第第5 5章章 晶体三级管及其晶体三级管及其放大电路放大电路8/28/20241电路与模拟电子技术基础 •BJT：Bipolar Junction Transistor——双极型晶体管晶体管——（晶体三极管、半导体三极管三极管）﹡ ﹡双极型双极型器件两种两种载流子（多子、少子）8/28/20242电路与模拟电子技术基础 几种常见晶体管的外形 8/28/20243电路与模拟电子技术基础 5.1.1 晶体管的结构及其类型晶体管的结构及其类型ecb发射极发射极基极基极集电极集电极发射结发射结集电结集电结基区基区发射区发射区集电区集电区NPNcbeNPN(a) NPN管的管的原理结构原理结构示意示意图图(b) 电路符电路符号号（（base）） （（collector ））（（emitter））符号中发射极上的符号中发射极上的箭箭头方向，头方向，表示表示发射结发射结正偏时电流的流向正偏时电流的流向8/28/20244电路与模拟电子技术基础 晶体管的结构8/28/20245电路与模拟电子技术基础 PNPcbe(b) 电路符电路符号号(a) PNP型三极管的型三极管的原理结原理结构构符号中发射极上的符号中发射极上的箭箭头方向，头方向，表示表示发射结发射结正偏时电流的流向。
正偏时电流的流向8/28/20246电路与模拟电子技术基础 图图2-3 平面管结构剖面图平面管结构剖面图＊＊结构特点结构特点1、三区两、三区两结结2、基区很、基区很薄薄3、、e区区重重掺杂掺杂 c区区轻轻掺杂掺杂 b区掺杂区掺杂最轻最轻4、、集电区集电区的的面积面积则则比比发发射区做得射区做得大大，，这这是是三极管三极管实现电实现电流放大的内部条件流放大的内部条件8/28/20247电路与模拟电子技术基础 5.1.2 晶体管的电流分配与放大作用晶体管的电流分配与放大作用 （以（以NPNNPN管为例）管为例）一、放大状态下晶体管中载流子的运动一、放大状态下晶体管中载流子的运动BJT BJT 处于放大状态的条件：处于放大状态的条件：内部条件：内部条件：发射区重掺杂(故管子e、 c极不能互换)基区很薄(几个m)集电结面积大外部条件：外部条件：发射结正偏集电结反偏8/28/20248电路与模拟电子技术基础 NPN型晶体管的电流关系 8/28/20249电路与模拟电子技术基础 外加偏置电压要求外加偏置电压要求 对对 NPN管管UC ＞＞ UB＞＞ UE UC UEUB对对 PNP管管 要求要求 UC ＜＜ UB ＜＜ UE UC UEUB8/28/202410电路与模拟电子技术基础 共射极直流电流放大系数一般1 1、直流电流放大系数、直流电流放大系数8/28/202411电路与模拟电子技术基础 5.1.3 晶体管的共射特性曲线晶体管的共射特性曲线晶体管特性曲线：描述晶体管各极电流与极间电压关系的曲线。
icebiBC输出回路输入回路ecbiBiEceiEiCb(a)共发射极(b)共集电极(c)共基极 8/28/202412电路与模拟电子技术基础 下面以共射极电路为测试电路下面以共射极电路为测试电路μAmAVViBiCUCCUBBRCRB＋＋－－uBE＋＋－－uCE＋＋－－8/28/202413电路与模拟电子技术基础 5.1.3.1 共射极输入特性曲线共射极输入特性曲线共射组态晶体共射组态晶体管的输入特性：管的输入特性：μAmAVViBiCUCCUBBRCRB＋＋－－uBE＋＋－－uCE＋＋－－ 它是指一定集电极和发射极电压UCE下，三极管的基极电流IB与发射结电压UBE之间的关系曲线8/28/202414电路与模拟电子技术基础 cICeIENPNIBRCUCCUBBRBbIBNIENICN8/28/202415电路与模拟电子技术基础 5.1.3.2 共射极输出特性曲线共射极输出特性曲线共射组态晶体管的输出特性： 它是指一定基极电流IB下，三极管的输出回路集电极电流IC与集电结电压UCE之间的关系曲线8/28/202416电路与模拟电子技术基础 uCE/V5101501234iC/mAIB＝＝40 A 30 A 20 A 10 A 0 A cICeIENPNIBRCUCCUBBRB15VbIBNIENICN8/28/202417电路与模拟电子技术基础 共射输出特性曲线8/28/202418电路与模拟电子技术基础 一、放大区一、放大区★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1、基极电流 iB 对集电极电流 iC 的控制作用很强uCE/V5101501234饱饱和和区区截止区截止区iB＝－＝－ICBO放放大大区区iC/mAuCE＝＝uBEIB＝＝40 A 30 A 20 A 10 A 0 A 在数值上近似等于在数值上近似等于 β问题：问题：特性图中特性图中β=？？β=1008/28/202419电路与模拟电子技术基础 2、uCE 变化时, iC 影响很小（恒恒流特性流特性）uCE/V5101501234饱饱和和区区截止区截止区iB＝－＝－ICBO放放大大区区iC/mAuCE＝＝uBEIB＝＝40 A 30 A 20 A 10 A 0 A 即即： iC 仅决定于iB ，与输出环路的外电路无关。
放大区放大区8/28/202420电路与模拟电子技术基础 二、饱和区二、饱和区★发射结和集电发射结和集电结均正向偏置结均正向偏置uCE/V5101501234饱饱和和区区截止区截止区iB＝－＝－ICBO放放大大区区iC/mAuCE＝＝uBEIB＝＝40 A 30 A 20 A 10 A 0 A 临界饱和：临界饱和：uCE=uBE，，uCB=0(集电结零偏集电结零偏)8/28/202421电路与模拟电子技术基础 IcCeIENPNIBRCUCCUBBRBIbIBNIEPIENICNC1饱和区饱和区（（1）） iB一定时，一定时，iC比放大时要小比放大时要小 三极管的电流放大能力下降，通常有iC<βiB（（2））uCE 一定时一定时iB增大，增大，iC基本不变基本不变图2-6 饱和区载流子运动情况8/28/202422电路与模拟电子技术基础 三、截止区三、截止区★★发射结和集电结发射结和集电结均反向偏置均反向偏置iB =-iCBO （此时（此时iE =0 ）以下称为截止区以下称为截止区 工程上认为：工程上认为：iB =0 以下即为截止区以下即为截止区8/28/202423电路与模拟电子技术基础 ciCeiENPNiBRCUCCUBBRBICBO15VbIEBO图2-7 截止区载流子运动情况※若不若不计计穿透穿透电电流流ICEO，有，有iB、、iC近似近似为为0；；♀三个三个电电极的极的电电流都很流都很小，三极管小，三极管类类似于一似于一个开关个开关“断开断开”。
截止区截止区8/28/202424电路与模拟电子技术基础 5.1.4 晶体管的主要参数晶体管的主要参数一、电流放大系数一、电流放大系数1、共射直流放大倍数2、共射交流放大倍数常认为：常认为：8/28/202425电路与模拟电子技术基础 二、极间反向电流二、极间反向电流ICBOcICeIENPNIBRCUCCUBBRB15VbIBNIENICNICBO集电极基极间的反向饱和电流8/28/202426电路与模拟电子技术基础 集电极发射极间的穿透电流ICEOcICeIENPNIBRCUCCUBBRB15VbIBNIENICNICBO8/28/202427电路与模拟电子技术基础 2 2、集电极最大允许电流、集电极最大允许电流I ICMCM ICM：：β下降到正常值的2/3时的iC 当iC >ICM时，虽然管子不致于损坏，但β值已经明显减小8/28/202428电路与模拟电子技术基础 3 3、集电极最大允许耗散功率、集电极最大允许耗散功率P PCMCM 晶体管的安全工作区 功耗线PCM =iC·uCE8/28/202429电路与模拟电子技术基础 5.2 放大电路的组成和放大原放大电路的组成和放大原 5.2.1 放大电路概述放大电路概述8/28/202430电路与模拟电子技术基础 5.2.2. 基本共射极放大电路基本共射极放大电路给T提供适当的偏置集电极电阻，将集电极电流转换成集电极电压基极电阻，决定基极电流放大电路的核心输入交流电压信号基极电源，提供适当偏置输出电压信号地8/28/202431电路与模拟电子技术基础 静止状态（静态）静止状态（静态）：u ui i=0=0时时电路中各处的电压、电流都是不变的直流。
