双极结型三极管及放大电路基础.pptx

4.1 半导体三极管半导体三极管4.1.1 BJT的结构简介的结构简介4.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理4.1.3 BJT的的VI特性曲线特性曲线4.1.4 BJT的主要参数的主要参数4.1.5 温度对温度对BJT参数及特性的影响参数及特性的影响4.1.1 BJT的结构简介的结构简介(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)中功率中功率管管 半导体三极管半导体三极管的结构示意图如图所的结构示意图如图所示。它有两种类型示。它有两种类型:NPN型和型和PNP型。型。4.1.1 BJT的结构简介的结构简介(a)NPN型管结构示意图型管结构示意图(b)PNP型管结构示意图型管结构示意图(c)NPN管的电路符号管的电路符号(d)PNP管的电路符号管的电路符号 三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的。传输体现出来的。外部条件：外部条件：发射结正偏发射结正偏 集电结反偏集电结反偏4.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理1.内部载流子的传输过程内部载流子的传输过程发射区：发射载流子发射区：发射载流子集电区：收集载流子集电区：收集载流子基区：传送和控制载流子基区：传送和控制载流子 （以（以NPNNPN为例）为例）由于三极管内有两种载流子由于三极管内有两种载流子(自自由电子和空穴由电子和空穴)参与导电，故称为参与导电，故称为双极型三极管或双极型三极管或BJTBJT(Bipolar Junction Transistor)。IC=ICN+ICBOIE=IB+IC放大状态下放大状态下BJTBJT中载流子的传输过程中载流子的传输过程2.电流分配关系电流分配关系根据传输过程可知根据传输过程可知:IC=ICN+ICBO通常通常 ICICBO 为电流放大系数。它只为电流放大系数。它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般有关，与外加电压无关。一般 =0.9 0.99。IE=IB+IC放大状态下放大状态下BJTBJT中载流子的传输过程中载流子的传输过程 是另一个电流放大系数。同样，它也只与管是另一个电流放大系数。同样，它也只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般一般 1。且令且令ICEO=(1+)ICBO（穿透电流）（穿透电流）2.电流分配关系电流分配关系3.三极管的三种组态三极管的三种组态共集电极接法共集电极接法，集电极作为公共电极，集电极作为公共电极共基极接法共基极接法，基极作为公共电极基极作为公共电极共发射极接法共发射极接法，发射极作为公共电极，发射极作为公共电极BJT的三种组态的三种组态共基极放大电路共基极放大电路4.放大作用放大作用若若 vI=20mV电压放大倍数电压放大倍数使使 iE=-1mA，则则 iC=iE=-0.98mA，vO=-iCRL=0.98V，当 =0.98时，时，综上所述，三极管的放大作用，主要综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。然后到达集电极而实现的。实现这一传输过程的两个条件是：实现这一传输过程的两个条件是：（1）内部条件：内部条件：发射区杂质浓度远大发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。于基区杂质浓度，且基区很薄。（2）外部条件：外部条件：发射结正向偏置，集发射结正向偏置，集电结反向偏置。电结反向偏置。4.1.3 BJT的的V-I 特性曲线特性曲线iB=f(vBE)vCE=const(2)当当vCE1V时，时，vCB=vCE-vBE0，集电结已进入反偏状态，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，基区复合减少，同样的开始收集电子，基区复合减少，同样的vBE下下IB减小，特性曲减小，特性曲线右移。线右移。(1)当当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。1.输入特性曲线输入特性曲线（以共射极放大电路为例）（以共射极放大电路为例）共射极连接共射极连接饱和区：饱和区：iC明显受明显受vCE控制的区域，控制的区域，该区域内，一般该区域内，一般vCE0.7V(硅管硅管)。此时，发射结正偏，集电结正。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。偏或反偏电压很小。iC=f(vCE)iB=const2.2.