双极型晶体管和基本放大电路

第第2章章 双极型晶体三极管双极型晶体三极管 和基本放大电路和基本放大电路2.1 双极型晶体三极管双极型晶体三极管2.2 晶体管放大电路的性能指标和工作原理晶体管放大电路的性能指标和工作原理2.3 晶体管放大电路的图解分析法晶体管放大电路的图解分析法2.4 等效电路分析法等效电路分析法2.5 其他基本放大电路其他基本放大电路思考：思考：2-1 2-16习题：习题：2-4 2-7 2-8 2-10 2-12 2-14 2-17 2-19 2-24 2-25第第2 2章章 双极型晶体三极管双极型晶体三极管 和基本放大电路和基本放大电路本章的重点本章的重点与与难点难点本本章章所所讲讲述述的的基基本本概概念念、、基基本本电电路路和和基基本本分分析析方法是学习后面各章的基础方法是学习后面各章的基础重点重点重点重点: : : : 双极型晶体管的特性双极型晶体管的特性; ;放大的概念放大的概念; ;放大电路的主要指标参数放大电路的主要指标参数; ;基基本本放放大大电电路路和和放放大大电电路路的的分分析析方方法法。

包包括括共共射射、、共共集集、、共共基基放放大大电电路路的的组组成成、、工工作作原原理理、、静静态和动态分析计算态和动态分析计算本章的重点本章的重点与与难点难点难点难点难点难点: : : :有有关关放放大大、、动动态态和和静静态态、、等等效效电电路路等等概概念念的的建建立立; ;电路能否放大的判断；电路能否放大的判断；各种基本放大电路的性能分析各种基本放大电路的性能分析而这些问题对于学好本课程至关重要而这些问题对于学好本课程至关重要 2.1.1 双极型晶体三极管的结构及类型双极型晶体三极管的结构及类型 在同一个硅片上制造出三个掺杂区域，三个在同一个硅片上制造出三个掺杂区域，三个区分别叫发射区、基区和集电区区分别叫发射区、基区和集电区2.1 双极型晶体三极管双极型晶体三极管 引出的三个电极分别为：引出的三个电极分别为：发射极发射极e 、、基极基极b和和集集电极电极c 基区和集电区形成集电结，发射区和基区形成基区和集电区形成集电结，发射区和基区形成发射结 按照掺杂方式的不同分为按照掺杂方式的不同分为NPN型型和和PNP型型两种两种类型 集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发射区NN集电极集电极c基极基极b发射极发射极ePecb符号NPN型晶体三极管型晶体三极管结构示意图结构示意图箭头方向箭头方向代表代表PN结结的正向。

的正向PNP型晶体三极管型晶体三极管集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发射区PP集电极集电极c基极基极b发射极发射极eNecb符号结构示意图结构示意图为了实现电流的为了实现电流的控制和放大作用，控制和放大作用，晶体管的三个区晶体管的三个区在在结构尺寸和掺结构尺寸和掺杂浓度上有很大杂浓度上有很大的不同１１１１. . 两个两个两个两个PNPN结无外加电压结无外加电压结无外加电压结无外加电压2.1.2 2.1.2 晶体管中的电流控制作用晶体管中的电流控制作用（以（以NPN型为例说明）型为例说明） 载流子运动处于动平衡，载流子运动处于动平衡，净电流为零净电流为零VCCRcceb公共端公共端VBBRBIBICIE２２２２. . 发射结加正向电压，发射结加正向电压，发射结加正向电压，发射结加正向电压， 集电结加反向电压集电结加反向电压集电结加反向电压集电结加反向电压( (发射结正向偏置且集电结发射结正向偏置且集电结反向偏置反向偏置) )UBE   Uon 且且UCE   UBE1 1）发射区向基区注入电子）发射区向基区注入电子）发射区向基区注入电子）发射区向基区注入电子 发射区（e区）的多子电子通过发射结扩散到基区（b区），形成扩散电流IEN；同时基区（b区）的多子空穴扩散到发射区（e区），形成扩散电流IEP。

二者实际方向相同IEIBICVCCVBBRCRBI I B BI IEPEPI ICBOCBOI IENENI ICNCNceb3.电流控制作用及其实现条件电流控制作用及其实现条件（（1）电流控制作用）电流控制作用发射极电流: IE= IEN+ IEP≈ IEN 多子形成的扩散电流） IEIBICVCCVBBRCRBI I B BI IEPEPI ICBOCBOI IENENI ICNCNceb 电源负极向发射区补充电子形成发射极电流IE1）发射区向基区注入电子2）电子在基区的扩散与复合 发射区（e区）的电子注入基区（b区）后，小部分在基区（b区）被复合（ I B )基区的浓度低）IEIBICVCCVBBRCRBI IEPEPI ICBOCBOI IENENI ICNCNceb VBB正极拉走电子，补充被复合的空穴，形成 IB 不是 I B ，因为还有少子的漂移电流ICBO）I I B B 发射区的电子大部分通过基区往集电区（c区）扩散集电结电压反向，增强了少子的漂移，基区的少子是电子）3）电子被集电极收集的情况 到达集电结边界的电子被集电结电场吸引进入集电区（c区），记作 ICN= IEN－ I B 。

