第04章半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)

1、1湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院第四章第四章 234NNPBECBECIBIEICBECIBIEIC( (Semiconductor Transistor）collectorbaseemitter45小功率管小功率管中功率管中功率管大功率管大功率管56半導(dǎo)體三極管的型號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體三極管的命名如下國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體三極管的命名如下: :3 D G 110 B 第二位：A鍺PNP管、B鍺NPN管、 C硅PNP管、D硅NPN管 第三位：X低頻小功率管、D低頻大功率管、 G高頻小功率管、A高頻大功率管、K開關(guān)管材料材料器件的種類器件的種類同種器件型號(hào)的序號(hào)同種器件型號(hào)

2、的序號(hào)同一型號(hào)中的不同規(guī)格同一型號(hào)中的不同規(guī)格三極管三極管7 78 89 910(3)(3)晶體管的工作狀態(tài)晶體管的工作狀態(tài)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回下一節(jié)下一節(jié)上一節(jié)上一節(jié)101111121213CBOBCBOCBECEIIIIII 1314CEOBCBOBC)(1 IIIII BC CEO III ，有有忽忽略略集射極穿透電流集射極穿透電流(常用公式常用公式)若若IB =0, 則則CEOCBO)(1CIII 溫度溫度ICEO 1415CEOBCIII BCEIII BC II BE )1(II CEOBE )1(III 151616171718常數(shù)常數(shù) CE)(BEBuufi0CE

3、 u1819BEuBiO0CE uV 1CE u0CE uV 1CE u特性基本特性基本重合重合( (電流分配關(guān)系確定電流分配關(guān)系確定) )特性右移特性右移( (因集電結(jié)開始吸引電子因集電結(jié)開始吸引電子) )導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓 UBE( (on) )硅管：硅管： (0.6 0.8) V鍺管：鍺管： (0.2 0.3) V取取 0.7 V取取 0.2 V1920三極管輸入特性曲線三極管輸入特性曲線上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回下一節(jié)下一節(jié)上一節(jié)上一節(jié)2021常數(shù)常數(shù) B)(CECiufi對(duì)應(yīng)于一個(gè)對(duì)應(yīng)于一個(gè)IB就有一條就有一條iC隨隨uCE變化的曲線。變化的曲線。2122CEOBCIII 22

4、232324三極管輸出特性曲線三極管輸出特性曲線上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回下一節(jié)下一節(jié)上一節(jié)上一節(jié)2425BEuBi25262627 BCCBOBCBOCBNCNIIIIIIII BiiC82A1030A1045. 263 80108 . 0A1010A10)65. 145. 2(63 2728 11BCCECIIIII988. 018080 28293）U( (BR) )CEO 基極開路時(shí)基極開路時(shí) C、E 極間反向擊穿電壓。極間反向擊穿電壓。U( (BR) )EBO 集電極極開路時(shí)集電極極開路時(shí) E、B 極間反向擊穿電壓。極間反向擊穿電壓。U( (BR) )CBO U( (BR)

5、)CEO U( (BR) )EBOU( (BR) )CBO 發(fā)射極開路時(shí)發(fā)射極開路時(shí) C、B 極間反向擊穿電壓。極間反向擊穿電壓。2930例例1：UCE= 6 V時(shí)，時(shí)， 在在 Q1 點(diǎn)點(diǎn)IB=40 A, IC=1.5mA； 在在 Q2 點(diǎn)點(diǎn)IB=60 A, IC=2.3mA。53704051BC.II 400400605132BC .II 在以后的計(jì)算中，一般作近似處理在以后的計(jì)算中，一般作近似處理： = = 。 IB=020 A40 A60 A80 A100 A36IC(mA )1234UCE(V)9120Q1Q2在在 Q1 點(diǎn)，有點(diǎn)，有由由 Q1 和和Q2點(diǎn)，得點(diǎn)，得上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下

6、一頁(yè)返返 回回下一節(jié)下一節(jié)上一節(jié)上一節(jié)3031（1）V1=3.5V， V2=2.8V， V3=12V。例例2： 測(cè)得工作在放大電路中幾個(gè)晶體管三個(gè)極電位測(cè)得工作在放大電路中幾個(gè)晶體管三個(gè)極電位值值V1、V2、V3，判斷管子的類型、材料及三個(gè)極。判斷管子的類型、材料及三個(gè)極。NPN型硅管型硅管，1、2、3依次為依次為B、E、C（2）V1=3V， V2=2.7V， V3=12V。（3）V1=6V， V2=11.3V， V3=12V。（4）V1=6V， V2=11.7V， V3=12V。NPN型型鍺鍺管管，1、2、3依次為依次為B、E、CPNP型硅管型硅管，1、2、3依次為依次為C、B、EPNP型型

