模擬電路第4章n

1、4 4 雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ)雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ)4.1 BJT4.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法4.4 放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定問題放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定問題4.5 共集電極放大電路和共基極放大電路共集電極放大電路和共基極放大電路4.2 基本共射極放大電路基本共射極放大電路4.6 組合放大電路組合放大電路4.7 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)4.1 BJT(半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管)4.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡介的結(jié)構(gòu)簡介4.1.2 放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJT的工作原理的工作原理4.1.3 BJT的的VI特性曲線特性曲線4.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)4.

2、1.5 溫度對溫度對BJT參數(shù)及特性的影響參數(shù)及特性的影響4.1 雙極型三極管雙極型三極管BJT一個(gè)一個(gè)PNPN結(jié)結(jié)二極管二極管單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦远€(gè)二個(gè)PNPN結(jié)結(jié)三極管三極管電流放大（控制）電流放大（控制）4.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡介的結(jié)構(gòu)簡介(a) 小功率管小功率管 (b) 小功率管小功率管 (c) 大功率管大功率管 (d) 中功率管中功率管三極管的不同封裝形式三極管的不同封裝形式金屬封裝金屬封裝塑料封裝塑料封裝大功率管大功率管中功率管中功率管 半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)有兩種類型半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)有兩種類型:NPN型和型和PNP型。型。4.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡介的結(jié)構(gòu)簡介1. NPN型型N

3、PN管的電路符號(hào)管的電路符號(hào)2.PNP型型PNP管的電路符號(hào)管的電路符號(hào)正常放大時(shí)外加偏正常放大時(shí)外加偏置電壓的要求置電壓的要求問：若為問：若為PNPPNP管，圖中電源極性如何？管，圖中電源極性如何？發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入載流子發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入載流子集電結(jié)應(yīng)加反向電壓集電結(jié)應(yīng)加反向電壓（反向偏置）（反向偏置）發(fā)射結(jié)應(yīng)加正向電壓發(fā)射結(jié)應(yīng)加正向電壓（正向偏置）（正向偏置）集電區(qū)從基區(qū)接受載流子集電區(qū)從基區(qū)接受載流子4.1.2 放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJT的工作原理的工作原理2.2.電子在基區(qū)中的擴(kuò)散與復(fù)合（電子在基區(qū)中的擴(kuò)散與復(fù)合（I IBNBN）3.3.集電區(qū)收集擴(kuò)散過來的電子（集電區(qū)收集擴(kuò)散過來的電子

4、（I ICNCN）另外另外, ,基區(qū)集電區(qū)本身存在的少子，基區(qū)集電區(qū)本身存在的少子，在集電結(jié)上存在漂移運(yùn)動(dòng)，由此形成電流在集電結(jié)上存在漂移運(yùn)動(dòng)，由此形成電流I ICBOCBO三極管內(nèi)有兩種載流子參與導(dǎo)電，故稱此種三極管三極管內(nèi)有兩種載流子參與導(dǎo)電，故稱此種三極管為雙極型三極管，記為為雙極型三極管，記為BJT BJT (Bipolar Junction Transistor)1.1.發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子（發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子（I IENEN、I IEPEP?。┬。?.三極管內(nèi)載流子的傳輸過程三極管內(nèi)載流子的傳輸過程發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)：發(fā)射載流子：發(fā)射載流子集電區(qū)集電區(qū)：收集載流子：收集載流子基區(qū)基區(qū)：

5、傳送和控制載流子：傳送和控制載流子 放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJTBJT中載流子的傳輸過程中載流子的傳輸過程2. 2. 電流分配關(guān)系電流分配關(guān)系發(fā)射極注入電流發(fā)射極注入電流傳輸?shù)郊姌O的電流傳輸?shù)郊姌O的電流設(shè)設(shè) ENCII 即即根據(jù)傳輸過程可知根據(jù)傳輸過程可知 I IC C= = I INCNC+ + I ICBOCBO通常通常 I IC C I ICBOCBOECII 則有 為電流放大系數(shù)。它只與為電流放大系數(shù)。它只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般 = 0.9= 0.9 0.99 0.99 。I IE E= =I IB B+

6、 + I IC C放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJTBJT中載流子的傳輸過程中載流子的傳輸過程 所以所以 I IC C= = I IE E+ + I ICBOCBO1 設(shè)CEOBCIII 則 是另一個(gè)電流放大系數(shù)。同樣，它也只與管是另一個(gè)電流放大系數(shù)。同樣，它也只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般一般 1 。又：把又：把 IE=IB+ IC 代入代入 IC= IE+ ICBO且令且令BCIIII CEOC時(shí)，當(dāng)ICEO= (1+ ) ICBO（穿透電流）（穿透電流）整理得：整理得：CBOBCIII1113. 3. 三極管的三種組態(tài)三極管的三

7、種組態(tài)(c) (c) 共集電極接法共集電極接法，集電極作為公共電極，用，集電極作為公共電極，用CCCC表示。表示。(b) (b) 共發(fā)射極接法共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極，用，發(fā)射極作為公共電極，用CECE表示；表示；(a) (a) 共基極接法共基極接法，基極作為公共電極，用，基極作為公共電極，用CBCB表示；表示；BJTBJT的三種組態(tài)的三種組態(tài)共基極放大電路共基極放大電路4. 4. 放大作用放大作用若若 v vI I = 20mV= 20mV電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)4920mVV98. 0IO vvvA使使 i iE E = -1 mA= -1 mA，則則 i iC C = = i i