IEIBICVCCVBBRCRBI   BI IEPEPI ICBOCBOI IENENI ICNCNceb 由于集电结反偏，所以有少子形成的漂移电流ICBO ICBO是基区和集电区的少子（平衡少子）在集电区与基区漂移运动形成的电流 通常认为是发射极开路时，b-c间的反向饱和电流集电结反向饱和电流IEIBICVCCRCRBI IEPEPI ICBOCBOI IENENI ICNCNcebVBBI I B B晶体管的电流分配关系 从外部看 IE = IC+ IBIE = IEN+ IEPIC = ICN+ ICBOIB = I B+ IEP – ICBO VBBIEIBICVCCRCRBI IEPEPI ICBOCBOI IENENI ICNCNcebI IEPEP很小，可忽略很小，可忽略I I B B 发射区发射的总电子数，绝大部分被集电区收集，发射区发射的总电子数，绝大部分被集电区收集，极少部分在基区与空穴复合极少部分在基区与空穴复合 集电区收集的电子数与发射区发射电子数的比值定集电区收集的电子数与发射区发射电子数的比值定义为义为 （共基（共基直流电流放大系数）直流电流放大系数）共基直流电流放大系数IE= IEN+ IEP≈ IEN 可以看出，通过稍稍改变电流可以看出，通过稍稍改变电流I I ＢＢ，就可以使，就可以使I ICNCN有很大的变化，如此实现了电流控制和电流放大作有很大的变化，如此实现了电流控制和电流放大作用。

用I B为在基区复合掉的电子数)共射直流电流放大系数 是到达集电区的电子数和在基区中复合的电子数之比由生产工艺确定（称共射直流电流放大系数）令令 通常很大，通常很大，1919～～199199（2)实现电流控制的条件１）晶体管结构上的保证：三个浓度不同的掺杂１）晶体管结构上的保证：三个浓度不同的掺杂区，基区薄，掺杂浓度低；发射区掺杂浓度高；区，基区薄，掺杂浓度低；发射区掺杂浓度高；集电结面积大集电结面积大２）外加直流电源保证：发射结正向偏置，集电２）外加直流电源保证：发射结正向偏置，集电结反向偏置结反向偏置４.共射接法中的电流关系(射极为公共端，IB为输入回路电流，IC为输出回路电流)VCCRcceb公共端公共端VBBRBIBICIE 晶体管工作在放大状态的外部条件是： VCCRcIc UcecebUbe输出输出回路回路输入输入回路回路公共端公共端EbRbIb2.1.3 共射接法晶体管的特性曲线（以NPN型为例说明） 对于NPN型三极管应满足: UBE >0(且UBE Uon） UBC <0即 UC> UB > UE 对于PNP型三极管应满足: UBE <0，UBC >0即UE> UB > UC1.共射接法晶体管的输入特性曲线IB = f (UBE )UC E = 常数常数IB / AUBE/V0UCE ≥≥ 1V0V 0.5V2.1.3共射接法晶体管的特性曲线 UCE=0，输入特性曲线与PN结的伏安特性类似。

当UCE 增大时，由于电场的作用，曲线右移，当UCE 增大到一定值后，再增加UCE ，曲线右移将不明显IB = 常数常数IC = f (UCE )2. 共射接法晶体管的输出特性 对于每个确定的IB均有一条对应曲线，因此输出特性是一族曲线 对于一条固定的曲线，随着UCE的增加 ，IC逐渐增加，当UCE增大到一定的程度， IC 几乎不变， IC仅仅决定于IB0UCE/V IC /mAIB =40µAIB =60µAIB增加增加IB 减小减小IB = 20µAIB= 0 µA晶体管的三个工作区－截止区 IB=0以下的区域以下的区域饱饱和和区区IC / mAUCE /V0IB= 0 µA20µA40 µA60 µA80 µA放放大大区区截止区截止区 条件：条件：条件：条件：发射结和集电发射结和集电结都处于反偏状态结都处于反偏状态 特点：特点：特点：特点： I IB B=0=0，，，， I IC C     0 0 严格说，严格说，IB=0，，IC≤ICEO管子基本不导电管子基本不导电晶体管的三个工作区－晶体管的三个工作区－放大区放大区交流交流共射共射电流放大系数电流放大系数：： 条件：条件：条件：条件： 发射结正向偏置、发射结正向偏置、集电结反向偏置。

集电结反向偏置饱饱和和区区IC / mAUCE /V0IB= 0 µA20µA40 µA60 µA80 µA放放大大区区截止区截止区 特点：特点：特点：特点：ＩC =  IB 曲线几乎水平曲线几乎水平,ＩＩC与与UCE无关，仅仅由无关，仅仅由IB决定通常，认为通常，认为  ≈   晶体管的三个工作区-饱和区 特点：特点： ＩC   IB 此时IB ＞０， UCE 较小IC不受IB的控制，IC随UCE增加而增加,饱饱和和区区IC / mAUCE /V0IB= 0 µA20µA40 µA60 µA80 µA放放大大区区截止区截止区 条件：条件：反射结和集电结均处于正向偏置 管子饱和时的UCE叫UCES 当 UCB =0时，晶体管处于临界饱和状态  晶体管的三个工作区域比较晶体管的三个工作区域比较(发射结正向偏置且集电结反向偏置)工作区域外部条件特点截止区截止区IB=0， IC0 (IC≤ICEO)UBE  Uon 且UCE  UBE（发射结电压小于开启电压且集电结反偏）放大区放大区 IC =  IB(IC仅仅由IB决定)UBE  Uon 且UCE  UBE饱和区饱和区（发射结和集电结均正向偏置）UBE  Uon 且UCE  UBE IC   IB(IC随uCE的增大而增大) 临界饱和临界饱和（临界放大）（临界放大）UCE = UBE即UCB = 0ICS =  IBS 温度升高时，输入特性曲线将左移，在室温附近，温度每升高1℃，|UBE|减小2~2.5mV。