电路中各处的电压、电流都是不变的直流若UBB和和UCC能使T的发发射射结结正偏，集正偏，集电结电结反偏反偏→三极管工作在放大状三极管工作在放大状态态，则：8/28/202432电路与模拟电子技术基础 当 时ib含有交流分量含有交流分量→ic也有交流分量也有交流分量 →uce产生变化产生变化 →uO变化变化uO与与ui相比相比：①① uO幅度＞幅度＞ ui幅度幅度 ②②波形形状相同波形形状相同8/28/202433电路与模拟电子技术基础 ＊＊电压、电流等符号的规定电压、电流等符号的规定①①直流量：直流量： 大写字母+大写下标，如IB②②交流量：交流量： 小写字母+小写下标，如ib③③交流量有效交流量有效值值：： 大写字母+小写下标，如Ib④④瞬瞬时值时值（直流分量和交流分量之和）：（直流分量和交流分量之和）：小写字母+大写下标，如iB， iB= IB+ ib8/28/202434电路与模拟电子技术基础 uBEube叠加量叠加量交流分量交流分量tUBE直流分量直流分量 8/28/202435电路与模拟电子技术基础 重要：静态工作点的作用重要：静态工作点的作用静态工作点静态工作点Q Q（（QuiescentQuiescent）：）：静态时，晶体管的IB、IC、UBE和UCE 记作：IBQ、ICQ、UBEQ和UCEQ8/28/202436电路与模拟电子技术基础 • • 动态时（动态时（ui≠0）） ：：︱ui ︱ ＜UBE（ON） →发射结无法正偏发射结无法正偏→三极管一直在截止区三极管一直在截止区→ uo= UCE = UCC即使即使 ︱︱u ui i ︱︱＞＞ U UBEBE（（ONON）），， 输出仍然严重失真。
输出仍然严重失真 只有在信号的整个周期内晶体管始终工作在只有在信号的整个周期内晶体管始终工作在放大状态，输出信号才不会产生失真放大状态，输出信号才不会产生失真为什么要设计静态工作点？为什么要设计静态工作点？8/28/202437电路与模拟电子技术基础 静态工作点的作用：静态工作点的作用： 保证放大电路中的三极管正常工作保证放大电路中的三极管正常工作 ，，保证放大电路输出不产生失真保证放大电路输出不产生失真放大电路的基本要求：放大电路的基本要求：①①输出不失真输出不失真②②输出能够放大输出能够放大 8/28/202438电路与模拟电子技术基础 晶体管放大电路的放大原理晶体管放大电路的放大原理当ui≠0→iB=IBQ+ib→iC=ICQ+ic=ICQ+βib→uCE=UCEQ+uce→uo=uce ∵ic↑ →uCE↓ ic↓ →uCE↑∴∴方向和方向和ic相反相反8/28/202439电路与模拟电子技术基础 8/28/202440电路与模拟电子技术基础 结结 论论•设置合适的静态工作点，让交流信号承载在直流分量之上，保证晶体管在输入保证晶体管在输入信号的整个周期内始终工作在放大状态，信号的整个周期内始终工作在放大状态，输出电压波形才不会产生非线性失真。
输出电压波形才不会产生非线性失真•基本共射放大电路的电压放大作用是利用晶体管的电流放大作用，并依靠依靠RC将将电流的变化转化成电压的变化来实现的电流的变化转化成电压的变化来实现的8/28/202441电路与模拟电子技术基础 组成放大电路必须组成放大电路必须遵守的原则遵守的原则①①设置合适的静态工作点，使三极管偏置设置合适的静态工作点，使三极管偏置于于放大状态放大状态②②输入信号能够作用于的输入回路输入信号能够作用于的输入回路(基极基极-发射极回路发射极回路)③③必须设置合理的信号通路必须设置合理的信号通路8/28/202442电路与模拟电子技术基础 基本放大电路的组成原则基本放大电路的组成原则RCVRBUCCuo＋＋C2RL＋＋－－＋＋－－ui＋＋C1UCC：：直流电源直流电源RB：：基极偏置电阻基极偏置电阻RC：：集电极偏置电阻集电极偏置电阻RL：：负载电阻负载电阻Ui：：正弦信号源电压正弦信号源电压及内阻及内阻C1、、C2 ：：耦合电容耦合电容8/28/202443电路与模拟电子技术基础 •直接耦合直接耦合：电路中信电路中信号源与放大电路，放号源与放大电路，放大电路与负载电阻均大电路与负载电阻均直接直接相连相连。
RCVRBUCCuoRL＋＋－－＋＋－－ui 直接耦合共射放大电路 •阻容耦合阻容耦合：电路中信电路中信号源与放大电路，放号源与放大电路，放大电路与负载电阻均大电路与负载电阻均通过通过电容电容相连RCVRBUCCuo＋＋C2RL＋＋－－＋＋－－ui＋＋C1 阻容耦合共射放大电路 8/28/202444电路与模拟电子技术基础 电容电容C1、、C2（一般几微法到几十微法）（一般几微法到几十微法）： 隔离直流隔离直流 通过交流通过交流RCVRBUCCuo＋＋C2RL＋＋－－＋＋－－ui＋＋C1 阻容耦合共射放大电路 作用：作用：静态工作点与信静态工作点与信号源内阻和负号源内阻和负载电阻无关，载电阻无关，且不受输入交且不受输入交流信号的影响流信号的影响8/28/202445电路与模拟电子技术基础 补：补： 直流通路和交流通路直流通路和交流通路•直流通路：直流通路：直流电源作用下直流电流流直流电源作用下直流电流流经的道路经的道路•画直流通路的原则画直流通路的原则①①C C开路开路②②L L短路短路③③输入信号为输入信号为0 0（保留内阻）（保留内阻）RCVRBUCCuo＋＋C2RL＋＋－－＋＋－－ui＋＋C1 阻容耦合共射放大电路 8/28/202446电路与模拟电子技术基础 RCVRBUCCuo＋＋C2RL＋＋－－＋＋－－ui＋＋C1 阻容耦合共射放大电路 RBUCCRC (a)直流通路直流通路直流通路直流通路8/28/202447电路与模拟电子技术基础 •交流通路：交流通路：只考虑交流信号的分电路只考虑交流信号的分电路•画交流通路的原则画交流通路的原则①①C C短路短路②②直流电源对地短路直流电源对地短路（恒压源处理）（恒压源处理）RCVRBUCCuo＋＋C2RL＋＋－－＋＋－－ui＋＋C1 阻容耦合共射放大电路 交流通路交流通路8/28/202448电路与模拟电子技术基础 RCVRBUCCuo＋＋C2RL＋＋－－＋＋－－ui＋＋C1 阻容耦合共射放大电路 RCuous＋＋－－RsRBRL＋＋－－IiIo (b)交流通路交流通路交流通路交流通路8/28/202449电路与模拟电子技术基础 练习：请画出下面电路的直流通路的交流通路。
练习：请画出下面电路的直流通路的交流通路a) (c)8/28/202450电路与模拟电子技术基础 直流通路直流通路交流通路交流通路8/28/202451电路与模拟电子技术基础 直流通路直流通路交流通路交流通路8/28/202452电路与模拟电子技术基础 由由于于交交流流信信号号均均叠叠加加在在静静态态工工作作点点上上，，且且交交流流信信号号幅幅度度很很小小，，因因此此对对工工作作在在放放大大模模式式下下的的电电路路进进行行分析时，应先进行直流分析，后进行交流分析分析时，应先进行直流分析，后进行交流分析 5.3 放大电路的分析放大电路的分析直流分析法直流分析法分析指标：分析指标：IBQ、、ICQ、、UCEQ分析方法：分析方法：图解法、估算法图解法、估算法 交流分析法交流分析法分析指标：分析指标：Au 、、Ri 、、Ro分析方法：分析方法：图解法、微变等效电路法图解法、微变等效电路法 8/28/202453电路与模拟电子技术基础 例例1：： 晶体管电路如图晶体管电路如图 (a)所示。
