半导体三极管及其放大电路

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1、第二章第二章 半导体三极管及其放大电路半导体三极管及其放大电路本章主要内容：本章主要内容：2.1 半导体三极管 2.2 放大电路的基本工作原理 2.3 放大电路的图解分析法 2.4 放大电路的微变等效分析法 2.5 多级放大电路 2.6 本章小结 2.1 2.1 半导体三极管半导体三极管2.1.1 三极管的结构2.1.2 三极管的工作条件和组态2.1.3 三极管的电流分配关系2.1.4 三极管的伏安特性曲线2.1.5 三极管的主要参数2.1.6 三极管的命名与检测2.1.7 特殊三极管简介 2.1.1 2.1.1 三极管的结构三极管的结构一、三极管的基本结构 它是通过一定的制作工艺，将两个PN

2、结结合在一起的器件，两个PN结相互作用，使三极管成为一个具有控制电流作用的半导体器件。 三极管可以用来放大微弱的信号和作为无触点开关。2.1.1 2.1.1 三极管的结构三极管的结构三极管的结构模型和符号 2.1.1 2.1.1 三极管的结构三极管的结构 二、三极管结构特点 三极管制作时，通常它们的基区做得很薄，且掺杂浓度低；发射区的杂质浓度则很高；集电区的面积则比发射区做得大。2.1.1 2.1.1 三极管的结构三极管的结构三、三极管的分类(1)按材料可分为:硅管和锗管两类。(2)按工作频率高低可分为：低频管（3MHz以下）和高频管（3MHz以上）两类。(3)按功率分为：大、中、小功率等。(

3、4)根据特殊性能要求，分为开关管、低噪声管、高反压管等等。 2.1.1 2.1.1 三极管的结构三极管的结构四、三极管的常见外形 常见的三极管外形2.1.2 2.1.2 三极管的工作条件三极管的工作条件 和基本组态和基本组态一、三极管的工作条件 三极管要实现放大作用必须满足的条件是： 内部条件：发射区掺杂浓度高，基区掺杂浓度低且很薄，集电结面积大。 外部条件：外加电压使发射结处于正向偏置，集电结处于反向偏置。2.1.2 2.1.2 三极管的工作条件三极管的工作条件 和基本组态和基本组态二、三极管的工作组态 按信号输入和输出回路公共端的不同，放大电路有3种不同的组态。放大电路的3种基本组态 2.

4、1.3 2.1.3 三极管的电流分配关系三极管的电流分配关系 和电流放大作用和电流放大作用一、三极管内部载流子传输过程 三极管处于放大状态时,内部载流子的运动规律:ICBOINIr动态演示动态演示载流子的运动形成了各极电流:（1）发射区的多数载流子向基区扩散形成发射极电流IE。（2）自由电子在基区与空穴复合形成基极电流IB 。（3）集电区收集从发射区扩散过来的自由电子形成集电极电流IC。2.1.3 2.1.3 三极管的电流分配关系三极管的电流分配关系 和电流放大作用和电流放大作用2.1.3 2.1.3 三极管的电流分配关系三极管的电流分配关系 和电流放大作用和电流放大作用二、三极管的电流分配关

5、系 （1）IC与IE的关系 称为共基极直流电流放大系数 ，是小于1且接近于1的值，一般为0.9-0.99。 （2）IC与IB的关系 2.1.3 2.1.3 三极管的电流分配关系三极管的电流分配关系 和电流放大作用和电流放大作用或称为共发射极直流电流放大系数 ，一般在20-200之间. 称为共发射极交流电流放大系数 ，大小和 近似,一般统一用 表示.2.1.3 2.1.3 三极管的电流分配关系三极管的电流分配关系 和电流放大作用和电流放大作用（3）三极电流间的关系 根据KCL有：IE=IB+IC 或 IE=IB+IC=（1+）IB 若考虑集电结反向饱和电流ICBO的影响，各极电流关系为： IC=

6、（1+ ）ICBO=ICEO （称为集电结穿透电流），则： IC=IB+（1+ ）ICBO=IB+ICEO 2.1.3 2.1.3 三极管的电流分配关系三极管的电流分配关系 和电流放大作用和电流放大作用ICEO的形成2.1.3 2.1.3 三极管的电流分配关系三极管的电流分配关系 和电流放大作用和电流放大作用三、三极管的电流放大作用 三极管放大电路放大的对象是变化量。通过实际测量可知Ic和Ie的比值为一定值，该定值为共发射极交流放大系数，即 2.1.4 2.1.4 三极管的伏安特性曲线三极管的伏安特性曲线 三极管的特性曲线分输入特性曲线和输出特性曲线两部分。它们可以通过晶体管特性图示仪测得，也

