第4章-模电PPT课件

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1、4.1 半导体三极管（半导体三极管（BJT） 4.2 共射极放大电路共射极放大电路 4.3 图解分析法图解分析法4.4 小信号模型分析法小信号模型分析法4.5 放大电路的工作点稳定问题放大电路的工作点稳定问题4.6 共集电极电路和共基极电路共集电极电路和共基极电路4.7 放大电路的频率响应放大电路的频率响应重点！2021/8/3114.1.1 BJT的结构简介的结构简介4.1 半导体三极管（半导体三极管（BJT）4.1.2 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理4.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线4.1.4 BJT的主要参数的主要参数2021/8/3124.1.1 BJT三极管的结构

2、简介三极管的结构简介 半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类型型:NPN型和型和PNP型。型。两种类型的三极管两种类型的三极管发射结发射结(Je) 集电结集电结(Jc) 基极基极，用B或b表示 发射极发射极用E或e表示集电极集电极用C或c表示 发射区发射区集电区集电区基区基区三极管符号三极管符号2021/8/313 结构特点：结构特点： 发射区发射区的掺杂的掺杂浓度最高浓度最高； 集电区集电区掺杂浓度低于发射区，且掺杂浓度低于发射区，且面积大面积大； 基区基区很很薄薄，一般在几个微米至几十个微米，且，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂掺杂浓度浓

3、度最最低低。管芯结构剖面图管芯结构剖面图内内部部条条件件2021/8/3144.1.2 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理 三极管的放大作用是在一定的三极管的放大作用是在一定的外部条件外部条件控制下，通控制下，通过载流子传输体现出来的。过载流子传输体现出来的。外部条件：外部条件：发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏。对对NPN：VCVBVE对对PNP：VCVB ICBO 为电流放大系数，为电流放大系数，它它只与管子的结构尺寸和掺只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压杂浓度有关，与外加电压无关无关。一般。一般 = 0.9 0.99IE=IB+ IC载流子的传输过程载流子

4、的传输过程2021/8/318根据根据 是另一个电流放大系数，是另一个电流放大系数，同样，它也只与管同样，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 1IE=IB+ IC IC= InC+ ICBO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2021/8/319电流分配关系电流分配关系I IE E=I=IC C+I+IB BI IC C=I=IE E I IC C= = IIB B I IE E= =（1+1+）I IB B 2021/8/31103. 三极管的三种组态三极管的三种

5、组态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CC表示表示;共基极接法共基极接法，基极作为公共电极，用，基极作为公共电极，用CB表示。表示。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CE表示；表示；BJT的三种组态的三种组态2021/8/3111RLecb1k 图图 03.1.05 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使使当则则电压放大倍数电压放大倍数VEEVCCVEBIBIEIC+-vI+vEBvO+-+iC+iE+iB iE = -1 mA， iC = iE = -0.98 mA， vO =

6、- iC RL = 0.98 V=980mV， = 0.98 时，时，2021/8/3112+-bceRL1k共射极放大电路 图图 03.1.06 共射极放大电路共射极放大电路VBBVCCVBEIBIEIC+-vI+vBEvO+-+iC+iE+iB vI = 20mV 设设若若则则电压放大倍数电压放大倍数 iB = 20 uA vO = - iC RL = -0.98 V， = 0.98使使4. 放大作用放大作用492021/8/3113 综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极发射极电流能够通过基区传输，然

7、后到达集电极而实现的。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：发射区杂质浓度高发射区杂质浓度高, 基区浓度低且薄基区浓度低且薄, 集电区面积大。集电区面积大。（2）外部条件：外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。发射结正向偏置，集电结反向偏置。4.1.2 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理2021/8/3114vCE = 0V+-bce共射极放大电路VBBVCCvBEiCiB+-vCE iB=f(vBE) vCE=const(2) 当当vCE1V时，时， vCB= vCE - - vBE0，集电结已进入反偏状态，开始收，集

8、电结已进入反偏状态，开始收 集电子，基区复合减少，同样的集电子，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。vCE = 0V vCE 1V(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4.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线（以共射极放大电路为例）（以共射极放大电路为例）2021/8/3115(3) 输入特性曲线的三个部分输入特性曲线的三个部分死区死区 死区电压死区电压 Si 0.5V Si 0.5V Ge 0.1V Ge 0.1V 非线性区非线性区线性区线性区u uBE BE Si

