模擬電子技術(shù)：ch05-06 BJT及基本放大器

1、模擬電子技術(shù)電子教案 V1.0微電子電路分析與設(shè)計(jì)Ch05-06半導(dǎo)體器件及其基本應(yīng)用計(jì)劃12學(xué)時(shí)2Microelectronics Circuit Analysis and DesignChapter 1 Semiconductor Materials and DiodesChapter 2 Diode CircuitsChapter 3 The Field-Effect TransistorChapter 4 Basic FET AmplifiersChapter 5 The Bipolar Junction TransistorChapter 6 Basic BJT Amplifiers

2、Chapter 7 Frequency ResponseChapter 8 Output Stages and Power Amplifiers2Chapter 9 Ideal Operational Amplifiers and Op-Amp Circuits2Chapter 10 Integrated Circuit Biasing and Active Loads2Chapter 11 Differential and Multistage Amplifiers2Chapter 12 Feedback and Stability2Chapter 13 Operational Amplif

3、ier Circuits2Chapter 14 Nonideal Effects in Operational Amplifier Circuits2Chapter 15 Applications and Design of Integrated Circuits(4h)(4h)(12h)基礎(chǔ)、重點(diǎn)章較獨(dú)立的分析任務(wù)(4h)(4h)(6h)(8h)(8h)(4h)(共54h)運(yùn)放內(nèi)部電路3BJT Amplifiers5.1 Basic BJT5.2 DC Analysis5.3 Basic Applications5.4 BJT Biasing5.5 Multistage CircuitsCh

4、5 The Bipolar Junction TransistorCh6 Basic BJT Amplifiers6.1 Analog Signals and Linear Amplifiers6.2 The Bipolar Linear Amplifier6.3 Basic Amplifier Configurations6.4 Common-Emitter Amplifiers6.5 AC Load Line Analysis6.6 Common-Collector Amplifier6.7 Common-Base Amplifier6.8 Summary and Comparison6.

5、9 Multistage Amplifiers6.10 Power Considerations ch8直流分析問(wèn)題1：三極管主要特性？如何實(shí)現(xiàn)的？其I-V特性曲線有何特點(diǎn)？問(wèn)題2：三極管放大電路的分析實(shí)用方法(DC、AC)? 限制條件是？問(wèn)題3：基本的三極管放大電路？電路組成結(jié)構(gòu)規(guī)律？交流分析小信號(hào)分析45.1 Basic Bipolar Junction Transistor5.1.1 Transistor Structures5.1.2 npn Transistor: Forward-Active Mode Operation5.1.4 Circuit Symbols and Conve

6、ntions 閱讀5.1.5 Current-Voltage Characteristics5.1.6 Nonideal Transistor Leakage Currents and Breakdown Voltage5.1.3 pnp Transistor: Forward-Active Mode Operation大功率管為什么有孔？小功率管中功率管5 Jc反偏 5.1.1 Transistor Structures基區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū) 發(fā)射極Emitter集電極Collector 基極Base(1) 結(jié)構(gòu)和符號(hào)發(fā)射結(jié)(Je) 集電結(jié)(Jc)PNPNPN發(fā)射載流子(電子)收集載流子(電子)復(fù)

7、合部分電子 控制傳送比例由結(jié)構(gòu)展開聯(lián)想(2) 工作原理(3) 實(shí)現(xiàn)條件外部條件內(nèi)部條件 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：Je正偏摻雜濃度1019最高摻雜濃度1015低于發(fā)射區(qū)且面積大摻雜濃度1017遠(yuǎn)低于發(fā)射區(qū)且很薄6(1) Transistor current Operation: 三極管內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程5.1.2 npn Transistor: Forward-Active Mode Operation(2) Common-Emitter Current Gain BJT 的三種連接方式（或稱為三種組態(tài)） 共基極組態(tài)的電流傳輸關(guān)系(a) emitter current 發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入載流子(b) base

8、 current 載流子在基區(qū)擴(kuò)散與復(fù)合 (c) collector current 集電區(qū)收集載流子 內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程 放大作用 Je正偏、Jc反偏 正向放大模式 Je正偏、Jc正偏 飽和(Saturation) Je反偏、Jc反偏 截止 Cutoff Je反偏、Jc正偏 Inverse-Active(3) Current Relationships 三極管的電流分配關(guān)系7(1) Transistor current Operation: 內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程圖3.1.4 三極管內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程發(fā)射結(jié)加正偏電壓集電結(jié)加反偏電壓(a) emitter current發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入載流

9、子(b) base current 載流子在基區(qū)擴(kuò)散與復(fù)合 (c) collector current 集電區(qū)收集載流子另外：JC反偏，有少子的漂移電流ICBO 5.1.2 npn Transistor: Forward-Active Mode Operation1019cm-3 1017cm-3 共基極8 三極管的放大作用(1) 三極管內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程5.1.2 NPN晶體管正向放大模式RLecb1kVEEVCCIBIEICVEB+vEB放大電路+iEii+vI+iBvO+-io放大作用(原理) ？分析的關(guān)鍵：iC與iE的關(guān)系是通過(guò)載流子傳輸體現(xiàn)出來(lái)的 本質(zhì)：電流分配關(guān)系 外部條件： 發(fā)

