第三章第三章半导体三极管及放大电路基础半导体三极管及放大电路基础3.2 3.2 共射放大电路共射放大电路3.3 3.3 图解分析法图解分析法3.4 3.4 小信号模型分析法小信号模型分析法3.53.5 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 3.6 共集和共基放大电路共集和共基放大电路3.7 3.7 放大电路的放大电路的频率响应频率响应3.13.1 半导体半导体BJT BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极NPN型型PNP集电极集电极基极基极发射极发射极BCEPNP型型BECNPN型三极管型三极管BECPNP型三极管型三极管表示发射结正偏时流过发表示发射结正偏时流过发射结的电流方向射结的电流方向第三章 半导体三极管及放大电路基础3.1 半导体BJT 双极结型晶体管又称晶体管、三极管或BJT一、结构及分类（P.67～69） 1、结构（三层两结） 基区（基区（B区）：区）：较薄（微米级）、掺较薄（微米级）、掺杂浓度低杂浓度低集电区（集电区（C区）：区）：面积较大面积较大发射区（发射区（E区）：区）：掺杂浓度较高掺杂浓度较高BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极ICIEIBIB：基极电流：基极电流IC：集电极电流：集电极电流IE：发射极电流：发射极电流E区和区和C区不可互换区不可互换结构特点结构特点 2、结构特点 ①基区很薄；②发射区掺杂浓度高；③集电区面积大。
这三点决定了BJT具有独特的特点 发射结发射结(JE)集电结集电结(JC)BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极+ + + + + + + + + + + + + _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ + + + + + + + + + + + + + 3、分类 按结构分：NPN型、PNP型 按频率分：高频、中频、低频 按功率分：大功率（＞3W）、中功率（0.5 ～ 3W）、小功率（＜0.5W） 按材料分：硅（Si）、锗（Ge） 按制造工艺分：平面型和合金型 二、BJT各电极电流分配关系及放大作用（P.69～73） BJT具有放大作用的条件：内部条件：满足 结构要求；外部条件：发射结（Je）正偏，集电结（Jc）反偏三极管可组成三种不同组态的电路，分别称为：共基极电路、共集电极电路和共发射极电路，如图 • ①发射区向基区发射电子•因浓度差，且在JE正偏下，电子扩散运动产生IE•电子在基区扩散与复合—复合的空穴产生IB•（复合少扩散 多），复合的空穴由VBB提供，形成基极电流IB，由基极流入、发射极流出，形成输入回路中的电流。
同时从基区向发射区也有空穴的扩散运动，形成的电流为IEP但其数量小，可忽略•所以发射极电流所以发射极电流I E ≈ I EN 进入进入P区的电子少部分与基区的空区的电子少部分与基区的空穴合形成电流穴合形成电流IB,基区很薄基区很薄,多数多数电子很快扩散到集电结电子很快扩散到集电结1、、BJT的电流分配的传输过程（以的电流分配的传输过程（以NPN型型Si三极管共发射极电路为例）三极管共发射极电路为例）因复合少因复合少,扩散多扩散多;对于制成的三对于制成的三极管复合与扩散的比例就一定如极管复合与扩散的比例就一定如:扩扩/复复=100.复合的空穴由复合的空穴由EB提提供供.按此原则接成电路:UB＞UE UC＞UBUCC约十几伏UBB约几伏 (2)集电区收集电子，在JC反偏下收集多数扩散到集电结的电子,产生IC由Vcc提供大量的空穴在集电区；形成输出回路中的电流3)根据KCL可知：流入BJT的电流为IB、Ic，流出的电流为IE， IE ＝IB+Ic4)集电结反向偏置，由于温度的影响，集电区的少子空穴与基区的少子电子也产生漂移运动，形成极小的穿透电流（又称反向饱和电流）ICBO，该电流虽不大，但对电路的性能影响极大。
要尽量克服β=IC(扩扩)/IB(复复) IB变化引起IC按比例变化,小电流引出大电流,这就是电流放大的作用.β电流放大倍数. 2、BJT的电流分配关系（P.71） ① 有很小的IB，就可形成较大的Ic， IB与Ic都是从e极流出形成IE IB+Ic＝IE， IB＝IE—Ic ② 集电极收集到的电子（Ic）是发射极发出来的电子（IE）的一部分，Ic占IE的比例是多少？用α来表示：α＝Ic / IE称为共集电极电流放大系数 α＜1 ③ 由上式可得： Ic ＝αIE，代入： IB＝IE—Ic＝IE（1—α），又可得到基极电流与集电极电流的关系，用β来表示： β＝ Ic / IB ＝ α /（1—α） Ic ＝βIB β称为共发射极电流放大系数，β＞＞1 ④ Ic＝βIB，此式说明：电流IB能控制电流Ic，控制能力为β倍常称IB放大了β倍，形成Ic，此说法是错误的）实际BJT是一个CCCS 3、BJT的放大作用（P.71～72）BJT具有“放大”的前提：集电结反向偏置，发射结正向偏置。
Ⅰ为输入回路，V—I特性： Ⅱ为输出回路，V—I特性： IB=（VBB—VBE）/RB IC=βIB VBE=VBB—IB*RB VCE=VCC—IC*RC =VCC—βIB *RC 输入回路和输出回路共接到发射极，故称为“共发射极”放大电路，简称“共射放大电路”总结：P.72 40 死区电压，死区电压，硅管硅管Vth=0.5V 工作压降工作压降:硅管硅管:UBE 0.7V 输入特性方程输入特性方程: : iB=f(uBE) uCE=constIB( A)UBE(V)2060800.5UCE 1V0.7 当当uCE ＞＞1V后，后，JE反偏内电场足够大反偏内电场足够大,可将绝大部分电可将绝大部分电子拉入集电区再增大子拉入集电区再增大UCE,IB无明显变化。
