半導(dǎo)體三極管及放大電路

1、模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程第第三三章章 半導(dǎo)體三極管及放大電路半導(dǎo)體三極管及放大電路武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué)信息工程學(xué)院信息工程學(xué)院電子技術(shù)基礎(chǔ)課程組電子技術(shù)基礎(chǔ)課程組上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容v介紹半導(dǎo)體的基本知識；介紹半導(dǎo)體的基本知識；v半導(dǎo)體器件的核心環(huán)節(jié)半導(dǎo)體器件的核心環(huán)節(jié)PNPN結(jié)的形成結(jié)的形成及其特性；及其特性；v簡介半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)及主要參數(shù)；簡介半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)及主要參數(shù)；v半導(dǎo)體二極管的幾種常用等效電路及其半導(dǎo)體二極管的幾種常用等效電路及其應(yīng)用；應(yīng)用

2、；v簡介幾種特殊二極管（除簡介幾種特殊二極管（除“穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管”外外均作為一般了解內(nèi)容）均作為一般了解內(nèi)容）上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容v半導(dǎo)體三極管（半導(dǎo)體三極管（BJTBJT）的結(jié)構(gòu)、工作原理、特）的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性曲線和主要參數(shù)；性曲線和主要參數(shù)； v共射極放大電路的結(jié)構(gòu)、工作原理和改進電共射極放大電路的結(jié)構(gòu)、工作原理和改進電路；路；v放大電路的兩種分析方法放大電路的兩種分析方法 圖解法求Q點（IBQ、ICQ、VCEQ） 小信號模型分析法求AV、Ri、RO上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基

3、礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容v放大電路工作點穩(wěn)定問題及常用穩(wěn)定工作點放大電路工作點穩(wěn)定問題及常用穩(wěn)定工作點的電路；的電路；v介紹共基極放大電路和共集電極放大電路，介紹共基極放大電路和共集電極放大電路，并將三種組態(tài)的放大電路進行比較；并將三種組態(tài)的放大電路進行比較；v放大電路的頻率響應(yīng)（這部分內(nèi)容推導(dǎo)過程放大電路的頻率響應(yīng)（這部分內(nèi)容推導(dǎo)過程 不要求必須掌握，記住最終結(jié)果會求不要求必須掌握，記住最終結(jié)果會求fH和和fL即即可）可）上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)3.1 3.1 半導(dǎo)體半導(dǎo)體BJT返回半導(dǎo)

4、體三極管，也叫晶體三極管。由于工作時，多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與運行，因此，還被稱為雙極結(jié)型晶體管（Bipolar Junction Transistor，簡稱BJT）。BJT是由兩個PN結(jié)組成的。上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)一一.BJT.BJT的結(jié)構(gòu)簡介的結(jié)構(gòu)簡介 【分類】 按頻率分按頻率分高頻管高頻管低頻管低頻管 按功率分按功率分大功率管大功率管中功率管中功率管小功率管小功率管 按半導(dǎo)按半導(dǎo) 體材料分體材料分硅管硅管鍺管鍺管 按結(jié)構(gòu)按結(jié)構(gòu) 不同分不同分NPN型型PNP型型上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模

5、擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)NPNNPN型型發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)集電區(qū)基區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié)（發(fā)射結(jié)（Je）集電結(jié)（集電結(jié)（Jc）e 【Emitter】c 【Collector】b發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極基極基極NNP【Base】代表符號:箭頭方向：由P區(qū)N區(qū)上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)PNPPNP型型發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)集電區(qū)基區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié)（發(fā)射結(jié)（Je）集電結(jié)（集電結(jié)（Jc）ecb發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極基極基極PPN代表符號:箭頭方向：由P區(qū)N區(qū)上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)比如：

6、NPN型三極管剖面圖結(jié)構(gòu)制作要求：結(jié)構(gòu)制作要求： 發(fā)射區(qū)：高雜質(zhì)摻雜濃度；發(fā)射區(qū)：高雜質(zhì)摻雜濃度； 基區(qū)：很?。ㄍǔ閹孜⒚讕资⒚祝鶇^(qū)：很?。ㄍǔ閹孜⒚讕资⒚祝?，低摻雜濃度；低摻雜濃度； 集電區(qū)：集電區(qū)：摻雜濃度要比摻雜濃度要比發(fā)射區(qū)低；發(fā)射區(qū)低；結(jié)面積比結(jié)面積比發(fā)射區(qū)大；發(fā)射區(qū)大；上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)晶體管的幾種常見外形晶體管的幾種常見外形上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)幾種常見三極管實物圖幾種常見三極管實物圖大功率三極管大功率三極管功率三極管功率三極管普通塑

7、封三極管普通塑封三極管上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)半導(dǎo)體三極管的型號半導(dǎo)體三極管的型號A鍺鍺PNP管、管、B鍺鍺NPN管管C硅硅PNP管、管、D硅硅NPN管管 表示材料：表示材料：X低頻小功率管、低頻小功率管、D低頻大功率管、低頻大功率管、G高頻小功率管、高頻小功率管、A高頻大功率管、高頻大功率管、K開關(guān)管開關(guān)管表示器件的種類：表示器件的種類：用數(shù)字表示同種器件型號的序號用數(shù)字表示同種器件型號的序號表示同一型號中的不同規(guī)格表示同一型號中的不同規(guī)格三極管三極管國家標(biāo)準(zhǔn)對半導(dǎo)體器件型號的命名舉例如下：國家標(biāo)準(zhǔn)對半導(dǎo)體器件型號的命名舉例如下