输出特性曲线输出特性曲线输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域:截止区：截止区：iC接近零的区域，相当接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时，的曲线的下方。此时，vBE小于死区电压。小于死区电压。放大区：放大区：iC平行于平行于vCE轴的区域，轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。结正偏，集电结反偏。4.1.3 BJT的的V-I 特性曲线特性曲线(1)共发射极直流电流放大系数共发射极直流电流放大系数 =（ICICEO）/IB IC/IB vCE=const1.电流放大系数电流放大系数 4.1.4 BJT的主要参数的主要参数与与iC的关系曲线的关系曲线(2)共发射极交流电流放大共发射极交流电流放大系数系数 =IC/IB vCE=const1.电流放大系数电流放大系数 (4)共基极交流电流放大系数共基极交流电流放大系数 =IC/IE vCB=const 当当ICBO和和ICEO很小时，很小时，、，可以不，可以不加区分。加区分。4.1.4 BJT的主要参数的主要参数(3)共基极直流电流放大系数共基极直流电流放大系数 =（ICICBO）/IEIC/IE IB=40 A,IC=1.7mA；在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理：=IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A例：例：UCE=7V时时：IB=60 A,IC=2.5mA。4.1.4 BJT的主要参数的主要参数1.电流放大系数电流放大系数 2.极间反向电流极间反向电流(1)集电极基极间反向饱和电流集电极基极间反向饱和电流ICBO 发射极开发射极开路时，集电结的反向饱和电流。路时，集电结的反向饱和电流。4.1.4 BJT的主要参数的主要参数(2)集电极发射极间的反向饱和电流集电极发射极间的反向饱和电流ICEOICEO=（1+）ICBO4.1.4 BJT的主要参数的主要参数 2.极间反向电流极间反向电流(1)集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM(2)集电极最大允许功率损耗集电极最大允许功率损耗PCM PCM=ICVCE 3.极限参数极限参数4.1.4 BJT的主要参数的主要参数当当 值下降到正常值的三分之二时的集值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为电极电流即为ICM。集电极电流集电极电流IC 流过三极管，流过三极管，所发出的焦耳热为：所发出的焦耳热为：PC=ICUCE必定导致结温必定导致结温上升，所以上升，所以PC 有限制。有限制。PC PCM 3.极限参数极限参数4.1.4 BJT的主要参数的主要参数(3)反向击穿电压反向击穿电压 V(BR)CBO发射极开路时的集电结发射极开路时的集电结 反向击穿电压。反向击穿电压。V(BR)EBO集电极开路时发射结的反集电极开路时发射结的反向击穿电压。向击穿电压。V(BR)CEO基极开路时集电极和发射基极开路时集电极和发射极间的击穿电压。极间的击穿电压。几个击穿电压有如下关系几个击穿电压有如下关系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR)EBOIC(mA)1234UCE(V)36912PS:集集-射极反向击穿电压射极反向击穿电压手册上给出的数值是手册上给出的数值是25 C、基极开路基极开路时的击穿电压时的击穿电压U(BR)CEO。ICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作区安全工作区4.1.4 BJT的主要参数的主要参数 3.极限参数极限参数4.1.5 温度对温度对BJT参数及特性的影响参数及特性的影响(1)温度对温度对ICBO的影响的影响:温度每升高温度每升高10，ICBO约增加一倍。约增加一倍。(2)温度对温度对 的影响的影响:温度温度每升高每升高1，值约增大值约增大0.5%1%。(3)温度对反向击穿电压温度对反向击穿电压V(BR)CBO、V(BR)CEO的影响的影响:温度升高时，温度升高时，V(BR)CBO和和V(BR)CEO都会有所提高。都会有所提高。1.温度对温度对BJT参数的影响参数的影响2.温度对温度对BJT特性曲线的影响特性曲线的影响:（1）对输入特性的影响）对输入特性的影响温度升高时，温度升高时，BJT共射极连接时的输入特性曲线将向左移共射极连接时的输入特性曲线将向左移动，这说明在动，这说明在iB相同的条件下，相同的条件下，vBE将减小。将减小。vBE随温度的随温度的变化规律与二极管正向导通电压随温度变化的规律一样，变化规律与二极管正向导通电压随温度变化的规律一样，即温度每升高即温度每升高1，vBE减小减小2mV2.5mV。（2）对输出特性的影响）对输出特性的影响温度升高时，温度升高时，BJT的的ICBO、ICEO、都将增大，结果导致都将增大，结果导致BJT的输出的输出特性曲线向上移动，而且各条曲线特性曲线向上移动，而且各条曲线间的距离加大。