模電第五版第三章

3.1半導(dǎo)體三極管（BJT）

3.2共射極放大電路

3.3圖解分析法3.4小信號模型分析法3.5放大電路的工作點穩(wěn)定問題3.6共集電極電路和共基極電路3.7放大電路的頻率響應(yīng)3半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)3.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡介3.1半導(dǎo)體三極管（BJT）3.1.2BJT的電流分配與放大原理3.1.3BJT的特性曲線3.1.4BJT的主要參數(shù)(SemiconductorBipolarJunctionTransistor)半導(dǎo)體三極管頻率：高頻管、低頻管功率：材料：小、中、大功率管硅管、鍺管類型：NPN型、PNP型半導(dǎo)體三極管是具有電流放大功能的元件3.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡介

半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖03.1.01所示。它有兩種類型:NPN型和PNP型。兩種類型的三極管發(fā)射結(jié)(Je)

集電結(jié)(Jc)

基極，用B或b表示（Base）

發(fā)射極，用E或e表示（Emitter）；集電極，用C或c表示（Collector）。

發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)三極管符號

結(jié)構(gòu)特點：?發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高；?集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大；?基區(qū)很薄，一般在幾個微米至幾十個微米，且摻雜濃度最低。管芯結(jié)構(gòu)剖面圖3.1.2BJT的電流分配與放大原理1.內(nèi)部載流子的傳輸過程

三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過載流子傳輸體現(xiàn)出來的。外部條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。發(fā)射區(qū)：發(fā)射載流子集電區(qū)：收集載流子基區(qū)：傳送和控制載流子

（以NPN為例）

載流子的傳輸過程

以上看出，三極管內(nèi)有兩種載流子(自由電子和空穴)參與導(dǎo)電，故稱為雙極型三極管?；駼JT(BipolarJunctionTransistor)。

3.1.2BJT的電流分配與放大原理2.晶體三極管的電流分配及放大作用1)

發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入多子電子，形成發(fā)射極電流

IE。ICN多數(shù)向BC結(jié)方向擴散形成ICN。IE少數(shù)與空穴復(fù)合，形成IBN。IBN基區(qū)空穴來源基極電源提供(IB)集電區(qū)少子漂移(ICBO)ICBOIB即：IB=IBN

–ICBO2)電子到達基區(qū)后(基區(qū)空穴運動因濃度低而忽略)ICNIEIBNICBOIB3)

集電區(qū)收集擴散過來的載流子形成集電極電流ICICIC=ICN+ICBO2.電流分配關(guān)系根據(jù)傳輸過程可知IC=ICN+ICBOIB=IBN-ICBO通常

IC>>ICBO

為電流放大系數(shù)，它只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般

=0.90.99IE=IB+IC根據(jù)

是另一個電流放大系數(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)。一般

>>1P106總結(jié)IE=IB+ICIC=ICN+ICBO且令I(lǐng)CEO=(1+)ICBO（穿透電流）2.電流分配關(guān)系3.三極管的三種組態(tài)共集電極接法，集電極作為公共電極，用CC表示;共基極接法，基極作為公共電極，用CB表示。共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極，用CE表示；BJT的三種組態(tài)RLecb1k

圖03.1.05共基極放大電路4.放大作用若vI=20mV使當(dāng)則電壓放大倍數(shù)VEEVCCVEBIBIEIC+-vI+vEBvO+-+iC+iE+iBiE=-1mA，iC=iE=-0.98mA，vO=-iC?

RL=0.98V，=0.98時，+-bceRL1k共射極放大電路

圖03.1.06共射極放大電路VBBVCCVBEIBIEIC+-vI+vBEvO+-+iC+iE+iBvI=20mV

設(shè)若則電壓放大倍數(shù)iB=20uAvO=-iC?

RL=-0.98V，=0.98使4.放大作用

綜上所述，三極管的放大作用，主要是依靠它的發(fā)射極電流能夠通過基區(qū)傳輸，然后到達集電極而實現(xiàn)的。實現(xiàn)這一傳輸過程的兩個條件是：（1）內(nèi)部條件：發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，且基區(qū)很薄。（2）外部條件：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。3.1.2BJT的電流分配與放大原理

測量三極管三個電極對地電位，試判斷三極管的工作狀態(tài)。

放大截止飽和-+正偏反偏-++-正偏反偏+-放大Vc>Vb>Ve放大Vc<Vb<Ve發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為反偏。發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為正偏。例1：

測得VB=4.5

V、VE=3.8

V、VC=8

V，試判斷三極管的工作狀態(tài)。放大例2：(a)(b)(c)(d)(f)(e)？思考題1.下列a~f電路哪些具有放大作用？endvCE=0V+-bce共射極放大電路VBBVCCvBEiCiB+-vCE

iB=f(vBE)

vCE=const(2)當(dāng)vCE≥1V時，vCB=vCE

-vBE>0，集電結(jié)已進入反偏狀態(tài)，開始收集電子，基區(qū)復(fù)合減少，同樣的vBE下IB減小，特性曲線右移。vCE=0VvCE

1V(1)當(dāng)vCE=0V時，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。1.輸入特性曲線3.1.3BJT的特性曲線（以共射極放大電路為例）(3)輸入特性曲線的三個部分①死區(qū)

