模拟电路分析：2.三极管及放大电路.ppt

单击以编辑,母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击以编辑,母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击以编辑,母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击以编辑,母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,2.4,晶体三极管,一、晶体三极管的结构及工作原理,二、三极管的伏安特性曲线,三、三极管的参数,四、温度对三极管参数的影响,一、晶体三极管的结构及工作原理,双极结型晶体管（,Bipolor,Junction Transistor BJT),BJT,特点：,有三个引出电极，所以双极结型晶体管,BJT,也称为,晶体三极管,或简称晶体管或三极管。,三极管符号,一、晶体三极管的结构及工作原理（续）,三极管的结构,E-B,间的,PN,结,称为,发射结,(,Je,),C-B,间的,PN,结,成为,集电结,(,Jc,),从结构上看主要有两种类型：,NPN,型,PNP,型,发射区,集电区,基区,发射极,E,基极,B,集电极,C,发射极,E,基极,B,集电极,C,发射区,基区,集电区,发射结,集电结,发射极的箭头代表发射极电流的实际方向。,三极管的结构（续）,1.,结构：,由三层半导体组成，有三个区、三个极、两个,PN,结,。,2.,特点：,1,）发射区掺杂浓度比集电区高得多。,2,）基区掺杂低,且很薄。,B,E,C,B,E,C,一、晶体三极管的结构及工作原理（续）,发射极,E,基极,B,集电极,C,发射区,基区,集电区,发射结,集电结,3,）集电区掺杂浓度低且面积大。,三极管的工作原理,三极管各区的作用,发射区向基区提供载流子,基区传送和控制载流子,集电区收集载流子,一、晶体三极管的结构及工作原理（续）,2,、外部条件,发射结加正向电压，即发射结正偏,集电结加反向电压，即集电结反偏,注意：,三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压才,能起放大作用。,使三极管具有放大功能的条件：,1,、内部条件,:,发射区浓度高，基区浓度低且薄，集电区面积大。,b,c,e,N,N,P,be,结扩散,V,CC,V,EE,I,E,I,C,I,B,bc,结漂移,I,CBO,I,EP,使扩散到集电结边沿的电子,很快被收集到集电区,;,形成集电极电流,I,CN,。,（,3,）因集电结反偏,:,（,1,）,由于发射结正偏,:,有大量的电子从发射极向基区扩散,，,形成的电流,I,EN,。,基区的空穴从基区向发射区扩散,，,形成的电流,I,EP,（,2,）基区的空穴和发射区扩散基区的电子复合,，,形成的电流,I,BN,使集电结两侧的少子形成,漂移电流,I,CBO,载流子的传输过程：,NPN,管的工作原理,I,EN,I,B,=,I,Bn,I,E,p,I,CBO,I,C,=,I,Cn,I,CBO,I,E,=,I,En,I,Ep,I,En,=,I,Bn,I,Cn,I,E,=,I,B,I,C,I,CN,I,BN,晶体管的电流分配关系动画演示,P,N,P,e,b,c,I,E,I,B,I,C,载流子的传输过程：,PNP,管的工作原理,发射结：发射结正偏时，发射区向基区扩散空穴形成发射极空穴电流,I,Ep,；其中少数空穴在基区复合，形成了基区复合电流,I,Bp,，其余空穴扩散到集电区；基区中的多子,-,电子也向发射区注入，形成了电子电流,I,En,。,I,B,=,I,Bp,I,E,n,I,CBO,I,C,=,I,Cp,I,CBO,I,E,=,I,Ep,I,En,集电结：由于集电结反偏，使发射区发射到基区的大部分空穴在集电结电场的作用下，漂移到集电区形成集电极空穴电流,I,Cp,。,同时由于集电结反偏，集电区少子,-,电子、基区少子,-,空穴在电场的作用下形成了漂移电流,I,CBO,。,I,CBO,I,En,I,Ep,=,I,Bp,I,Cp,I,E,=,I,B,I,C,I,Bp,I,Cp,I,Ep,三极管的三种组态,双极型三极管有三个电极，其中两个可以作为输入,两个可以作为输出，这样必然有一个电极是公共电极。根据公共电极的不同形成三种接法，三种接法也称三种,组态,：,共集电极接法,，集电极作为公共电极，用,CC,表示,;,共基极接法,，基极作为公共电极，用,CB,表示。,共发射极接法,，发射极作为公共电极，用,CE,表示；,一、晶体三极管的结构及工作原理（续）,共基组态直流放大系数,定义,：以发射极电流作为输入电流，以集电极电流作为输出电流时，共基组态的直流放大系数定义为,的数值一般在,0.9 0.99,之间。