第二章半導體三極管及其放大電路

1、P PN負極（陰極）負極（陰極）正極（陽極）正極（陽極）1、PN結的正偏和反偏概念結的正偏和反偏概念UPUN時，時，PN結正偏結正偏UP 0NNPBBVCCVRbRCebc共發(fā)射極接法共發(fā)射極接法c區(qū)區(qū)b區(qū)區(qū)e區(qū)區(qū) （1 1）因為發(fā)射結正偏，所以發(fā)）因為發(fā)射結正偏，所以發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子射區(qū)向基區(qū)注入電子 ，形成了擴形成了擴散電流散電流IEN 。同時從基區(qū)向發(fā)射區(qū)。同時從基區(qū)向發(fā)射區(qū)也有空穴的擴散運動，形成的電流也有空穴的擴散運動，形成的電流為為IEP。但其數(shù)量小，可忽略但其數(shù)量小，可忽略。 所所以發(fā)射極電流以發(fā)射極電流I E I EN 。 （2）發(fā)射區(qū)的電子注入）發(fā)射區(qū)的電子注入基區(qū)后，變

2、成了少數(shù)載流子?；鶇^(qū)后，變成了少數(shù)載流子。少部分遇到的空穴復合掉，少部分遇到的空穴復合掉，形成形成IBN。所以。所以基極電流基極電流I B I BN 。大部分到達了集電區(qū)。大部分到達了集電區(qū)的邊緣。的邊緣。1BJT內部的載流子傳輸過程內部的載流子傳輸過程NNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIEBI（3）因為集電結反偏，）因為集電結反偏，收集擴散到集電區(qū)邊緣收集擴散到集電區(qū)邊緣的電子，形成電流的電子，形成電流ICN 。NNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIEBICNICICBOI 另外，集電結區(qū)另外，集電結區(qū)的少子形成漂移的少子形成漂移電流電流ICBO。2022-4-262電流分

3、配關系電流分配關系三個電極上的電流關系三個電極上的電流關系:IE =IC+IBNNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIEBICNICICBOI定義：定義：ECNII ECBOECIIII(1)(1)IC與與I E之間的關系之間的關系:所以所以:ECII其值的大小約為其值的大小約為0.90.90.990.99。 (2)IC與與I B之間的關系：之間的關系：聯(lián)立以下兩式聯(lián)立以下兩式：CBOECIII BCEIII得：得：CBOBCCBOECIIIIII）（ 所以所以：CBOBC111III BCEOBCIIII 得：得： 1令令：CBOCEO11II NNPBBVCCVRbRCebcIENE

4、PIIECNICICBOIBI三極管的電流放大作用三極管的電流放大作用1、 三極管的工作電壓三極管的工作電壓NPNNPN型三極管型三極管PNPPNP型三極管型三極管VccVBBNPNNPN型三極管型三極管分組討論處于放大狀態(tài)的分組討論處于放大狀態(tài)的PNP型三極管其發(fā)射結和集電結分別是正偏還是反偏，型三極管其發(fā)射結和集電結分別是正偏還是反偏，以及三個電極電位之間的關系。以及三個電極電位之間的關系。VccVBBNPN型三極管：型三極管：UCUBUEPNP型三極管：型三極管：UEUBUC三極管實現(xiàn)三極管實現(xiàn)電流放大電流放大的外部的外部條件條件： 發(fā)射結正偏發(fā)射結正偏，集電結，集電結反偏反偏PNPPN

5、P型三極管型三極管NPNUbUe發(fā)射結正發(fā)射結正偏偏UcUb集電結反偏集電結反偏 UbUe發(fā)射結正偏發(fā)射結正偏UcU1 U3,所以該三極管為所以該三極管為NPN型三極管。型三極管。最后確定剩余的管腳為最后確定剩余的管腳為集電極集電極。解：解：四四. BJTBJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)（2 2）共基極電流放大系數(shù)：）共基極電流放大系數(shù)： BCII BCii ECII ECii iCE=20uA(mA)B=40uAICu=0(V)=80uAIBBBIBiIBI =100uACBI=60uAi一般取一般取20200之間之間2.31.538A60mA3 . 2BCII40A4

6、0)-(60mA)5 . 13 . 2(BCii（1 1）共發(fā)射極電流放大系數(shù)：）共發(fā)射極電流放大系數(shù)： 2.極間反向電流極間反向電流（2）集電極發(fā)射極間的穿透電流）集電極發(fā)射極間的穿透電流ICEO 基極開路時，集電極到發(fā)射極間的電流基極開路時，集電極到發(fā)射極間的電流穿透電流穿透電流 。其大小與溫度有關。其大小與溫度有關。 （1）集電極基極間反向飽和電流）集電極基極間反向飽和電流ICBO 發(fā)射極開路時，在其集電結上加反向電壓，得到反向電流。發(fā)射極開路時，在其集電結上加反向電壓，得到反向電流。它實際上就是它實際上就是一個一個PNPN結的反向電流。結的反向電流。其大小與溫度有關。其大小與溫度有關。

7、 鍺管：鍺管：I CBO為微安數(shù)量級，為微安數(shù)量級， 硅管：硅管：I CBO為納安數(shù)量級。為納安數(shù)量級。CBOCEO)1 (II+ICBOecbICEO 3.極限參數(shù)極限參數(shù) Ic增加時，增加時， 要下降。當要下降。當 值值下降到線性放大區(qū)下降到線性放大區(qū) 值值的的70時，所對應的集電極電流稱為集電極最大允許時，所對應的集電極電流稱為集電極最大允許電流電流ICM。（1）集電極最大允許電流）集電極最大允許電流ICM（2）集電極最大允許）集電極最大允許 功率損耗功率損耗PCM 集電極電流通過集電結集電極電流通過集電結時所產生的功耗時所產生的功耗 PC= ICUCE BICEui(V)IBC=100