②非線性區(qū)③線性區(qū)

1.輸入特性曲線3.1.3BJT的特性曲線飽和區(qū)：iC明顯受vCE控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，一般vCE＜0.7V(硅管)。此時，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏電壓很小。iC=f(vCE)

iB=const2.輸出特性曲線輸出特性曲線的三個區(qū)域:3.1.3BJT的特性曲線截止區(qū)：iC接近零的區(qū)域，相當(dāng)iB=0的曲線的下方。此時，vBE小于死區(qū)電壓，集電結(jié)反偏。放大區(qū)：iC平行于vCE軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。此時，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。三極管輸出特性輸出特性三個區(qū)域的特點:放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。即：IC=IB,且IC

=

IB(2)飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。即：UCEUBE

，

IB>IC，UCE0.3V

(3)截止區(qū)：

UBE<死區(qū)電壓，IB=0，IC=ICEO

0

例：

=50，USC

=12V，

RB

=70k，RC

=6k

當(dāng)USB

=-2V，2V，5V時，晶體管的靜態(tài)工作點Q位于哪個區(qū)？當(dāng)USB

=-2V時：ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEIB=0，IC=0IC最大飽和電流：Q位于截止區(qū)

例：

=50，USC

=12V，

RB

=70k，RC

=6k

當(dāng)USB

=-2V，2V，5V時，晶體管的靜態(tài)工作點Q位于哪個區(qū)？IC<

ICmax(=2mA)

，

Q位于放大區(qū)。ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEUSB

=2V時：USB

=5V時:例：

=50，USC

=12V，

RB

=70k，RC

=6k

當(dāng)USB

=-2V，2V，5V時，晶體管的靜態(tài)工作點Q位于哪個區(qū)？ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEQ位于飽和區(qū)，此時IC和IB

已不是倍的關(guān)系。

3.1.4BJT的主要參數(shù)(1)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)

=（IC－ICEO）/IB≈IC/IBvCE=const1.電流放大系數(shù)

(2)共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)

=IC/IBvCE=const3.1.4BJT的主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)

例：UCE=6V時：IB=40A,IC=1.5mA；IB=60A,IC=2.3mA。在以后的計算中，一般作近似處理：=(3)共基極直流電流放大系數(shù)

=（IC－ICBO）/IE≈IC/IE

(4)共基極交流電流放大系數(shù)α

α=IC/IE

VCB=const

當(dāng)ICBO和ICEO很小時，≈、≈，可以不加區(qū)分。3.1.4BJT的主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)

(2)集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO

ICEO=（1+）ICBO

2.極間反向電流ICEO (1)集電極基極間反向飽和電流ICBO

發(fā)射極開路時，集電結(jié)的反向飽和電流。

3.1.4BJT的主要參數(shù)

即輸出特性曲線IB=0那條曲線所對應(yīng)的Y坐標(biāo)的數(shù)值。ICEO也稱為集電極發(fā)射極間穿透電流。BECNNPICBOICEO=

IBE+ICBO

IBEIBEICBO進入N區(qū)，形成IBE。根據(jù)放大關(guān)系，由于IBE的存在，必有電流IBE。集電結(jié)反偏有ICBO集-射極反向截止電流ICEOICEO受溫度影響很大，當(dāng)溫度上升時，ICEO增加很快，所以IC也相應(yīng)增加。三極管的溫度特性較差。(1)集電極最大允許電流ICM(2)集電極最大允許功率損耗PCM

PCM=ICVCE

3.極限參數(shù)3.1.4BJT的主要參數(shù)(3)反向擊穿電壓

V(BR)CBO——發(fā)射極開路時的集電結(jié)反向擊穿電壓。V(BR)EBO——集電極開路時發(fā)射結(jié)的反 向擊穿電壓。

V(BR)CEO——基極開路時集電極和發(fā)射極間的擊穿電壓。幾個擊穿電壓有如下關(guān)系

V(BR)CBO＞V(BR)CEO＞V(BR)EBO

3.極限參數(shù)3.1.4BJT的主要參數(shù)

由PCM、ICM和V(BR)CEO在輸出特性曲線上可以確定過損耗區(qū)、過電流區(qū)和擊穿區(qū)。

輸出特性曲線上的過損耗區(qū)和擊穿區(qū)end復(fù)習(xí)1.三極管NPN和PNP的基本概念2.三極管放大的條件：內(nèi)部條件：發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠大于基區(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。3.BJT的三種工作狀態(tài)：放大、截止、飽和。

BJT的三種工作組態(tài)：CE、CB、CC4.BJT的特性曲線（1）輸入特性曲線（2）輸出特性曲線

iB=f(vBE)

vCE=constiC=f(vCE)

iB=const3.2共射極放大電路

電路組成

簡化電路及習(xí)慣畫法

簡單工作原理

放大電路的靜態(tài)和動態(tài)

直流通路和交流通路

書中有關(guān)符號的約定3.2共射極放大電路1.電路組成輸入回路（基極回路）輸出回路（集電極回路）2.簡化電路及習(xí)慣畫法習(xí)慣畫法

共射極基本放大電路3.2共射極放大電路3.簡單工作原理Vi=0Vi=Vsint3.2共射極放大電路4.