9、0.7VSi 0.7V Ge 0.3V Ge 0.3V1. 输入特性曲线输入特性曲线4.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线2021/8/3116饱和区：饱和区：iC明显受明显受vCE控控制的区域，该区域内，制的区域，该区域内，一般一般vCE0.7V(硅管硅管)。此时，此时，发射结正偏，集发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很电结正偏或反偏电压很小小。 VC VBVEiC=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:4.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线截止区：截止区：iC接近零的接近零的区域，相当区域，相当iB=0的曲的曲线的下方

10、。此时，线的下方。此时， vBE小于死区电压，小于死区电压，集电结反偏集电结反偏。 VCVB VE放大区：放大区：iC平行于平行于vCE轴的轴的区域，曲线基本平行等距。区域，曲线基本平行等距。此时，此时，发射结正偏，集电发射结正偏，集电结反偏结反偏。对对NPN：VCVBVE+-bce共射极放大电路VBBVCCvBEiCiB+-vCE2021/8/31174.1.4 BJT的主要参数的主要参数 ( (1)1)共发射极共发射极直流直流电流放大系数电流放大系数 =（ICICEO）/IBIC / IB vCE=const1. 电流放大系数电流放大系数 例:VCE=7V时,b点,IB=200A,IC=1

11、5mA, 则15mA/200A=752021/8/3118(2) 共发射极共发射极交流交流电流放大系数电流放大系数 = IC/ IB vCE=const4.1.4 BJT的主要参数的主要参数1. 电流放大系数电流放大系数 2021/8/3119 (3) 共基极共基极直流直流电流放大系数电流放大系数 =（ICICBO）/IEIC/IE (4) 共基极共基极交流交流电流放大系数电流放大系数 = IC/ IE VCB=const 当当I ICBOCBO和和I ICEOCEO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1. 电流放大系数电流放大系数 20

12、21/8/3120 (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 2. 极间反向电流极间反向电流ICEO (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 即输出特性曲即输出特性曲线线IB=0那条曲线所那条曲线所对应的对应的Y坐标的数值。坐标的数值。 ICEO也称为集电极也称为集电极发射极间穿透电流。发射极间穿透电流。2021/8/3121(1) 集电极最大允许电流集电极最大允许电流I ICMCM(2) 集电

13、极最大允许功率损耗集电极最大允许功率损耗P PCMCM P PCMCM= = I IC CV VCECE 3. 极限参数极限参数4.1.4 BJT的主要参数的主要参数2021/8/3122(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) EBO 3. 极

14、限参数极限参数4.1.4 BJT的主要参数的主要参数2021/8/3123 由由PCM、 ICM和和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。确定过损耗区、过电流区和击穿区。 输出特性曲线上的过损耗区和击穿区输出特性曲线上的过损耗区和击穿区2021/8/31244.1 BJT1. 既然既然BJT具有两个具有两个PN结，可否用两个二极管结，可否用两个二极管相联以构成一只相联以构成一只BJT，试说明其理由。，试说明其理由。2. 能否将能否将BJT的的e、c两个电极交换使用，为什么？两个电极交换使用，为什么？3. 为什么说为什么说BJT是电流控制器件？是

15、电流控制器件？2021/8/31254.2 共射极放大电路共射极放大电路 电路组成电路组成 简化电路及习惯画法简化电路及习惯画法 简单工作原理简单工作原理 放大电路的静态和动态放大电路的静态和动态 直流通路和交流通路直流通路和交流通路 书中有关符号的约定书中有关符号的约定2021/8/31264.2 共射极放大电路共射极放大电路1. 电路组成电路组成输入回路（基极回路）输入回路（基极回路）输出回路（集电极回路）输出回路（集电极回路）2021/8/31272. 简化电路及习惯画法简化电路及习惯画法习惯画法习惯画法 共射极基本放大电路共射极基本放大电路4.2 共共射极放射极放大电路大电路Vcc+1

16、2V2021/8/31283. 简单工作原理简单工作原理Vi=0Vi=Vsin t2021/8/31294. 放大电路的放大电路的静态和动态静态和动态 静态：静态：输入信号为零（输入信号为零（v vi= 0 = 0 或或 ii= 0= 0）时，）时，放大电路的工作状态，也称放大电路的工作状态，也称直流工作状态直流工作状态。 动态：动态：输入信号不为零时，放大电路的工作状输入信号不为零时，放大电路的工作状态，也称态，也称交流工作状态交流工作状态。 电路处于静态时，三极管个电极的电压、电电路处于静态时，三极管个电极的电压、电流在特性曲线上确定为一点，称为流在特性曲线上确定为一点，称为静态工作点静态