7、可以用实验的方法测绘。2.1.4 2.1.4 三极管的伏安特性曲线三极管的伏安特性曲线一、输入特性曲线 2.1.4 2.1.4 三极管的伏安特性曲线三极管的伏安特性曲线输入特性曲线的讨论：（1）当UCE1V时 三极管的发射结、集电结均正偏，此时的三极管相当于两个PN结的并联，曲线与二极管相似，所以增大UCE时，输入曲线明显右移。（2）当UCE1V时 发射结正偏、集电结反偏，此时再继续增大UCE特性曲线右移不明显，不同的UCE输入曲线几乎重合。 2.1.4 2.1.4 三极管的伏安特性曲线三极管的伏安特性曲线二、输出特性曲线212.1.4 2.1.4 三极管的伏安特性曲线三极管的伏安特性曲线（1

8、）放大区工作条件：发射结正偏，集电结反偏。工作特点：基极电流的控制作用，即： =IB/IC恒流性特性，即iB一定时，iC基本不随uCE变化。2.1.4 2.1.4 三极管的伏安特性曲线三极管的伏安特性曲线二、输出特性曲线212.1.4 2.1.4 三极管的伏安特性曲线三极管的伏安特性曲线（2）截止区工作条件：发射结反偏，集电结反偏。工作特点：基极电流iB=0，集电极电流iC很小，此时iC=ICEO0。集电极和发射极之间电阻很大， 相当于开关断开。 2.1.4 2.1.4 三极管的伏安特性曲线三极管的伏安特性曲线二、输出特性曲线212.1.4 2.1.4 三极管的伏安特性曲线三极管的伏安特性曲线

9、（3）饱和区 工作条件：工作条件：发射结正偏，集电结正偏。发射结正偏，集电结正偏。工作特点：工作特点： iC C几乎不随几乎不随iB B变化变化, ,uCECE略有增加，略有增加，iC C迅速上升迅速上升。UCE很小，称之为饱和电压，用很小，称之为饱和电压，用UCES表示。表示。硅管硅管UCES=0.3V=0.3V锗管锗管UCES=0.1V=0.1V由于发射结正偏由于发射结正偏,故故硅管硅管UBE=0.7V,锗管锗管UBE=0.3V (此特点放大区同样具有此特点放大区同样具有)2.1.4 2.1.4 三极管的伏安特性曲线三极管的伏安特性曲线非线性区：饱和区和截止区。对应的工作状态叫饱和状态与截

10、止状态，三极管工作在这两个区的特性称为三极管的开关特性。线性区：放大区，对应的工作状态叫放大状态。一、放大倍数（1）直流电流放大系数 或 。（2）交流电流放大系数 或。二、极间饱和电流（1）基极反向饱和电流ICBO 。（2）穿透电流ICEO。2.1.5 2.1.5 三极管的主要参数三极管的主要参数2.1.5 2.1.5 三极管的主要参数三极管的主要参数三、极限参数（1）集电极最大允许电流ICM。（2）集电极最大允许耗散功率PCM 。 PC=ICUCE （3）反向击穿电压 U（BR）CBO、U（BR）CEO、 U（BR）EBO。 一般情况下，U（BR）EBOU（BR）CEOU（BR）CBO。且极

11、少发生U（BR）CBO击穿现象，所以在选择最大工作极限电压时参考击穿电压U（BR）CEO。 2.1.5 2.1.5 三极管的主要参数三极管的主要参数2.1.5 2.1.5 三极管的主要参数三极管的主要参数四、温度对三极管参数的影响 （1）对ICBO的影响 T ICBO （2）对的影响 T （3）对发射结导通电压UBE的影响 T UBE1三极管的命名方法 同样采用GB249-74标准。2三极管的检测（1）三极管极性、管型的判别基极的判别 管型的判别 集电极的判别 2.1.6 2.1.6 三极管的命名与检测三极管的命名与检测 测基极是利用PN结正向电阻小,反向电阻大的特点. 方法:将万用表的一个笔

12、固定接在三极管的某电极上,另一表笔依次接另外两个电极,测到的两个值作为一组(共6组).其中两值都较小的那组,固定表笔所接的是基极. 2.1.6 三极管的命名与检测2.1.6 2.1.6 三极管的命名与检测三极管的命名与检测 在上一步骤中,连接基极的如果是黑表笔,则为NPN型,原因是黑笔接万用表内部电源的正极. 连接基极的如果是红表笔,则为PNP型. 2.1.6 三极管的命名与检测2.1.6 2.1.6 三极管的命名与检测三极管的命名与检测 判断出三极管的基极和管型后,利用三极管正向电流放大系数比反向电流放大系数大的原理确定集电极. 2.1.6 2.1.6 三极管的命名与检测三极管的命名与检测2

