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1、4.1 BJT4.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法4.4 放大电路静态工作点的稳定问题放大电路静态工作点的稳定问题4.5 共集电极放大电路和共基极放大电路共集电极放大电路和共基极放大电路4.2 基本共射极放大电路基本共射极放大电路4.6 组合放大电路组合放大电路4.7 放大电路的频率响应放大电路的频率响应14.1 BJT(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24
2、.1 双极型三极管双极型三极管BJT一个一个PNPN结结二极管二极管单向导电性单向导电性二个二个PNPN结结三极管三极管电流放大（控制）电流放大（控制）34.1.1 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) 中功率管中功率管4三极管的不同封装形式三极管的不同封装形式金属封装金属封装塑料封装塑料封装大功率管大功率管中功率管中功率管5 半导体三极管的结构有两种类型半导体三极管的结构有两种类型:NPN型和型和PNP型。型。4.1.1 BJT的结构简介的结构简介1. NPN型型NPN管的电路符号管的电路符号62.PNP型型PNP管的
3、电路符号管的电路符号7正常放大时外加偏正常放大时外加偏置电压的要求置电压的要求发射区向基区注入载流子发射区向基区注入载流子集电结应加反向电压集电结应加反向电压（反向偏置）（反向偏置）发射结应加正向电压发射结应加正向电压（正向偏置）（正向偏置）集电区从基区接受载流子集电区从基区接受载流子4.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理82.2.电子在基区中的扩散与复合（电子在基区中的扩散与复合（I IBNBN）3.3.集电区收集扩散过来的电子（集电区收集扩散过来的电子（I ICNCN）另外另外, ,基区集电区本身存在的少子，基区集电区本身存在的少子，在集电结上存在漂移运动，由此形成电流
4、在集电结上存在漂移运动，由此形成电流I ICBOCBO三极管内有两种载流子参与导电，故称此种三极管三极管内有两种载流子参与导电，故称此种三极管为双极型三极管，记为为双极型三极管，记为BJT BJT (Bipolar Junction Transistor)1.1.发射区向基区注入电子（发射区向基区注入电子（I IENEN、I IEPEP小）小）1.三极管内载流子的传输过程三极管内载流子的传输过程9发射区发射区：发射载流子：发射载流子集电区集电区：收集载流子：收集载流子基区基区：传送和控制载流子：传送和控制载流子 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102. 2.
5、 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 I IC C= = I ICNCN+ + I ICBOCBO通常通常 I IC C I ICBOCBO 为电流放大系数。它只与为电流放大系数。它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般关，与外加电压无关。一般 = = 0.90.9 0.99 0.99 。I IE E= =I IB B+ + I IC C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 所以所以 I IC C= = I IE E+ + I ICBOCBO11 是另一个电流放大系数。同样，它也只与管是另一个电流放
6、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 。又：把又：把 IE=IB+ IC 代入代入 IC= IE+ ICBO且令且令ICEO= (1+ ) ICBO（穿透电流）（穿透电流）整理得：整理得：123. 3. 三极管的三种组态三极管的三种组态(c) (c) 共集电极接法共集电极接法，集电极作为公共电极，用，集电极作为公共电极，用CCCC表示。表示。(b) (b) 共发射极接法共发射极接法，发射极作为公共电极，用，发射极作为公共电极，用CECE表示；表示；(a) (a) 共基极接法共基极接法，基极作为公共电极，用，
7、基极作为公共电极，用CBCB表示；表示；BJTBJT的三种组态的三种组态集电结应加反向电压集电结应加反向电压（反向偏置）（反向偏置）发射结应加正向电压发射结应加正向电压（正向偏置）（正向偏置）13共基极放大电路共基极放大电路4. 4. 放大作用放大作用若若 v vI I = 20mV= 20mV电压放大倍数电压放大倍数使使 i iE E = -1 mA= -1 mA，则则 i iC C = = i iE E = -0.98 mA= -0.98 mA， v vO O = - = - i iC C R RL L = 0.98 V= 0.98 V，当 = 0.98 = 0.98 时，时，共基极放大电