无明显变化锗管:Vth=-0.1V锗管工作电压：UBE -0.3V当当UCE=0 时，为二极管的正向特性时，为二极管的正向特性 三、BJT的特性曲线（P.74～76） 1、输入特性（P.74） BJT的输入回路只有一个PN结（发射结），当正向偏置时，就相当二极管的正向特性，所以输入特性如图. 输入回路中的IB由式IB=（VBB—VBE）/RB决定 由式可知：改变RB，可以得到不同的IB 2 输出特性曲线输出特性曲线 iC=f(uCE) iB=const 现以现以iB=60uA一条加以说明一条加以说明 （（1）当）当uCE=0 V时，因集电极无收集作用，时，因集电极无收集作用，iC=02）） uCE ↑ → Ic ↑ （（3）） 当当uCE ＞＞1V后，收集电后，收集电子的能力足够强这时，发射子的能力足够强这时，发射到基区的电子都被集电极收集，到基区的电子都被集电极收集，形成形成iC所以所以uCE再增加，再增加，iC基基本保持不变。
本保持不变同理，可作出同理，可作出iB=其他值的曲线其他值的曲线 输出回路中的VCE由IC决定： VCE=VCC—IC*RC； IC又由式IC=βIB决定，所以不同的IB，就有不同的IC，也就有不同的VCE 输出回路的特性曲线是根据输入回路中的IB而定的 它是由一组IB组成的曲线 3. 输出特性曲线可以分为三个区域输出特性曲线可以分为三个区域:饱和区饱和区——iC受受uCE显著控制的区域，该区域内显著控制的区域，该区域内uCE＜＜0.7 V 此时发射结正偏，集电结也正偏此时发射结正偏，集电结也正偏截止区截止区——iC接近零的区域，相当接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方的曲线的下方 此时，发射结反偏，集电结反偏此时，发射结反偏，集电结反偏放大区放大区—— 曲线基本平行等曲线基本平行等 距 此时，发此时，发 射结正偏，集电射结正偏，集电 结反偏。
结反偏 该区中有：该区中有：饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区 怎样判断BJT电路处于什么工作状态？（以NPN型硅管为例）工作状态截止放大饱和条件偏置情况VBE＜0.5V，JE反偏VBC＜0.5V，JC反偏0.5V＜VBE＜0.7V，JE正偏，VBC＜0 JC反偏VBE ≥0.7V，JE正偏VBC＞0，JC正偏基极电流IBIB ≤0IBS＞IB＞0特点ICIC≈0IC≈βIBVCEVCE≈VCCVCE＝VCC—ICRC ≈1/2VCCVCE＝VCES≤0.3VRCE很大（ ≈∞）受控电流源内阻（可变）很小（≈0） 思考题：根据测量三个管脚对地的电位可判断管子的工作情况JC反偏JE正偏JC正偏JE正偏JC反偏JE反偏JC反偏JE正偏放大饱和截止放大 例1：测得各管子各极电位如图判断管子类型，区分e b c解：依据1）UBE=0.7V (或UBE=0.2V) 确定是硅管还是锗管 2) UC最低是PNP管,UC最高是NPN管 3）NPN管：UC＞UB ＞UE PNP管： UC∠UB ∠UENPN硅PNP硅PNP锗ebccbeebc 四、BJT的主要参数（P.76～81） 1、电流放大系数β （共射极）、α（共基极）直流工作状态下的电流放大系数；两者相差不大，常用β表示。
一般β=50～150为好交流工作状态下的电流放大系数， 2、极间反向电流（P.78） 3、极限参数（P.79） ICM、PCM、击穿电压等是设计电路、选择BJT时必须要考虑的例:判断管子类型. 半导体三极管的型号半导体三极管的型号第二位：第二位：A锗锗PNP管、管、B锗锗NPN管、管、 C硅硅PNP管、管、D硅硅NPN管管 第三位：第三位：X低频小功率管、低频小功率管、D低频大功率管、低频大功率管、 G高频小功率管、高频小功率管、A高频大功率管、高频大功率管、K开关管开关管用字母表示材料用字母表示材料用字母表示器件的种类用字母表示器件的种类用数字表示同种器件型号的序号用数字表示同种器件型号的序号用字母表示同一型号中的不同规格用字母表示同一型号中的不同规格三极管三极管国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：3DG110B作业:P1403.1.1, 3.1.2预习：§3.3节2024/9/21 3.2 共射极放大器共射极放大器电路放大的条件是：电路放大的条件是：1)1)发射结正向偏置，发射结正向偏置，2)2)集电结反向偏置。
集电结反向偏置一一.电路的组成及各元件的作用电路的组成及各元件的作用放大要求放大要求:1)幅度放大幅度放大, 2)波形不失真波形不失真放大对象放大对象:交流量交流量.放大实质放大实质:实现能量的转换与控制实现能量的转换与控制. 二．三极管的放大原理二．三极管的放大原理三极管工作在放大区：三极管工作在放大区：发射结正偏，发射结正偏，集电结反偏集电结反偏→△→△UCE（（-△△IC×Rc））放大原理：放大原理：→△→△UBE→△→△IB→△→△IC（（ △△IB））电压放大倍数：电压放大倍数：→ → u uo o u ui i 1.各元件的作用：各元件的作用：保证保证JC反偏，反偏，JE正偏整个放大电路的能源整个放大电路的能源UCC RC——集电极电阻，将变化的集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压，以实现电压放大电流转变为变化的电压，以实现电压放大RB—— 提供适当的基流，使放大器工作在放大区提供适当的基流，使放大器工作在放大区晶体管晶体管T是放大电路的核心是放大电路的核心ui变化变化 ib变化变化 按比例按比例ic变化变化 icRc变化，变化， ic受受ui的控制输入小能量输入小能量信号信号，通过三极管的控制作用，去控制，通过三极管的控制作用，去控制UCC所能提供的能量，所能提供的能量，以在以在输出端获得一个能量较大的信号输出端获得一个能量较大的信号。