,说明：从发射区注入的载流子,绝大部分到达集电区,，只有一,小部分在基区复合。,N,P,N,e,b,c,I,E,I,B,I,C,I,CBO,I,Ep,I,Bn,I,Cn,I,En,共基组态,共基,(CB),组态电流分配关系,输出电流,输入电流,共射极直流电流放大系数,集电极电流,I,C,将,I,E,=,I,C,+,I,B,代入,I,C,=,I,E,+I,CBO,可得,I,C,=,1-,I,B,+,I,CBO,1-,1,I,C,=,I,B,+,I,CBO,),(1+,I,C,=,I,B,+,I,CEO,I,C,I,B,1,-,数值一般在几十,几百之间,共射极,C-E,穿透电流,共射,(CE),组态电流分配关系,共射,CE,组态直流放大系数,E,B,E,C,R,b,R,c,I,B,I,C,I,E,E,C,E,B,输出电流,输入电流,若,I,B,I,CBO,，,当,I,B,=0,时，,发射极电流,I,E,将,代入,I,E,=,I,C,+,I,B,可得,I,C,=,I,B,+,I,CEO,I,E,=,I,B,+,I,CEO,),(1,+,结论：,无论那种组态，输入电流对输出电流都有控制作用，所以,晶体管称为电流控制器件。,共集,(CC),组态电流分配关系,I,B,),(1,+,E,B,E,C,R,b,R,c,i,b,i,c,i,e,+,-,U,i,U,o,共基交流电流放大系数,共射交流电流放大系数,共射电路的交流电压放大倍数,一、晶体三极管的结构及工作原理（续）,共射极连接时工作原理,若：,r,be,=1k,R,L,=1k,=100,则：,A,U,=-100,。,由很小的,U,i,引起,I,b,的变化，导致,由于,I,c,较大的变化,，从而引起较大的,U,o,变化，,以此体现放大作用。,输入电压,U,i,;,输出电压,U,o,U,o,U,i,共射极电路的电压增益为,：,I,c,I,b,二、三极管的伏安特性曲线,三极管的伏安特性,指三极管各电极的电压与电流的关系曲线。,I,b,是输入电流，,U,be,是输入电压,，加在,B,、,E,两电极之间。,I,C,是输出电流，,U,ce,是输出电压,，从,C,、,E,两电极取出。,输入特性曲线,:,I,b,=,f,(,U,be,),U,ce,=C,输出特性曲线,:,I,C,=,f,(,U,ce,),I,b,=C,共发射极接法三极管的特性曲线,E,B,E,C,R,b,R,c,I,b,I,c,I,e,+,-,U,i,U,o,特性曲线,三极管输,入,特性曲线,1,.,U,ce,=0V,时，发射极与集电极短路，发射结与集电结均正偏，实际上是两个二极管并联的正向特性曲线。,2.,当,U,ce,1V,时,U,cb,=,U,ce,-,U,be,0,，集电结已进入反偏状态，开始收集载流子，且基区复合减少，特性曲线将向右稍微移动一些,I,C,/,I,B,增大。但,U,ce,再增加时，曲线右移很不明显。通常只画一条。,输入特性曲线分三个区,非线性区,死区,线性区,正常工作区，发射极正偏,Si,:,U,be,=0.60.7V,Ge,:,U,be,=0.20.3V,I,b,=,f,(,U,be,),U,ce,=C,三极管输,出,特性曲线,I,C,=,f,(,U,ce,),I,B,=,常数,饱和区,:,(1),I,C,受,U,ce,显著控制的区域，该区域内,U,ce,的数值较小，一般,U,ce,0.7V(,硅管,),。,特点：发射结正偏，集电结正偏,(2),深度饱和时,U,ces,=0.3V,左右；,当,U,ce,=0.7V,时，为临界饱和状态,截止区：,I,b,=0,的曲线的下方的区域,I,b,=0,I,c,=,I,CEO,Si,管：,U,be,0.5V,管子就处于截止状态,特点：,发射结反偏，集电结反偏。,输出特性曲线可以分为三个区域,:,特性曲线,100,A,60,A,20,A,放大区,I,C,平行于,U,ce,轴的区域，曲线基本平行等距。,(1),发射结正偏，集电结反偏,，,电压,U,be,大于,0.7V,左右,(,硅管,),。,(2),I,c,=,I,b,即,I,c,主要受,I,b,的控制。,(3),判断三极管工作状态的依据：,饱和区,:,发射结正偏，集电结正偏,截止区：,发射结反偏，集电结反偏,反偏：,U,be,0.5V,（,Si,),U,be,0.2V,（,Ge,),放大区,:,发射结正偏，集电结反偏。,三极管输,出,特性曲线,I,C,=,f,(,U,ce,),I,B,=,常数,100,A,60,A,20,A,击穿区,I,B,U,CE,I,C,放大区,饱和区,截止区,I,C,=,f,(,U,CE,),I,B=,常数,U,CE,过大，造成集电结被反向击穿,击穿区,：,特性曲线,U,BE,U,CE,R,b,R,c,I,B,I,C,I,e,正常,饱和,截止,选择理想三极管仿真电路，通过调整输入电压、电阻参数和电源电压观察饱和与截止现象。