8、：3DG110B上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)二二.BJT.BJT的電流分配與放大作用的電流分配與放大作用bNNPeccbe為實現(xiàn)放大，必須滿足三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部為實現(xiàn)放大，必須滿足三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部條件兩方面的要求。條件兩方面的要求。對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求：發(fā)射區(qū)進行高摻雜，發(fā)射區(qū)進行高摻雜，因而其中的多數(shù)載流子因而其中的多數(shù)載流子濃度很高。濃度很高?；鶇^(qū)很薄，且摻雜比基區(qū)很薄，且摻雜比較少，則基區(qū)中多子的較少，則基區(qū)中多子的濃度很低。濃度很低。上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

9、二二.BJT.BJT的電流分配與放大作用的電流分配與放大作用bNNPeccbe為實現(xiàn)放大，必須滿足三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部為實現(xiàn)放大，必須滿足三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部條件兩方面的要求。條件兩方面的要求。從外部條件來看：發(fā)射結(jié)正向偏置發(fā)射結(jié)正向偏置集電結(jié)反向偏置集電結(jié)反向偏置要求外加電源電壓的極要求外加電源電壓的極性必須滿足：性必須滿足：上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)即在滿足內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求的前提下，三極管要實現(xiàn)放大，必須連接成如下形式：即在滿足內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求的前提下，三極管要實現(xiàn)放大，必須連接成如下形式：e區(qū)區(qū)c區(qū)區(qū)b區(qū)區(qū)JeJcecbNNPVB

10、BVCCRbRcVBEVCBVCE例：共發(fā)射極接法例：共發(fā)射極接法三極管在工作時要加上適當(dāng)?shù)闹绷髌秒妷?。集電結(jié)反偏：由由VBB保證保證由由VCC、 VBB保證保證VCB=VCE - VBE 0發(fā)射結(jié)正偏：上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)三極管內(nèi)部載流子運動分為三個過程：三極管內(nèi)部載流子運動分為三個過程：BJTBJT內(nèi)部載流子的傳輸過程內(nèi)部載流子的傳輸過程VCCJeJcecbNNPVBBRbRc例：共發(fā)射極接法例：共發(fā)射極接法IENIEP（1 1）發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入）發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子，從而形成發(fā)電子，從而形成發(fā)射極電流射極電流I IE

11、E。上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)三極管內(nèi)部載流子運動分為三個過程：三極管內(nèi)部載流子運動分為三個過程：BJTBJT內(nèi)部載流子的傳輸過程內(nèi)部載流子的傳輸過程（1 1）發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入）發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子，從而形成發(fā)電子，從而形成發(fā)射極電流射極電流I IE E。VCCJeJcecbNNPVBBRbRc例：共發(fā)射極接法例：共發(fā)射極接法IE=IEN+IEPIEN上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)三極管內(nèi)部載流子運動分為三個過程：三極管內(nèi)部載流子運動分為三個過程：BJTBJT內(nèi)部載流子的傳輸

12、過程內(nèi)部載流子的傳輸過程（1 1）發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子，從）發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子，從而形成發(fā)射極電流而形成發(fā)射極電流I IE E。VCCJeJcecbNNPVBBRbRc例：共發(fā)射極接法例：共發(fā)射極接法IE（2 2）在基區(qū)中）在基區(qū)中電子繼續(xù)向集電電子繼續(xù)向集電結(jié)擴散；結(jié)擴散；少數(shù)電子與基區(qū)少數(shù)電子與基區(qū)空穴相復(fù)合，形成空穴相復(fù)合，形成I IB B電流。電流。IB復(fù)合IBEIBE上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)三極管內(nèi)部載流子運動分為三個過程：三極管內(nèi)部載流子運動分為三個過程：BJTBJT內(nèi)部載流子的傳輸過程內(nèi)部載流子的傳輸過程（1 1）

13、發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子，從）發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子，從而形成發(fā)射極電流而形成發(fā)射極電流I IE E。VCCJeJcecbNNPVBBRbRc例：共發(fā)射極接法例：共發(fā)射極接法IE（2 2）在基區(qū)中）在基區(qū)中電子繼續(xù)向集電結(jié)擴散；電子繼續(xù)向集電結(jié)擴散；少數(shù)電子與基區(qū)空穴相復(fù)少數(shù)電子與基區(qū)空穴相復(fù)合，形成合，形成I IB B電流。電流。IB（3 3）集電區(qū)收集大部）集電區(qū)收集大部分的電子，形成分的電子，形成I IC C電流。電流。ICICNICNIBE上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)三極管內(nèi)部載流子運動分為三個過程：三極管內(nèi)部載流子運動分為三個過程

14、：BJTBJT內(nèi)部載流子的傳輸過程內(nèi)部載流子的傳輸過程（1 1）發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子，從）發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子，從而形成發(fā)射極電流而形成發(fā)射極電流I IE E。VCCJeJcecbNNPVBBRbRc例：共發(fā)射極接法例：共發(fā)射極接法IE（2 2）在基區(qū)中）在基區(qū)中電子繼續(xù)向集電結(jié)擴散；電子繼續(xù)向集電結(jié)擴散；少數(shù)電子與基區(qū)空穴相復(fù)少數(shù)電子與基區(qū)空穴相復(fù)合，形成合，形成I IB B電流。電流。IB（3 3）集電區(qū)收集大部分的電子，）集電區(qū)收集大部分的電子，形成形成I IC C電流。電流。IC另外，集電區(qū)的少子形另外，集電區(qū)的少子形成反向飽和電流成反向飽和電流ICBOICBOICNIBE上頁上頁下頁

