三極管工作原理ppt課件

1、4 雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ),4.1 半導(dǎo)體三極管,4.3 放大電路的分析方法,4.4 放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定問(wèn)題,4.5 共集電極放大電路和共基極放大電路,4.2 共射極放大電路的工作原理,4.6 組合放大電路,4.7 放大電路的頻率響應(yīng),1.掌握BJT的電流分配、放大原理、特性曲線和主要參數(shù),3.能熟練地利用圖解分析法確定靜態(tài)工作點(diǎn)，掌握工作點(diǎn)的設(shè)置與非線性失真的關(guān)系,2.掌握共射、共集電路的組成、工作原理和計(jì)算,4.能熟練地應(yīng)用H參數(shù)小信號(hào)等效電路計(jì)算放大電路的電壓增益、輸入電阻和輸出電阻,5.掌握射極偏置電路的工作原理和靜態(tài)、動(dòng)態(tài)指標(biāo)的計(jì)算,6.正確理解影響放大電路頻率特性的因素

2、，重點(diǎn)掌握放大電路的高頻特性,4 雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ),1. H參數(shù)小信號(hào)等效電路的分析和計(jì)算,2. 放大電路的頻率特性及高頻響應(yīng),3. 組合放大電路的分析和計(jì)算,4 雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ),4.1 半導(dǎo)體三極管,4.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介,4.1.2 放大狀態(tài)下BJT的工作原理,4.1.3 BJT的VI特性曲線,4.1.4 BJT的主要參數(shù),按頻率分：高頻管、低頻管,按功率分：小、中、大功率管,按半導(dǎo)體材料分：硅、鍺管,4.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介,BJT的類型,按結(jié)構(gòu)分：NPN和PNP管,4.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介,a) 小功率管 (b) 小功率管 (c) 大功率管 (d

3、) 中功率管,半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。它有兩種類型:NPN型和PNP型,4.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介,a) NPN型管結(jié)構(gòu)示意圖 (b) PNP型管結(jié)構(gòu)示意圖 (c) NPN管的電路符號(hào) (d) PNP管的電路符號(hào),集成電路中典型NPN型BJT的截面圖,4.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介,結(jié)構(gòu)特點(diǎn),發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高,集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大,基區(qū)很薄，一般在幾個(gè)微米至幾十個(gè)微米，且摻雜濃度最低,三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過(guò)載流子傳輸體現(xiàn)出來(lái)的。 外部條件：發(fā)射結(jié)正偏 集電結(jié)反偏,4.1.2 放大狀態(tài)下BJT的工作原理,1. 內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程,發(fā)射區(qū)：發(fā)射

4、載流子 集電區(qū)：收集載流子 基區(qū)：傳送和控制載流子 （以NPN為例,由于三極管內(nèi)有兩種載流子(自由電子和空穴)參與導(dǎo)電，故稱為雙極型三極管或BJT (Bipolar Junction Transistor,IC= ICN+ ICBO,IB =IEP+ IBN- ICBO = IEP+ IEN - ICN ICBO = IE - IC,放大狀態(tài)下BJT中載流子的傳輸過(guò)程,IE=IEN+ IEP,2. 電流分配關(guān)系,根據(jù)傳輸過(guò)程可知,IC= ICN+ ICBO,通常 IC ICBO,IE=IB+ IC,放大狀態(tài)下BJT中載流子的傳輸過(guò)程,4.1.2 放大狀態(tài)下BJT的工作原理,且令,2. 電流分配

5、關(guān)系,4.1.2 放大狀態(tài)下BJT的工作原理,3. 三極管的三種組態(tài),共集電極接法，集電極作為公共電極，用CC表示,共基極接法，基極作為公共電極，用CB表示,共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極，用CE表示,BJT的三種組態(tài),4.1.2 放大狀態(tài)下BJT的工作原理,共基極放大電路,4. 放大作用,電壓放大倍數(shù),vO = -iC RL = 0.98 V,4.1.2 放大狀態(tài)下BJT的工作原理,綜上所述，三極管的放大作用，主要是依靠它的發(fā)射極電流能夠通過(guò)基區(qū)傳輸，然后到達(dá)集電極而實(shí)現(xiàn)的。 實(shí)現(xiàn)這一傳輸過(guò)程的兩個(gè)條件是： （1）內(nèi)部條件：發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，且基區(qū)很薄。 （2）外部條件：發(fā)