8、E E = -0.98 mA= -0.98 mA， v vO O = - = - i iC C R RL L = 0.98 V= 0.98 V，當(dāng) = 0.98 = 0.98 時(shí)，時(shí)，共基極放大電路只實(shí)現(xiàn)電壓放大，電流不放大（控制作用）共基極放大電路只實(shí)現(xiàn)電壓放大，電流不放大（控制作用）三極管的放大作用三極管的放大作用, ,主要是依靠它的主要是依靠它的I IE E能通過基區(qū)傳輸能通過基區(qū)傳輸, ,然后順利到達(dá)集電極然后順利到達(dá)集電極而實(shí)現(xiàn)的。故要保證此傳輸而實(shí)現(xiàn)的。故要保證此傳輸, ,一方面要一方面要滿足滿足內(nèi)部條件內(nèi)部條件, ,即發(fā)射區(qū)摻雜濃度要遠(yuǎn)即發(fā)射區(qū)摻雜濃度要遠(yuǎn)大于基區(qū)摻雜濃度大于基區(qū)

9、摻雜濃度, ,基區(qū)要薄基區(qū)要薄; ;另一方另一方面要滿足面要滿足外部條件外部條件, ,即發(fā)射結(jié)正偏即發(fā)射結(jié)正偏, ,集集電結(jié)要反偏。電結(jié)要反偏。輸入電壓的變化輸入電壓的變化, ,是通過其改變輸入電是通過其改變輸入電流流, ,再通過輸入電流的傳輸去控制輸出再通過輸入電流的傳輸去控制輸出電壓的變化電壓的變化, ,所以所以BJTBJT是一種是一種電流控制器電流控制器件。件。兩個(gè)要點(diǎn)兩個(gè)要點(diǎn)特性曲線是指各特性曲線是指各電電極之間的電壓與電極之間的電壓與電流之間的關(guān)系流之間的關(guān)系曲線。曲線。將將BJTBJT看作一雙口網(wǎng)看作一雙口網(wǎng)絡(luò)，我們主要考察：絡(luò)，我們主要考察：輸入特性曲線輸入特性曲線輸出特性曲線輸

10、出特性曲線4.1.3 BJT4.1.3 BJT的的V V- -I I 特性曲線特性曲線 iB=f(vBE) vCE=const. . (2) (2) 當(dāng)當(dāng)vCE1V時(shí)，時(shí)， vCB= vCE - vBE0，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集電子，基區(qū)復(fù)合減少，同樣的開始收集電子，基區(qū)復(fù)合減少，同樣的vBE下下iB減小，特性曲線右移。減小，特性曲線右移。 (1) (1) 當(dāng)當(dāng)vCE=0V時(shí)，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。時(shí)，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。1. 1. 輸入特性曲線輸入特性曲線（以共射極放大電路為例）（以共射極放大電路為例）共射極連接共射極連接管子正常工作時(shí)，管

11、子正常工作時(shí)，BEv0.7V(0.7V(硅管）硅管）- 0.2V(- 0.2V(鍺管）鍺管）飽和區(qū)：飽和區(qū)：vCE很小，很小，iC iB，三極管，三極管如同工作于短接狀態(tài)，如同工作于短接狀態(tài)，一般一般vCE vBE，此管壓降稱為飽和壓降。此管壓降稱為飽和壓降。此時(shí)，此時(shí)，發(fā)射發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏電壓很小結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏電壓很小。iC=f(vCE) iB=const.2. 2. 輸出特性曲線輸出特性曲線輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域: :截止區(qū)：截止區(qū)：iB=0，iC iCEO 0，三極管三極管如同工作于斷開狀態(tài)，如同工作于斷開狀態(tài)，此時(shí)，此時(shí)， vBE小小于死區(qū)電

12、壓于死區(qū)電壓。放大區(qū)：放大區(qū)： vBE Vth，vCE反電壓大于反電壓大于飽和壓降，飽和壓降， 此時(shí)，此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏電結(jié)反偏。再次注意：管子正常工作時(shí)，再次注意：管子正常工作時(shí)，BEv0.7V(0.7V(硅管）硅管）0.2V(0.2V(鍺管）鍺管） ( (1) 1) 共射極直流電流放大系數(shù)共射極直流電流放大系數(shù) = =（I IC CI ICEOCEO）/ /I IB BI IC C / / I IB B v vCECE=const.=const.1. 1. 電流放大系數(shù)電流放大系數(shù) 4.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)與與i iC C的關(guān)系曲線的關(guān)系曲線 (2)

13、(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) = = i iC C/ / i iB B v vCE=const.=const.在在i iC C一定范圍內(nèi)一定范圍內(nèi)為常數(shù)為常數(shù) ( (3) 3) 共基極直流電流放大系數(shù)共基極直流電流放大系數(shù) = =（I IC CI ICBOCBO）/ /I IE EI IC C/ /I IE E ( (4) 4) 共基極交流電流放大系數(shù)共基極交流電流放大系數(shù) = = i iC C/ / i iE E v vCBCB=const.=const.當(dāng)當(dāng)I ICBOCBO和和I ICEOCEO很小時(shí)，很小時(shí)， 、 ，可以不加，可以不加區(qū)分。區(qū)分。1)1 (eeb

