《第三章半导体三极管及放大电路基础2讲义教材》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章半导体三极管及放大电路基础2讲义教材（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3.1 半导体三极管（BJT）,3.2 共射极放大电路,3.3 图解分析法,3.4 小信号模型分析法,3.5 放大电路的工作点稳定问题,3.6 共集电极电路和共基极电路,3.7 放大电路的频率响应,3 半导体三极管及放大电路基础,学习指导,小结,3.8 多级放大电路,作业,3.5 放大电路的工作点稳定问题, 温度变化对ICBO的影响, 温度变化对输入特性曲线的影响, 温度变化对 的影响, 稳定工作点原理, 放大电路指标分析, 固定偏流电路与射极偏置电路的比较,3.5.1 温度对工作点的影响,3.5.2 射极偏置电路,3.5.1 温度对工作点的影响,1. 温度变化对ICBO的影响,2. 温度变化
2、对输入特性曲线的影响,温度T 输出特性曲线上移,温度T 输入特性曲线左移,3. 温度变化对 的影响,温度每升高1 C ， 要增加0.5%1.0%,温度T 输出特性曲线族间距增大,温度与Q点 动画五,2. 放大电路指标分析,(1)静态工作点,(2) 动态分析,2. 放大电路指标分析,2. 放大电路指标分析,电压增益,输出回路：,输入回路：,Ib,=,Ibrbe+(1+)IbRe,Ri = rbe+(1+)Re,Ri =Rb1/Rb2/rbe+(1+)Re,Ro= Rc,输入电阻,输出电阻(1),2. 放大电路指标分析,2. 放大电路指标分析,输出电阻(2),输出电阻,求输出电阻的等效电路,网络内
3、独立源置零,负载开路,输出端口加测试电压,对回路1和2列KVL方程,不忽略rce的影响,其中,则,当,时，,3. 固定偏流电路与射极偏置电路的比较,共射极放大电路,3. 固定偏流电路与射极偏置电路的比较,固定偏流共射极放大电路,Ro = Rc,# 射极偏置电路做如何改进，既可以使其具有温度稳定性，又可以使其具有与固定偏流电路相同的动态指标？,3.6 共集电极电路和共基极电路, 电路分析, 复合管, 静态工作点, 动态指标, 三种组态的比较,3.6.1 共集电极电路,3.6.2 共基极电路,3.6.1 共集电极电路,1. 电路分析,该电路也称为射极输出器,求静态工作点,由,得,动画七,电压增益,
4、1. 电路分析,其中,一般,，则电压增益接近于1，,即,电压跟随器,输入电阻,当,，,时，,1. 电路分析,输入电阻较大,输出电阻很小,输出电阻,IT,2. 复合管,作用：提高电流放大系数，增大电阻rbe,复合管也称为达林顿管,3.6.2 共基极电路,1. 静态工作点,直流通路与射极偏置电路相同,2. 动态指标,电压增益,输出回路：,输入回路：,电压增益：,# 共基极电路的输入电阻很小，最适合用来放大何种信号源的信号？,2. 动态指标, 输入电阻, 输出电阻,3. 三种组态的比较,3.7.1 单时间常数RC电路的频率响应,3.7.3 单级放大电路的高频响应, RC低通电路的频率响应, RC高通
5、电路的频率响应,3.7 放大电路的频率响应,3.7.4 单级放大电路的低频响应,3.7.2 单级放大电路的频率响应,3.7.1 单时间常数RC电路的频率响应,1. RC低通电路的频率响应,RC电路的电压增益（传递函数）：,则,且令,又,电压增益的幅值（模）,（幅频响应）,电压增益的相角,（相频响应）,增益频率函数,最大误差 -3dB,频率响应曲线描述,幅频响应,0分贝水平线,斜率为 -20dB/十倍频程 的直线,相频响应,1. RC低通电路的频率响应,表示输出与输入的相位差,高频时，输出滞后输入,因为,所以,-20dB/十倍频程,-45度/十倍频程,模拟放大电路的高频响应,2. RC高通电路的
6、频率响应,RC电路的电压增益：,幅频响应,相频响应,输出超前输入,20dB/十倍频程,-45度/十倍频程,模拟放大电路的低频响应,高频区,中频区,低频区,3.7.2 单级放大电路的频率响应,在低频区和高频区，放大电路的增益为什么下降？,3.7.3 单级放大电路的高频响应,1. BJT的高频小信号建模, 模型的引出, 模型简化, 模型参数的获得, 的频率响应,2. 共射极放大电路的高频响应, 型高频等效电路, 高频响应, 增益-带宽积,在放大电路的高频区，影响频率响应的主要因素是管子的极间电容和接线电容，它们在电路中与其它支路是并联的。,混合型高频小信号模型,3.7.3 单级放大电路的高频响应,
7、1. BJT的高频小信号建模,模型的引出,-发射结电容,-集电结电阻,-集电结电容,rbb -基区的体电阻，b是假想的基区内的一个点。,互导,3.7.4 单级放大电路的低频响应,1. 低频等效电路,放大电路的低频响应主要取决于外接的电容，如隔直（耦合）电容和射极旁路电容。,动画一,2、多级放大电路的分析计算,3、多级放大电路的频率响应,3.8 多级放大电路,1、多级放大电路的级间耦合形式及其特点,耦合方式：直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。,耦合：即信号的传送。,1、多级放大电路的级间耦合形式及其特点,放大电路的级间耦合必须要保证信号的传输，且保证各级的静态工作点正确。,多级放大电路的