8、uAB=80uA=60uA(mA)IIB=0B=40uA=20uABIIPCM 0 0; ;集電集電結反偏結反偏 U UBCBC 0 0; ;第二，輸入信號第二，輸入信號U Ui i( (I Ii i) ) 能有效能有效地輸入到三極管的輸入端進行放地輸入到三極管的輸入端進行放大；而放大后的輸出信號大；而放大后的輸出信號U UO O( (I IO O ) )能有效地從輸出端取出。能有效地從輸出端取出?；痉糯箅娐吩骷淖饔没痉糯箅娐吩骷淖饔胋ceCieiVBEUbiBCU 基本放大電路的組成基本放大電路的組成三種三極管三種三極管放大電路放大電路共射極放大電路共射極放大電路共基極放大電路共

9、基極放大電路共集電極放大電路共集電極放大電路以共射極以共射極放大電路放大電路為例講解為例講解工作原理工作原理電路中各元件的作用如下：電路中各元件的作用如下：C1RS+ui RCRB+UCCC2RL+es +uo +iB+ uBE iC+uCE T晶體管晶體管 T 晶體管是放大元件，利用它的電流放大作用，晶體管是放大元件，利用它的電流放大作用，在集電極電路獲得放大了的電流在集電極電路獲得放大了的電流 iC，該電流受輸入信號的控制。，該電流受輸入信號的控制。集電極電源電壓集電極電源電壓 UCC電源電壓電源電壓 UCC 除為輸除為輸出信號提供能量外，出信號提供能量外，它還保證集電結處于它還保證集電結

10、處于反向偏置，以使晶體反向偏置，以使晶體管具有放大作用。管具有放大作用。 2-2 2-2 基本共射級放大電路基本共射級放大電路集集電極負載電阻電極負載電阻 RC集電極負載電阻簡稱集電極電阻，它集電極負載電阻簡稱集電極電阻，它主要是將電流的變化變換為電壓的變化，以實現(xiàn)電壓放大。主要是將電流的變化變換為電壓的變化，以實現(xiàn)電壓放大。 偏置電阻偏置電阻 RB它的作用是提供大小適當?shù)幕鶚O電流，以使它的作用是提供大小適當?shù)幕鶚O電流，以使放大電路獲得合適的工作點，并使發(fā)射結處于正向偏置。放大電路獲得合適的工作點，并使發(fā)射結處于正向偏置。耦合電容耦合電容 C1 和和 C2它們一方面起到隔直作用，它們一方面起到

11、隔直作用，C1 用來隔用來隔斷放大電路與信號源之間的直流通路，而斷放大電路與信號源之間的直流通路，而 C2 用來隔斷放大電路用來隔斷放大電路與負載之間的直流通路，使三者之間無直流聯(lián)系互不影響。另與負載之間的直流通路，使三者之間無直流聯(lián)系互不影響。另一方面又起到交流耦合的作用，其電容值應足夠大，以保證在一方面又起到交流耦合的作用，其電容值應足夠大，以保證在一定的頻率范圍內，耦合電容上的交流壓降小到可以忽略不計，一定的頻率范圍內，耦合電容上的交流壓降小到可以忽略不計，即對交流信號可視為短路。即對交流信號可視為短路。返回返回基本放大電路的組成基本放大電路的組成放大元件放大元件iC= iB，工作在放大

12、區(qū)，工作在放大區(qū)，要保證集電結反要保證集電結反偏，發(fā)射結正偏。偏，發(fā)射結正偏。uiuo輸入輸入輸出輸出RB+ECEBRCC1C2T耦合電容耦合電容隔離輸入輸隔離輸入輸出與電路直出與電路直流的聯(lián)系，流的聯(lián)系，同時能使信同時能使信號順利輸入號順利輸入輸出。輸出。RB+ECEBRCC1C2T集電極電源，集電極電源，為電路提供能為電路提供能量。并保證集量。并保證集電結反偏。電結反偏。RB+ECEBRCC1C2T集電極電阻，集電極電阻，將變化的電流將變化的電流轉變?yōu)樽兓霓D變?yōu)樽兓碾妷?。電壓。RB+ECEBRCC1C2TRC的值一般為幾的值一般為幾千歐到幾十千歐。千歐到幾十千歐。使發(fā)射結正偏，使發(fā)射結

13、正偏，并提供適當?shù)牟⑻峁┻m當?shù)撵o態(tài)工作點。靜態(tài)工作點?；鶚O電源與基極電源與基極電阻基極電阻RB+ECEBRCC1C2TRB的值一般為幾的值一般為幾十千歐到幾百千十千歐到幾百千歐。歐。放大元件放大元件iC= iB，工作在放大區(qū)，要工作在放大區(qū)，要保證集電結反偏，保證集電結反偏，發(fā)射結正偏。發(fā)射結正偏。單管共單管共射射極放大電路的結構及各元件的作用極放大電路的結構及各元件的作用+b2b-iuC+R-b1RuToL+CcRVCCBBV各元件作用：各元件作用：使發(fā)射結正偏，使發(fā)射結正偏，并提供適當?shù)撵o并提供適當?shù)撵oIB和和UBE?；鶚O電源與基極電源與基極電阻基極電阻+b2b-iuC+R-b1RuToL

14、+CcRVCCBBV集電極電源，為電路提供能量。并集電極電源，為電路提供能量。并保證集電結反偏。保證集電結反偏。集電極電阻集電極電阻RC，將，將變化的電流轉變?yōu)樽兓碾娏鬓D變?yōu)樽兓碾妷?。變化的電壓?b2b-iuC+R-b1RuToL+CcRVCCBBV耦合電容：耦合電容：電解電容，有極性，電解電容，有極性，大小為大小為10 F50 F作用：作用：隔直通交隔直通交隔離隔離輸入輸出與電路直流輸入輸出與電路直流的聯(lián)系，同時能使信的聯(lián)系，同時能使信號順利輸入輸出。號順利輸入輸出。+各元件作用：各元件作用：可以省去可以省去電路改進：采用單電源供電電路改進：采用單電源供電RB+ECEBRCC1C2T單