6、射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置,4.1.2 放大狀態(tài)下BJT的工作原理,4.1.3 BJT的V-I 特性曲線,iB=f(vBE) vCE=const,2) 當(dāng)vCE1V時(shí)， vCB= vCE - vBE0，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開(kāi)始收 集電子，基區(qū)復(fù)合減少，同樣的vBE下 IB減小，特性曲線右移,1) 當(dāng)vCE=0V時(shí)，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線,1. 輸入特性曲線,以共射極放大電路為例,共射極連接,飽和區(qū)：iC明顯受vCE控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，一般vCE0.7V (硅管)。此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏電壓很小,iC=f(vCE) iB=const,2. 輸出特性曲線,輸出特性曲線的三

7、個(gè)區(qū)域,截止區(qū)：iC接近零的區(qū)域，相當(dāng)iB=0的曲線的下方。此時(shí)， vBE小于死區(qū)電壓,放大區(qū)：iC平行于vCE軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏,4.1.3 BJT的V-I 特性曲線,1) 共發(fā)射極直流電流放大系數(shù) =（ICICEO）/IBIC / IB vCE=const,1. 電流放大系數(shù),4.1.4 BJT的主要參數(shù),與iC的關(guān)系曲線,2) 共發(fā)射極交流電流放大系數(shù) =IC/IBvCE=const,1. 電流放大系數(shù),3) 共基極直流電流放大系數(shù) =（ICICBO）/IEIC/IE,4) 共基極交流電流放大系數(shù) =IC/IEvCB=const,當(dāng)ICBO和ICEO

8、很小時(shí)， 、 ，可以不加區(qū)分,4.1.4 BJT的主要參數(shù),2. 極間反向電流,1) 集電極基極間反向飽和電流ICBO 發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，集電結(jié)的反向飽和電流,4.1.4 BJT的主要參數(shù),2) 集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO,ICEO=（1+ ）ICBO,2. 極間反向電流,4.1.4 BJT的主要參數(shù),1) 集電極最大允許電流ICM,2) 集電極最大允許功率損耗PCM,PCM= ICVCE,3. 極限參數(shù),4.1.4 BJT的主要參數(shù),3. 極限參數(shù),3) 反向擊穿電壓,V(BR)CBO發(fā)射極開(kāi)路時(shí)的集電結(jié)反 向擊穿電壓,V(BR) EBO集電極開(kāi)路時(shí)發(fā)射結(jié)的反 向擊穿電壓,V(BR)C

9、EO基極開(kāi)路時(shí)集電極和發(fā)射 極間的擊穿電壓,幾個(gè)擊穿電壓有如下關(guān)系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR) EBO,4.1.4 BJT的主要參數(shù),4.1.5 溫度對(duì)BJT參數(shù)及特性的影響,1) 溫度對(duì)ICBO的影響,溫度每升高10，ICBO約增加一倍,2) 溫度對(duì) 的影響,溫度每升高1， 值約增大0.5%1,3) 溫度對(duì)反向擊穿電壓V(BR)CBO、V(BR)CEO的影響,溫度升高時(shí)，V(BR)CBO和V(BR)CEO都會(huì)有所提高,2. 溫度對(duì)BJT特性曲線的影響,1. 溫度對(duì)BJT參數(shù)的影響,討論一,1、分別分析uI=0V、5V時(shí)T是工作在截止?fàn)顟B(tài)還是導(dǎo)通狀態(tài)； 2、已知T導(dǎo)通時(shí)的UBE

10、0.7V，若當(dāng)uI=5V，則在什么范圍內(nèi)T處于放大狀態(tài)，在什么范圍內(nèi)T處于飽和狀態(tài),通過(guò)uBE是否大于Uon判斷管子是否導(dǎo)通,臨界飽和時(shí)的,討論二,由圖示特性求出PCM、ICM、U（BR）CEO,2.7,uCE=1V時(shí)的iC就是ICM,U（BR）CEO,end,4.2.1 電路組成,4.2.2 共射放大電路的工作原理,4.2.3 兩種實(shí)用放大電路,4.2 共射極放大電路,4.2.1 電路組成,輸入回路（基極回路,輸出回路（集電極回路,4.2.1 電路組成,4.2.2 共射放大電路的工作原理,Vi=Vsint,1.簡(jiǎn)單的工作原理,2.靜態(tài),電路處于靜態(tài)時(shí)，三極管三個(gè)電極的電壓、電流在特性曲線上確