这就是放大作用的实质，这就是放大作用的实质，晶体晶体管是能量控制器管是能量控制器，能量不能放大只能守恒能量不能放大只能守恒C C1 1、、C C2 2：耦合电容：耦合电容，，对对交流近似短路交流近似短路. .信号可通过放大器信号可通过放大器而而对本级的直流电、信号源与负载相隔离便于调整静态工作点对本级的直流电、信号源与负载相隔离便于调整静态工作点 单电源供电单电源供电2.放大电路的习惯画法用电位表示用电位表示:合为一个电源合为一个电源输入输入.输出与发射极有一个公共点输出与发射极有一个公共点,以它作为以它作为参考点参考点,故此放大电路叫发射极放大电路故此放大电路叫发射极放大电路规定:1)以公共端为地电位,其余各端为正. 2)电流的参考方向: NPN: iB 、ic 流入为正 ，iE流出为正 PNP: iB 、ic 流出为正 ，iE流入为正 3.组成原则：1））保证保证JC反偏，反偏，JE正偏正偏2）交流信号畅通交流信号畅通 1.静态工作点静态工作点——Ui=0时电路的工作状态时电路的工作状态 三三. . 静态工作点静态工作点ui=0时时由于电源的由于电源的存在，电路存在，电路中存在一组中存在一组直流量。
直流量ICIEIB+UBE-+UCE- 由于由于(IB,UBE) 和和( IC,UCE )分别对应于输入、输出特分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点，所以称为性曲线上的一个点，所以称为静态工作点静态工作点IBUBEQIBUBEQUCEICICUCEIB为什么要设置静态工作点？为什么要设置静态工作点？ 放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管工作性区，以保证信号不失真工作性区，以保证信号不失真 不设置静态工作点的工作情况不设置静态工作点的工作情况说明产说明产生了非生了非线性失线性失真真(钟钟形波形波)原因原因:1).输入特性存在死区输入特性存在死区 2)负半周负半周Je反偏反偏只有交流通路的情况只有交流通路的情况. 输出波形失真输出波形失真 由此可见，在交流放大电路中，如果不设置合适由此可见，在交流放大电路中，如果不设置合适的静态工作点，就不能正常放大交流信号（失真）的静态工作点，就不能正常放大交流信号（失真）静态工作点的设置静态工作点的设置:当当ui=0时预先给一个电流时预先给一个电流.2.静态计算静态计算直流通路直流通路: — C: — C1 1和和C C2 2开路开路. . 1)估算法估算法RB称为称为偏置电阻偏置电阻，，IB称为称为偏置电流偏置电流。
1)由基极回路求由基极回路求IBQ2)由由IBQ求求ICQ3)由集电极回路求由集电极回路求: 例：用估算法计算静态工作点例：用估算法计算静态工作点已知：已知：VCC=12V，，RC=4K ，，Rb=300K ，， =37.5解：解：请注意电路中请注意电路中IB和和IC的数量级的数量级 四、如何判断放大电路具有放大功能 1、必须具有静态工作点，即发射结正偏、集电结反偏 静态工作点必须学会计算：输入回路计算IB、VBE， 硅管的VBE≈0.6～0.7V；锗管的VBE≈0.1～0.2V 2、交流输入信号必须能够加入到放大器的输入回路中，而不被旁路（短路） 3、放大后的交流输出信号必须能够送出去（加到负载上），而不被旁路（短路）举例：作业：P140: 3.2.1 利用BJT的输入、输出特性曲线求放大电路的静态工作点Q 方法：①先由放大器的输入回路用估算法求出IB； ②在BJT的输出特性曲线图中，用VCE=VCC—IC×RC直线，交坐标轴于M （VCC，0）、N（0，VCC/RC），连接M、N，这一直线称为“直流负载线”； ③直流负载线交IB于Q点，该点称为“静态工作点”； ④由Q点向坐标轴作垂线，分别得到IC、VCE。
直流负载线静态工作点3.3 3.3 图解分析法图解分析法一一. 用图解法分析放大器的静态工作点用图解法分析放大器的静态工作点 举例：P.142，T3.3.4 3.3.4 若将图题若将图题3.3.1所示输出特性的所示输出特性的BJT接成图题接成图题3.3.3所示的电路，并设所示的电路，并设VCC＝＝12V，，RC＝＝1kΩ，，在基极电路在基极电路中用中用VBB＝＝2.2V和和Rb＝＝50kΩ串联以代串联以代替电流源替电流源iB求电路中的求电路中的IB、、IC和和VCE的值，设的值，设VBE ＝＝ 0.7V 解：解：由已知条件可求出： IB＝（VBB－VBE ）/ Rb ＝（2.2－0.7）/ 50 ＝0.03mA＝30μA， 在输出特性图中，作直流负载线M（ 12V， 0）、N（ 0 ，12/1k），与IB＝30μA交于Q点，由Q点分别向坐标轴作垂线，得： VCE＝6V，IC＝6mA， 见左图 iBuBEQuiibic假设在静态工作点的基础上，输假设在静态工作点的基础上，输入一微小的正弦信号入一微小的正弦信号 uiib静态工作点静态工作点二二.放大电路动态分析iCiCEuce注意：注意：uce与与ui反相！反相！1、不负载电阻的情况 在放大器的输入端加入微小正弦信号，放大器处于动态工作状态。