若已知晶所示若已知晶体管工作在放大状态，试计算晶体管的体管工作在放大状态，试计算晶体管的IBQ，，ICQ和和UCEQa) 电路电路ICQ＋＋－－UCEQRBUBBIBQUCCRCeRBUBE(on)bIBQβIBQcICQUCCRC＋＋－－UCE QUBB (b)直流等效电路直流等效电路图图 ：晶体管直流电路分析：晶体管直流电路分析5.3.1 放大电路的静态分析放大电路的静态分析8/28/202454电路与模拟电子技术基础 解：解： 因为晶体管工作在放大状态这时用图因为晶体管工作在放大状态这时用图 (b)的模型代替晶体管，便得到图的模型代替晶体管，便得到图)所示的直流等所示的直流等效电路由图可知效电路由图可知故有故有8/28/202455电路与模拟电子技术基础 2 静态工作点的图解分析法静态工作点的图解分析法图解法：图解法：在已知放大管的输入特性、输出特性以及放大电路中其它各元件参数的情况下，利用作图的方法对放大电路进行分析优点：优点：直观、形象直观、形象8/28/202456电路与模拟电子技术基础 静态工作点：静态工作点：IBQ、、UBEQ和和ICQ、、UCEQ1、 IBQ、、UBEQ的求解的求解一般不一般不用图解法确定，用图解法确定，而用估算法。
而用估算法 UBEQ=0.7V（硅管） 或0.3V（锗管） RBUCCRC 共射放大器的直流通路8/28/202457电路与模拟电子技术基础 2、 ICQ、、UCEQ的求解的求解输出特性曲线与输出回路方程的交点为静态工作点输出特性曲线与输出回路方程的交点为静态工作点QRBUCCRCiB＝＝IBQuCE0NQMiCUCEQUCCICQUCCRC(a)直流负载线与直流负载线与Q点点直流负载线直流负载线8/28/202458电路与模拟电子技术基础 例例2：： 在图在图2―20(a)电路中，若电路中，若RB=300kΩ, RC=4kΩ,UCC=12V，，ß=40 ß=40 若若晶体管的输出特性曲线如图晶体管的输出特性曲线如图2―21(b)所示，试用所示，试用图解法确定直流工作点图解法确定直流工作点RBUCCRCIBQICQ＋－UCEQ(a)直流通路输出回路满足：输出回路满足：UCC=UCEQ+ICQ×RC 放大器的直流图解分析8/28/202459电路与模拟电子技术基础 放大器的直流图解分析放大器的直流图解分析(b)Q点与点与RB、、RC的关系的关系uCE/V21012012340μA30μA20μA10μAiC/mA4684MNQ①①②②RBQ3Q2Q4RCRBQ1RCRBUCCRCIBQICQ＋－UCEQ8/28/202460电路与模拟电子技术基础 总总 结结——输出特性曲线，由晶体管的特输出特性曲线，由晶体管的特性决定性决定——直流负载线，由外电路特直流负载线，由外电路特性决定性决定静态工作点为下面两条曲线的交点：静态工作点为下面两条曲线的交点：8/28/202461电路与模拟电子技术基础 补充：补充： 晶体管工作状态的判断方法晶体管工作状态的判断方法例例3 电电路路如如下下图图所所示示。
已已知知β=50，，试试求求ui分分别别为０Ｖ和３Ｖ时输出电压为０Ｖ和３Ｖ时输出电压uo的值RＣＣ3kUCC5VRB39kui＋＋－－＋＋－－uo 例３电路图8/28/202462电路与模拟电子技术基础 解：解：①①ui=0V第一步：判断晶体管第一步：判断晶体管是否截止是否截止∵∵ ui=0V ∴∴ui＜＜UBE(on)∴∴e结反偏结反偏又又∵∵ ui ＜＜UCC ∴∴c结反偏结反偏∴∴晶体管处于晶体管处于截止区截止区RＣＣ3kUCC5VRB39kui＋＋－－＋＋－－uo 例３电路图•此时：此时： IBQ=ICQ=IEQ=０，０， UBEQ= 0，， UCEQ=UCC 8/28/202463电路与模拟电子技术基础 解：解：②②ui=３３V第一步：判断晶体管是否截止第一步：判断晶体管是否截止∵∵ ui=３３V ∴∴ ui＞＞UBE(on)∴∴e结正偏结正偏∴∴晶体管不截止晶体管不截止∴∴判断ｃ结是正偏还是反偏判断ｃ结是正偏还是反偏RＣＣ3kUCC5VRB39kui＋＋－－＋＋－－uo 例３电路图8/28/202464电路与模拟电子技术基础 第二步：判断晶体管处于第二步：判断晶体管处于放大状态还是饱和状态放大状态还是饱和状态方法：假设法方法：假设法设：晶体管处于放大状态设：晶体管处于放大状态则则RＣＣ3kUCC5VRB39kui＋＋－－＋＋－－uo 例３电路图RBｕｕｉｉRＣＣUCCUBE(on)βIBQ8/28/202465电路与模拟电子技术基础 R33kUCC5VRB39kui＋＋－－＋＋－－uo 例３电路图即：即：UCEQ＜＜UBE(on)∴∴ｃ结正偏ｃ结正偏与放大区的要求不符与放大区的要求不符∴∴ 晶体管处于 晶体管处于饱和区饱和区RBｕｕｉｉRＣＣUCCUBE(on)βIBQ8/28/202466电路与模拟电子技术基础 R33kUCC5VRB39kui＋＋－－＋＋－－uo 例３电路图∵临界饱和时，ｃ结零偏∴UBC=UBE(on)－UCE(sat)临界=0，即UCE(sat)临界=UBE(on)饱和时硅管UCEＱ=0.3V 锗管UCEＱ=0. 1V8/28/202467电路与模拟电子技术基础 晶体管工作状态的判断步骤晶体管工作状态的判断步骤UBE≤UBE(on)且且UBE＜＜UCE，则晶体管截止，则晶体管截止1、首先判断晶体管是否截止；、首先判断晶体管是否截止；此时：此时：IBQ=ICQ=IEQ=0，， 若 若UBB>UBE(on),则发射结正偏，下面关键是判则发射结正偏，下面关键是判断集电结是正偏还是反偏。
断集电结是正偏还是反偏8/28/202468电路与模拟电子技术基础 2、判断晶体管是处于、判断晶体管是处于放大放大状态还是状态还是饱和饱和状态：状态：方方法法：：假假设设法法（（假假设设处处于于放放大大区区，，计计算算Ｑ点参数）Ｑ点参数）则晶体管处于放大状态；则晶体管处于放大状态；则晶体管处于饱和状态；则晶体管处于饱和状态；硅管UCEＱ=0.3V，锗管UCEＱ=0. 1V8/28/202469电路与模拟电子技术基础 补充例题补充例题1电路电路补充例题补充例题1、、 晶体管电路如下图所示已知晶体管电路如下图所示已知β=100，，试判断晶体管的工作状态试判断晶体管的工作状态5VRBUBBRERCUCC500KΩ1KΩ2K Ω12V8/28/202470电路与模拟电子技术基础 1.先判断晶体管是否处于截止状态：先判断晶体管是否处于截止状态：∴∴晶体管不处于晶体管不处于截止状态截止状态；；2.再判断晶体管是处于放大状态还是饱和状态：再判断晶体管是处于放大状态还是饱和状态：∴∴晶体管处于放大状态；晶体管处于放大状态；8/28/202471电路与模拟电子技术基础 补充例题补充例题2电路电路补补充充例例题题2 晶晶体体管管电电路路如如下下图图所所示示。
已已知知β=100，，试判断晶体管的工作状态试判断晶体管的工作状态5VRBUBBRCUCC500KΩ50KΩ2K Ω12V8/28/202472电路与模拟电子技术基础 1.先判断晶体管是否处于截止状态：先判断晶体管是否处于截止状态：∴∴晶体管不处于晶体管不处于截止状态截止状态；；2.再判断晶体管是处于放大状态还是饱和状态：再判断晶体管是处于放大状态还是饱和状态：∵∵ UBB - UBE(on) =IBQRB8/28/202473电路与模拟电子技术基础 ∴∴晶体管不可能处于放大区，而应工作在饱和区；晶体管不可能处于放大区，而应工作在饱和区；8/28/202474电路与模拟电子技术基础 5.3.2 共射放大电路的动态分析共射放大电路的动态分析1 微变等效电路法微变等效电路法所谓放大电路的微变等效电路，就是把非所谓放大电路的微变等效电路，就是把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路，就是把晶体管等效为一个线性个线性电路，就是把晶体管等效为一个线性元件8/28/202475电路与模拟电子技术基础 晶体管的微变等效电路模型8/28/202476电路与模拟电子技术基础 8/28/202477电路与模拟电子技术基础 ＊＊ rbb’ ：基区体电阻，不能忽略。