,外电路参数的变化，会导致三极管发射结和集电结电压发生变化，从而导致三极管工作状态的变化。因此三极管的导电特性不仅取决于其本身，也取决于外电路的参数。,三极管饱和与截止特性示例,R,c,v,o,v,i,V,cc,+,-,+,-,C,R,b,三极管的三种工作状态：,饱和工作状态,:,发射结正偏，集电结正偏,截止工作状态：,发射结反偏，集电结反偏,放大工作状态,:,发射结正偏，集电结反偏,E,B,E,C,R,b,R,c,I,b,I,c,I,e,+,-,U,i,U,o,三、三极管的参数,1,.,直流参数,共基直流电流放大系数,共射直流电流放大系数,级间反向饱和电流,I,CBO,和,I,CEO,集电极基极间反向饱和电流,I,CBO,I,CBO,的下标,CB,代表集电极和基极，,O,是,Open,的字头，代表第三个电极,E,开,路。,Ge,管：,A,量级,Si,管：,nA,量级,N,P,N,e,b,c,I,E,I,B,I,C,I,CBO,I,Ep,I,Bn,I,Cn,I,En,集电极发射极间的穿透电流,I,CEO,I,CEO,和,I,CBO,有如下关系,I,CEO,=,（,1+,）,I,CBO,相当基极开路时，集电极和发射极间的反向饱和电流。,N,P,N,e,b,c,I,E,I,B,I,C,I,CBO,I,Ep,I,Bn,I,Cn,I,En,级间反向饱和电流,I,CBO,和,I,CEO,注意：,I,CBO,和,I,CEO,受温度影响较大，是不稳定因素，选管时，它们的值越小越好。,三极管的特性参数,2.,交流参数,共基交流电流放大系数,共射交流电流放大系数,=,i,C,i,E,u,CB,=0,u,CE,=0,=,i,C,i,B,特征频率,f,T,指,随工作频率增加而下降到,1,时对应的频率。它反映晶体管的最高可用频率。,f,f,T,1,0,集电极最大允许电流,I,CM,当集电极电流增加时，,就要下降，当,值,下降到线性放大区,值的,2/3,时所对应的最大集电极电流。,3,.,极限参数,三极管的特性参数,I,C,b,m,I,CM,反向击穿电压,U,CEO,B,、,U,EBO,B,、,U,CBO,B,U,CEO,B,表示基极,B,开路时，,CE,之间允许施加的最大反向电压。,U,CEO,B,U,EBO,B,表示集电极,C,开路时，,EB,之间允许施加的最大反向电压。,U,EBO,B,U,CBO,B,表示发射极,E,开路时，,CB,之间允许施加的最大反向电压。,U,CBO,B,击穿电压之间的关系：,U,CBO,B,U,CEO,B,U,EBO,B,U,CES,B,U,CER,B,击穿电压之间的关系,:,U,CBO,B,U,CES,B,U,CER,B,U,CEO,B,U,EBO,B,反向击穿电压,U,CES,B,、,U,CER,B,U,CES,B,表示基极,B,短路,(short),时，,CE,之间允许施加的最大反向电压。,U,CER,B,表示基极,B,加电阻时,(Resistance),时，,CE,之间允许施加的最大反向电压。,3.,极限参数,集电极最大允许功率损耗,P,CM,集电极电流通过集电结时所产生的功耗为,P,C,=,I,C,U,CE,，要保证晶体管安全，必须使,P,C,1,才能称其为放大器）,放大的基本要求：不失真,一、放大电路的基本概念,放大电路的功能,：放大微弱信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。,放大的实质：,被放大的,输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，只是经过三极管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载。,一、放大电路的基本概念,（二）放大器基本性能指标,从输入端看进去的等效电阻,将输出端等效成有内阻的电压源，内阻就是输出电阻。,余弦波信号,电流放大倍数：,A,I,=,I,o,/,I,i,一、放大电路的基本概念,放大电路的放大倍数,输出信号的电压和电流幅度得到了放大，所以输出功率也会有所放大。对放大电路而言有,电压放大倍数、电流放大倍数,和,功率放大倍数,通常它们都是按正弦量定义的。,电压放大倍数,定义为,电流放大倍数,定义为,40,/93,说明：早期放大器通常用于放大语声，听觉与功率的对数成正比，,所以很多电路指标用（分贝）来表示。,一、放大电路的基本概念,输入电阻：,放大器输入电压,U,i,与输入电流,I,i,之比:,R,i,R,L,V,T,I,T,R,i,的大小，决定了放大器从信号源的吸取信号幅值的大小。