11、定為一點(diǎn)，稱為靜態(tài)工作點(diǎn)，常稱為Q點(diǎn)。一般用IB、 IC和VCE （或IBQ、ICQ和VCEQ ）表示, 思考題：放大電路為什么要建立正確的靜態(tài),輸入信號(hào)為零（vi= 0 或 ii= 0）時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，也稱直流工作狀態(tài),4.2.2 共射放大電路的工作原理,設(shè)置正確靜態(tài)的必要性,設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，主要是為了解決失真問(wèn)題；但Q點(diǎn)將影響所有動(dòng)態(tài)參數(shù),電路的放大對(duì)象是動(dòng)態(tài)信號(hào)，為什么要求晶體管在信號(hào)為零時(shí)有合適的直流電流和極間電壓,不設(shè)置正確的靜態(tài),輸出電壓必然失真,4.2.2 共射放大電路的工作原理,1）畫(huà)直流通路,Us=0，保留Rs；電容開(kāi)路； 電感相當(dāng)于短路（線圈電阻近似為0,3.

12、靜態(tài)工作點(diǎn)(Q點(diǎn)）的分析計(jì)算,步驟,直流電流流經(jīng)的通路,直流通路,共射極放大電路,原則,求 IB、IC、VCE,4.2.2 共射放大電路的工作原理,2）計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn),VCEQ=VCCICQRc,直流通路,3.靜態(tài)工作點(diǎn)(Q點(diǎn)）的分析計(jì)算,4.2.2 共射放大電路的工作原理,4.動(dòng)態(tài),輸入信號(hào)不為零時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，也稱交流工作狀態(tài),輸入正弦信號(hào)vs后，電路將處在動(dòng)態(tài)工作情況。此時(shí)，BJT各極電流及電壓都將在靜態(tài)值的基礎(chǔ)上隨輸入信號(hào)作相應(yīng)的變化,4.2.2 共射放大電路的工作原理,直流電源相當(dāng)于交流接地,交流通路：信號(hào)電流流經(jīng)的通路,大容量電容相當(dāng)于短路,原則,共射極放大電路,交流通路,

13、4.動(dòng)態(tài),4.2.2 共射放大電路的工作原理,4.2.3 兩種實(shí)用放大電路,問(wèn)題： 1、兩種電源 2、信號(hào)源與放大電路不“共地,將兩個(gè)電源合二為一,共地，且要使信號(hào)馱載在靜態(tài)之上,靜態(tài)時(shí),動(dòng)態(tài)時(shí)， uBEuIURb1,1.直接耦合放大電路,耦合電容的容量應(yīng)足夠大，即對(duì)于交流信號(hào)近似為短路。其作用是“隔離直流、通過(guò)交流,靜態(tài)時(shí)，C1、C2上電壓,動(dòng)態(tài)時(shí),C1、C2為耦合電容,uBEuIUBEQ，信號(hào)馱載在靜態(tài)之上。 負(fù)載上只有交流信號(hào),2.阻容耦合放大電路,4.2.3 兩種實(shí)用放大電路,共射極放大電路,放大電路如圖所示。已知BJT的 =80， Rb=300k ， Rc=2k， VCC= +12V

14、，求,1）放大電路的Q點(diǎn)。此時(shí)BJT工作在哪個(gè)區(qū)域,2）當(dāng)Rb=100k時(shí)，放大電路的Q點(diǎn)。此時(shí)BJT工作在哪個(gè)區(qū)域？（忽略BJT的飽和壓降,解：（1,2）當(dāng)Rb=100k時(shí),靜態(tài)工作點(diǎn)為Q（40A，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大區(qū),其最小值也只能為0，即IC的最大電流為,所以BJT工作在飽和區(qū),VCE不可能為負(fù)值,此時(shí)，Q（120uA，6mA，0V,例題,討論1 放大電路的組成原則,靜態(tài)工作點(diǎn)合適：合適的直流電源 合適的電路參數(shù),輸入信號(hào)能夠作用于晶體管的輸入端，輸出信號(hào)能夠傳送給負(fù)載,對(duì)實(shí)用放大電路的要求： 共地； 直流電源種類盡可能少； 負(fù)載上無(wú)直流分量,1.用NPN型管組成一