10、射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。+iC 實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳遞 vBE iE 放大 共基極組態(tài)的電流傳輸關(guān)系9 5.1.2 NPN晶體管正向放大模式（即IE與IC的關(guān)系）根據(jù)傳輸過(guò)程可知：注意到:電流分配的比例僅與三極管的 幾何尺寸和摻雜濃度有關(guān)。定義共基極直流電流放大系數(shù)為:通常 IC ICBO硅: 0.1A鍺: 10A顯然 1，一般在0.90.99之間。 共基極組態(tài)的電流傳輸關(guān)系10RL1kVEEVCCIBIEICVBEecb+vI放大電路共基接法+vBE+iEii+iCiovO+iB輸入回路: vI =20mV vBE = 20mV輸出回路：iE = 1mA非線性 = 0.98iC = iE = 0.98m

11、AiB = 20AvO = iC RLvO = 0.98 V電壓放大倍數(shù)Ri= vI / iE = 20輸入電阻5.1.2 npn Transistor: Forward-Active Mode Operation 共基極組態(tài)的電流傳輸關(guān)系 三極管的放大作用(1) Transistor current Operation: 內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程11(1) Transistor current Operation: 三極管內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程5.1.2 npn Transistor: Forward-Active Mode Operation(2) Common-Emitter Current

12、Gain BJT 的三種連接方式（或稱為三種組態(tài)） 共基極組態(tài)的電流傳輸關(guān)系(a) emitter current 發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入載流子(b) base current 載流子在基區(qū)擴(kuò)散與復(fù)合 (c) collector current 集電區(qū)收集載流子 內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程 放大作用 Je正偏、Jc反偏 正向放大模式 Je正偏、Jc正偏 飽和(Saturation) Je反偏、Jc反偏 截止 Cutoff Je反偏、Jc正偏 Inverse-Active(3) Current Relationships 三極管的電流分配關(guān)系12 BJT 的三種連接方式（或稱為三種組態(tài)）5.1.2 npn

13、Transistor: Forward-Active Mode Operation(1) Transistor current Operation: 三極管內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程共基極 共發(fā)射極 共集電極注意： 無(wú)論是哪種連接方式，要使三極管有放大作用，都必須保證發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏，則三極管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)和分配過(guò)程，以及各電極的電流將不隨連接方式的變化而變化。 如何判斷組態(tài)？Common-EmitterCommon-CollectorCommon-Base13 5.1.2 NPN晶體管正向放大模式問(wèn)題(1)：如何保證？發(fā)射結(jié)正偏VBE =VBBVBC = VBE - VCE VBE+vBE

14、+iE+iC+iB+iE+vBE+vI+iB+iC+vO本質(zhì)相同！但希望vI = 20mV iB = 20AiC =0.98mAvO = -0.98 VRi= vI / iB =1k放大電路(2) Common-Emitter Current Gain14 IC與IB的關(guān)系： 由的定義： 即 IC = IE + ICBO = (IB + IC) + ICBO整理可得:令：IC = IB + (1+ )ICBOIC = IB + ICEO （穿透電流）IC IB IE = IC + IB (1+)IB 是共射極電流放大系數(shù)，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(wú)關(guān)。一般 1（50300）

15、ICBO 硅: 0.1A鍺: 10A(2) Common-Emitter Current Gain15 綜上所述，三極管的放大作用，主要是依靠它的發(fā)射極電流能夠通過(guò)基區(qū)傳輸，然后到達(dá)集電極而實(shí)現(xiàn)的。 實(shí)現(xiàn)這一傳輸過(guò)程的兩個(gè)條件是：內(nèi)部條件：發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，且基區(qū)很薄。外部條件：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。 5.1.2 NPN晶體管正向放大模式IC = IB + (1+ )ICBOIC = IB + ICEO （穿透電流）IC IB IE = IC + IB (1+)IB(3) Current Relationships 三極管的電流分配關(guān)系165.1 Basic Bipo

16、lar Junction Transistor5.1.1 Transistor Structures5.1.2 npn Transistor: Forward-Active Mode Operation5.1.4 Circuit Symbols and Conventions 閱讀5.1.5 Current-Voltage Characteristics5.1.6 Nonideal Transistor Leakage Currents and Breakdown Voltage5.1.3 pnp Transistor: Forward-Active Mode Operation大功率管為什么

17、有孔？小功率管中功率管175.1.5 Current-Voltage Characteristics1. 共射極連接時(shí)的VI特性曲線(1) 輸入特性(2) 輸出特性2. 共基極連接時(shí)的VI特性曲線共發(fā)射極連接共射極連接時(shí)的輸入特性曲線共射極連接時(shí)的輸出特性曲線為什么在放大區(qū)曲線幾乎是橫軸的平行線？而且是等間隔的？為什么vCE較小時(shí)iC隨vCE變化很大？為什么像PN結(jié)的伏安特性？為什么VCE增大曲線右移？為什么VCE增大到一定值曲線右移就不明顯了？18(2) 輸出特性1. 共射極連接時(shí)的VI特性曲線共射極連接時(shí)的輸出特性曲線共發(fā)射極連接輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域:放大區(qū): iC平行于vCE軸的區(qū)域，