用图解法分析动态的步骤是：P.87 uiiBiCuCEuo各点波形各点波形uo比比ui幅度放幅度放大且相位相大且相位相反反IBUCEIC 结论：结论：（（1）放大电路中的信）放大电路中的信号是交直流共存，可表示成：号是交直流共存，可表示成：虽然交流量可正负变化，但虽然交流量可正负变化，但瞬时量方向始终不变瞬时量方向始终不变（（2 2）输出）输出u uo o与输入与输入u ui i相比，幅度相比，幅度被放大了，频率不变，但相位相被放大了，频率不变，但相位相反uituBEtiBtiCtuCEtuot 2、带负载电阻的情况电路图直流通路交流通路等效图交流通路 ①直流工作情况：求静态工作点，方法同前也可画出直流通路求IB、IC、VBE ②交流工作情况：先画出电路的交流通路，原则是：耦合C、旁路C对交流信号相当于短路，直流电压源内阻很小，也视为短路交流负载电阻为： ③在输出特性图中画出交流负载线 过Q点作斜率为－1/RL’的直线，此线为交流负载线按前述方法，可作出uce、ic的波形及动态范围Uce的动态范围：负半周为VR，正半周为VF 由图看出：VR≠VF，负半周VR大于正半周VF。
造成波形失真 讨论： ① 接入负载RL后，负载加重，输出波形减小； ② Q点应选在负载线的正中间，输出波形最大； ③ Q点过高或过低，会使波形进入饱和区或截止区，造成波形饱和失真或截止失真 交流负载线的作法交流负载线的作法：：iCiCEVCCQIB交流负载线交流负载线直流负载线直流负载线①①斜斜 率为率为- -1/R'L R'L= RL∥∥Rc ））②②经过经过Q点 注意：注意：（（1）交流负载线是有交流）交流负载线是有交流 输入信号时工作点的运动轨迹输入信号时工作点的运动轨迹 （（2）空载时，交流负载线与直流负载线重合空载时，交流负载线与直流负载线重合 iCuCEuo可输出可输出的最大的最大不失真不失真信号信号（（1）合适的静态工作点）合适的静态工作点ib三、静态工作点的选择对输出波形的影响三、静态工作点的选择对输出波形的影响 不管是否接负载电阻RL，放大电路的交、直流负载线均过Q点，①要使输出波形不失真，整个波形必须工作在放大区，不能进入饱和区和截止区；②要使输出信号为最大（波形为最大且不失真），Q点必须设在负载线的正中部各电路元件参数对Q点的影响： 1、基极偏置电阻Rb对Q点的影响： iCuCEuo（（2））Q点过低点过低→信号进入截止区信号进入截止区称为截止失真称为截止失真波形上部失真∵ IB＝（VCC－VBE）/Rb≈VCC/Rb Rb大→IB小→IC＝βIB小，Q点↓（Q1），Q1Q iCuCEuo（（3））Q点过高点过高→信号进入饱和区信号进入饱和区称为饱和失真称为饱和失真波形下部失真。
截止失真和饱和失真截止失真和饱和失真统称统称“非线性失真非线性失真” 同理：Rb小→IC大，Q（Q2） ，造成饱和失真2 2、直流负载电阻RC对Q点的影响： RC大→负载线斜→Q点左移（Q1），波形容易进入饱和区，造成饱和失真 同理：RC小→负载线陡→Q点右移，造成截止失真 3、其他参数对Q点的影响： VCC一般不变VCC变化使负载线平移 β太大，IC＝βIB，Q点上移，容易造成饱和失真 三、电路参数确定之后，求输出最大波形（最大不失真幅度） 电路参数确定之后，Q点也就确定了如果Q点不在放大区的正中间，就有可能出现失真（如图）如要得到最大不失真波形，必须从输出特性图中分别求出VR、VF，然后取： VCE＝min｛VR、VF ｝VF ＝IC×RC（正半周幅值）VR＝VCE－VCES（负半周幅值）五、利用图解法对电路分析有什么优点？ 1、图解法直观形象地反映晶体管的工作情况（动态、静态）； 2、便于分析输出波形失真情况和造成什么样的失真以及造成失真的原因； 3、便于分析最大输出幅度以及最大输出功率：Pomax＝VcEmax×Icmax作业：.P.141 T3.2.2，T3.3.4预习§3.4~3.5节 3.4 小信号模型分析法（P.92） 用图解法分析放大电路的前提是：必须预先知道BJT的输入、输出特性曲线，先画出负载线，求出静态工作点Q，从图形中求出VCE、IC，根据△IB的变化，画出输出波形，比较直观、形象。
缺点：不精确；不能定量分析电路的放大倍数A、输入电阻Ri、输出电阻Ro BJT是非线性器件，如果输入ui是小信号，用图解法分析就无能为力了此时应将BJT的非线性等效为线性元件，再利用所学过的电路知识去分析放大电路 在第二章中，曾将二极管PN结在小信号情况下等效为一个结电阻RD，而BJT是两个PN结，集电结是一个可控元件，不能简单地运用二极管等效模型一、三极管小信号（微变信号）等效模型（P.93—97） BJT为一个二端口电路，命为输入口、输出口 从输入口看进去：可以看成一个电压源，内阻为hie，电压源大小为hreuce； 从输出口看进去：可以看成一个电流源，内阻为1/hoe，电流源大小为hfeib；这种等效方法称为H参数等效法，各参数的定义：P.94 一般情况下，反向电压传输比hre≈0；输出电导hoe≈0， 1/hoe→∞，因此BJT的H参数可简化如下图图中：rbe为发射结结电阻，大小：P.97；受控电流源大小为：ic＝βib 3.4 小信号模型分析法小信号模型分析法思路：将非线性的思路：将非线性的BJT等效成一个线性电路等效成一个线性电路条件：交流小信号条件：交流小信号 1、三极管的、三极管的h参数等效电路参数等效电路一一 . 三极管的共射低频三极管的共射低频h参数模型参数模型根据网络参数理论：根据网络参数理论：求变化量求变化量(全微分全微分)在小信号在小信号(正弦波正弦波)情下：情下： 各各h参数的物理意义：参数的物理意义：iBuBE uBE iB——输出端交流短路时的输出端交流短路时的 输入电阻，用输入电阻，用rbe表示。