放大電路的靜態(tài)和動態(tài)

靜態(tài)：輸入信號為零（vi=0或ii=0）時，放大電路的工作狀態(tài)，也稱直流工作狀態(tài)。

動態(tài)：輸入信號不為零時，放大電路的工作狀態(tài)，也稱交流工作狀態(tài)。

電路處于靜態(tài)時，三極管個電極的電壓、電流在特性曲線上確定為一點，稱為靜態(tài)工作點，常稱為Q點。一般用IB、IC、和VCE

（或IBQ、ICQ、和VCEQ

）表示。#

放大電路為什么要建立正確的靜態(tài)？3.2共射極放大電路3.2共射極放大電路5.直流通路和交流通路交流通路

直流通路耦合電容：通交流、隔直流直流電源：內(nèi)阻為零直流電源和耦合電容對交流相當(dāng)于短路

共射極放大電路3.3圖解分析法

用近似估算法求靜態(tài)工作點用圖解分析法確定靜態(tài)工作點

交流通路及交流負載線輸入交流信號時的圖解分析

BJT的三個工作區(qū)輸出功率和功率三角形

3.3.1

靜態(tài)工作情況分析

3.3.2

動態(tài)工作情況分析

共射極放大電路

3.3.1

靜態(tài)工作情況分析1.用近似估算法求靜態(tài)工作點根據(jù)直流通路可知：

采用該方法，必須已知三極管的值。一般硅管VBE=0.7V，鍺管VBE=0.2V。直流通路+-

采用該方法分析靜態(tài)工作點，必須已知三極管的輸入輸出特性曲線。

共射極放大電路2.用圖解分析法確定靜態(tài)工作點首先，畫出直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+-

3.3.1

靜態(tài)工作情況分析3.3圖解分析法直流通路IBVBE+-ICVCE+-列輸入回路方程：

VBE=VCC－IBRb列輸出回路方程（直流負載線）：

VCE=VCC－ICRc在輸入特性曲線上，作出直線VBE=VCC－IBRb，兩線的交點即是Q點，得到IBQ。在輸出特性曲線上，作出直流負載線VCE=VCC－ICRc，與IBQ曲線的交點即為Q點，從而得到VCEQ

和ICQ。

3.3.2

動態(tài)工作情況分析由交流通路得純交流負載線：

共射極放大電路交流通路icvce+-vce=-ic(Rc//RL)

因為交流負載線必過Q點，即vce=

vCE-VCEQ

ic=

iC-ICQ

同時，令RL=Rc//RL1.交流通路及交流負載線則交流負載線為vCE-VCEQ=-(iC-

ICQ)RL

即iC

=(-1/RL)vCE+(1/RL)VCEQ+

ICQ3.3圖解分析法

過輸出特性曲線上的Q點做一條斜率為-1/RL直線，該直線即為交流負載線。R'L=RL∥Rc，是交流負載電阻。

交流負載線是有交流輸入信號時Q點的運動軌跡。

3.3圖解分析法2.輸入交流信號時的圖解分析

3.3.2

動態(tài)工作情況分析

共射極放大電路通過圖解分析，可得如下結(jié)論：

1.vivBEiBiCvCE|-vo|

2.vo與vi相位相反；

3.可以測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。#

動態(tài)工作時，

iB、

iC的實際電流方向是否改變，vCE的實際電壓極性是否改變？

3.3.2

動態(tài)工作情況分析3.BJT的三個工作區(qū)3.3圖解分析法當(dāng)工作點進入飽和區(qū)或截止區(qū)時，將產(chǎn)生非線性失真。飽和區(qū)特點：

iC不再隨iB的增加而線性增加，即此時截止區(qū)特點：iB=0，iC=ICEO

發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。vCE=VCES，典型值為0.3V。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。放大區(qū)特點：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。正偏反偏反偏集電結(jié)正偏正偏反偏發(fā)射結(jié)飽和放大截止交流動態(tài)范圍變化非線性失真P122靜態(tài)工作點Q設(shè)置得不合適，會對放大電路的性能造成影響。導(dǎo)致輸出信號的波形不能完全重現(xiàn)輸入信號的波形。(1)定義(2)飽和失真若Q點偏高，當(dāng)ib按正弦規(guī)律變化時，Q/