18、曲線基本平行等距。此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。飽和區(qū): iC明顯受vCE控制的區(qū)域，vCE0.7V(硅)發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)正偏或反偏電壓很小截止區(qū): iC接近零的區(qū)域（iB=0的曲線下方）此時(shí)，vBE小于死區(qū)電壓(發(fā)射結(jié)反偏)此時(shí)為什么在放大區(qū)曲線幾乎是橫軸的平行線？而且是等間隔的？為什么vCE較小時(shí)iC隨vCE變化很大？5.1.5 Current-Voltage Characteristics Je正偏、Jc正偏 飽和(Saturation) Je反偏、Jc反偏 截止 Cutoff19ro VA / IC20(1) 輸入特性1. 共射極連接時(shí)的VI特性曲線共射極連接時(shí)的輸出特性曲線共發(fā)射極

19、連接共射極連接時(shí)的輸入特性曲線現(xiàn)象： vCE，曲線右移；但vCE 1V后, 右移較少；近似處理！為什么像PN結(jié)的伏安特性？為什么VCE增大曲線右移？為什么VCE增大到一定值曲線右移就不明顯了？5.1.5 Current-Voltage Characteristics215.1 Basic Bipolar Junction Transistor5.1.1 Transistor Structures5.1.2 npn Transistor: Forward-Active Mode Operation5.1.4 Circuit Symbols and Conventions 閱讀5.1.5 Curr

20、ent-Voltage Characteristics5.1.6 Nonideal Transistor Leakage Currents and Breakdown Voltage5.1.3 pnp Transistor: Forward-Active Mode Operation大功率管為什么有孔？小功率管中功率管225.1.6 Nonideal Transistor Leakage Currents and Breakdown Voltage交流參數(shù)直流參數(shù)極限參數(shù)結(jié)電容 Cbc 、 Cbe 集電極最大允許電流ICM集電極最大允許功率損耗PCM反向擊穿電壓V(BR)CEO BVCEO極間

21、反向電流 ICBO 、 ICEO Leakage Currents 交流電流放大系數(shù) 、直流電流放大系數(shù) 、特征頻率fTBreakdown Voltage23(1) 共發(fā)射極直流電流放大系數(shù) = (ICICEO)/IBIC / IB1. 電流放大系數(shù) (2) 共發(fā)射極交流電流放大系數(shù) = IC / IBvCE=const在放大區(qū)且當(dāng)ICBO和ICEO很小時(shí)， ，可以不加區(qū)分。4.1.4 BJT的主要參數(shù)24溫度對(duì)三極管特性的影響圖3.1.9 溫度對(duì)三極管輸出特性的影響(1) 溫度對(duì)VBE的影響 (2) 溫度對(duì)ICBO的影響 (3) 溫度對(duì)的影響 溫度每升高1，vBE減小2mV2.5mV。 溫度

22、每升高10，ICBO約增加一倍 溫度每升高1，值約增大0.5%1%。 當(dāng)溫度升高時(shí)，VBE將減小，ICBO、ICEO、都將增大，使輸出特性曲線上移，而各條曲線間的距離加大，如圖3.1.9中的虛線所示。5.1.6 Nonideal Transistor Leakage Currents and Breakdown Voltage25BJT Amplifiers5.1 Basic BJT5.2 DC Analysis5.3 Basic Applications5.4 BJT Biasing5.5 Multistage CircuitsCh5 The Bipolar Junction Transis

23、torCh6 Basic BJT Amplifiers6.1 Analog Signals and Linear Amplifiers6.2 The Bipolar Linear Amplifier6.3 Basic Amplifier Configurations6.4 Common-Emitter Amplifiers6.5 AC Load Line Analysis6.6 Common-Collector Amplifier6.7 Common-Base Amplifier6.8 Summary and Comparison6.9 Multistage Amplifiers6.10 Po

24、wer Considerations ch8直流分析問(wèn)題1：三極管主要特性？如何實(shí)現(xiàn)的？其I-V特性曲線有何特點(diǎn)？問(wèn)題2：三極管放大電路的分析實(shí)用方法(DC、AC)? 限制條件是？問(wèn)題3：基本的三極管放大電路？電路組成結(jié)構(gòu)規(guī)律？交流分析小信號(hào)分析265.2 DC Analysis of Transistor Circuits5.2.1 Common-Emitter Circuit5.2.2 Load Line and Mode of Operation5.2.3 Voltage Transfer Characteristics5.2.4 Commonly Used Bipolar Circui