0I / mAUBE / V 75℃ 20℃３３. .温度对晶体管特性及参数的影响温度对晶体管特性及参数的影响（１）温度对输入特性曲线的影响（１）温度对输入特性曲线的影响（１）温度对输入特性曲线的影响（１）温度对输入特性曲线的影响 １）温度对１）温度对I ICEOCEO 和和I ICBOCBO的影的影响：响：UCE/ VIC/mA 75℃20℃(2)(2)(2)(2)温度对输出特性曲线的影响温度对输出特性曲线的影响温度对输出特性曲线的影响温度对输出特性曲线的影响75℃20℃75℃20℃ 每升高每升高10 ℃，， ICBO增大增大一倍，一倍， ICEO也是２）温度对２）温度对 的影响：的影响：温度升高输出特性上移（温度升高时，温度升高输出特性上移（温度升高时，   增加增加,iC的变化量增大）的变化量增大） 温度升高，温度升高， β增大增大，每升高，每升高1 ℃，， β增大增大0.5 ～～1%输出输出特性曲线间距增大特性曲线间距增大２.１.4 晶体三极管的主要参数（１）在不同接法下的直流比（１）在不同接法下的直流比（１）在不同接法下的直流比（１）在不同接法下的直流比２）直流共射电流系数２）直流共射电流系数２）直流共射电流系数２）直流共射电流系数一般在一般在0.95 0.995一般在一般在19 199（（（（2 2）极间反向电流：）极间反向电流：）极间反向电流：）极间反向电流：１. 直流参数1 1）直流共基电流系数）直流共基电流系数）直流共基电流系数）直流共基电流系数 ICEO和 ICBO ：：ICEO=（1+  ）ICBO2.交流参数(1) (1) 电流放大系数电流放大系数 （（2 2）） 特征频率特征频率f fT T 使使  的数值下降为的数值下降为1时输入信号频率称为时输入信号频率称为f fT T。

(因存在结电容，因存在结电容， 是输入信号频率的函数是输入信号频率的函数，，，， f高到一定程度，高到一定程度，  下降且产生相移下降且产生相移（（1 1）集电极最大允许）集电极最大允许 耗散功率耗散功率 P PCMCM PCM= IC • UCE=常数常数（ 决定于温升T硅150º、 T锗70º性能明显变坏）（（2 2）集电极最大允许电流）集电极最大允许电流 I ICMCM使明显下降的IC即为ICM （通常合金小功率管选uCE=1v, 由 PCM 定义ICM)3. 极限参数UCE IC U(BR)CEOICMPCM=ICUCE安安全全工工作作区区（（3 3）极间反向击穿电压）极间反向击穿电压 如果加在如果加在PNPN结上反向偏结上反向偏置电压太高，置电压太高，PNPN结就会反结就会反向击穿这些电压不仅取向击穿这些电压不仅取决于电路本身，还和电路决于电路本身，还和电路连接方法有关连接方法有关 U UCEO(BR)CEO(BR) ：基极开路时集电极－发射极的反向击穿电压。

UCE IC U(BR)CEOICMPCM=ICUCE安安全全工工作作区区3. 极限参数（４）晶体管的安全工作区（４）晶体管的安全工作区２.１.５ 晶体管的类型及选用原则　　１１. .类型类型　　 根据材料分为硅管和锗管； 根据三个区的掺杂方式分为NPN、PNP管； 根据使用的频率范围分为低频管和高频管； 根据允许的功率损耗分为小功率管、中功率管和大功率管３.晶体管的选用原则（1）同型号的管子选反向电流较小的；（2）值不宜太大，一般在几十～100之间；（3）要求反向电流小、工作温度高选硅管；要求导通电压低选锗管；（4）工作信号频率高选高频管；开关电路选开关管；（5）保证管子工作在安全区包括最大集电极电流、最大功耗、反向击穿电压、散热条件等 NPN、PNP管在放大电路中外部条件比较 ececbbNPNNPNPNPPNP（（UE最低）最低）（（UC最低）最低）（（UC最高）最高）（（UE最高）最高）（（UBE=UON）） 正值正值（（UBE=UON）） 负值负值晶体管的应用举例例：例：测得某电路中几只NPN晶体管三个极的直流电位如表所示，各晶体管B－E间的导通电压Uon均为0.7V。

