏安特性 1.輸入特性曲線(xiàn)輸入特性曲線(xiàn) 輸入特性曲線(xiàn)描述了在集射電壓輸入特性曲

9、線(xiàn)描述了在集射電壓vCE一定的情況下，基極電流一定的情況下，基極電流iB與基射電壓與基射電壓vBE之間的函數(shù)關(guān)系之間的函數(shù)關(guān)系, ,即即constvBEBCEvfi)( 小功率硅管的小功率硅管的門(mén)坎電壓門(mén)坎電壓vth約為約為0.5V，鍺管約為，鍺管約為0.1V。 小功率硅管的小功率硅管的導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降Von約為約為0.60.8V，一般，一般取取0.7V；小功率鍺管約為；小功率鍺管約為0.20.3V，一般取，一般取0.2V。 2.輸出特性曲線(xiàn)輸出特性曲線(xiàn) 輸出特性曲線(xiàn)描述了在基極電流輸出特性曲線(xiàn)描述了在基極電流iB一定的情況下，集電極電流一定的情況下，集電極電流iC與集射電壓與集射電壓vCE之

10、間的函數(shù)關(guān)系之間的函數(shù)關(guān)系,即即 constiCECBvfi)(在輸出特性曲線(xiàn)上可劃分為三個(gè)工在輸出特性曲線(xiàn)上可劃分為三個(gè)工作區(qū)：放大區(qū)、飽和區(qū)和截止區(qū)。作區(qū)：放大區(qū)、飽和區(qū)和截止區(qū)。(1)放大區(qū)（放大區(qū)（Active region） 放大區(qū)的特點(diǎn)是：放大區(qū)的特點(diǎn)是： 發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏； iCiB+ICEO，體現(xiàn)了晶體管的，體現(xiàn)了晶體管的放大作用（電流控制作用），曲線(xiàn)放大作用（電流控制作用），曲線(xiàn)的間隔越大，的間隔越大，值越大；值越大；iC 隨隨vCE增加很小，呈恒流特性。增加很小，呈恒流特性。 (2)飽和區(qū)（飽和區(qū)（Saturation region） 飽和區(qū)內(nèi)的

11、飽和區(qū)內(nèi)的vCE稱(chēng)為飽和壓降，小稱(chēng)為飽和壓降，小功率硅管的飽和壓降典型值為功率硅管的飽和壓降典型值為0.3V，鍺管為鍺管為0.1V。 飽和區(qū)的特點(diǎn)：飽和區(qū)的特點(diǎn)：發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為正偏置；發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為正偏置；iC不受不受iB控制，而近似隨控制，而近似隨vCE線(xiàn)線(xiàn)性增長(zhǎng)。由于性增長(zhǎng)。由于vCE小、而小、而iC大，故大，故ce（集電極和發(fā)射極）之間等效（集電極和發(fā)射極）之間等效為開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通，或等效為一個(gè)小為開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通，或等效為一個(gè)小電阻，稱(chēng)為導(dǎo)通電阻。電阻，稱(chēng)為導(dǎo)通電阻。 (3)截止區(qū)截止區(qū)(Cutoff region) 特點(diǎn)：特點(diǎn)：發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都是反向偏置；發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都是反向偏置；i

12、C=ICEO0，故，故ce之間等之間等效為開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)，或等效為一個(gè)大電阻，稱(chēng)為截止電阻。效為開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)，或等效為一個(gè)大電阻，稱(chēng)為截止電阻。 PNP型晶體管的特性如圖型晶體管的特性如圖7.1.7所示所示 7.1.4 晶體管的主要參數(shù)晶體管的主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)（Current amplification factor） 2.極間反向電流極間反向電流極間反向電流是由少數(shù)載流子形成的，其大小表征了晶體管的溫度特性。極間反向電流是由少數(shù)載流子形成的，其大小表征了晶體管的溫度特性。（1）集電結(jié)反向飽和電流）集電結(jié)反向飽和電流ICBO：發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，集電極和基極之間：發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，集電極和

13、基極之間的反向飽和電流。的反向飽和電流。 （2）穿透電流）穿透電流ICEO：基極開(kāi)路時(shí)，通過(guò)集電極和發(fā)射極回路的電流，：基極開(kāi)路時(shí)，通過(guò)集電極和發(fā)射極回路的電流，ICEO=(1+)ICBO。 3.極限參數(shù)極限參數(shù)（1）集電極最大允許電流）集電極最大允許電流ICM ICM是指當(dāng)是指當(dāng)下降到正常下降到正常值的值的2/3時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)所對(duì)應(yīng)的IC值。當(dāng)值。當(dāng)IC超過(guò)超過(guò)ICM時(shí)，時(shí)，晶體管的放大性能下降，但不一定損壞。晶體管的放大性能下降，但不一定損壞。（2）反向擊穿電壓（）反向擊穿電壓（Reverse breakdown voltage）發(fā)射結(jié)反向擊穿電壓發(fā)射結(jié)反向擊穿電壓V(BR)EBO：集電極開(kāi)

14、路時(shí)，發(fā)射極與基極之間允許施加的：集電極開(kāi)路時(shí)，發(fā)射極與基極之間允許施加的最高反向電壓。超過(guò)此值，發(fā)射結(jié)發(fā)生反向擊穿。最高反向電壓。超過(guò)此值，發(fā)射結(jié)發(fā)生反向擊穿。集電結(jié)反向擊穿電壓集電結(jié)反向擊穿電壓V(BR)CBO：發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，集電極與基極之間允許施加的：發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，集電極與基極之間允許施加的最高反向電壓。超過(guò)此值，集電結(jié)發(fā)生反向擊穿。最高反向電壓。超過(guò)此值，集電結(jié)發(fā)生反向擊穿。集電極與發(fā)射極之間的反向擊穿電壓集電極與發(fā)射極之間的反向擊穿電壓V(BR)CEO：在輸出特性曲線(xiàn)中，在輸出特性曲線(xiàn)中，iB0的曲線(xiàn)的曲線(xiàn)開(kāi)始急劇上翹所對(duì)應(yīng)的電壓開(kāi)始急劇上翹所對(duì)應(yīng)的電壓。（3 3）集電極最大允許耗散