15、個(gè)在本節(jié)課中未見(jiàn)過(guò)的共射放大電路。 2.用PNP型管組成一個(gè)共射放大電路,照葫蘆畫(huà)瓢,討論2,end,4.3 放大電路的分析方法,4.3.1 圖解分析法,4.3.2 小信號(hào)模型分析法,1. 靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析,2. 動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析,3. 非線性失真的圖解分析,4. 圖解分析法的適用范圍,1. BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型,2. 用H參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路,3. 小信號(hào)模型分析法的適用范圍,1. 靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析,采用該方法分析靜態(tài)工作點(diǎn)，必須已知三極管的輸入輸出特性曲線,共射極放大電路,4.3.1 圖解分析法靜態(tài),1. 靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析,列輸入回路方程,列輸出回路

16、方程（直流負(fù)載線） VCE=VCCiCRc,首先，畫(huà)出直流通路,直流通路,4.3.1 圖解分析法靜態(tài),在輸出特性曲線上，作出直流負(fù)載線 VCE=VCCiCRc，與IBQ曲線的交點(diǎn)即為Q點(diǎn)，從而得到VCEQ 和ICQ,在輸入特性曲線上，作出直線 ，兩線的交點(diǎn)即是Q點(diǎn)，得到IBQ,4.3.1 圖解分析法靜態(tài),根據(jù)vs的波形，在BJT的輸入特性曲線圖上畫(huà)出vBE 、 iB 的波形,2. 動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析,4.3.1 圖解分析法動(dòng)態(tài),根據(jù)iB的變化范圍在輸出特性曲線圖上畫(huà)出iC和vCE 的波形,4.3.1 圖解分析法動(dòng)態(tài),共射極放大電路中的電壓電流波形,4.3.1 圖解分析法動(dòng)態(tài),波形的失真,飽

17、和失真,截止失真,由于放大電路的工作點(diǎn)達(dá)到了三極管 的飽和區(qū)而引起的非線性失真。對(duì)于NPN管， 輸出電壓表現(xiàn)為底部失真,由于放大電路的工作點(diǎn)達(dá)到了三極管的 截止區(qū)而引起的非線性失真。對(duì)于NPN管， 輸出電壓表現(xiàn)為頂部失真,注意：對(duì)于PNP管，由于是負(fù)電源供電，失真 的表現(xiàn)形式，與NPN管正好相反, 放大區(qū)是否為絕對(duì)線性區(qū),3. 靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響,4.3.1 圖解分析法波形失真,截止失真,消除方法：增大VBB，即向上平移輸入回路負(fù)載線,截止失真是在輸入回路首先產(chǎn)生失真,減小Rb能消除截止失真嗎,4.3.1 圖解分析法波形失真,飽和失真,飽和失真產(chǎn)生于晶體管的輸出回路,4.3.1 圖解分

18、析法波形失真,消除飽和失真的方法,消除方法：增大Rb，減小VBB，減小，減小Rc，增大VCC,Rb或或 VBB,Rc或VCC,最大不失真輸出電壓Uom ：比較UCEQ與（ VCC UCEQ ）， 取其小者，除以,4.3.1 圖解分析法波形失真,4. 圖解分析法的適用范圍,適用范圍：幅度較大而工作頻率不太高的情況,優(yōu)點(diǎn)： 直觀、形象 有助于建立和理解交、直流共存，靜態(tài)和動(dòng)態(tài)等重要概念； 有助于理解正確選擇電路參數(shù)、合理設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的 重要性 能全面地分析放大電路的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)工作情況,缺點(diǎn)： 不能分析工作頻率較高時(shí)的電路工作狀態(tài) 不能用來(lái)分析放大電路的輸入電阻、輸出電阻等 動(dòng)態(tài)性能指標(biāo),4.3.

