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1、3.1 半导体三极管（半导体三极管（BJT） 3.2 共射极放大电路共射极放大电路 3.3 图解分析法图解分析法3.4 小信号模型分析法小信号模型分析法3.5 放大电路的工作点稳定问题放大电路的工作点稳定问题3.6 共集电极电路和共基极电路共集电极电路和共基极电路3.7 放大电路的频率响应放大电路的频率响应1康华光电子技术基础(模拟部分)cha3.1.1 BJT的结构简介的结构简介3.1 半导体三极管半导体三极管（BJT）3.1.2 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理3.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线3.1.4 BJT的主要参数的主要参数2康华光电子技术基础(模拟部分)cha3
2、.1.1 BJT的结构简介的结构简介 半导体三极管的结构示意图如下图所示。它有两种类型半导体三极管的结构示意图如下图所示。它有两种类型: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（Base） 发射极发射极，用E或e表示（Emitter）；集电极集电极，用C或c表示（Collector）。 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3康华光电子技术基础(模拟部分)cha 结构特点：结构特点： 发射区的掺杂浓度最高；发射区的掺杂浓度最高； 集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；集电区掺杂浓度低于发射区，且面
3、积大； 基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。掺杂浓度最低。管芯结构剖面图管芯结构剖面图4康华光电子技术基础(模拟部分)cha3.1.2 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理1. 内部载流子的传输过程内部载流子的传输过程 三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，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。发射区：发射载流子发射区：发射载流子集电区：收集载流子集电区：收集载流子基区：传送和控制载流子基区：传送和
4、控制载流子 （以（以NPN为例）为例） 载流子的传输过程载流子的传输过程5康华光电子技术基础(模拟部分)cha 以上看出，三极管内有两种载流子以上看出，三极管内有两种载流子(自由自由电子和空穴电子和空穴)参与导电，故称为双极型三极管。参与导电，故称为双极型三极管。或或BJT (Bipolar Junction Transistor)。 3.1.2 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理6康华光电子技术基础(模拟部分)cha2. 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 IC= InC+ ICBOIB= IB - ICBO通常通常 IC ICBO 为电流放大系数，为电流放
5、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的传输过程7康华光电子技术基础(模拟部分)cha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8康华光电子技术基础(模拟部分)cha3.
6、三极管的三种组态三极管的三种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9康华光电子技术基础(模拟部分)chaRLecb1k 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 =
7、 iE = -0.98 mA， vO = - iC RL = 0.98 V， = 0.98 时，时，10康华光电子技术基础(模拟部分)cha+-bceRL1k 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11康华光电子技术基础(模拟部分)cha 综上所述，三极管的放大作用，主要是依综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然
8、后到靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。达集电极而实现的。3.1.2 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理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：发射区杂质浓度远大于基区发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄，集电极面积大，易于杂质浓度，且基区很薄，集电极面积大，易于收集电子。收集电子。（2）外部条件：外部条件：发射结正向偏置，集电结反发射结正向偏置，集电结反向偏置。向偏置。12康华光电子技术基础(模拟部分)chavCE = 0V+-bce共射极放大电路VBBVCCvBEiCiB+-vCE iB=f(vBE)
9、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3.1.3 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）13康华光电子技术基础(模拟部分)cha(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