15、功率）集電極最大允許耗散功率P PCMCMP PC C= =iC vCE當(dāng)當(dāng)P PC C P PCMCM時(shí)，晶體管的實(shí)際結(jié)溫小時(shí)，晶體管的實(shí)際結(jié)溫小于允許的結(jié)溫，不會(huì)損壞晶體管。于允許的結(jié)溫，不會(huì)損壞晶體管。為了可靠工作，通常選擇為了可靠工作，通常選擇P PCMCM= =（1.51.5）P PC C。7.1.5 溫度對(duì)晶體管的特性與參數(shù)的影響溫度對(duì)晶體管的特性與參數(shù)的影響 （1) 1) 溫度對(duì)溫度對(duì)I ICBOCBO的影響的影響I ICBOCBO是少數(shù)載流子形成的集電結(jié)反向飽和電流，受溫度影響很大。溫度每升高，是少數(shù)載流子形成的集電結(jié)反向飽和電流，受溫度影響很大。溫度每升高，I ICBOCBO

16、增加一倍。反之，溫度降低時(shí)增加一倍。反之，溫度降低時(shí)I ICBOCBO減小。減小。因?yàn)橐驗(yàn)?，故穿透電流，故穿透電流I ICEOCEO隨溫度變化的規(guī)律與隨溫度變化的規(guī)律與I ICBOCBO 類(lèi)似。類(lèi)似。CBOCEOII)1 (當(dāng)溫度升高時(shí)，當(dāng)溫度升高時(shí)，I ICEOCEO的增大，體現(xiàn)為整個(gè)輸出特性曲線(xiàn)族向上平移。的增大，體現(xiàn)為整個(gè)輸出特性曲線(xiàn)族向上平移。（2) 溫度對(duì)溫度對(duì)的影響的影響 溫度升高時(shí)，晶體管內(nèi)部載流子的擴(kuò)散能力增強(qiáng)，使基區(qū)內(nèi)載流子溫度升高時(shí)，晶體管內(nèi)部載流子的擴(kuò)散能力增強(qiáng)，使基區(qū)內(nèi)載流子的復(fù)合概率減小，因而溫度升高時(shí)，放大倍數(shù)的復(fù)合概率減小，因而溫度升高時(shí)，放大倍數(shù)隨之增大，隨之

17、增大，體現(xiàn)為整個(gè)輸體現(xiàn)為整個(gè)輸出特性曲線(xiàn)族之間的間隔加大出特性曲線(xiàn)族之間的間隔加大。以以 時(shí)測(cè)得的時(shí)測(cè)得的值為基數(shù)，溫度每升高值為基數(shù)，溫度每升高 ，增加約增加約(0.5(0.51)%1)%。C25C1（3）溫度對(duì)輸入特性的影響）溫度對(duì)輸入特性的影響溫度升高時(shí)，對(duì)于同樣的發(fā)射極電流，晶體管所需的溫度升高時(shí)，對(duì)于同樣的發(fā)射極電流，晶體管所需的|vBE| 減小。減小。 （4） 溫度對(duì)輸出特性的影響溫度對(duì)輸出特性的影響（5 5） 溫度對(duì)反向擊穿電壓的影響溫度對(duì)反向擊穿電壓的影響溫度升高時(shí)，晶體管的溫度升高時(shí)，晶體管的I ICBOCBO、I ICEOCEO、都將增大，導(dǎo)致晶體管的輸出特性曲線(xiàn)向上移都將

18、增大，導(dǎo)致晶體管的輸出特性曲線(xiàn)向上移溫度升高，溫度升高，V V(BR)CEO(BR)CEO和和V V(BR)CBO(BR)CBO都增大都增大7.2 放大電路的直流偏置放大電路的直流偏置將晶體管偏置在放大狀態(tài)將晶體管偏置在放大狀態(tài):發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。 7.2.1 基本偏置電路和靜態(tài)工作點(diǎn)分析方法基本偏置電路和靜態(tài)工作點(diǎn)分析方法1基本偏置電路基本偏置電路晶體管晶體管T T的直流電壓和電流在其特性曲線(xiàn)上組成靜態(tài)工作點(diǎn)，的直流電壓和電流在其特性曲線(xiàn)上組成靜態(tài)工作點(diǎn)，分別是（分別是（V VBEBE，I IB B）和（）和（V VCECE，I IC C），通常用），通常用Q

19、Q表示。表示。+ Rb Rc T VBE + VCE IB IC +VCC（12V） + Rb Rc T VBE + VCE IB IC -VCC（-12V） （a）NPN 管管 (b)PNP管管 2晶體管的分段線(xiàn)性模型晶體管的分段線(xiàn)性模型在輸入特性曲線(xiàn)中，用垂足為導(dǎo)通電壓（在輸入特性曲線(xiàn)中，用垂足為導(dǎo)通電壓（V Vonon）的垂直線(xiàn)段逼近輸入特性的導(dǎo)通）的垂直線(xiàn)段逼近輸入特性的導(dǎo)通區(qū)，用過(guò)原點(diǎn)的水平線(xiàn)段逼近輸入特性的死區(qū)，如圖區(qū)，用過(guò)原點(diǎn)的水平線(xiàn)段逼近輸入特性的死區(qū)，如圖7.2.27.2.2（a a）所示。）所示。在輸出特性曲線(xiàn)中，用一組水平直線(xiàn)段逼近晶體管的放大區(qū)特性，用垂足為原點(diǎn)在輸出特

20、性曲線(xiàn)中，用一組水平直線(xiàn)段逼近晶體管的放大區(qū)特性，用垂足為原點(diǎn)的垂直線(xiàn)段逼近晶體管的飽和特性，如圖的垂直線(xiàn)段逼近晶體管的飽和特性，如圖7.2.27.2.2（b b）所示。）所示。3 3靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算CcCCCEBCbBECCBonBEIRVVIIRVVIVV例例7.1 7.1 試計(jì)算圖試計(jì)算圖7.2.17.2.1電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。已知：三極管是硅管，其電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。已知：三極管是硅管，其=50=50；VCC=12V，Rb=400k，Rc=4k。解：將電路參數(shù)代入（解：將電路參數(shù)代入（7.2.1），得），得VmAkVIRVVmAmAIIAmARVVIVVVCcCCCEBCb