25、ts: dc AnalysisIB , VBE _ DC values ib , vbe _ Instantaneous ac valuesiB , vBE _Total instantaneous values ( iB=IB+ib , vBE=VBE+vbe )Ib , Vbe _ phasor values275.2.1 Common-Emitter Circuit(1) 電路的組成(2) 工作原理及分析思路靜態(tài)(DC Analysis)動(dòng)態(tài)(AC Analysis)交流通路直流通路三極管T : 核心，電流分配、放大作用（條件：Je正偏，Jc反偏）VBB Je正偏VCC Jc反偏Rb:

26、基極偏置電阻Rc：集電極偏置電阻ic vce圖解法折線模型法28a. 靜態(tài)(直流工作狀態(tài))b. 動(dòng)態(tài) 2個(gè)基本回路的KVL方程輸入回路：輸出回路：輸入信號(hào)vs0時(shí)的工作狀態(tài)。直流通路 輸入正弦信號(hào)vs ，動(dòng)態(tài)工作情況。交流通路 5.2.1 Common-Emitter Circuit(2) 工作原理及分析思路保證Je正偏，Jc反偏，合適的Q實(shí)現(xiàn)信號(hào)線性傳遞，放大vCE Total instantaneous values VCE DC values vce Instantaneous ac values(3) 直流分析方法29(3) 直流分析方法目標(biāo)：求解IBQ 、VBEQ 、ICQ 、VCE

27、Q1. 靜態(tài)(直流工作狀態(tài))直流通路 找4個(gè)方程聯(lián)立求解即可(1) 根據(jù)Je正偏，即由基極發(fā)射極回路(2) 根據(jù)Jc反偏，即由集電極發(fā)射極回路(3) 假設(shè)三極管處于放大狀態(tài)，則 IC = IB(4) 由二極管恒壓降模型（近似）硅管VBE = 0.7V，鍺管VBE = 0.2V。例題 已知 =80, Rc=5.1k,VCC=12V,VBB= 4V。 (1) Rb=220k； (2) Rb=100k；工作在放大區(qū)。工作在飽和區(qū)。5.2.1 Common-Emitter Circuit近似計(jì)算法求Q305.2 DC Analysis of Transistor Circuits5.2.1 Commo

28、n-Emitter Circuit5.2.2 Load Line and Mode of Operation5.2.3 Voltage Transfer Characteristics5.2.4 Commonly Used Bipolar Circuits: dc AnalysisIB , VBE _ DC values ib , vbe _ Instantaneous ac valuesiB , vBE _Total instantaneous values ( iB=IB+ib , vBE=VBE+vbe )Ib , Vbe _ phasor values近似計(jì)算法求Q315.2.2 Lo

29、ad Line and Mode of Operation 共射極放大電路 圖解分析法思路 輸入回路求解 vBE、iB 輸出回路求解 iC 、vCE輸入回路KVL 直線三極管輸入特性（非線性） 先靜態(tài)、后動(dòng)態(tài)輸出回路KVL 直線三極管輸出特性（非線性）交點(diǎn)交點(diǎn)近似處理！1. 靜態(tài)圖解分析2. 動(dòng)態(tài)圖解分析3. 靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響321. 靜態(tài)圖解分析輸入信號(hào)vs0 直流通路 輸入回路 求解 VBE、IB輸入回路KVL三極管輸入特性三極管輸出特性 輸出回路 求解 IC 、VCE輸出回路KVL直流負(fù)載線5.2.2 Load Line and Mode of Operation332. 動(dòng)態(tài)

30、圖解分析輸入正弦信號(hào)vs Vsmsint 交流通路？ 輸入回路 求解 vBE、iB波形輸入回路KVL三極管輸入特性三極管輸出特性 輸出回路 求解 iC 、vCE波形輸出回路KVL交點(diǎn)沿直流負(fù)載線上下移動(dòng)交點(diǎn)沿輸入特性上下移動(dòng)5.2.2 Load Line and Mode of Operation342. 動(dòng)態(tài)圖解分析交點(diǎn)沿直流負(fù)載線上下移動(dòng)交點(diǎn)沿輸入特性上下移動(dòng)iBiCvovBEvCE信號(hào)通路：vi可得如下結(jié)論：(1)(2) vo 與vi 相位相反（反相電壓放大器）；(3) 可以測(cè)量出放大電路的電壓放大倍數(shù)；(4) 可以確定最大不失真輸出幅度。 ？失真？5.2.2 Load Line and

31、 Mode of Operation3. 靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響353. 靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響交點(diǎn)沿直流負(fù)載線上下移動(dòng)交點(diǎn)沿輸入特性上下移動(dòng)幾個(gè)問(wèn)題： 幾個(gè)重要概念！(1) 靜態(tài)工作點(diǎn)Q的位置不妥 非線性失真（飽和、截止）(3) 最大不失真輸出幅度 線性范圍（動(dòng)態(tài)范圍）(4) 接入負(fù)載對(duì)放大的影響？(5) 能否使用疊加原理？如何使用？(2) Q點(diǎn)適中但輸出幅值較大 非線性失真5.2.2 Load Line and Mode of Operation363. 靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響5.2.2 Load Line and Mode of Operation37飽和失真: 因動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)