15、下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)三極管內(nèi)部載流子運動分為三個過程：三極管內(nèi)部載流子運動分為三個過程：BJTBJT內(nèi)部載流子的傳輸過程內(nèi)部載流子的傳輸過程VCCJeJcecbNNPVBBRbRc例：共發(fā)射極接法例：共發(fā)射極接法IEIBICICBOICNIBE實際上：實際上：IC=ICN+ICBOIE=IEN+IEPIENICNIB+ICBO=IBE由由KCL，有：，有：IB=IBE-ICBOIBE上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)電流分配關(guān)系電流分配關(guān)系由載流子的傳輸過程可知，由于電子在由載流子的傳

16、輸過程可知，由于電子在基區(qū)的復(fù)合，發(fā)射區(qū)注入到基區(qū)的電子并非基區(qū)的復(fù)合，發(fā)射區(qū)注入到基區(qū)的電子并非全部到達集電極，管子制成后，復(fù)合所占的全部到達集電極，管子制成后，復(fù)合所占的比例就定了。也就是由發(fā)射區(qū)注入的電子傳比例就定了。也就是由發(fā)射區(qū)注入的電子傳輸?shù)郊娊Y(jié)所占的百分比是一定的，這個百輸?shù)郊娊Y(jié)所占的百分比是一定的，這個百分比用分比用表示，稱為表示，稱為共基極電流放大系數(shù)共基極電流放大系數(shù)。上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)發(fā)發(fā)射射極極注注入入的的電電流流傳傳輸輸?shù)降郊婋姌O極的的電電流流 CBOCNCIIIECBOCECNIIIII

17、ECII 上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)VCCJeJcecbNNPVBBRbRc例：共發(fā)射極接法例：共發(fā)射極接法IEIBICICBOICIBIE可簡化為上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)ICIBIEIE=IC+IBICIEIB=IE-IC=IE-IE=(1-)IE故集電極與基極電流的關(guān)系為：故集電極與基極電流的關(guān)系為： 11EEBCIIII=共射電流放大倍數(shù)共射電流放大倍數(shù)上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)注：和和是兩種電流放大系

18、數(shù)，它們的值是兩種電流放大系數(shù)，它們的值主要取決于基區(qū)、集電區(qū)和發(fā)射區(qū)的雜主要取決于基區(qū)、集電區(qū)和發(fā)射區(qū)的雜質(zhì)濃度以及器件的幾何結(jié)構(gòu)。質(zhì)濃度以及器件的幾何結(jié)構(gòu)。基極電流是電子在基區(qū)與空穴復(fù)合的基極電流是電子在基區(qū)與空穴復(fù)合的電流，復(fù)合過程對電流，復(fù)合過程對和和的值有影響。的值有影響。上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)利用BJT組成的放大電路，其中一個電極作為信號輸入端，一個電極作為輸出端，另一個電極作為輸入、輸出回路的共同端。根據(jù)共同端的不同，BJT可以有三種連接方式（稱三種組態(tài)）： 共基極接法共基極接法 共發(fā)射極接法（最為常用?。┕舶l(fā)射極

19、接法（最為常用?。?共集電極接法共集電極接法上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)三三.BJT.BJT的特性曲線的特性曲線BJT的特性曲線是指各電極電壓與電流之間的關(guān)系曲線，它是BJT內(nèi)部載流子運動的外部表現(xiàn)。由于BJT也是非線性元件，它有三個電極，故要通過它的伏安特性曲線來對它進行描述，但它的伏安特性并不向二極管那樣簡單。工程上最常用的是BJT的輸入特性和輸出特性曲線。上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)RL+-vObcevIiB=IB+iBiC=IC+iCiE=IE+iEvBE+-+-vC

20、E以共射放大電路為例：以共射放大電路為例：輸入特性：輸入特性：常數(shù)常數(shù)CEvBEBvfi輸出特性：輸出特性：常數(shù)常數(shù)BiCECvfi上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)共射極電路特性曲線的實驗線路共射極電路特性曲線的實驗線路微安表毫安表上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡單地看，輸入特性曲線類似于發(fā)射結(jié)的伏安特性曲線，現(xiàn)討論iB與vBE之間的函數(shù)關(guān)系。因為有集電結(jié)電壓的影響，它與一個單獨的PN結(jié)的伏安特性曲線不同。為了排除vCE的影響，在討論輸入特性曲線時，應(yīng)使vCE=常數(shù)。vCE的影響，

21、可以用三極管的內(nèi)部反饋作的影響，可以用三極管的內(nèi)部反饋作用解釋，即用解釋，即vCE對對iB的影響。的影響。輸入特性曲線輸入特性曲線上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)BJT共射接法的輸入特性曲線分三部分：分三部分： 死區(qū)死區(qū) 非線性區(qū)非線性區(qū) 線性區(qū)線性區(qū)iB /AvBE /VvCE =1VvCE 1VvCE =0V記?。寒?dāng)vCE1時，各條特性曲線基本重合。當(dāng)vCE增大時特性曲線相應(yīng)的右移。25上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)輸出特性曲線輸出特性曲線BJT共射接法的輸出特性曲線vCE/V