间的距离加大。4.1.5 温度对温度对BJT参数及特性的影响参数及特性的影响符号规定符号规定UA大写字母、大写下标，表示直流量。大写字母、大写下标，表示直流量。uA小写字母、大写下标，表示全量。小写字母、大写下标，表示全量。ua小写字母、小写下标，表示交流分量。小写字母、小写下标，表示交流分量。uAua全量全量交流分量交流分量tUA直流分量直流分量Ua大写字母、小写下标，表示交流分量的有效值。大写字母、小写下标，表示交流分量的有效值。4.2 共射极放大电路的工作原理共射极放大电路的工作原理RLRB+ECEBRCC1C2Tui1、元件的作用、元件的作用放大元件放大元件iC=iB。uo参考点参考点集电极电源，为电路集电极电源，为电路提供能量。并保证集提供能量。并保证集电结反偏。电结反偏。集电极电阻，将集电极电阻，将变化的电流转变变化的电流转变为变化的电压。为变化的电压。使发射结正偏，使发射结正偏，并提供适当的并提供适当的静态工作点。静态工作点。4.2.1 基本共射极放大电路的组成基本共射极放大电路的组成1、元件的作用、元件的作用RLRB+ECEBRCC1C2Tui耦合电容耦合电容隔离输入输出与电路直流的联系，同隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。时能使信号顺利输入输出。uo4.2 共射极放大电路的工作原理共射极放大电路的工作原理4.2.1 基本共射极放大电路的组成基本共射极放大电路的组成1、元件的作用、元件的作用EB+ECRC2、单电源放大电路、单电源放大电路RBRLC1C2TuiRCRB+EC4.2 共射极放大电路的工作原理共射极放大电路的工作原理4.2.1 基本共射极放大电路的组成基本共射极放大电路的组成1、元件的作用、元件的作用2、单电源放大电路、单电源放大电路RLuiRB+ECRCC1C2T3、组成一个放大器的基本原则。、组成一个放大器的基本原则。（1）发射结正偏，集电结反偏。发射结正偏，集电结反偏。为保证放大器不失真地放为保证放大器不失真地放大，直流下的电流和电压必须设置得合适。大，直流下的电流和电压必须设置得合适。（2）对输入回路，应当使输入的电压信号变成电流信号，）对输入回路，应当使输入的电压信号变成电流信号，因为因为ic=ib（3）对输出回路，应当尽可）对输出回路，应当尽可能将信号送到负载。能将信号送到负载。4.2.1 基本共射极放大电路的组成基本共射极放大电路的组成4.2.2 基本共射极放大电路的工作原理基本共射极放大电路的工作原理1.静态静态(直流工作状态直流工作状态)输入信号输入信号vi0时，时，放大电路的工作状态称放大电路的工作状态称为静态或直流工作状态。为静态或直流工作状态。直流通路直流通路VCEQ=VCCICQRc4.2.2 基本共射极放大电路的工作原理基本共射极放大电路的工作原理2.动态动态输入正弦信号输入正弦信号vs后，后，电路将处在动态工作情况。电路将处在动态工作情况。此时，此时，BJT各极电流及电各极电流及电压都将在静态值的基础上压都将在静态值的基础上随输入信号作相应的变化。随输入信号作相应的变化。交流通路交流通路4.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法4.3.1 图解分析法图解分析法4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法1.静态工作点的图解分析静态工作点的图解分析2.动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析3.非线性失真的图解分析非线性失真的图解分析4.图解分析法的适用范围图解分析法的适用范围1.BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型2.用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路3.小信号模型分析法的适用范围小信号模型分析法的适用范围4.3放大电路的分析方法放大电路的分析方法放放大大电电路路分分析析静态分析：确定不加输入静态分析：确定不加输入信号时放大电路的工作状信号时放大电路的工作状态，估算静态工作点即态，估算静态工作点即IB、IC、UBE、UCE。动态分析：计算出加动态分析：计算出加上输入信号后放大电上输入信号后放大电路的各项主要技术指路的各项主要技术指标，如电压放大倍数标，如电压放大倍数Au、输入电阻、输入电阻Ri、输、输出电阻出电阻Ro等。等。估算法估算法图解法图解法微变等效电微变等效电路法路法图解法图解法直流通道和交流通道直流通道和交流通道放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。但是，电容对交、直流的作用不同。加了小的交流信号。但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。