8、连接，产生了单元电路间的级联问题即耦合问题。,1、多级放大电路的级间耦合形式及其特点,阻容耦合,优点：结构简单，各静态工作点互不影响，放大效果好。 缺点：不能传送频率较低的信号或直流信号,不适宜集成化。,多级放大电路对耦合电路要求：,(1) 静态：保证各级Q点设置,(2) 动态: 传送信号。,要求：波形不失真，减少压降损失。,变压器耦合,级与级之间利用变压器来传送交流信号,直接耦合,各级电路之间直接连接或采用对直流呈导通特性的电阻、二极管等元件相接。,存在问题： (1) 前后级工作点相互影响，即存在级间电位匹配的问题。 (2) 零点漂移 (3)集电极电位逐级升高,光电耦合,工作过程：电光电,1
9、、多级放大电路的级间耦合形式及其特点,以多级阻容耦合放大器为例讨论,1、 由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。 2、 前一级的输出电压是后一级的输入电压。 3、 后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。 4、 总电压放大倍数=各级放大倍数的乘积 5、 总输入电阻为第一级的输入电阻 6、 总输出电阻为最后一级的输出电阻,由此可知，射极输出器接在多级放大电路的首级可提高输入电阻；接在末级可减小输出电阻；接在中间级可起匹配作用，从而改善放大电路的性能。,2、多级放大电路的分析计算,例题,1.已知=50，求下图所示放大电路的,解：,RS,（以两级为例）,当两级增益和频带均相同
10、时，则单级的上下限频率处的增益为,两级的增益为,即两级的带宽小于单级带宽,3、多级放大电路的频率响应,小 结,1、半导体三极管是由两个PN结组成的三端有源器件。有NPN型和PNP型两大类，两者电压、电流的实际方向相反，但具有相同的结构特点，即基区宽度薄且掺杂浓度低，发射区掺杂浓度高，集电区面积大，这一结构上的特点是三极管具有电流放大作用的内部条件。 2、三极管是一种电流控制器件，即用基极电流或发射极电流来控制集电极电流。所谓放大作用，实质上是一种能量控制作用。放大作用只有在三极管发射结正向偏置、集电结反向偏置，以及静态工作点的合理设置时才能实现。,小 结,3、三极管的特性曲线是指各极间电压与各
11、极电流间的关系曲线，最常用的是输出特性曲线和输入特性曲线。它们是三极管内部载流子运动的外部表现，因而也称外部特性。 4、器件的参数直观地表明了器件性能的好坏和适应的工作范围，是人们选择和正确使用器件的依据。在三极管的众多参数中，电流放大系数、极间反向饱和电流和几个极限参数是三极管的主要参数，使用中应予以重视。,小 结,5、图解法和小信号模型分析方法是分析放大电路的两种基本方法。 图解法的要领是：先根据放大电路直流通路的直流负载线方程作出直流负载线，并确定静态工作点Q，再根据交流负载线的斜率为1/RL及过Q点的特点，作出交流负载线，并对应画出输入信号、输出信号（电压、电流）的波形，分析动态工作情
12、况。 小信号模型分析方法的要领是：小信号工作是该方法的应用条件。它是用H参数小信号模型等效电路（一般只考虑三极管的输入电阻和电流放大系数）代替放大电路交流通路中的三极管，再用线性电路原理分析、计算放大电路的动态性能指标，即电压增益 、输入电阻Ri和输出电阻Ro等。小信号模型等效电路只能用于电路的动态分析，不能用来求Q点，但H参数值却与电路的Q点相关。,小 结,6、温度变化将引起三极管的极间反向电流、发射结电压vBE、电流放大系数 随之变化，从而导致静态电流IC不稳定。因此，温度变化是引起放大电路静态工作点不稳定的主要原因，解决这一问题的办法之一是采用基极分压式射极偏置电路。 7、晶体三极管按其
13、连接方式不同，可以有三种组态，即共射、共集、共基三种放大电路。 共射电路：较高电压和电流增益，输入与输出阻抗中等，输出电压与输入电压反相。 共基电路：电流增益小于或等于1，电压增益较大，输入阻抗低，输出阻抗高，输出电压与输入电压同相。 共集电路：电压增益小于或等于1，电流增益较大，输入阻抗高，输出阻抗低，输出电压与输入电压同相。,8、多级放大电路的耦合方式有直接耦合、阻容耦合、变压器耦合和光电耦合。 求解多级放大电路的增益时，必须考虑后级放大电路的输入电阻对前级放大电路的电压增益的影响。 总的放大增益等于各个单级增益的乘积。,小 结,重点难点,重点：(1)放大电路的组成原则与工作特点。(2)近似估算放大电路的静态工作点。(3)工作点合理的设置对实现不失真放大的影响。(4)用小信号模型法计算放大电路的增益、输入电阻、输出电阻。(5)放大电路频率响应的基本概念，波特图的近似画法。(6)BJT放大电路的三种组态及特点。 难点：(1)三极管载流子的传输规律；(2)静态工作点与波形失真；(3)多级放大电路的分析；(4)放大电路频率响应的基本概念，波特图的近似画法。,作业,3.1.1,3.3.2、 3.3.5、 3.3.6,3.4.2、 3.4. 3、 3.4.4,3.2.1,3.5.1、 3.5.4、 3.5.5,3.6.2、 3.6.3、 3.6.5,3.7.1,