21、BECCBonBE35. 6)(41. 141241. 10285. 0505 .280285. 04007 . 0127 . 0（7.2.1）若若Rb=40k,靜態(tài)工靜態(tài)工作點(diǎn)的值有何變作點(diǎn)的值有何變化？化？3 3靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算例例7.17.1* * * 試計(jì)算圖試計(jì)算圖7.2.17.2.1電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。已知：三極管是硅管，其已知：三極管是硅管，其=50=50；VCC=12V，Rb=40k，Rc=4k。解：將電路參數(shù)代入（解：將電路參數(shù)代入（7.2.1），得），得01 .14285. 050285285. 0407 . 0127 . 0CcCCCECC

22、bBECCBonBEIRVVmAmAIIAmARVVIVVV不可能發(fā)生！不可能發(fā)生！可推測(cè)，電路沒(méi)有工作在放大區(qū)，而在飽和區(qū)！可推測(cè)，電路沒(méi)有工作在放大區(qū)，而在飽和區(qū)！BSBIAI285mARVVIVVCCESCCCSCES95. 242 . 0122 . 0設(shè)假設(shè)電路工作在飽和區(qū)和放大區(qū)的交界處：假設(shè)電路工作在飽和區(qū)和放大區(qū)的交界處：根據(jù)飽和區(qū)的工作特性計(jì)算根據(jù)飽和區(qū)的工作特性計(jì)算ICSAmAIICSBS595095. 2由此證明：電路工作在飽和區(qū)！由此證明：電路工作在飽和區(qū)！4基本偏置電路的缺點(diǎn)基本偏置電路的缺點(diǎn)CBECEOCBOIvIIT)/(穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的基本方法之一是在直流偏穩(wěn)定靜

23、態(tài)工作點(diǎn)的基本方法之一是在直流偏置電路中引入置電路中引入直流負(fù)反饋直流負(fù)反饋，使集電極直流電，使集電極直流電流流I IC C和集射直流電壓和集射直流電壓V VCECE隨溫度的變化很小，隨溫度的變化很小，穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)Q Q（V VCECE，I IC C）。）。 基本偏置電路的靜態(tài)工作點(diǎn)受環(huán)境溫度基本偏置電路的靜態(tài)工作點(diǎn)受環(huán)境溫度T的影響很大。的影響很大。7.2.2 電流串聯(lián)負(fù)反饋偏置電路電流串聯(lián)負(fù)反饋偏置電路 圖中圖中射極電阻射極電阻Re引入電流串聯(lián)負(fù)反引入電流串聯(lián)負(fù)反饋，所以簡(jiǎn)稱(chēng)為射極偏置電路。饋，所以簡(jiǎn)稱(chēng)為射極偏置電路?；鶚O電流基極電流IB B遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于基極偏置電阻上的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)

24、小于基極偏置電阻上的電流I1時(shí)：時(shí)：CCbbbBVRRRV212當(dāng)溫度升高引起集電極電流增加時(shí)，電流串聯(lián)負(fù)反饋將自動(dòng)進(jìn)行如下反饋過(guò)程：當(dāng)溫度升高引起集電極電流增加時(shí)，電流串聯(lián)負(fù)反饋將自動(dòng)進(jìn)行如下反饋過(guò)程： 在電子工程設(shè)計(jì)中，選擇電路參數(shù)，使：在電子工程設(shè)計(jì)中，選擇電路參數(shù)，使： 鍺管硅管BBIII)2010()105(1BEBVV)105(Rb1 Rc T VB VC +VCC Re Rb2 I1 I2 IB VE IC onBEVVeBeBEBECRVRVVII/ )(CecCCCEIRRVV)(/CBII 靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算：靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算：例例7.2 7.2 射極偏置電路如圖射極偏置電路如圖

25、7.2.47.2.4所示。已知：晶體管是硅管，其所示。已知：晶體管是硅管，其=50=50；V VCC=12V，Rb1=40k，Rb2=20k，Rc=3k，Re=2k。試試計(jì)算電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。計(jì)算電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。解：解： VVVonBE7 . 0mARVVIIeBEBEC65. 12/ )7 . 04(/ )(VIRRVVCecCCCE75. 365. 1)23(12)(AmAIICB33033. 050/65. 1/CCbbbBVRRRV212Rb1 Rc T VB VC +VCC Re Rb2 I1 I2 IB VE IC 7.2.3 電壓并聯(lián)負(fù)反饋偏置電路電壓并聯(lián)負(fù)反饋偏置電路電阻電阻

26、Rb引入電壓并聯(lián)負(fù)反饋。引入電壓并聯(lián)負(fù)反饋。集電極電阻集電極電阻R Rc c上的電流上的電流IR為為: : IR=IC+IBIC當(dāng)溫度升高引起集電極電流增加時(shí)，電路將自動(dòng)進(jìn)行如下反饋過(guò)當(dāng)溫度升高引起集電極電流增加時(shí)，電路將自動(dòng)進(jìn)行如下反饋過(guò)程：程： Rc T VB VC +VCC Rb IB IC IR VBE=VC-IBRb靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算：靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算：由電路得由電路得 cbBECCBbBECBBcCCCcCCRcCCCRRVVIRVVIIRVIRVIRVV得到,所以，所以，ECBRRcCCCBCbBECBonBEIIIIIRVVIIRVVIVVRc T VBE VC +VCC Rb IB

27、 IC IR 直接耦合直接耦合A1A2阻容耦合阻容耦合A1A2變壓器耦合變壓器耦合A1A27.3 共射極放大電路共射極放大電路7.3.1 信號(hào)的耦合方式信號(hào)的耦合方式7.3.1 信號(hào)的耦合方式信號(hào)的耦合方式信號(hào)的耦合方式主要有直接耦合、電容耦合、變壓器耦合等。信號(hào)的耦合方式主要有直接耦合、電容耦合、變壓器耦合等。 1. 直接耦合直接耦合 信號(hào)源直接引入到晶體管的發(fā)射結(jié)信號(hào)源直接引入到晶體管的發(fā)射結(jié)回路，即輸入回路。輸出信號(hào)直接回路，即輸入回路。輸出信號(hào)直接從晶體管的集電極對(duì)地引出送負(fù)載從晶體管的集電極對(duì)地引出送負(fù)載電阻電阻R RL L，形成輸出回路。，形成輸出回路。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):可以放大輸入信號(hào)