22、iC /mA25=20A=40A=60A=80A它是以它是以iB為參變量的一族特性曲線。為參變量的一族特性曲線。上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)現(xiàn)以現(xiàn)以iB=40=40uA一條加以說明：一條加以說明：vCE /ViC /mA25=20A=40A=60A=80A（1 1）當(dāng)）當(dāng)vCE= =0V時，因集電極無收集作用，時，因集電極無收集作用，iC=0=0。（2 2）當(dāng)）當(dāng)vCE稍增大時，發(fā)射結(jié)雖處于正向電壓之下，稍增大時，發(fā)射結(jié)雖處于正向電壓之下，但集電結(jié)反偏電壓很小，如：但集電結(jié)反偏電壓很小，如：vCE1VvBE=0.7VvCB= vCE-

23、vBE0.7V集電區(qū)收集電子的集電區(qū)收集電子的能力很弱，能力很弱，iC主要由主要由vCE決定：決定：vCEic上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)vCE /ViC /mA25=20A=40A=60A=80A現(xiàn)以現(xiàn)以iB=40=40uA一條加以說明：一條加以說明：（3 3）當(dāng)）當(dāng)uCE增加到使集電結(jié)反偏電壓較大時，如：增加到使集電結(jié)反偏電壓較大時，如：vCE1V vCB0.7V運動到集電結(jié)的電子基本上都可以被集電區(qū)運動到集電結(jié)的電子基本上都可以被集電區(qū)收集，此后收集，此后vCE 再再增加，電流也沒有增加，電流也沒有明顯得增加，特性明顯得增加，特

24、性曲線進入與曲線進入與vCE軸軸基本平行的區(qū)域。基本平行的區(qū)域。同理，可作出同理，可作出iB=其他值的曲線。其他值的曲線。上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)vCE /ViC /mA25=20A=40A=60A=80A輸出特性曲線可以劃分為三個區(qū)域：輸出特性曲線可以劃分為三個區(qū)域：飽和區(qū)iC受受vCE顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)vCE的數(shù)值較小，一般的數(shù)值較小，一般vCE0.7V（硅管）。此時（硅管）。此時Je正偏，正偏，Jc正偏正偏或反偏電壓很小。或反偏電壓很小。上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模

25、擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)vCE /ViC /mA25=20A=40A=60A=80A輸出特性曲線可以劃分為三個區(qū)域：輸出特性曲線可以劃分為三個區(qū)域：飽和區(qū)iC受受vCE顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)vCE的數(shù)值較的數(shù)值較小，一般小，一般vCE0.7V（硅管）。此時（硅管）。此時Je正偏，正偏，Jc正偏正偏或反偏電或反偏電壓很小。壓很小。截止區(qū)iC接近零的區(qū)域，相當(dāng)接近零的區(qū)域，相當(dāng)iB=0=0的曲線的的曲線的下方。此時下方。此時J Je e反偏，反偏，J Jc c反偏反偏。上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)vCE /

26、ViC /mA25=20A=40A=60A=80A輸出特性曲線可以劃分為三個區(qū)域：輸出特性曲線可以劃分為三個區(qū)域：飽和區(qū)飽和區(qū)iC受受vCE顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)vCE的數(shù)值較的數(shù)值較小，一般小，一般vCEV(BR)CESV(BR)CERV(BR)CEO上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)一電子系統(tǒng)與信號一電子系統(tǒng)與信號n 什么是電子系統(tǒng)？所謂所謂“電子系統(tǒng)電子系統(tǒng)”，通常是指由若干相互，通常是指由若干相互聯(lián)接、相互作用的基本電路組成的具有特聯(lián)接、相互作用的基本電路組成的具有特定功能的電路整體。定功能的電路整體。注：

27、電子系統(tǒng)在絕大多數(shù)情況下必須和物理系統(tǒng)相結(jié)合，才能構(gòu)成完整的實用系統(tǒng)。3.2 3.2 共射極放大電路共射極放大電路上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)n放大的本質(zhì)：是實現(xiàn)能量的控制和轉(zhuǎn)換。n放大電路放大的對象：是變化量。n組成放大電路的核心元件：是三極管。n電子電路放大的基本特征：是功率放大。n放大的前提：是不失真，即只有在不失真的情況下放大才有意義。二二. .放大的概念放大的概念上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 放大放大是最基本的模擬信號處理功能。三放大電路的基本知識三放大電路的基本知

28、識模擬電子中研究的最主要電路：放大電路這里的這里的“放大放大”是指把微小的、微弱的電信號是指把微小的、微弱的電信號的幅度的幅度不失真的不失真的進行放大。進行放大。所謂“不失真”：就是一個微弱的電信號通過放大器后，輸出電壓或電流的幅度得到了放大，但它隨時間變化的規(guī)律不能變。具有放大特性的電子設(shè)備：收音機、電視機、具有放大特性的電子設(shè)備：收音機、電視機、手機、擴音器等等。手機、擴音器等等。上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)一般來說，放大電路就是一個雙端口網(wǎng)絡(luò)。iVoVoI放大電路（放大器）SV+-Rs+-+-RLiI信號源負(fù)載SV信號源電壓信號