13、.1.7 2.1.7 特殊三极管简介特殊三极管简介 一、光电三极管 光电三极管也称光敏三极管，能把输入的光信号变成电信号，并能将光信号产生的电信号进行放大，其灵敏度比光电二极管高得多。2.1.7 2.1.7 特殊三极管简介特殊三极管简介 二、光电耦合器 光电耦合器是由发光二极管和光敏元件（如光电三极管）组装在一起而形成的二端口器件的总称。2.1.7 2.1.7 特殊三极管简介特殊三极管简介 三、光电三极管与光电耦合器应用举例：（1）光电检测与控制电路2.1.7 2.1.7 特殊三极管简介特殊三极管简介 （2）光电耦合器脉冲放大电路2.2 2.2 放大电路的基本工作原理放大电路的基本工作原理2.

14、2.1 概述2.2.2 放大电路的组成原理2.2.3 直流通路和交流通路2.2.12.2.1概述概述一一. .放大电路基本介绍放大电路基本介绍1.定义: 放大电路:能够放大微弱信号的模拟电路。2.本质: 能量的转换和控制过程,将直流电源的能量转化为交流信号的能量。2.2.12.2.1概述概述3.分类（1）按被放大信号的强弱不同分为：电压放大电路和功率放大电路。（2）按被放大信号的频率不同分为：直流放大电路、低频放大电路和高频放大电路。（3）按使用的器件不同分为：电子管放大电路、晶体管放大电路、场效应管放大电路以及集成运算放大电路等。2.2.12.2.1概述概述二二. .放大电路连接模型放大电路

15、连接模型us 信号源Rs 内阻ui 输入信号ii 输入电流uo 输出信号io 输出电流RL 负载 放大电路 连接框图2.2.12.2.1概述概述三三. .放大电路的性能指标放大电路的性能指标 1.放大倍数 放大倍数是衡量放大电路放大信号能力的重要指标，通常用“A”表示。 定义为放大电路输出量与输入量之比，常用3种形式表示：2.2.12.2.1概述概述电压放大倍数Au： 电流放大倍数Ai： 功率放大倍数Ap：2.2.12.2.1概述概述 工程上常用增益来衡量放大能力，单位是分贝（dB）。定义为：电压增益Au (dB)： Au=( )dBUUlg20io电流增益Ai (dB)： Ai=( )dBI

16、Ilg20io功率增益Ap(dB)：Ap=( )dBPPlg10io2.2.12.2.1概述概述 2.输入电阻 输入电阻反映了放大电路的从信号源中吸取信号的能力，常用Ri表示。 定义为：从放大电路输入端看向输出端，放大电路的等效电阻。2.2.12.2.1概述概述 2.2.12.2.1概述概述3.输出电阻 输出电阻反映了放大电路的携带负载的能力，常用Ro表示。 定义为：从放大电路输出端看向输入端，放大电路的等效电阻。2.2.12.2.1概述概述由戴维南 定理得到2.2.12.2.1概述概述 根据戴维南定理可以求出上图中该网络的等效电阻,该电阻就是放大电路的输出电阻Ro. 当负载开路，信号源短路时

17、:2.2.12.2.1概述概述 由上图可知: 对于信号源us来说,Ri是us的负载; 对于负载RL来说,放大电路是其信号源,Ro则是放大电路的内阻。2.2.12.2.1概述概述RiRi、RoRo对放大电路性能的影响：对放大电路性能的影响： 对于一定的信号源电路，输入电阻Ri越大，放大电路从信号源得到的输入电压ui就越大，放大电路向信号源索取电流的能力也就越小。 输出电阻Ro的大小决定了放大电路的带负载能力。Ro越小，放大电路的带负载能力越强，即放大电路的输出电压uo受负载的影响越小。2.2.12.2.1概述概述4.失真 失真是指放大电路的输入信号波形和输出信号波形相比,其形状发生变化。失真要求

18、是越小越好。 根据产生原理的不同可分类 ：非线性失真和频率失真。2.2.12.2.1概述概述 非线性失真：放大电路中的三极管由线性区进入到非线性区引起的。可分为截止失真和饱和失真。 频率失真：是由电路中的电容和电抗元器件对不同频率的信号具有不同的放大能力造成的。2.2.2 2.2.2 放大电路的组成原理放大电路的组成原理一、放大电路的组成原则一、放大电路的组成原则1.电路中要有直流电源,一方面为电路放大信号提供能量,另一方面使三极管处于放大状态.2.为了有效的放大信号,电路中应保证输入信号能加到三极管的发射结,以控制三极管的电流。同时也应保证放大的信号有效的输给负载。2.2.2 2.2.2 放