试分别说明各管子的工作状态晶体管基极直流电位UB/V发射极直流电位UE/V集电极直流电位UC/V工作状态T1T2T3T40.70.31-10050.7-1.70015放大放大饱和截止2.1.6 光电三极管 光电三极管依据光照的强度来控制集电极电流的大小其功能可以等效为一个光电二极管和一只晶体三极管相连e符号符号cce等效电路等效电路光电晶体管的输出特性曲线光电晶体管的输出特性曲线 光电三极管的输出特性与普通三极管的输出特性曲线相同，只是用入射光强度E取代基极电流IB2.2 放大的概念和放大电路的主要性能指标2 2.2.1 .2.1 放大的概念和放大电路的组成条件放大的概念和放大电路的组成条件1. 1.放大的概念放大的概念 用小的变化量去控制一个较大的量的变化要求不失真的“线性放大” 放大电路利用晶体管实现能量的控制与转换 放大作用的实质就是晶体管的电流、电压或放大作用的实质就是晶体管的电流、电压或功率的控制作用输出的较大能量来自于直流功率的控制作用输出的较大能量来自于直流电源电源VccVcc，，而不是晶体三极管而不是晶体三极管对象：变化量对象：变化量实质：能量的控制和转换实质：能量的控制和转换基本特征：功率放大基本特征：功率放大前提条件：不失真前提条件：不失真测试信号：正弦波测试信号：正弦波能量控制器件：有源元件能量控制器件：有源元件 放大电路中能够控制能量转换的元件称为放大电路中能够控制能量转换的元件称为有源有源元件（如晶体管）。

元件（如晶体管）1.放大的概念2.放大电路的组成 一般包含电压放大电路和功率放大电路 电压放大电路将微弱电压加以放大从而推动功率放大电路，通常工作在小信号状态 功率放大电路输出较大的功率，推动执行元件，工作在大信号状态扩音机扩音机示意图：示意图：VCC要保证放大电路具有放大作用，必须满足如下条件：要保证放大电路具有放大作用，必须满足如下条件：（1）晶体管工作在放大区（发射结正偏、集电结 反偏）2）输入信号必须能够作用于放大管的输入回路3）当负载接入时，放大管输出回路的动态电流或电压能够作用于负载，从而使负载获得比输入回路信号大得多的信号电流或信号电压2. 2.放大电路的组成放大电路的组成放大电路示意图放大电路示意图2.2.2 放大电路的性能指标信号源信号源信号源内阻信号源内阻输入电压输入电压输出电压输出电压输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻负载电阻负载电阻1.输入为小信号时（测试信号为正弦波）（测试信号为正弦波）（（1 1）放大倍数（或增益））放大倍数（或增益） 衡量放大电路的放大能力，定义为输出变化量与输入变化量之比。

电压放大电路；电流放大电路；互导放大电路；互阻放大电路 根据输入量与输出量的不同，将放大电路分为四种类型：1）电压放大电路 电压增益电压增益电压增益电压增益：输出电压与输入电压之比输出电压与输入电压之比源电压增益：源电压增益：源电压增益：源电压增益： 输出电压与信号源电压之比输出电压与信号源电压之比 输入量与输出量都是电压输入量与输出量都是电流电流增益电流增益：输出电流与输入电流之比电压、电流增益都无量纲2）电流放大电路 互导增益互导增益3）互导放大电路 量纲为 西门子 S4 4）互阻放大电路）互阻放大电路 互阻增益互阻增益量纲为 欧姆  输入量是电压，输出量是电流输入量是电流，输出量是电压（2）输入电阻Ri从放大电路输入端看进去的等效电阻定义为输入电压有效值Ui和输入电流有效值Ii之比 R Ri i表明放大电路从信号源索取电流或电压的能力Ri越大，电流越小，Ui越接近 Us ，信号电压Us损失越小Ri 输入信号源是内阻很小的电压源时，要求输入电阻尽量大，以保证信号源电压损失尽可能小 输入信号源是内阻很大的电流源时，要求输入电阻尽量小，以保证信号源电流尽可能多流进放大电路。

利用Ri和Rs可以求出电压增益电压增益与源电压增益源电压增益的关系式2）输入电阻Ri（3）输出电阻Ro从放大电路输出端看进去的等效电阻负载上负载上输出电输出电压有效压有效值值空载时输出空载时输出电压有效值电压有效值Ro整理后后 RO表明放大电路的带负载能力(指负载变化时输出电压的变化情况） Ro越小，放大电路带电压负载的能力越强 Ro小，RL变化时，UO变化小) （3）输出电阻Ro 放大电路的输出量为电压，要求输出电压尽量不放大电路的输出量为电压，要求输出电压尽量不受负载变化影响，电路的输出电阻应尽量小受负载变化影响，电路的输出电阻应尽量小 放大电路的输出量为电流，要求输出电流尽量不放大电路的输出量为电流，要求输出电流尽量不受负载变化影响，电路的输出电阻应尽量大受负载变化影响，电路的输出电阻应尽量大3）输出电阻Ro R Ri i 、、R Ro o是为描述电路在相互连接时彼此是为描述电路在相互连接时彼此之间产生影响而引入的参数之间产生影响而引入的参数（4）通频带fbw 是用于衡量放大电路对不同频率信号的放大是用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力的技术指标能力的技术指标。

下限截止频率下限截止频率下限截止频率下限截止频率上限截止频率上限截止频率上限截止频率上限截止频率通频带通频带通频带通频带f fbwbw= =f fHH-f -fL L中频中频中频中频放大倍数放大倍数放大倍数放大倍数|A|fLfH0.707|Am|f|Am|（（1 1）非线性失真系数）非线性失真系数D D 指输出波形中的谐波成分总量与基波成分之比(各次谐波有效值与基波有效值之比）2.输入信号幅值较大时（2）最大不失真输出电压 当输入电压再增大时就会使输出波形产生非线性当输入电压再增大时就会使输出波形产生非线性失真时的输出电压（非线性失真系数不超过规定的失真时的输出电压（非线性失真系数不超过规定的最大输出电压）最大输出电压）可表示为：可表示为：最大输出幅值最大输出幅值( (U Uomom)MM 最大输出有效值最大输出有效值( (U Uo o)MM 最大输出功率指在输出波形基本不失真的情况下，负载上能够获得的最大交流功率 效率效率指直流电源能量的利用率。