10、非线性区非线性区线性区线性区1. 输入特性曲线输入特性曲线3.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线14康华光电子技术基础(模拟部分)cha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。iC=f(vCE) iB=const2. 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:3.1.3 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。此时，线的下方。此时， vB
11、E小于死区电压，小于死区电压，集电结反偏集电结反偏。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。输出特性比较平坦的部分输出特性比较平坦的部分随着随着vCE随着的增加略向上随着的增加略向上倾斜。倾斜。基区宽度调制基区宽度调制效应效应15康华光电子技术基础(模拟部分)cha3.1.4 BJT的主要参数的主要参数 (1)(1)共发射极直流电流放大系数共发射极直流电流放大系数 =（ICICEO）/IBIC / IB vCE=const1. 电流放大系数电流放大系数 16康华光电子技术基础(模拟部
12、分)cha(2) 共发射极交流电流放大系数共发射极交流电流放大系数 = IC/ IB vCE=const3.1.4 BJT的主要参数的主要参数1. 电流放大系数电流放大系数 17康华光电子技术基础(模拟部分)cha (3) 共基极直流电流放大系数共基极直流电流放大系数 =（ICICBO）/IEIC/IE (4) 共基极交流电流放大系数共基极交流电流放大系数 = IC/ IE VCB=const 当当ICBO和和ICEO很小时，很小时， 、 ，可，可以不加区分。以不加区分。3.1.4 BJT的主要参数的主要参数1. 电流放大系数电流放大系数 18康华光电子技术基础(模拟部分)cha (2) 集电
13、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。 3.1.4 BJT的主要参数的主要参数 ICEO即输出特即输出特性曲线性曲线IB=0那条曲那条曲线所对应的线所对应的Y坐标的坐标的数值。数值。 ICEO也称为也称为集电极发射极间集电极发射极间穿穿透电流透电流。19康华光电子技术基础(模拟部分)cha(1) 集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM(2) 集电极最大允许功率损
14、耗集电极最大允许功率损耗PCM PCM= ICVCE 3. 极限参数极限参数3.1.4 BJT的主要参数的主要参数20康华光电子技术基础(模拟部分)cha(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) EBO 3. 极限参数极限参数3.1.4 BJT的
15、主要参数的主要参数21康华光电子技术基础(模拟部分)cha 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22康华光电子技术基础(模拟部分)cha3.1 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？
16、是电流控制器件？23康华光电子技术基础(模拟部分)cha3.2 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24康华光电子技术基础(模拟部分)cha1. 电路组成电路组成3.2 共共射极放射极放大电路大电路25康华光电子技术基础(模拟部分)cha1. 电路组成电路组成3.2 共共射极放射极放大电路大电路输入回路（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）26康华光电子技术基础(模拟部分)cha2. 简化电路及习惯画法简
17、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3.2 共共射极放射极放大电路大电路27康华光电子技术基础(模拟部分)cha3. 简单工作原理简单工作原理Vi=0Vi=Vsin t3.2 共共射极放射极放大电路大电路28康华光电子技术基础(模拟部分)cha4. 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（vi= 0 或或 ii= 0）时，放）时，放大电路的工作状态，也称大电路的工作状态，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，放大电路的工作输入信号不为零时，放大电路的工作状态，也称状态，也称交流工作状态交流工作状
18、态。 电路处于静态时，三极管各电极的电压、电流在特性曲线上电路处于静态时，三极管各电极的电压、电流在特性曲线上确定为一点，称为确定为一点，称为静态工作点静态工作点，常称为，常称为Q点。一般用点。一般用IB、 IC、和、和VCE （或（或IBQ、ICQ、和、和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29康华光电子技术基础(模拟部分)cha5. 直流通路和交流通路直流通路和交流通路交流通路交流通路 直流通路直流通路 耦耦合合电电容容：通通交交
19、流流、隔隔直直流流 直流电源：内阻为零直流电源：内阻为零 直直流流电电源源和和耦耦合合电电容容对对交交流相当于短路流相当于短路 共射极放大电路共射极放大电路3.2 共共射极放射极放大电路大电路交直共存，通路有别交直共存，通路有别30康华光电子技术基础(模拟部分)cha(a)(b)(c)(d)(f)(e)3.2 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？31康华光电子技术基础(模拟部分)cha3.3 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