14、ciiii1與與間的關(guān)系：間的關(guān)系： 2. 2. 極間反向電流極間反向電流(1) 集電極基極間反向飽和電流集電極基極間反向飽和電流ICBO 發(fā)射極開路時(shí)，集電結(jié)的反向飽和電流。發(fā)射極開路時(shí)，集電結(jié)的反向飽和電流。 與單個(gè)與單個(gè)PNPN結(jié)的反偏電結(jié)的反偏電流相同，流相同，T T一定時(shí)為常一定時(shí)為常數(shù)（取決于少子濃度）數(shù)（取決于少子濃度） I ICBOCBO越小越好越小越好小功率硅管小功率硅管11 A A小功率鍺管小功率鍺管10 10 A A左右左右 (2) 集電極發(fā)射極間的反向飽和電流集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO ICEO=（1+ ）ICBO I ICEOCEO越小越好越小越好小功率硅管

15、幾小功率硅管幾微安以下微安以下小功率鍺管幾十小功率鍺管幾十微安以上微安以上溫度變化大的場合宜選用硅管溫度變化大的場合宜選用硅管(1) (1) 集電極最大允許電流集電極最大允許電流ICM三極管正常工作時(shí)集電三極管正常工作時(shí)集電極所允許的最大工作電流，極所允許的最大工作電流，不宜過小不宜過小(2) (2) 集電極最大允許功率損耗集電極最大允許功率損耗PCM PCM= ICVCE 3. 極限參數(shù)極限參數(shù)P PCMCM值與環(huán)境溫度有關(guān)，值與環(huán)境溫度有關(guān)，溫度愈高，則溫度愈高，則P PCMCM值愈小。值愈小。當(dāng)超過此值時(shí)，管子性當(dāng)超過此值時(shí)，管子性能將變壞或燒毀。能將變壞或燒毀。結(jié)溫：硅管結(jié)溫：硅管15

16、0C，鍺，鍺管管70C(3) 反向擊穿電壓反向擊穿電壓 V(BR)CBO發(fā)射極開路時(shí)的集電結(jié)反發(fā)射極開路時(shí)的集電結(jié)反 向擊穿電壓。向擊穿電壓。 V(BR) EBO集電極開路時(shí)發(fā)射結(jié)的反集電極開路時(shí)發(fā)射結(jié)的反 向擊穿電壓。向擊穿電壓。 V(BR)CEO基極開路時(shí)集電極和發(fā)射基極開路時(shí)集電極和發(fā)射 極間的擊穿電壓。極間的擊穿電壓。幾個(gè)擊穿電壓有如下關(guān)系幾個(gè)擊穿電壓有如下關(guān)系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR) EBO4.1.5 溫度對溫度對BJT參數(shù)及特性的影響參數(shù)及特性的影響(1) 溫度對溫度對ICBO的影響的影響溫度每升高溫度每升高10，ICBO約增加一倍。約增加一倍。 (2) 溫度對

17、溫度對 的影響的影響溫度每升高溫度每升高1， 值約增大值約增大0.5%1%。 (3) 溫度對反向擊穿電壓溫度對反向擊穿電壓V(BR)CBO、V(BR)CEO的影響的影響溫度升高時(shí)，溫度升高時(shí)，V(BR)CBO和和V(BR)CEO都會(huì)有所提高。都會(huì)有所提高。 2. 溫度對溫度對BJT特性曲線的影響特性曲線的影響1. 溫度對溫度對BJT參數(shù)的影響參數(shù)的影響end4.2 基本共射極放大電路基本共射極放大電路4.2.1 基本共射極放大電路的組成基本共射極放大電路的組成4.2.2 基本共射極放大電路的工作原理基本共射極放大電路的工作原理基本放大電路：基本放大電路：共射極放大電路共射極放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)靜

18、態(tài)工作點(diǎn)Q（IB，IC，VCE）電壓增益電壓增益Av輸入電阻輸入電阻Ri共集電極放大電路共集電極放大電路共基極放大電路共基極放大電路分析方法：分析方法：圖解法圖解法小信號(hào)模型分析法小信號(hào)模型分析法待求量：待求量：輸出電阻輸出電阻Ro4.2.1 基本共射極放大電路的組成基本共射極放大電路的組成VBB , Rb:使發(fā)使發(fā)射極正偏，射極正偏，并提供合適的并提供合適的基極偏置電流基極偏置電流VCC :通過通過Rc使使T集電極反偏集電極反偏三極管三極管 T 起放大作用。起放大作用。RC: 將集電極電流信號(hào)將集電極電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，限流限流分析方法：分析方法：疊加疊加前提：前提：BJ

19、T工作在線性放大區(qū)工作在線性放大區(qū) 4.2.2 基本共射極放大電路的工作原理基本共射極放大電路的工作原理1. 靜態(tài)靜態(tài)(直流工作狀態(tài)直流工作狀態(tài))輸入信號(hào)輸入信號(hào)vs0時(shí)，放大時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)稱為靜電路的工作狀態(tài)稱為靜態(tài)或直流工作狀態(tài)。態(tài)或直流工作狀態(tài)。 直流通路直流通路 電容開路電容開路所有電量大寫所有電量大寫畫直流通路原則：畫直流通路原則： 短路，短路， 開路開路svsi電流關(guān)系：電流關(guān)系：直流通路直流通路 bBEQBBBQRVVI BQCEOBQCQIIII VCEQ=VCCICQRc 硅硅:VBEQ=0.7V鍺鍺:VBEQ=0.2VIB、IC和和VCE 是是靜態(tài)工作狀態(tài)靜態(tài)工作狀