19、大电路的组成原理放大电路的组成原理一、各元件的作用 （1）电源UBB、UCC的作用：为整个电路提供能源，保证发射结正偏，集电结反偏。（2）基极偏置电阻Rb：其作用是为基极提供合适的偏置电流。（3）集电极电阻Rc：其作用是将集电极电流转换成电压输出，并且为集电极直流电压源提供通路。2.2.2 2.2.2 放大电路的组成原理放大电路的组成原理（4）耦合电容C1、C2：对信号频率而言，其容抗足够小，可视作短路。其作用是隔直流、通交流。（5）RL是负载电阻.2.2.2 2.2.2 放大电路的组成原理放大电路的组成原理二、放大电路的习惯画法2.2.2 2.2.2 放大电路的组成原理放大电路的组成原理三、

20、放大电路中电压、电流的方向及符号的规定（1）电压、电流正方向的规定 规定输入、输出回路的公共端为电压参考极性的负极，其它各点电压对地为正极；电流的参考方向选用三极管各极电流的实际方向为正方向。 2.2.2 2.2.2 放大电路的组成原理放大电路的组成原理（2）电压、电流符号的规定直流分量：用IB、IC、UBE、UCE表示。交流分量的瞬时值：用ib、ic、ube、uce 表示。交流分量的有效值：用Ib、Ic、Ube、Uce表示。 总量变化（即交直流的叠加）：用iB、iC、uBE、uCE表示。 2.2.2 2.2.2 放大电路的组成原理放大电路的组成原理 一、直流通路 在放大电路中既有直流工作电源

21、又有要放大的对象输入交流信号源，可以用叠加定理来分析放大电路。 直流通路的画图原则：将电路中的交流信号源置零，电容对直流开路。2.2.3 2.2.3 直流通路和交流通路直流通路和交流通路2.2.3 2.2.3 直流通路和交流通路直流通路和交流通路二、交流通路 交流通路反映的是放大电路中交流信号运行的路径. 交流通路的画图原则：直流电压源置零（直流电压源短路、直流电流源开路）；耦合电容视为短路。2.2.3 2.2.3 直流通路和交流通路直流通路和交流通路2.2.3 2.2.3 直流通路和交流通路直流通路和交流通路 放大电路的分析主要包括两个部分：直流分析和交流分析。 静态分析目的是：分析放大电路

22、中三极管各极的电压、电流值，即IB、IC、UCE，以确定三极管是否工作在线性放大区。 动态分析目的是：分析放大电路的主要性能指标，即求出其电压放大倍数Au、输入电阻ri和输出电阻ro等。2.2.3 2.2.3 直流通路和交流通路直流通路和交流通路2.3 2.3 放大电路的图解分析法放大电路的图解分析法 2.3.1 静态分析2.3.2 动态分析2.3.3 波形失真与工作点的关系2.3.4 静态工作点的稳定及偏置电路 2.3.1 2.3.1 静态分析静态分析 分析目的：三极管各极的直流电压、电流值，这些值称为三极管的静态值，在三极管输入、输出特性曲线上的点称为静态工作点。如输入特性曲线上的对应点Q

23、（UBEQ，IBQ），输出特性曲线上的点Q（UCEQ，ICQ）。一、图解法的作图方法 步骤： 画出放大电路的直流通路； 列出输入回路的直流电压方程，确定IBQ值。 列出输出回路的电压方程，在输出特性坐标上画出直流负载线，根据得出的IBQ值，找到对应于iB=IBQ的输出曲线与直流负载线的交点Q（UCEQ，ICQ），从而确定ICQ和UCEQ值。2.3.1 2.3.1 静态分析静态分析 第一步：确定第一步：确定I IBQBQ值值 有两种方法：估算法和图解法 估算法 根据KVL列出输出回路的电压方程有： 硅管：UBE约取0.7V； 锗管：UBE约取0.3V。 2.3.1 2.3.1 静态分析静态分析作

24、图法 根据输入回路电压方程IBQ=（VCC UBE）/Rb在输入特性曲线上作出所对应的直线。该直线与输入特性曲线的交点就是静态工作点Q（UBEQ，IBQ）2.3.1 2.3.1 静态分析静态分析第第二二步步：列列出出输输出出回回路路电电压压方方程程，作作出出输输出出直直流流负负载载线线，确确定定输出曲线上的输出曲线上的Q Q点。点。输出回路的电压方程： UCE=VCCICRc （即：直流负载线方程）作出直流负载线，并确定（UCEQ，ICQ）点。2.3.1 2.3.1 静态分析静态分析 第三步：找到对应于iB=IBQ的输出曲线与直流负载线的交点Q（ UCEQ， ICQ） ， 从 而 确 定 IC