7、鍺鍺管，管，1、2、3依次為依次為C、B、E上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回下一節(jié)下一節(jié)上一節(jié)上一節(jié)3132 基本放大電路一般是指由一個(gè)三極管與基本放大電路一般是指由一個(gè)三極管與相應(yīng)元件組成的相應(yīng)元件組成的三種基本三種基本組態(tài)組態(tài)放大電路。放大電路。 1.1.放大電路主要用于放大微弱信號(hào)，輸放大電路主要用于放大微弱信號(hào)，輸出電壓或電流在幅度上得到了放大，輸出信出電壓或電流在幅度上得到了放大，輸出信號(hào)的能量得到了加強(qiáng)。號(hào)的能量得到了加強(qiáng)。 2.2.輸出信號(hào)的能量實(shí)際上是由直流電源輸出信號(hào)的能量實(shí)際上是由直流電源提供的，只是經(jīng)過三極管的控制，使之轉(zhuǎn)換提供的，只是經(jīng)過三極管的控制，使之轉(zhuǎn)換成信號(hào)能

8、量，提供給負(fù)載。成信號(hào)能量，提供給負(fù)載。 放大的概念放大的概念33放大電路的結(jié)構(gòu)示意框圖見圖放大電路的結(jié)構(gòu)示意框圖見圖06.0106.01。圖圖06.01 放大概念示意圖放大概念示意圖34ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE35ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE4. 2 共發(fā)射極基共發(fā)射極基本電路組成本電路組成36ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE37+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL

9、+ui+uo+uBEuCEiCiBiE384.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法 4.3.2 圖解分析法圖解分析法 4.3.3 小信號(hào)模型分析法小信號(hào)模型分析法 靜態(tài)工作情況分析靜態(tài)工作情況分析 動(dòng)態(tài)工作情況分析動(dòng)態(tài)工作情況分析 BJT的小信號(hào)建模的小信號(hào)建模 共射極放大電路的小信號(hào)模型分析共射極放大電路的小信號(hào)模型分析 4.3.1 直流通路與交流通路直流通路與交流通路39提出問題：提出問題：2.如何用近似法、圖解法求靜態(tài)工作點(diǎn)？如何用近似法、圖解法求靜態(tài)工作點(diǎn)？1.直流通路、交流通路如何繪制？直流通路、交流通路如何繪制？3.如何用圖解法判斷輸出信號(hào)失真類型？如何用圖解法判斷輸出信號(hào)失真

10、類型？40符號(hào)規(guī)定符號(hào)規(guī)定大寫字母、大寫下標(biāo)，表示直流量。大寫字母、大寫下標(biāo)，表示直流量。 如：如： UA小寫字母、大寫下標(biāo)，表示全量。如：小寫字母、大寫下標(biāo)，表示全量。如： uA小寫字母、小寫下標(biāo)，表示交流分量。如：小寫字母、小寫下標(biāo)，表示交流分量。如： uauAua全量全量交流分量交流分量tUA直流分量直流分量 大寫字母、小寫下標(biāo)，表示大寫字母、小寫下標(biāo)，表示交流分量有效值交流分量有效值。 如：如： Ua4142直流通路直流通路( IB 、 IC 、 UCE )對(duì)直流而言電容對(duì)直流而言電容 C 可看作開路（即將電容斷開）可看作開路（即將電容斷開）斷開斷開斷開斷開+UCCRBRCT+UBEU

11、CEICIBIE+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE43RBRCuiuORLRSes+ XC 0，C 可看作短路。可看作短路。忽略直流電源的內(nèi)阻，電忽略直流電源的內(nèi)阻，電源的端電壓恒定，直流電源的端電壓恒定，直流電源對(duì)交流可看作短路。源對(duì)交流可看作短路。短路短路短路短路對(duì)地短路對(duì)地短路+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE44放大電路無信號(hào)輸入（放大電路無信號(hào)輸入（ui = 0）時(shí)的工作狀態(tài)。）時(shí)的工作狀態(tài)。估算法、圖解法。估算法、圖解法。各極電壓電流的直流分量。各極電壓電流的直流分量。放大電路的直流通路。放大電路的