19、1 圖解分析法適用范圍,4.3.2 小信號(hào)模型分析法,1. BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型,建立小信號(hào)模型的意義,建立小信號(hào)模型的思路,當(dāng)放大電路的輸入信號(hào)電壓很小時(shí)，就可以把三極管小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來(lái)代替，從而可以把三極管這個(gè)非線性器件所組成的電路當(dāng)作線性電路來(lái)處理,由于三極管是非線性器件，這樣就使得放大電路的分析非常困難。建立小信號(hào)模型，就是將非線性器件做線性化處理，從而簡(jiǎn)化放大電路的分析和設(shè)計(jì),1. BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型,H參數(shù)的引出,在小信號(hào)情況下，對(duì)上兩式取全微分得,用小信號(hào)交流分量表示,vbe= hieib+ hrevce,ic= hfeib+ hoevce,對(duì)于BJ

20、T雙口網(wǎng)絡(luò)，已知輸入輸出特性曲線如下,iB=f(vBE) vCE=const,iC=f(vCE) iB=const,可以寫(xiě)成,BJT雙口網(wǎng)絡(luò),輸出端交流短路時(shí)的輸入電阻,輸出端交流短路時(shí)的正向電流傳輸比或電流放大系數(shù),輸入端交流開(kāi)路時(shí)的反向電壓傳輸比,輸入端交流開(kāi)路時(shí)的輸出電導(dǎo),其中,四個(gè)參數(shù)量綱各不相同，故稱為混合參數(shù)（H參數(shù),1. BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型,H參數(shù)的引出,1. BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型,H參數(shù)小信號(hào)模型,根據(jù),可得小信號(hào)模型,BJT的H參數(shù)模型,BJT雙口網(wǎng)絡(luò),1. BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型,H參數(shù)小信號(hào)模型,H參數(shù)都是小信號(hào)參數(shù)，即微變參數(shù)或交流參數(shù)。 H參數(shù)與工作

21、點(diǎn)有關(guān)，在放大區(qū)基本不變。 H參數(shù)都是微變參數(shù)，所以只適合對(duì)交流信號(hào)的分析,受控電流源hfeib ，反映了BJT的基極電流對(duì)集電極電流的控制作用。電流源的流向由ib的流向決定。 hrevce是一個(gè)受控電壓源。反映了BJT輸出回路電壓對(duì)輸入回路的影響,1. BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型,模型的簡(jiǎn)化,hre和hoe都很小，常忽略它們的影響,BJT在共射連接時(shí)，其H參數(shù)的數(shù)量級(jí)一般為,1. BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型,H參數(shù)的確定,一般用測(cè)試儀測(cè)出,rbe 與Q點(diǎn)有關(guān)，可用圖示儀測(cè)出,rbe= rbb + (1+ ) re,其中對(duì)于低頻小功率管 rbb200,則,4.3.2 小信號(hào)模型分析法,2. 用

22、H參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路,1）利用直流通路求Q點(diǎn),共射極放大電路,一般硅管VBE=0.7V，鍺管VBE=0.2V， 已知,2. 用H參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路,2）畫(huà)小信號(hào)等效電路,H參數(shù)小信號(hào)等效電路,2. 用H參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路,3）求放大電路動(dòng)態(tài)指標(biāo),根據(jù),則電壓增益為,可作為公式,電壓增益,H參數(shù)小信號(hào)等效電路,2. 用H參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路,3）求放大電路動(dòng)態(tài)指標(biāo),輸入電阻,輸出電阻,3. 小信號(hào)模型分析法的適用范圍,放大電路的輸入信號(hào)幅度較小，BJT工作在其VT特性曲線的線性范圍（即放大區(qū)）內(nèi)。H參數(shù)的值是在靜態(tài)工作點(diǎn)上求得