8、路只实现电压放大，电流不放大（控制作用）共基极放大电路只实现电压放大，电流不放大（控制作用）14三极管的放大作用三极管的放大作用, ,主要是依靠它的主要是依靠它的I IE E能通过基区传输能通过基区传输, ,然后顺利到达集电极然后顺利到达集电极而实现的。故要保证此传输而实现的。故要保证此传输, ,一方面要一方面要满足满足内部条件内部条件, ,即发射区掺杂浓度要远即发射区掺杂浓度要远大于基区掺杂浓度大于基区掺杂浓度, ,基区要薄基区要薄; ;另一方面另一方面要满足要满足外部条件外部条件, ,即发射结正偏即发射结正偏, ,集电结集电结要反偏。要反偏。输输入入电电压压的的变变化化, ,是是通通过过其
9、其改改变变输输入入电电流流, ,再再通通过过输输入入电电流流的的传传输输去去控控制制输输出出电电压压的的变变化化, ,所所以以BJTBJT是是一一种种电电流流控控制制器器件。件。两个要点两个要点15特性曲线是指各特性曲线是指各电电极之间的电压与电极之间的电压与电流之间的关系流之间的关系曲线。曲线。将将BJTBJT看作一双口网看作一双口网络，我们主要考察：络，我们主要考察：输入特性曲线输入特性曲线输出特性曲线输出特性曲线4.1.3 BJT4.1.3 BJT的的V V- -I I 特性曲线特性曲线16 iB=f(vBE) vCE=const. . (2) (2) 当当vCE1V时，时， vCB=
10、vCE - vBE0，集电结已进入反偏状态，集电结已进入反偏状态，开始收集电子开始收集电子，基区复合减少，同样的，基区复合减少，同样的vBE下下iB减小，特性曲线右移。减小，特性曲线右移。当当vCE1V时，保持时，保持vBE不变，发射区扩散到基区电子数目不变，曲线基不变，发射区扩散到基区电子数目不变，曲线基本重合。本重合。 (1) (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. 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管子正常工作时，管子正常工作时，0.7V(0.7V(硅管）硅管）-
11、 0.2V(- 0.2V(锗管）锗管）17饱和区：饱和区：vCE很小，很小，iC iB，三极管，三极管如同工作于短接状态，如同工作于短接状态，一般一般vCE vBE，此管压降称为饱和压降。，此管压降称为饱和压降。此时，此时，发发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小小。iC=f(vCE) iB=const.2. 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：iB=0，iC iCEO 0，三极管三极管如同工作于断开状态，如同工作于断开状态，此时，此时， vBE小小于死区电压于死区电压。放大区：放大区： vBE Vth，
12、vCE反电压大于反电压大于饱和压降，饱和压降， 此时，此时，发射结正偏，集发射结正偏，集电结反偏电结反偏。再次注意：管子正常工作时，再次注意：管子正常工作时，0.7V(0.7V(硅管）硅管）0.2V(0.2V(锗管）锗管）18 ( (1) 1) 共射极直流电流放大系数共射极直流电流放大系数 = =（I IC CI ICEOCEO）/ /I IB BI IC C / / I IB B v vCECE=const.=const.1. 1. 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i iC C的关系曲线的关系曲线 (2) (2) 共射极交流电流放大系数共射极交流电流放大系
13、数 = = i iC C/ / i iB B v vCE=const.=const.在在i iC C一定范围内一定范围内为常数为常数19 ( (3) 3) 共基极直流电流放大系数共基极直流电流放大系数 = =（I IC CI ICBOCBO）/ /I IE EI IC C/ /I IE E ( (4) 4) 共基极交流电流放大系数共基极交流电流放大系数 = = i iC C/ / i iE E v vCBCB=const.=const.当当I ICBOCBO和和I ICEOCEO很小时，很小时， 、 ，可以不加区，可以不加区分。分。20与与间的关系：间的关系：21 2. 2. 极间反向电流极间