25、Q和UCEQ值。2.3.1 2.3.1 静态分析静态分析二、电路参数对静态工作点的影响 当讨论某个参数对Q点的影响时，其他参数假设是某一固定值。直流负载线方程如下： UCE=VCCICRc 2.3.1 2.3.1 静态分析静态分析（1）Rb对Q点的影响（2）Rc对Q点的影响 UCE=VCCICRc2.3.1 2.3.1 静态分析静态分析（3）VCC对Q点的影响 直流负载线斜率不变,平行原位置 上下移动 2.3.1 2.3.1 静态分析静态分析 当放大电路有交流信号输入时，三极管各极电流、电压将在直流（静态）值的基础上叠加交流信号，并随交流信号的变化而变化，这种状态分析称为动态分析。 分析对象：

26、放大电路的交流通路。 分析目的：根据输入信号求出各极电流、电压波形，确定输出电流、电压的最大动态范围，求出放大电路的电压、电流放大倍数。2.3.2.3.2 2 动态分析动态分析 一、根据ui的波形在输入特性曲线上求iB假设放大电路输入端所加信号为： 由静态分析可求得：UBEQ、IBQ、ICQ和UCEQ。所以有 ：uBE=UBEQ+ube= UBEQ+ui2.3.2.3.2 2 动态分析动态分析 根据uBE的波形由输入特性曲线上可以作出iB波形，在Q点附近，ib与ube近似线性关系，得： 2.3.2.3.2 2 动态分析动态分析二、作输出回路的交流负载线 由叠加定理知： iC=ICQ+ic， u

27、CE=UCEQ+uce放 大 电 路 带 负 载 RL时 ， 等 效 负 载 电 阻 记 作 ， 则有：uo=uce=ic RL由此可推得交流负载线方程为：2.3.2.3.2 2 动态分析动态分析 在输出特性坐标上，找到满足交流负载线方程的两个特殊点Q（UCEQ，ICQ）、 P（ ，0），连接P、Q并延长，即得到交流负载线。 如果放大电路输出端没接负载（即“空载”），则 ，即有： uCE=UCEQ+ICQRc iCRc = VCC iCRc 由此可见：空载时的交流负载线与直流负载线重合。 2.3.2.3.2 2 动态分析动态分析三、动态波形分析 在输出特性曲线平面上，根据iB波形沿着交流负载线

28、，确定iC的波形，并作出uCE波形。 2.3.2.3.2 2 动态分析动态分析 通过作图可求出对应的输出电压的幅值，因此可计算出电压放大倍数Au为： 同理可求得电流放大倍数Ai为： 2.3.2.3.2 2 动态分析动态分析2.3.3 2.3.3 波形失真与工作点波形失真与工作点 的关系的关系一、非线性失真（1）截止失真 由三极管的工作状态进入截止区而引起波形失真，称为截止失真,结果使输出波形顶部失真。 （2）饱和失真 三极管工作状态进入饱和区而引起的波形失真，称为饱和失真,结果使输出波形底部失真。2.3.3 2.3.3 波形失真与工作点波形失真与工作点 的关系的关系2.3.3 2.3.3 波形

29、失真与工作点波形失真与工作点 的关系的关系 如果放大电路是用PNP三极管组成的共发射极放大电路，其失真波形正好与NPN型的相反。截止失真时，uCE是底部失真；饱和失真时，uCE是顶部失真。二、静态工作点的调整 为了获得放大电路的最大不失真输出电压，一般需要调整电路的静态工作点。 (最大不失真输出电压是指在逐渐增大放大电路输入信号ui的幅度，三极管尚未进入饱和或截止时，输出所能获得的最大不失真输出电压。) 2.3.3 2.3.3 波形失真与工作点波形失真与工作点 的关系的关系（1）静态工作点设置过低，出现截止失真。 减小Rb，使IBQ增加，从而使静态工作点Q上移。 （2）静态工作点设置过高，出现

30、饱和失真。 增大Rb，使IBQ减小，从而使静态工作点Q下移。2.3.3 2.3.3 波形失真与工作点波形失真与工作点 的关系的关系一、温度对静态工作点的影响 温度对晶体三极管的影响，主要反映在如下三个方面：（1）对UBE的影响：输入曲线左移 T UBEIBQ ICQ（2）对的影响：输出曲线变稀疏 T ICQ（3）对ICEO的影响：输出曲线上移 T ICEO ICQ2.3.2.3.4 4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 及偏置电路及偏置电路二、分压式偏置电路 2.3.2.3.4 4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 及偏置电路及偏置电路1.1.电路特点电路特点 : :第一，保持基极电位VB基本

31、恒定.由KCL知：I1= I2+IB在电路设计选用Rb1、Rb2时，保证I2IB，则有：I1 I2，因此有： 2.3.2.3.4 4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 及偏置电路及偏置电路 第二，由于IE=VE/Re，所以要稳定工作点， 应使VE恒定，且不受UBE的影响，因此要求满足条件： VBUBE 则有： 2.3.2.3.4 4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 及偏置电路及偏置电路2.2.工作点稳定原理工作点稳定原理 稳定过程如下：TIC（IE）VE（=IERe）UBE IC（IE） IB 从上面的分析可以知道，该电路是利用发射极电流IE在Re上产生的压降VE来调节UBE的。2.3.2.