23、的。所以，放大電路的動(dòng)態(tài)性能與靜態(tài)工作點(diǎn)參數(shù)值的大小及穩(wěn)定性密切相關(guān),優(yōu)點(diǎn)： 分析放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)(Av 、Ri和Ro等)非常方便，且適用于頻率較高時(shí)的分析,4.3.2 小信號(hào)模型分析法,缺點(diǎn)： 在BJT與放大電路的小信號(hào)等效電路中，電壓、電流等電量及BJT的H參數(shù)均是針對(duì)變化量(交流量)而言的，不能用來(lái)分析計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn),end,4.4 放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定問(wèn)題,4.4.1 溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響,4.4.2 射極偏置電路,1. 基極分壓式射極偏置電路,2. 含有雙電源的射極偏置電路,3. 含有恒流源的射極偏置電路,4.4.1 溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響,4.1.6節(jié)討論過(guò)，溫度上升時(shí)

24、，BJT的反向電流ICBO、ICEO及電流放大系數(shù)或都會(huì)增大，而發(fā)射結(jié)正向壓降VBE會(huì)減小。這些參數(shù)隨溫度的變化，都會(huì)使放大電路中的集電極靜態(tài)電流ICQ隨溫度升高而增加（ICQ= IBQ+ ICEO） ，從而使Q點(diǎn)隨溫度變化,要想使ICQ基本穩(wěn)定不變，就要求在溫度升高時(shí)，電路能自動(dòng)地適當(dāng)減小基極電流IBQ,4.4.2 射極偏置電路,1）穩(wěn)定工作點(diǎn)原理,目標(biāo)：溫度變化時(shí)，使IC維持恒定,如果溫度變化時(shí)，b點(diǎn)電位能基本不變，則可實(shí)現(xiàn)靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定,T,IC,IE,VE、VB不變,VBE,IB,反饋控制,1. 基極分壓式射極偏置電路,a) 原理電路 (b) 直流通路,b點(diǎn)電位基本不變的條件,I1

25、IBQ,此時(shí),VBQ與溫度無(wú)關(guān),VBQ VBEQ,Re取值越大，反饋控制作用越強(qiáng),一般取 I1 =(510)IBQ ， VBQ =35V,1. 基極分壓式射極偏置電路,1）穩(wěn)定工作點(diǎn)原理,1. 基極分壓式射極偏置電路,2）放大電路指標(biāo)分析,靜態(tài)工作點(diǎn),電壓增益,畫(huà)小信號(hào)等效電路,2）放大電路指標(biāo)分析,1. 基極分壓式射極偏置電路,電壓增益,輸出回路,輸入回路,電壓增益,畫(huà)小信號(hào)等效電路,確定模型參數(shù),已知，求rbe,增益,2）放大電路指標(biāo)分析,可作為公式用,1. 基極分壓式射極偏置電路,輸入電阻,則輸入電阻,放大電路的輸入電阻不包含信號(hào)源的內(nèi)阻,2）放大電路指標(biāo)分析,1. 基極分壓式射極偏置電

26、路,輸出電阻,輸出電阻,求輸出電阻的等效電路,其中,2）放大電路指標(biāo)分析,1. 基極分壓式射極偏置電路,2. 含有雙電源的射極偏置電路,1）阻容耦合,靜態(tài)工作點(diǎn),2. 含有雙電源的射極偏置電路,2）直接耦合,3. 含有恒流源的射極偏置電路,靜態(tài)工作點(diǎn)由恒流源提供,end,4.5 共集電極放大電路和共基極放大電路,4.5.1 共集電極放大電路,4.5.2 共基極放大電路,4.5.3 放大電路三種組態(tài)的比較,4.5.1 共集電極放大電路,1.靜態(tài)分析,共集電極電路結(jié)構(gòu)如圖示,該電路也稱為射極輸出器,得,直流通路,小信號(hào)等效電路,4.5.1 共集電極放大電路,2.動(dòng)態(tài)分析,交流通路,4.5.1 共集