17、工作点，常称为常称为Q点。一般用点。一般用I IB、 I IC、和、和V VCE （或（或I IBQ、I ICQ、和、和V VCEQ ）表示。）表示。# # 放大电路为什么要建立正确的静态？放大电路为什么要建立正确的静态？放大电路为什么要建立正确的静态？放大电路为什么要建立正确的静态？3.2 共共射极放射极放大电路大电路2021/8/31305. 直流通路和交流通路直流通路和交流通路 共射极放大电路共射极放大电路交流通路交流通路 直流电源：内阻为零直流电源：内阻为零 耦合电容：通交流、隔直流耦合电容：通交流、隔直流 直流电源和耦合电容对交流相当于短路直流电源和耦合电容对交流相当于短路说明说明直

18、流通路直流通路直流电能流通的路径直流电能流通的路径交流通路交流通路交流电能流通的路径交流电能流通的路径2021/8/3131(a)(b)(c)(d)(f)(e)4.2 1. 下列下列af电路哪些具有放大作用？电路哪些具有放大作用？2021/8/31324.3 图解分析法图解分析法 用近似估算法求静态工作点用近似估算法求静态工作点 用图解分析法确定静态工作点用图解分析法确定静态工作点 交流通路及交流负载线交流通路及交流负载线 输入交流信号时的图解分析输入交流信号时的图解分析 BJT的三个工作区的三个工作区 输出功率和功率三角形输出功率和功率三角形 4.3.1 静态工作情况分析静态工作情况分析 4

19、.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析 2021/8/31334.3.1 静态工作情况分析静态工作情况分析1. 用近似估算法求静态工作点用近似估算法求静态工作点采用该方法，必须已知三极管的采用该方法，必须已知三极管的 值值。根据直流通路可知根据直流通路可知：直流通路直流通路+-一般硅管一般硅管VBE=0.7V，锗管，锗管VBE=0.3V。例例:=37.540A=1.5mA=12-1.54=6V=37.5300K4K4K12V2021/8/3134 采用该方法分析静态工作点，必须已知三极管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。的输入、输出特性曲线。 共射极放大电路共射

20、极放大电路2. 用图解分析法确定静态工作点用图解分析法确定静态工作点 首先，画出直流通路首先，画出直流通路直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+- 4.3.1 静态工作情况分析静态工作情况分析2021/8/3135直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+- 列输入回路方程：列输入回路方程：VBE =VCCIBRb 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 在输入特性曲线上，作出直线在输入特性曲线上，作出直线 VBE =VCCIBRb，两，两线的交点即是线的交点即是Q点，得到点，得到IBQ。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

21、负载线 VCE=VCCICRc， 与与IBQ曲线的交点即为曲线的交点即为Q点，从而得到点，从而得到VCEQ 和和ICQ。2021/8/3136 4.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析由交流通路得纯交流负载线：由交流通路得纯交流负载线： 共射极放大电路共射极放大电路交流通路交流通路icvce+-u uce= - -ic (R Rc c /R RL L) 因为交流负载线必过因为交流负载线必过Q点，点，即即 uce= uCE - VCEQ ic= iC - I ICQ 同时，令同时，令R R L L = = R Rc c/R RL L1. 交流通路及交流负载线交流通路及交流负载线则交流负载线为

22、则交流负载线为u uCECE - V - VCEQCEQ= = -(iC - I ICQ CQ ) ) R R L L 即即 iC = (-1/(-1/R R L L) ) u uCECE + + (1/(1/R R L L) ) V VCEQCEQ+ + I ICQCQ 过过输输出出特特性性曲曲线线上上的的Q点点做做一一条条斜斜率率为为- -1/R L 直直线线，该该直直线线即即为交流负载线。为交流负载线。 R R L L= = R RL LR Rc c， 是是交流负载电阻。交流负载电阻。 交流负载线是交流负载线是有交流输入信号时有交流输入信号时Q点的运动轨迹。点的运动轨迹。 2021/8/