,定量计算：,输出端接入负载,输入端加一测试电压，推导测试电流,I,T,R,i,=,V,T,/,I,T,放大电路,I,i,U,i,+,-,一、放大电路的基本概念,输出电阻：,放大器输出电压,U,o,与输出电流,I,o,之比,R,o,V,T,I,T,V,s,=0,r,s,R,o,的大小，反映了放大器带动负载的能力。,定量计算：,输入信号,短路（保留内阻）、负载开路,输出端加一测试电压，推导测试电流,I,T,R,o,=,V,T,/,I,T,放大电路,I,o,U,o,+,-,一、放大电路的基本概念,放大电路,II,的输入电阻,R,i2,是放大电路,I,的负载电阻。,放大电路,I,的输出可看作是放大电路,II,的信号源，信号源内阻就是放大电路,I,的输出电阻,R,o1,。,注意：输入电阻和输出电阻都会直接或间接地影响放大电路的放大能力。,两级级联放大电路,一、放大电路的基本概念,通频带意义：,衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。通频带越宽，表明放大电路对不同频率信号的适应能力越强。,其中：,A,m,为中频放大倍数；,f,L,为下限截止频率；,f,H,为上限截止频率。,通频带定义：,f,BW,=,f,H,-,f,L,3dB,放大器的频率响应,非线性失真系数,：,其中：,D,是非线性失真系数；,A,1,是基波幅值,A2,、,A3,、,A4,是谐波幅值。,最大不失真输出电压：,输入电压再增大就会使输出电压波形失真。用,U,OM,表示或,U,OPP,。,最大输出功率：,输出信号不失真情况下负载获得的最大功率，用,P,Om,表示。,最大效率,：,注意：,以上指标测试时应给电路输入中频段信号的值。,其中：,表示电源输出总功率。,一、放大电路的基本概念,1.,晶体管正向运用：,B,或,E,极作放大电路的输入端,2.,有正确的直流通路（,直流信号所通过的路径,）,保证合理的偏置：,发射结正偏，集电结反偏。使放大器有合适的静态工作点。,3.,有正确的交流通路：使信号有一定的传输路径。,Ui,Uo,对交流信号，电感是开路的，而电容和直流电源（忽略电源内阻的情况下）是短路的。,三极管是放大元件，但不能单独使用，要按一定的原则组成放大电路：,直流电源的交流内阻很小，,可以近似认为交流短路。,对直流信号，电感是短路的，,而电容是开路的。,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,（一）基本,放大电路的组成,E,C,R,c,U,i,+,-,U,o,+,-,R,b,E,b,简化：,1.,两个电源用一个,E,c,去掉,E,b,R,b,改接由,E,c,供电。,2.,公共端接地，设其电位为,0,，其他各点电位以它做参考点。因此可不画,E,c,只标出极性和大小。,U,o,U,i,E,C,共射放大电路,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,U,o,U,i,E,C,基本组成如下：,三 极 管,T,：,起放大作用。,负载电阻,R,C,、,R,L,：,将变化的集电极电流转换为电压输出,偏置电路,E,C,、,R,b,：,使三极管有一个合适的静态工作点，从而工作在线性放大区，给输出信号提供能量。,耦合电容,C,1,、,C,2,：,起隔直作用,;,对交流起耦合的作用。,（一）基本,放大电路的组成,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,解：,判断分两个步骤进行：,1,、看直流通路是否合理：,2,、看交流信号通路是否合理：,例：判断下图所示电路是否具有电压放大作用。,(a)C,1,使管子无合理偏置，无放大作用；,(b)C,1,使交流信号无法加入，无放大作用；,(c),无,Rc,，使输出电压信号无法取出，无放大作用；,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,将电路中电容支路开路，电感支路短路,;,将电容支路和直流电源交流短路，,电感支路开路,。,交流通路不正确，造成输出端交流短路。,直流通路不正确,U,i,U,o,c1,（二）,放大电路的静态分析,静态,U,i,=0,时，放大电路的工作状态，也称,直流工作状态,。,静态分析,确定放大电路的静态值,I,BQ,、,I,CQ,、,U,CEQ,，,即静态工作点,Q,。静态工作点的位置直接影响放大电路的功能及质量。,静态分析方法,（,1,）解析法,（,2,）图解分析法,1.,解析法,借助于放大电路的,直流通路,来求。