20、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 3.3.1 静态工作情况分析静态工作情况分析 3.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析 32康华光电子技术基础(模拟部分)cha 共射极放大电路共射极放大电路 3.3.1 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根据直流通路可知：根据直流通路可知： 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。一般硅管一般硅管VBE=0.7V，锗管，锗管VBE=0.2V。直流通路直流通路+-33康华光电子技术基础(模拟部分)cha
21、 采用该方法分析静态工作点，必须已知三极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。管的输入输出特性曲线。 共射极放大电路共射极放大电路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+- 3.3.1 静态工作情况分析静态工作情况分析34康华光电子技术基础(模拟部分)cha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
22、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。35康华光电子技术基础(模拟部分)cha 3.3.2 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+-vce= -ic (Rc /RL) 因为交流负载线必过因为交流负载线必过Q点，即点，即 vce= vCE - VCEQ
23、ic= iC - ICQ 同时，令同时，令R L = Rc/RL1. 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则交流负载线为vCE - VCEQ= -(iC - ICQ ) R L 即即 iC = (-1/R L) vCE + (1/R L) VCEQ+ ICQ 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。 RL= RLRc， 是是交流负载电阻。交流负载电阻。 交流负载线是有交交流负载线是有交流输入信号时流输入信号时Q点点的运动轨迹。的运动轨迹。 # # 当当当当放大电路不带负载放大电路不带
24、负载放大电路不带负载放大电路不带负载R RL L时，交流负载线是什么？时，交流负载线是什么？时，交流负载线是什么？时，交流负载线是什么？36康华光电子技术基础(模拟部分)cha2. 输入交流信号时的图解分析输入交流信号时的图解分析 3.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析37康华光电子技术基础(模拟部分)cha2. 输入交流信号时的图解分析输入交流信号时的图解分析 3.3.2 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
25、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改变，的实际电流方向是否改变，v vCECE的实际电压极性是否改变？的实际电压极性是否改变？的实际电压极性是否改变？的实际电压极性是否改变？38康华光电子技术基础(模拟部分)cha 3.3.2 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，
26、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0.3V39康华光电子技术基础(模拟部分)cha波形波形的失真的失真饱和失真截止失真 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
27、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。 3.3.2 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？放大区是否为绝对线性区？放大区是否为绝对线性区？40康华光电子技术基础(模拟部分)cha 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
28、性曲线放大区的中间部位；的中间部位； 要有合适的交流负载线要有合适的交流负载线。 3. BJT的三个工作区的三个工作区 3.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析41康华光电子技术基础(模拟部分)cha 4. 输出功率和功率三角形输出功率和功率三角形 要想要想PO大，就要使功率三角形的大，就要使功率三角形的面积大，即必须使面积大，即必须使Vom 和和Iom 都要大。都要大。功率三角形放大电路向电阻性负载提供的放大电路向电阻性负载提供的输出功率输出功率 在输出特性曲线上，正在输出特性曲线上，正好是三角形好是三角形 ABQ的面积，这的面积，这一三角形称为一三角形称为功率三角形功率三角形。 3.3
29、.2 动态工作情况分析动态工作情况分析42康华光电子技术基础(模拟部分)cha3.3 1. 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？43康华光电子技术基础(模拟部分)cha2. 放大电路如图所示。当测得放大电路如图所
30、示。当测得BJT的的VCE 接近接近VCC的值时，问的值时，问管子处于什么工作状态？可能管子处于什么工作状态？可能的故障原因有哪些？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 。3.3 共射极放大电路共射极放大电路44康华光电子技术基础(模拟部分)cha 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