15、電源供電電路單電源供電電路+ECRCC1C2TRBRB需要需要相應地相應地提高阻提高阻值。值。參考點參考點在晶體管電路中，在晶體管電路中，通常將輸入電壓、通常將輸入電壓、輸出電壓以及電輸出電壓以及電源的公共端稱為源的公共端稱為“地地”用用表示，表示，但并不見得真的但并不見得真的接到大地，只是接到大地，只是以以“地地”端為零端為零電位，作為電路電位，作為電路中各點電位的參中各點電位的參考點。換句話說，考點。換句話說，電路中各點電位電路中各點電位的極性和數(shù)值，的極性和數(shù)值，如不特殊注明，如不特殊注明，都是指該點相對都是指該點相對于于“地地”的電位的電位差。差。 符號規(guī)定符號規(guī)定UA大寫字母、大寫下

16、標，表示直流量。大寫字母、大寫下標，表示直流量。uA小寫字母、大寫下標，表示交直流量。小寫字母、大寫下標，表示交直流量。ua小寫字母、小寫下標，表示交流分量。小寫字母、小寫下標，表示交流分量。uAua交直流量交直流量交流分量交流分量tUA直流分量直流分量 基本放大電路的習慣畫法基本放大電路的習慣畫法+b2b-iuC+R-b1RuToL+CcRVCCBBV+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR 放大電路的分析方法放大電路的分析方法放大放大電路電路分析分析靜態(tài)分析靜態(tài)分析動態(tài)分析動態(tài)分析估算法估算法圖解法圖解法微變等效電路法微變等效電路法圖解法圖解法直流通路和交流通路直流通路和交流通路

17、 放大電路中各點的電壓或電流都是在靜態(tài)直放大電路中各點的電壓或電流都是在靜態(tài)直流上附加了小的交流信號。流上附加了小的交流信號。但是，電容對交、直流的作用不同。如果電但是，電容對交、直流的作用不同。如果電容容量足夠大，可以認為它對交流不起作用，即容容量足夠大，可以認為它對交流不起作用，即對交流短路。而對直流可以看成開路，這樣，交對交流短路。而對直流可以看成開路，這樣，交直流所走的通道是不同的。直流所走的通道是不同的。交流通路：交流通路：只考慮交流信號的分電路。只考慮交流信號的分電路。直流通路：直流通路：只考慮直流信號的分電路。只考慮直流信號的分電路。信號的不同分量可以分別在不同的通路分析。信號的

18、不同分量可以分別在不同的通路分析。 放大電路的靜態(tài)工作點放大電路的靜態(tài)工作點 放大電路沒有輸入信號時的工作狀放大電路沒有輸入信號時的工作狀態(tài)稱為態(tài)稱為直流工作狀態(tài)或靜止狀態(tài)直流工作狀態(tài)或靜止狀態(tài)，簡稱，簡稱靜態(tài)。靜態(tài)。 靜態(tài)分析的目的就是確定放大電路靜態(tài)分析的目的就是確定放大電路的靜態(tài)（直流）值，的靜態(tài)（直流）值，IB、IC和和UCE。 這些值可以在晶體管特性曲線上確這些值可以在晶體管特性曲線上確定一個點，稱為定一個點，稱為靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點(quiescent point)，用，用Q表示，分別記為表示，分別記為IBQ、ICQ和和UCEQ。開路開路開路開路RB+ECRCC1C2T直流通道直流

19、通道RB+ECRC1. 1. 用直流通路法確定靜態(tài)工作點用直流通路法確定靜態(tài)工作點直流直流通道通道RB+ECRCCCQCCEOBQCEOBQCQBCBBECBQRIEUIIIIRERUEI畫直流通路：畫直流通路：+TRb1RCCVcRb稱為稱為偏置電阻偏置電阻，IB稱為稱為偏置電流偏置電流。用估算法分析放大器的靜態(tài)工作點用估算法分析放大器的靜態(tài)工作點（ IB、UBE、IC、UCE）IC= IBbBECCBRUVI bCCV7 . 0RV CCCCCERIVU -u+TRb2Lb1oCRCub1+R+CC-.iVc開路開路畫出放大電路的直流通路畫出放大電路的直流通路將交流電壓源短路，將電容開路。

20、將交流電壓源短路，將電容開路。直流通路的畫法：直流通路的畫法：開路開路 在本放大電路中，電源電壓在本放大電路中，電源電壓EC和和集電極電阻集電極電阻RC的大小確定后，靜態(tài)的大小確定后，靜態(tài)工作點的位置就僅取決于偏置電流工作點的位置就僅取決于偏置電流IBQ的大小。的大小。 而而IBQECRB，因此當，因此當RB一經一經選定，選定，IBQ也就固定不變，故該電路也就固定不變，故該電路又稱為又稱為固定偏置電路固定偏置電路。 對交流信號對交流信號(輸入信號輸入信號ui)短路短路短路短路置零置零RB+ECRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路交流通路 放大電路的基本分析方法放大電路的基本分析方法 放大

21、電路沒有輸入信號時的工作狀態(tài)稱為放大電路沒有輸入信號時的工作狀態(tài)稱為靜態(tài)靜態(tài)。靜態(tài)分析。靜態(tài)分析是要確定放大電路的靜態(tài)值是要確定放大電路的靜態(tài)值( (直流值直流值) ) IB ， IC ， UBE 和和 UCE。返回返回1. 用放大電路的直流通路確定靜態(tài)值用放大電路的直流通路確定靜態(tài)值 可用右圖所示的直流通路來計可用右圖所示的直流通路來計算靜態(tài)值算靜態(tài)值RCRB+UCCIB+ UBE IC+UCE TBCCBBECCBRURUUI BCII CCCCCEIRUU 硅管的硅管的 UBE 約為約為 0.6 V，比，比UCC 小得多，可以忽略不計。小得多，可以忽略不計。放大電路的靜態(tài)分析放大電路的靜

22、態(tài)分析 例例 1 在在共發(fā)射極基本交流放大電路中，已知共發(fā)射極基本交流放大電路中，已知 UCC = 12V，RC = 4 k ，RB = 300 k ， ，試求，試求放大電路的靜態(tài)值。放大電路的靜態(tài)值。5 .37 解解 mA5 . 1mA04. 05 .37BC II A40A10300123BCCB RUIV6V)105 . 110412(33CCCCCE IRUU例：用估算法計算靜態(tài)工作點。例：用估算法計算靜態(tài)工作點。已知：已知：VCC=12V，RC=4K ，Rb=300K ， =37.5。解：解：A400.04mA30012bCCB RVImA5 . 104. 05 .37BC II 6