進入飽和區(qū)，造成ic和uce的波形與ib（或ui）的波形不一致，對NPN管輸出電壓uo（即uce）的負半周出現(xiàn)平頂畸變。飽和失真也稱為底部失真若Q點偏低，則Q//進入截止區(qū)，對NPN管而言，輸出電壓uo的正半周出現(xiàn)平頂畸變，稱為截止失真。(3)截止失真截止失真也稱為頂部失真飽和失真和截止失真統(tǒng)稱為非線性失真。飽和失真和截止失真放大電路的動態(tài)范圍

放大電路要想獲得大的不失真輸出幅度，要求：

工作點Q要設(shè)置在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位；

3.3.2

動態(tài)工作情況分析3.3圖解分析法

要有合適的交流負載線。

VCC/4.輸出功率和功率三角形

要想PO大，就要使功率三角形的面積大，即必須使Vom

和Iom

都要大。功率三角形放大電路向電阻性負載提供的輸出功率

在輸出特性曲線上，正好是三角形ABQ的面積，這一三角形稱為功率三角形。

3.3.2

動態(tài)工作情況分析3.3圖解分析法（思考題）例：測得工作在放大電路中幾個晶體管三個電極的電位U1、U2、U3分別為：（1）U1=3.5V、U2=2.8V、U3=12V

（2）U1=3V、U2=2.8V、U3=12V

（3）U1=6V、U2=11.3V、U3=12V

（4）U1=6V、U2=11.8V、U3=12V試判斷它們是NPN型還是PNP型？是硅管還是鍺管？并確定e、b、c。（1）U1b、U2e、U3cNPN硅（2）U1b、U2e、U3cNPN鍺（3）U1c、U2b、U3ePNP硅（4）U1c、U2b、U3ePNP鍺如何判斷三極管的管腳、管型？電位判斷法，電流判斷法。原則：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。NPN管UBE＞0，UBC＜0。先求UBE，若等于0.6-0.7V，為硅管；若等于0.2-0.3V，為鍺管。

PNP管自己分析。解：例某放大電路中BJT三個電極的電流如圖所示。

IA＝-2mA,IB＝-0.04mA,IC＝+2.04mA,試判斷管腳、管型。解：電流判斷法。電流的正方向和KCL。IE=IB+ICABC

IAIBICC為發(fā)射極B為基極A為集電極。管型為NPN管。管腳、管型的判斷法也可采用萬用表電阻法。參考實驗。三極管工作區(qū)域的判斷例：測量某硅BJT各電極對地的電壓值如下，試判別管子工作在什么區(qū)域？（1）

VC

＝6V

VB

＝0.7V

VE

＝0V（2）VC

＝6V

VB

＝4V

VE

＝3.6V（3）VC

＝3.6V

VB

＝4V

VE

＝3.4V解：原則：正偏反偏反偏集電結(jié)正偏正偏反偏發(fā)射結(jié)飽和放大截止對NPN管而言，放大時VC

＞VB

＞VE

對PNP管而言，放大時VC

＜VB

＜VE

（1）放大區(qū)（2）截止區(qū)（3）飽和區(qū)

共射極放大電路

放大電路如圖所示。已知BJT的?=80，Rb=300k，Rc=2k，VCC=+12V，求：

（1）放大電路的Q點。此時BJT工作在哪個區(qū)域？（2）當(dāng)Rb=100k時，放大電路的Q點。此時BJT工作在哪個區(qū)域？（忽略BJT的飽和壓降）解：（1）（2）當(dāng)Rb=100k時，靜態(tài)工作點為Q（40uA，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大區(qū)。其最小值也只能為0，即IC的最大電流為：所以BJT工作在飽和區(qū)。VCE不可能為負值，此時，Q（120uA，6mA，0V），

例題end3.4小信號模型分析法3.4.1BJT的小信號建模3.4.2共射極放大電路的小信號模型分析

H參數(shù)的引出H參數(shù)小信號模型模型的簡化H參數(shù)的確定（意義、思路）利用直流通路求Q點畫小信號等效電路求放大電路動態(tài)指標(biāo)建立小信號模型的意義建立小信號模型的思路

當(dāng)放大電路的輸入信號電壓很小時，就可以把三極管小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來代替，從而可以把三極管這個非線性器件所組成的電路當(dāng)作線性電路來處理。

由于三極管是非線性器件，這樣就使得放大電路的分析非常困難。建立小信號模型，就是將非線性器件做線性化處理，從而簡化放大電路的分析和設(shè)計。3.4.1BJT的小信號建模1.H參數(shù)的引出3.4.1BJT的小信號建模