指直流电源能量的利用率Po交流输出功率Pv电源提供的平均功率（3）最大输出功率(Po)M和效率模拟电路中的符号直流分量：直流分量：文字符号和下标均用大写字母例IB、IC、 UBE等交流分量：交流分量：文字符号和下标均用小写字母ib、ic、 ui、uo等交直流总量：交直流总量：文字符号用小写字母，下标用大写字 母例：iB、 iC、uBE、uCE、uI、uO请阅读本书前面的文字符号说明）（请阅读本书前面的文字符号说明）相量或有效值相量或有效值: : 性放大电路中正弦量为输入量,输入、输出常用相量或有效值表示，例: 、Ui等 2.2.3 单管共射放大电路的工作原理1. 电路组成 RB:提供合适的提供合适的IBRC：将集电极电流变化量：将集电极电流变化量转换为电压变化量转换为电压变化量ui ，，uo ：正弦输入信号和输出信号正弦输入信号和输出信号C1、、C2耦合电容：隔直流、通交流耦合电容：隔直流、通交流Vcc: 保证发射结正偏、集保证发射结正偏、集电结反偏电结反偏晶体三极管集电极电压集电极电压2.工作原理 若参数合适，可以实现电压放大。

1. 1. 晶体管放大电路的特点晶体管放大电路的特点2.3 晶体管放大电路的图解分析法2.3.1晶体管放大电路的特点和分析方法 （１）直流量和交流量共存，直流量是电路具有放大作用的基础，交流量是放大的对象 （２）非线性２２. . 晶体管放大电路的分析方法晶体管放大电路的分析方法 （２）小信号线性化分析法（等效电路分析法） （１）图解分析法 在直流电源作用下直流量经过的通路在直流电源作用下直流量经过的通路 画直流通路的要点：画直流通路的要点：（（1 1））电容电容视为视为开路开路；；（（2 2））电感电感线圈视为线圈视为短路短路；；（（3 3）交流）交流信号源信号源视为视为短路短路，但应，但应保留其内阻保留其内阻1.1.直流通路直流通路2.３.２静态工作点的图解分析方法1.直流通路2 .估算静态工作点 放大电路未加交流输入信号，电路中的电压和电流只有直流成分，叫做放大电路的“直流工作状态”或“静态” 在晶体管的特性曲线上，晶体管各极直流电压和电流的数值确定一点，此点叫做“静态工作点Ｑ静态工作点Ｑ”2 .估算静态工作点可以用近似计算（估算）的方法求解可以用近似计算（估算）的方法求解Ｑ点Ｑ点。

为什么要设置静态工作点为什么要设置静态工作点? ? 设置合适的静态工作点，以保证放大电路不产生失真，静态工作点还影响着放大电路几乎所有的动态参数例２-１　用估算法求图示电路的静态工作点解：首先画出电路的直流通路.直流通路直流通路基极电流集电极电流UBEQ:硅管为硅管为0.7V 锗管为锗管为0.2V静态工作点电压静态工作点电压３.图解法确定静态工作点Q（UCEQ 、ICQ）通常输入回路直接用估算法求出IBQ确定输出回路方程非线性：IC=f (UCE) 线性：UCE =VCC－ICRC两条曲线交点即Q(UCEQ，ICQ)点斜率 -1/RCVCC/RC 输出回路满足UCE =VCC－ICRC的直线叫直流负载线直流负载线过（VCC，0)，(0，VCC/RC) 点， 斜率 -1/RC１１. .交流通路交流通路 输入信号作用下交流信号流经的通路，用于输入信号作用下交流信号流经的通路，用于研研究动态参数究动态参数1 1）容量大的电容视为短路）容量大的电容视为短路；；（（2 2））无内阻的直流电源视为短路无内阻的直流电源视为短路2. 3.３动态工作情况的图解分析画交流通路的要点：画交流通路的要点：画交流通路的要点：画交流通路的要点：交流通路交流通路２.放大电路接入正弦信号(未接入负载电阻)uBE 各电压和电流都在原静态基础上叠加了一个交流量。

２.放大电路接入正弦信号(未接入负载电阻)uo=uce输出电压与输入电压输出电压与输入电压的变化的变化反相反相反相反相3.电路中电流、电路中电流、电压波形电压波形注注注注意意意意u uo o和和和和u ui ii ic c反反反反相相相相1）输出电压与输入电压为频率相同的正弦波，但幅）输出电压与输入电压为频率相同的正弦波，但幅值增大，值增大，“线性放大线性放大”2）输出电压与输入电压）输出电压与输入电压相位相反，即相差相位相反，即相差180 , Au为负值为负值4. 4. 交流负载线交流负载线交流负载线交流负载线（电路输出端接负载电阻）（电路输出端接负载电阻）满足此关系式且过Q点的直线，叫做“交流负载线”根据交流通路可以得到交流负载线的斜率:直流负载线的斜率:两者相交于Q点，交流负载线更陡，动态范围更小 交流负载线交流负载线ICQ UCEQ4. 4. 交流负载线交流负载线交流负载线交流负载线（电路输出端接负载电阻）（电路输出端接负载电阻）Q点合适且输入信号幅值较小时无波形点合适且输入信号幅值较小时无波形失真失真.2.2.4 静态工作点的选择１.静态工作点的位置对输出波形的影响晶体管截止而产生的失真为截止失真。