23、V41.512CCCCCE RIVU請注意電路中請注意電路中IB和和IC的數(shù)量級的數(shù)量級+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR 結論：結論：（1）放大電路中的信號是交直流）放大電路中的信號是交直流 共存，可表示成：共存，可表示成：ceCECEcCCbBBbeBEBEuUuiIiiIiuUu 雖然交流量可正負變化，但雖然交流量可正負變化，但瞬時量方向始終不變瞬時量方向始終不變（2 2）輸出）輸出u uo o與輸入與輸入u ui i相比，幅度相比，幅度被放大了，頻率不變，但相位相反。被放大了，頻率不變，但相位相反。uituBEtiBtiCtuCEtuot2. 用圖解法確定靜態(tài)值用圖解法

24、確定靜態(tài)值根據根據CCCCCEIRUU 可得出：可得出：時時0C ICCCEUU 時時0CE UCCCCRUI 在晶體管的輸出特性曲線組上作出一直線，它稱為直在晶體管的輸出特性曲線組上作出一直線，它稱為直流負載線，與晶體管的某條流負載線，與晶體管的某條( (由由 IB 確定確定) )輸出特性曲線的交輸出特性曲線的交點點 Q 稱為稱為放大電路的靜態(tài)工作點，由它確定放大電路的電放大電路的靜態(tài)工作點，由它確定放大電路的電壓和電流的靜態(tài)值。壓和電流的靜態(tài)值。 基極電流基極電流 IB 的大小不同，靜態(tài)工作點在負載線上的位的大小不同，靜態(tài)工作點在負載線上的位置也就不同，改變置也就不同，改變 IB 的大小，

25、可以得到合適的靜態(tài)工作點，的大小，可以得到合適的靜態(tài)工作點， IB 稱為偏置電流，簡稱偏流。通常是改變稱為偏置電流，簡稱偏流。通常是改變 RB 的阻值來調整的阻值來調整 IB 的大小。的大小。OIB = 0 A20 A40 A60 A80 A123UCCRCN24681012UCCMQ直流負載線直流負載線圖解過程圖解過程:IC / mAUCE /VQ1Q2 例例 2 在在共發(fā)射極基本交流放大電路中，已知共發(fā)射極基本交流放大電路中，已知 UCC = 12V，RC = 4 k ， RB = 300 k ，晶體管的輸出特性曲線如晶體管的輸出特性曲線如上圖。上圖。( (1) )作出直流負載線，作出直流

26、負載線，( (2) )求求靜態(tài)值。靜態(tài)值。 解解 ( (1) ) 由由 IC = 0 時，時， UCE = UCC = 12 V，和，和 UCE = 0 時，時，mA3A104123CCCC RUI可作出直流負載線可作出直流負載線( (2) ) 由由得出靜態(tài)工作點得出靜態(tài)工作點 Q，靜態(tài)值為靜態(tài)值為A40B ImA1.5C IV6CE UA40A10300123BCCB RUIOIB = 0 A20 A40 A60 A80 A1231.524681012MQ靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點求得靜態(tài)值為求得靜態(tài)值為 : IB = 40 A ，IC = 1.5 mA , UCE = 6VIC / mAUCE

27、/V對交流信號對交流信號(輸入信號輸入信號ui)交流通路交流通路分析動態(tài)工作情況分析動態(tài)工作情況交流通路的畫法：交流通路的畫法：-u+T+b2V-uRc.ob1RLC+b1CCCRi將直流電壓源短路，將電容短路。將直流電壓源短路，將電容短路。短路短路短路短路置零置零 放大電路的動態(tài)態(tài)分析放大電路的動態(tài)態(tài)分析放大電路的交流模型分析法放大電路的交流模型分析法思路：將非線性的思路：將非線性的BJT等效成一個線性電路等效成一個線性電路條件：交流小信號條件：交流小信號+i-ube+-ubTce+ci+bucei+-+ibecu-二端口網絡交流通路交流通路+R-uoTuRbRLic+放大電路的動態(tài)態(tài)分析放

28、大電路的動態(tài)態(tài)分析 放大電路有輸入信號時的工作狀態(tài)稱為動態(tài)，動態(tài)分析放大電路有輸入信號時的工作狀態(tài)稱為動態(tài)，動態(tài)分析是在靜態(tài)值確定后，分析信號的傳輸情況，確定放大電路的是在靜態(tài)值確定后，分析信號的傳輸情況，確定放大電路的電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) Au ，輸入電阻，輸入電阻 ri 和輸入電阻和輸入電阻 ro 晶體管在小信號晶體管在小信號( (微變量微變量) )情況下工作時，可以在靜態(tài)工作情況下工作時，可以在靜態(tài)工作點附近的小范圍內用直線段近似地代替三極管的特性曲線，三點附近的小范圍內用直線段近似地代替三極管的特性曲線，三極管就可以等效為一個線性元件。這樣就可以將非線性元件晶極管就可以等效為一個線

29、性元件。這樣就可以將非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個線性電路。體管所組成的放大電路等效為一個線性電路。1. 微變等效電路法微變等效電路法( (1) ) 晶體管的微變等效電路晶體管的微變等效電路OIB UBE UCEIB Q IB UBE 在晶體管的輸入特性曲線上，將工在晶體管的輸入特性曲線上，將工作點作點 Q 附近的工作段近似地看成直線，附近的工作段近似地看成直線，當當 UCE 為常數(shù)時，為常數(shù)時， UBE 與與 IB 之比之比CECEbbeBBEbeUUiuIUr 稱為晶體管的輸入電阻，在小信號的稱為晶體管的輸入電阻，在小信號的條件下，條件下，rbe是一常數(shù)，由它確定是一常數(shù)，由它