通道是不同的。RB+ECRCC1C2T直流通道直流通道RB+ECRC开路开路开路开路直流通道和交流通道直流通道和交流通道放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。但是，电容对交、直流的作用不同。加了小的交流信号。但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。通道是不同的。RB+ECRCC1C2T短路短路短路短路置零置零RBRCRLuiuo交流通路交流通路4.3.1 图解分析法图解分析法1.静态工作点的图解分析静态工作点的图解分析 采用该方法分析静态工作点，必须已知三极管的采用该方法分析静态工作点，必须已知三极管的输入输出特性曲线。输入输出特性曲线。共射极放大电路共射极放大电路4.3.1 图解分析法图解分析法4.3.1 图解分析法图解分析法1.静态工作点的图解分析静态工作点的图解分析 列输入回路方程列输入回路方程 列输出回路方程（直流负载线）列输出回路方程（直流负载线）VCE=VCCiCRc 首先，画出直流通路首先，画出直流通路直流通路直流通路 在输出特性曲线上，作出直流负载线在输出特性曲线上，作出直流负载线VCE=VCCiCRc，与，与IBQ曲曲线的交点即为线的交点即为Q点，从而得到点，从而得到VCEQ和和ICQ。在输入特性曲线上，作出直线在输入特性曲线上，作出直线 ，两线的交点，两线的交点即是即是Q点，得到点，得到IBQ。根据根据vs的波形，在的波形，在BJT的输入特性曲线图上画出的输入特性曲线图上画出vBE、iB 的波形的波形2.动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析 根据根据iB的变化范围在输出特性曲线图上画出的变化范围在输出特性曲线图上画出iC和和vCE 的波形的波形2.动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析 共射极放大电路中的电压、共射极放大电路中的电压、电流波形电流波形2.动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析ui=0时时放大过程放大过程tuitiBtuCEtiCtuoui=Usin t输出的交流电压uo=-icRC iB=IB+ibiC=iB=IB+ib=IC+icuCE=EC-iCRC=EC-(IC+ic)RC =EC-ICRC-icRC =UCE-icRCICQ=IBQUCEQ=ECICQRCuiuo+-+-IBQICQUBEQUCEQRLRB+ECRC2.动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析结论：（1）uo与ui的相位相反。（2）uBE、iB、uCE、iC都是由直流和交流两个部分组成的。（3）我们所说的放大作用是指输出与输入的交流成分的关系，不包括直流成分。2.动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析3.静态工作点对波形失真的影响静态工作点对波形失真的影响截止失真的波形截止失真的波形 饱和失真的波形饱和失真的波形3.静态工作点对波形失真的影响静态工作点对波形失真的影响uiuo+-+-IBQICQUBEQUCEQRLRB+ECRCtuitiBtuCEtiCtuoICQ=IBQUCEQ=ECICQRC不设静态工作点带来的问题不设静态工作点带来的问题RB断开IBQ0不设不设Q点会导致严重的失真！点会导致严重的失真！正确设置静态工作点！正确设置静态工作点！3.静态工作点对波形失真的影响静态工作点对波形失真的影响电路参数的改变时对电路参数的改变时对Q点的影响点的影响（1）RB的影响RBEC/RBIBQ（2）RC的影响RCEC/RCQ右移RB+ECRCTICUCEQQQ（3）电源EC的影响EC直流负载线发生平移同时 IB Q为了得到合适的Q点，常常调节RB。Q4.图解分析法的适用范围图解分析法的适用范围适用于幅度较大而工作频率不太高的工作情况。适用于幅度较大而工作频率不太高的工作情况。优点：优点：直观、形象。有助于建立和理解交、直流共存，直观、形象。有助于建立和理解交、直流共存，静态和动态等重要概念；有助于理解正确选择电路参静态和动态等重要概念；有助于理解正确选择电路参数、合理设置静态工作点的重要性。能全面地分析放数、合理设置静态工作点的重要性。能全面地分析放大电路的静态、动态工作情况。大电路的静态、动态工作情况。缺点：缺点：不能分析工作频率较高时的电路工作状态，也不不能分析工作频率较高时的电路工作状态，也不能用来分析放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性能用来分析放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性能指标。能指标。