對于BJT雙口網(wǎng)絡(luò)，我們已經(jīng)知道輸入輸出特性曲線如下：iB=f(vBE)

vCE=constiC=f(vCE)

iB=const可以寫成：vBEvCEiBcebiCBJT雙口網(wǎng)絡(luò)在小信號情況下，對上兩式取全微分得用小信號交流分量表示vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce3.4.1BJT的小信號建模輸出端交流短路時的輸入電阻；輸出端交流短路時的正向電流傳輸比或電流放大系數(shù)；輸入端交流開路時的反向電壓傳輸比；輸入端交流開路時的輸出電導(dǎo)。1.H參數(shù)的引出vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce四個參數(shù)量綱各不相同，故稱為混合參數(shù)（H參數(shù)）。模型中的主要參數(shù)進一步理解：rbe

交流輸入電阻

iB——輸出電流源表示三極管的電流放大作用①hie為輸入電阻，即rbe。②hre為電壓反饋系數(shù)，即ur。③hfe為電流放大系數(shù)，即。

④hoe為輸出電導(dǎo)，即1/rce。三極管的微變等效電路（1）輸入回路iBvBE當(dāng)信號很小時，將輸入特性在小范圍內(nèi)近似線性。vBEiB對輸入的小交流信號而言，三極管相當(dāng)于電阻rbe。rbe的量級從幾百歐到幾千歐。對于小功率三極管：（2）輸出回路所以：(1)輸出端相當(dāng)于一個受ib控制的電流源。(2)考慮vCE對iC的影響，輸出端還要并聯(lián)一個大電阻rce。rce的含義vbeibvceicvbevceicrce很大，一般忽略。（3）三極管的微變等效電路rbeibibrcerbeibibbce等效cbe2.H參數(shù)小信號模型根據(jù)可得小信號模型BJT的H參數(shù)模型hfeibicvceibvbehrevcehiehoevbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevcevBEvCEiBcebiCBJT雙口網(wǎng)絡(luò)三極管用一個模型來代替。對于低頻模型可以不考慮結(jié)電容的影響。H參數(shù)都是小信號參數(shù)，即微變參數(shù)或交流參數(shù)。小信號意味著三極管在線性條件下工作，微變也具有線性同樣的含義。H參數(shù)與工作點有關(guān)，在放大區(qū)基本不變。H參數(shù)都是微變參數(shù)，所以只適合對交流信號的分析。3.模型的簡化hfeibicvceibvbehrevcehiehoe即rbe=hie

=hfe

ur

=hre

rce=1/hoe一般采用習(xí)慣符號ibicvceibvbeur

vcerberce

ur很小，一般為10-310-4，

rce很大，約為100k。故一般可忽略它們的影響，得到簡化電路

ib

是受控源

，且為電流控制電流源(CCCS)。電流方向與ib的方向是關(guān)聯(lián)的。

4.H參數(shù)的確定

一般用測試儀測出；

rbe

與Q點有關(guān)，可用圖示儀測出。一般也用公式估算rbe

rbe=rb+(1+

)re其中對于低頻小功率管rb≈300

則

而

(T=300K)

低頻等效電路的畫法3.4.2用H參數(shù)小信號模型分析共射極基本放大電路

共射極放大電路1.利用直流通路求Q點一般硅管VBE=0.7V，鍺管VBE=0.2V，已知。2.畫出小信號等效電路RbviRbRbviRc共射極放大電路icvce+-交流通路RbviRcRLH參數(shù)小信號等效電路3.求電壓增益根據(jù)RbviRcRL則電壓增益為（可作為公式）求輸入電阻Ri求輸出電阻Ro令Ro=Rc

解（1）求Q點，作直流通路直流通路+-例1：如圖，已知BJT的β=100，VBE=-0.7V。（1）試求該電路的靜態(tài)工作點；（2）畫出簡化的小信號等效電路；（3）求該電路的電壓增益AV，輸出電阻Ro、輸入電阻Ri。2.畫出小信號等效電路RbviRcRL3.求電壓增益

＝300+（1+100）26/4=965歐4.求輸入電阻RbviRcRL5.求輸出電阻Ro=Rc＝2K例2：解：求電路的靜態(tài)參數(shù)（IB、IC、VCE)，及動態(tài)參數(shù)（AV、Ri、Ro)。根據(jù)直流通路求靜態(tài)參數(shù)VBIBIC根據(jù)微變等效電路求動態(tài)參數(shù)1.電壓放大倍數(shù)2.輸入電阻Ri3.輸出電阻Ro（輸出端開路，輸入電壓為零）RiRi'根據(jù)微變等效電路求動態(tài)參數(shù)例3：解：求電路的靜態(tài)參數(shù)（IB、IC、VCE)，及動態(tài)參數(shù)（AV、Ri、Ro)。根據(jù)直流通路求靜態(tài)參數(shù)與例2結(jié)果完全相同VBIBIC根據(jù)微變等效電路求動態(tài)參數(shù)1.電壓放大倍數(shù)根據(jù)微變等效電路求動態(tài)參數(shù)2.輸入電阻Ri3.輸出電阻Ro（輸出端開路，輸入電壓為零）RiRi'RB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2思考題：如果電路如下圖所示，如何分析？1.首先利用圖解法或近似估算法確定放大電路的靜態(tài)工作點Q