表示——输入端开路时的电压反馈系数，输入端开路时的电压反馈系数， 用用μr表示iBuBE uBE uCE iC iBiCuCE——输出端交流短路时的电流放大输出端交流短路时的电流放大 系数系数，， 用 用β表示——输入端开路时的输出电导输入端开路时的输出电导，，用用1/rce表示iCuCE iC uCE 该式可写为：该式可写为：由此画出三极管的由此画出三极管的h参数等效电路参数等效电路：：2、、简化的简化的h h参数参数等效电路等效电路（（1））μr＜＜10-3，，忽略2））rce＞＞105，，忽略得三极管简化的得三极管简化的h h参数参数等效电路等效电路 3、、rbe的计算：的计算：由由PN结的电流公式：结的电流公式：（常温下）（常温下）其中：其中：rbb’=200Ω所以：所以： 二、用H参数小信号模型分析共射极基本放大电路（P.97—101） 方法及步骤： 1、画放大电路的直流通路，计算静态工作点 2、画放大电路的交流通路和小信号等效图 3、求放大电路的电压放大数： 4、求放大电路的输入电阻Ri： 根据输入电阻的定义（P.16），输入电压与输出电压之比，定量分析时，断开信号源，人为外加一测试电压VT，得到测试电流IT，即可求出输入电阻Ri：Ri＝VT / IT 5、求放大电路的输出电阻Ro： 定量分析输出电阻时（P.17），信号源短路，保留内阻，负载开路，在输出端人为外加一测试电压VT，得到测试电流IT，即可求出输出电阻Ro：Ro＝VT / IT注:(1)R I不包含RS (2)R0不包含RL 6、求放大电路的输出电压对信号源电压的放大倍数： 举例：P.145 T3.4.1（c） 例1:电路如下图所示，已知三极管的参数 ， = 40，VBE = 0.7V，电路的其他参数VCC = 12V，RS = 500，RB = 300K，RC = 4K，RL= 4K，（1）求开关K断开和闭合两种情况下电路的电压放大倍数AV和源电压放大倍数AVS；（2）求输入电阻Ri和输出电阻RO；（3）求最大输出电压的有效值。
解：解：（（1）求电压放大倍数由电路的直流通路可得: 画小信号等效电路如图（b）所示 K断开：K闭合： 接入RL后，电压放大倍数减小由等效电路，Ri = Rb // rbe = 200 // 0.866 0.866KK断开：K闭合： （2）求输入电阻与输出电阻：Ri = Rb // rbe = 200 // 0.866 0.866KRO = RC = 4K 例2:P.143 T3.4.23.4.5 在图题在图题3.4.5所示电路中，设电容所示电路中，设电容C1 、、C2 、、C3 对交流信号可视为短路对交流信号可视为短路1）写出静态电流）写出静态电流IC及电压及电压VCE的表达式；（的表达式；（2）写出电压增益）写出电压增益AV、、输入电阻输入电阻Ri 和输出电阻和输出电阻Ro的表达式的表达式 ；（；（3）若将电容）若将电容C3开路，对电路将会产生什么影响？开路，对电路将会产生什么影响？ 解解：（1）IC、VCE的表达式 （2）AV、Ri 、Ro的表达式先画出图（a）的小信号等效图如图（b），即可写出： rbe＝200＋（1＋β）×26mV/IE； RL’＝RL//RC； AV＝－βRL’ / rbe ； Ri＝R1// rbe ； Ro≈R2 。
（2）C3 开路，对电路静态工作无影响，对动态的影响是： ∵ RL’＝（R2＋R3）// RL，（增加） ∴ AV ＝－ βRL’ / rbe ，（增加） Ro≈ R2＋R3 ， （增加） Ri ＝R1// rbe （不变）作业：P.143：T3.4.2，T3.4.4， 3.5 放大电路的工作点稳定问题一、问题的提出 从图解法分析，Q点的选择对放大器输出波形及幅度有极大的影响要求Q点选择在放大区中间且不随外界因素而变动 1、温度对Q点的影响：①当温度t↑ → ICBO↑ → ICEO=（1+β） ICBO↑ →IC↑②当温度t↑，发射区电子 ↑，扩散到集电区的数 量↑，使得IC↑ ∵β= ［（IC↑）/IB ］↑，∴ t↑→β↑→IC↑ ③当温度t↑，发射结结电阻rbe↓，使得VBE↓， ∵IB=［（VCC-VBE↓）/Rb］↑→IC↑综上所述：t↑→（ICBO↑，β↑，VBE↓→IC↑ →VCE=（VCC－IC×RC）↓→Q点上移，容易造成饱和失真。
反之，t↓→容易造成截止失真 2、管子（BJT）工作时间长，老化，造成管子参数变化，引起Q点变化； 3、大批量生产时，各管子的β等参数不可能完全一致，Q点就不一致，产品调试困难 4、维修时更换的BJT不可能和原来的完全一致 5、产品工作的环境温度等不一样，（如哈尔滨、海南）造成Q点不一致，引起产品性能差异很大 解解：（1）T＝25℃时IB＝（VCC－VBE）/Rb＝（12－0.7）/750≈15μAIC＝βIB＝60×15＝0.9mAVCE ＝VCC－ICRC＝1－0.9×6.8＝5.88V（2）T＝75℃时β75℃＝β＋△β＝60＋60×(75－25)×0.5%＝75VBE（75℃）＝VBE＋△VBE＝0.7＋（－2mV/℃）×(75－25)℃ ＝0.6VIB（75℃）＝（VCC－VBE75℃）/ Rb＝（12－0.6）/750≈15.2μAIC（75℃）＝β(75℃)I B(75℃) ＝75×15.2＝1.14 mAVCE(75℃) ＝VCC—IC(75℃)RC＝12—1.14×6.8≈4.25V（3）T＝25℃，β＝115时，Rb不变，IB不变，换用β＝115，则：IC＝βI B＝115×15＝1.725 mA VCE ＝VCC—ICRC＝12—1.725×6.8＝0.27V，放大电路进入饱和区。