14、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 发射极开路时，集电结的反向饱和电流。发射极开路时，集电结的反向饱和电流。 与单个与单个PNPN结的反偏电流结的反偏电流相同，相同，T T一定时为常数一定时为常数（取决于温度和少子浓（取决于温度和少子浓度）度） I ICBOCBO越小越好越小越好小功率硅管小功率硅管11 A A小功率锗管小功率锗管10 10 A A左右左右22 (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ICEO ICEO=（1+ ）ICBO I ICEOCEO越小越好越小越好小功率硅管几小功率硅管几微安以下微安以下小功率锗管几十小功率
15、锗管几十微安以上微安以上温度变化大的场合宜选用硅管温度变化大的场合宜选用硅管23(1) (1) 集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM三极管正常工作时集电三极管正常工作时集电极所允许的最大工作电流，极所允许的最大工作电流，不宜过小不宜过小(2) (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P PCMCM值值与与环环境境温温度度有有关关，温温度度愈愈高高，则则P PCMCM值值愈愈小小。当当超超过过此此值值时时，管管子子性性能将变坏或烧毁。能将变坏或烧毁。结结温温：硅硅管管150C，锗锗管管70C24(3) 反向击穿电压反向击穿电压
16、 V(BR)CBO发射极开路时的集电结反发射极开路时的集电结反 向击穿电压。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) EBO254.1.5 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 的影响的影响温度每升高温度每升高1， 值约
17、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。 2. 温度对温度对BJT特性曲线的影响特性曲线的影响1. 温度对温度对BJT参数的影响参数的影响end262728291、测得放大电路中六只晶体管的直流电位如图图P1.9所示。在圆圈中画出管子，并说明它们是硅管还是锗管。3031324.2 基本共射极放大电路基本共射极放大电路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
18、路的工作原理33基本放大电路：基本放大电路：共射极放大电路共射极放大电路静态工作点静态工作点Q（IB，IC，VCE）电压增益电压增益Av输入电阻输入电阻Ri共集电极放大电路共集电极放大电路共基极放大电路共基极放大电路分析方法：分析方法：图解法图解法小信号模型分析法小信号模型分析法待求量：待求量：输出电阻输出电阻Ro344.2.1 基本共射极放大电路的组成基本共射极放大电路的组成VBB , Rb:使发使发射极正偏，射极正偏，并提供合适的并提供合适的基极偏置电流基极偏置电流VCC :通过通过Rc使使T集电极反偏集电极反偏三极管三极管 T 起放大作用。起放大作用。RC: 将集电极电流信号将集电极电流
19、信号转换为电压信号，转换为电压信号，限流限流分析方法：分析方法：叠加叠加前提：前提：BJT工作在线性放大区工作在线性放大区 354.2.2 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vs0时，放大时，放大电路的工作状态称为静电路的工作状态称为静态或直流工作状态。态或直流工作状态。 直流通路直流通路 电容开路电容开路所有电量大写所有电量大写画直流通路原则：画直流通路原则： 短路，短路， 开路开路36电流关系：电流关系：直流通路直流通路 VCEQ=VCCICQRc 硅硅:VBEQ=0.7V锗锗:VBEQ=0.2VIB、IC和和
20、VCE 是是静态工作状态静态工作状态的三个量的三个量，用用Q表示，称为表示，称为静静态工作点态工作点Q（ IBQ，ICQ，VCEQ ）。）。37VCEQ=VCCICQRc =5.9V382. 动态动态 输入正弦信号输入正弦信号vs后，电路后，电路将处在将处在动态工作情况动态工作情况。此时，。此时，BJT各极电流及电压都将在静各极电流及电压都将在静态值的基础上随输入信号作态值的基础上随输入信号作相应的变化。相应的变化。 三极管放大作用 s控制控制vcR且且sv39电容短路电容短路所有电量小写所有电量小写画交流通路原则：画交流通路原则： ， 短路短路交流通路交流通路 分析动态参数时，使用交流通路分
21、析动态参数时，使用交流通路40414243444.3 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. 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454.3.1 图解分析法图解分析法1.