31、=300k， Rc=2k， VCC= +12V，求：求： （1）放大电路的放大电路的Q点。此点。此时时BJT工作在哪个区域？工作在哪个区域？（2）当当Rb=100k时，求放大电路的时，求放大电路的Q点。点。此时此时BJT工作在哪个区域？（忽略工作在哪个区域？（忽略BJT的的饱和压降）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（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
32、（120uA，6mA，0V）， 例题例题例题例题45康华光电子技术基础(模拟部分)cha3.4 小信号模型分析法小信号模型分析法3.4.1 BJT的小信号建模的小信号建模3.4.2 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 H参数的引出参数的引出 H参数小信号模型参数小信号模型 模型的简化模型的简化 H参数的确定参数的确定（意义、思路）（意义、思路） 利用直流通路求利用直流通路求Q点点 画小信号等效电路画小信号等效电路 求放大电路动态指标求放大电路动态指标46康华光电子技术基础(模拟部分)cha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
33、 当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三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非常困难。建立小信号模型，就是将非线性器件的分析非常困难。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。做线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。3.4.1 BJT的小信号建模的小信
34、号建模47康华光电子技术基础(模拟部分)cha1. 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+ hoevce3.4.1 BJT的小信号的小信号建模建模 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48康华光电子技术基础(模拟部分)cha输出端交流短路时的输
35、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（四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（H H参数）。参数）。vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce1. H参数的引出参数的引出3.4.1 BJT的小信号的小信号建模建模49康华光电子技术基础(模拟部分)cha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
36、型参数模型hfeibicvceibvbehrevcehiehoevbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce1. H参数的引出参数的引出3.4.1 BJT的小信号的小信号建模建模vBEvCEiBcebiCBJT双口网络双口网络 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。50康华光电子技术基础(模拟部分)cha3. 模型的简化模型的简化hfeibicvcei
37、bvbehrevcehiehoe即即 rbe= hie = hfe uT = hre rce= 1/hoe一般采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，很大，约为约为100k 。 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。 3.4.1 BJT的小信号的小信号建模建模 故一般可忽略它们的影响，故一般可忽略它们的影响，得到简化电路得到简化电路51康华光电子技术基础(模拟部
38、分)cha3.4.1 BJT的小信号的小信号建模建模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； rbe 与与Q点有关，可用图点有关，可用图示仪测出。示仪测出。一般也用公式估算一般也用公式估算 rbe rbe= rb + (1+ ) re其中对于低频小功率管其中对于低频小功率管 rb200 则则 而而 (T=300K) 52康华光电子技术基础(模拟部分)cha3.4 1. BJT小信号模型是在什么条件下建立的？受控源小信号模型是在什么条件下建立的？受控源是何种类型的？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两极之间的两极之间的电阻，是否为
39、电阻，是否为rbe?53康华光电子技术基础(模拟部分)cha3.4.2 用用H参数小信号模型分析共参数小信号模型分析共 射极基本放大电路射极基本放大电路 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点点一般硅管一般硅管VBE=0.7V，锗管，锗管VBE=0.2V， 已知已知。54康华光电子技术基础(模拟部分)cha2. 画出小信号等效电路画出小信号等效电路 3.4.2 小小信号模型信号模型分析分析共射极放大电路共射极放大电路icvce+-交流通路交流通路H参数小信号等效电路参数小信号等效电路RbviRbRbviRcRbviRcRL55康华光电子技术基础(模拟部分)cha3.