12、直流通路。 靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)Q：IB、IC、UCE 。 4.3.2 圖解分析法圖解分析法45（ UBE 0.7V)BBECCB RUUI 所以所以BCCBRUI 根據(jù)電流放大作用根據(jù)電流放大作用CEOBC III BB II +UCCRBRCT+UBEUCEICIB46已知：已知：UCC=12V，RC=4k ，RB=300k ， =37.5。解：解：mAmABCCB04030012. RUImAmABC51040537. II VV CCCCCE645112 .RIUU+UCCRBRCT+UBEUCEICIB47EECCCECCRIRIUUEBBECCB) 1(RRUUI BC II EE

13、BEBBCCRIURIU EBBEBB) 1 (RIURI 由由KVL可得：可得：由由KVL可得：可得：IE+UCCRBRCT+UBEUCEICIBREEECCCCCERIRIUU 由例由例1 1、例、例2 2可知，當(dāng)電路不同時(shí)，計(jì)算可知，當(dāng)電路不同時(shí)，計(jì)算靜態(tài)值的公靜態(tài)值的公式也不同。式也不同。48常常數(shù)數(shù) B)(CECIUfIUCE = UCC ICRC +UCCRBRCT+UBEUCEICIB49UCE=VCCICRC1.直流負(fù)載線直流負(fù)載線VCCICUCECCCRVQIB靜態(tài)靜態(tài)UCE靜態(tài)靜態(tài)IC+UCCRBRCT+UBEUCEICIB2.由估算法求出由估算法求出IB，IB對(duì)應(yīng)的輸出特

14、性對(duì)應(yīng)的輸出特性與直流負(fù)載線的交點(diǎn)就是工作點(diǎn)與直流負(fù)載線的交點(diǎn)就是工作點(diǎn)Q504、電路參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響、電路參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響1. 改變改變 RB，其他參數(shù)不變，其他參數(shù)不變uBEiBuCEiCVCCVBBVBBRBQQR B iB Q 趨近截止區(qū)；趨近截止區(qū)；R B iB Q 趨近飽和區(qū)。趨近飽和區(qū)。2. 改變改變 RC ，其他參數(shù)不變，其他參數(shù)不變RC Q 趨近飽和區(qū)。趨近飽和區(qū)。iCuBEiBuCEVCCUCEQQQICQVCCRC R I - U U,CCCCCEBCCBBCIIRUI51設(shè)設(shè) RB = 38 k ，圖解法，圖解法求求 VBB = 0 V、3 V 時(shí)的時(shí)的 i

15、C、uCE。 解解 uCE/ViC/mAiB= 010 A20 A30 A40 A50 A60 A41O235當(dāng)當(dāng)VBB= 0 V：IB 0，IC 0，5 VUCE 5 V當(dāng)當(dāng)VBB = 3 V：BBBBRUVIBEmA 0.06 0.3UCE 0.3 V 0，IC 5 mA例例 352RbRCRLuiuoicuce其中：其中：CLLRRR/uce=-ic（RC/RL） = -ic RL輸出端接入負(fù)載輸出端接入負(fù)載RL：不影響不影響Q 影響動(dòng)態(tài)！影響動(dòng)態(tài)！1）交流負(fù)載線交流量交流量ic和和uce有如下關(guān)系：有如下關(guān)系：這就是說，交流負(fù)載線的斜這就是說，交流負(fù)載線的斜率為：率為：LR1 5、 用

16、圖解法確定動(dòng)態(tài)工作情況用圖解法確定動(dòng)態(tài)工作情況53ICUCEVCCCCCRVQIB交流負(fù)載線交流負(fù)載線直流負(fù)載線直流負(fù)載線斜斜 率為率為- -1/RL 。（ RL= RLRc ）經(jīng)過經(jīng)過Q點(diǎn)。點(diǎn)。 注意：注意：（1）交流負(fù)載線是有交流）交流負(fù)載線是有交流 輸入信號(hào)時(shí)工作點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。輸入信號(hào)時(shí)工作點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。 （2）空載時(shí)，交流負(fù)載線與直流負(fù)載線重合。）空載時(shí)，交流負(fù)載線與直流負(fù)載線重合。交流負(fù)載線的作法：交流負(fù)載線的作法：54IBUBEQICUCEuiibibic2）交流放大原理（設(shè)輸出空載）交流放大原理（設(shè)輸出空載）假設(shè)在靜態(tài)工作點(diǎn)的基礎(chǔ)上，輸入一微小的正弦信號(hào)假設(shè)在靜態(tài)工作點(diǎn)的基礎(chǔ)上，