,U,o,U,i,E,C,问题：如何画直流通路？,它决定了三极管的工作状态，从而决定了放大电路的工作状态。,将电路中的耦合电容和旁路电容开路，即可得到。,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,1.,解析法（续）,E,C,I,BQ,I,CQ,U,BEQ,U,CEQ,其中,U,BEQ,为二极管导通电压：,Si,管：,U,BEQ,=0.6V0.7V,，取,0.7,Ge,管,:,U,BEQ,=0.2V0.3V,，取,0.3,（,2,）求静态值,（,1,）首先画出直流通路,求解顺序是先求,I,BQ,I,CQ,U,CEQ,U,CEQ,=,E,C,-,I,CQ,R,C,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,（二）,放大电路的静态分析,静态工作点的计算,:,例：对下图电路进行静态分析,1.,解析法（续）,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,（二）,放大电路的静态分析,2.,图解法,（,1,）由输入特性曲线和输入直流负载线求,I,BQ,、,U,BEQ,E,C,I,B,I,C,U,BE,U,CE,输入特性曲线,输入回路直流负载线,I,B,U,BE,E,c,/,R,b,E,c,I,BQ,U,BEQ,Q,直流负载线斜率,-1/,R,b,画出直流负载线，直流负载线和输入特性曲线的交点即是静态工作点,Q,，由,Q,可确定,I,BQ,、,U,BEQ,。,特性曲线,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,（二）,放大电路的静态分析,输出特性曲线,输出直流负载线,（,2,）由输出特性曲线和输出回路直流负载线求,I,CQ,、,U,CEQ,E,C,I,B,I,C,U,BE,U,CE,求直流负载线两点坐标,(,E,C,0),(0,E,C,/,R,c,),直流负载线和输出特性曲线的有,多个交点,。只有与,I,B,=,I,BQ,对应的那条曲线的交点才是静态工作点。,2.,图解法,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,2.,图解法,由图可见：,如改变,I,B,的数值，便可,改变静态工作点的位置,，从而影响放大电路的放大质量。,图解法的关键,：,直流负载线的确定,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,（二）,放大电路的静态分析,当,Q,点处在直流负载线的中间时，放大电路具有最大的放大倍数,（三）,放大电路交流（动态）分析,动态,有输入信号,U,i,0,时，放大电路的工作状态，也称,交流工作状态。,1.,放大电路的交流通路,动态分析内容,确定放大电路的放大倍数,A,U,或,A,I,，,输入电阻,r,i,和输出电阻,r,o,。,（,1,）将放大电路中电容视作短路；,交流通路的画法：,（,2,）直流电源电阻很小，对交流可视作短路。,即可得到放大电路的交流通路。,动态分析方法,1,）图解法,2,）低频小信号模型分析,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,u,o,u,i,E,C,u,o,u,i,i,i,i,c,i,b,交流通路的画法：,u,o,=,u,ce,=-,i,c,(,R,L,/R,c,)=,-,i,c,R,L,变化的,i,c,通过,R,C,的取样转,变为变化的电压输出,三极管放大作用,u,i,u,be,i,b,i,c,(,i,b,),u,ce,u,o,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,（三）,放大电路交流（动态）分析,2.,放大电路的工作过程,当有交流信号,u,i,加到放大器的输入端时，晶体管各点的电压和电流将在静态值基础上叠加一交流分量，此时电路中的信号即有直流，又有交流。,符号表示习惯,直流分量：,大写字母、大写下标，如,I,B,。,交流分量：,小写字母、小写下标，如,i,b,。,交直流叠加量：,小写字母、大写下标，如,i,B,。,矢量：,大写字母、小写下标，如,I,b,。,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,（三）,放大电路交流（动态）分析,u,o,u,i,E,C,i,B,i,C,u,CE,u,BE,直流分量：,I,B,交流分量：,i,b,交直流叠加量：,i,B,矢量：,I,b,u,BE,=,U,BEQ,+u,i,i,B,=,I,BQ,+i,b,i,C,=,I,CQ,+i,c,=,I,CQ,+,i,b,u,CE,=,U,CEQ,+,u,ce,=,U,CEQ,-,i,c,(,R,L,/R,c,),u,o,=,u,ce,=-,i,c,(,R,L,/R,c,),三极管各电极电流、电压均由交直流分量叠加而成。