4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法1.BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型建立小信号模型的意义建立小信号模型的意义建立小信号模型的思路建立小信号模型的思路 当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，从而极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，从而可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处理。电路来处理。由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的分析非常困难。建立小信号模型，就是将非线性器的分析非常困难。建立小信号模型，就是将非线性器件做线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。件做线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。1.BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数的引出参数的引出在小信号情况下，对上两式取全微分得：在小信号情况下，对上两式取全微分得：用小信号交流分量表示：用小信号交流分量表示：vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce 对于对于BJT双口网络，已知输入输双口网络，已知输入输出特性曲线如下：出特性曲线如下：iB=f(vBE)vCE=constiC=f(vCE)iB=const可以写成：可以写成：BJT双口网络双口网络输出端交流短路时的输入电阻；输出端交流短路时的输入电阻；输出端交流短路时的正向电流传输比或电输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数；流放大系数；输入端交流开路时的反向电压传输比；输入端交流开路时的反向电压传输比；输入端交流开路时的输出电导。输入端交流开路时的输出电导。其中：其中：四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（H参数）。参数）。vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce1.BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数的引出参数的引出1.BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数小信号模型参数小信号模型根据根据可得小信号模型可得小信号模型BJT的的H参数模型参数模型vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevceBJT双口网络双口网络1.BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数小信号模型参数小信号模型 H H参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。H H参数与工作点有关，在放大区基本不变。参数与工作点有关，在放大区基本不变。H H参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。受控受控电流源电流源h hfefei ib b，反，反映了映了BJTBJT的基极电流对集电的基极电流对集电极电流的控制作用。电流极电流的控制作用。电流源的流向由源的流向由ib的流向决定。的流向决定。hrevce是一个受控电压是一个受控电压源。反映了源。反映了BJT输出回路电输出回路电压对输入回路的影响。压对输入回路的影响。1.BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 模型的简化模型的简化 hre和和hoe都很小，常忽都很小，常忽略它们的影响。略它们的影响。BJT在共射连接时，其在共射连接时，其H参数的数量级一般为：参数的数量级一般为：1.BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数的确定参数的确定 一般用测试仪测出；一般用测试仪测出；rbe与与Q点有关，可用图示仪测出。点有关，可用图示仪测出。PS:rbb是基区的体电阻，是基区的体电阻，re是发射区的是发射区的 体电阻体电阻其中对于低频小功率管其中对于低频小功率管rbb200 则则 而而(T=300K)一般也用公式估算一般也用公式估算rbe（忽略（忽略re）rbe=rbb+(1+)re4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法2.