现象：输出电压波形出现削顶失真提高静态工作点提高静态工作点如何提高？如何提高？1、Q点较低时的情况:uo波形波形:解决方法：解决方法：晶体管饱和而产生的失真为饱和失真现象:输出电压波形出现削底失真 增大RB (减小IBQ)，减小RC (增大负载线斜率)uo波形波形2、、Q点较高的情况点较高的情况: 解决方法：解决方法：降低静态工降低静态工作点电路参数对工作状态的影响电路参数对工作状态的影响２.最大不失真输出电压幅值、有效值 不饱和最大输出幅值:UCEQ- UCES 不截止最大输出幅值:ICQ RL´ 取二者取二者较较小的一个小的一个 UCEQ-UCESICQ RL´(1)Q1→Q2：RC减少； IB = 1 0 µA020 µA30 µA40 µA42612uCE/VQ23124Q1iC / mA810Q3Q4VCC/RCVCC(3)Q3→Q4：VCC增大；(2)Q2→Q3：Rb减少或VBB增大；VBBVCCRCRbT+_ui+_uo例：1.电路中静态工作点从Q1移到Q2、Q2移到Q3、Q3移到Q4的原因有哪些? 2. 当电路的静态工作点分别是Q1～Q4时，哪种情况下最容易产生截止失真？IB = 1 0 µAuCE/V020 µA30 µA40 µA42612Q23124Q1iC / mA810Q3Q4VCC/RCVCCQ2最容易截止失真；最容易截止失真；Q4的最大不失真电压最大。

的最大不失真电压最大Q3最容易饱和失真；最容易饱和失真； 哪种情况下最容易产生饱和失真？ 哪种情况下最大不失真输出电压(Uom)M最大？图解法的适用范围图解法的适用范围 适用于分析输入信号幅值比较大而工作频率适用于分析输入信号幅值比较大而工作频率f不不太高时的情况太高时的情况 实际应用中，多用于分析实际应用中，多用于分析Q点位置、最大不失真点位置、最大不失真输出电压和波形失真输出电压和波形失真１１. .晶体管的直流模型晶体管的直流模型2 2. .４４ 等效电路法等效电路法 在一定条件下,将晶体管的特性线性化, 建立线性模型,在误差允许范围内用线性电路分析晶体管电路2 2. .４４. .１１ 晶体管的直流模型及静态工作点的计算晶体管的直流模型及静态工作点的计算静态工作点的计算静态工作点的计算静态工作点的计算静态工作点的计算RBRC直流等效电路 放大电路的输入信号很小时，可以在静态工作点放大电路的输入信号很小时，可以在静态工作点附近的小范围内用直线段近似地代替晶体管特性曲附近的小范围内用直线段近似地代替晶体管特性曲线，三极管就可以用线性双口网络来等效。

线，三极管就可以用线性双口网络来等效 2.４.２晶体管的低频小信号模型及其参数 低频是指信号频率远低于晶体管的低频是指信号频率远低于晶体管的“特征频率特征频率”1.晶体管在共射接法下的Ｈ参数VT＋＋＋＋－－－－＋＋＋＋－－－－UbeUceI Ib bI Ic cIB / AUBE/V0UCE ≥≥ 1V0V 0.5V 将晶体管看成一个双口网络输入和输出IC / mAUCE /V0IB2 IB1 IB3 IB4 IB5 输入特性输入特性输出特性输出特性3.简化的Ｈ参数等效模型. .UceUberbe Ib + +- -+ +- -VT＋＋＋＋－－－－＋＋＋＋－－－－UbeUceI Ib bIc IEQ单位为单位为mA，，rb’e与与 Q点有关rb’e为为发射结电阻发射结电阻求rbe (以NPN管为例) 根据晶体管的根据晶体管的电流方程存在电流方程存在:rbb’一般取一般取300Ω与与Q点有关也可以用阻抗折算原理求出rbe注意单位！） １）该模型只能用于求各交流量之间的关系，不能用来求静态量。

２）参数都是在Q点处定义，与Q点有关，且只能用于低频小信号 ３）PNP型和NPN型晶体管的Ｈ参数模型相同4.应用Ｈ参数模型应注意的问题2.4.３共射基本放大电路动态性能的Ｈ参数模型分析法１、画出微变等效电路图１、画出微变等效电路图微变等效电路电路图1.电压增益交流参数与直流参数有关，即交流性能指标受静态工作点影响 分析放大电路的交流性能指标时，应先进行静分析放大电路的交流性能指标时，应先进行静态分析态分析, 先静态，后动态先静态，后动态先静态，后动态先静态，后动态注意负号注意负号注意负号注意负号! !2.输入电阻3.输出电阻 由求输出电阻定义，信号源短路，保留内阻，去掉负载电阻，在输出端加电压　　，产生电流　　，有:(令输入信号短路后,基极及集电极电流均等于0)例: 在图示电路中，Rs=500Ω;晶体管的β=38,导通时的UBEQ=0.7V,rbb’=300求电路的 、Ri 、 Ro和 解：先确定静态工作点解：先确定静态工作点电压增益电压增益微变等效电路微变等效电路源电压放源电压放大倍数大倍数输入电阻输入电阻输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻输出电阻输出电阻输出电阻不输出电阻不含负载电阻含负载电阻问题的提出：问题的提出：问题的提出：问题的提出： 环境温度变化、电源电压波动、元件老化会引起晶体管参数的变化，造成电路静态工作点不稳定。