,若放大的是交流信号，交流分量幅值应小于直流分量。,输入输出反相,即,u,o,与,u,i,的极性相差,180,o,。,结论：,u,i,u,BE,U,BE,t,u,CE,U,CE,u,o,u,BE,=,U,BEQ,+u,i,i,B,=,I,BQ,+i,b,i,C,=,I,CQ,+i,c,u,CE,=,U,CE,+,u,ce,u,o,=,u,ce,=,-,i,c,R,L,u,o,u,i,E,C,i,B,i,C,u,CE,u,BE,2.,放大电路的工作过程,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,通过作图的方法求,A,U,、,A,I,及放大电路的最大不失真电压。,1,、交流负载线,交流负载线确定方法：,1,）,通过输出特性曲线上过,Q,点做一条斜率为,1/,R,L,直线,；,2,）,交流负载电阻：,R,L,=,R,L,R,C,。,交流负载线的含义,：,交流负载线是有交流输入信号时，工作点,Q,的运动轨迹。,u,o,u,i,i,i,i,c,i,b,交流负载线特点：,比直流负载线要陡，斜率为,1/,R,L,。,（一）放大电路的图解分析方法,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,1,）求出静态工作点,Q,。,2,）画出交流通路，求出交流负载电阻 。,R,L,=,R,c,/,R,L,3,）以,Q,为基准，在输入特性曲线上，根据,u,i,的变化波形求出,i,b,的波形及幅值,I,bm,。,作出交流负载线。,u,o,u,i,E,C,u,o,u,i,iI,i,i,c,i,b,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,2.图解分析方法的步骤：,（一）放大电路的图解分析方法,E,C,I,B,I,C,U,BE,U,CE,u,o,u,i,E,C,图解分析法 步骤一：求出静态工作点,Q,。,u,o,u,i,E,C,u,o,u,i,I,i,I,c,I,b,步骤二：,画出交流通路，求出交流负载电阻,R,L,。,R,L,=,R,L,R,C,作出交流负载线,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,2.图解分析方法的步骤：,（一）放大电路的图解分析方法,I,bm,I,cm,U,om,不截止,U,cm1,不饱和,U,cm2,步骤三：以,Q,为基准，在输入特性曲线上，根据,u,i,的变化波形求出,i,b,的变化波形及幅值,I,bm,。,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,2.图解分析方法的步骤：,（,1,）求增益,A,U,=,U,om,/,U,im,，,A,I,=,I,cm,/,I,im,（,2,）确定放大器的最大工作范围,-,最大不失真电压,U,cm,=min(,U,cm1,，,U,cm2,),小结：,通过图解分析，可得如下结论：,1.,u,i,u,BE,i,B,i,C,u,CE,u,o,2.CE,组态的,u,O,与,u,i,相位相反；,3.,可以量出放大电路的电压放大倍数；,4.,可以确定最大不失真输出幅度。,2.图解分析方法的步骤：,（一）放大电路的图解分析方法,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,饱和失真,截止失真,由于放大电路的工作点,达到了三极管的饱和区,而引起的非线性失真。,由于放大电路的工作点,达到了三极管的截止区,而引起的非线性失真。,波形的失真,双向失真,工作点位置合适信号过大,而引起的非线性失真。,（一）放大电路的图解分析方法,Q,A,Q,B,i,B,v,BE,v,CE,i,C,i,c,t,饱和失真,截止失真,I,BQ,I,BB,I,BA,A,B,A,B,I,BQ,I,BA,I,BB,输入信号幅度过大，造成双向失真,受静态工作点影响，形成的放大及各失真波形：,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,放大电路要想获得大的不失真输出幅度，需要：,(1),工作点,Q,要设置在输出特性曲线放大区的中间部位；,(2),要有合适的交流负载线；,(3),输入信号的幅度不能太大。