用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路（1）利用直流通路求）利用直流通路求Q点点共射极放大电路共射极放大电路一般硅管一般硅管VBE=0.7V，锗管，锗管VBE=0.2V，已知已知。2.用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路（2）画小信号等效电路）画小信号等效电路H参数小信号等效电路参数小信号等效电路2.用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路（3 3）求放大电路动态指标求放大电路动态指标根据：根据：则电压增益为：则电压增益为：电压增益电压增益H参数小信号等效电路参数小信号等效电路2.用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路（3）求放大电路动态指标）求放大电路动态指标输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻令令Ro=Rc所以所以3.小信号模型分析法的适用范围小信号模型分析法的适用范围 放大电路的输入信号幅度较小，放大电路的输入信号幅度较小，BJTBJT工作在其工作在其V VI I特特性曲线的线性范围（即放大区）内。性曲线的线性范围（即放大区）内。H H参数的值是在静态参数的值是在静态工作点上求得的。所以，放大电路的动态性能与静态工工作点上求得的。所以，放大电路的动态性能与静态工作点参数值的大小及稳定性密切相关。作点参数值的大小及稳定性密切相关。优点优点：分析放大电路的动态性能指标分析放大电路的动态性能指标(Av、Ri和和Ro等等)非常非常方便，且适用于频率较高时的分析。方便，且适用于频率较高时的分析。4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法缺点缺点：在在BJT与放大电路的小信号等效电路中，电压、电与放大电路的小信号等效电路中，电压、电流等电量及流等电量及BJT的的H参数均是针对变化量参数均是针对变化量(交流量交流量)而言的，而言的，不能用来分析计算静态工作点。不能用来分析计算静态工作点。共射极放大电路共射极放大电路 放大电路如图所示。已知放大电路如图所示。已知BJT的的=80，Rb=300k ，Rc=2k，VCC=+12V，求：，求：（1）放大电路的）放大电路的Q点。此时点。此时BJT工作在哪个区域？工作在哪个区域？（2）当）当Rb=100k 时，放大电路的时，放大电路的Q点。此时点。此时BJT工工作在哪个区域？（忽略作在哪个区域？（忽略BJT的饱和压降）的饱和压降）解：解：（1）（2）当）当Rb=100k 时，时，静态工作点为静态工作点为Q（40 A，3.2mA，5.6V），），BJT工作在放大区。工作在放大区。其最小值也只能为其最小值也只能为0，即，即IC的最大电流为：的最大电流为：，所以，所以BJT工作在饱和区。工作在饱和区。VCE不可能为负值，不可能为负值，此时，此时，Q（120uA，6mA，0V），），例题例题例题例题4.4 放大电路静态工作点放大电路静态工作点的稳定问题的稳定问题4.4.1 温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响4.4.2 射极偏置电路射极偏置电路1.基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路2.含有双电源的射极偏置电路含有双电源的射极偏置电路3.含有恒流源的射极偏置电路含有恒流源的射极偏置电路4.4.1 温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响4.1.6节讨论过，温度上升时，节讨论过，温度上升时，BJT的反向电流的反向电流ICBO、ICEO及电流放大系数及电流放大系数 或或 都会增大，而发射结都会增大，而发射结正向压降正向压降VBE会减小。这些参数随温度的变化，都会使会减小。这些参数随温度的变化，都会使放大电路中的集电极静态电流放大电路中的集电极静态电流ICQ随温度升高而增加随温度升高而增加（ICQ=IBQ+ICEO），从而使，从而使Q点随温度变化。点随温度变化。要想使要想使ICQ基本稳定不变，就要求在温度升高时，基本稳定不变，就要求在温度升高时，电路能自动地适当减小基极电流电路能自动地适当减小基极电流IBQ。4.4.2 射极偏置电路射极偏置电路（1 1）稳定工作点原理）稳定工作点原理目标：温度变化时，目标：温度变化时，使使IC维持恒定。维持恒定。如果温度变化时，如果温度变化时，b点电位能基本不变，则可点电位能基本不变，则可实现静态工作点的稳定。实现静态工作点的稳定。T 稳定原理：稳定原理：IC IE VE、VB不变不变 VBE IB IC（反馈控制）（反馈控制）1.