17、輸入一微小的正弦信號(hào) ui靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)uCEUCE與與Ui反相！反相！各點(diǎn)波形各點(diǎn)波形ceCECEcCCbBBiBEbeBEBEuUuiIiiIiuUuUu 55Q2uoUCEQuCE/VttiC C/mAICiC C/mAuCE/VOOOQ156uiuotiB B/ AiB B/ AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC C/mAuCE/VOOUCE57584.3.2 小信號(hào)模型分析法小信號(hào)模型分析法 BJT的小信號(hào)建模的小信號(hào)建模 共射極放大電路的小信號(hào)模型分析共射極放大電路的小信號(hào)模型分析 H參數(shù)的引出參數(shù)的引出 H參數(shù)小信號(hào)模型參數(shù)小信號(hào)模型 模型的簡(jiǎn)化模型的簡(jiǎn)

18、化 H參數(shù)的確定參數(shù)的確定（意義、思路）（意義、思路） 利用直流通路求利用直流通路求Q點(diǎn)點(diǎn) 畫小信號(hào)等效電路畫小信號(hào)等效電路 求放大電路動(dòng)態(tài)指標(biāo)求放大電路動(dòng)態(tài)指標(biāo)59建立小信號(hào)模型的意義建立小信號(hào)模型的意義建立小信號(hào)模型的思路建立小信號(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代替，從而可以把三小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來代替，從而可以把三極管這個(gè)非線性器件所組成的電路當(dāng)作線性電路來處理。極管這個(gè)非線性器件所組成的電路當(dāng)作線性電路來處理。 由于三極管是非線性器件，這樣就使得放大電路的分由于三極管是

19、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)?；幚?，從而簡(jiǎn)化放大電路的分析和設(shè)計(jì)。一、一、 BJT的小信號(hào)建模的小信號(hào)建模601. H參數(shù)的引出參數(shù)的引出),(CEBBEvifv 在小信號(hào)情況下，對(duì)上兩式取全微分得在小信號(hào)情況下，對(duì)上兩式取全微分得CECEBEBBBEBEBCEdvvvdiivdvIV 用小信號(hào)交流分量表示用小信號(hào)交流分量表示vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce 對(duì)于對(duì)于BJT雙口網(wǎng)絡(luò)，我們已雙口網(wǎng)絡(luò)，我們已經(jīng)知道輸入

20、輸出特性曲線如下：經(jīng)知道輸入輸出特性曲線如下：iB=f(vBE) vCE=constiC=f(vCE) iB=const可以寫成：可以寫成：),(CEBCvifi CECECBBCBCEdvvidiiidiIVCvBEvCEiBcebiCBJT雙口網(wǎng)絡(luò)雙口網(wǎng)絡(luò)61CEBBEie Vivh 輸出端交流短路時(shí)的輸入電阻；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)；流放大系數(shù)；輸入端交流開路時(shí)的反向電壓傳輸比；輸入端交流開路時(shí)的反向電壓傳輸比；輸入端交流開路時(shí)的輸出電導(dǎo)。輸入端交流開路時(shí)的輸出電導(dǎo)。其中：其中：四個(gè)參數(shù)量綱各不相同，

21、故稱為混合參數(shù)（四個(gè)參數(shù)量綱各不相同，故稱為混合參數(shù)（H H參數(shù)）。參數(shù)）。1. H參數(shù)的引出參數(shù)的引出vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevceCEBCfe Viih BCEBEre Ivvh BCECoe Ivih 622. H參數(shù)小信號(hào)模型參數(shù)小信號(hào)模型根據(jù)根據(jù)可得小信號(hào)模型可得小信號(hào)模型BJT的的H參數(shù)模型參數(shù)模型hfeibicvceibvbehrevcehiehoevbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevcevBEvCEiBcebiCBJT雙口網(wǎng)絡(luò)雙口網(wǎng)絡(luò) H 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)。參數(shù)都是小信號(hào)參數(shù)，即微變