基区体电阻，不能忽略＊＊ rb’c：很大：很大（几十（几十M）），可做开路处理可做开路处理＊＊若若rce＞＞＞＞RL’或或︱︱UA︱︱= ∞，可忽略，可忽略rcegmube＋－ucerce＋－uberb’ebceb′rbb’ 共射低频混合共射低频混合ππ型模型型模型8/28/202478电路与模拟电子技术基础 说明说明①①只适用小信号交流分析（不能用来求只适用小信号交流分析（不能用来求Q Q点）点）②②只针对低频只针对低频③③参数与参数与Q Q有关有关 先求先求Q Q点点 Q Q点变化点变化→→参数变化参数变化8/28/202479电路与模拟电子技术基础 等效电路法分析共射放大电路等效电路法分析共射放大电路根据直流通路估算直流工作点根据直流通路估算直流工作点确定放大器交流通路、交流等效电路确定放大器交流通路、交流等效电路计算放大器的各项交流指标计算放大器的各项交流指标8/28/202480电路与模拟电子技术基础 ＋＋－－－－＋＋＋＋－－UoUiUsRsRB2＋＋C1RECE＋＋RLUCCRCRB1＋＋C2 共射极放大器及其交流等效电路共射极放大器及其交流等效电路(a)电路电路8/28/202481电路与模拟电子技术基础 解：首先根据直流通路以及直流大信号等效电路求解：首先根据直流通路以及直流大信号等效电路求解出放大器的静态工作点。
解出放大器的静态工作点 第二步画放大器的交流通路然后将通路中的晶体第二步画放大器的交流通路然后将通路中的晶体管用等效小信号模型代替管用等效小信号模型代替分析各性能指标主要包括以下性能指标：分析各性能指标主要包括以下性能指标： 求求Q点点 画直流通路画直流通路画交流通路画交流通路画等效通路画等效通路计算交流参数计算交流参数8/28/202482电路与模拟电子技术基础 (b)交流等效电路交流等效电路 共射极放大器及其交流等效电路共射极放大器及其交流等效电路UiRi＋＋＋＋－－－－RsRB2rbeIiRCRLUo＋＋－－eIbβIbrceRoIcIobcRB1Us8/28/202483电路与模拟电子技术基础 一、电压放大倍数一、电压放大倍数------无量纲参数无量纲参数UiRi＋＋＋＋－－－－RsRB2rbeIiRCRLUo＋＋－－eIbβIbrceRoIcIobcRB1Us8/28/202484电路与模拟电子技术基础 关于电压放大倍数关于电压放大倍数Au的讨论的讨论3.输出电压与输入电压输出电压与输入电压反相反相当忽略当忽略rbb’时，时，8/28/202485电路与模拟电子技术基础 二、输入电阻二、输入电阻Ri定义：从放大器输入端看进去的电阻，即：定义：从放大器输入端看进去的电阻，即： ＋＋－－UsAuoUiRL＋＋－－RsUiRi＋＋－－Ro＋＋－－UoRi表征放大器从信号源获得信号的能力。
表征放大器从信号源获得信号的能力8/28/202486电路与模拟电子技术基础 UiRi＋＋＋＋－－－－RsRB2rbeIiRCRLUo＋＋－－eIbβIbrceRoIcIobcRB1Us8/28/202487电路与模拟电子技术基础 ＋＋－－UsAuoUiRL＋＋－－RsUiRi＋＋－－Ro＋＋－－Uo三、输出电阻三、输出电阻Ro定义：从放大器输出端看进去的电阻定义：从放大器输出端看进去的电阻 根据戴维南定理，可得：根据戴维南定理，可得： Ro是一个表征放大器带负载能力的参数是一个表征放大器带负载能力的参数8/28/202488电路与模拟电子技术基础 UiRi＋＋＋＋－－－－RsRB2rbeIiRCRLUo＋＋－－eIbβIbrceRoIcIobcRB1Us8/28/202489电路与模拟电子技术基础 对于对于电压输出电压输出Ro越小，带负载能力越强，即负越小，带负载能力越强，即负载变化时放大器输出给负载的电压基本不变载变化时放大器输出给负载的电压基本不变 对于对于电流输出电流输出Ro越大，带负载能力越强，即负越大，带负载能力越强，即负载变化时放大器输出给负载的电流基本不变载变化时放大器输出给负载的电流基本不变。
＋＋－－UsAuoUiRL＋＋－－RsUiRi＋＋－－Ro＋＋－－Uo8/28/202490电路与模拟电子技术基础 四、四、 源电压放大倍数源电压放大倍数Aus若若Ri>>Rs ,则：则：UiRi＋＋＋＋－－－－RsRB2rbeIiRCRLUo＋＋－－eIbβIbrceRoIcIobcRB1Us8/28/202491电路与模拟电子技术基础 ＋＋－－－－＋＋＋＋－－UoUiUsRsRB2＋＋C1RERLUCCRCRB1＋＋C2 共射极放大器及其交流等效电路共射极放大器及其交流等效电路(a)电路电路 五、带有射极电阻五、带有射极电阻RE时的交流指标时的交流指标CE＋＋8/28/202492电路与模拟电子技术基础 发射极接电阻时的交流等效电路发射极接电阻时的交流等效电路Ri=RB1‖RB2‖Ri′Ri′8/28/202493电路与模拟电子技术基础 例：例： 下图电路中，若下图电路中，若RB1=75kΩ，，RB2=25kΩ, RC=RL=2kΩ，，RE=1kΩ,UCC=12V，，晶体管的晶体管的β=80，，rbb′=100Ω,信号源内阻信号源内阻Rs=0.6kΩ,试求直流工作试求直流工作点点ICQ、、UCEQ及及Au，，Ri，，Ro和和Aus。
＋＋－－－－＋＋＋＋－－UoUiUsRsRB2＋＋C1RECE＋＋RLUCCRCRB1＋＋C28/28/202494电路与模拟电子技术基础 解：解： 按估算法计算按估算法计算Q点：点： RB2REUCCRCRB1直流通路直流通路 8/28/202495电路与模拟电子技术基础 UiRi＋＋＋＋－－－－RsRB2rbeIiRCRLUo＋＋－－eIbβIbrceRoIcIobcRB1Us8/28/202496电路与模拟电子技术基础 UiRi＋＋＋＋－－－－RsRB2rbeIiRCRLUo＋＋－－eIbβIbrceRoIcIobcRB1Us8/28/202497电路与模拟电子技术基础 ＋＋－－－－＋＋＋＋－－UoUiUsRsRB2＋＋C1RE1CE＋＋RLUCCRCRB1＋＋C2RE2例例：：在在上上例例中中，，将将RE变变为为两两个个电电阻阻RE1和和RE2串串联联，，且且RE1=100Ω,RE2=900Ω，，而而旁旁通通电电容容CE接接在在RE2两端，其它条件不变，试求此时的交流指标两端，其它条件不变，试求此时的交流指标8/28/202498电路与模拟电子技术基础 1解：解： 由于由于RE=RE1+RE2=1kΩ，，所以所以Q点不变。
点不变对于交流通路，现在射极通过对于交流通路，现在射极通过RE1接地交流等接地交流等效电路为：效电路为：8/28/202499电路与模拟电子技术基础 18/28/2024100电路与模拟电子技术基础 可可可可见见见见，，RE1的的接接入入，，使使得得Au减减小小了了约约10倍倍但但是是，，由由于于输输入入电电阻阻增增大大，，因因而而Aus与与Au的的差差异异明明显减小了显减小了8/28/2024101电路与模拟电子技术基础 5.3.3 放大电路的动态范围和非线性失真放大电路的动态范围和非线性失真2 交流图解分析法交流图解分析法RCVRBUCCuo＋＋C2RL＋＋－－＋＋－－ui＋＋C1 阻容耦合共射放大电路 RCuous＋＋－－RsRBRL＋＋－－IiIo交流通路 RBUCCRC直流通路 8/28/2024102电路与模拟电子技术基础 iBIBQtiBIBQuBEuBEtiBmaxiBminQUBEQ(a)输入回路的工作波形输入回路的工作波形uCEiCiB8/28/2024103电路与模拟电子技术基础 iB＝＝IBQuCE0NQMiCUCEQUCCICQUCCRC iB变化时，在输出特性曲线上瞬时工作点（变化时，在输出特性曲线上瞬时工作点（uCE和和iC））移动的轨迹称为移动的轨迹称为交流负载线交流负载线。
uCEiCiB8/28/2024104电路与模拟电子技术基础 ，其中，其中RL’=RC//RL RCUoUi＋＋－－RBRL＋＋－－ibic＋＋－－uceRL’因此：因此：----交流负载方程交流负载方程 交流量瞬时值直流量8/28/2024105电路与模拟电子技术基础 uCE-UCEQ= -(iC-ICQ)RL’ 特点特点:RCUoUi＋＋－－RBRL＋＋－－ibic＋＋－－uceRL’8/28/2024106电路与模拟电子技术基础 放大器的交流图解分析放大器的交流图解分析(b)输出回路的输出回路的工作波形工作波形QiCiBmaxiBminiCICQtuCEtuCEUCCUCEQICQUCCRCQ1Q2IBQICQRL′A交流负载线交流负载线 k＝－＝－RL′1交流负载线：交流负载线：uCE= UCEQ-(iC-ICQ)RL’8/28/2024107电路与模拟电子技术基础 共射极放大器的电压、电流波形共射极放大器的电压、电流波形①①叠加交流信号后，叠加交流信号后，晶体管各极电流方向、晶体管各极电流方向、极间电压极性与静态时极间电压极性与静态时相同②②放大器的输出与放大器的输出与输入信号是反相（或称输入信号是反相（或称倒相）的。