基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路(a)原理电路原理电路(b)直流通路直流通路b点电位基本不变的条件：点电位基本不变的条件：I1IBQ，此时，此时，VBQ与温度无关与温度无关VBQVBEQRe取值越大，反馈控制作用越强取值越大，反馈控制作用越强一般取一般取I1=(510)IBQ，VBQ=35V1.基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路（1 1）稳定工作点原理）稳定工作点原理1.基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路（2 2）放大电路指标分析）放大电路指标分析静态工作点静态工作点电压增益电压增益画小信号等效电路画小信号等效电路（2 2）放大电路指标分析）放大电路指标分析电压增益电压增益输出回路：输出回路：输入回路：输入回路：电压增益：电压增益：画小信号等效电路画小信号等效电路确定模型参数确定模型参数 已知，求已知，求r rbebe增益增益（2 2）放大电路指标分析）放大电路指标分析（可作为公式用）（可作为公式用）输入电阻输入电阻则输入电阻则输入电阻放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻（2 2）放大电路指标分析）放大电路指标分析输出电阻输出电阻输出电阻：输出电阻：求输出电阻的等效电路求输出电阻的等效电路网络内独立源置零网络内独立源置零负载开路负载开路输出端口加测试电压输出端口加测试电压其中：其中：则则当当时，时，（一般一般 ）（2 2）放大电路指标分析）放大电路指标分析2.含有双电源的射极偏置电路含有双电源的射极偏置电路（1 1）阻容耦合阻容耦合静态工作点静态工作点2.含有双电源的射极偏置电路含有双电源的射极偏置电路（2 2）直接耦合直接耦合3.含有恒流源的射极偏置电路含有恒流源的射极偏置电路静态工作点由恒流源提供静态工作点由恒流源提供分析该电路的分析该电路的Q点及点及、4.5 共集电极放大电路和共集电极放大电路和共基极放大电路共基极放大电路4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路4.5.2 共基极放大电路共基极放大电路4.5.3 放大电路三种组态的比较放大电路三种组态的比较4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路1.1.静态分析静态分析共集电极电路结构如图示共集电极电路结构如图示该电路也称为该电路也称为射极输出器射极输出器由由得得直流通路直流通路小信号等效电路小信号等效电路4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路2.2.动态分析动态分析交流通路交流通路4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路2.2.动态分析动态分析电压增益电压增益输出回路：输出回路：输入回路：输入回路：电压增益：电压增益：其中其中一般一般，则电压增益接近于，则电压增益接近于1 1，电压跟随器电压跟随器即即。4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路2.2.动态分析动态分析输入电阻输入电阻当当，时，时，输入电阻大输入电阻大输出电阻输出电阻由电路列出方程由电路列出方程其中其中则则输出电阻输出电阻:当当，时，时，输出电阻小输出电阻小4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路2.2.动态分析动态分析共集电极电路特点：共集电极电路特点：电压增益小于电压增益小于1 1但接近于但接近于1 1，输入电阻大，对电压信号源衰减小输入电阻大，对电压信号源衰减小 输出电阻小，带负载能力强输出电阻小，带负载能力强。4.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路4.5.2 共基极放大电路共基极放大电路1.1.静态工作点静态工作点直流通路与射极偏置电路相同直流通路与射极偏置电路相同2.2.动态指标动态指标电压增益电压增益输出回路：输出回路：输入回路：输入回路：电压增益：电压增益：交流通路交流通路小信号等效电路小信号等效电路 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻2.2.动态指标动态指标小信号等效电路小信号等效电路4.5.3 放大电路三种组态的比较放大电路三种组态的比较1.1.三种组态的判别三种组态的判别以输入、输出信号的位置为判断依据：以输入、输出信号的位置为判断依据：信号由基极输入，集电极输出信号由基极输入，集电极输出共射极放大电路共射极放大电路信号由基极输入，发射极输出信号由基极输入，发射极输出共集电极放大电路共集电极放大电路信号由发射极输入，集电极输出信号由发射极输入，集电极输出共基极电路共基极电路 2.2.三种组态的比较三种组态的比较3.3.