27、電極放大電路,2.動(dòng)態(tài)分析,電壓增益,輸出回路,輸入回路,電壓增益,其中,一般,則電壓增益接近于1,電壓跟隨器,4.5.1 共集電極放大電路,2.動(dòng)態(tài)分析,輸入電阻,時(shí),輸入電阻大,輸出電阻,由電路列出方程,其中,則輸出電阻,時(shí),輸出電阻小,4.5.1 共集電極放大電路,2.動(dòng)態(tài)分析,4.5.1 共集電極放大電路,4.5.2 共基極放大電路,1.靜態(tài)工作點(diǎn),直流通路與射極偏置電路相同,2.動(dòng)態(tài)指標(biāo),電壓增益,輸出回路,輸入回路,電壓增益,交流通路,小信號(hào)等效電路,4.5.2 共基極放大電路,輸入電阻,輸出電阻,2.動(dòng)態(tài)指標(biāo),小信號(hào)等效電路,4.5.2 共基極放大電路,4.5.3 放大電路三種組

28、態(tài)的比較,1.三種組態(tài)的判別,以輸入、輸出信號(hào)的位置為判斷依據(jù)： 信號(hào)由基極輸入，集電極輸出共射極放大電路 信號(hào)由基極輸入，發(fā)射極輸出共集電極放大電路 信號(hào)由發(fā)射極輸入，集電極輸出共基極電路,2.三種組態(tài)的比較,4.5.3 放大電路三種組態(tài)的比較,3.三種組態(tài)的特點(diǎn)及用途,共射極放大電路： 電壓和電流增益都大于1，輸入電阻在三種組態(tài)中居中，輸出電阻與集電極電阻有很大關(guān)系。適用于低頻情況下，作多級(jí)放大電路的中間級(jí)。 共集電極放大電路： 只有電流放大作用，沒(méi)有電壓放大，有電壓跟隨作用。在三種組態(tài)中，輸入電阻最高，輸出電阻最小，頻率特性好?？捎糜谳斎爰?jí)、輸出級(jí)或緩沖級(jí)。 共基極放大電路： 只有電壓放

29、大作用，沒(méi)有電流放大，有電流跟隨作用，輸入電阻小，輸出電阻與集電極電阻有關(guān)。高頻特性較好，常用于高頻或?qū)掝l帶低輸入阻抗的場(chǎng)合，模擬集成電路中亦兼有電位移動(dòng)的功能,4.5.3 放大電路三種組態(tài)的比較,end,4.6 組合放大電路,4.6.1 共射共基放大電路,4.6.2 共集共集放大電路,4.6.1 共射共基放大電路,共射共基放大電路,4.6.1 共射共基放大電路,其中,所以,因?yàn)?因此,組合放大電路總的電壓增益等于組成它的各級(jí)單管放大電路電壓增益的乘積。 前一級(jí)的輸出電壓是后一級(jí)的輸入電壓，后一級(jí)的輸入電阻是前一級(jí)的負(fù)載電阻RL,電壓增益,4.6.1 共射共基放大電路,輸入電阻,輸出電阻,Ro

30、 Rc2,T1、T2構(gòu)成復(fù)合管，可等效為一個(gè)NPN管,a) 原理圖 (b)交流通路,4.6.2 共集共集放大電路,4.6.2 共集共集放大電路,1. 復(fù)合管的主要特性,兩只NPN型BJT組成的復(fù)合管,兩只PNP型BJT組成的復(fù)合管,rberbe1(11)rbe2,4.6.2 共集共集放大電路,1. 復(fù)合管的主要特性,PNP與NPN型BJT組成的復(fù)合管,NPN與PNP型BJT組成的復(fù)合管,rberbe1,4.6.2 共集共集放大電路,end,2. 共集共集放大電路的Av、 Ri 、Ro,式中 12 rberbe1(11)rbe2 RLRe|RL,RiRb|rbe(1)RL,4.7 放大電路的頻率

31、響應(yīng),4.7.1 單時(shí)間常數(shù)RC電路的頻率響應(yīng),4.7.2 BJT的高頻小信號(hào)模型及頻率參數(shù),4.7.3 單級(jí)共射極放大電路的頻率響應(yīng),4.7.4 單級(jí)共集電極和共基極放大電路的高頻響應(yīng),4.7.5 多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng),4.7.1 單時(shí)間常數(shù)RC電路的頻率響應(yīng),1. RC低通電路的頻率響應(yīng),電路理論中的穩(wěn)態(tài)分析,RC電路的電壓增益（傳遞函數(shù),則,且令,又,電壓增益的幅值（模,幅頻響應(yīng),電壓增益的相角,相頻響應(yīng),增益頻率函數(shù),RC低通電路,最大誤差 -3dB,頻率響應(yīng)曲線描述,1. RC低通電路的頻率響應(yīng),2. RC高通電路的頻率響應(yīng),RC電路的電壓增益,輸出超前輸入,RC高通電路,4.7.