20、態(tài)的三個(gè)量的三個(gè)量，用用Q表示，稱為表示，稱為靜靜態(tài)工作點(diǎn)態(tài)工作點(diǎn)Q（ IBQ，ICQ，VCEQ ）。）。2. 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài) 輸入正弦信號(hào)輸入正弦信號(hào)vs后，電路后，電路將處在將處在動(dòng)態(tài)工作情況動(dòng)態(tài)工作情況。此時(shí)，。此時(shí)，BJT各極電流及電壓都將在各極電流及電壓都將在靜態(tài)值的基礎(chǔ)上隨輸入信號(hào)靜態(tài)值的基礎(chǔ)上隨輸入信號(hào)作相應(yīng)的變化。作相應(yīng)的變化。 三極管放大作用 s控制控制vbeBEQBEvVvbBQBiIicCQCiIicRceCEQCEvVv且且svbicicev電容短路電容短路所有電量小寫所有電量小寫畫交流通路原則：畫交流通路原則： ， 短路短路BBVCCV交流通路交流通路 分析動(dòng)態(tài)參數(shù)時(shí)，使用

21、交流通路分析動(dòng)態(tài)參數(shù)時(shí)，使用交流通路4.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法4.3.1 圖解分析法圖解分析法4.3.2 小信號(hào)模型分析法小信號(hào)模型分析法1. 靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析2. 動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析3. 靜態(tài)工作點(diǎn)對波形失真的影響靜態(tài)工作點(diǎn)對波形失真的影響4. 圖解分析法的適用范圍圖解分析法的適用范圍1. BJT的的H參數(shù)及小信號(hào)模型參數(shù)及小信號(hào)模型2. 用用H參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路3. 小信號(hào)模型分析法的適用范圍小信號(hào)模型分析法的適用范圍4.3.1 圖解分析法圖解分析法1. 靜態(tài)工作點(diǎn)的圖

22、解分析靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析 vS=0，求，求Q（ IBQ、ICQ和和VCEQ ）線性線性線性線性非線性非線性(1) 輸入回路輸入回路線性部分：線性部分： 非線性部分：非線性部分：bBBBBERiV vCVBEBCEvfi)(2) 輸出回路輸出回路 非線性部分：非線性部分：BQBIiCECvfi)( 得出得出Q（ IBQ，ICQ，VCEQ ）線性部分：線性部分：CCCCCERiVv稱為直流負(fù)載線稱為直流負(fù)載線2. 動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析tVsinsms vcCCCCERiV v2. 動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析 共射極放大電路中的電壓、共射極放大電路中的電壓

23、、電流波形電流波形1. vi vBE iB iC vCE |-vo| 2. vo與與vi相位相反；相位相反；3. 可測量出放大電路的電壓增益?？蓽y量出放大電路的電壓增益。3. 靜態(tài)工作點(diǎn)對波形失真的影響靜態(tài)工作點(diǎn)對波形失真的影響Q Q點(diǎn)過低點(diǎn)過低截止失真截止失真Q Q點(diǎn)過高點(diǎn)過高飽和失真飽和失真C1 、C2：耦合電容耦合電容RL：負(fù)載電阻負(fù)載電阻Rb=300K RC=4K VCC=12V (a)直流通路 (b)交流通路(1)靜態(tài)工作情況靜態(tài)工作情況bCCRVRVVIbBECCBBCIIcCCCCERIVV 得出得出Q（ IBQ，ICQ，VCEQ ） =Q（40 A，1.5mA，6V）稱為交流負(fù)

24、載線稱為交流負(fù)載線(2)動(dòng)態(tài)工作情況動(dòng)態(tài)工作情況cCCiIiLCCLcceoRIiRivv)(LRceCECEvVv又LCCCERIiV)()(11LCCELCELCRIVRvRi1.從從Q點(diǎn)做一條斜率為點(diǎn)做一條斜率為- -1/RL 的的直線。直線。作法：作法： 2.截距法截距法可得如下結(jié)論：可得如下結(jié)論：直流負(fù)載線和交流負(fù)載線相交于直流負(fù)載線和交流負(fù)載線相交于Q點(diǎn)；點(diǎn)；不接不接RL時(shí)，兩根線重合；時(shí)，兩根線重合；1. RLIBQ ，CCb2b1b2BQVRRRV 此時(shí)，此時(shí)，VBQ與溫度無關(guān)與溫度無關(guān)VBQ VBEQRe取值越大，反饋控制作用越強(qiáng)取值越大，反饋控制作用越強(qiáng)一般取一般取 I1

25、=(510)IBQ ， VBQ =35V 1. 基極分壓式射極偏置電路基極分壓式射極偏置電路（1 1）穩(wěn)定工作點(diǎn)原理）穩(wěn)定工作點(diǎn)原理1. 基極分壓式射極偏置電路基極分壓式射極偏置電路（2 2）放大電路指標(biāo)分析）放大電路指標(biāo)分析靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)CCb2b1b2BQVRRRV eBEQBQEQCQRVVII )(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVV IICQBQ 電壓增益電壓增益畫小信號(hào)等效電路畫小信號(hào)等效電路（2 2）放大電路指標(biāo)分析）放大電路指標(biāo)分析電壓增益電壓增益輸出回路：輸出回路：)/(LcboRRi v輸入回路：輸入回路：ebbebeebebi)1(RiriRiri