28、的直流分可以放大輸入信號(hào)的直流分量和低頻信號(hào)；電路不包含大電容和量和低頻信號(hào)；電路不包含大電容和大電感，適合集成電路制造工藝。大電感，適合集成電路制造工藝。Rb1 Rc T vB vC +VCC Re iB iC RL vo + vs vi + Rs + Rb2 iS 缺點(diǎn)缺點(diǎn):(1)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)受信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載的影響，并放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)受信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載的影響，并且隨溫度變化而移動(dòng)，稱(chēng)為且隨溫度變化而移動(dòng)，稱(chēng)為溫度漂移溫度漂移。 (2)多級(jí)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置、調(diào)試?yán)щy。多級(jí)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置、調(diào)試?yán)щy。直接耦合放大電路中的零點(diǎn)漂移問(wèn)題直接耦合放大電路中的零點(diǎn)漂移問(wèn)題

29、1）何謂零點(diǎn)漂移？）何謂零點(diǎn)漂移？理想的直接耦合放大電路應(yīng)在輸入信號(hào)為零時(shí)理想的直接耦合放大電路應(yīng)在輸入信號(hào)為零時(shí)( (ui =0) ) ，保持輸出電壓，保持輸出電壓u0=0。但，實(shí)際的放大電路往往在輸入端短接時(shí)，所測(cè)得但，實(shí)際的放大電路往往在輸入端短接時(shí)，所測(cè)得的輸出電壓并不恒定，而是緩慢地、無(wú)規(guī)則地變化的輸出電壓并不恒定，而是緩慢地、無(wú)規(guī)則地變化著，這就是零點(diǎn)漂移。著，這就是零點(diǎn)漂移。2）產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的原因）產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的原因 晶體管參數(shù)隨溫度的變化；晶體管參數(shù)隨溫度的變化； 電源電壓的波動(dòng)；電源電壓的波動(dòng)； 電路元件參數(shù)的變化。電路元件參數(shù)的變化。溫度變化的影響是最嚴(yán)重的。溫度變化的影響

30、是最嚴(yán)重的。3）零點(diǎn)漂移的嚴(yán)重性）零點(diǎn)漂移的嚴(yán)重性如果零點(diǎn)漂移的大小足以和輸出的有用信號(hào)相比擬，如果零點(diǎn)漂移的大小足以和輸出的有用信號(hào)相比擬，就無(wú)法正確地將兩者加以區(qū)分。就無(wú)法正確地將兩者加以區(qū)分。因此，為了使放大電路能正常工作，必須有效地抑制因此，為了使放大電路能正常工作，必須有效地抑制零點(diǎn)漂移。零點(diǎn)漂移。4）抑制零點(diǎn)漂移的方法）抑制零點(diǎn)漂移的方法采用恒溫措施，使晶體管工作溫度穩(wěn)定。需采用恒溫措施，使晶體管工作溫度穩(wěn)定。需要恒溫室或槽，因此設(shè)備復(fù)雜，成本高。要恒溫室或槽，因此設(shè)備復(fù)雜，成本高。采用溫度補(bǔ)償法。就是在電路中用熱敏元件采用溫度補(bǔ)償法。就是在電路中用熱敏元件或二極管（或晶體管的發(fā)射

31、結(jié)）來(lái)與工作管或二極管（或晶體管的發(fā)射結(jié)）來(lái)與工作管的溫度特性互相補(bǔ)償。的溫度特性互相補(bǔ)償。采用直流負(fù)反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。采用直流負(fù)反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。各級(jí)之間采用阻容耦合。各級(jí)之間采用阻容耦合。 最有效的方法：采用最有效的方法：采用“差分放大電路差分放大電路” 。2. 電容耦合電容耦合 信號(hào)源通過(guò)電容信號(hào)源通過(guò)電容C1引入到晶體管的發(fā)射引入到晶體管的發(fā)射結(jié)回路；輸出信號(hào)從晶體管的集電極通結(jié)回路；輸出信號(hào)從晶體管的集電極通過(guò)電容過(guò)電容C2對(duì)地引出送負(fù)載電阻對(duì)地引出送負(fù)載電阻R RL L。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：輸入信號(hào)為零時(shí)，電容對(duì)輸入信號(hào)為零時(shí)，電容對(duì)直流電流相當(dāng)于開(kāi)路，故信號(hào)源和直流電流相當(dāng)于開(kāi)路，

32、故信號(hào)源和負(fù)載不影響放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，負(fù)載不影響放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，電路設(shè)計(jì)和調(diào)試方便。電路設(shè)計(jì)和調(diào)試方便。 電容通常是幾十個(gè)微法，保證對(duì)信號(hào)相當(dāng)于短路（簡(jiǎn)稱(chēng)為交流短路）、對(duì)直電容通常是幾十個(gè)微法，保證對(duì)信號(hào)相當(dāng)于短路（簡(jiǎn)稱(chēng)為交流短路）、對(duì)直流電源相當(dāng)于開(kāi)路（簡(jiǎn)稱(chēng)為直流開(kāi)路）。流電源相當(dāng)于開(kāi)路（簡(jiǎn)稱(chēng)為直流開(kāi)路）。 例如，在音頻（例如，在音頻（20Hz20kHz）放大器中，若耦合電容取值）放大器中，若耦合電容取值50F，其，其阻抗小于阻抗小于160，與電阻比較，耦合電容相當(dāng)于交流短路。，與電阻比較，耦合電容相當(dāng)于交流短路。Rb1 Rc T vB +VCC Re iB iC RL vo +