倒相）的结论：结论：8/28/2024108电路与模拟电子技术基础 ③③直流量保证了交直流量保证了交流量的不失真流量的不失真 共射极放大器的电压、电流波形共射极放大器的电压、电流波形uCEiCiB8/28/2024109电路与模拟电子技术基础 两种分析方法特点比较两种分析方法特点比较 放大电路的放大电路的图解分析法图解分析法：其优点是形：其优点是形象直观，象直观，适用于适用于Q点分析、非线性失真分点分析、非线性失真分析、最大不失真输出幅度的分析，能够用析、最大不失真输出幅度的分析，能够用于大、小信号于大、小信号；其缺点是作图麻烦，只能；其缺点是作图麻烦，只能分析简单电路，求解误差大，不易求解输分析简单电路，求解误差大，不易求解输入电阻、输出电阻等动态参数入电阻、输出电阻等动态参数8/28/2024110电路与模拟电子技术基础 微变等效电路分析法微变等效电路分析法：其优点是：其优点是适适用于任何复杂的电路，可方便求解动态用于任何复杂的电路，可方便求解动态参数如放大倍数、输入电阻、输出电阻参数如放大倍数、输入电阻、输出电阻等；其缺点是只能用于分析小信号，不等；其缺点是只能用于分析小信号，不能用来求解静态工作点能用来求解静态工作点Q。
实际应用中，常把两种分析方法结实际应用中，常把两种分析方法结合起来使用合起来使用8/28/2024111电路与模拟电子技术基础 5.3.3 放大电路的动态范围和非线性失真放大电路的动态范围和非线性失真8/28/2024112电路与模拟电子技术基础 Q交流负载线交流负载线iC0t0iCiBuCEuCE0t(a)截止失真截止失真Q点过低点过低→动态工作点进入截止区，出现截止失真动态工作点进入截止区，出现截止失真对对NPN管的共射极放大器，发生截止失真时，其输出管的共射极放大器，发生截止失真时，其输出电压出现电压出现“胖顶胖顶”的现象（顶部限幅），的现象（顶部限幅）， ICQRL′UCEQ8/28/2024113电路与模拟电子技术基础 Q点不合适产生的点不合适产生的非线性失真非线性失真(b)饱和失真饱和失真Q交流负载线交流负载线iCiCiB0tuCEuCE0t0Q点过高点过高→动态工作点进入饱和区，出现饱和失真动态工作点进入饱和区，出现饱和失真对对NPN管的共射极放大器，发生饱和失真时，其输出管的共射极放大器，发生饱和失真时，其输出电压出现电压出现“削底削底”现象（底部限幅）现象（底部限幅） UCEQUCES8/28/2024114电路与模拟电子技术基础 Q交流负载线交流负载线iC0t0iCiBuCEuCE0t(a)截止失真截止失真受截止失真限制，其最大不失真输出电压的幅度为受截止失真限制，其最大不失真输出电压的幅度为ICQRL′UCEQ8/28/2024115电路与模拟电子技术基础 Q点不合适产生的非线性点不合适产生的非线性失真失真(b)饱和失真饱和失真Q交流负载线交流负载线iCiCiB0tuCEuCE0t0因饱和失真的限制，最大不失真输出电压的幅度为因饱和失真的限制，最大不失真输出电压的幅度为UCEQUCES8/28/2024116电路与模拟电子技术基础 Uopp=2Uom 放大器输出动态范围：放大器输出动态范围：受截止失真限制，其最大不失真输出电压的幅度为受截止失真限制，其最大不失真输出电压的幅度为因饱和失真的限制，最大不失真输出电压的幅度为因饱和失真的限制，最大不失真输出电压的幅度为其中较小的即为放大器最大不失真输出电压其中较小的即为放大器最大不失真输出电压的幅度，而输出动态范围的幅度，而输出动态范围Uopp则为该幅度的两倍，则为该幅度的两倍，即即8/28/2024117电路与模拟电子技术基础 例：UCC=12V，RC=2kΩ， RL=2kΩ ，RB=360kΩ，β=60求：①UP-P=？②静态工作点，放大倍数，输入输出电阻 解题思路：第一步：求出ICQ 比较Uom1=ICQRL′和Uom2=UCEQ- UCES临界大小 UCES临界=-0.5VRCVRB-UCCuo＋＋C2RL＋＋－－＋＋－－ui＋＋C18/28/2024118电路与模拟电子技术基础 比较Uom1和Uom2大小第二步：若Uom1 ＜ Uom2，Uopp=2 Uom1 若Uom2 ＜ Uom1，Uopp=2 Uom2 结论：结论：动态范围决定于动态范围决定于Uom1、、 Uom2 中的小者。
中的小者当当Uom1 = Uom2时，动态范围最大时，动态范围最大Q点在有效交流负载线中央）点在有效交流负载线中央）8/28/2024119电路与模拟电子技术基础 RCVRB-UCCuo＋＋C2RL＋＋－－＋＋－－ui＋＋C18/28/2024120电路与模拟电子技术基础 UiRi＋＋＋＋－－－－RsRB2rbeIiRCRLUo＋＋－－eIbβIbrceRoIcIobcRB1Us8/28/2024121电路与模拟电子技术基础 5.4 晶体管放大电路的三种接法晶体管放大电路的三种接法•5.4.1 静态工作点稳定的共射级放大电路•偏流：偏流：当电源电压和集电极电阻确定后，放大电路的Q点由基极电流IB来确定，这个电流叫偏流•偏置电路：偏置电路：获得偏流的电路•特点：特点：电路结构简单，调试方便电路结构简单，调试方便•偏置下的工作点在环境温度变化或更换管子时，偏置下的工作点在环境温度变化或更换管子时，应力求保持稳定，应始终保持在放大区应力求保持稳定，应始终保持在放大区•对信号的传输损耗应尽可能小对信号的传输损耗应尽可能小8/28/2024122电路与模拟电子技术基础 一、固定偏流电路一、固定偏流电路单电源供电。
单电源供电UEE=0，，UBB由由UCC提供提供 只只要要合合理理选选择择RB，，RC的的阻阻值值，，晶晶体体管管将将处处于于放大状态放大状态 固定偏流电路8/28/2024123电路与模拟电子技术基础 固定偏流电路固定偏流电路缺缺点点：：工工作作点点稳稳定定性性差差∵∵IBQ固固定定，，当当β、、ICBO等等变变化化→ICQ、、UCEQ的的变变化化→工工作作点点产产生生较较大大的漂移的漂移→使管子进入饱和或截止区）使管子进入饱和或截止区） 优点：电路结构简单优点：电路结构简单8/28/2024124电路与模拟电子技术基础 1 1、分压式电流负反馈偏置电路的分析、分压式电流负反馈偏置电路的分析二、分压式直流电流负反馈偏置电路二、分压式直流电流负反馈偏置电路（（a）固定偏流电路）固定偏流电路（（b））直直流流负负反反馈偏置电路馈偏置电路（（c））分分压压式式直直流流电电流流负负反反馈馈偏偏置置电电路路 分压式直流电流负反馈偏置电路8/28/2024125电路与模拟电子技术基础 （（a）固定偏流电路）固定偏流电路（（b））直直流流负负反反馈偏置电路馈偏置电路负负反反馈馈机机制制的的作作用用：：克克服服Q点点的的漂漂移移现现象象，，保保证证Q点点的的稳稳定。
定T↑→ββ↑→IC↑→UBE↓→UE↑（（∵∵ UE= UB Q﹣﹣ UBE，且，且UBQ基本不变基本不变 ））→IB↓（扩散运动（扩散运动↓ ））→IC↓(∵∵ IC =ββIB)8/28/2024126电路与模拟电子技术基础 （（b））直直流流负负反反馈偏置电路馈偏置电路（（c））分分压压式式直直流流电电流流负负反反馈馈偏偏置置电电路路RB1：上偏置电阻：上偏置电阻RB2：下偏置电阻：下偏置电阻为为了了保保证证ｂｂ极极电电压压的稳定的稳定若若IBQ<