三种组态的特点及用途三种组态的特点及用途共射极放大电路：共射极放大电路：电压和电流增益都大于电压和电流增益都大于1 1，输入电阻在三种组态中居中，输，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集电极电阻有很大关系。适用于低频情况下，作多级放出电阻与集电极电阻有很大关系。适用于低频情况下，作多级放大电路的中间级。大电路的中间级。共集电极放大电路：共集电极放大电路：只有电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。在三只有电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。在三种组态中，输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好。可用于种组态中，输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好。可用于输入级、输出级或缓冲级。输入级、输出级或缓冲级。共基极放大电路：共基极放大电路：只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电阻小，输出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好，常用于高电阻小，输出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好，常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动频或宽频带低输入阻抗的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能。的功能。4.5.3 放大电路三种组态的比较放大电路三种组态的比较4.6 组合放大电路组合放大电路4.6.1 共射共射共基放大电路共基放大电路4.6.2 共集共集共集放大电路共集放大电路2、耦合方式：、耦合方式：直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。多级阻容耦合放大电路多级阻容耦合放大电路3、多级放大电路对耦合电路要求：、多级放大电路对耦合电路要求：（1）它的加入应尽量不影响前、后级间的静态工作点；（2）把前一级的信号尽可能多地传到后一级；（3）失真小。第一级第一级放大电路放大电路输输入入输输出出第二级第二级放大电路放大电路第第n 级级放大电路放大电路1、多级放大器所考虑的问题多级放大器所考虑的问题（1）级间耦合；即信号的传送。（2）估算整个放大器的放大倍数；（3）频率响应。4、举例、举例前级前级后级后级+ECRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2多级阻容耦合放大电路多级阻容耦合放大电路耦合方式耦合方式一、阻容耦合一、阻容耦合利用电阻和电容将前、后级联接起来。优点：各级直流通道相互独立、互不影响；当耦合电容足够大，则信号能够顺利地加到后一级。缺点：不适合传送缓慢变化的信号；不适用于线性集成电路。二、直接耦合二、直接耦合1、直接耦合是将前一级的输出端直接（或经过电阻）接到下一级的输入端。2、直接耦合所带来的问题：直流电位相互牵制；零点漂移。3、适用场合：多用于直流信号的放大和集成电路中。耦合方式耦合方式三、变压器耦合三、变压器耦合通过变压器将前、后级连接起来。优点：它可以在传送信号的同时实现阻抗的变换，以获得较大的输出功率。另一方面，各级直流通道相互隔离。U1I2I1RLU2N1N2阻抗的变换：对于理想的变压器：P1=P2即 I1U1=I2U2 则 I2/I1=U1/U2 （1）而则（1）式变为 缺点：频带窄，体积、重量大。用途：多用于功放、中频调谐放大器以及多级放大器的输出级。多级放大器的分析多级放大器的分析+UCCRSR1C2C3R3R2RLRE2C1RC2T1RE1CET2Us1Ri1Ro1Us2Ri2Ro2前级的输出是后一级的输入，前级的输出电阻是后一级的信号源内阻。后一级放大器的输入电阻是前级放大器的交流负载。USRsRi1Us1Ro1Ri2Us2Rs2RLUo1=Ui2UiUo多级放大器的分析多级放大器的分析每一级的电压放大倍数：若为n级放大器，则有两级放大器总的电压放大倍数：注意：(1)Aui是考虑了前后级间的影响后的放大倍数。(2)多级放大器的输入电阻，就是输入级的输入电阻。而输出级的输出电阻就是整个放大器的输出电阻。USRsRi1Us1Ro1Ri2Us2Rs2RLUo1=Ui2UiUo4.6.1 共射共射共基放大电路共基放大电路共射共基放大电路共射共基放大电路4.6.1 共射共射共基放大电路共基放大电路其中其中:所以所以:因为因为:因此因此:组合放大电路总的电压增益组合放大电路总的电压增益等于组成它的各级单管放大电路等于组成它的各级单管放大电路电压增益的乘积。电压增益的乘积。前一级的输出电压是后一级前一级的输出电压是