。2.求出靜態(tài)工作點處的微變等效電路參數(shù)

和rbe

。3.畫出放大電路的微變等效電路?？上犬嫵鋈龢O管的等效電路，然后畫出放大電路其余部分的交流通路。4.列出電路方程并求解。

總結(jié)等效電路法的步驟：3.5放大電路的工作點穩(wěn)定問題溫度變化對ICBO的影響溫度變化對輸入特性曲線的影響溫度變化對的影響穩(wěn)定工作點原理放大電路指標(biāo)分析固定偏流電路與射極偏置電路的比較3.5.1溫度對工作點的影響3.5.2射極偏置電路3.5.1溫度對工作點的影響1.溫度變化對ICBO的影響2.溫度變化對輸入特性曲線的影響溫度T

輸出特性曲線上移溫度T

輸入特性曲線左移3.溫度變化對的影響溫度每升高1°C，要增加0.5%1.0%溫度T

輸出特性曲線族間距增大總之：

ICBO

ICEOT

VBE

IB

IC

射極偏置電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點此時，不隨溫度變化而變化。一般取I1=(5~10)IB，VB=3V~5V

3.5.2射極偏置電路1.穩(wěn)定工作點原理目標(biāo)：溫度變化時，使IC維持恒定。

如果溫度變化時，b點電位能基本不變，則可實現(xiàn)靜態(tài)工作點的穩(wěn)定。T穩(wěn)定原理：

ICIEIC

VE、VB不變

VBE

IB（反饋控制）3.5.2射極偏置電路2.放大電路指標(biāo)分析①靜態(tài)工作點3.5.2射極偏置電路2.放大電路指標(biāo)分析②電壓增益輸出回路：輸入回路：電壓增益：<A>畫小信號等效電路<B>確定模型參數(shù)已知，求rbe<C>增益3.5.2射極偏置電路2.放大電路指標(biāo)分析③輸入電阻根據(jù)定義由電路列出方程則輸入電阻放大電路的輸入電阻不包含信號源的內(nèi)阻3.5.2射極偏置電路2.放大電路指標(biāo)分析④輸出電阻輸出電阻求輸出電阻的等效電路網(wǎng)絡(luò)內(nèi)獨立源置零負載開路輸出端口加測試電壓對回路1和2列KVL方程rce對分析過程影響很大，此處不能忽略其中則當(dāng)時，一般（）3.5.2射極偏置電路3.固定偏流電路與射極偏置電路的比較

共射極放大電路靜態(tài)：3.5.2射極偏置電路3.固定偏流電路與射極偏置電路的比較

固定偏流共射極放大電路電壓增益：RbviRcRL固定偏流共射極放大電路輸入電阻：輸出電阻：Ro=Rc#

射極偏置電路做如何改進，既可以使其具有溫度穩(wěn)定性，又可以使其具有與固定偏流電路相同的動態(tài)指標(biāo)？例:電路如下圖所示，已知β=60。（1）用估算法計算Q點；（2）求輸入電阻；（3）用小信號模型分析法求電壓增益。

解：(1)靜態(tài)工作點直流通路BRCIC

UCERB1IBVCCIEI1I2RB2RE（3）求電壓增益(2)求輸入電阻

＝1.2K3.6共集電極電路和共基極電路

靜態(tài)工作點動態(tài)指標(biāo)

三種組態(tài)的比較3.6.1共集電極電路3.6.2共基極電路3.6.1共集電極電路1.電路分析共集電極電路結(jié)構(gòu)如圖示該電路也稱為射極輸出器①求靜態(tài)工作點由得②電壓增益輸出回路：輸入回路：電壓增益：<A>畫小信號等效電路<B>確定模型參數(shù)已知，求rbe<C>增益3.6.1共集電極電路1.電路分析其中一般，則電壓增益接近于1，即電壓跟隨器③輸入電阻根據(jù)定義由電路列出方程則輸入電阻當(dāng)，時，3.6.1共集電極電路1.電路分析輸入電阻大④輸出電阻由電路列出方程其中則輸出電阻當(dāng)，時，輸出電阻小共集電極電路特點：◆電壓增益小于1但接近于1，◆輸入電阻大，對電壓信號源衰減小◆輸出電阻小，帶負載能力強#

既然共集電極電路的電壓增益小于1（接近于1），那么它對電壓放大沒有任何作用。這種說法是否正確？VT所謂帶負載能力強，是指當(dāng)負載變化時，放大倍數(shù)基本不變。RB+ECC1C2RERLuiuo例：已知射極輸出器的參數(shù)如下：RB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，EC=12V求Au、

ri和ro

。設(shè)：RS=1k，求：Aus、ri和ro

。3.RL=1k時，求Au。RB+ECC1C2RERLuiuoRB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，EC=12VRB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，EC=12V1.求Au、

ri和ro

。rbeRERLRB微變等效電路rbe=2.9k，RS=0rbeRERLRB微變等效電路2.設(shè)：RS=1k，求：Aus、ri和roRB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，EC=12Vrbe=2.9k，RS=0RL=1k時3.RL=1k和時，求Au。比較：空載時,Au=0.995