22、静态工作点的图解分析静态工作点的图解分析 vS=0，求，求Q（ IBQ、ICQ和和VCEQ ）线性线性线性线性非线性非线性46(1) 输入回路输入回路线性部分：线性部分： 非线性部分：非线性部分：称为输入直流负称为输入直流负载线载线47(2) 输出回路输出回路 非线性部分：非线性部分： 得出得出Q（ IBQ，ICQ，VCEQ ）线性部分：线性部分：称为输出直流负称为输出直流负载线载线482. 动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析49502. 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1. vi vBE iB iC vC
23、E |-vo| 2. vo与与vi相位相反；相位相反；3. 可测量出放大电路的电压增益。可测量出放大电路的电压增益。513. 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Q Q点过低点过低截止失真截止失真52Q Q点过高点过高饱和失真饱和失真53最大不失真输出幅度的获取：最大不失真输出幅度的获取：Q点较高点较高Q点不允许动点不允许动上取到饱和区，下取等长度上取到饱和区，下取等长度Q点较低点较低下取到截止区，上取等长度下取到截止区，上取等长度Q点允许动点允许动把把Q点取到负载线的中间点取到负载线的中间54例例1 1 一个实际的单管放大电路一个实际的单管放大电路C1 、C2：耦合电容耦合电
24、容RL：负载电阻负载电阻Rb=300K RC=4K VCC=12V基极直流电源和集电极直流电源合并耦合电容，阻容耦合共射放大电路551. 静态静态(直流工作状态直流工作状态)输入信号输入信号vs0时，放大时，放大电路的工作状态称为静电路的工作状态称为静态或直流工作状态。态或直流工作状态。 直流通路直流通路 电容开路电容开路所有电量大写所有电量大写画直流通路原则：画直流通路原则： 短路，短路， 开路开路56电容短路电容短路所有电量小写所有电量小写画交流通路原则：画交流通路原则： ， 短路短路交流通路交流通路 分析动态参数时，使用交流通路分析动态参数时，使用交流通路57 (a)直流通路 (b)交流
25、通路58(1)静态工作情况静态工作情况 得出得出Q（ IBQ，ICQ，VCEQ ） =Q（40 A，1.5mA，6V）59称为交流负载线称为交流负载线(2)动态工作情况动态工作情况601.从从Q点点做做一一条条斜斜率率为为- -1/RL 的的直线。直线。作法：作法： 2.截距法截距法61可得如下结论：可得如下结论：1.直流负载线和交流负载线相交于直流负载线和交流负载线相交于Q点；点；2.不接不接RL时，两根线重合；时，两根线重合；3.RLRC，即交流负载线比直流负载线陡，相同输入即交流负载线比直流负载线陡，相同输入电压条件下，带负载后输出电压幅度下降，电压放电压条件下，带负载后输出电压幅度下降
26、，电压放大倍数下降。大倍数下降。624. 图解分析法的适用范围图解分析法的适用范围幅度较大而工作频率不太高的情况幅度较大而工作频率不太高的情况优点：优点： 直观、形象。有助于建立和理解交、直流共存，静态和直观、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数、合理设置动态等重要概念；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。能全面地分析放大电路的静态、动态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。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，也不能用来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
27、路的输入电阻、输出电阻等动态性能指标。分析放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性能指标。636465666768697071主 讲 人：谌雨章课程名称：模拟电子电路时 间： 2013年5月7日(周二)第3节（9：50-10：35）地 点：3号教学楼206教室724.3.2 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，就可以把三极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，从而可以管小范围内的特性曲线近似地用
28、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电路来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。处理。 由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的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，就是将非线性器件做分析非常困难。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。线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。731. 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= hie
29、ib+ hrevceic= hfeib+ hoevce 对于对于BJT双口网络，已知输入双口网络，已知输入输出特性曲线如下：输出特性曲线如下：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74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
30、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75 (1)(1)模型的建立模型的建立H 参数模型76（2)2)模型中的主要参数模型中的主要参数表示三极管的表示三极管的电流放大作用电流放大作用hie为输入电阻，即为输入电阻，即 rbehre为电压反馈系数，为电压反馈系数，即即rhfe为电流放大系数，即为电流放大系数，即 hoe为输出电导，即为输出电导，即 1/rce。77注意：注意： 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