30、確定 ube和和 ib 之間的關系。因此，晶體管的輸之間的關系。因此，晶體管的輸入電路可用入電路可用 rbe 等效代替。等效代替。放大電路的動態(tài)態(tài)分析放大電路的動態(tài)態(tài)分析低頻小功率晶體管輸入電阻的常用下式估算低頻小功率晶體管輸入電阻的常用下式估算)mA()mV(26)1()(200EbeIr Rbe 是對交流而言的一個動態(tài)電阻。是對交流而言的一個動態(tài)電阻。QIC UCE IB ICICUCE 晶體管輸出特性曲線的線性工作區(qū)是一組近似等距離的晶體管輸出特性曲線的線性工作區(qū)是一組近似等距離的平行直線，當平行直線，當 UCE 為常數(shù)時，為常數(shù)時， IC 與與 IB 之比之比CECEbcBCUUiiI

31、I 即為晶體管的電流放大系即為晶體管的電流放大系數(shù)，在小信號的條件下，數(shù)，在小信號的條件下， 是一常數(shù)，由它確定是一常數(shù)，由它確定 ic受受 ib 的控制關系。因此，的控制關系。因此，晶體管的輸出電路可用一晶體管的輸出電路可用一受控電流源受控電流源 ic = = ib 等效等效代替。代替。rbe的計算：的計算：由由PN結的電流公式：結的電流公式：其中：其中：rbb=300+bceberbbrBICIIEber)mA(mV26)(1300EbeIr所以：所以：QIC UCE IBICICUCEUCE 晶體管的輸出特性曲線不完全與橫軸平行，當晶體管的輸出特性曲線不完全與橫軸平行，當 IB 為常數(shù)為

32、常數(shù)時，時， UCE 與與 IC 之比之比BBcceCCEceIIiuIUr 稱為晶體管的輸出稱為晶體管的輸出電阻，在小信號的條件下，電阻，在小信號的條件下，rce 也是一常數(shù)，在等效也是一常數(shù)，在等效電路中與電路中與 ib 并聯(lián)，由于并聯(lián)，由于rce 的阻值很高，可以將的阻值很高，可以將其看成開路。其看成開路。由以上分析可得出晶體管的微變等效電路由以上分析可得出晶體管的微變等效電路ubeibuceicubeuceicrce很大，很大，一般忽略。一般忽略。 三極管的微變等效電路三極管的微變等效電路rbe ibib rcerbe ibibbce等等效效cbeEBCrceicrbe ib ib+u

33、ce +ube CBE+ube +uce icibT( (2) ) 放大電路放大電路的微變等效電路的微變等效電路 先畫出下圖所示放大電路的交流通路，對交流分量而言，先畫出下圖所示放大電路的交流通路，對交流分量而言，電容可視作短路；一般直流電源的內阻很小，可忽略不計，電容可視作短路；一般直流電源的內阻很小，可忽略不計，對交流講直流電源也可以認為是短路的。對交流講直流電源也可以認為是短路的。將將交流通路中的三交流通路中的三極管用其極管用其微變等效電路來代替，即得到放大電路微變等效電路來代替，即得到放大電路的微變等效的微變等效電路。電路。 C1RS+ui RCRB+UCCC2RL+es +uo +i

34、BiCT基本放大電路基本放大電路+ube TRCiiibicRLRSRBEBC+ui +es +uo +uce 交流通路交流通路基本放大基本放大電路的電路的微變等效電路微變等效電路rbe EBCRCRLRBRSiiib+ui +es +uo ui = ubeuo = uceic ib當輸入的是當輸入的是正弦信號時，正弦信號時，各電壓和電各電壓和電流都可用相流都可用相量表示。量表示。( (3) ) 電壓放大倍數(shù)的計算電壓放大倍數(shù)的計算rbe EBCRCRLRBRSoUbIcIbIiI+ + SE+ LR iUbbeiIrU bLcLoIRIRU 由上圖可列出由上圖可列出故放大故放大電路的電路的電

35、壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)當放大當放大電路電路輸出端開路輸出端開路( (未接未接 RL ) )時時比接比接 RL 時高，可見時高，可見 RL 越小，電壓放大倍數(shù)越低。越小，電壓放大倍數(shù)越低。beLiorRUUAu 式中式中LCL/ RRR beCrRAu 例例 3 在在共發(fā)射極基本交流放大電路中，已知共發(fā)射極基本交流放大電路中，已知 UCC = 12 V，RC = 4 k ， RB = 300 k ， ，試求電壓放大，試求電壓放大倍數(shù)倍數(shù) Au。5 .37 解解 在例在例 1 中已求出中已求出ECmA1.5II k867. 0)mA(5 . 1)mV(26)15 .37()(200ber5 .86

36、867. 025 .37beL rRAu k2/LCLRRR( (4) ) 放大電路輸入電阻的計算放大電路輸入電阻的計算IUr i如果放大電路的輸入電阻較小：第一，將從信號源取用較大如果放大電路的輸入電阻較小：第一，將從信號源取用較大的電流，從而增加信號源的負擔；第二，經過內阻的電流，從而增加信號源的負擔；第二，經過內阻 Rs 和和 ri 的的分壓，使實際加到放大電路的輸入電壓分壓，使實際加到放大電路的輸入電壓 Ui 減小，從而減小輸減小，從而減小輸出電壓；第三，后級放大電路的輸入電阻，就是前級放大電出電壓；第三，后級放大電路的輸入電阻，就是前級放大電路的負載電阻，從而將會降低前級放大電路電壓

37、放大倍數(shù)。路的負載電阻，從而將會降低前級放大電路電壓放大倍數(shù)。因此，因此，通常希望放大電路的輸入電阻能高一些通常希望放大電路的輸入電阻能高一些。 放大電路對信號源放大電路對信號源( (或對前級放大電路或對前級放大電路) )來說，是一個負來說，是一個負載，可用一個電阻來等效代替。這個電阻是信號源的負載電載，可用一個電阻來等效代替。這個電阻是信號源的負載電阻，也就是放大電路的輸入電阻阻，也就是放大電路的輸入電阻 ri ，即，即它是對交流信號而言的一個動態(tài)電阻。它是對交流信號而言的一個動態(tài)電阻。以共發(fā)射極基本放大電路為例，其輸入電阻為以共發(fā)射極基本放大電路為例，其輸入電阻為bebeBi/rrRr 共