RL=5.6k時,Au=0.990

RL=1k時,Au=0.967RL=時可見：射極輸出器帶負載能力強。射極輸出器的使用1.將射極輸出器放在電路的首級，可以提高輸入電阻。2.將射極輸出器放在電路的末級，可以降低輸出電阻，提高帶負載能。3.將射極輸出器放在電路的兩級之間，可以起到電路的匹配作用。3.6.2共基極電路1.靜態(tài)工作點

直流通路與射極偏置電路相同3.6.2共基極電路2.動態(tài)指標(biāo)①電壓增益輸出回路：輸入回路：電壓增益：3.6.2共基極電路#

共基極電路的輸入電阻很小，最適合用來放大何種信號源的信號？2.動態(tài)指標(biāo)②輸入電阻③輸出電阻3.三種組態(tài)的比較電壓增益：輸入電阻：輸出電阻：3.6.2共基極電路例3.6.1如圖屬于何種組態(tài)？其輸出電壓的波形是否正確？若有錯，請改正。Vo

Vo

Vi

-Vcc

R2

R3

ReR1

+解共集電極組態(tài)共集電極電路特點：◆電壓增益小于1但接近于1，◆輸入電阻大，對電壓信號源衰減小◆輸出電阻小，帶負載能力強不正確。Vi

例：電路如圖題所示，BJT的電流放大系數(shù)為β，輸入電阻為rbe，略去了偏置電路。試求下列三種情況下的電壓增益AV、輸入電阻Ri和輸出電阻RO①vs2=0，從集電極輸出；②vs1=0，從集電極輸出；③vs2=0，從發(fā)射極輸出。vs2vs1+--+ReRcTbec解①共發(fā)射極接法bRcvivoec++--rbeβIbReIbIe③共集電極組態(tài)vs2vs1+--+ReRcTbecvs1ecbRcRevo++--IcIe++vs1--ecbrbeReRcvoβIbIb2復(fù)合管

作用：提高電流放大系數(shù)，增大電阻rbe注意組成原則P151

復(fù)合管1.組成原則：T1管的c或e極接T2管的b極； 兩管都處于放大區(qū)（電流走的通）。2.復(fù)合管等效管類型由第一個管子決定。3.復(fù)合管也稱為達林頓管3.7.1單時間常數(shù)RC電路的頻率響應(yīng)3.7.2單極放大電路的高頻響應(yīng)

RC低通電路的頻率響應(yīng)

RC高通電路的頻率響應(yīng)3.7放大電路的頻率響應(yīng)3.7.3單極放大電路的低頻響應(yīng)3.7.4多級放大電路的頻率響應(yīng)

多級放大電路的增益

多級放大電路的頻率響應(yīng)

低頻等效電路

低頻響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)

在放大電路的通頻帶中給出了頻率特性的概念---

幅度頻率特性相位頻率特性

幅頻特性是描繪：輸入信號幅度固定，輸出信號的幅度隨頻率變化而變化的規(guī)律。即∣∣=∣∣=

相頻特性是描繪：輸出信號與輸入信號之間相位差隨頻率變化而變化的規(guī)律。即

放大電路的幅頻特性和相頻特性，稱為頻率響應(yīng)。因放大電路對不同頻率成分信號的增益不同，從而使輸出波形產(chǎn)生失真，稱為幅度頻率失真，簡稱幅頻失真。放大電路對不同頻率成分信號的相移不同，從而使輸出波形產(chǎn)生失真，稱為相位頻率失真，簡稱相頻失真。幅頻失真和相頻失真是線性失真。產(chǎn)生頻率失真的原因1.放大電路中存在電抗性元件，例如耦合電容、旁路電容、分布電容、變壓器、分布電感等;

2.三極管的()是頻率的函數(shù)。在研究頻率特性時，三極管的低頻小信號模型不再適用，而要采用高頻小信號模型。3.7.1單時間常數(shù)RC電路的頻率響應(yīng)1.RC低通電路的頻率響應(yīng)（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)）：則且令又電壓增益的幅值（模）（幅頻響應(yīng)）電壓增益的相角（相頻響應(yīng)）①增益頻率函數(shù)