32、進(jìn)入飽和區(qū)而產(chǎn)生的失真截止失真: 因動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)進(jìn)入截止區(qū)而產(chǎn)生的失真線性范圍 用最大不失真輸出幅度Vom來(lái)衡量Q點(diǎn)偏高易出現(xiàn)飽和失真，Vom為Q點(diǎn)到飽和區(qū)邊沿的距離Q點(diǎn)偏低 易出現(xiàn)截止失真，Vom為Q點(diǎn)到截止區(qū)邊沿的距離問(wèn)題(1) 靜態(tài)工作點(diǎn)Q的位置不妥 非線性失真(飽和、截止)38飽和失真截止失真當(dāng)工作點(diǎn)達(dá)到了飽和區(qū)而引起的非線性失真。 NPN管 輸出電壓為底部失真當(dāng)工作點(diǎn)達(dá)到了截止區(qū)而引起的非線性失真。 NPN管 輸出電壓為頂部失真。飽和區(qū)特點(diǎn)： iC不再隨iB的增加而線性增加，即此時(shí)，vCE= VCES ，典型值為0.3V截止區(qū)特點(diǎn)：iB=0， iC= ICEO注意：對(duì)于PNP管，失真的

33、表現(xiàn)形式，與NPN管正好相反。發(fā)射結(jié)正偏 集電結(jié)正偏發(fā)射結(jié)反偏3. 靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響5.2.2 Load Line and Mode of Operation飽和vBCvBE截止放大反向放大39幾個(gè)問(wèn)題： 幾個(gè)重要概念！交點(diǎn)沿直流負(fù)載線上下移動(dòng)交點(diǎn)沿輸入特性上下移動(dòng)(1) 靜態(tài)工作點(diǎn)Q的位置不妥 非線性失真（飽和、截止）(3) 最大不失真輸出幅度 線性范圍（動(dòng)態(tài)范圍）(4) 接入負(fù)載對(duì)放大的影響？(5) 能否使用疊加原理？如何使用？(2) Q點(diǎn)適中但輸出幅值較大 非線性失真雙向失真(既有飽和又有截止)vCE1 vCE2，取最小值最佳Q點(diǎn)可由實(shí)驗(yàn)確定！vCE1vCE23. 靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)

34、波形失真的影響5.2.2 Load Line and Mode of Operation40放大電路要想獲得最大的不失真輸出幅度，要求: 工作點(diǎn)Q要設(shè)置在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位； 要有合適的交流負(fù)載線。 問(wèn)題(2) Q點(diǎn)適中但輸出幅值較大 非線性失真問(wèn)題(3) 最大不失真輸出幅度 線性范圍（動(dòng)態(tài)范圍）最佳Q點(diǎn)可由實(shí)驗(yàn)確定！41幾個(gè)問(wèn)題： 幾個(gè)重要概念！交點(diǎn)沿直流負(fù)載線上下移動(dòng)交點(diǎn)沿輸入特性上下移動(dòng)(1) 靜態(tài)工作點(diǎn)Q的位置不妥 非線性失真（飽和、截止）(3) 最大不失真輸出幅度 線性范圍（動(dòng)態(tài)范圍）(4) 接入負(fù)載對(duì)放大的影響？(5) 能否使用疊加原理？如何使用？(2) Q點(diǎn)適中但輸出幅

35、值較大 非線性失真雙向失真(既有飽和又有截止)vCE1 vCE2，取最小值最佳Q點(diǎn)可由實(shí)驗(yàn)確定！vCE1vCE23. 靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響5.2.2 Load Line and Mode of Operation42問(wèn)題(4) 接入負(fù)載對(duì)放大的影響？輸出回路(負(fù)載線)出現(xiàn)變化缺點(diǎn)1: 負(fù)載影響太大：影響Q和線性范圍，且使輸出幅值下降。43幾個(gè)問(wèn)題： 幾個(gè)重要概念！交點(diǎn)沿直流負(fù)載線上下移動(dòng)(1) 靜態(tài)工作點(diǎn)Q的位置不妥 非線性失真（飽和、截止）(3) 最大不失真輸出幅度 線性范圍（動(dòng)態(tài)范圍）(4) 接入負(fù)載對(duì)放大的影響？(5) 能否使用疊加原理？如何使用？(2) Q點(diǎn)適中但輸出幅值較大 非

36、線性失真雙向失真(既有飽和又有截止)vCE1 vCE2，取最小值最佳Q點(diǎn)可由實(shí)驗(yàn)確定！vCE1vCE2疊加原理使用條件 小信號(hào)輸入特性: 范圍小輸出特性: 不超出放大區(qū)3. 靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響5.2.2 Load Line and Mode of Operation交點(diǎn)沿負(fù)載線上下移動(dòng)通常有vCE2 vCE1445.2 DC Analysis of Transistor Circuits5.2.1 Common-Emitter Circuit5.2.2 Load Line and Mode of Operation5.2.3 Voltage Transfer Characteristi