40、 求电压增益求电压增益根据根据RbviRcRL则电压增益为则电压增益为 3.4.2 小小信号模型信号模型分析分析56康华光电子技术基础(模拟部分)cha4. 求输入电阻求输入电阻 3.4.2 小小信号模型信号模型分析分析RbRcRLRi5. 求输出电阻求输出电阻RbRcRLRo令令Ro = Rc 所以所以57康华光电子技术基础(模拟部分)cha 1. 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：解：例题例题58康华光电子技术基础(模拟部分)cha例题例题 解：解：（1）（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；
41、（2）、。已知已知 =50。59康华光电子技术基础(模拟部分)cha3.5 放大电路的工作点稳定问题放大电路的工作点稳定问题 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3.5.1 温度对工作点的影响温度对工作点的影响3.5.2 射极偏置电路射极偏置电路60康华光电子技术基础(模拟部分)cha3.5.1 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
42、响的影响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 输出特性曲线上移输出特性曲线上移温度温度T 输入特性曲线左移输入特性曲线左移3. 温度变化对温度变化对 的影响的影响温度每升高温度每升高1 C ， 要增加要增加0.5% 1.0%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 61康华光电子技术基础(模拟部分)cha3.5.2 射极偏置电路射极偏置电路1. 稳定工作点原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
43、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 62康华光电子技术基础(模拟部分)cha 3.5.2射极偏置射极偏置电路电路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63康华光电子技术基础(模
44、拟部分)cha2. 放大电路指标分析放大电路指标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：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 3.5.2射极偏置射极偏置电路电路64康华光电子技术基础(模拟部分)cha输入电阻输入电阻根据定义根据定义由电路列出方程由电路列出方程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. 放大电路指标分析放大电路指标分析 3.5.2射极偏置射极偏置电路电路65康华光电子技术基础(模拟部分)cha输出电阻输出电阻求输出电阻的等效电
45、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对回路对回路1和和2列列KVL方程方程r rcece对分析过程影响很大，此处不能忽略对分析过程影响很大，此处不能忽略其中其中2. 放大电路指标分析放大电路指标分析 3.5.2射极偏置射极偏置电路电路66康华光电子技术基础(模拟部分)cha输出电阻输出电阻记记当当时，时，一般一般（）2. 放大电路指标分析放大电路指标分析 3.5.2射极偏置射极偏置电路电路67康华光电子技术基础(模拟部分)cha3. 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
46、路静态：静态： 3.5.2射极偏置射极偏置电路电路68康华光电子技术基础(模拟部分)cha 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 # # 射极偏置电路做如何改进，既可以使其具有温度稳定性，射极偏置电路做如何改进，既可以使其具有温度稳定性，射极偏置电路做如何改进，既可以使其具有温度稳定性，射极偏置电路做如何改进，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
47、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？3. 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 3.5.2射极偏置射极偏置电路电路69康华光电子技术基础(模拟部分)cha70康华光电子技术基础(模拟部分)cha3.6 共集电极电路和共基极电路共集电极电路和共基极电路 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3.6.1 共集电极电路共集电极电路3.6.2 共基极电路共基极电路71康华光电子技术基础(模拟部分)cha3.6.1 共集电极电路共集电极电路1. 电路分析电路分析共集电极电路共集电极电路结构如图示
48、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求静态工作点求静态工作点由由得得72康华光电子技术基础(模拟部分)cha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 3.6.1共集电极共集电极电路电路1. 电路分析电路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73康华光电子技术基础(模拟部分)cha输入电阻输入电阻根据定义根据定义由电路列出方程由电路列出方程则输入电阻则输入电阻当当，时，时，输入电阻大输入电阻大输出