32、3.4 4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 及偏置电路及偏置电路二.静态工作点的估算 对于电路的静态工作点，可以按下述关系式进行估算：2.3.2.3.4 4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 及偏置电路及偏置电路三、其他稳定偏置电路 （1 1）采用热）采用热敏电阻的偏置敏电阻的偏置电路电路 图中R t为负温度系数的热敏电阻。 2.3.2.3.4 4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 及偏置电路及偏置电路放大电路的分析方法：v图解法v微变等效法：建立三极管在小信号作用下的等效模型，将非线性电路转化为线性电路。 （建模思想：小范围内的非线性变化以线性变化代替，小信号作用下的非线性元器件近似线性化

33、。）2.4 2.4 放大电路的微变放大电路的微变 等效分析法等效分析法 2.4 2.4 放大电路的微变放大电路的微变 等效分析法等效分析法 2.4.1 三极管的微变等效电路2.4.2 共发射极放大电路的性能指标分析2.4.3 共基极、共集电极放大电路的性能指标分析三极管电路可用一个二端口网络来等效。 2.2.4.1 4.1 三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路一三极管输入回路的等效电路在小信号工作时：Q点附近的iB与uBE近似线性关系，可用一个交流线性电阻等效，记作rbe,2.2.4.1 4.1 三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路 rbe的计算公式为：vrbb基区体电阻v三极管电流放

34、大倍数vIEQ 静态发射极电流2.2.4.1 4.1 三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路二、三极管输出回路的等效电路 在放大区的输出特性曲线与横坐标轴几乎平行（满足恒流源特性），则从输出端2-2向输入方向看去，三极管是一个内阻接近无穷大的受控电流源。 2.2.4.1 4.1 三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路 由以上分析可得三极管的简化微变等效模型,如下图所示：2.2.4.1 4.1 三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路用微变等效法分析电路的步骤用微变等效法分析电路的步骤: : 1.画出直流通路,进行静态分析,求Q点; 2.画出交流通路,将其中的三极管用微变等效模型代替,得到微

35、变等效电路; 3.求解微变等效电路中各动态性能指标。2.4.2 2.4.2 共共发发射射极极放放大大电电路路 的性能指标分析的性能指标分析 例1:在下图固定偏置共射放大电路中,已知rbb、Vcc、Rc、Rb、RL、UBE，试计算Au、ri、ro、Aus。2.4.2 2.4.2 共共发发射射极极放放大大电电路路 的性能指标分析的性能指标分析 第一步：先画出放大电路的直流通路，并求出Q点；U UCEQCEQ=V=VCCCCI IC CR Rc cI ICQCQ= I= IBQBQI IEQEQI ICQCQ2.4.2 2.4.2 共共发发射射极极放放大大电电路路 的性能指标分析的性能指标分析第二步

36、：先画出放大电路的交流通路2.4.2 2.4.2 共共发发射射极极放放大大电电路路 的性能指标分析的性能指标分析 将交流通路中的三极管用微变等效模型代替2.4.2 2.4.2 共共发发射射极极放放大大电电路路 的性能指标分析的性能指标分析 第三步：分析、计算电路中的各动态指标。 1电压放大倍数Au uo=-icRL ui=ibrbe cLLR/RR=式中：beLbebL bbebLciourRrRrRA-=-=-=i iiiuu2.4.2 2.4.2 共共发发射射极极放放大大电电路路 的性能指标分析的性能指标分析2.输入电阻ri2.4.2 2.4.2 共共发发射射极极放放大大电电路路 的性能指

37、标分析的性能指标分析3输出电阻ro 求输出电阻的等效电路如下图所示：由上图求得：2.4.2 2.4.2 共共发发射射极极放放大大电电路路 的性能指标分析的性能指标分析4.源电压放大倍数Aus由图可得： 从前面分析可得如下所示放大电路等效模型： 2.4.2 2.4.2 共共发发射射极极放放大大电电路路 的性能指标分析的性能指标分析一、共基极放大电路 共基极放大电路的两种画法 2.4.3 2.4.3 共共基基极极共共集集电电极极放放大大 电路的性能指标分析电路的性能指标分析共基极电路的交流通路及微变等效电路 2.4.3 2.4.3 共共基基极极共共集集电电极极放放大大 电路的性能指标分析电路的性能

38、指标分析（1）电压放大倍数 （2）输入电阻2.4.3 2.4.3 共共基基极极共共集集电电极极放放大大 电路的性能指标分析电路的性能指标分析2.4.3 2.4.3 共共基基极极共共集集电电极极放放大大 电路的性能指标分析电路的性能指标分析3输出电阻ro 求输出电阻的等效电路如下图示：由上图求得：二、共集电极放大电路射极输出器 2.4.3 2.4.3 共共基基极极共共集集电电极极放放大大 电路的性能指标分析电路的性能指标分析微变等效电路 2.4.3 2.4.3 共共基基极极共共集集电电极极放放大大 电路的性能指标分析电路的性能指标分析（1）电压放大倍数 （2）输入电阻 其中：2.4.3 2.4.