26、 v電壓增益：電壓增益：ebeLcebebLcbio)1()/()1()/(RrRRRriRRiA vvv畫小信號(hào)等效電路畫小信號(hào)等效電路確定模型參數(shù)確定模型參數(shù) 已知，求已知，求r rbebe)mA()mV(26)1(200EQbeIr 增益增益（2 2）放大電路指標(biāo)分析）放大電路指標(biāo)分析（可作為公式用）（可作為公式用）輸入電阻輸入電阻則輸入電阻則輸入電阻放大電路的輸入電阻不包含信號(hào)源的內(nèi)阻放大電路的輸入電阻不包含信號(hào)源的內(nèi)阻（2 2）放大電路指標(biāo)分析）放大電路指標(biāo)分析)1(ebebiRri vb2ib1iei)1( RRRriiivvv bebibRb2b1eiii11)1(11RRRri

27、R bev)1(|ebeb2b1RrRR 輸出電阻輸出電阻輸出電阻輸出電阻oco/ RRR 求輸出電阻的等效電路求輸出電阻的等效電路 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)獨(dú)立源置零網(wǎng)絡(luò)內(nèi)獨(dú)立源置零 負(fù)載開路負(fù)載開路 輸出端口加測試電壓輸出端口加測試電壓0)()(ecbsbeb RiiRri0)()(ebccebct Riiriiv其中其中b2b1ss/RRRR 則則)1(esbeecectoRRrRriR v當(dāng)當(dāng)coRR 時(shí)，時(shí)，coRR 一般一般cceoRrR （）（2 2）放大電路指標(biāo)分析）放大電路指標(biāo)分析2. 含有雙電源的射極偏置電路含有雙電源的射極偏置電路（1 1）阻容耦合阻容耦合靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)00EEEe2

28、e1BEBb )()(VIRRVIRECII )()(e1e1EcCEECCCERRIRIVVV CBII BE1II)( 2. 含有雙電源的射極偏置電路含有雙電源的射極偏置電路（2 2）直接耦合直接耦合3. 含有恒流源的射極偏置電路含有恒流源的射極偏置電路靜態(tài)工作點(diǎn)由恒流源提供靜態(tài)工作點(diǎn)由恒流源提供分析該電路的分析該電路的Q點(diǎn)及點(diǎn)及、 、 vAiRoRend4.5 共集電極放大電路和共集電極放大電路和共基極放大電路共基極放大電路4.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路4.5.2 共基極放大電路共基極放大電路4.5.3 放大電路三種組態(tài)的比較放大電路三種組態(tài)的比較4.5.1 共集電極放大電

29、路共集電極放大電路1.1.靜態(tài)分析靜態(tài)分析共集電極電路結(jié)構(gòu)如圖示共集電極電路結(jié)構(gòu)如圖示該電路也稱為該電路也稱為射極輸出器射極輸出器ebBEQCCBQ)1(RRVVI eCQCCeEQCCCEQRIVRIVV BQCQII eEQBEQbBQCCRIVRIV BQEQ)1(II 由由得得直流通路直流通路 小信號(hào)等效電路小信號(hào)等效電路4.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路2.2.動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析交流通路交流通路 4.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路2.2.動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析電壓增益電壓增益輸出回路：輸出回路：輸入回路：輸入回路：LbbebLbbbebi)1( )(RiriRiiri v

30、電壓增益：電壓增益：1)1()1()1()1(LbeLLbeLLbebLbio RrRRrRRriRiAvvv其中其中LeL/ RRR LbLbbo)1()(RiRii v一般一般beLrR ，則電壓增益接近于，則電壓增益接近于1 1，同相同相與與iovv電壓跟隨器電壓跟隨器1 vA即即。4.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路2.2.動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析輸入電阻輸入電阻當(dāng)當(dāng)1 ，beLrR 時(shí)，時(shí)，Lbi/RRR 輸入電阻大輸入電阻大)1(| )1(LbLibiiiiiRrRRrRiR bebevvvv輸出電阻輸出電阻由電路列出方程由電路列出方程ebbtRiiii )(sbebtRri ve

31、teRiR v其中其中bss/ RRR 則則輸出電阻輸出電阻rRRiR 1/besettov當(dāng)當(dāng) 1beserRR，1 時(shí)，時(shí)， besorRR 輸出電阻小輸出電阻小4.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路2.2.動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析rRRR 1/beseo共集電極電路特點(diǎn)：共集電極電路特點(diǎn)：同相同相與與iovv 電壓增益小于電壓增益小于1 1但接近于但接近于1 1， 輸入電阻大，對電壓信號(hào)源衰減小輸入電阻大，對電壓信號(hào)源衰減小 輸出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng)輸出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng))1(/LbebiRrRR 1 vA。4.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路4.5.2 共基極放大電路共基極放大

32、電路1.1.靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn) 直流通路與射極偏置電路相同直流通路與射極偏置電路相同CCb2b1b2BQVRRRV eBEQBQEQCQRVVII )( ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVV IICQBQ 2.2.動(dòng)態(tài)指標(biāo)動(dòng)態(tài)指標(biāo)電壓增益電壓增益輸出回路：輸出回路：輸入回路：輸入回路：電壓增益：電壓增益：LcL/ RRR 交流通路交流通路 小信號(hào)等效電路小信號(hào)等效電路 LboRi vbebiri vbeLiorRA vvv 輸入電阻輸入電阻 輸出電阻輸出電阻coRR 2.2.動(dòng)態(tài)指標(biāo)動(dòng)態(tài)指標(biāo)小信號(hào)等效電路小信號(hào)等效電路 beeeiiiiiRR)1(i eeRiR/iv be