29、源電壓iV輸入電壓輸入電壓oV輸出電壓輸出電壓Rs信號源內(nèi)阻信號源內(nèi)阻RL負(fù)載電阻負(fù)載電阻iI輸入電流輸入電流oI輸出電流輸出電流上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)四四. .共射放大電路的構(gòu)成共射放大電路的構(gòu)成首先交代各物理量表示方法及其含義：首先交代各物理量表示方法及其含義： VBE，VCE，VI，VO IB，IC，IE，II vi，vo，vbe， ib，ic，ie，ii表示“直流量”：大寫字母大寫下標(biāo)表示“交流量”的瞬時值：小寫字母小寫下標(biāo) vBE，vCE，vI，vO iB，iC，iE，iI，iO表示“直流量交流量”：小寫字母大寫下標(biāo)上

30、頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) Vc，Vb，Ve，Vi Ib，Ic，Ie，Ii表示“交流量的向量形式”：大寫字母小寫下標(biāo)頭上點表示“交流量”的有效值：大寫字母小寫下標(biāo)，iebciebcIIIIVVVV上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)共射極基本放大電路共射極基本放大電路VcRTVBBCCbR-+BEU-UCE+ICIBvBEvCET+vi+voiBiCiEbceCb1+Cb2+上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（1 1）輸入部分）輸

31、入部分VBB：基極直流電源，保證：基極直流電源，保證Je正向偏置，正向偏置，VBEVonRb：限流電阻：限流電阻Cb1：隔直電容或耦合電容，是電解電容，有極性：隔直電容或耦合電容，是電解電容，有極性Cb1作用：隔直流通交隔直流通交流流，故不會，故不會影響電路的影響電路的直流特性。直流特性。上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（2 2）輸出部分）輸出部分VCC：集電極直流電源：集電極直流電源Rc：限流電阻：限流電阻作用：作用： 為輸出信號提供能量為輸出信號提供能量 保證保證Jc反偏，反偏，VCB0作用：作用： 限流限流 信號轉(zhuǎn)換信號轉(zhuǎn)換CcCC

32、oRiVv上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（2 2）輸出部分）輸出部分Cb2：隔直電容或耦合電容：隔直電容或耦合電容作用：作用：隔直流通交流隔直流通交流 給到負(fù)載給到負(fù)載RL上的量一定是經(jīng)過放大的變化量（或上的量一定是經(jīng)過放大的變化量（或稱交流量）。稱交流量）。 有有Cb2輸出端的存在輸出端的存在iC=iB單管單管：5050100100間間上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（3 3）工作原理）工作原理 當(dāng)vi0時，稱放大電路處于靜態(tài)。tviotIBoiBtiCoICtvCEoVCEtv

33、oo上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（3 3）工作原理）工作原理 當(dāng)viVisint時tviotoiBIBibtiCoICictvCEoVCEvcetvoovo與vi相比幅值加大且反相了上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)共射放大電路改進電路共射放大電路改進電路+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcRvivo交直交直交需要使RbRc（一般為幾十倍）改成唯一的直流電源上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)本節(jié)小結(jié)本節(jié)小結(jié)根據(jù)本節(jié)內(nèi)

34、容的分析可以歸納組成放大電根據(jù)本節(jié)內(nèi)容的分析可以歸納組成放大電路時必須遵循的原則應(yīng)該有：路時必須遵循的原則應(yīng)該有：外加直流電源的極性必須使三極管的發(fā)射結(jié)正偏，而集電結(jié)反偏，以保證三極管工作在放大區(qū)。此時，若基極電流有一個微小的變化量ib，將控制集電極電流產(chǎn)生一個較大的變化量ic，二者之間的關(guān)系為icib上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)本節(jié)小結(jié)本節(jié)小結(jié)電阻取值得當(dāng)，與電源配合，使放大管有合適的靜態(tài)工作電流。輸入回路的接法應(yīng)該使輸入電壓的變化量vi能夠傳送到三極管的基極回路，并使基極電流產(chǎn)生相應(yīng)當(dāng)變化量ib。輸出回路的接法應(yīng)使集電極電流的變化

35、量ic能夠轉(zhuǎn)化為集電極電壓的變化量vce，并傳送到放大電路的輸出端。上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)3.3 3.3 圖解分析法圖解分析法為解決放大器件的非線性問題，常用的方法有兩個：第一：圖解法。第二：小信號模型分析法（也叫做微變等效電路法）。把放大器件特性曲線的非線性作為前提，把放大器件特性曲線的非線性作為前提，在其上作圖求解。在其上作圖求解。把放大器件的特性曲線在一個較小的范圍把放大器件的特性曲線在一個較小的范圍內(nèi)近似線性化，然后求解。內(nèi)近似線性化，然后求解。上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬

36、電子技術(shù)基礎(chǔ)一一. .靜態(tài)工作情況分析靜態(tài)工作情況分析何謂“靜態(tài)”？ 所謂所謂“靜態(tài)靜態(tài)”是指：當(dāng)放大電路沒有輸入是指：當(dāng)放大電路沒有輸入信號（信號（vi0 0）時，電路中各處的電壓、電流都）時，電路中各處的電壓、電流都是不變的直流。是不變的直流。 靜態(tài)分析時討論的對象：靜態(tài)分析時討論的對象：直流分量直流分量故稱為故稱為直流工作狀態(tài)直流工作狀態(tài)或或靜止?fàn)顟B(tài)靜止?fàn)顟B(tài)，簡稱，簡稱“靜態(tài)靜態(tài)”?！娟P(guān)鍵】求Q點靜態(tài)工作點IBQICQVCEQ上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)直流通路直流通路IB 畫直流通路vivoCb1Cb2斷開斷開確定Q點常用的方