39、3 共共基基极极共共集集电电极极放放大大 电路的性能指标分析电路的性能指标分析（3）输出电阻 若不计Rs，则：2.4.3 2.4.3 共共基基极极共共集集电电极极放放大大 电路的性能指标分析电路的性能指标分析2.5 2.5 多级放大电路多级放大电路 2.5.1 多级放大电路的组成2.5.2 多级放大电路的级间耦合方式2.5.3 多级放大电路性能指标的估算 多级放大电路的组成可用下图所示的框图来表示。2.5.1 2.5.1 多级放大电路的组成多级放大电路的组成各组成部分的主要作用：（1）对输入级的要求与信号源的性质有关，主要目的是减小在信号源内阻上的损耗，以便从信号源获得最大能量； （2）中间级

40、的主要任务是电压放大； （3）输出级的主要作用是功率放大，以推动负载工作,同时要具有较强的带负载能力.2.5.1 2.5.1 多级放大电路的组成多级放大电路的组成 耦合:各级之间的连接方式 耦合方式必须满足以下要求：（1）耦合后，各级电路仍具有合适的静态工作点；（2）保证信号在级与级之间能顺利而有效地传输过去；（3）耦合后，多级放大电路的性能指标必须满足实际负载的要求。2.5.2 2.5.2 多多级级放放大大电电路路的的级级 间耦合方式间耦合方式 常用的耦合方式有：阻容耦合、直接耦合和变压器耦合。 一、阻容耦合2.5.2 2.5.2 多多级级放放大大电电路路的的级级 间耦合方式间耦合方式2.5

41、.2 2.5.2 多多级级放放大大电电路路的的级级 间耦合方式间耦合方式 耦合特点：级与级间通过电容器连接 优点：各级电路的静态工作点相互独立 ，该电路具有体积小、重量轻等优点 缺点：耦合电容的存在对信号总有一定衰减，影响了电路的频率特性，且不易于集成。 几种直接耦合电路 2.5.2 2.5.2 多多级级放放大大电电路路的的级级 间耦合方式间耦合方式二、直接耦合耦合特点：级与级间直接连接;优点：既可放大交流信号，也可放大直流和变化非常缓慢的信号；电路简单，便于集成，所以集成电路中多采用这种耦合方式。缺点：存在着各级静态工作点相互牵制和零点漂移这两个问题。2.5.2 2.5.2 多多级级放放大大

42、电电路路的的级级 间耦合方式间耦合方式三、变压器耦合 2.5.2 2.5.2 多多级级放放大大电电路路的的级级 间耦合方式间耦合方式耦合特点：级与级间通过变压器连接;优点：静态工作点相互独立、互不影响;因容易实现阻抗变换，而容易获得较大的输出功率。缺点：变压器体积大而重，不便于集成，频率特定较差，也不能传输直流和变化非常缓慢的信号,目前基本没有使用. 2.5.2 2.5.2 多多级级放放大大电电路路的的级级 间耦合方式间耦合方式 多级放大电路的基本性能指标与单级放大电路相同，即有电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。 一、电压放大倍数 总电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积. Au= Au1Au

43、2Au3Aun 2.5.3 2.5.3 多级放大电路的性多级放大电路的性能指标估算能指标估算 二、输入电阻 多级放大电路的输入电阻就是输入级的输入电阻. Ri=Ri1 三、输出电阻 多级放大电路的输出电阻就是输出级的输出电阻. Ro=Ron2.5.3 2.5.3 多级放大电路的性多级放大电路的性能指标估算能指标估算例:两级阻容耦合放大电路下图。已知电路参数：VCC=9V， Rb11=60k， Rb12=30k， Rc1=3.9k，Re11=300，Re12=2k，1=40；Rb21=60k，Rb22=30k， Rc2=2k， RL=60k， Re2=2k，2=50。电路中各电容的容量足够大，对