33、bri/iv beieiiiii)1(/rRiRvvvvrR 1|bee4.5.3 放大電路三種組態(tài)的比較放大電路三種組態(tài)的比較1.1.三種組態(tài)的判別三種組態(tài)的判別以輸入、輸出信號(hào)的位置為判斷依據(jù)：以輸入、輸出信號(hào)的位置為判斷依據(jù)： 信號(hào)由基極輸入，集電極輸出信號(hào)由基極輸入，集電極輸出共射極放大電路共射極放大電路 信號(hào)由基極輸入，發(fā)射極輸出信號(hào)由基極輸入，發(fā)射極輸出共集電極放大電路共集電極放大電路 信號(hào)由發(fā)射極輸入，集電極輸出信號(hào)由發(fā)射極輸入，集電極輸出共基極電路共基極電路 2.2.三種組態(tài)的比較三種組態(tài)的比較3.3.三種組態(tài)的特點(diǎn)及用途三種組態(tài)的特點(diǎn)及用途共射極放大電路：共射極放大電路： 電

34、壓和電流增益都大于電壓和電流增益都大于1 1，輸入電阻在三種組態(tài)中居中，輸出電阻與集，輸入電阻在三種組態(tài)中居中，輸出電阻與集電極電阻有很大關(guān)系。適用于低頻情況下，作多級放大電路的中間級。電極電阻有很大關(guān)系。適用于低頻情況下，作多級放大電路的中間級。共集電極放大電路：共集電極放大電路： 只有電流放大作用，沒有電壓放大，有電壓跟隨作用。在三種組態(tài)中，只有電流放大作用，沒有電壓放大，有電壓跟隨作用。在三種組態(tài)中，輸入電阻最高，輸出電阻最小，頻率特性好。可用于輸入級、輸出級或緩沖輸入電阻最高，輸出電阻最小，頻率特性好?？捎糜谳斎爰墶⑤敵黾壔蚓彌_級。級。共基極放大電路：共基極放大電路： 只有電壓放大作用

35、，沒有電流放大，有電流跟隨作用，輸入電阻小，輸只有電壓放大作用，沒有電流放大，有電流跟隨作用，輸入電阻小，輸出電阻與集電極電阻有關(guān)。高頻特性較好，常用于高頻或?qū)掝l帶低輸入阻抗出電阻與集電極電阻有關(guān)。高頻特性較好，常用于高頻或?qū)掝l帶低輸入阻抗的場合，模擬集成電路中亦兼有電位移動(dòng)的功能。的場合，模擬集成電路中亦兼有電位移動(dòng)的功能。 4.5.3 放大電路三種組態(tài)的比較放大電路三種組態(tài)的比較end4.6 組合放大電路組合放大電路4.6.1 共射共射共基放大電路共基放大電路4.6.2 共集共集共集放大電路共集放大電路4.6.1 共射共射共基放大電路共基放大電路共射共基放大電路共射共基放大電路4.6.1

36、共射共射共基放大電路共基放大電路21o1oio1iovvvvvvvvvAAA )1(2be1be21be1L11rrrRA vbe2Lc22be2L222)|(rRRrRA v其中其中 be2Lc22be12be21)|()1(rRRrrA v所以所以 12因?yàn)橐驗(yàn)閎e1Lc21)|(rRRA v因此因此 組合放大電路總的電壓增益等于組合放大電路總的電壓增益等于組成它的各級單管放大電路電壓增益組成它的各級單管放大電路電壓增益的乘積。的乘積。 前一級的輸出電壓是后一級的輸前一級的輸出電壓是后一級的輸入電壓，后一級的輸入電阻是前一級入電壓，后一級的輸入電阻是前一級的負(fù)載電阻的負(fù)載電阻RL。電壓增益

37、電壓增益2be2L1rR 4.6.1 共射共射共基放大電路共基放大電路輸入電阻輸入電阻RiiiivRb|rbe1Rb1|Rb2|rbe1 輸出電阻輸出電阻Ro Rc2 T T1 1、T T2 2構(gòu)成復(fù)合管，可等效為一個(gè)構(gòu)成復(fù)合管，可等效為一個(gè)NPNNPN管管(a) (a) 原理圖原理圖 (b)(b)交流通路交流通路4.6.2 共集共集共集放大電路共集放大電路4.6.2 共集共集共集放大電路共集放大電路1. 復(fù)合管的主要特性復(fù)合管的主要特性兩只兩只NPN型型BJT組成的復(fù)合管組成的復(fù)合管 兩只兩只PNP型型BJT組成的復(fù)合管組成的復(fù)合管 rberbe1(1 1)rbe2 4.6.2 共集共集共集

38、放大電路共集放大電路1. 復(fù)合管的主要特性復(fù)合管的主要特性PNP與與NPN型型BJT組成的復(fù)合管組成的復(fù)合管 NPN與與PNP型型BJT組成的復(fù)合管組成的復(fù)合管 rberbe14.6.2 共集共集共集放大電路共集放大電路end2. 共集共集 共集放大電路的共集放大電路的Av、 Ri 、Ro iovvvA LbeL11RrR 1|bebseorRRRR式中式中 1 2 rberbe1(1 1)rbe2 R LRe|RL RiRb|rbe(1 )R L 4.7 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)4.7.1 單時(shí)間常數(shù)單時(shí)間常數(shù)RC電路的頻率響應(yīng)電路的頻率響應(yīng)4.7.2 BJT的高頻小信號(hào)模型及頻