其中温度影响最为突出 必需从电路设计上解决静态工作点稳定问题2.5 其他基本放大电路2.2.５５. .１分压式偏置稳定共射放大电路１分压式偏置稳定共射放大电路 Q点不稳，会产生失真,影响动态参数rbe，从而影响Au、Ri 严重时可能会造成电路无法正常工作只有只有Q Q点合适时动态分析才有意义点合适时动态分析才有意义RB1、RB2为基极分压电阻1. 1. 分压式偏置稳定共射放大电路的静态分析分压式偏置稳定共射放大电路的静态分析电路组成电路组成: :IBI2I1BRCIC UCERB1VCCIERB2ReUBQ直流通路直流通路+VCCRCC1C2VTRLRB2RE++RB1+ +- -+ +- -IBI2I1BRCIC UCERB1VCCIERB2ReUBQI1=I2+IBQI1>>IBQI2≈I1UB几乎只与电阻和电源有关，与晶体管参数无关几乎只与电阻和电源有关，与晶体管参数无关1) (1) 基极电位基极电位U UB B（（2 2）电流）电流I ICQCQ、、 I IEQEQ的稳定的稳定稳定Q点的调整过程可表示为：形成形成负反馈负反馈T(℃)IC (IE) UE (因为UBQ基本不变) UBE IC 　　　　　　　 IBIBI2I1BRCIC UCERB1VCCIERB2REUBQ 点稳定的原因：点稳定的原因：点稳定的原因：点稳定的原因： +VCCRCC1C2VTRLRB2RE++RB1+ +- -+ +- -①①①① U UBQBQ在温度变化时基本稳定。

在温度变化时基本稳定在温度变化时基本稳定在温度变化时基本稳定②②②② R RE E的直流负反馈作用的直流负反馈作用的直流负反馈作用的直流负反馈作用Au= – RC// RLrbe+（（1+  ））RＥＥ2.分压式偏置稳定共射放大电路的动态分析画出微变等效电路画出微变等效电路（（（（1 1）电压增益）电压增益）电压增益）电压增益利用阻抗折算原理利用阻抗折算原理需乘需乘(1+  ) rbe Uo•Ui• Ib b• •RCRLRＥＥ Ie++－RＢＢ2RＢＢ1  Ib b•－RiRi = RＢＢ1 // RＢＢ2 // = RＢＢ1 // RＢＢ2 // [rbe +（（1+  ））RＥＥ ]（（（（2 2）输入电阻）输入电阻）输入电阻）输入电阻RＢＢ2RＢＢ1  Ib b• rbe Uo•Ui• Ib b• •RCRLRＥＥ Ie++－R R R Ri i i iRi－（（（（3 3）输出电阻）输出电阻）输出电阻）输出电阻RＢＢ2RＢＢ1  Ib b• rbe Uo•Ui• Ib b• •RCRLRＥＥ Ie++－R R R Ri i i iRi－RO 分压式偏置电路引入的射极电阻RE稳定了静态工作点，提高了输入电阻,但降低了电压增益。

在RE上并联旁路电容CE可以在不影响动态性能的前提下，稳定静态点VCCRCC1C2VTRLRB2RE++RB1+ +- -+ +- -CEUo•RCRLUi•RB2RB1rbe Ib•Ib• （（（（1 1）电压增益）电压增益）电压增益）电压增益（（2）输入电阻）输入电阻（（3）输出电阻）输出电阻2.5.2 基本共集放大电路(射极输出器）１１１１. . . .共集放大电路共集放大电路共集放大电路共集放大电路的特点及分析的特点及分析的特点及分析的特点及分析+VCCC1C2VTRLRE++RB+ +- -+ +- -Rs负载接在发射极负载接在发射极,集电极直接集电极直接(或通过小电阻或通过小电阻)接电源接电源直流通路RBRET+VCCIBQI IEQEQ（（（（1 1）静态工作点分析）静态工作点分析）静态工作点分析）静态工作点分析+VCCC1C2VTRLRE++RB+-+-Rs(2)(2)电压增益电压增益电压增益电压增益画交流等效电路(1+ )R'LAu= rbe + (1+ )R'L其中其中 Uo、、Ui同相，同相， Au 1Uo  Ui 又称又称射极跟随器射极跟随器射极跟随器射极跟随器。