从上分析，最后都导致IC不稳定，使得VCE不稳定，在电路中如何使IC不受温度和管子的影响呢？ 例1: P.145 :3.5.1 对固定偏流电路，如VCC＝12V，Rb＝750kΩ，RC＝6.8kΩ，采用3DG6型的BJT：（1）当T＝25℃时，β＝60，VBE＝0.6V，求Q点；（2）如β随温度的变化为0.5%/℃，而VBE随温度的变化为－2mV/℃，当温度升高至75℃时，估算Q点的变化情况；（3）如温度维持在25℃不变，只是换用一个β＝115的管子，Q点将如何变化，此时放大电路的工作状态是否正常？ 二、解决的办法 出发点：P.103 （1）、（2） 电路设计为“分压式射极偏置放大电路”P.103稳定Q点的原理是： 1、流过Rb1中的电流为（I1+IB），流过Rb2中的电流为I1，如果使I1＞＞IB，则： （I1+IB）≈I1此时B点的电位为： 2、又∵VB＝VE＋VBE→VE＝VB－VBE，如果VB＞＞VBE，则：VE受BJT的VBE的影响就明显减小电路设计时：Si：I1＝（5～10）IB Ge：I1＝（10～20）IB VB＝（3～ 5）V VB＝（1～ 3）V 3、求Q、AV、Ri、Ro的方法： 由直流通路求Q点；画交流通路和小信号等效图，分步求出AV、Ri、Ro。
①求Q点由直流通路可得： 由（1）可知：IC只与外界因素有关，受BJT参数影响较小，只要保证外界线性元件稳定，Q点也就稳定T IC IE VE(=IERE) VBE(=VB-VE) IB IC 稳Q的自动调节过程 : ② 求 图中： 如果接入负载RL，则交流负载为：RL’＝RC//RL，此时的电压放大倍数为： 如果求对信号源的电压放大倍数，则： ③ 求输入电阻Ri 特点：☆ 固定偏置电路的Ri＝Rb// rbe，可见分压式偏置电路的Ri↑；☆ 射极电阻Re反映到输入端，其阻值增加了（1+β）倍 ④ 求输出电阻Ro 在输出端加入测试电压VT，因为电流源βib内阻很大，可视为开路，从输出端向放大器内部看去，仅Rc起作用，所以： Ro≈Rc 三、固定偏置与分压式偏置共射放大电路比较比较内容固定偏置分压式偏置比较结果Ri↑，对信号源索取有利Ro基本不便↓，用牺牲放大倍数来提高电路的稳定性 是否有办法既能保证电路的稳定又不使放大倍数下降？ 举例： 例例2: 射极偏置电路如图所示，已知 =100，VBE = 0.7（1）估算静态工作点的值； （2）求电压放大倍数AV、输入电阻Ri及输出电阻RO；（3）当vS＝20mv时，vO为多少？（4）若将射极旁路电容CE断开，重求电压放大倍数AV、输入电阻Ri及输出电阻RO。
解：（解：（1）用估算法计算静态工作点的值： （2）求电压放大倍数AV、输入电阻Ri及输出电阻RO求动态参数时，应先画微变等效电路，如图6.3.5（a）所示 则有： 电压放大倍数为：输入电阻为：输出电阻为：（3）当vS = 20mV时，源电压放大倍数为： （4）当旁路电容CE开路后，微变等效电路如图6.3.5（b）所示由于ICIE没变，则仍有rbe=1.94K，所以电压放大倍数为：求输入电阻： 可见，去掉旁路电容后，输入电阻提高了，这是因为流过RE电流是 ，它是流过rbe的电流的（1+）倍，把RE折合到基极回路后，等效于一个（1+）RE的电阻 输出电阻为： RO = RC = 3K 由以上分析计算可见，去掉旁路电容CE后，使电压放大倍数大大降低，影响放大作用，但输入电阻增加，输出电阻不变因此，为了得到较大的电压放大倍数，一般都在发射极电阻RE上并联旁路电容CE 例3:P.146 3.5.3 射极偏置电路和射极偏置电路和BJT的输出特性曲线如图题的输出特性曲线如图题3.5.3所示，已知所示，已知β＝＝601））分别用估算公式和图解法求分别用估算公式和图解法求Q点；（点；（2）求输入电阻）求输入电阻rbe ；（；（3））用小信用小信号模型分析法求电压增益号模型分析法求电压增益AV；（；（4））求输出电压最大不失真幅度；（求输出电压最大不失真幅度；（5）若电路其）若电路其他参数不变，如果要使他参数不变，如果要使VCE＝＝4V，，问上偏置电阻为多大？问上偏置电阻为多大？ 解解：（1）估算法： VB＝VCCRb2/(Rb1＋Rb2)＝16×20÷(60＋20)＝4V VE＝VB－VBE＝4－0.7＝3.3V IE＝VE / Re＝3.3÷2kΩ＝1.65mA≈IC IB＝IC /β＝1.65÷60＝27.5μA VCE ＝VCC－（RC + Re）IC ＝16－（3 + 2）×1.65 ＝7.75V （2）rbe＝200＋（1＋β）×26mV/IE＝200＋（1＋60）×26mV÷1.65≈1.2kΩ 作图法见图（b）。
作直流负载线A（0，16V），B（16/5，0），过IC＝1.65mA作水平线交AB于Q点，过Q点作垂线，得VCE＝7.8V，IB≈28μA2）小信号等效图见图（c），（3）求电压增益AVRL’＝RC//RL＝3×6÷(3＋6)≈2kΩ； AV＝－βRL’/ r be＝－60×2÷1.2≈－100（4）求输出电压最大不失真幅度过Q点作斜率为－1/RL’的直线MN，OP＝VCE＝4V＞PN＝V om ∵ QP／PN＝tg（180°－θ）＝－tgθ＝－（－1/ RL’）＝1/ RL’∴ V om＝PN＝QP× RL’ ＝IC × RL’ ＝1.65×2＝3.3V（5）求偏置电阻 IC＝（ VCC—VCE）/（RC ＋Re）＝（16—4）/（3＋2）＝2.4mAIB＝IC /β＝2.4 / 60＝0.04mA； IE＝IC＋IB＝2.44 mA； VE＝IE Re＝2.44×2＝4.88V ； VB＝VE＋VBE＝4.88＋0.7＝5.58V ； IRb2＝VB / Rb2＝5.58÷20＝0.275 mA ； ∴ Rb1＝（VCC－VB）/（IRb2＋IB）＝（16－5.58）/(0.275＋0.04)≈32kΩ 例4:P.146 T3.5.5 3.5.5 在图题在图题3.5.5所示的电路中，所示的电路中，VS为正弦波小信号，其平均值为为正弦波小信号，其平均值为0，，BJT的的β＝＝100。