33、vs vi + Rs + Rb2 C2 C1 缺點(diǎn)：（缺點(diǎn)：（1）不能放大直流和低頻信號(hào)。不能放大直流和低頻信號(hào)。 （2）不適合集成電路工藝，放大電路不能集成化。）不適合集成電路工藝，放大電路不能集成化。 7.3.2 晶體管的低頻小信號(hào)模型晶體管的低頻小信號(hào)模型晶體管的低頻小信號(hào)模型晶體管的低頻小信號(hào)模型),(1CEBBEvifv),(2CEBCvifi 式中式中vBE、iB、vCE和和iC都是瞬時(shí)總量，包括直流電源引起的直流量和信號(hào)引起的都是瞬時(shí)總量，包括直流電源引起的直流量和信號(hào)引起的變化量（交流量）。變化量（交流量）。求全微分，得求全微分，得CEICEBEBVBBEBEdvvvdiivd

34、vBCECEICECBVBCCdvvidiiidiBCE + vBE vCE _ + _ iB iC iB( A) vBE/V 20 40 60 80 0.5 1.0 vCE=0V vCE?1V （c）輸出特性曲線(xiàn)輸出特性曲線(xiàn) （b）輸輸入入特性曲線(xiàn)特性曲線(xiàn) （a） 共射極連接共射極連接 0 1 2 2 3 3 4 V Vthth V VononV Vthth 0 vCE=0.5V iB=0?A 100 CEv/ V 2 4 6 8 截止區(qū)截止區(qū) 放放 大大 區(qū)區(qū) 100 80 60 40 20 飽和區(qū)飽和區(qū) iC /mA ICEO CEICEBEBVBBEBEdvvvdiivdvBCECEI

35、CECBVBCCdvvidiiidiBCE在靜態(tài)工作點(diǎn)附近，微分量的系數(shù)是常數(shù)。令在靜態(tài)工作點(diǎn)附近，微分量的系數(shù)是常數(shù)。令,CEVBBEieivh,BICEBErevvh,CEVBCfeiihBICECoevih由于微分量由于微分量dvBE、diB、dvCE、diC表示小信號(hào)變化量表示小信號(hào)變化量ccebbeiviv、所以，所以， cerebiebevhihvceoebfecvhihi晶體管的低頻晶體管的低頻小信號(hào)模型小信號(hào)模型: : T e b ib c + + + + _ _ _ _ vbe vbe ic vce b c e vce + _ hrevce hie ic hfeib oeh1

36、 ib (b) (a) 2.h2.h參數(shù)的物理意義參數(shù)的物理意義,CEVBBEieivh,BICEBErevvh,CEVBCfeiihBICECoevihhie是晶體管輸出端交流短是晶體管輸出端交流短路（路（vCE=VCEvce=0）時(shí)）時(shí)b-eb-e之間的交流輸入電阻，之間的交流輸入電阻，常用常用rbe來(lái)表示，約為來(lái)表示，約為10103 3量級(jí)。量級(jí)。hre是晶體管輸入端交流是晶體管輸入端交流開(kāi)路（開(kāi)路（iB=IBib=0）時(shí)）時(shí)的反向電壓傳輸系數(shù)的反向電壓傳輸系數(shù)（無(wú)量綱）（無(wú)量綱）, ,也稱(chēng)為電壓也稱(chēng)為電壓反饋系數(shù)。反饋系數(shù)。iB( A) vBE/V 20 40 60 80 0.5 1.

37、0 vCE=VCE （a） hie的意義的意義 0 VB100 IB iB( A) vBE/V 20 40 60 80 0.5 1.0 vCE=VCE 0 VB 100 IB 斜率斜率的倒數(shù)的倒數(shù) CEVBBEieivh BICEBErevvh 2 6 8 100 80 60 20 iB=0?A 1 2 3 4 0 iC /mA CEv/ V （c）hfe的意義的意義 （b） hre的意義的意義 VC IB IC CEVBCfeiih 2 6 8 100 80 60 20 iB=0?A 1 2 3 4 0 iC /mA CEv/ V （d）hfe的意義的意義 VC IB IC 斜率斜率的倒數(shù)的

38、倒數(shù) BICECoevih ,CEVBBEieivh,BICEBErevvh,CEVBCfeiihBICECoevihhfe是晶體管輸出端交流短是晶體管輸出端交流短路（路（vCE=VCEvce=0）時(shí)）時(shí)的正向電流傳輸系數(shù)（無(wú)的正向電流傳輸系數(shù)（無(wú)量綱），等于電流放大系量綱），等于電流放大系數(shù)數(shù) ，約為，約為10102 2量級(jí)。量級(jí)。hoe是晶體管輸入端交流開(kāi)是晶體管輸入端交流開(kāi)路（路（iB=IBib=0）時(shí)）時(shí)c-ec-e之間的輸出電導(dǎo)，常用之間的輸出電導(dǎo)，常用1 / rce表示，表示，hoe很小，在放大很小，在放大電路的簡(jiǎn)化分析中，電路的簡(jiǎn)化分析中，hoe常常常忽略不計(jì)。常忽略不計(jì)。h h

39、參數(shù)第一個(gè)下標(biāo)的含義是：參數(shù)第一個(gè)下標(biāo)的含義是：i表示輸入，表示輸入，r表示反向傳輸，表示反向傳輸，f表示正向傳輸，表示正向傳輸，o表示表示輸出。第二個(gè)下標(biāo)輸出。第二個(gè)下標(biāo)e表示是共發(fā)射極接法。表示是共發(fā)射極接法。iB( A) vBE/V 20 40 60 80 0.5 1.0 vCE=VCE （a） hie的意義的意義 0 VB100 IB iB( A) vBE/V 20 40 60 80 0.5 1.0 vCE=VCE 0 VB 100 IB 斜率斜率的倒數(shù)的倒數(shù) CEVBBEieivh BICEBErevvh 2 6 8 100 80 60 20 iB=0?A 1 2 3 4 0 iC