23、31372. 输入交流信号时的图解分析输入交流信号时的图解分析 4.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析 共射极放大电路共射极放大电路通过图解分析，可得如下结论：通过图解分析，可得如下结论： 1. 1. vi vBE iB iC vCE |-vo| 2. 2. vo与与vi相位相反；相位相反； 3. 3. 可以测量出放大电路的电压放大倍数；可以测量出放大电路的电压放大倍数； 4. 4. 可以确定最大不失真输出幅度可以确定最大不失真输出幅度。# # 动态工作时，动态工作时，动态工作时，动态工作时， i iB B、 i iC C的实际电流方向是否改变，的实际电流方向是否改变，的实际电流方向是否

24、改变，的实际电流方向是否改变，v vCECE的实的实的实的实际电压极性是否改变？际电压极性是否改变？际电压极性是否改变？际电压极性是否改变？2021/8/3138 4.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析3. BJT的三个工作区的三个工作区当工作点进入饱和区或截止区时，将产生非线性失真当工作点进入饱和区或截止区时，将产生非线性失真。饱和区特点：饱和区特点： iC不再随不再随iB的增加而线性增加，即的增加而线性增加，即此时此时截止区特点：截止区特点：iB=0， iC= ICEOvCE= VCES ，典型值为，典型值为0.3V2021/8/3139波形波形的失真的失真饱和失真截止失真 由于放大

25、电路的工作点达到了三极管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。对于的饱和区而引起的非线性失真。对于NPN管，管，输出电压表现为底部失真。输出电压表现为底部失真。 由于放大电路的工作点达到了三极管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。对于的截止区而引起的非线性失真。对于NPN管，管，输出电压表现为顶部失真。输出电压表现为顶部失真。 注意：对于PNP管，由于是负电源供电，失真的表现形式，与NPN管正好相反。 4.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析3. BJT的三个工作区的三个工作区# # 放大区是否为绝对线性区？放大区是否为绝对线性区？放大区是否为

26、绝对线性区？放大区是否为绝对线性区？2021/8/3140 放大电路放大电路的动态范围的动态范围 放大电路要想放大电路要想获得大的不失真输获得大的不失真输出幅度，要求：出幅度，要求： 工作点工作点Q要设置在要设置在输出特性曲线放大区输出特性曲线放大区的中间部位；的中间部位； 4.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析3. BJT的三个工作区的三个工作区 要有合适的交流负载线要有合适的交流负载线。 2021/8/3141 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

27、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。此点。此时时BJT工作在哪个区域？（忽略工作在哪个区域？（忽略BJT的饱的饱和压降）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（40uA，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2021/8/

28、31421. 试分析下列问题：试分析下列问题： 共射极放大电路共射极放大电路（1）增大）增大Rc时，负载线将如时，负载线将如何变化？何变化？Q点怎样变化？点怎样变化？（2）增大）增大Rb时，负载线将如时，负载线将如何变化？何变化？Q点怎样变化？点怎样变化？（3）减小）减小VCC时，负载线将时，负载线将如何变化？如何变化？Q点怎样变化？点怎样变化？（4）减小）减小RL时，负载线将如时，负载线将如何变化？何变化？Q点怎样变化？点怎样变化？2021/8/3143 共射极放大电路共射极放大电路2. 放大电路如图所示。当测得放大电路如图所示。当测得BJT的的VCE 接近接近VCC=的值时，的值时，问管子

29、处于什么工作状态？可问管子处于什么工作状态？可能的故障原因有哪些？能的故障原因有哪些？截止状态截止状态答：答：故障原因可能有：故障原因可能有： Rb支路可能开路，支路可能开路，IB=0， IC=0， VCE= VCC - IC Rc= VCC 。 C1可能短路，可能短路， VBE=0， IB=0， IC=0， VCE= VCC - IC Rc= VCC 。2021/8/31444.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法1 BJT的小信号建模的小信号建模2 共射极放大电路的小信号模型分析共射极放大电路的小信号模型分析（意义、思路）（意义、思路）2021/8/3145建立小信号模型的意义建立小信

30、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 当放大电路的当放大电路的输入信号电压很小时输入信号电压很小时，就可以把三，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的分析计算计算非常困难。建立小信号模型，就是将非线性非常困难。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。器件做线性化处理，从而简

31、化放大电路的分析和设计。4.4.1 BJT的小信号建模的小信号建模2021/8/31461. 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，我双口网络，我们已经知道输入输出特性曲们已经知道输入输出特性曲线如下：线如下：iB=f(vBE) vCE=constiC=f(vCE) iB=const可以写成：可以写成：vBEvCEiBcebiCBJT双口网络双口网络2021/8/3147输出端交流短路时的输入电阻；输出端交流