的稳定性8/28/2024129电路与模拟电子技术基础 2 2、分压式电流负反馈偏置电路的设计、分压式电流负反馈偏置电路的设计设计注意点：设计注意点：① ① RB1、、RB2选选取取适适当当小小的的数值数值② ② RＥＥ选取足够大的数值选取足够大的数值（（c））分分压压式式直直流流电电流流负负反反馈馈偏偏置置电电路路8/28/2024130电路与模拟电子技术基础 为为确确保保UB固固定定，，要要求求RB1、、RB2的取值愈小愈好的取值愈小愈好但但是是RB1、、RB2过过小小，，将将增增大大电电源源UCC的的无无谓谓损损耗耗，，因因此此要要二者兼顾通常选取二者兼顾通常选取并兼顾并兼顾UCEQ而取而取（（c））分分压压式式直直流流电电流流负负反反馈馈偏偏置置电电路路8/28/2024131电路与模拟电子技术基础 例5： UCC=12V， β=200要求：ICQ=1mA设计： RB1、 RB2 、RE解：取UEQ=2V IEQ=ICQ=1mARE=2kΩ UBEQ=0.7VUBQ=UEQ+UBEQ=2+0.7=2.7VIBQ=IEQ/ β=1m / 200=0.005mAI1= I2 = 10× IBQ=0.05mARB2 = UBQ/ I2 =54 ΩRB1 = (UCC－UBQ) / I1= 246 Ω（（c））分分压压式式直直流流电电流流负负反反馈馈偏偏置置电电路路8/28/2024132电路与模拟电子技术基础 练习：教材练习：教材P144 例例5.4.1和和P145 例例5.4.28/28/2024133电路与模拟电子技术基础 5.4 .2 共集放大电路（射极输出器）共集放大电路（射极输出器）＋＋－－－－＋＋UoUiUsRsRB2C1RERLUCCRB1＋＋C2(a)电路电路8/28/2024134电路与模拟电子技术基础 共集电极放大器及交流等效电路共集电极放大器及交流等效电路(b)交流等效电路交流等效电路UiRi＋＋－－RsUsRB1IbRoRB2rbeβIbbcIcIeRERLIoRi′IieRL’8/28/2024135电路与模拟电子技术基础 一、电压放大倍数一、电压放大倍数Au因而因而 式中：式中： Au≤1，而且，而且Uo与与Ui同相。
同相射极跟随器射极跟随器8/28/2024136电路与模拟电子技术基础 共集电极放大器及交流等效电路共集电极放大器及交流等效电路(b)交流等效电路交流等效电路UiRi＋＋－－RsUsRB1IbRoRB2rbeβIbbcIcIeRERLIoRi′Iie二、输入电阻二、输入电阻RiRL’8/28/2024137电路与模拟电子技术基础 Ri显著增大，所以共集电极电路的具有高输入电显著增大，所以共集电极电路的具有高输入电阻的特性阻的特性UiRi＋＋－－RsUsRB1IbRoRB2rbeβIbbcIcIeRERLIoRi′IieRi与与RL’有关有关8/28/2024138电路与模拟电子技术基础 共集电极放大器及交流等效电路共集电极放大器及交流等效电路(b)交流等效电路交流等效电路UiRi＋＋－－RsUsRB1IbRoRB2rbeβIbbcIcIeRERLIoRi′Iie三、输出电阻三、输出电阻Ro8/28/2024139电路与模拟电子技术基础 求共集放大器求共集放大器Ro的等效电路的等效电路UiRi＋＋－－RsUsRB1IbRoRB2rbeβIbbcIcIeRERLIoRi′Iie8/28/2024140电路与模拟电子技术基础 式式中：中：Ro与与Rs有关有关8/28/2024141电路与模拟电子技术基础 是基极支路的电阻折合到射极的等效电是基极支路的电阻折合到射极的等效电阻阻 输出电阻小。
输出电阻小8/28/2024142电路与模拟电子技术基础 共集电路的特点：共集电路的特点： ①①电压放大倍数小于电压放大倍数小于1而近于而近于1；；②②输出电压与输入电压同相；输出电压与输入电压同相；③③输入电阻高；输入电阻高；④④输出电阻低输出电阻低8/28/2024143电路与模拟电子技术基础 5.4.3 共基放大电路共基放大电路C1－＋Ui＋RE＋C2RCRB1RB2＋CB－＋UoRLUCC(a)共基极放大电路共基极放大电路8/28/2024144电路与模拟电子技术基础 共基极放大器及其交流等效电路共基极放大器及其交流等效电路(b)交流等效电路交流等效电路Ii－－＋＋UiRERiIerbeRi′βIbRCRoRLIo－－＋＋UoIbecb8/28/2024145电路与模拟电子技术基础 Ii－－＋＋UiRERiIerbeRi′βIbRCRoRLIo－－＋＋UoIbecb一、一、1.电压放大倍数电压放大倍数Au式中：式中： Au与共射电路大小与共射电路大小相等，但同相相等，但同相8/28/2024146电路与模拟电子技术基础 二、二、 输入电阻输入电阻Ri三、输出电阻三、输出电阻RoIi－－＋＋UiRERiIerbeRi′βIbRCRoRLIo－－＋＋UoIbecb8/28/2024147电路与模拟电子技术基础 三种基本放大器性能比较三种基本放大器性能比较8/28/2024148电路与模拟电子技术基础 5.5 5.5 放大电路的频率响应放大电路的频率响应8/28/2024149电路与模拟电子技术基础 5.5.1 频率响应概述频率响应概述频率响应：频率响应：放大倍数随信号频率变化的关系称为放大倍数随信号频率变化的关系称为放大电路的频率特性，也叫频率响应。
放大电路的频率特性，也叫频率响应1）待放大的信号不一定是单一频率的，而是有）待放大的信号不一定是单一频率的，而是有一定的频率范围一定的频率范围2）实际的放大器中存在电抗元件（管子的极间）实际的放大器中存在电抗元件（管子的极间电容：电容：Cb’e，，Cb’c，以及电路的耦合电容，分布电，以及电路的耦合电容，分布电容引线电感等）使得放大器对不同频率的信号放容引线电感等）使得放大器对不同频率的信号放大倍数和延迟时间不同大倍数和延迟时间不同8/28/2024150电路与模拟电子技术基础 频率失真：频率失真：在输入信号的幅度不变而改变在输入信号的幅度不变而改变其频率时，输出信号的幅度和相位都会其频率时，输出信号的幅度和相位都会随着频率改变，由此产生的失真属于随着频率改变，由此产生的失真属于线性失真线性失真1）幅频失真：）幅频失真：对各频率分量放大倍数不对各频率分量放大倍数不同，使输出信号各频率分量幅度比例与同，使输出信号各频率分量幅度比例与输入信号不同输入信号不同所引起的失真所引起的失真2）相频失真：）相频失真：对不同频率对不同频率分量到达输出分量到达输出端延时不同端延时不同所引起的失真所引起的失真。
8/28/2024151电路与模拟电子技术基础 频率失真现象频率失真现象8/28/2024152电路与模拟电子技术基础 原因：电抗元件的阻抗值与原因：电抗元件的阻抗值与f 有关特点：不产生新的频率分量特点：不产生新的频率分量非线性失真和线非线性失真和线性失真的比较性失真的比较（（1 1）非线性失真）非线性失真原因：伏安特性的非线性原因：伏安特性的非线性如：三极如：三极管管特点：产生新的频率分量特点：产生新的频率分量输入正弦输入正弦输出非正弦输出非正弦（（2 2）线性失真）线性失真如：如：L、、C饱和失真和截止失真属于那种失真？饱和失真和截止失真属于那种失真？非线性失真非线性失真8/28/2024153电路与模拟电子技术基础 失真的种类、原因和特征失真的种类、原因和特征8/28/2024154电路与模拟电子技术基础 幅频特性：幅频特性：放大电路放大倍数的幅度与频放大电路放大倍数的幅度与频率的关系率的关系相频特性：相频特性：放大电路放大倍数的相位与频放大电路放大倍数的相位与频率的关系率的关系频率响应频率响应（频响）（频响）幅频特性幅频特性相频特性相频特性8/28/2024155电路与模拟电子技术基础 放大电路的幅频响应和幅频失真放大电路的幅频响应和幅频失真AuIfAuIfAuI(a)理想幅频特理想幅频特性性(b)直接耦合放大电直接耦合放大电路的幅频特性路的幅频特性fH 幅频特性幅频特性8/28/2024156电路与模拟电子技术基础 AuI(c)阻容耦合放大电路的幅频特性阻容耦合放大电路的幅频特性中频放大中频放大倍数倍数上限频率上限频率fH：：为高频区放大倍数下降为中频区的为高频区放大倍数下降为中频区的1/ 时所对应的频率。