38、發(fā)射極基本放大電路的輸入電阻基本上等于晶體管的輸入電共發(fā)射極基本放大電路的輸入電阻基本上等于晶體管的輸入電阻，是不高的。阻，是不高的。注意：注意： ri 與與 rbe 意義不同不能混淆。意義不同不能混淆。( (5) ) 放大電路輸出電阻的計算放大電路輸出電阻的計算 如果放大電路的輸出電阻較大如果放大電路的輸出電阻較大( (相當于信號源的內阻較相當于信號源的內阻較大大) )，當負載變化時，輸出電壓的變化較大，也就是放大電，當負載變化時，輸出電壓的變化較大，也就是放大電路帶負載的能力較差。因此，路帶負載的能力較差。因此，通常通常希望放大電路輸出級的輸希望放大電路輸出級的輸出電阻低一些。出電阻低一些

39、。 放大電路對負載放大電路對負載( (或對后級放大電路或對后級放大電路) )來說，是一個信號來說，是一個信號源，其內阻即為放大電路的輸出電阻源，其內阻即為放大電路的輸出電阻 ro ，它也是一個動態(tài)電，它也是一個動態(tài)電阻。阻。輸出電阻的計算輸出電阻的計算對于負載而言，放大電路相當于信號源，對于負載而言，放大電路相當于信號源，可以將它進行戴維南等效，戴維南等效電路的可以將它進行戴維南等效，戴維南等效電路的內阻就是輸出電阻。內阻就是輸出電阻。計算輸出電阻的方法：計算輸出電阻的方法：(1) 所有電源置零，然后計算電阻（對有受控所有電源置零，然后計算電阻（對有受控源的電路不適用）。源的電路不適用）。(2

40、) 所有獨立電源置零，保留受控源，加壓求所有獨立電源置零，保留受控源，加壓求流法。流法。CoooRIUr所以：所以：用加壓求流法求輸出電阻：用加壓求流法求輸出電阻：oUrbeRBRCiIbIcIbI00oI 放大電路的輸出電阻可在信號源短路放大電路的輸出電阻可在信號源短路( )( )，和輸出，和輸出端開路的條件下求得。從基本放大電路的微變等效電路看，端開路的條件下求得。從基本放大電路的微變等效電路看，當當 ，電流源相當于開路，故，電流源相當于開路，故0i U000bcbi IIIU 時，時，CoRr 2. .圖解法圖解法RC一般為幾千歐，因此，共發(fā)射極放大電路的輸出電阻較高。一般為幾千歐，因此

41、，共發(fā)射極放大電路的輸出電阻較高。 首先在輸入特性上作圖，由輸入信號首先在輸入特性上作圖，由輸入信號 ui 確定基極電流的變確定基極電流的變化量化量 ib ，再在輸出特性上作圖，得到交流分量，再在輸出特性上作圖，得到交流分量 ic 和和 uce 即即( (uo) )。由圖解分析可得出由圖解分析可得出:( (1) )交流信號的傳輸情況：交流信號的傳輸情況：) )即即( () )即即( (ceocbbeiuuiiuuOuBE/VQ1QQ2604020OO6040200.580.60.62UBEttiB / A在輸入特性上作圖在輸入特性上作圖(ui )uBE/ViB / AIB(ib)OIB = 4

42、0 A2060803Q1. 5612N0MtOOQ22.250.752.251.50.75IC39369交流負載線交流負載線Q1接負載后，接負載后，Uom減小減小, Au下降。下降。 tQ1Q2空載輸出電壓空載輸出電壓iC / mAuCE/VuCE/ViC / mA(ic)UCEuo = uce( (2) )電壓和電流都含有直流分量和交流分量，即電壓和電流都含有直流分量和交流分量，即beBEBEuUu bBBiIi ceCECEuUu cCCiIi ( (3) )輸入信號電壓輸入信號電壓 ui 和輸出電壓和輸出電壓 uo 相位相反。相位相反。 此外，還要求放大電此外，還要求放大電路輸出信號盡可

43、能不失真，路輸出信號盡可能不失真，所謂失真所謂失真,是指輸出信號的是指輸出信號的波形不像輸入信號的波形。波形不像輸入信號的波形。引起失真最常見的原因是引起失真最常見的原因是由于靜態(tài)工作點不合適或由于靜態(tài)工作點不合適或者信號太大，使放大電路者信號太大，使放大電路的工作范圍超出了晶體管的工作范圍超出了晶體管特性曲線上的線性范圍。特性曲線上的線性范圍。這種通常稱為非線性失真。這種通常稱為非線性失真。OQ15ibOttOuBE/ViB / AuBE/ViB / A( (a) ) 工作點工作點偏低引起偏低引起 ib 失真失真 工作點偏低引起截止失真工作點偏低引起截止失真(ui )OIB = 5 A206

44、08031. 5612tOOQ 2.250.752.251.50.7539400( (b) )工作點偏低引起工作點偏低引起 ic、uce ( (uo) )失真失真0.250.25正半周正半周變平變平t截止截止失真失真uo 波形波形iC / mAuCE/VuCE/ViC / mA(iC)uo = uceO20 A40 A80 A123IB = 0QtOO 靜態(tài)工作點偏高引起飽和失真靜態(tài)工作點偏高引起飽和失真iC正正半周被削平半周被削平 IB = 60 A uo波形波形tuce負負半周被削平半周被削平飽和失真飽和失真iC / mAuCE/VuCE/ViC / mAuo = uceib(不失真）不失

45、真）返回返回 對于前面的電路（固定偏置電路）而言，對于前面的電路（固定偏置電路）而言，靜態(tài)工作點由靜態(tài)工作點由UBE、 和和ICEO決定，這三個參決定，這三個參數(shù)隨溫度而變化。數(shù)隨溫度而變化。Q變變UBE ICEO變變T變變IC變變1. 溫度對靜態(tài)工作點的影響溫度對靜態(tài)工作點的影響 靜態(tài)工作點的穩(wěn)定靜態(tài)工作點的穩(wěn)定 2-3 2-3 射極偏置放大電路射極偏置放大電路1）、溫度對）、溫度對UBE的影響的影響iBuBE25 C50CTUBEIBIC2）、溫度對）、溫度對 值及值及ICEO的影響的影響T 、 ICEOICiCuCEQQ 溫度上升時溫度上升時，輸出特性，輸出特性曲線上移，曲線上移，造成造