40、/mA CEv/ V （c）hfe的意義的意義 （b） hre的意義的意義 VC IB IC CEVBCfeiih 2 6 8 100 80 60 20 iB=0?A 1 2 3 4 0 iC /mA CEv/ V （d）hfe的意義的意義 VC IB IC 斜率斜率的倒數(shù)的倒數(shù) BICECoevih 3.小信號(hào)模型的簡(jiǎn)化和參數(shù)的確定小信號(hào)模型的簡(jiǎn)化和參數(shù)的確定電壓受控源電壓受控源hre vce的電壓及輸出電阻的電壓及輸出電阻1/1/ hoe很小，常忽略。很小，常忽略。故晶體故晶體管的簡(jiǎn)化小信號(hào)模型如圖管的簡(jiǎn)化小信號(hào)模型如圖 (b)所示。所示。 圖中，用圖中，用 替換替換hfe，用，用rbe替

41、換替換hie在放大區(qū)內(nèi)，晶體管的電流放大倍數(shù)在放大區(qū)內(nèi)，晶體管的電流放大倍數(shù) 是常數(shù)，與晶體管的制造有是常數(shù)，與晶體管的制造有關(guān)。但是，關(guān)。但是，rbe與靜態(tài)工作點(diǎn)有關(guān)，可以根據(jù)晶體管的物理結(jié)構(gòu)模型與靜態(tài)工作點(diǎn)有關(guān)，可以根據(jù)晶體管的物理結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)出導(dǎo)出rbe的計(jì)算公式。的計(jì)算公式。(b) (a) + + _ _ vbe b c e vce + _ hrevce hie ic hfeib oeh1 ib + + _ _ vbe b c e vce rbe ic ib ib 簡(jiǎn)化的小信號(hào)模型簡(jiǎn)化的小信號(hào)模型rbe的計(jì)算：的計(jì)算：rbb模擬從基極到發(fā)射結(jié)的基區(qū)體電阻，模擬從基極到發(fā)射結(jié)的基區(qū)體電阻，

42、rbe模擬發(fā)射結(jié)的正向?qū)娮?，模擬發(fā)射結(jié)的正向?qū)娮?，re模擬發(fā)射區(qū)模擬發(fā)射區(qū)的體電阻的體電阻( (遠(yuǎn)小于遠(yuǎn)小于rbe) )，rbc模擬集電結(jié)的反模擬集電結(jié)的反向電阻，向電阻，rc模擬集電區(qū)的體電阻模擬集電區(qū)的體電阻( (遠(yuǎn)小于遠(yuǎn)小于rbc) )。) 1(TBEVvSEeIi發(fā)射結(jié)電流方程：發(fā)射結(jié)電流方程：所以所以 ETVVSTVvBEEebIVeIVdvdirTBEBEBE111)1 (ebbbbbebebbbbeririririv由圖由圖73.6:)1 (ebbbbbeberrivr小功率晶體管小功率晶體管rbb200300 ，常取，常取200 。 EETbbbeImVIVrr)(26

43、)1 (200)1 (晶體管的結(jié)構(gòu)模型晶體管的結(jié)構(gòu)模型: :b cb e rbb re rbe e Jc Je ib ic ie rbc rc 7.3.3 放大電路的小信號(hào)分析放大電路的小信號(hào)分析應(yīng)用小信號(hào)模型分析晶體管放大電路，步驟如下：應(yīng)用小信號(hào)模型分析晶體管放大電路，步驟如下：（1）令交流信號(hào)源不作用（交流電壓源短路、交流電流源開(kāi)）令交流信號(hào)源不作用（交流電壓源短路、交流電流源開(kāi)路），得到僅有直流電源作用的直流非線(xiàn)性電路（電容開(kāi)路、電路），得到僅有直流電源作用的直流非線(xiàn)性電路（電容開(kāi)路、電感短路），簡(jiǎn)稱(chēng)感短路），簡(jiǎn)稱(chēng)直流通路直流通路。（2）求解晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)（分段模型法），據(jù)此計(jì)算晶

44、體）求解晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)（分段模型法），據(jù)此計(jì)算晶體管的交流輸入電阻管的交流輸入電阻rbe。（3）令直流電源不作用（直流電壓源短路、直流電流源開(kāi)路），）令直流電源不作用（直流電壓源短路、直流電流源開(kāi)路），得到僅有交流信號(hào)源作用的交流電路，簡(jiǎn)稱(chēng)為交流通路。用小信得到僅有交流信號(hào)源作用的交流電路，簡(jiǎn)稱(chēng)為交流通路。用小信號(hào)模型代替晶體管，得到交流線(xiàn)性等效電路，簡(jiǎn)稱(chēng)為號(hào)模型代替晶體管，得到交流線(xiàn)性等效電路，簡(jiǎn)稱(chēng)為交流等效電交流等效電路路。（4）用線(xiàn)性電路的分析方法（時(shí)域方法或頻域方法等）求解交）用線(xiàn)性電路的分析方法（時(shí)域方法或頻域方法等）求解交流線(xiàn)性電路的相關(guān)參數(shù)。流線(xiàn)性電路的相關(guān)參數(shù)。前前2步作靜

45、態(tài)分析，后步作靜態(tài)分析，后2步作動(dòng)態(tài)分析（也稱(chēng)為交流分析）。步作動(dòng)態(tài)分析（也稱(chēng)為交流分析）。 以電容耦合共射極放大電路為例闡述分析步驟。以電容耦合共射極放大電路為例闡述分析步驟。 1靜態(tài)分析靜態(tài)分析onBEVVeBeBEBECRVRVVII/ )(CecCCCEIRRVV)(/CBII CCbbbBVRRRV212在交流通路中用簡(jiǎn)化小信號(hào)模型替代晶體管，得到在交流通路中用簡(jiǎn)化小信號(hào)模型替代晶體管，得到小信號(hào)等效電路如下：小信號(hào)等效電路如下：+ ii RL bi b + rbe RC Rb1 vi vo ib ic _ _ Rb2 Re e Ri iR Ro ie Rs + vs Rb1 Rc