22、參數(shù)或交流參數(shù)。 H H參數(shù)與工作點(diǎn)有關(guān)，在放大區(qū)基本不變。參數(shù)與工作點(diǎn)有關(guān)，在放大區(qū)基本不變。 H 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。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。633. 模型的簡(jiǎn)化模型的簡(jiǎn)化hfeibicvceibvbehrevcehiehoe即即 rbe= hie = hfe uT = hre rce= 1/hoe一般采用習(xí)慣符號(hào)一般采用習(xí)慣符號(hào)則則BJT的的H參數(shù)模型為參數(shù)模型為 ibicvceibvbeuT vcerberce uT很小，一般為很小，一般為10-3 10-4 ， rce很大，約為很大，約為100k 。故一故一般可忽略它們的影響，得到般可

23、忽略它們的影響，得到簡(jiǎn)化電路簡(jiǎn)化電路 ib 是受控源是受控源 ，且為電流，且為電流控制電流源控制電流源(CCCS)。 電流方向與電流方向與ib的方向是關(guān)聯(lián)的方向是關(guān)聯(lián)的。的。 644. H參數(shù)的確定參數(shù)的確定 一般用測(cè)試儀測(cè)出；一般用測(cè)試儀測(cè)出； rbe 與與Q點(diǎn)有關(guān)，可用圖點(diǎn)有關(guān)，可用圖示儀測(cè)出。示儀測(cè)出。一般也用公式估算一般也用公式估算 rbe rbe= rb + (1+ ) re其中對(duì)于低頻小功率管其中對(duì)于低頻小功率管 rb200 則則 )mA()mV(26)1(200EQbeIr )mA()mV()mA()mV(EQEQTeIIVr26而而 (T=300K) 65二、二、 用用H參數(shù)小

24、信號(hào)模型分析共射極基本放大電路參數(shù)小信號(hào)模型分析共射極基本放大電路 共射極放大電路共射極放大電路1. 利用直流通路求利用直流通路求Q點(diǎn)點(diǎn)bBECCBRVVI 一般硅管一般硅管VBE=0.7V，鍺管，鍺管VBE=0.2V， 已知已知。BCII cCCCCERIVV 66bIcIbIbIcIbI2. 畫出小信號(hào)等效電路畫出小信號(hào)等效電路RbbIcIbIviRbiVbIcIOVbIRbviRciVbIcIOVbI共射極放大電路共射極放大電路icvce+-交流通路交流通路RbviRcRLiVbIcIOVbIH參數(shù)小信號(hào)等效電路參數(shù)小信號(hào)等效電路673. 求電壓增益求電壓增益根據(jù)根據(jù)RbviRcRLiV

25、bIcIOVbIbebirIV bcII )/(LccORRIV 則電壓增益為則電壓增益為beLcbebLcbbebLcciO)/()/()/(rRRrIRRIrIRRIVVAV （可作為公式）（可作為公式）684. 求輸入電阻求輸入電阻RbRcRLiVbIcIOVbIRiiIbebiii/rRIVR 5. 求輸出電阻求輸出電阻RbRcRLiVbIcIOVbIRo令令0i V0b I0b I Ro = Rc 所以所以69 1. 電路如圖所示。電路如圖所示。試畫出試畫出其小信號(hào)等效模型電路。其小信號(hào)等效模型電路。-VCCRcRLReRb2Rb1Cb2Cb1+-vo+-vi+cebbIbI rbe

26、ebcbIbI RerbeebcbIiIiVbI Rb2Rerbe+-ebcbIiIiVbI Rb1Rb2Rerbe+-ebcbIiIiVbI Rb1Rb2RcRerbe+-ebcbIiIiVbI oVRb1Rb2RcReRLrbe+-+-ebc 解：解：例例170解解（1）求）求Q點(diǎn)，作直流通路點(diǎn)，作直流通路VRIVUmAIIuAKRUVI424124)40(10040300)7 . 0(12cCCCCEBCbBECCB（1 1）試求該電路的靜態(tài)工作點(diǎn)；試求該電路的靜態(tài)工作點(diǎn)；（2 2）畫出簡(jiǎn)化的小信號(hào)等效電路；）畫出簡(jiǎn)化的小信號(hào)等效電路；（3 3）求該電路的電壓增益）求該電路的電壓增益A