31、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。（1） ib 和和 rvce 都是受控源，都是受控源，只表示电流电压间的控制作用；只表示电流电压间的控制作用；（2）应注意）应注意受控源的方向问题。受控源的方向问题。78 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在共射极连接时，其在共射极连接时，其H参数的数量级一般为参数的数量级一般为79 H参数的确定参数的确定 一般用测试仪测出；一般用测试
32、仪测出；rbe 与与Q点有关，一般用公式估算点有关，一般用公式估算 rbe= rbb + (1+ ) re其中对于低频小功率管其中对于低频小功率管 基区体电阻基区体电阻 rbb200 仅与惨杂仅与惨杂浓度和制造工艺相关浓度和制造工艺相关 则则 (T=300K) 发射结电阻发射结电阻80（1）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81（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（可作为公式）（可作为公式）电压增益电压增益H参数小信号等效电路参数小信
33、号等效电路822. 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833. 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 VT T特性特性曲线的线性范围（即放大区）内。曲线的线性范围（即放大区）内。H H参数的值是在静态工作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作点参数点上求得的。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
34、相关。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)非常方便，非常方便，且适用于频率较高时的分析。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、电流等与放大电路的小信号等效电路中，电压、电流等电量及电量及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，不能用而言的，不能用来分析计算静态工作点。来分析计算静态工作点。84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=
35、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
36、，此时，此时，Q（120uA，6mA，0V），）， 例题例题例题例题end8586878889909192939495969798991004.4 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101 ( (1) 1) 共射极直流电流放大系数共射极直流电流放大系数 = =（I IC CI ICEOCEO）/ /I IB BI IC C /
37、 / I IB B v vCECE=const.=const.1. 1. 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i iC C的关系曲线的关系曲线 (2) (2) 共射极交流电流放大系数共射极交流电流放大系数 = = i iC C/ / i iB B v vCE=const.=const.在在i iC C一定范围内一定范围内为常数为常数102 ( (3) 3) 共基极直流电流放大系数共基极直流电流放大系数 = =（I IC CI ICBOCBO）/ /I IE EI IC C/ /I IE E ( (4) 4) 共基极交流电流放大系数共基极交流电流放大系数 = =
38、i iC C/ / i iE E v vCBCB=const.=const.当当I ICBOCBO和和I ICEOCEO很小时，很小时， 、 ，可以不加区，可以不加区分。分。103与与间的关系：间的关系：104 2. 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 发射极开路时，集电结的反向饱和电流。发射极开路时，集电结的反向饱和电流。 与单个与单个PNPN结的反偏电流结的反偏电流相同，相同，T T一定时为常数一定时为常数（取决于温度和少子浓（取决于温度和少子浓度）度） I ICBOCBO越小越好越小越好小功率硅管小功率硅管1IBQ ，此时，此时
39、，VBQ与温度无关与温度无关VBQ VBEQ一般取一般取 I1 =(510)IBQ ， VBQ =35V 1. 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1121. 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113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114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
40、）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）115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116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117电路如图图所示，晶体管=100， =100。(1)求电路的Q点、 和 ； (2)若改用=200的晶体管，则Q点如何变化？
41、118(1)静态分析：动态分析： 119(2) =200时， （不变）； （不变）； （减小）； （不变）。 1201211221231242. 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1252. 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1263. 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、 、 end1271281291301311324.5 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
42、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1334.5.1 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 134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 1354.5.1 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