时所对应的频率 8/28/2024157电路与模拟电子技术基础 下限频率下限频率fL：：为低频区放大倍数下降为中频区的为低频区放大倍数下降为中频区的1/ 时所对应的频率时所对应的频率 AuI(c)阻容耦合放大电路的幅频特性阻容耦合放大电路的幅频特性8/28/2024158电路与模拟电子技术基础 AuI(c)阻容耦合放大电路的幅频特性阻容耦合放大电路的幅频特性通频带通频带BW(Band Width)：： fH和和fL之间形成的频带之间形成的频带为中频区，中频区的频带宽度为中频区，中频区的频带宽度 BW=fH-fL描述电路对不同频率信描述电路对不同频率信号适应能力的动态参数号适应能力的动态参数 8/28/2024159电路与模拟电子技术基础 AuI增益频带积增益频带积中频区增益中频区增益AuI与通频带与通频带BW是放大器的两个是放大器的两个重要指标重要指标，，希望两者越大越好，但两者往往又是一对希望两者越大越好，但两者往往又是一对矛盾矛盾的指标，的指标，所以又引进所以又引进增益频带积增益频带积来表征放大器的性能来表征放大器的性能8/28/2024160电路与模拟电子技术基础 放大电路的相频响应和相频失真放大电路的相频响应和相频失真fH(a)理想相频特理想相频特性性(b)直接耦合电直接耦合电路的相频特性路的相频特性 相频特性相频特性8/28/2024161电路与模拟电子技术基础 fHfL(c)阻容耦合电路的相频特性阻容耦合电路的相频特性延迟时间延迟时间初始相移初始相移理想情况下：理想情况下：8/28/2024162电路与模拟电子技术基础 波特图波特图波特图：波特图：采用对数坐标且进行折线化近似的频采用对数坐标且进行折线化近似的频率特性曲线。
率特性曲线波特图波特图对数幅频特性对数幅频特性对数相频特性对数相频特性8/28/2024163电路与模拟电子技术基础 5.5.2 简单简单RC电路的频率特电路的频率特性性（（a）高通电路）高通电路令令（以高通电路为例）（以高通电路为例） 高通电路的频响及高通电路的频响及其波特图其波特图8/28/2024164电路与模拟电子技术基础 （（a）高通电路）高通电路（（b）频率响应）频率响应 高通电路的频响及高通电路的频响及其波特图其波特图8/28/2024165电路与模拟电子技术基础 f0.01fL00.1fL fL10fL-20-40最大误差最大误差 -3dB斜率为斜率为 -20dB/十倍频程十倍频程 的直线的直线幅频响应：幅频响应：20dB/十倍频十倍频（（c）波特图）波特图 8/28/2024166电路与模拟电子技术基础 f0.01fL00.1fL fL10fL-20-4020dB/十倍频十倍频相频响应相频响应f0.01fL0°0.1fL fL10fL90°45° 可见：当频率较高时，可见：当频率较高时， ≈1，，输出与输入电压之间的相位差输出与输入电压之间的相位差=0。
随着频率的降低，随着频率的降低， 下降，相位差增大，且输出电压是下降，相位差增大，且输出电压是超前于输入电压的，最大超前超前于输入电压的，最大超前90oc）波特图）波特图 8/28/2024167电路与模拟电子技术基础 （（b）频率响应）频率响应 高通电路的频响及高通电路的频响及其波特图其波特图低通电路的波特图低通电路的波特图则：则：（（a）低通电路）低通电路8/28/2024168电路与模拟电子技术基础 最大误差最大误差 -3dB0分贝水平线分贝水平线斜率为斜率为 -20dB/十倍频程十倍频程 的直线的直线幅频响应：幅频响应：f0.1fH0fH10fH100fH-20-40-20dB/十倍频程十倍频程（（c）波特图）波特图8/28/2024169电路与模拟电子技术基础 相频响应相频响应f0.1fH0fH10fH100fH-20-40-20dB/十倍频程十倍频程f0.1fH0°fH10fH100fH-45°-90°（（c）波特图）波特图 可见：当频率较低时，可见：当频率较低时， ≈1，，输出与输入电压之间的相位差输出与输入电压之间的相位差=0随着频率的提高，随着频率的提高， 下降，相位差增大，且输出电压是下降，相位差增大，且输出电压是滞后于输入电压的，最大滞后滞后于输入电压的，最大滞后90o。
8/28/2024170电路与模拟电子技术基础 结结 论论①①电路的截止频率决定于电容所在回路的时电路的截止频率决定于电容所在回路的时间常数②②当信号频率等于当信号频率等于fL或或fH时，放大电路的增时，放大电路的增益益下降下降3dB3dB ，且产生，且产生+45+45°°或或-45°-45°相移③③近似分析中，可以用折线化的近似波特图近似分析中，可以用折线化的近似波特图表示放大电路的频率特性表示放大电路的频率特性8/28/2024171电路与模拟电子技术基础 5.5.3 晶体管的高频等效模型晶体管的高频等效模型1 晶体管的晶体管的高频高频小信号模型小信号模型图图4.6 晶体管晶体管的高频小信号混合的高频小信号混合ππ模型模型扩散电容（几扩散电容（几~几十几十PF））势垒电容势垒电容（小，（小，0.1~几几PF））8/28/2024172电路与模拟电子技术基础 晶体管的高频参数晶体管的高频参数一、共射电流放大系数一、共射电流放大系数 及其上限频率及其上限频率fββ8/28/2024173电路与模拟电子技术基础 8/28/2024174电路与模拟电子技术基础 8/28/2024175电路与模拟电子技术基础 波特图波特图8/28/2024176电路与模拟电子技术基础 二、二、 特征频率特征频率fT定义：定义： | |下降到下降到1所对应的频率。
所对应的频率 因此：因此：8/28/2024177电路与模拟电子技术基础 三、共基短路电流放大系数三、共基短路电流放大系数α(jω)及及fα8/28/2024178电路与模拟电子技术基础 例：由手册查得：某晶体管在工作点例：由手册查得：某晶体管在工作点ICQ=5mA，， UCEQ=6V时的参数为：时的参数为：ββ0 0=150，，rbe=1K ，，UA=250V，，fT=350MHz，，Cb’c=4PF，求高频混合，求高频混合 型电路，并标出参数值型电路，并标出参数值 解：解：8/28/2024179电路与模拟电子技术基础 所以：所以：又因为：又因为：所以：所以：8/28/2024180电路与模拟电子技术基础 5.5.4 放大电路的频率响应分析放大电路的频率响应分析低频区：低频区：考虑耦合电容（或旁路电容）的影响考虑耦合电容（或旁路电容）的影响中频区：中频区：高频区：高频区：耦合电容（或旁路电容）看作短路耦合电容（或旁路电容）看作短路极间电容看作开路极间电容看作开路耦合电容（或旁路电容）看作短路耦合电容（或旁路电容）看作短路极间电容看作开路极间电容看作开路考虑极间电容的影响考虑极间电容的影响8/28/2024181电路与模拟电子技术基础 Rs＋＋－－C1＋＋RB2RB1RE＋＋C3＋＋C2RCRL＋＋－－Uo.Us.UCC试画出该电路低频区、中频区和高频区的小信号试画出该电路低频区、中频区和高频区的小信号等效电路。
等效电路8/28/2024182电路与模拟电子技术基础 RBC3低频区小信号低频区小信号等效电路等效电路Rs＋＋－－C1＋＋RB2RB1RE＋＋C3＋＋C2RCRL＋＋－－Uo.Us.UCCC1、、C2、、C3 ：考虑：考虑Cb’e、、Cb’c：开路：开路8/28/2024183电路与模拟电子技术基础 UiRi＋＋＋＋－－－－RsRB2rbeIiRCRLUo＋＋－－eIbβIbrceRoIcIobcRB1中频区小信号等效电路中频区小信号等效电路Rs＋＋－－C1＋＋RB2RB1RE＋＋C3＋＋C2RCRL＋＋－－Uo.Us.UCCC1、、C2、、C3 ：短路：短路Cb’e、、Cb’c：开路：开路8/28/2024184电路与模拟电子技术基础 高频区小信号等效电路高频区小信号等效电路rbe′b′rbb′RsUsrceRCRL＋＋－－Uo.beRL′Cbc′Cbe′cUbe′gm..RBRs＋＋－－C1＋＋RB2RB1RE＋＋C3＋＋C2RCRL＋＋－－Uo.Us.UCCC1、、C2、、C3 ：短路：短路Cb’e、、Cb’c：考虑：考虑8/28/2024185电路与模拟电子技术基础 共射放大电路的频率响应共射放大电路的频率响应一、共射放大电路的高频响应一、共射放大电路的高频响应1、高频小信号等效电路及其简化模型、高频小信号等效电路及其简化模型Rs＋＋－－C1＋＋RB2RB1RE＋＋C3＋＋C2RCRL＋＋－－Uo.Us.UCC 共射电路及其高频小信号模型共射电路及其高频小信号模型 （（a）电路）电路8/28/2024186电路与模拟电子技术基础 rbe′b′rbb′RsUsrceRCRL＋＋－－Uo.beRL′Cbc′Cbe′cUbe′gm..RB 共射电路及其高频小信号模型共射电路及其高频小信号模型（（b）高频等效电路）高频等效电路设设R RB1B1//R//RB2B2>>>>r rb’eb’e8/28/2024187电路与模拟电子技术基础 rbe′b ′rbb′RsUsrceRCRL＋＋－－Uo.beRL′Cbc′Cbe′cUbe′gm..