49、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# # 既然共集电极电路的电压增益小于既然共集电极电路的电压增益小于既然共集电极电路的电压增益小于既然共集电极电路的电压增益小于1 1（接近于（接近于（接近于（接近于1 1），那么），那么），那么），那么它对电压放大没有任何作用。这种说法是否正确？它对电压放大没有任何作用。这种说法是否正确？它
50、对电压放大没有任何作用。这种说法是否正确？它对电压放大没有任何作用。这种说法是否正确？ 3.6.1共集电极共集电极电路电路1. 电路分析电路分析74康华光电子技术基础(模拟部分)cha2. 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 3.6.1共集电极共集电极电路电路75康华光电子技术基础(模拟部分)cha3.6.2 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置电路相同偏置电路相同76康华光电子技术基础(模拟部分)cha 3.6.2共基极共基极电路电路2. 动态指标动态指
51、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：77康华光电子技术基础(模拟部分)cha# # 共基极电路的输入电阻很小，最适合用来放大何种信号源的信号？共基极电路的输入电阻很小，最适合用来放大何种信号源的信号？共基极电路的输入电阻很小，最适合用来放大何种信号源的信号？共基极电路的输入电阻很小，最适合用来放大何种信号源的信号？ 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻 3.6.2共基极共基极电路电路2. 动态指标动态指标78康华光电子技术基础(模拟部分)cha3. 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： 3.6.2共基极
52、共基极电路电路79康华光电子技术基础(模拟部分)cha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。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80康华光电子技术基础(模拟部分)cha3.7.1 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3.7.2 单极放大电路的高频响应单极放大电路的高频响应 RC低通电路的频率响应低通电路的频率响应 RC高通电路的频率响应高通电路的频率响应3.7 放大电路的频率响应放大电路的频率响应3.7.3 单极放大电路的低频响应单极放大电路的低频响应3.7.4 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应 多级
53、放大电路的增益多级放大电路的增益 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应 低频等效电路低频等效电路 低频响应低频响应81康华光电子技术基础(模拟部分)cha3.7.1 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）：则则且令且令又又电压增益的幅值（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 所谓研究放大电路的频率响应是指研所谓研究放大电路的频率响应是指
54、研究放大电路的动态指标（主要是增益）随究放大电路的动态指标（主要是增益）随信号频率变化时的响应。信号频率变化时的响应。82康华光电子技术基础(模拟部分)cha最大误差最大误差 -3dB误差，发生在误差，发生在fH处处频率响应曲线描述频率响应曲线描述3.7.1RC电路的电路的频率响应频率响应幅频响应幅频响应0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 的直线的直线相频响应相频响应1. RC低通电路的频率响应低通电路的频率响应表示输出与输入的相位差表示输出与输入的相位差高频时，输出滞后输入高频时，输出滞后输入因为因为所以所以83康华光电子技术基础(模拟部分)cha2. RC高通
55、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3.7.1RC电路的电路的频率响应频率响应84康华光电子技术基础(模拟部分)cha3.7.2 单极放大电路的高频响应单极放大电路的高频响应1. BJT的高频小信号建模的高频小信号建模 模型的引出模型的引出 模型简化模型简化 模型参数的获得模型参数的获得 的的频率响应频率响应2. 共射极放大电路的高频响应共射极放大电路的高频响应 型高频等效电路型高频等效电路 高频响应高频响应3. 共基极放大电路的高频响应共基极放大电路的高频响应 增益增益-带宽积带宽积 高频等效电路高频等效
56、电路 高频响应高频响应 几个上限频率的比较几个上限频率的比较85康华光电子技术基础(模拟部分)cha模型的引出模型的引出 rbe-发射结电阻发射结电阻re归算归算到基极回路的电阻到基极回路的电阻 -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。是假想的基区内的一个点。互导互导 3.7.2 单级高单级高频响应频响应1. BJT的高频小信号建模的高频小信号建模86康华光电子技术基础(模拟部分)cha模型简化模型简化# # 为什么用为什么用能反映频率对受控源的影响？能反映频率对受控源的影响？混合混合 型高频小信号模
57、型型高频小信号模型 3.7.2 单级高单级高频响应频响应1. BJT的高频小信号建模的高频小信号建模87康华光电子技术基础(模拟部分)cha 3.7.2 单级高单级高频响应频响应又因为又因为所以所以模型参数的获得模型参数的获得（与（与H参数的关系）参数的关系）1. BJT的高频小信号建模的高频小信号建模低频时，混合低频时，混合 模型与模型与H参数模型等效参数模型等效所以所以又又 rbe= rb + (1+ ) re 从手册中查出从手册中查出88康华光电子技术基础(模拟部分)cha 的的频率响应频率响应由由H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， 3.