1））为使发射极电流为使发射极电流IE约为约为1mA，，求求Re的值；（的值；（2）如需建立集电极电）如需建立集电极电压压VC约为约为+5V，，求求RC的值；（的值；（3）设）设RL＝＝5KΩ，，求求AVS电路中的电路中的Cb1和和Cb2的容抗的容抗可忽略，取可忽略，取RS＝＝500Ω I解解：（1）求Re ： ∵ IB≈IE/β＝1÷100＝0.01mA； VB＝0－IBRS≈0V ； ∴ VE ＝VB－VBE＝－0.7V；∴ Re＝(VE －VEE )/IE＝－0.7－(－15)/1mA＝14.3kΩ2）求RCRC ＝（VCC－VC）/IC ＝（15－5）/1mA＝10kΩ3）求AVS电路的小信号等效图如图（b）所示 rbe＝rbb′＋（1＋β）×26mV/IE＝200＋（1＋100）×26/1mA≈2.8 kΩ；RL’＝RC//RL＝10×5÷（10＋5）≈3.3kΩ；AVS＝VO/ V S＝－β/（Rs＋rbe）＝－100×3.3÷（0.5＋2.8）≈－100作业：P.146 T3.5.3(1).(2).(3).(5) T3.5.4预习：§3.6 3.6 共集电极电路和共基极电路一、共集电极放大电路（P.106～110） 1、电路形式（P.107） 固定偏置型 分压偏置型 2、静态工作点分析 (2) 求输入电阻Ri(3) 求输出电阻Ro（P.109）特点：（１）Ｖ０与ＶＩ同相；（２）ＡV≈1；（3）RI大，R0小。
3、动态分析 ①画交流通路和小信号等效图，求AV 特点： （1）AV≤1； （2） uoui同相共集电极放大电路又称为“电压跟随器”3）RI大，R0小 例例1：：电路如图题（a）所示，已知VBE = 0.6V， = 50，RB1 = 75K，RB2 = 33K，RC = 3K，RE = 2K，RL = 2K，RS=1K，VCC = 15V，估算静态工作点，并求源电压放大倍数AVS、输入电阻Ri及输出电阻RO解：（1）求静态工作点： （2）画小信号等效电路如图（b）所示则 （3）求电压放大倍数AV及源电压放大倍数AVS： （4）求输入电阻Ri和输出电阻RO： 二、复合管（P.110～111） 在第一章曾提到：输入电阻大，对信号源索取功率小，影响也就小；输出电阻小，带负载能力强要使Ri大、Ro小，由下式可知，均与β有关，要求β越大越好如何提高BJT的β值→采用复合管即“达林顿”管 1、什么是复合管 把两个或两个以上的三极管按一定规律组合在一起，形成一个BJT，并符合BJT的电流关系：复合管必须满足BJT的电流关系；复合后相当于一个BJT；这个BJT 的极性决定于第一个BJT的极性。
2、复合管的β值和rbe↑↑↑↑ 三、共基极放大电路（P.111～113） 共基极放大电路直流通路 1、共基极放大电路形式及静态工作点分析射极偏置电路的直流通路相同，所以静态分析也一样，即： 2、利用小信号等效图求电压增益AV、输入电阻Ri、输出电阻Ro（P.112～113） （1）电压放大倍数： （2）输入电阻式中输入电阻，用reb表示 ，它比共射极接法时的输入电阻减小了（1+）倍Ri很小，只有几十欧姆~几百欧姆 可见，共基极电路与共射极电路一样，具有足够大的电压放大能力，且输出电压与输入电压同相位 （3）输出电阻由放大电路输出端看过去的电阻为： RO = RC 由以上分析可知，由于共基极电路的电流放大系数小于1且接近于1，所以共基极电路又称为电流跟随器虽然共基极电路不能放大电流，但电压放大倍数较大，故同样可实现功率放大共基极电路的特点：（1）电压放大作用强，V0与VI同相位；（2）无电流放大作用，称电流跟随器；（3）输入电阻很小 例例2 : 由PNP管构成的共基极电路如下图（a）所示，已知，VBE = -0.2V， = 80，RB1 = 22K，RB2 = 8K，RC = 3.1K，RE = 1.9K，RL = 6.2K，-VCC = -15V。
估算静态工作点Q，并求电压放大倍数AV、输入电阻Ri及输出电阻RO 解：解：（1）估算工作点由图（b）所示的画直流通路，有： （2）求电压放大倍数 画出图（a）的微变等效电路如图（c）所示 (3）求输入电阻（4）求输出电阻 RO = RC = 3.1K 例3: 3.6.4 电路如图题电路如图题3.6.4（（a））所示BJT电流放大系数为电流放大系数为β，，输入电阻为输入电阻为rbe ，，略去了偏置电路试求下列三种情况下的电压增益略去了偏置电路试求下列三种情况下的电压增益AV、、输入电阻输入电阻Ri 和输出电阻和输出电阻Ro ：：①①uS2＝＝0，，从集电极输出；从集电极输出；②②uS1＝＝0，，从集电极输出；从集电极输出；③③uS2＝＝0，，从发射极从发射极输出并指出上述输出并指出上述①①、、②②两种情况的相位关系能否用图（两种情况的相位关系能否用图（b））来表示？符号来表示？符号“+”表示同相输入端，即表示同相输入端，即uC与与ue同相，而符号同相，而符号“－－” 表示反相输入端，即表示反相输入端，即uC与与ub反相 解解：（1）实为射极偏置共射放大电路。