（（b）高频等效电路）高频等效电路8/28/2024188电路与模拟电子技术基础 密勒等效密勒等效和单向化等和单向化等效电路效电路单向化：单向化：将将Cb’c等效在输入回路和输出回路等效在输入回路和输出回路设设Cb’c折合到折合到b’-e间的电容为间的电容为CM设设Cb’c折合到折合到c-e间的电容为间的电容为CM’保证保证CM上流过的电流仍为上流过的电流仍为 ，，但它的端电压为但它的端电压为 保证保证CM’上流过的电流仍为上流过的电流仍为 ，，但它的端电压为但它的端电压为 8/28/2024189电路与模拟电子技术基础 rbb ′RsUs.＋＋－－rbe ′Cbe ′CMb′CM ′′RL＋＋－－Uo.beUbe ′gm.c(a)(a)单向化模型单向化模型8/28/2024190电路与模拟电子技术基础 rbb ′RsUs.＋＋－－rbe ′Cbe ′CMb′CM ′′RL＋＋－－Uo.beUbe ′gm.c(a)(a)单向化模型单向化模型密勒倍增效应密勒倍增效应8/28/2024191电路与模拟电子技术基础 rbb ′RsUs.＋＋－－rbe ′Cbe ′CMb′CM ′′RL＋＋－－Uo.beUbe ′gm.c(a)(a)单向化模型单向化模型同理：同理：8/28/2024192电路与模拟电子技术基础 rbb ′RsUs.＋＋－－rbe ′Cbe ′CMb′CM ′′RL＋＋－－Uo.beUbe ′gm.c(a)(a)单向化模型单向化模型很大，不可忽略很大，不可忽略很小，可忽略很小，可忽略8/28/2024193电路与模拟电子技术基础 rbb ′RsUs.＋＋－－rbe ′Cbe ′CMb′CM ′′RL＋＋－－Uo.beUbe ′gm.c用代维南等效进一步简化电路：用代维南等效进一步简化电路：8/28/2024194电路与模拟电子技术基础 (b)进一步的简进一步的简化等效电路化等效电路 用代维南等效进一步简化电路：用代维南等效进一步简化电路：图图4.9 密勒等效密勒等效后的等效电路后的等效电路 Ube′gm′RL＋＋－－Uo.Us.＋＋－－′RsCiUbe′′.8/28/2024195电路与模拟电子技术基础 2、高频电压放大倍数及上限频率、高频电压放大倍数及上限频率Ube′gm′RL＋＋－－Uo.Us.＋＋－－′RsCiUbe′′.(b)(b)进一步的简化等效电路进一步的简化等效电路 8/28/2024196电路与模拟电子技术基础 8/28/2024197电路与模拟电子技术基础 |Au(jω )|0.707|AuIs||AuIs|ωωωHωH00－－45°－－90°Δ( j )ω|Au(jω )|ωωωH00－－45°－－90°Δ0.01ωH0.1ωH10ωH4020－－20 dB/10倍频程倍频程(a)(b)(c)(d)Δ (ωH) ＝＝45° (a)幅频特性；幅频特性；(b)相频特性；相频特性； (c)幅频特性波特图；幅频特性波特图； (d)相频特性波特图相频特性波特图 共射放大电路的高频响应共射放大电路的高频响应8/28/2024198电路与模拟电子技术基础 8/28/2024199电路与模拟电子技术基础 二、二、共射放大电路的低频响应共射放大电路的低频响应 1、共射放大电路的低频等效电路、共射放大电路的低频等效电路 共射电路及其低频小信号模型共射电路及其低频小信号模型（（a）电路）电路8/28/2024200电路与模拟电子技术基础 共射电路及其低频小信号模型共射电路及其低频小信号模型（（b）低频等效电路）低频等效电路RB8/28/2024201电路与模拟电子技术基础 共射电路及其低频小信号模型共射电路及其低频小信号模型（（c）简化低频等效电路）简化低频等效电路(忽略忽略RB)′e8/28/2024202电路与模拟电子技术基础 2、、C1、Ｃ、ＣE对低频特性的影响对低频特性的影响（（c）简化低频等效电路）简化低频等效电路′e8/28/2024203电路与模拟电子技术基础 8/28/2024204电路与模拟电子技术基础 |Au(jω)|0.707|AuIs||AuIs|＋＋45°0ωωL＋＋45°0ωωL＋＋90°(a)(b)ω)Δ(j C1及及CE引入的低频响应引入的低频响应 8/28/2024205电路与模拟电子技术基础 3、、C2对低频响应的影响对低频响应的影响 C2对低频响应影响的等效电路对低频响应影响的等效电路′8/28/2024206电路与模拟电子技术基础 C2对低频响应影响的等效电路对低频响应影响的等效电路8/28/2024207电路与模拟电子技术基础 (中频源增益中频源增益) (C2引入的下限角频率引入的下限角频率) 式中：式中： 8/28/2024208电路与模拟电子技术基础 总结总结(1)C1、、ＣＣE、、C2越大，下限频率越低，低频越大，下限频率越低，低频失真越小，附加相移也将会减小。
失真越小，附加相移也将会减小2)因为因为CE等效到基极回路时要除以等效到基极回路时要除以(1+β)，，所以若要求所以若要求CE对对ωL1的影响与的影响与C1相同，需要求相同，需要求取取CE =(1+β)C1，，所以射极旁路电容的取值往往比所以射极旁路电容的取值往往比C1要大得多要大得多3)工工作作点点越越低低，，输输入入阻阻抗抗越越大大，，对对改改善善低低频响应有好处频响应有好处8/28/2024209电路与模拟电子技术基础 (4)RC，，RL越大，对低频响应也有好处越大，对低频响应也有好处5)C1、、CE、、C2的的影影响响使使放放大大器器具具有有高高通通特特性性，，在在下下限限频频率率点点处处，，附附加加相相移移为为正正值值，，说说明明输输出电压超前输入电压出电压超前输入电压6)同同时时考考虑虑低低频频和和高高频频响响应应时时，，完完整整的的频频率特性如图率特性如图4.14所示8/28/2024210电路与模拟电子技术基础 阻容耦合放大器完整的频率响应阻容耦合放大器完整的频率响应 8/28/2024211电路与模拟电子技术基础 8/28/2024212电路与模拟电子技术基础 cebrbb′rcc′PN＋N＋NCb′ cCb′ eree′b′8/28/2024213电路与模拟电子技术基础 8/28/2024214电路与模拟电子技术基础 第五章第五章 基本要求基本要求1 1、正确理解直流工作点的作用及其稳定的意义。
正确理解直流工作点的作用及其稳定的意义会画直流通路；熟练估算直流工作点会画直流通路；熟练估算直流工作点2 2、了解图解法的步骤、特点，掌握交、直流负、了解图解法的步骤、特点，掌握交、直流负载线的意义、画法及动态范围问题载线的意义、画法及动态范围问题3 3、会画交流通路，掌握晶体管、会画交流通路，掌握晶体管ππ型等效电路，型等效电路，并用之分析计算放大电路并用之分析计算放大电路4 4、正确理解放大电路主要性能指标的意义正确理解放大电路主要性能指标的意义5 5、掌握、掌握CECE、、CBCB、、CCCC电路的形式、特点及指标计电路的形式、特点及指标计算6 6、了解放大电路频率响应、波特图的基本概念、了解放大电路频率响应、波特图的基本概念8/28/2024215电路与模拟电子技术基础 第5章作业•5.1 •5.3(a),(f) •5.4 (a),(b),(d)•5.5 (a),(b)•5.6(b)•5.7 5.9 5.10 5.11 8/28/2024216电路与模拟电子技术基础 。