32、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 H参数）。参数）。(1) H参数的引出参数的引出vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce2021/8/3148(2) 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hfeibicvceibvb

33、ehrevcehiehoevbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevcevBEvCEiBcebiCBJT双口网络双口网络 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。2021/8/3149(3) 模型的简化模型的简化hfeibicvceibvbehrevcehiehoe即即 rbe= hie = hfe uT = hre rce= 1/hoe一般采

34、用习惯符号一般采用习惯符号则则BJT的的H参数模型为参数模型为 ibicvceibvbeuT vcerberce uT很小，一般为很小，一般为10-3 10-4 ， rce很大，约为很大，约为100k 。故一故一般可忽略它们的影响，得到般可忽略它们的影响，得到简化电路简化电路 ib 是受控源是受控源 ，且为电流，且为电流控制电流源控制电流源(CCCS)。 电流方向与电流方向与ib的方向是关联的方向是关联的。的。 2021/8/3150(4) 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；=?在工程上常用以下公式估算在工程上常用以下公式估算则则 其中：解释：解释：为半导体的体电阻，

35、一般较小为半导体的体电阻，一般较小小功率管一般为小功率管一般为200300 几几常忽略常忽略为为PN结的结电阻，相对较大结的结电阻，相对较大反偏，很大反偏，很大几百几百K根据根据PN结方有程结方有程所以：所以：200！2021/8/31512 用用H参数小信号模型分析共射极基本放大电路参数小信号模型分析共射极基本放大电路 共射极放大电路共射极放大电路(1) 利用直流通路求利用直流通路求Q点点一般步骤一般步骤:估算Q画出小信号模型等效电路求出rbe求:AV、Ri、RO、AVS直流通路直流通路+-例：例：Vcc=12V，Rb=560K，RC=5K，RL=5K，=50，则：=500.02mA=1mA

36、IEQ=12V1mA5K=7V2021/8/3152(2) 画出小信号等效电路画出小信号等效电路RbviRbRbviRc共射极放大电路共射极放大电路icvce+-交流通路交流通路RbviRcRLH参数小信号等效电路参数小信号等效电路(3)求求rbe2021/8/3153(4) 求电压增益求电压增益AV、输入电阻输入电阻Ri、输出电阻输出电阻RO、外观电压增益外观电压增益AVS根据根据RbviRcRL则电压增益为则电压增益为（可作为公式）（可作为公式）2021/8/3154 求输入电阻求输入电阻RbRcRLRi 求输出电阻求输出电阻RbRcRLRo令令Ro = Rc 所以所以=1.5K/560K

37、1.5K=5K一般地说一般地说:希望放大器的输入电阻要高，输出电阻要低希望放大器的输入电阻要高，输出电阻要低2021/8/3155考虑信号源内阻考虑信号源内阻RS时的电压增益时的电压增益AVSRiAV可作为公式可作为公式2021/8/3156 4.3.8.a 电路如图所示。电路如图所示。试画出试画出其小信号等效模型电路。其小信号等效模型电路。 解：先画出交流通路解：先画出交流通路例题例题2021/8/31574.3.8.d2021/8/3158例题例题 解：解：（1）直流通路）直流通路（2）2. 放大电路如图所示。试求：（放大电路如图所示。试求：（1）Q点；（点；（2）、。已知已知 =50。2

38、021/8/31591. BJT小信号模型是在什么条件下建立的？受控小信号模型是在什么条件下建立的？受控源是何种类型的？源是何种类型的？2. 若用万用表的若用万用表的“欧姆欧姆”档测量档测量b、e两极之间的电两极之间的电阻，是否为阻，是否为rbe?2021/8/31604.4 放大电路的工作点稳定问题放大电路的工作点稳定问题 温度变化对温度变化对ICBO的影响的影响 温度变化对输入特性曲线的影响温度变化对输入特性曲线的影响 温度变化对温度变化对 的影响的影响 稳定工作点原理稳定工作点原理 放大电路指标分析放大电路指标分析 固定偏流电路与射极偏置电路的比较固定偏流电路与射极偏置电路的比较4.4.