27、AV V， 輸出電阻輸出電阻R Ro o、輸入電阻輸入電阻R Ri i。例例2 2如圖，已知如圖，已知BJTBJT的的=100=100，U UBEBE=-0.7V=-0.7V。I IB BI IC CU UCECE712. 畫出小信號(hào)等效電路畫出小信號(hào)等效電路3. 求電壓增益求電壓增益 )mA()mV(26)1(200EQbeIr 200+（1+100）26/4=865歐歐RbviRcRLiVbIcIOVbIU Ui iU Uo o6 .155)/()/()/(beLcbebLcbbebLcciOrRRrIRRIrIRRIUUAV724. 求輸入電阻求輸入電阻5. 求輸出電阻Ro = Rc =

28、 2KRbRcRLiVbIcIOVbIRiiIU Ui iU Uo o865/bebiiirRIUR73例例 3: = 100，uS = 10sin t (mV)，求，求疊加在疊加在 “Q” 點(diǎn)上的各交流量。點(diǎn)上的各交流量。2.7 k 470 k 3.6 k 12 V12 V51074解解令令 ui = 0，求靜態(tài)電流，求靜態(tài)電流 IBQ 求求“Q”，計(jì)算，計(jì)算 rbemA)( 024. 04707 . 012BQ IEQbe 26)1(200Ir ICQ = IBQ = 2.4 mAUCEQ = 12 2.4 2.7 = 5.5 (V)( 2831024. 026200 75uce 交流通路

29、交流通路+uo + iBiCRBVCCVBBRCRLC1C2uS+ + RS+uCE +uBE ube 小信號(hào)等效小信號(hào)等效+uo + RBRLRSrbe Eibic icBCusRC+ube 76 分析各極交流量分析各極交流量be BSbe BSbe /)/(rRRrRuu )A( sin5 . 5be be b trui )mA( sin55. 0 b ctii oceuu cCL(/ /)0.85sin (V)i RRt 分析各極總電量分析各極總電量uBE = (0.7 + 0.0072sin t )ViB = (24 + 5.5sin t) AiC = ( 2.4 + 0.55sin

30、t ) mAuCE = ( 5.5 0.85sin t ) V)mV( sin2 . 7t 77小信號(hào)模型小信號(hào)模型等效電路法的步驟等效電路法的步驟：1. 首先利用圖解法或近似估算法確定放大電路首先利用圖解法或近似估算法確定放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)的靜態(tài)工作點(diǎn) Q 。2. 求出靜態(tài)工作點(diǎn)處的微變等效電路參數(shù)求出靜態(tài)工作點(diǎn)處的微變等效電路參數(shù) 和和 rbe 。3. 畫出放大電路的微變等效電路。可先畫出三畫出放大電路的微變等效電路。可先畫出三極管的等效電路，然后畫出放大電路其余部分的交極管的等效電路，然后畫出放大電路其余部分的交流通路。流通路。4. 列出電路方程并求解。列出電路方程并求解。784.4

31、放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定問放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定問題題 溫度變化對(duì)溫度變化對(duì)ICBO的影響的影響 溫度變化對(duì)輸入特性曲線的影響溫度變化對(duì)輸入特性曲線的影響 溫度變化對(duì)溫度變化對(duì) 的影響的影響 穩(wěn)定工作點(diǎn)原理穩(wěn)定工作點(diǎn)原理 放大電路指標(biāo)分析放大電路指標(biāo)分析 固定偏流電路與射極偏置電路的比較4.4.1 溫度對(duì)工作點(diǎn)的影響溫度對(duì)工作點(diǎn)的影響4.4.2 射極偏置電路射極偏置電路79QvCE/ViC/mAiB =0IBQ14.4.1 溫度對(duì)工作點(diǎn)的影響溫度對(duì)工作點(diǎn)的影響1. 溫度變化對(duì)溫度變化對(duì)ICBO的影響的影響2. 溫度變化對(duì)輸入特性曲線的影響溫度變化對(duì)輸入特性曲線的影響溫度溫度T 輸出特性曲線上