37、法有兩種： 近似估算法 圖解法偏置電阻偏置電流上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)近似估算近似估算Q Q點點IBQ+-VBE+-VCEQICQ V VCCCCV VBEBE 輸入端用恒壓降模型等效，則：輸入端用恒壓降模型等效，則：BEbBQCCVRIVbBECCBQRVVI)(BECCbCCVVRV BQCQII CCQCCCEQRIVV上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)IBQ+-VBE+-VCEQICQ 用圖解法確定用圖解法確定Q Q點點非線性電路部分線性電路部分步驟：步驟：（1 1）把

38、放大電路分成非線性和線性兩）把放大電路分成非線性和線性兩個部分個部分（2 2）作出非線性部分的伏安）作出非線性部分的伏安特性，即特性，即BJTBJT的輸出特性的輸出特性先求先求I IBQBQ，仍用上，仍用上面近似估算法：面近似估算法：bCCBQRVI上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)IBQ+-VBE+-VCEQICQ 用圖解法確定用圖解法確定Q Q點點線性電路部分步驟：步驟：（3 3）作出線性部分的）作出線性部分的V-I特性特性直直流負(fù)載線流負(fù)載線線性部分的電壓、電流關(guān)系為：線性部分的電壓、電流關(guān)系為：CcCCCERiVv 為一直線為一直線

39、ic0 0時，時，vCE=VCC M點點vCE0 0時，時，CCCcRVi 且斜率為且斜率為-1/RCN點點（4 4）由線性與非線性兩部分）由線性與非線性兩部分V-I特性的交點確定特性的交點確定Q Q點點上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)為什么要設(shè)置靜態(tài)工作點？為什么要設(shè)置靜態(tài)工作點？見下圖：見下圖：靜態(tài)時將輸入端靜態(tài)時將輸入端A與與B短路，必然有：短路，必然有：IBQ=0ICQ=0VCEQ=VCCBJTBJT處于處于截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)，不在放大區(qū)，因而不在放大區(qū)，因而不能正常放大。不能正常放大。上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基

40、礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)二二. .動態(tài)工作情況分析（即求交流量）動態(tài)工作情況分析（即求交流量）動態(tài)分析討論的對象：交流成分（即變化的量）放大電路在接入正弦信號時的工作情況設(shè)輸入電壓設(shè)輸入電壓vi=0.02=0.02sint(V)(V)vBE=VBE+vbe iB=IB+ibvCE=VCE+vce iC=IC+ic各分量都在原來靜態(tài)直流量的基礎(chǔ)上疊加了一各分量都在原來靜態(tài)直流量的基礎(chǔ)上疊加了一個交流量，如下：個交流量，如下：上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（1）根據(jù)vi在輸入特性上求iBviQ Q1 1Q Q2 2已知Q點

41、已知2020606040=40=上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（2）根據(jù)iB在輸出特性上求iC和vCEQ Q1 1Q Q2 2VCESVCEQvovCENM動態(tài)工作范圍=40A=40Aib=60A=60Aib=20A=20A上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)交流負(fù)載線交流負(fù)載線vivoCb1Cb2vivo交流通路交流通路ibieic非線性部分線性部分短路短路V=0 直流電源相當(dāng)于對地短路上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)動態(tài)時負(fù)載

42、電阻RL對Q點會產(chǎn)生影響。vivoibieicLCLCLCLRRRRRRR /RLLcceoRivv LocRvi 1（斜率）（斜率）我們把斜率由我們把斜率由LR 1定出的負(fù)載線稱為定出的負(fù)載線稱為交流負(fù)載線交流負(fù)載線。它由。它由交流通路決定。交流通路決定。上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)MNA交流負(fù)載線與直流負(fù)載線交流負(fù)載線與直流負(fù)載線當(dāng)放大電路不帶負(fù)載RL時，交流負(fù)載線是什么？交流負(fù)載線與直流負(fù)載線重合！上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)MNA為什么交流負(fù)載線和直流負(fù)載線必然會在Q

43、點相交？交流負(fù)載線與直流負(fù)載線交流負(fù)載線與直流負(fù)載線上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)AiCuCEvo可輸出的最大不失真信號 合適的靜態(tài)工作點合適的靜態(tài)工作點三三. .關(guān)于關(guān)于Q Q點選擇時的注意事項點選擇時的注意事項將將Q Q點選在交流負(fù)點選在交流負(fù)載線載線ABAB的中央，的中央，可以獲得最大的可以獲得最大的不失真輸出，即不失真輸出，即可以得到最大的可以得到最大的動態(tài)工作范圍動態(tài)工作范圍即：即：BQ=AQBQ=AQBQibVCESVCEA上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)iCvCEvo

44、 Q Q點過低點過低信號進入截止區(qū)信號進入截止區(qū)Q截止失真上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)iCvCEvo Q Q點過高點過高信號進入飽和區(qū)信號進入飽和區(qū)截止失真和飽和失真統(tǒng)稱“非線性失真”Q飽和失真上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)對對Q Q點的選擇：除非為了要得到最大不失真輸出，點的選擇：除非為了要得到最大不失真輸出，往往可以采用比較靈活的原則。往往可以采用比較靈活的原則。若若Q Q點設(shè)置時不在交流負(fù)載線的中央，即點設(shè)置時不在交流負(fù)載線的中央，即BQAQ，則最大不失真輸出電壓則最大不