46、成Q點上點上移。移。總之：總之：TICI1I2IBCCb2b1b2BRRRVU 2. 靜態(tài)工作點穩(wěn)定的放大器靜態(tài)工作點穩(wěn)定的放大器選選I2=（510）IB I1 I2ICIE+b2Rb1b1C CTCRRVRu+-Lo-+uiCb2Rce（1） 結構及工作原理結構及工作原理靜態(tài)工作點穩(wěn)定過程：靜態(tài)工作點穩(wěn)定過程：TUBEICICIEUECCb2b1b2BRRRVU UBE=UB-UE =UB - IE ReUB穩(wěn)定穩(wěn)定IB由輸入特性曲線由輸入特性曲線+b2Rb1b1CCTCRRVRu+-Lo-+uiCb2RceI1I2IBICIE（2）直流通道及靜態(tài)工作點估算）直流通道及靜態(tài)工作點估算:CCb

47、2b1b2BVRRRU IB=IC/ UCE = VCC - ICRC - IEReIC IE =UE/Re = （UB- UBE）/ Re 電容開路電容開路,畫出直流通道畫出直流通道+b2cReVRRRb1TCC 將電容短路將電容短路,直流電源短路，畫出電路的交直流電源短路，畫出電路的交流小信號等效電路流小信號等效電路（3）動態(tài)分析：）動態(tài)分析：+ebbciRiRRb1berRuoC+-LRi-+ub2RRiicbiii電壓放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)：RL= RC / RL+ebbciRiRRb1berRuoC+-LRi-+ub2RRiicbiiiebeLebebLbiou)(1)(1RrRRr

48、iRiuuA ebbebi)1(Ririu )/(LCboRRiu 輸入電阻：輸入電阻：ebebii)(1RriuR b2b1ii/RRRR b2b1ebe/)(1RRRr 輸出電阻：輸出電阻：coRR +ebbciRiRRb1berRuoC+-LRi-+ub2RRiicbiiioR思考：思考：若在若在Re兩端并電容兩端并電容Ce會對會對Au、Ri、Ro有有 什么影響？什么影響？+b2Rb1b1CCTCRRVRu+-Lo-+uiCb2RceCe 靜態(tài)工作點的穩(wěn)定靜態(tài)工作點的穩(wěn)定 放大電路不僅要有合適的靜態(tài)工作點，而且要保持靜態(tài)放大電路不僅要有合適的靜態(tài)工作點，而且要保持靜態(tài)工作點的穩(wěn)定。由于某

49、種原因，例如溫度的變化，將使集電工作點的穩(wěn)定。由于某種原因，例如溫度的變化，將使集電極電流的靜態(tài)值極電流的靜態(tài)值 IC 發(fā)生變化，從而影響靜態(tài)工作點的穩(wěn)定。發(fā)生變化，從而影響靜態(tài)工作點的穩(wěn)定。上一節(jié)所討論的基本放大電路偏置電流上一節(jié)所討論的基本放大電路偏置電流BCCBBECCBRURUUI 當當 RB 一經選一經選定后，定后，IB 也就固定也就固定不變，這種稱為固不變，這種稱為固定偏置放大電路，定偏置放大電路，它不能穩(wěn)定靜態(tài)工它不能穩(wěn)定靜態(tài)工作點。為此，常采作點。為此，常采用分壓式偏置放大用分壓式偏置放大電路。電路。+UCCRCC1C2TRLRE+CE+RB1RB2RS+ui +es +uo

50、iBiC+uCE + uBE 分壓式偏置放大電路分壓式偏置放大電路+UCCRCTRERB1RB2IBIC+UCE + UBE I1I2IE直流通路直流通路由直流通路可列出由直流通路可列出B21III 若使若使B2II 則則B2B1CC21RRUII 基極電位基極電位CCB2B1B22B2BURRRIRV 可認為可認為VB 與晶體管的參數(shù)無關，不受溫度影響，而僅為與晶體管的參數(shù)無關，不受溫度影響，而僅為RB1和和RB2 的分壓電路所固定。的分壓電路所固定。EEBEBBEIRVVVU 若使若使BEBUV EBEBEBECRVRUVII 則則 因此，只要滿足因此，只要滿足 和和 兩個條件，兩個條件，

51、VB 和和 IE 或或 IC 就與晶體管的參數(shù)幾乎無關，不受溫度變化的影響，使靜就與晶體管的參數(shù)幾乎無關，不受溫度變化的影響，使靜態(tài)工作點能得以基本穩(wěn)定。對硅管而言，在估算時一般可取態(tài)工作點能得以基本穩(wěn)定。對硅管而言，在估算時一般可取 I2 =( (5 10) ) IB 和和 VB = ( (5 10) )UBE 。B2II BEBUV 這種電路穩(wěn)定工作點的實質是：當溫度升高引起這種電路穩(wěn)定工作點的實質是：當溫度升高引起 IC 增大時，增大時，發(fā)射極電阻發(fā)射極電阻 RE 上的壓降增大，使上的壓降增大，使 UBE 減小，從而使減小，從而使 IB 減小，減小，以限制以限制 IC 的增大，工作點得以

52、穩(wěn)定。的增大，工作點得以穩(wěn)定。 電容電容 CE 的作用是使交流旁路，防止的作用是使交流旁路，防止 RE 上產生交流壓降降上產生交流壓降降低電壓放大倍數(shù)，低電壓放大倍數(shù)， CE 稱為交流旁路電容。稱為交流旁路電容。 例例 1 在在分壓式偏置放大電路中，已知分壓式偏置放大電路中，已知 UCC = 12 V，RC = 2 k ， RE = 2 k ，RB1 = 20 k ， RB2 = 10 k ， RL = 6 k ，晶體管的晶體管的 。( (1) )試求靜態(tài)值；試求靜態(tài)值；( (2) )畫出微變等效電路；畫出微變等效電路；( (3) )計算該電路的計算該電路的 Au， ri 和和 ro 。37.