58、7.2 单级高单级高频响应频响应1. BJT的高频小信号建模的高频小信号建模89康华光电子技术基础(模拟部分)cha共发射极截止频率共发射极截止频率 的的频率响应频率响应 的幅频响应的幅频响应令令则则特征频率特征频率共基极截止频率共基极截止频率 3.7.2单级高单级高频响应频响应1. BJT的高频小信号建模的高频小信号建模90康华光电子技术基础(模拟部分)cha 3.7.2单级高频单级高频响应响应2. 共射极放大电路的高频响应共射极放大电路的高频响应 型高频等效电路型高频等效电路等效电路等效电路91康华光电子技术基础(模拟部分)cha 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
59、得电路简化电路简化忽略忽略 的分流得的分流得称为称为密勒电容密勒电容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 3.7.2单级高频单级高频响应响应2. 共射极放大电路的高频响应共射极放大电路的高频响应92康华光电子技术基础(模拟部分)cha 型高频等效电路型高频等效电路电路简化电路简化最后最后 3.7.2单级高频单级高频响应响应2. 共射极放大电路的高频响应共射极放大电路的高频响应93康华光电子技术基础(模拟部分)cha高频响应高频响应由电路得由电路得电压增益频响电压增益频响又又其中其中低频增益低频增益上限频率上限频率 3.7.2单级高频单级高频响应响应2. 共射极放大电路的
60、高频响应共射极放大电路的高频响应94康华光电子技术基础(模拟部分)cha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# # 如何提高带宽？如何提高带宽？如何提高带宽？如何提高带宽？ 3.7.2单级高频单级高频响应响应2. 共射极放大电路的高频响应共射极放大电路的高频响应95康华光电子技术基础(模拟部分)cha例题例题 解：解：模型参数为模型参数为例例3.7.1 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：试计算它的低频电压增益和上限频率。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
61、限频率为所以上限频率为96康华光电子技术基础(模拟部分)cha3. 共基极放大电路的高频响应共基极放大电路的高频响应 3.7.2单级高频单级高频响应响应高频等效电路高频等效电路97康华光电子技术基础(模拟部分)cha高频响应高频响应列列 e 点的点的KCL而而所以电流增益为所以电流增益为其中其中忽略忽略3. 共基极放大电路的高频响应共基极放大电路的高频响应 3.7.2单级高频单级高频响应响应电压增益为电压增益为 其中其中 特征频率特征频率98康华光电子技术基础(模拟部分)cha几个上限频率的比较几个上限频率的比较 的的上限频率上限频率特征频率特征频率共基极上限频率共基极上限频率共发射极上限频率
62、共发射极上限频率 共基极电路无密勒电容，频带最宽；常用于高频、宽频带、共基极电路无密勒电容，频带最宽；常用于高频、宽频带、低输入阻抗的场合。低输入阻抗的场合。3. 共基极放大电路的高频响应共基极放大电路的高频响应 3.7.2单级高频单级高频响应响应99康华光电子技术基础(模拟部分)cha3.7.3 单极放大电路的低频响应单极放大电路的低频响应1. 低频等效电路低频等效电路100康华光电子技术基础(模拟部分)cha3.7.3 单极放大电路的低频响应单极放大电路的低频响应2. 低频响应低频响应101康华光电子技术基础(模拟部分)cha3.7.3 单极放大电路的低频响应单极放大电路的低频响应2. 低
63、频响应低频响应其中其中102康华光电子技术基础(模拟部分)cha3.7.3 单极放大电路的低频响应单极放大电路的低频响应按图按图3.7.13参数计算参数计算中频增益中频增益当当则则下限频率取决于下限频率取决于即即2. 低频响应低频响应103康华光电子技术基础(模拟部分)cha3.7.4 多极放大电路的频率响应多极放大电路的频率响应1. 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104康华光电子技术基础(模拟部分)cha3.7.4 多极放大电路的频率响应多极放大电路的频率响应2. 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应 多级放大电路的通频带比多级放大电路的通频带比 它的任何一级都窄它的任何一级都窄（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105康华光电子技术基础(模拟部分)cha作业作业3.1.1 3.1.23.5.1 3.5.33.6.2 3.6.53.7.8 3.7.9106康华光电子技术基础(模拟部分)cha