44、交流可视为短路。试求：（1）放大电路的静态工作点；（2）放大电路的交流性能指标Au、ri和ro。 2.5.3 2.5.3 多级放大电路的性多级放大电路的性能指标估算能指标估算2.5.3 2.5.3 多级放大电路的性多级放大电路的性能指标估算能指标估算解：（1）静态工作点两级间采用阻容耦合,故静态工作点相互独立.V1的静态工作点为： 2.5.3 2.5.3 多级放大电路的性多级放大电路的性能指标估算能指标估算V2的静态工作点为： 2.5.3 2.5.3 多级放大电路的性多级放大电路的性能指标估算能指标估算 接下来可分别计算rbe1、 rbe2如下：2.5.3 2.5.3 多级放大电路的性多级放大

45、电路的性能指标估算能指标估算（2）两级放大电路性能指标分析 其微变等效电路如下：2.5.3 2.5.3 多级放大电路的性多级放大电路的性能指标估算能指标估算计算各级的电压放大倍数，可得 ：2.5.3 2.5.3 多级放大电路的性多级放大电路的性能指标估算能指标估算所以：2.5.3 2.5.3 多级放大电路的性多级放大电路的性能指标估算能指标估算Au =Au1Au2=（2.9）（50） =145 ro=ro2=Rc2=2k 2.5.3 2.5.3 多级放大电路的性多级放大电路的性能指标估算能指标估算2.6 2.6 本章小结本章小结 一晶体三极管 （1） 结构特点：3个区、两个PN结和3个电极；基

46、区很薄，掺杂浓度最低；发射区的掺杂浓度最高。（2）晶体三极管是电流控制器件，三极管放大信号的实质：是通过三极管的电流控制作用，将直流电源的能量转化成交流信号输出。 （3）晶体三极管电流分配关系是： IC= IB，IE= IC+ IB（4）晶体三极管实现放大的条件是：发射结正向偏置，集电结反向偏置。 （5）晶体三极管的输出特性曲线可划分为3个工作区域：放大区、饱和区和截止区。 2.6 2.6 本章小结本章小结 管型工作状态 NPNPNP条件特点条件特点放大VCVBVC IC=IB VCVBVC IC=IB饱和VBVC，VBVE UCE=UCES（值很小） VBVC，VBVE UCE=UCES（值

47、很小） 截止VBVC，VBVE IB=0，UCE值大 VBVC，VBVE IB=0，UEC值大 晶体三极管的三种工作状态及特点： 2.6 2.6 本章小结本章小结 （6）根据三极管的结构特点，可用万用表判断三极管的类型、管脚及三极管性能的好坏。（7）晶体三极管的极限参数有：ICM、PCM和U（BR）CEO。 2.6 2.6 本章小结本章小结 二放大电路的两个基本问题 （1）能放大信号信号能送到放大电路的输入端，并经过放大后送给下一级（或负载）。（2）信号不失真被放大要有合适的静态工作点Q，保证三极管工作在线性放大区。 2.6 2.6 本章小结本章小结 三放大电路的基本工作原理 放大电路的组成包

48、括核心元件三极管（V）、提供偏置的工作电源（VCC）、偏置电阻（Rb、Rc）、耦合电容等。 放大电路工作时有交、直流共存的特点，即电路中的各种电压、电流信号既有直流分量，又有交流分量。 2.6 2.6 本章小结本章小结 四放大电路的两种分析方法 （1）图解法 静态分析：确定（或选择）静态工作点Q的位置（或各极电流、电压的大小）。动态分析：确定最大不失真输出电压的幅度（或动态范围）。并且可以根据Q点的位置，分析信号可能发生的失真现象，从而通过调节有关元件参数来调整静态工作点的位置，保证电路有最大不失真输出。2.6 2.6 本章小结本章小结 （2）微变等效分析法等效模型：把三极管线行电阻和电流受控

49、源的线性模型。运用的条件：放大器工作在线性放大区，且输入信号的幅度较小在放大区。将交流通路中的三极管用简化的等效模型代替，运用电路分析方法计算Au（或Ai）、ri和ro。 2.6 2.6 本章小结本章小结 五多级放大电路的耦合方式 常见的耦合方式有：阻容耦合、直接耦合、变压器耦合。 关于它们的优缺点及适用场合见下表。2.6 2.6 本章小结本章小结 方式 优点 缺点 适用场合 阻容耦合 各级直流互不影响 低频响应差 分立元件、交流放大 直接耦合 低频响应好，适用于集成电路。各级直流相互影响 直流或交流放大；集成电路 变压器耦合 各级直流互补影响，可实现阻抗变换 频带窄、体积与重量大功率放大、调谐放大 2.6 2.6 本章小结本章小结 六多级放大电路性能指标的估算 多级放大电路的总电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积. 多级放大电路的输入电阻就是输入级的输入电阻. 多级放大电路的输出电阻就是输出级的输出电阻. 2.6 2.6 本章小结本章小结