37、cs5.2.4 Commonly Used Bipolar Circuits: dc Analysis問(wèn)題2：三極管放大電路的分析實(shí)用方法(DC、AC)? 限制條件是？5.2.1節(jié)例題5.7例題5.8例題5.11例題5.1045When VO= 0.2V, yield VI= 1.9V. For VI1.9V, T is saturation. 5.2.1節(jié)當(dāng) VI VI 0.7，VO 0.2V，為放大5.2.3 Voltage Transfer Characteristics46當(dāng) VI VI 0.7，放大(5V VO 0.2V)5.2.3 Voltage Transfer Characte

38、ristics當(dāng)VI 1.9，飽和(VO 0.2) saturation5.3.1 Switch5.3.2 Digital LogictvI0tvO01.90.750.21.3V5.3.3 Amplifier非門475.3 Basic Transistor Applications5.3.1 Switch5.3.2 Digital Logic5.3.3 AmplifiertvI0tvO01.90.750.2非門或非門485.3.3 AmplifierIf Q-point is too high or low, output waveform is distorted.If transistor

39、 operates in forward-active mode, output waveform is sinusoidal.直流偏置合適，T工作在放大區(qū)直流偏置較高，T進(jìn)入飽和區(qū)，飽和失真495.3.3 Amplifier動(dòng)態(tài)分析：求電壓增益 電壓傳輸特性求Active部分斜率 D恒壓降模型：先對(duì)Je使用恒壓降模型 ？ 靜態(tài)分析：假設(shè)T放大狀態(tài) T工作在放大區(qū)。缺點(diǎn)2: 電壓增益太小，原因是偏置電阻Rb上信號(hào)的衰減太多。缺點(diǎn)3: 信號(hào)源沒有接地。缺點(diǎn)4: 直流偏置電流流過(guò)信號(hào)源和負(fù)載。缺點(diǎn)1: 負(fù)載影響太大：影響Q和線性范圍，且使輸出幅值下降(輸出電阻較大)。50問(wèn)題(4) 接入負(fù)載對(duì)放大

40、的影響？輸出回路(負(fù)載線)出現(xiàn)變化缺點(diǎn)1: 負(fù)載影響太大：影響Q和線性范圍，且使輸出幅值下降。51Chapter 5 The Bipolar Junction Transistor5.1 Basic Bipolar Junction Transistor5.2 DC Analysis of Transistor Circuits5.4 Bipolar Transistor Biasing5.3 Basic Transistor Applications5.5 Multistage Circuits問(wèn)題1：三極管主要特性？如何實(shí)現(xiàn)的？其I-V特性曲線有何特點(diǎn)？問(wèn)題2：三極管放大電路的分析實(shí)用方法

41、(DC、AC)? 限制條件是？問(wèn)題3：基本的三極管放大電路？電路組成結(jié)構(gòu)規(guī)律？移到 6.9 Multistage Amplifiers525.4 Bipolar Transistor Biasing5.4.1 Single Base Resistor Biasing5.4.2 Voltage Divider Biasing and Bias Stability5.4.3 Positive and Negative Voltage Biasing 5.4.4 Integrated Circuit Biasing例題5.853例題1直流分析(vI=0)：找直流通路，此時(shí)電容開路交流分析：找交流通路

42、(VCC=0)電容的交流阻抗=？關(guān)鍵放大電路如圖所示，估算Q點(diǎn)。54例題 電路如圖所示，已知晶體管50，在下列情況下，用直流電壓表測(cè)晶體管的集電極電位，應(yīng)分別為多少？設(shè)VCC12V，晶體管飽和管壓降UCES0.5V。 (1)正常情況;(2)Rb1短路;(3)Rb1開路;(4)Rb2開路;(5)RC短路。解: 設(shè)UBE0.7V。則 (1)UBE=0V T截止 UC=12V。 (2)由于ICICS，故T飽和，UCUCES0.5V。 (3)T截止，UC12V。 UCVCC12V (4)(5)0.7V555.4 Bipolar Transistor Biasing5.4.1 Single Base R

43、esistor Biasing5.4.2 Voltage Divider Biasing and Bias Stability5.4.3 Positive and Negative Voltage Biasing 5.4.4 Integrated Circuit Biasing例題5.856例題2射極偏置固定偏流Je回路KVL方程解：即：Jc回路KVL方程（直流負(fù)載線）T放大放大電路如下圖所示，估算Q點(diǎn)。575.4 Bipolar Transistor Biasing5.4.1 Single Base Resistor Biasing5.4.2 Voltage Divider Biasing

44、and Bias Stability5.4.3 Positive and Negative Voltage Biasing 5.4.4 Integrated Circuit Biasing例題5.858例題3直流分析(右圖)：具有檢測(cè)Q點(diǎn)位置，并自動(dòng)調(diào)整的功能（溫度or變化的）5.4.2 Voltage Divider Biasing and Bias Stability595.4 Bipolar Transistor Biasing5.4.1 Single Base Resistor Biasing5.4.2 Voltage Divider Biasing and Bias Stabilit