46、T +VCC Re RL vo + vs vi + Rs + Rb2 C2 C1 vB vC 2.動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析(1)畫(huà)出放大電路的交流等效電路畫(huà)出放大電路的交流等效電路 交流通路：交流通路：直流電壓源短路直流電壓源短路，因?yàn)槠涠穗妷鹤兓繛榱?，?duì)交流電流相當(dāng)于短路；，因?yàn)槠涠穗妷鹤兓繛榱?，?duì)交流電流相當(dāng)于短路；直流電直流電流源開(kāi)路流源開(kāi)路，因?yàn)槠潆娏髯兓繛榱?，?duì)交流電流相當(dāng)于開(kāi)路。，因?yàn)槠潆娏髯兓繛榱?，?duì)交流電流相當(dāng)于開(kāi)路。大電容短路，大大電容短路，大電感開(kāi)路電感開(kāi)路。 c （2） 放大電路的參數(shù)計(jì)算放大電路的參數(shù)計(jì)算 + ii RL bi c b + rbe RC Rb1 vi v

47、o ib ic _ _ Rb2 Re e Ri iR Ro ie Rs + vs 2121bibiiibibibiRvRvRvRvRviiebeiibebebebbebeebebiRrRRiRriRiriRiriv)1 ()1 ()1 (iR( 是晶體管基極對(duì)地的輸入電阻是晶體管基極對(duì)地的輸入電阻) 211111bbiiiiRRRivR)1 (/2121ebebbibbiRrRRRRRR輸入電阻輸入電阻Ri的計(jì)算的計(jì)算: （2） 放大電路的參數(shù)計(jì)算放大電路的參數(shù)計(jì)算電壓增益電壓增益Av的計(jì)算的計(jì)算: )/()/(LcLLbLccoRRRRiRRiv電壓增益為電壓增益為 ebeLebebLbio

48、vRrRRriRivvA)1 ()1 (增益表達(dá)中的負(fù)號(hào)表示輸出電壓與輸入電壓相位增益表達(dá)中的負(fù)號(hào)表示輸出電壓與輸入電壓相位相反相反。 + ii RL bi c b + rbe RC Rb1 vi vo ib ic _ _ Rb2 Re e Ri iR Ro ie Rs + vs （2） 放大電路的參數(shù)計(jì)算放大電路的參數(shù)計(jì)算輸出電阻輸出電阻Ro的計(jì)算的計(jì)算: 令信號(hào)源電壓為零令信號(hào)源電壓為零 00)1 ()/(21bbbebbbbsiiriiRRR所以輸出電阻為所以輸出電阻為ccttvttoRRvvivRs/0+ ii RL bi c b + rbe RC Rb1 vi vo ib ic _

49、_ Rb2 Re e Ri iR Ro ie Rs + vs + ii bi c b + rbe Rc Rb1 vi vt ib ic _ _ Rb2 Re e Ro ie Rs it 0Ci（3） 電壓放大模型電壓放大模型輸出電壓對(duì)信號(hào)源電壓的增益為輸出電壓對(duì)信號(hào)源電壓的增益為 isiebeLisivsiiosovsRRRRrRRRRAvvvvvvA)1 ( Vi Vo + - - + ii ioRS VS RL Ro Ri AVOVi + + - - + ii bi c b + rbe Rc Rb1 vi vt ib ic _ _ Rb2 Re e Ro ie Rs it 例例7.3 共射

50、極放大電路如圖共射極放大電路如圖7.3.7（a）所示。已知：晶體管是硅管，其）所示。已知：晶體管是硅管，其=50；VCC=12V，Rb1=40k，Rb2=20k，Rc=3k，Re=2k；C1= C1=10F；vs=sint=sin2000t，Rs=0.5k；RL=12k。試計(jì)算放大電路的增益、輸入電阻。試計(jì)算放大電路的增益、輸入電阻和輸出電阻；畫(huà)出和輸出電阻；畫(huà)出vs、vB、vC和和vo的波形。的波形。解：解：(1)直流通路直流通路 )V(412204020212CCbbbBVRRRVmARVVIIeBEBEC65. 12/ )7 . 04(/ )(VIRVVCcCCC05. 765. 131

51、2VIRVEeE3 . 365. 12（2）計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)和）計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)和rbe kmAmVImVrEbe1100065. 126)501 (20026)1 (200Rb1 Rc T +VCC Re RL vo + vs vi + Rs + Rb2 C2 C1 vB vC Rb1 Rc T VB VC +VCC Re Rb2 I1 I2 IB VE IC （3）小信號(hào)等效電路）小信號(hào)等效電路 電容的容抗很小，對(duì)交流電流相當(dāng)于短路電容的容抗很小，對(duì)交流電流相當(dāng)于短路1/wcRi。 （4）計(jì)算放大電路的增益、輸入電阻和輸出電阻）計(jì)算放大電路的增益、輸入電阻和輸出電阻 17. 12)501 (1

52、)12/3(50)1 (ebeLvRrRAkRrRRRebebbi8 .112)501 (1/20/40)1 (/21kRRco312. 18 .115 . 08 .1117. 1isivvsRRRAA + ii RL bi c b + rbe RC Rb1 vi vo ib ic _ _ Rb2 Re e Ri iR Ro ie Rs + vs Rb1 Rc T +VCC Re RL vo + vs vi + Rs + Rb2 C2 C1 vB vC （5 5）畫(huà)出）畫(huà)出vs、vB、vC和和vo的波形的波形ttvRRRvvssiiibsin96. 0sin5 . 08 .118 .11tvV

53、vttvAvvtvVvcCCivocbBBsin12. 105. 7sin12. 1sin96. 017. 1sin96. 04圖中虛線(xiàn)表示直流分量，圖中虛線(xiàn)表示直流分量，vo與與vs相位相反。由于電容的隔相位相反。由于電容的隔直作用，直作用，vo和和vs不包含直流分量。不包含直流分量。Rb1 Rc T +VCC Re RL vo + vs vi + Rs + Rb2 C2 C1 vB vC vs=sint=sin2000t例例7.4 7.4 共射極放大電路如圖所示。已知：晶體管是硅管，其共射極放大電路如圖所示。已知：晶體管是硅管，其=50=50；VCC=12V，Rb1=40k，Rb2=20k

54、，Rc=3k，Re=2k，Rs=0.5k，RL=12k。假設(shè)電容足夠大，。假設(shè)電容足夠大，試計(jì)算放大電路的增益、輸入電阻和試計(jì)算放大電路的增益、輸入電阻和輸出電阻。輸出電阻。krRRRbebbi11/20/40/211201)12/3(50beLvrRA8015 . 01120isibeLvsRRRrRAkRRco3 + ii RL bi c b + rbe Rc Rb1 vi vo ib ic _ _ Rb2 e Ri iR Ro ie Rs + vs 。 Rb1 Rc T +VCC Re RL vo + vs vi + Rs + Rb2 C2 C1 Ce 解：解：并聯(lián)并聯(lián)Ce與否，并不影響