39、1 温度对工作点的影响温度对工作点的影响4.4.2 射极偏置电路射极偏置电路2021/8/31614.4.1 温度对工作点的影响温度对工作点的影响1. 温度变化对温度变化对ICBO的影响的影响温度温度T ICBO ICEO 输出特性曲线上移输出特性曲线上移2. 温度变化对输入特性曲线的影响温度变化对输入特性曲线的影响温度温度T 输入特性曲线左移输入特性曲线左移IBIC3. 温度变化对温度变化对 的影响的影响温度温度T 输出特性曲线族间距增大输出特性曲线族间距增大总之：总之： ICBO ICEO T VBE IB IC 2021/8/31624.4.2 射极偏置电路射极偏置电路1. 稳定工作点原

40、理稳定工作点原理目标：温度变化时，使目标：温度变化时，使I IC C维持恒定。维持恒定。 如果温度变化时，如果温度变化时，b b点电位能基点电位能基本不变本不变，则可实现静态工作点的稳，则可实现静态工作点的稳定。定。T 稳定原理：稳定原理： IC IE IC VE 、VB不变不变 VBE IB （反馈控制）（反馈控制）b点电位基本不变的条件：点电位基本不变的条件：I1 IB ，此时，此时，不随温度变化而变化。不随温度变化而变化。VB VBE 且且Re可取可取大些，反馈控制作用更强。大些，反馈控制作用更强。 一般取一般取 I1 =(510)IB ， VB =3V5V 2021/8/3163（2）

41、静态工作点的估算）静态工作点的估算例：例：设：=50，VCC=12V，Rb1=50K，Rb2=20K， RC=5K，Re=2.7K，RL=5K=121(5+2.7)=4.3V=1/50=0.02mA=20A画直流通路画直流通路2021/8/31642. 放大电路动态指标分析放大电路动态指标分析 (AV、Ri、Ro)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增益增益可见：由于可见：由于Re的接入的接入Q稳定了，稳定了，但但AV下降了，且下降了，且Re越大越大AV下降越多下降越

42、多有待改进有待改进2021/8/3165输入电阻输入电阻根据定义根据定义则则输入电阻输入电阻可见：加了可见：加了ReRe后输入电阻提高了后输入电阻提高了I Ii i2021/8/3166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输入端短路输入端短路输出端开路输出端开路输出端口加测试电压输出端口加测试电压V VT T对回路对回路1和和2列列KVL方程方程r rcece对分析过程有影响，不能忽略对分析过程有影响，不能忽略其中其中则则当当时，时，一般一般（）由式得将式代入式并适当整理得：？考虑实际情况下，rceRe2021/8/3167电路改进电路改进输入电阻输入电阻2

43、021/8/31683. 固定偏流电路与射极偏置电路的比较固定偏流电路与射极偏置电路的比较 共射极放大电路共射极放大电路静态：静态：可见可见:两种放大电路两种放大电路计算静态工作点的方法是不一样的计算静态工作点的方法是不一样的!2021/8/31693. 固定偏流电路与射极偏置电路的比较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固定偏流共射极放大电路电压增益：电压增益：RbviRcRL固定偏流共射极放大电路固定偏流共射极放大电路输入电阻：输入电阻：输出电阻：输出电阻：Ro = Rc # # 射极偏置电路经改进后，既可以使其具有温度稳定性，射极偏置电路经改进后，既可以使其具有温度稳

44、定性，射极偏置电路经改进后，既可以使其具有温度稳定性，射极偏置电路经改进后，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？又可以使其具有与固定偏流电路相同的动态指标？又可以使其具有与固定偏流电路相同的动态指标？又可以使其具有与固定偏流电路相同的动态指标？2021/8/31702021/8/3171例例:射极分压式射极偏置电路如图所示，已知=80，VBE=0.7V，试求：（1）估算静态工作点（IBQ、ICQ、VCEQ）（2）计算AV、Ri、Ro及AVS（3）若在Re两端并联一个50F的电容 Ce，重新求解（1）和（2）解解:(1)2021/8/3172(2)求求AV、Ri

45、、Ro先求先求(3)若在若在Re旁并一个电容，则：旁并一个电容，则：RORC=3.3K 不变不变2021/8/31734.5 共集电极电路和共基极电路共集电极电路和共基极电路 电路分析电路分析 复合管复合管 静态工作点静态工作点 动态指标动态指标 三种组态的比较三种组态的比较4.5.1 共集电极电路共集电极电路4.5.2 共基极电路共基极电路2021/8/31744.5.1 共集电极电路共集电极电路也称为也称为射极输出器射极输出器1 1、求静态工作点、求静态工作点由由得得Re2021/8/3175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