45、失真輸出電壓Vom應(yīng)該取二者中較小的，應(yīng)該取二者中較小的，即：即：Vommin(vCEQ-vCES,vCEA-vCEQ)比如：當(dāng)信號幅度不大時，為了降低直流電源比如：當(dāng)信號幅度不大時，為了降低直流電源V VCCCC的的能量消耗，在不產(chǎn)生失真和保證一定的電壓增益的能量消耗，在不產(chǎn)生失真和保證一定的電壓增益的前提下，常常可以把前提下，常?？梢园裃 Q點選得低一些。點選得低一些。上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)3.4 3.4 小信號模型分析法小信號模型分析法 思路：思路：將非線性的將非線性的BJT等效等效成一個線性電路成一個線性電路 適用范圍：

46、適用范圍：放大電路的輸入放大電路的輸入信號是變化量且電壓很小時信號是變化量且電壓很小時適用適用上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)vCE=VCEQVBEQvBEvBEiB一一. . 三極管的等效電路三極管的等效電路Q 分析輸入特性BBEbeivr把輸入回路等把輸入回路等效成：效成：ib-vbeb be erbeib-vbe上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)vCEVCEQiBiCQ 分析輸出特性分析輸出特性iC=iB(或或ic=ib)ic-vce把輸出回路等把輸出回路等效成：效成：c ce

47、eic=ib-vce上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)綜上分析，可得三極管等效模型如下：綜上分析，可得三極管等效模型如下：ic-vceib-vbevbeibicvceibbec稱為簡化的H參數(shù)小信號模型（或微變等效電路）上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) rbe的計算的計算iCiBiEb b、e e間電阻由三部分間電阻由三部分組成：組成：基區(qū)的體電阻基區(qū)的體電阻bbr基射間的結(jié)電阻基射間的結(jié)電阻ebr發(fā)射區(qū)的體電阻發(fā)射區(qū)的體電阻er其中，其中，bbr可取可取100100300300之間，

48、常取之間，常取200200上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)iBiEiB由PN結(jié)的電流公式：) 1TBE/SE(eVvIiBEEdvdireb1)TBE/TS(eVvVI對對vBE求導(dǎo)數(shù)，有：求導(dǎo)數(shù)，有：BEVvSdveIdTBE)(TEVi)(26mAImVIVrEQEQTeb)（常溫下）（常溫下）在在Q點附近一個小的變點附近一個小的變化范圍內(nèi)，可認(rèn)為化范圍內(nèi)，可認(rèn)為iEIEQ, ,又有又有IEQICQ，則則mAImVCQ)(26上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)iBiEiB而eebE

49、bbBBErririver可忽略可忽略ebEbbBBEririv又又BEii 1ebBbbBBEririv 1對對iB求導(dǎo)，可有：求導(dǎo)，可有：ebbbBBEberrdidvr 1CQTebIVr已知：已知：mAImVVrrCQTbbbe 1常溫時常溫時mVVT26200bbr上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)二二. .用用H H參數(shù)小信號模型分析共射極基本放大電路參數(shù)小信號模型分析共射極基本放大電路即：利用簡化的H參數(shù)小信號模型（或稱微變等效電路）來計算單管共射放大電路的以下三個參數(shù)輸入電阻輸入電阻Ri輸出電阻輸出電阻RoVA電壓放大倍數(shù)電

50、壓放大倍數(shù)上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)vivoCb1Cb2vivo交流通路交流通路ibieic畫出放大電路的微變等效電路畫出放大電路的微變等效電路（1 1）畫出放大電路）畫出放大電路的交流通路的交流通路上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)vbeibicvceibbecvivo交流通路交流通路ibieic畫出放大電路的微變等效電路畫出放大電路的微變等效電路（2 2）將交流通路中的三極管用）將交流通路中的三極管用H H參數(shù)等效電路代替參數(shù)等效電路代替上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電

51、子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)vbeibicvceibbecvivo交流通路交流通路ibieic畫出放大電路的微變等效電路畫出放大電路的微變等效電路（2 2）將交流通路中的三極管用）將交流通路中的三極管用H H參數(shù)等效電路代替參數(shù)等效電路代替Rb+vi上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)vbeibicvceibbecvivo交流通路交流通路ibieic畫出放大電路的微變等效電路畫出放大電路的微變等效電路（2 2）將交流通路中的三極管用）將交流通路中的三極管用H H參數(shù)等效電路代替參數(shù)等效電路代替Rb+viRc+voRL上頁

52、上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)SViVoVcI小信號等效電路（微變等效電路）如下：小信號等效電路（微變等效電路）如下：求電壓增益求電壓增益ioVVVAbebirIVLcoRIVbeLioVrRVVA bcII LboRIV LCLRRR/ 式中式中負(fù)號表示輸出電壓與輸入電壓反相上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)SViVoVcI 求輸入電阻求輸入電阻R Ri iRiiiiIVRbRIbRiIIIbbeibirVRVbebebirrRR/電路的輸入電阻越大，從信號源取得的電流越小，因此一般總

53、是希望得到較大的的輸入電阻。上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)定義：定義：當(dāng)信號源有內(nèi)阻時：當(dāng)信號源有內(nèi)阻時：ioVVAVsoVVAVS由圖知：由圖知：SiVRRRVsii所以：所以：siiosoVVVVVVAVSVARRRsii放大+iuR+uS-S電路iRRL+Ou-SViVoV上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)cibbeRricbibRiioRcoooRIVR所以：所以： 求輸出電阻Ro根據(jù)定義：根據(jù)定義：oI0,ooosL=VRIVRoV+-iIbI0cI上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)