45、y5.4.3 Positive and Negative Voltage Biasing 5.4.4 Integrated Circuit Biasing例題5.860例題4射極偏置電路直接耦合共射負(fù)電源vi靜態(tài)分析615.4 Bipolar Transistor Biasing5.4.1 Single Base Resistor Biasing5.4.2 Voltage Divider Biasing and Bias Stability5.4.3 Positive and Negative Voltage Biasing 5.4.4 Integrated Circuit Biasing例題

46、5.8625.4.1 Single Base Resistor Biasing5.4.3 Positive and Negative Voltage Biasing 例題5.8缺點(diǎn)2: 電壓增益太小，原因是偏置電阻Rb上信號(hào)的衰減太多。缺點(diǎn)3: 信號(hào)源沒有接地。缺點(diǎn)4: 直流偏置電流流過(guò)信號(hào)源和負(fù)載。缺點(diǎn)1: 負(fù)載影響太大：影響Q和線性范圍，且使輸出幅值下降(輸出電阻較大)。通常電容典型取值：10100Fvi 接入問(wèn)題？f =1kHz時(shí)電抗：C1,C2: 耦合電容,隔直電容隔離直流，傳送交流阻容耦合：中頻、高頻直接耦合：低頻、直流63康:例4.3.1、例4.3.24.3 放大電路的分析方法缺點(diǎn)

47、2: 電壓增益太小，原因是偏置電阻Rb上信號(hào)的衰減太多。缺點(diǎn)3: 信號(hào)源沒有接地。缺點(diǎn)4: 直流偏置電流流過(guò)信號(hào)源和負(fù)載。缺點(diǎn)1: 負(fù)載影響太大：影響Q和線性范圍，且使輸出幅值下降(輸出電阻較大)。隔直電容耦合電容vi 接入問(wèn)題？串入Je回路直接連接？電容連接直流：=0 ZC=交流：、CZC0Cb1、Cb2:隔離直流，傳送交流三極管T 放大作用（Je正偏，Jc反偏）f =1kHz時(shí)電抗：通常電容典型取值：10100F64習(xí)慣畫法例4.3.1、例4.3.2vi 接入問(wèn)題？串入Je回路直接連接？電容連接直流：=0 ZC=交流：、CZC0C:隔離直流,傳送交流通常電容典型取值：10100Ff =1k

48、Hz時(shí)電抗：1. 靜態(tài)(直流工作狀態(tài))直流通路電容開路，VCb1=VBE、VCb2=VCE2. 動(dòng)態(tài)(交流工作狀態(tài))交流通路電容電壓不能突變，基本不變4.3 放大電路的分析方法65圖5.55(b) 直流等效電路直流通路 5.4.1 單個(gè)基極電阻偏置Q-point665.4 Bipolar Transistor Biasing5.4.1 Single Base Resistor Biasing5.4.2 Voltage Divider Biasing and Bias Stability5.4.3 Positive and Negative Voltage Biasing 5.4.4 Integ

49、rated Circuit Biasing例題5.8675.4.1 Single Base Resistor BiasingQ-point新問(wèn)題1: 固定偏流電路。新問(wèn)題2: 溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響。直流通路 68溫度對(duì)三極管特性的影響a. Temperature influences ICBOb. Temperature influences input i-vT Curves shift upT curve shifts left5.4.1 單個(gè)基極電阻偏置c. Temperature influences When T increases 1 C ， increases 0.5%1.0%

50、69溫度T 少子濃度IC ICBO , ICEO IC = IB +(1+)ICBOIB VBE 載流子運(yùn)動(dòng)加劇，發(fā)射相同數(shù)量載流子所需電壓輸入特性曲線左移 載流子運(yùn)動(dòng)加劇，多子穿過(guò)基區(qū)的速度加快，復(fù)合減少 IC IB輸出特性曲線上移輸出特性曲線族間隔加寬溫度對(duì)工作點(diǎn)的影響 Q點(diǎn)上移 rbe AV 705.4 Bipolar Transistor Biasing5.4.1 Single Base Resistor Biasing5.4.2 Voltage Divider Biasing and Bias Stability5.4.3 Positive and Negative Voltage

51、Biasing 5.4.4 Integrated Circuit Biasing例題5.8715.4.2 電壓分壓器偏置和偏置的穩(wěn)定射極偏置電路固定偏流電路分壓式射極偏置電路只能單向設(shè)置具有檢測(cè)Q點(diǎn)位置，并自動(dòng)調(diào)整的功能T IC IEIC VE= IE Re IB（反饋控制）72分壓式射極偏置電路 如果溫度變化時(shí)，b點(diǎn)電位能基本不變，則可實(shí)現(xiàn)靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定。T IC IEIC VE VBE 利用穩(wěn)定Q思路則可實(shí)現(xiàn)如下自動(dòng)調(diào)整過(guò)程b點(diǎn)電位基本不變的條件：I1 IBVB VBEI1=(510)IB (硅)I1=(1020)IB(鍺)VB =3V5V (硅)VB =1V3V (鍺)求Q點(diǎn)方法三73