46、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. 动态分析动态分析其中其中一般一般，则电压增益接近于，则电压增益接近于1 1， 即即电压跟随器电压跟随器2021/8/3176输入电阻输入电阻根据定义根据定义则输入电阻则输入电阻当当时，时，可见：输入电阻很大，比共射电路要大几十可见：输入电阻很大，比共射电路要大几十几百倍几百倍，？其中其中2021/8/3177则则输出电阻输出电阻其中其中当当输出电阻输出电阻时，时，输出电阻很小输出电阻很小且且越大越大R RO O越小越小根据定义根据定义？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，

47、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2021/8/3178共集放大电路的（射极输出器）的应用共集放大电路的（射极输出器）的应用V VO OV Vi iR RL L多级放大电路R Ri iR RO O共共集集共共集集共共集集共共射射共共射射2021/8/31792. 复合管复合管作用：提高电流放大系数，增大电阻作用：提高电流放大系数，增大电阻r rbebe复合管也称为复合管也称为达林顿管达林顿管2021/8/31804.5.2 共基极电路共基极电路1. 静态工作点静态工作点 直流通路与射极直流通路与射极偏

48、置电路相同偏置电路相同2021/8/31812. 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：2021/8/3182 共基极电路的输入电阻很小，最适合用来放大高频信号共基极电路的输入电阻很小，最适合用来放大高频信号共基极电路的输入电阻很小，最适合用来放大高频信号共基极电路的输入电阻很小，最适合用来放大高频信号 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻输入电阻小2021/8/31833. 三种组态的比较三种组态的比较电压增益：电压增益：输入电阻：输入电阻：输出电阻：输出电阻：2021/8/3184例题例题1. 放大电路如图所示。试求放大电路如图所示。试求

49、。已知已知 =50。 解：解：两者比较可看出增益明显提高两者比较可看出增益明显提高T592021/8/31854.6 组合放大电路组合放大电路2021/8/3186补充补充: 增益增益增益增益(A(AV V、A Ai i、A Ap p) )的的的的dbdb表示表示表示表示 电压增益A AV V、电流增益Ai和功率增益Ap，实际它们反映的是放大电路在输入信号的控制下，将直流电源供给的能量转换为信号能量的能力。它们是没有量纲的增益。 在工程上常用以10为底的对数增益来表达。其基本单位为Bel例：功率增益AP（Bel）但在实际应用中嫌“Bel”这个单位太大，故取其十分之一作单位，称为“分贝”“db”

50、。即：电压增益用电压增益用db表示为表示为：所以：所以：功率增益用功率增益用db表示为表示为：电流增益用电流增益用db表示为表示为：当输出量（当输出量（P PO O、V VO O、I IO O）大于大于输入量输入量（P Pi i、V Vi i、I Ii i）时）时，db为正值。即为正值。即放大放大当输出量（当输出量（P PO O、V VO O、I IO O）小于小于输入量输入量（P Pi i、V Vi i、I Ii i）时）时，db为为负值负值。即。即衰减衰减当输出量（当输出量（P PO O、V VO O、I IO O）等于等于输入量输入量（P Pi i、V Vi i、I Ii i）时）时，为

51、，为 0db。即。即 A=12021/8/3187例：例：某放大器的电压增益某放大器的电压增益AV=1000，用用dbdb表示为表示为某放大器的电压增益某放大器的电压增益AV=0.01，用用dbdb表示为表示为用对数方式表达放大电路的增益用对数方式表达放大电路的增益,在工程上得到广泛应用的理由是在工程上得到广泛应用的理由是:(1)当用对数坐标表达增益随频率变化的曲线时当用对数坐标表达增益随频率变化的曲线时, 可大大扩大增益变化的视野可大大扩大增益变化的视野(2)可将乘除运算化为加减运算可将乘除运算化为加减运算(3)2021/8/31884.7 放大电路的频率响应放大电路的频率响应 只作简单的定

52、性分析只作简单的定性分析输入信号Vi的频率并不是单一频率，而是包含多种频率，低的几个HZ，高的几百KHZ，几百MHZ2021/8/31891、频率响应的一般概念、频率响应的一般概念把电压增益的模与频率的关系把VO与Vi的相位差与频率的关系称幅频特性称幅频特性称相频特性称相频特性AVm0.707AVm下限频率f fLfHfL上限频率fH低频区低频区中频区中频区高频区高频区fHfL=BW 通频带通频带BW20db/十倍频程20db/十倍频程超前滞后45/十倍频程45/十倍频程例例：一个优质的音频放大器要求：BW=20HZ20KHZ那么为什么那么为什么随f或fAV呢？为什么随f，相位滞后随f相位超前