研究放大電路的動態(tài)指標(biāo)（主要是增益）隨信號頻率變化時的響應(yīng)。最大誤差-3dB②頻率響應(yīng)曲線描述3.7.1RC電路的頻率響應(yīng)幅頻響應(yīng)0分貝水平線斜率為-20dB/十倍頻程的直線1.RC低通電路的頻率響應(yīng)相頻響應(yīng)表示輸出與輸入的相位差高頻時，輸出滯后輸入因為所以3.7.1RC電路的頻率響應(yīng)2.RC高通電路的頻率響應(yīng)RC電路的電壓增益：幅頻響應(yīng)相頻響應(yīng)一、RC高通電路的波特圖+_+_CR

RC

高通電路令：則有：對數(shù)幅頻特性：

實際幅頻特性曲線：幅頻特性當(dāng)f≥

fL(高頻)，當(dāng)f<fL(低頻)，高通特性：且頻率愈低，的值愈小，低頻信號不能通過。0.1fLfL

10fLf0-20-403dB最大誤差為3dB，發(fā)生在f=fL處-20dB/十倍頻對數(shù)相頻特性相頻特性5.71o-45o/十倍頻fL0.1fL

10fL45o90o0f誤差由式可得，

在低頻段，高通電路產(chǎn)生0~90°的超前相移。5.71o

幅頻特性的X軸和Y軸都是采用對數(shù)坐標(biāo),稱為上限截止頻率。當(dāng)時，幅頻特性將以十倍頻20dB的斜率下降，或?qū)懗?20dB/dec。在處的誤差最大，有－3dB。

當(dāng)時，相頻特性將滯后45°，并具有

-45/dec的斜率。在0.1和10處與實際的相頻特性有最大的誤差，其值分別為+5.7°和－5.7°。

這種折線化畫出的頻率特性曲線稱為波特圖，是分析放大電路頻率響應(yīng)的重要手段。3.7.2單極放大電路的高頻響應(yīng)1.BJT的高頻小信號建?！?/p>

模型的引出◆

模型簡化◆

模型參數(shù)的獲得◆

的頻率響應(yīng)2.共射極放大電路的高頻響應(yīng)◆

型高頻等效電路◆

高頻響應(yīng)3.共基極放大電路的高頻響應(yīng)◆

增益-帶寬積◆

高頻等效電路◆

高頻響應(yīng)◆

幾個上限頻率的比較三極管的頻率參數(shù)三極管f

：為值下降至?xí)r的頻率。0：低頻共射電流放大系數(shù)；對數(shù)幅頻特性fTfOf20lg0-20dB/十倍頻f0對數(shù)相頻特性10f0.1f-45o-90o共射截止頻率f

值下降到0.7070

(即)時的頻率。當(dāng)

f=f

時，值下降到中頻時的70%左右。或?qū)?shù)幅頻特性下降了3dB。特征頻率fT

值降為1時的頻率。f>fT

時，，三極管失去放大作用；

f

=

fT

時，由式得：共基截止頻率f

值下降為低頻0時

的0.707時的頻率。

f

與f

、

fT

之間關(guān)系：因為可得說明：所以：1.f

比f

高很多，等于f

的(1+0)倍；2.f

<fT<

f

3.低頻小功率管f

值約為幾十至幾百千赫，高頻小功率管的

fT約為幾十至幾百兆赫。3.7.2單極放大電路的高頻響應(yīng)1.BJT的高頻小信號建模①模型的引出rb'e---發(fā)射結(jié)電阻re歸算到基極回路的電阻

---發(fā)射結(jié)電容---集電結(jié)電阻---集電結(jié)電容

rbb'---基區(qū)的體電阻，b'是假想的基區(qū)內(nèi)的一個點。互導(dǎo)c

be

一、混合

型等效電路混合

型等效電路(a)三極管結(jié)構(gòu)示意圖c

be

(b)等效電路

++bce3.7.2單極放大電路的高頻響應(yīng)1.BJT的高頻小信號建模②模型簡化混合型高頻小信號模型3.7.2單級高頻響應(yīng)又因為所以③模型參數(shù)的獲得（與H參數(shù)的關(guān)系）1.BJT的高頻小信號建模低頻時，混合模型與H參數(shù)模型等效所以又rbe=rb+(1+

)re從手冊中查出3.7.2單級高頻響應(yīng)④的頻率響應(yīng)由H參數(shù)可知1.BJT的高頻小信號建模即根據(jù)混合模型得低頻時所以當(dāng)時，——共發(fā)射極截止頻率3.7.2單級高頻響應(yīng)④的頻率響應(yīng)1.BJT的高頻小信號建模的幅頻響應(yīng)令則——特征頻率fTfOf20lg0-20dB/十倍頻f010f0.1f-45o-90o二、混合

參數(shù)與h參數(shù)的關(guān)系

低頻時，不考慮極間電容作用，混合

等效電路和h參數(shù)等效電路相仿，即：

bce

bce混合

參數(shù)與h參數(shù)之間的關(guān)系通過對比可得則則一般小功率三極管三、混合

型等效電路中電容

++bce等效電路：可從器件手冊中查到；并且(估算，fT

要從器件手冊中查到)注意：

將輸入回路與輸出