,经验：,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,.,h,参数模型,h,参数也称混合（,hybrid,）参数,低频小信号模型建立条件：,（,1,）小信号；,小信号意味着三极管在线性条件下工作（放大器的输入电压发生微小变化，使特性曲线在小范围内可近似的用直线来代替，从而使得由非线性器件所组成的电路可当作线性电路来处理）。,（,2,）低频；,低频模型可以不考虑结电容的影响，可以忽略晶体管的电容效应和非线性。,用途：,晶体管,h,参数模型是分析,低频小信号,放大器的重要工具。,说明：,晶体管,h,参数模型,也称为,低频小信号模型,或,微变等效电路,。,（二）放大电路的等效电路分析方法,三极管可看成是双端口网络如图所示,:,三极管的模型可以用网络方程导出过程如下。,1,、,h,参数模型,（二）放大电路的等效电路分析方法,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,取全微分：,说明：,d,u,BE,表示,u,BE,的表化部分，这样可以,用,u,BE,表示,d,u,BE,其他变量同理。,1,、,h,参数模型,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,称为,输入电阻,，即,r,be,。,称为,反向电压传输系数,。,也称,电压反馈系数。,称为,电流放大系数,，即,。,称为,输出电导,，即,1/,r,ce,。,其中：,1,、,h,参数模型,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,i,B,u,BE,+,-,u,CE,+,-,i,c,u,BE,+,-,u,CE,+,-,i,B,b,e,c,i,c,h,ie,+,-,h,re,u,CE,h,fe,i,B,1/,h,oe,晶体管,h,参数模型（,或,低频小信号模型，,或,微变等效电路模型）,1,、,h,参数模型,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,（二）放大电路的等效电路分析方法,i,b,u,be,+,-,u,ce,+,-,i,c,u,be,+,-,u,ce,+,-,i,b,b,e,c,i,c,h,ie,+,-,h,re,u,ce,h,fe,i,b,1/,h,oe,1.,h,参数模型（续）,晶体管,h,参数模型（,或,低频小信号模型，,或,微变等效电路模型）,为了描述方便，常用交流信号（如,u,be,）符号表示信号的微变符号（,u,BE,）。,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,（二）放大电路的等效电路分析方法,.,h,参数模型的简化,简化条件：,1)1/,h,oe,(=,r,ce,),R,L,h,oe,可以忽略；,2),反向传输系数很小,h,re,可以忽略。,U,ce,+,-,I,b,b,e,c,I,c,h,ie,+,-,h,re,U,ce,h,fe,I,b,1/,h,oe,u,be,u,ce,h,fe,i,b,h,ie,h,参数简化模型,（二）放大电路的等效电路分析方法,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,C,be,be,结电容,C,cb,cb,结电容,三极管的小信号模型，也称为混合,模型。,低频小信号模型,_小信号模型,b,e,c,e,b,h,ie,c,h,fe,i,b,在低频条件下，可忽略电容：,工作特点：,结电容和分布参数的作用不明显。,输入信号基本没有非线性失真，三极管的输入电阻可以认为是 常数，而集电极电流也将随基极电流线性变化。,e,b,h,ie,c,h,fe,i,b,i,b,6,、,h,模型中输入电阻,h,ie,的估算,晶体管内部的简化模型表示为：,r,bb,基区体电阻,r,e,发射结正向电阻,r,c,集电结反向电阻,（,I,EQ,静态工作点,电流,）,r,bb,:,低频,数百欧，典型值,300,高频,几欧,几十欧,b,c,e,b,r,e,r,c,r,bb,u,be,+,-,i,b,i,c,i,e,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,（二）放大电路的等效电路分析方法,h,ie,的大小与静态工作点有关,7.,h,参数等效电路分析方法,1),首先画出放大电路的交流通路；,2),将交流通路中的晶体管用,h,参数等效电路代替；,3),标出等效电路中的电压电流量，进行动态分析。