能用图（b）来表示，如图（c）所示AV＝－βRC /［rbe＋（1＋β）Re］Ri＝rbe＋（1＋β）Re RO≈Rc（2）实为共基放大电路能用图（b）来表示，如图（d）所示AV＝βRC /［rbe＋（1＋β）Re］Ri＝Re＋rbe／（1＋β）RO≈Rc（3）实为射极输出器（共集放大电路）不能用图（b）来表示AV＝（1＋β）Re/［rbe＋（1＋β）Re］Ri＝rbe＋（1＋β）Re RO≈Re//［rbe/（1＋β）］ 四、三种基本放大电路组态的比较（P.113～115）见P.114表3.6.1根据前面的分析，现对共射极、共集电极和共基极三种电路的特点进行比较其主要特点和应用大致可归纳如下：（1）共射极电路的电压、电流及功率放大倍数都较大，但输入电阻较低，输出电阻较大，频带较窄，常用作低频电压放大电路中的单元电路，或在多极放大电路中作中间放大级2）共集电极电路只能放大电流不能放大电压，电压放大倍数小于且接近于1，具有电压跟随的特点，其输入电阻大，输出电阻小，常用于多级放大电路的输入级和输出极，或作为隔离用的中间级3）共基极电路只能放大电压不能放大电流，且输入电阻很低，这使三极管的的结电容影响不明显，所以其频率特性好，常用于宽频带放大电路中。
作业：P.148 T3.6.2 3.7 放大电路的频率响应 在放大电路中，由于电抗元件（如电容）及晶体管极间电容的存在，当输入信号的频率过高或过低时，不但放大倍数的数值会变小，而且还将产生超前或滞后的相移说明放大倍数是信号频率的函数，这种函数关系称为频率响应或频率特性 在放大电路中，由于半导体管的极间电容的存在，对信号构成了低通电路，即对于频率足够低的信号相当于开路，对电路不产生影响；而当频率高到一定程度时，极间电容将分流，从而导致放大倍数的数值减小且产生相移 在放大电路中，由于耦合电容的存在，对信号构成了高通电路，即对于频率足够高的信号相当于短路，信号几乎无损失地通过；但当信号频率低到一定程度时，电容的容抗不可忽略，信号将在其上产生压降，从而导致放大倍数的数值减小且产生相移 一、RC低通电路的频率响应（P.116～118）在低通电路中，C1是管子的极间电容线路的分布电容等输入、输出信号均为复变函数，利用复变量s，通过RC低通电路的增益为： 由上式得到高频区的AVH和相角φH分别为： （1）式为幅频响应（特性） 当f＜＜f H时，AV≈1； 当f＞＞ f H时，AV≈fH / f 用分贝表示，则：20lgAV≈20lgfH / f fH称为转折频率。
当f＝f H时，AV＝0.707，即外加频率为转折频率fH时，电压增益下降到中频值的0.707倍（即－3dB） fH又称为放大电路的上限频率 （2）式为相频响应（特性） 当f＜＜f H时，φH→0°； 当f＞＞f H时，φH→－90°； 当f＝f H时， φH→－45° 可画出相频特性图从图中看出：在高频区，输出信号与输入信号会产生相移在上限频率处，将滞后45°，十倍频处滞后90° 二、RC高通电路的频率响应（分析方法同前，见P.118～119）三、放大电路通频带（第一章已叙述）四、多级放大电路的频率响应（P.133～135） P.135结论：多级放大电路的通频带一定比它的任何一级都窄，级数愈多，则下限频率fL越高，上限频率fH越低，通频带越窄这就是说，将几级放大电路串联起来后，总电压增益虽然提高了，但通频带变窄了，这是多级放大电路一个重要的概念五、放大电路电压增益的频率特性表达式式中：AVM：中频区电压放大倍数； fL：下限频率（下截止频率）； fL：上限频率（上截止频率） 多级放大电路（补充内容） 设备对放大器的要求不同，一级单元放大电路是不能胜任的，往往需要多级放大电路才能完成要求。
多级放大电路是由多个基本放大电路组成级与级之间的连接称为“耦合”，常见的耦合方式有：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合和光电耦合 1、直接耦合（常用于集成放大电路中） 前一级的输出端直接连接到后一级的输入端称为“直接耦合”静态时，T1的管压降VCE1等于T2管的b—e间电压VBE2，约为0.7V则T1管的静态工作点靠近饱和区，在动态信号作用时容易引起饱和失真因此，为使第一级有合适的静态工作点，就要抬高T2管的基极电位为此，①可以在T2管的发射级加电阻Re2或二极管；②在T2管的发射级加稳压电路；③改第二级NPN管为PNP管优缺点：①电路简单；②静态工作点前后影响不便调试；③能放大变化缓慢或直流信号；④无大电容，易于集成 2、阻容耦合（常用于普通电子设备中） 将放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端，称为“阻容耦合” 优缺点：①静态工作点各级独立，互不影响，便于设计和调试；②低频特性差，不能放大直流和变化缓慢的信号；③由于存在大电容，不便于集成 3、变压器耦合（常用于高频或需要严格的阻抗匹配的场合） 将放大电路前级的输出端通过变压器接到后级的输入端或负载电阻上，称为“变压器耦合”。
优缺点：①静态工作点互不影响；②阻抗容易匹配 4、光电耦合（常用于输入信号需与放大器之间进行电隔离的场合） 电信号→光信号→电信号 多级放大电路动态分析 例例: 两级阻容耦合放大电路如下图所示已知VCC = 20V，RB1 = 80K，RB2= 20K，RC1 = 10K，RF = 500，RE1=2.8K，RB = 330K，RE2 = 3K， RL = 3K，三极管的1=2 =50，VBE1 = VBE2=0.7V1）试估算各级电路的静态工作点Q； （2）画出电路的微变等效电路；（3）计算电路的电压放大倍数AV、输入电阻Ri及输出电阻RO解解：㈠求Q点第一级Q点(第一级为射极偏置电路 ) 第二级Q点： (第二级为固定偏置电路 ) ㈡求AV，先画微变等效图： 注:求第一级的电压放大倍数AV1时，要把第二级的输入电阻Ri2作为第一级的实际负载电阻RL1；在求电路的输出电阻RO时，要将前一级的集电极电阻RC1考虑进去 作业：P.24—T1.2.5；P.150—3.7.1；3.7.2； 。