RBrbe Ib b   Ib bUo bce•RE+ + + ++ +_ _ _ __ _I Ie e. .. .. .. .. .RLUs. ._ _Ui. .+ ++VCCC1C2VTRLRE++RB+-+-Rs（（（（3 3）输入电阻）输入电阻）输入电阻）输入电阻利用阻抗折算原理,输出回路电阻折合到输入回路需乘(1+ )RiRBrbe Ib b   Ib bUo bce•RE+ + + ++ +_ _ _ __ _I Ie e. .. .. .. .. .RLUs. .R'i（（（（3 3）输出电阻）输出电阻）输出电阻）输出电阻R Ro o. .（输入信号短路，去掉负载，在输出端加电压）输入回路电阻折合输入回路电阻折合到输出回路需除到输出回路需除(1+  )I Io o. .Uo. .Rsrbe . .IRE. .RBIb b  Ib b bce•RE+ + + +_ _ _ _I Ie e. .. .. .. .共集电极放大电路特点共集电极放大电路特点+VCCC1C2VTRLRE++RB+-+-Rs2.5.2.5.３３ 基本共基放大电路基本共基放大电路１１１１. . . .共基放大电路静态分析共基放大电路静态分析共基放大电路静态分析共基放大电路静态分析+Vcc+-+-RsRERB2RLRB1RcC1CbC2Us. .. .Uo+ ++ +（（1 1）电路构成）电路构成BRCICRB1IBVCCIERB2RE直流通路直流通路（（2 2）静态分析）静态分析BRCICRB1IBVCCIERB2RE直流通路直流通路２２. .共基放大电路的动态分析共基放大电路的动态分析+Vcc+-+-RsRERB2RLRB1RcC1CBC2Us. .. .Uo+ ++ ++ +- -+ +- -Us. .. .Uo交流通路交流通路 由交流通路清楚由交流通路清楚看出基极是输入输看出基极是输入输出回路公共端出回路公共端。

RsRERcRL（１）电压增益（１）电压增益+ +- -+ +- -Us. .. .Uo交流通路交流通路RsRERcRLUiRERLrbe Ib+ +- -+-I I I Ie e e eebc. .. .. .RoUs+ +- -. .Ib . .. .. .I I I Ii i i iUoR’iRiRC微变等效电路微变等效电路Rs其中其中Uo与与Ui相位相同相位相同（２）输入电阻（２）输入电阻（３）输出电阻（３）输出电阻输入电阻很小UiRERLrbe Ib+ +- -+-I I I Ie e e eebc. .. .. .RoUs+ +- -. .Ib . .. .. .I I I Ii i i iUoR’iRiRC微变等效电路微变等效电路Rs2.5.4 三种晶体管基本放大电路的比较三种晶体管基本放大电路的比较 判断三种接法要搞清根本，电路组成上的区别主判断三种接法要搞清根本，电路组成上的区别主要在于输入和输出信号接在晶体管的哪个极要在于输入和输出信号接在晶体管的哪个极1 1））））共射共射共射共射电路电路电路电路 信号从信号从基极输入、集电极输出基极输入、集电极输出基极输入、集电极输出基极输入、集电极输出，电路具有电流、，电路具有电流、电压和功率的放大作用。

但输出电阻较大，带负载电压和功率的放大作用但输出电阻较大，带负载能力较弱，不适合功率放大电路能力较弱，不适合功率放大电路2.5.4 三种晶体管基本放大电路的比较三种晶体管基本放大电路的比较（（（（2 2））））共集共集共集共集电路电路电路电路 信号从信号从基极输入、发射极输出基极输入、发射极输出基极输入、发射极输出基极输入、发射极输出，实现，实现“电压跟随电压跟随电压跟随电压跟随”无电压放大作用，只有电流放大作用，所以仍无电压放大作用，只有电流放大作用，所以仍 具功率具功率放大作用因输出电阻小，带负载能力强，适合作功放大作用因输出电阻小，带负载能力强，适合作功率放大3 3）共基电路）共基电路）共基电路）共基电路 信号从信号从射极输入、集电极输出射极输入、集电极输出射极输入、集电极输出射极输入、集电极输出，实现，实现“电流跟随电流跟随电流跟随电流跟随”无电流放大作用，只有电压放大作用因输出电无电流放大作用，只有电压放大作用因输出电阻较大，不适合作功率放大阻较大，不适合作功率放大三种基本放大电路的比较三种基本放大电路的比较出与入电压相位共射共射 共集共集 共基共基电压增益电流增益输入电阻输出电阻大大大大 １１大大大大适中适中较大较大最大最大最小最小小小较大较大用 途低频电压低频电压放大电路放大电路输入级输入级输出级输出级宽宽频带放频带放大电路大电路信号输入端信号输出端b bb be ee ec cc c １１相反相反相同相同相同相同2.6 2.6 晶体管基本放大电路的派生电路晶体管基本放大电路的派生电路 2.6.1 2.6.1 复合管的概念复合管的概念 为进一步改善放大电路的性能，可用多只晶体管构成复合管，取代放大电路中的一只晶体管。

 可以证明复合管的等效电流放大系数为：可以证明复合管的等效电流放大系数为：  =icib≈≈  1  2重点掌握：重点掌握： 1、已知晶体三极管的三个电极电位，会判断管子工作在何种状态 2、放大电路的组成原则、直流通路与交流通路、静态工作点、饱和失真与截止失真的概念 3、共射基本放大电路及分压式静态工作点稳定电路静态参数（IBQ、 ICQ 、UCEQ）的分析计算、动态参数（Au、 Ri 、 RO ）的分析与计算 第第2 2章章 基本要求基本要求重点掌握：重点掌握： 4、共射基本放大电路最大不失真输出电压Uom 5、共集基本放大电路（射极跟随器）的静态与动态分析计算 第第2 2章章 基本要求基本要求。