52、(2). Voltage divider biasingCondition of keeping VB Stability:I1 IB ， VB VBEandis stableb. Find Q-PointForming Thevenin equivalent circuit74(2). Voltage divider biasingInput loopQ-pointGeneral rule of bias stable:and755.4 Bipolar Transistor Biasing5.4.1 Single Base Resistor Biasing5.4.2 Voltage Divi

53、der Biasing and Bias Stability5.4.3 Positive and Negative Voltage Biasing 5.4.4 Integrated Circuit Biasing例題5.8765.4.1 Single Base Resistor Biasing5.4.3 Positive and Negative Voltage Biasing 例題5.8缺點(diǎn)2: 電壓增益太小，原因是偏置電阻Rb上信號(hào)的衰減太多。缺點(diǎn)3: 信號(hào)源沒有接地。缺點(diǎn)4: 直流偏置電流流過(guò)信號(hào)源和負(fù)載。缺點(diǎn)1: 負(fù)載影響太大：影響Q和線性范圍，且使輸出幅值下降(輸出電阻較大)。通常電

54、容典型取值：10100Fvi 接入問(wèn)題？f =1kHz時(shí)電抗：C1,C2: 耦合電容,隔直電容隔離直流，傳送交流阻容耦合：中頻、高頻直接耦合：低頻、直流77Chapter 5 The Bipolar Junction Transistor5.1 Basic Bipolar Junction Transistor5.2 DC Analysis of Transistor Circuits5.4 Bipolar Transistor Biasing5.3 Basic Transistor Applications5.5 Multistage Circuits問(wèn)題1：三極管主要特性？如何實(shí)現(xiàn)的？其I

55、-V特性曲線有何特點(diǎn)？問(wèn)題2：三極管放大電路的分析實(shí)用方法(DC、AC)? 限制條件是？問(wèn)題3：基本的三極管放大電路？電路組成結(jié)構(gòu)規(guī)律？移到 6.9 Multistage Amplifiers78Chapter 6 Basic BJT Amplifiers6.1 Analog Signals and Linear Amplifiers6.2 The Bipolar Linear Amplifier6.4 Common-Emitter Amplifiers6.3 Basic Transistor Amplifier Configurations6.5 AC Load Line Analysis問(wèn)

56、題1：三極管主要特性？如何實(shí)現(xiàn)的？其I-V特性曲線有何特點(diǎn)？問(wèn)題2：三極管放大電路的分析實(shí)用方法(DC、AC)? 限制條件是？問(wèn)題3：基本的三極管放大電路？電路組成結(jié)構(gòu)規(guī)律？6.6 Common-Collector (Emitter-Follower) Amplifier6.7 Common-Base Amplifier6.8 The Three Basic Amplifiers: Summary and Comparison6.9 Multistage Amplifiers (5.5 Multistage Circuits)6.10 Power Considerations (Chapter

57、 8 Power Amplifiers)796.1 Analog Signals and Linear Amplifiers放大電路基本概念放大電路的主要性能指標(biāo)：增益、Ri、Ro放大電路模型6.3 Basic Transistor Amplifier Configurations806.1 Analog Signals and Linear Amplifiers Electronic Circuits5.3.1 Switch5.3.3 Amplifier816.3 Basic Transistor Amplifier Configurations放大電路模型(2) 電流放大器模型(1) 電壓

58、放大器模型(3) 互阻放大器模型(4) 互導(dǎo)放大器模型問(wèn)題1：四種放大器對(duì)輸入、輸出電阻的要求？問(wèn)題2：四種放大器模型可以相互轉(zhuǎn)換？如何轉(zhuǎn)換？82Chapter 6 Basic BJT Amplifiers6.1 Analog Signals and Linear Amplifiers6.2 The Bipolar Linear Amplifier6.4 Common-Emitter Amplifiers6.3 Basic Transistor Amplifier Configurations6.5 AC Load Line Analysis問(wèn)題1：三極管主要特性？如何實(shí)現(xiàn)的？其I-V特性曲線

59、有何特點(diǎn)？問(wèn)題2：三極管放大電路的分析實(shí)用方法(DC、AC)? 限制條件是？問(wèn)題3：基本的三極管放大電路？電路組成結(jié)構(gòu)規(guī)律？6.6 Common-Collector (Emitter-Follower) Amplifier6.7 Common-Base Amplifier6.8 The Three Basic Amplifiers: Summary and Comparison6.9 Multistage Amplifiers (5.5 Multistage Circuits)6.10 Power Considerations (Chapter 8 Power Amplifiers)836.2

60、 The Bipolar Linear Amplifier6.2.1 Graphical Analysis and ac Equivalent Circuit6.2.2 Small-Signal Hybrid- Equivalent Circuit of BJT6.2.3 Hybrid- Equivalent Circuit Include the Early Effect*6.2.4 Expanded Hybrid- Equivalent Circuit*6.2.5 Other Small-Signal Parameters and Equivalent Circuit要點(diǎn)：動(dòng)態(tài)圖解分析 交