39、率參數(shù)的高頻小信號(hào)模型及頻率參數(shù)4.7.3 單級共射極放大電路的頻率響應(yīng)單級共射極放大電路的頻率響應(yīng)4.7.4 單級共集電極和共基極放大電路的高頻響應(yīng)單級共集電極和共基極放大電路的高頻響應(yīng)4.7.5 多級放大電路的頻率響應(yīng)多級放大電路的頻率響應(yīng) 研究放大電路的動(dòng)態(tài)指標(biāo)（主要是增益）隨信研究放大電路的動(dòng)態(tài)指標(biāo)（主要是增益）隨信號(hào)頻率變化的響應(yīng)。號(hào)頻率變化的響應(yīng)。4.7.1 單時(shí)間常數(shù)單時(shí)間常數(shù)RC電路的頻率響應(yīng)電路的頻率響應(yīng)1. RC低通電路的頻率響應(yīng)低通電路的頻率響應(yīng)（電路理論中的穩(wěn)態(tài)分析）（電路理論中的穩(wěn)態(tài)分析）RC電路的電壓增益（傳遞函數(shù)）：電路的電壓增益（傳遞函數(shù)）：則則11111ioH

40、11/1/1)()()(CsRsCRsCsVsVsAV fsj2j 且令且令11H21CRf 又又)/j(11HioHffVVAV 電壓增益的幅值（模）電壓增益的幅值（模）2HH)/(11ffAV （幅頻響應(yīng)）（幅頻響應(yīng)）電壓增益的相角電壓增益的相角)/(arctanHHff （相頻響應(yīng)）（相頻響應(yīng)）增益頻率函數(shù)增益頻率函數(shù)RC低通電路低通電路 最大誤差最大誤差 -3dB頻率響應(yīng)曲線描述頻率響應(yīng)曲線描述幅頻響應(yīng)幅頻響應(yīng)2HH)/(11ffAV 1. RC低通電路的頻率響應(yīng)低通電路的頻率響應(yīng)相頻響應(yīng)相頻響應(yīng))/(arctanHHff 2. RC高通電路的頻率響應(yīng)高通電路的頻率響應(yīng)RC電路的電壓增

41、益：電路的電壓增益：22222ioL/1 /1)()()(CRsssCRRsVsVsAV 幅頻響應(yīng)幅頻響應(yīng)2LL)/(11ffAV 相頻響應(yīng)相頻響應(yīng))/(arctanLLff 輸出超前輸入輸出超前輸入RC高通電路高通電路 4.7.2 BJT的高頻小信號(hào)模型及頻率參數(shù)的高頻小信號(hào)模型及頻率參數(shù)1. BJT的高頻小信號(hào)模型的高頻小信號(hào)模型模型的引出模型的引出 rbe-發(fā)射結(jié)電阻發(fā)射結(jié)電阻re歸算到基極回路的電阻歸算到基極回路的電阻 -發(fā)射結(jié)電容發(fā)射結(jié)電容-集電結(jié)電阻集電結(jié)電阻rbc -集電結(jié)電容集電結(jié)電容 Cbc rbb -基區(qū)的體電阻，基區(qū)的體電阻，b是假想的基區(qū)內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)是假想的基區(qū)內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)

42、互導(dǎo)互導(dǎo)CECEEBCEBCmVViig vvBJT的高頻小信號(hào)模型的高頻小信號(hào)模型 簡化模型簡化模型混合混合 型高頻小信號(hào)模型型高頻小信號(hào)模型 cecbrr和和忽忽略略 1. BJT的高頻小信號(hào)模型的高頻小信號(hào)模型2. BJT高頻小信號(hào)模型中元件參數(shù)值的獲得高頻小信號(hào)模型中元件參數(shù)值的獲得低頻時(shí)，混合低頻時(shí)，混合 模型模型與與H參數(shù)參數(shù)模型等價(jià)模型等價(jià)ebbbbe rrrEQbbebbbe)1()1( IVrrrrT 又又所以所以EQeb)1(IVrT ebbebb rrr又因?yàn)橛忠驗(yàn)閑bbeb rIVbebmIVg Tmeb2 fgC 從手冊中查出從手冊中查出 TcbfC和和 所以所以TV

43、IrgEQebm 2. BJT高頻小信號(hào)模型中元件參數(shù)值的獲得高頻小信號(hào)模型中元件參數(shù)值的獲得低頻時(shí)，混合低頻時(shí)，混合 模型模型與與H H參數(shù)參數(shù)模型等價(jià)模型等價(jià)3. BJT的頻率參數(shù)的頻率參數(shù)由由H參數(shù)可知參數(shù)可知CEBCfeViih 即即0bcce VII 根據(jù)混合根據(jù)混合 模型得模型得cbebebmc1/j CVVgI )/()/(cbebebbebj1j1 CCrIV 低頻時(shí)低頻時(shí)ebm0 rg 所以所以)(j1/jcbebebcbmbc CCrCgII 當(dāng)當(dāng)cbm Cg 時(shí)，時(shí)，ebcbeb0)(j1 rCC ebcbeb0)(j1 rCC 令令ebcbeb21 rCCf)( 的幅頻