32、2 BJT的高頻小信號(hào)模型及頻率參數(shù),1. BJT的高頻小信號(hào)模型,模型的引出,rbe-發(fā)射結(jié)電阻re歸算到基極回路的電阻,發(fā)射結(jié)電容,集電結(jié)電阻,集電結(jié)電容,rbb -基區(qū)的體電阻，b是假想的基區(qū)內(nèi)的一個(gè)點(diǎn),互導(dǎo),BJT的高頻小信號(hào)模型,簡(jiǎn)化模型,混合型高頻小信號(hào)模型,1. BJT的高頻小信號(hào)模型,2. BJT高頻小信號(hào)模型中元件參數(shù)值的獲得,低頻時(shí)，混合模型與H參數(shù)模型等價(jià),又因?yàn)?2. BJT高頻小信號(hào)模型中元件參數(shù)值的獲得,低頻時(shí)，混合模型與H參數(shù)模型等價(jià),3. BJT的頻率參數(shù),由H參數(shù)可知,即,根據(jù)混合模型得,低頻時(shí),所以,令,的幅頻響應(yīng),共發(fā)射極截止頻率,特征頻率,共基極截止頻率

33、,3. BJT的頻率參數(shù),的相頻響應(yīng),f(10)fffT,4.7.3 單級(jí)共射極放大電路的頻率響應(yīng),1. 高頻響應(yīng),型高頻等效電路,4.7.3 單級(jí)共射極放大電路的頻率響應(yīng),1. 高頻響應(yīng),型高頻等效電路,對(duì)節(jié)點(diǎn) c 列KCL得,稱為密勒電容,目標(biāo)：斷開(kāi)輸入輸出之間的連接,4.7.3 單級(jí)共射極放大電路的頻率響應(yīng),同理，在c、e之間也可以求得一個(gè)等效電容CM2，且,等效后斷開(kāi)了輸入輸出之間的聯(lián)系,1. 高頻響應(yīng),型高頻等效電路,4.7.3 單級(jí)共射極放大電路的頻率響應(yīng),1. 高頻響應(yīng),型高頻等效電路,目標(biāo)：簡(jiǎn)化和變換,輸出回路的時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)小于輸入回路時(shí)間常數(shù)，考慮高頻響應(yīng)時(shí)可以忽略CM2的影響

34、,4.7.3 單級(jí)共射極放大電路的頻率響應(yīng),1. 高頻響應(yīng),型高頻等效電路,目標(biāo)：簡(jiǎn)化和變換,4.7.3 單級(jí)共射極放大電路的頻率響應(yīng),1. 高頻響應(yīng),高頻響應(yīng)和上限頻率,由電路得,電壓增益頻響,其中,中頻增益或通帶源電壓增益,上限頻率,1. 高頻響應(yīng),高頻響應(yīng)和上限頻率,RC低通電路,共射放大電路,頻率響應(yīng)曲線變化趨勢(shì)相同,幅頻響應(yīng),增益-帶寬積,BJT 一旦確定,帶寬增益積基本為常數(shù),1. 高頻響應(yīng),當(dāng)RbRs及Rbrbe時(shí)，有,例題,解,模型參數(shù)為,低頻電壓增益為,又因?yàn)?所以上限頻率為,2. 低頻響應(yīng),低頻等效電路,2. 低頻響應(yīng),低頻等效電路,Rb=（Rb1/Rb2）遠(yuǎn)大于Ri,CeCb2,中頻區(qū)(即通常內(nèi))源電壓增益,當(dāng),則,下限頻率取決于,2. 低頻響應(yīng),低頻響應(yīng),當(dāng),2. 低頻響應(yīng),低頻響應(yīng),下限頻率取決于,當(dāng) 時(shí),相頻響應(yīng) 180arctg( fL1 / f) 180arctg(fL1/f,幅頻響應(yīng),2. 低頻響應(yīng),低頻響應(yīng),包含