43、，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。1364.5.1 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137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138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
44、集电极放大电路共集电极放大电路1394.5.2 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1402.2.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 141 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 1424.5.3 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
45、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 1432.2.三种组态的比较三种组态的比较1443.3.三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，输出电阻与集，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，作多级放大电路的中间级。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
46、。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。在三种组态中，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。可用于输入级、输出级或缓冲输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好。可用于输入级、输出级或缓冲级。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，输入电阻小，输只有电压放大作用，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，常用于高频或宽频带低输入阻抗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
47、，模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能。的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能。 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end1454.6 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1464.6.1 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1474.6.1 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等于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电压增益组成它的各级单管放大电路电压增益的乘积。的乘积。 前一级的输出电压是后
48、一级的输前一级的输出电压是后一级的输入电压，后一级的输入电阻是前一级入电压，后一级的输入电阻是前一级的负载电阻的负载电阻RL。电压增益电压增益1484.6.1 共射共射共基放大电路共基放大电路输入电阻输入电阻RiRb|rbe1Rb1|Rb2|rbe1 输出电阻输出电阻Ro Rc2 149T T1 1、T T2 2构成复合管，可等效为一个构成复合管，可等效为一个NPNNPN管管(a) (a) 原理图原理图 (b) (b)交流通路交流通路4.6.2 共集共集共集放大电路共集放大电路1504.6.2 共集共集共集放大电路共集放大电路1. 复合管的主要特性复合管的主要特性两只两只NPN型型BJT组成的
49、复合管组成的复合管 两只两只PNP型型BJT组成的复合管组成的复合管 rberbe1(1 1)rbe2 1514.6.2 共集共集共集放大电路共集放大电路1. 复合管的主要特性复合管的主要特性PNP与与NPN型型BJT组成的复合管组成的复合管 NPN与与PNP型型BJT组成的复合管组成的复合管 rberbe11524.6.2 共集共集共集放大电路共集放大电路end2. 共集共集 共集放大电路的共集放大电路的Av、 Ri 、Ro 式中式中 1 2 rberbe1(1 1)rbe2 R LRe|RL RiRb|rbe(1 )R L 153154155156157158159160161162163
50、4.7 放大电路的频率响应放大电路的频率响应4.7.1 单时间常数单时间常数RC电路的频率响应电路的频率响应4.7.2 BJT的高频小信号模型及频率参数的高频小信号模型及频率参数4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应单级共射极放大电路的频率响应4.7.4 单级共集电极和共基极放大电路的高频响应单级共集电极和共基极放大电路的高频响应4.7.5 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应 研究放大电路的动态指标（主要是增益）随信研究放大电路的动态指标（主要是增益）随信号频率变化的响应。号频率变化的响应。164增益的大小和相位随频率的变化幅频响应相频响应每只电容只对频谱一段影响较大：中频：耦合电
51、容短路，极间电容开路；低频：耦合电容不能短路，增益随频率降低减小，相移减小；高频：极间电容不能开路，增益随频率增加减小，相移增大。1654.7.1 单时间常数单时间常数RC电路的频率响应电路的频率响应1. RC低通电路的频率响应低通电路的频率响应（电路理论中的稳态分析）（电路理论中的稳态分析）RC电路的电压增益（传递函数）：电路的电压增益（传递函数）：则则且令且令又复又复变量变量电压增益的幅值（模）电压增益的幅值（模）（幅频响应）（幅频响应）电压增益的相角电压增益的相角（相频响应）（相频响应）增益频率函数增益频率函数RC低通电路低通电路 166最大误差最大误差 -3dB频率响应曲线描述频率响应