53、5 解解 ( (1) )V412102010CCB2B1B2B URRRVmA7 . 1A1026 . 043EBEBEC RUVIImA045. 0mA5 .377 . 1CB II V2 . 5107 . 110)22(12)(33CECCCCE IRRUU( (2) )rbe EBCRCRLRB2RSoUbIcIbIiI+ + SE+ RB1iU( (3) ) k79. 0mA7 . 1mV26)5 .371(200 mAmV26)1(200EbeIr 2717906262537beL.rRAu k0.79bebeB2B1ir/r/RRr k2CoRr返回返回射極輸出器是從發(fā)射極輸出。在

54、接法上是一個共集電極電路。射極輸出器是從發(fā)射極輸出。在接法上是一個共集電極電路。靜態(tài)分析靜態(tài)分析RERB+UCCIB+ UBE +UCE TICIE直流通路直流通路C1RS+ui RERB+UCCC2RL+es +uo +iB+ uBE iE+uCE T射極輸出器射極輸出器用直流通路確定靜態(tài)值：用直流通路確定靜態(tài)值：BBBCBE)(1IIIIII 2-4 2-4 共集電極、基極放大電路共集電極、基極放大電路EBBECCB)(1RRUUI EECCCEIRUU 動態(tài)分析動態(tài)分析由射極輸出器的微變等效電路可得出由射極輸出器的微變等效電路可得出1. 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)bLbbeeLbbei)1

55、(IRIrIRIrU bLeLo)(IR1IRU LEL/ RRR 式中式中rbe EBRERLRBRSoUbIcIbIiI+ + SE+ CeIiULeoRIULELRRR/LbRI）（1LebebiRIrIULbbebRIrI)1 (LbbebLbuRIrIRIA)1 ()1 (LbeLRrR)1 (1）（電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)rbeiUbIRERLRBoUcIbIiI1.,)1 (LbeRr所以所以，1uA但是，輸出電流但是，輸出電流Ie增加了。增加了。2. 輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故稱故稱電壓跟隨器電壓跟隨器。結論：結論：LbeLuR)

56、(rRA11）（輸入電阻輸入電阻)1 (/LbeBiRrRrrbeiUbIRERLRBoUcIbIiI輸入電阻較大，作為前一級的負載，對前輸入電阻較大，作為前一級的負載，對前一級的放大倍數(shù)影響較小。一級的放大倍數(shù)影響較小。輸出電阻輸出電阻用加壓求流法求輸出電阻。用加壓求流法求輸出電阻。robIiIrbeRERBcIbISURSrbeRERBRSbIcIbIiIeIUIebbIIIIEsbesbeRURrURrUBssRRR/:設電源置電源置0IUro)11/(1EsbeRRr1/sbeERrR一般：一般：1sbeERrR所以：所以：1sbeoRrr射極輸出器的輸出電阻很小，帶負載能力強。射極輸

57、出器的輸出電阻很小，帶負載能力強。IUro)11/(1EsbeRRr1/sbeERrRLbeLbLbbebLio)1()1()1()1(RrRIRIrIRUUAu 2. 輸入電阻輸入電阻 LbeBi)1(/RrRr 射極輸出器的輸入電阻很高。射極輸出器的輸入電阻很高。3. 輸出電阻輸出電阻rbe EBRERBRSoUbIoIbI+ eI計算計算ro的等效電路的等效電路C 可用右圖計算輸出電阻，可用右圖計算輸出電阻，將信號源短路，保留其內阻將信號源短路，保留其內阻RS ，RS 與與 RB并聯(lián)后的等效并聯(lián)后的等效電阻為電阻為 。在輸出端將。在輸出端將 RL 取去，外加一交流電壓取去，外加一交流電壓

58、 ，產生電流產生電流 。oUoISR 因因 rbe Ri2，則：，則： 表明：表明：CC-CB 組合放大電路的電壓放大倍數(shù)只是單組合放大電路的電壓放大倍數(shù)只是單管管CE放大器的一半；但由于放大器的一半；但由于CC和和CB組態(tài)的高頻性組態(tài)的高頻性能都優(yōu)于能都優(yōu)于CE狀態(tài)。所以，它們的組合放大電路的高狀態(tài)。所以，它們的組合放大電路的高頻特性會比頻特性會比CE放大器好。放大器好。be2LC2i2E1be1i2E1v2v1iov)/()/)(1 ()/)(1 (rRRRRrRRAAvvA2be2i21rRbe2LC2i21be1i21v2v1iov)/()1 ()1 (rRRRrRAAvvAbe2LC

59、2v)/(21rRRA3. 共射共射-共集（共集（CECC）組合放大電路）組合放大電路輸入電阻輸入電阻be11 ib2b1B/rRRRR，1 iBiii/ RRrvR輸出電阻輸出電阻其中其中電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)其中其中Le2L/ RRR 2v1viovAAvvA1vbe1L2be2b3C11)1 (/(/ArRrRRL2be2L2be1L2be2b3C11)1 ()1 ()1 (/(/RrRrRrRRo2sL/e20ttoRRivRvR2b3c1be1/o2RRrR4. 共集共集-共射（共射（CC-CE）組合放大電路）組合放大電路CC組態(tài)組態(tài)大的大的Ri1提高源電壓增益提高源電壓增益CC組

60、態(tài)小的組態(tài)小的Ro1減小減小CE組態(tài)的時間常數(shù)組態(tài)的時間常數(shù)擴展了通頻帶擴展了通頻帶例例3.6 為提高放大電路信號電壓的利用率和帶負載的能為提高放大電路信號電壓的利用率和帶負載的能 力，多級放大電路的第一級和最末級常采用共集力，多級放大電路的第一級和最末級常采用共集 電路。圖電路。圖3.41是是CC-CE-CC三級直接耦合放大器。三級直接耦合放大器。 已知已知BJT的的 k5 . 1,k2,k3,1003be2be1berrr求：該放大器的求：該放大器的Ri、Ro和和Av。分析分析電路采用了正、負電源電路采用了正、負電源是是為了保證輸入和輸出為了保證輸入和輸出端的直流電位為零；端的直流電位為零