55、與否，并不影響Q點(diǎn)的設(shè)置，故點(diǎn)的設(shè)置，故rbe不變。不變。 krbe17.3.4 放大電路的大信號(hào)分析放大電路的大信號(hào)分析當(dāng)輸入信號(hào)幅度較大時(shí)，晶體管的電流和電壓幅度當(dāng)輸入信號(hào)幅度較大時(shí)，晶體管的電流和電壓幅度變化大，不能用靜態(tài)工作點(diǎn)的切線(xiàn)表示它們之間的變化大，不能用靜態(tài)工作點(diǎn)的切線(xiàn)表示它們之間的函數(shù)關(guān)系，函數(shù)關(guān)系，故不能用小信號(hào)模型分析輸入大信號(hào)情故不能用小信號(hào)模型分析輸入大信號(hào)情況下的放大電路況下的放大電路，可采用圖解法分析之。，可采用圖解法分析之。 放大電路的大信號(hào)分析主要是確定放大電路的大信號(hào)分析主要是確定最大不失真輸出最大不失真輸出幅度和定性分析非線(xiàn)性失真。幅度和定性分析非線(xiàn)性失真。

56、 1.輸出交流負(fù)載線(xiàn)輸出交流負(fù)載線(xiàn) 交流通路：交流通路：晶體管不能用小信號(hào)模型替換晶體管不能用小信號(hào)模型替換 。交流負(fù)載線(xiàn)方程：交流負(fù)載線(xiàn)方程：)(LCLCCELCCCELcCEceCECERiRIVRIiVRiVvVv2.晶體管的電壓和電流波形晶體管的電壓和電流波形 ibevv由交流通路：由交流通路：tVvimisin設(shè)則則 tVVvVvVvimBEiBEbeBEBEsinLCCEJRIVV)(LCLCCELCCCELcCEceCECERiRIVRIiVRiVvVv交流負(fù)載線(xiàn)和晶體管電壓電流波形交流負(fù)載線(xiàn)和晶體管電壓電流波形: 3.最大不失真輸出幅度最大不失真輸出幅度最大不失真輸出幅度為最大

57、不失真輸出幅度為: ,min,minLCCESCECEJCESCEommRIVVVVVVV最佳靜態(tài)工作點(diǎn)最佳靜態(tài)工作點(diǎn)Q（VCE，IC）應(yīng)滿(mǎn)足下式：應(yīng)滿(mǎn)足下式： LCCESCERIVVLCCEJRIVV4.非線(xiàn)性失真非線(xiàn)性失真(以以NPN型管為例型管為例)2 6 100 80 60 20 iB=0?A 1 2 4 0 iC /mA CEv/ V IB IC VCES VJ t 2 iC/mA 0 t 2 VCE4 交流負(fù)載線(xiàn)交流負(fù)載線(xiàn) Q (a) 飽和失真飽和失真飽和失真：晶體管工作狀態(tài)進(jìn)入飽和區(qū)。飽和失真：晶體管工作狀態(tài)進(jìn)入飽和區(qū)。2 100 80 60 20 iB=0?A 1 2 4 0

58、iC /mA CEv/ V IB IC VCES VJ t 2 iC/mA 0 t 2 VCE4 交流負(fù)載線(xiàn)交流負(fù)載線(xiàn) Q 6 (b) 截止失真截止失真截止失真：晶體管工作狀態(tài)進(jìn)入截止區(qū)。截止失真：晶體管工作狀態(tài)進(jìn)入截止區(qū)。 大信號(hào)失真：當(dāng)輸出電壓同時(shí)出現(xiàn)截頂和截底大信號(hào)失真：當(dāng)輸出電壓同時(shí)出現(xiàn)截頂和截底 7.3.5 放大電路的組成原則放大電路的組成原則（1）適當(dāng)?shù)闹绷髌秒娐?，將有源元件偏置在放大區(qū)。對(duì)）適當(dāng)?shù)闹绷髌秒娐?，將有源元件偏置在放大區(qū)。對(duì)于晶體管，偏置電路應(yīng)保證發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。于晶體管，偏置電路應(yīng)保證發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。 （2）適當(dāng)?shù)男盘?hào)耦合電路，保證輸入信號(hào)能作用于

59、有源元件）適當(dāng)?shù)男盘?hào)耦合電路，保證輸入信號(hào)能作用于有源元件的輸入回路，在負(fù)載上能獲得放大了的交流信號(hào)。的輸入回路，在負(fù)載上能獲得放大了的交流信號(hào)。（3）適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)，保證有足夠的最大不失真輸出信號(hào)幅）適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)，保證有足夠的最大不失真輸出信號(hào)幅度。度。 7.4 共集電極和共基極放大電路共集電極和共基極放大電路7.4.1共集電極放大電路共集電極放大電路1靜態(tài)分析靜態(tài)分析 直流通路：直流通路：eBBEbBeEBEbBCCRIVRIRIVRIV)1 (VCC靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn): EeCCCEBEebBECCBonBEIRVVIIRRVVIVV)1 ()1 (2動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析 7.4.1

60、共集電極放大電路共集電極放大電路小信號(hào)等效電路：小信號(hào)等效電路：（1）輸入電阻）輸入電阻Ri)1 (/)1 ()/(iibiiLbeiLeLbiLbbebLeebebiRvRviRrRRRRiRRiriRRiriv所以，所以， )1 (/111LbebibibiiiRrRRRRRivR2動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析 （2 2）電壓增益）電壓增益Av和電流增益和電流增益AiLbLeeoRiRRiv)1 ()/(電壓增益為：電壓增益為：)1 ()1 ()1 ()1 (LbeLLbbebLbiovRrRRiriRivvA通常，通常， beLrR )1 (故共集電極放大電路的電壓增益約故共集電極放大電路的電壓增益