53、？2021/8/31902、 单级单级RC耦合放大电路的耦合放大电路的低频响应低频响应考虑到频率很低考虑到频率很低于是放大电路可以抽象为一个RC高通电路高通电路来模拟然后经数学推导得出结论：然后经数学推导得出结论：对幅频特性：对幅频特性：频率每下降十倍增益下降频率每下降十倍增益下降20db对相频特性：对相频特性：频率每下降十倍相位超前频率每下降十倍相位超前45见：见：P157158下面从物理意义的角度来解释下面从物理意义的角度来解释AV下降和产生相移的原因下降和产生相移的原因2021/8/3191（1）低频区）低频区AV下降的原因下降的原因C1对Vi有分压作用， 使净输入减小AVRe/1/jC

54、产生负反馈作用，使AVC2对VO有分压作用， 使净输出减小AV综合结果使频率每下降十倍，增益下降综合结果使频率每下降十倍，增益下降20db（2）产生附加相移的原因）产生附加相移的原因（用相量图解释）先单独考虑C1的影响，并设RbrbeIbVbeVOVC1Vi小于180若再分别考虑C2、Ce的影响 结论类似.综合考虑C1、C2、Ce的影响将使频率下降十倍，相移超前45（3）展宽低频区频带的简单措施）展宽低频区频带的简单措施C1、C2、Ce取大些取大些一般：一般：C1、C2 取取510F Ce 取取50100F2021/8/31923、 单级单级RC耦合放大电路的耦合放大电路的高频响应高频响应考虑

55、在高频区，频率很高管子的极间电容和电路的接线电容的影响该电路可抽象为一个低通电路该电路可抽象为一个低通电路然后经数学推导得出结论：对幅频特性：频率每升高十倍增益下降20db对相频特性：频率每升高十倍相位滞后45见：P155156下面也从物理意义的角度来解释下面也从物理意义的角度来解释AV下降和产生相移的原下降和产生相移的原2021/8/3193（1）AV下降的原因下降的原因Ci对输入电流有分流作用，使净输入电对输入电流有分流作用，使净输入电I Ib bIIC CVVO OAAV V CO对输出电流有分流作用，使净输电流对输出电流有分流作用，使净输电流I IO OVVO OAAV V综合结果将使

56、频率每上升十倍，相移滞后45综合结果使频率每上升十倍，增益下降综合结果使频率每上升十倍，增益下降20db（2 2）产生附加相移的原因）产生附加相移的原因）产生附加相移的原因）产生附加相移的原因单独考虑单独考虑C Ci i的作用，并的作用，并R Rb brrbebeRSVS+_CirbeVbe+_iiVRS+_iciib大于180ibVbeiciiiVRSVSVOii若考虑CO的影响结论类似.2021/8/3194本章小结本章小结1.三极管有两个PN结，由三个区、三个电极组，分NPN和PNP两 种类型。根据制造的材料不同，可分为硅管和锗管。2.三极管在制造时，必须满足内部条件，要工作在放大区必须

57、满足基本工作条件（外部条件） 3.工作在放大区时,IE=IB+IC，IC=IB，改变基极电流IB可控制集电极电流IC，所以说BJT三极管是一种电流控制器件，4.掌握和理解三极管输入特性曲线和输出特性曲线. 主要参数 、ICBO、ICEO、 PCM、ICM、V(BR)CEO5.放大电路有三种组态:即：共射极放大电路、共集电极放大电路、 共基极放大电路，不管是哪种组态，都必须发射结正偏集电结反偏。 三种组态的比较和各自的特点要掌握。6.放大电路的分析方法有两种：即图解分析法和小信号模型分析法。 静态工作点Q、AV、AVS、Ri、RO的计算要熟练掌握。8、增益的db表示及互相换算，定性了解频率响应的一般概念和影响频率响应的原因和简单措施。7、工作点的稳定及基极分压式射极偏置电路、工作点的稳定及基极分压式射极偏置电路2021/8/3195作业作业:P185 4.1.1 4.1.24.1.3 4.2.1 4.2.3 4.3.14.3.2 4.3.3 4.3.54.3.8的b,c 4.3.9 4.3.124.4.3, 4.4.4, 4.5.2 4.5.44.7.12021/8/31964.2.32021/8/31972mA0.5 12021/8/3198部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！