44、響應(yīng)的幅頻響應(yīng)201)/(ff 共發(fā)射極截止頻率共發(fā)射極截止頻率f特征頻率特征頻率Tfebmcbebm0T22 CgCCgff)( Tfff 共基極截止頻率共基極截止頻率 f3. BJT的頻率參數(shù)的頻率參數(shù)arctgff 的相頻響應(yīng)的相頻響應(yīng)f (1 0)f f fT 4.7.3 單級共射極放大電路的頻率響應(yīng)單級共射極放大電路的頻率響應(yīng)1. 高頻響應(yīng)高頻響應(yīng) 型高頻等效電路型高頻等效電路4.7.3 單級共射極放大電路的頻率響應(yīng)單級共射極放大電路的頻率響應(yīng)1. 高頻響應(yīng)高頻響應(yīng) 型高頻等效電路型高頻等效電路對節(jié)點(diǎn)對節(jié)點(diǎn) c 列列KCL得得0j )(cbeboLoebm CVVRVVg 由于輸出回

45、路電流比較大，所由于輸出回路電流比較大，所以可以以可以cb C忽略忽略 的分流，得的分流，得ebLmo VRgVcboebj )( cb CVVIC 又又因因?yàn)闉榉Q為稱為密勒電容密勒電容M1CcbLmebMj )1(1cb CRgIVZC 則則表示表示若用若用之間存在一個(gè)電容之間存在一個(gè)電容和和相當(dāng)于相當(dāng)于 e b M1,C cbLmM1)1( CRgC而輸入回路電流比較小，所以而輸入回路電流比較小，所以不能不能cb C忽略忽略 的電流。的電流。目標(biāo)：斷開輸入輸出之間的連接目標(biāo)：斷開輸入輸出之間的連接4.7.3 單級共射極放大電路的頻率響應(yīng)單級共射極放大電路的頻率響應(yīng)cbLmM1)1( CRg

46、C同理，在同理，在c、e之間也可以求得之間也可以求得一個(gè)等效電容一個(gè)等效電容CM2，且，且cbM2 CC等效后斷開了輸入輸出之間的聯(lián)系等效后斷開了輸入輸出之間的聯(lián)系1. 高頻響應(yīng)高頻響應(yīng) 型高頻等效電路型高頻等效電路4.7.3 單級共射極放大電路的頻率響應(yīng)單級共射極放大電路的頻率響應(yīng)1. 高頻響應(yīng)高頻響應(yīng) 型高頻等效電路型高頻等效電路目標(biāo)：簡化和變換目標(biāo)：簡化和變換cbLmM1)1( CRgC 輸出回路的時(shí)間常數(shù)輸出回路的時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)小于輸入回路時(shí)間常數(shù)，遠(yuǎn)小于輸入回路時(shí)間常數(shù)，考慮高頻響應(yīng)時(shí)可以忽略考慮高頻響應(yīng)時(shí)可以忽略CM2的影響。的影響。cbM2 CCM1M2CCM1ebCCC 4.7.3

47、 單級共射極放大電路的頻率響應(yīng)單級共射極放大電路的頻率響應(yīng)1. 高頻響應(yīng)高頻響應(yīng) 型高頻等效電路型高頻等效電路目標(biāo)：簡化和變換目標(biāo)：簡化和變換cbLmM1)1( CRgCM1ebCCC ebbbbs rrRRR/)/(sbebsbebbeebs/VrRRrRrrV ebbbberrr 4.7.3 單級共射極放大電路的頻率響應(yīng)單級共射極放大電路的頻率響應(yīng)1. 高頻響應(yīng)高頻響應(yīng)高頻響應(yīng)和上限頻率高頻響應(yīng)和上限頻率ebLmo VRgV由電路得由電路得soHVVVAS 電壓增益頻響電壓增益頻響其中其中RCf21H 中頻增益或通中頻增益或通帶源電壓增益帶源電壓增益上限頻率上限頻率sbebsbebbeeb

48、s/VrRRrRrrV RCjrRRrRrrRg 11bebsbebbeebLm/)/HMj(1ffAVS M1ebCCC ebbbbs rrRRR/)/(sebj11VRCV bebsbebbeebLmVSMrRRrRrrRgA/ bebsbebbeL0rRRrRrR/ 1. 高頻響應(yīng)高頻響應(yīng)高頻響應(yīng)和上限頻率高頻響應(yīng)和上限頻率RC低通電路低通電路)/HHj(11ffAV )/HMHVj(11ffAAVSS 共射放大電路共射放大電路頻率響應(yīng)曲線變化趨勢相同頻率響應(yīng)曲線變化趨勢相同 180 arctg(f/fH) 相頻響應(yīng)相頻響應(yīng)幅頻響應(yīng)幅頻響應(yīng)2HMHV(1120 2020)/lg|lg|l

49、gffAAVSS 增益增益-帶寬積帶寬積RC21 BJT 一旦確定，一旦確定，帶寬增益積基本為常數(shù)帶寬增益積基本為常數(shù)1. 高頻響應(yīng)高頻響應(yīng)HVSMfA cbLmebsbbbebbebsbebbeebLm121CRgCRRrrrRRrRrrRg/ bebsbebbeebLmrRRrRrrRg/ 當(dāng)當(dāng)RbRs及及Rbrbe時(shí)，有時(shí)，有 cbLmebsbbLm12CRgCRrRg HVSMfA 例題例題 解：解：模型參數(shù)為模型參數(shù)為例例4.7.1 設(shè)共射放大電路在室溫下運(yùn)行，其參數(shù)為：設(shè)共射放大電路在室溫下運(yùn)行，其參數(shù)為：， 1ksR，pF5 . 000MHz41001mA100cbT0Cbb CfIr 。 k5cR負(fù)載開路，負(fù)載