,U,o,U,s,E,C,U,o,U,s,i,i,i,c,i,b,下面用,h,参数模型分析放大器的几个性能指标：,r,i,r,o,A,U,A,I,练习,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,（二）放大电路的等效电路分析方法,u,o,U,s,i,i,i,c,h,ie,h,fe,i,i,u,i,R,b,U,o,U,s,i,i,i,c,i,b,U,o,U,s,i,i,i,c,i,b,h,ie,h,fe,i,b,U,i,1,）输入阻抗,r,i,r,i,r,i,=,h,ie,如考虑,R,b,的影响，,r,i,r,i,=,R,b,/,h,ie,定义：,u,be,u,ce,h,fe,i,b,h,ie,7.,h,参数等效电路分析方法,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,（二）放大电路的等效电路分析方法,u,o,u,s,I,i,I,c,h,ie,h,fe,I,i,u,i,2,）输出阻抗,步骤：,（,1,）将输入信号源电压,U,s,短路，即,u,s,=0,（,2,）将负载开路即,R,L,=,并在输出端外加一激励信号,u,o,（,3,）在,u,o,激励下，产生电流,I,o,则输出阻抗,r,o,i,i,h,ie,h,fe,i,i,u,i,i,o,u,o,r,o,r,o,=,如考虑,R,c,电阻对输出阻抗的影响,u,o,u,s,i,i,i,c,h,ie,h,fe,I,i,u,i,r,o,r,o,r,o,=,R,c,7.,h,参数等效电路分析方法（续）,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,（二）放大电路的等效电路分析方法,u,o,u,s,i,i,i,c,h,ie,h,fe,i,i,u,i,3,）电流增益,A,I,=,h,fe,4,）电压增益,A,U,考虑信号源内阻,R,S,的影响,增加放大增益有效的方法：适量增加,I,EQ,=,-,i,c,R,L,i,i,h,ie,复习：,7.,h,参数等效电路分析方法（续）,r,i,例题,类型：套公式题目,电路中电源电压常用符号,:,Ec,，,Vc,，,Ucc,。,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,（二）放大电路的等效电路分析方法,1.,作静态分析,画出电路的直流通路,计算法,图解法,静态值,I,BQ,I,CQ,U,BEQ,U,CEQ,2.,作动态分析,画出电路的交流通路,三极管用微变等效电路代替,放大电路的微变等效电路,h,ie,A,U,、,r,i,、,r,o,、,r,i,、,r,o,图解法：适合于大信号的分析,等效电路法：适合于小信号的分析,等效电路法：,Si:,U,BEQ,=0.7V,Ge:,U,BEQ,=0.3V,放大电路的分析步骤：,二、单管共射放大电路的工作原理及分析方法,练习,3.5,放大电路的频率响应,频率响应的基本概念,频率响应的基本方法,晶体三极管的高频应用,单管共射放大电路的频率响应,多级放大电路的频响,-180,-90,-270,f,L,f,H,0.707,A,U,A,U,A,(j,f,),f,(,j,f,),f,CE,接法基本放大电路,低,频截频,高,频截频,=,arg,A,(j,f,),（一）频率响应的基本概念,随着输入信号频率的变化，放大器输出信号的幅度和相位会发生变化,-180,-90,-270,f,L,f,H,0.707,A,U,A,U,A,(j,f,),f,(,j,f,),f,（一）频率响应的基本概念,(,续）,中频段：,A,U,=,常数,低频段,高频段,A,U,下降,中频段：相位差,=,常数,低频段,高频段,改变,这种描绘输入信号幅度固定，,输出信号的幅度随频率变化而变化,的规律称为,幅频特性,。用,A,(j,f,),或,A,（,j,),表示,这种描绘输出信号与输入信号,之间相位差随频率变化而变化的规,律称为,相频特性,。用,（,）,幅度频率失真：,幅频特性偏离中频值的现象,相位频率失真：,相频特性偏离中频值的现象,频率响应的,定义,频率响应就是,放大电路对,输入正弦信号,的稳态响应。,反映了放大器对不同频率信号的放大能力。记作,A,(j,),或,A,(j,f,),。,频率响应特性,幅度频率特性：,A,(j,),或,A,(j,f,),相位频率特性：,(,),或,(,f,),中频增益,中间频率段的增益,频带宽度,BW=,f,H,-,f,L,f,H,、,f,L,增益下降到中频增益的,0.707,倍（即,3dB,）所对应的频率。,（一）频率响应的基本概念,(,续）,频率失真,产生频率失真的原因,（,1,）放大电路中存在电抗性元件,例如：耦合电容、旁路电容、分布电容、变压器、分布电感等。,影响低频增益,主要是,耦合电容和旁路电容,影响高频增益,晶体管的结电容,及引线等杂散电容,（,2,）三极管的,(,),是频