52、曲线描述幅频响应幅频响应1. RC低通电路的频率响应低通电路的频率响应相频响应相频响应1672. RC高通电路的频率响应高通电路的频率响应RC电路的电压增益：电路的电压增益：幅频响应幅频响应相频响应相频响应输出超前输入输出超前输入RC高通电路高通电路 1684.7.2 BJT的高频小信号模型及频率参数的高频小信号模型及频率参数1. BJT的高频小信号模型的高频小信号模型模型的引出模型的引出 rbe-发射结电阻发射结电阻re归算到基极回路的电阻归算到基极回路的电阻 -发射结电容发射结电容-集电结电阻集电结电阻 -集电结电容集电结电容 rbb -基区的体电阻，基区的体电阻，b是假想的基区内的一个点
53、是假想的基区内的一个点互导互导BJT的高频小信号模型的高频小信号模型 发射结电压对受控电流的控制能力169简化模型简化模型混合混合 型高频小信号模型型高频小信号模型1. BJT的高频小信号模型的高频小信号模型1702. BJT高频小信号模型中元件参数值的获得高频小信号模型中元件参数值的获得低频时，混合低频时，混合 模型模型与与H参数参数模型等价模型等价所以所以171又因为又因为从手册中查出从手册中查出所以所以2. BJT高频小信号模型中元件参数值的获得高频小信号模型中元件参数值的获得低频时，混合低频时，混合 模型模型与与H H参数参数模型等价模型等价1723. BJT的频率参数的频率参数由由H
54、参数可知参数可知即即根据混合根据混合 模型得模型得低频时低频时所以所以当当时，时，电容 会对BJT的电流放大系数产生频率效应173令令 的幅频响应的幅频响应共发射极截止频率共发射极截止频率特征频率特征频率共基极截止频率共基极截止频率3. BJT的频率参数的频率参数 的相频响应的相频响应f (1 0)f f fT 1744.7.3 单级共射极放大电路的频率响应单级共射极放大电路的频率响应1. 高频响应高频响应 型高频等效电路型高频等效电路1754.7.3 单级共射极放大电路的频率响应单级共射极放大电路的频率响应1. 高频响应高频响应 型高频等效电路型高频等效电路对节点对节点 c 列列KCL得得由
55、于输出回路电流比较大，所由于输出回路电流比较大，所以可以以可以 忽略忽略 的分流，得的分流，得称为称为密勒电容密勒电容而输入回路电流比较小，所以而输入回路电流比较小，所以不能不能忽略忽略 的电流。的电流。目标：断开输入输出之间的连接目标：断开输入输出之间的连接1764.7.3 单级共射极放大电路的频率响应单级共射极放大电路的频率响应同理，在同理，在c、e之间也可以求得之间也可以求得一个等效电容一个等效电容CM2，且，且等效后断开了输入输出之间的联系等效后断开了输入输出之间的联系1. 高频响应高频响应 型高频等效电路型高频等效电路1774.7.3 单级共射极放大电路的频率响应单级共射极放大电路的
56、频率响应1. 高频响应高频响应 型高频等效电路型高频等效电路目标：简化和变换目标：简化和变换 输出回路的时间常数输出回路的时间常数远小于输入回路时间常数，远小于输入回路时间常数，考虑高频响应时可以忽略考虑高频响应时可以忽略CM2的影响。的影响。1784.7.3 单级共射极放大电路的频率响应单级共射极放大电路的频率响应1. 高频响应高频响应 型高频等效电路型高频等效电路目标：简化和变换目标：简化和变换1794.7.3 单级共射极放大电路的频率响应单级共射极放大电路的频率响应1. 高频响应高频响应高频响应和上限频率高频响应和上限频率由电路得由电路得电压增益频响电压增益频响其中其中中频增益或通中频增
57、益或通带源电压增益带源电压增益上限频率上限频率1801. 高频响应高频响应高频响应和上限频率高频响应和上限频率RC低通电路低通电路共射放大电路共射放大电路频率响应曲线变化趋势相同频率响应曲线变化趋势相同 180 arctg(f/fH) 相频响应相频响应幅频响应幅频响应181增益增益-带宽积带宽积BJT 一旦确定，一旦确定，带宽增益积基本为常数带宽增益积基本为常数1. 高频响应高频响应当当RbRs及及Rbrbe时，有时，有 182例题例题 解：解：模型参数为模型参数为例例4.7.1 设共射放大电路在室温下运行，其参数为：设共射放大电路在室温下运行，其参数为：负载开路，负载开路，Rb足够大忽略不计
58、。试计算它的低频电压增益和上限频率。足够大忽略不计。试计算它的低频电压增益和上限频率。低频电压增益为低频电压增益为又因为又因为所以上限频率为所以上限频率为1832. 低频响应低频响应低频等效电路低频等效电路1842. 低频响应低频响应低频等效电路低频等效电路Rb=（Rb1/Rb2）远大于）远大于Ri ，CeCb2 Ri185中频区中频区(即通常内即通常内)源电压增益源电压增益当当则则下限频率取决于下限频率取决于2. 低频响应低频响应低频响应低频响应当当1862. 低频响应低频响应低频响应低频响应 下限频率取决于下限频率取决于当当 时，时，相频响应相频响应 180 arctg( fL1 / f)
59、 180arctg(fL1/f) 幅频响应幅频响应1872. 低频响应低频响应低频响应低频响应包含包含fL2的幅频响应的幅频响应1884.7.4 单级共集电极和共基极放大电路的高频响应单级共集电极和共基极放大电路的高频响应1. 共基极放大电路的高频响应共基极放大电路的高频响应高频等效电路高频等效电路189高频响应高频响应特征频率特征频率1. 共基极放大电路的高频响应共基极放大电路的高频响应其中其中由于由于re很小很小由于由于Cb c很小，很小，fH2也很高。也很高。 1904.7.4 单级共集电极和共基极放大电路的高频响应单级共集电极和共基极放大电路的高频响应2. 共集电极放大电路的上限频率共
60、集电极放大电路的上限频率1911. 多级放大电路的增益多级放大电路的增益 前级的开路电压是下级的信号源电压前级的开路电压是下级的信号源电压 前级的输出阻抗是下级的信号源阻抗前级的输出阻抗是下级的信号源阻抗 下级的输入阻抗是前级的负载下级的输入阻抗是前级的负载4.7.5 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应1922. 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应 多级放大电多级放大电路的通频带比路的通频带比它的任何一级它的任何一级都窄。都窄。（以两级为例）（以两级为例）则单级的上下限频率处的增益为则单级的上下限频率处的增益为当两级增益和频带均相同时，当两级增益和频带均相同时，两级的增益为两级的增益为即两级的带宽小于单级带宽。即两级的带宽小于单级带宽。4.7.5 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应end193