54、基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)分析時為什么要討論分析時為什么要討論R Ri i和和R Ro o？iVoVoISV+-Rs+-+-RLiI放大電路Ro+-OV RiRiRo用來評價放大電路對信號源和負(fù)載的作用用來評價放大電路對信號源和負(fù)載的作用如圖：輸入端如圖：輸入端SiSiiVRRRV當(dāng)當(dāng)R Ri iR RS S時，時，SiVV假設(shè)某一值，如假設(shè)某一值，如RiRs，則，則SiVV21上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)分析時為什么要討論分析時為什么要討論R Ri i和和R Ro o？iVoVoISV+-Rs+

55、-+-RLiI放大電路Ro+-OV Ri輸出端輸出端oLoLoVRRRV當(dāng)當(dāng)R Ro oR RL L時，時，ooVV若若RoRL，則，則ooVV21故對于放大電路而故對于放大電路而言，一般情況希望言，一般情況希望Ri越大越好越大越好Ro越小越好越小越好上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)三三. . 歸納等效電路法的步驟歸納等效電路法的步驟先確定Q點（IBQ、ICQ、VCEQ）方法：方法： 近似估算法近似估算法 圖解法圖解法求Q點處的和rbe通常會給出通常會給出mAImVVrrEQTbbbe 1常溫時常溫時mVVT26200bbrIEQ=IBQ

56、+ICQICQ上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)三三. . 等效電路法的步驟等效電路法的步驟畫出放大電路的微變等效電路列出電路方程并求解【一般要求增益、輸入電阻和輸出電阻】上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)本節(jié)小結(jié)本節(jié)小結(jié)小信號模型分析法就是把非線性的三極管線性化，這樣具有非線性元件的放大電路就轉(zhuǎn)化成為我們熟悉的線性電路了。經(jīng)過線性化的三極管等效電路為：經(jīng)過線性化的三極管等效電路為：稱為簡化的稱為簡化的H H參數(shù)小信號模型（或微變等效電路）參數(shù)小信號模型（或微變等效電路）上頁上頁下頁下頁

57、電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)利用等效電路可以對放大電路進行分析，分析時具體步驟如前所述。最終往往是要求出其Q點、微變等效電路、 、Ri和Ro。VA本節(jié)小結(jié)本節(jié)小結(jié)將前面講過的兩種分析方法對比如下： 圖解法 既能分析放大電路的靜態(tài)工作情況既能分析放大電路的靜態(tài)工作情況 也能分析放大電路的動態(tài)工作情況也能分析放大電路的動態(tài)工作情況（較繁瑣，不常用！）（較繁瑣，不常用！）上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)本節(jié)小結(jié)本節(jié)小結(jié) 主要優(yōu)點：直觀、形象直觀、形象 適用范圍：（A）一般多適用于分析輸出幅值比較大一般

58、多適用于分析輸出幅值比較大而工作頻率不太高時的情況，即在大信號而工作頻率不太高時的情況，即在大信號分析時（功率放大時）；分析時（功率放大時）；（B）分析分析Q點的位置，即可以直觀判斷點的位置，即可以直觀判斷Q點是否位于交流負(fù)載線的中點；點是否位于交流負(fù)載線的中點；（C）求最大不失真輸出電壓（有效值?。┣笞畲蟛皇д孑敵鲭妷海ㄓ行е担。┥享撋享撓马撓马撾娮蛹夹g(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)本節(jié)小結(jié)本節(jié)小結(jié) 缺點：（A）從手冊上查到的特性曲線與實際管從手冊上查到的特性曲線與實際管子的特性之間常常會有較大的差別，這在子的特性之間常常會有較大的差別，這在使用該方法時會受

59、到一定的制約。使用該方法時會受到一定的制約。（D）討論失真情況討論失真情況截止失真截止失真飽和失真飽和失真上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)本節(jié)小結(jié)本節(jié)小結(jié)（D）當(dāng)信號頻率較高時，特性曲線已經(jīng)當(dāng)信號頻率較高時，特性曲線已經(jīng)不能正確代表管子的特性，因此圖解法也不能正確代表管子的特性，因此圖解法也就不適用了。就不適用了。（C）對于較復(fù)雜的電路，無法直接由圖對于較復(fù)雜的電路，無法直接由圖解法求得電壓放大倍數(shù)，如：接有發(fā)射極解法求得電壓放大倍數(shù)，如：接有發(fā)射極電阻電阻R Re e的電路就是如此。的電路就是如此。（B）作圖過程比較麻煩，容易帶來作圖作

60、圖過程比較麻煩，容易帶來作圖誤差。誤差。上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)本節(jié)小結(jié)本節(jié)小結(jié)小信號模型分析法（微變等效電路法） 主要優(yōu)點：由于將非線性的三極管轉(zhuǎn)化成為由于將非線性的三極管轉(zhuǎn)化成為我們熟悉的線性電路，分析過程無需作圖，因我們熟悉的線性電路，分析過程無需作圖，因此比較簡單方便。此比較簡單方便。 適用范圍：（A）適用于分析任何簡單或復(fù)雜的電路，適用于分析任何簡單或復(fù)雜的電路，只要其中的放大器件基本上工作在線性范只要其中的放大器件基本上工作在線性范圍即可。圍即可。上頁上頁下頁下頁電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)