32、移輸出特性曲線上移)()C25CBO(CBO00TTkTeII V102 . 2)(30)C25BE(BE0 TTVVT溫度溫度T 輸入特性曲線左移輸入特性曲線左移3. 溫度變化對(duì)溫度變化對(duì) 的影響的影響溫度每升高溫度每升高1 C ， 要增加要增加0.5% 1.0%溫度溫度T 輸出特性曲線族間距增大輸出特性曲線族間距增大QvCE/ViC/mAiB =0IBQ1總之：總之： ICBO ICEO T VBE IB IC 804.4.2 射極偏置電路射極偏置電路1. 穩(wěn)定工作點(diǎn)原理穩(wěn)定工作點(diǎn)原理目標(biāo)：溫度變化時(shí)，使目標(biāo)：溫度變化時(shí)，使I IC C維持恒定。維持恒定。 如果溫度變化時(shí)，如果溫度變化時(shí)，

33、b b點(diǎn)電位能基點(diǎn)電位能基本不變本不變，則可實(shí)現(xiàn)靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)，則可實(shí)現(xiàn)靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定。定。T 穩(wěn)定原理：穩(wěn)定原理： IC IE IC VE 、VB不變不變 VBE IB （反饋控制）（反饋控制）b點(diǎn)電位基本不變的條件：點(diǎn)電位基本不變的條件：I1 IB ，CCb2b1b2BVRRRV 此時(shí)，此時(shí)，不隨溫度變化而變化。不隨溫度變化而變化。VB VBE 且且Re可取可取大些，反饋控制作用更強(qiáng)。大些，反饋控制作用更強(qiáng)。 一般取一般取 I1 =(510)IB ， VB =3V5V 812. 放大電路指標(biāo)分析放大電路指標(biāo)分析靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)CCb2b1b2BVRRRV eBEBECRVVII )(

34、ecCCCeEcCCCCERRIVRIRIVV CBII 822. 放大電路指標(biāo)分析放大電路指標(biāo)分析電壓增益電壓增益輸出回路：輸出回路：)/(LcboRRIV 輸入回路：輸入回路：ebbebeebebi)1(RIrIRIrIV 電壓增益：電壓增益：ebeLcebebLcbioV)1()/()1()/(RrRRRrIRRIVVA 畫小信號(hào)等效電路畫小信號(hào)等效電路確定模型參數(shù)確定模型參數(shù) 已知，求已知，求r rbebe)mA()mV(26)1(200EQbeIr 增益增益832. 放大電路指標(biāo)分析放大電路指標(biāo)分析輸入電阻輸入電阻)1(/ebeb2b1TTiRrRRIVR bRTbIII ebbeb

35、eebebT)1(RIrIRIrIV )/(b2b1RTbRRIV 根據(jù)定義根據(jù)定義由電路列出方程由電路列出方程則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)阻放大電路的輸入電阻不包含信號(hào)源的內(nèi)阻TTiIVR 842. 放大電路指標(biāo)分析放大電路指標(biāo)分析輸出電阻輸出電阻輸出電阻輸出電阻oco/ RRR 求輸出電阻的等效電路求輸出電阻的等效電路網(wǎng)絡(luò)內(nèi)獨(dú)立源置零網(wǎng)絡(luò)內(nèi)獨(dú)立源置零負(fù)載開路負(fù)載開路輸出端口加測(cè)試電壓輸出端口加測(cè)試電壓對(duì)回路對(duì)回路1和和2列列KVL方程方程r rcece對(duì)分析過程影響很大，此處不能忽略對(duì)分析過程影響很大，此處不能忽略0)()(ecbsbeb RIIRrI0)()(e

36、bccebcTRIIrIIV其中其中b2b1ss/RRRR 則則)1(esbeececToRRrRrIVR 當(dāng)當(dāng)coRR 時(shí)，時(shí)，coRR 一般一般cceoRrR （）853. 固定偏流電路與射極偏置電路的比較固定偏流電路與射極偏置電路的比較 共射極放大電路共射極放大電路靜態(tài)：靜態(tài)：bBECCBRVVI BCII cCCCCERIVV CCb2b1b2BVRRRV eBEBECRVVII )(ecCCCCERRIVV CBII 863. 固定偏流電路與射極偏置電路的比較固定偏流電路與射極偏置電路的比較 固定偏流共射極放大電路固定偏流共射極放大電路電壓增益：電壓增益：beLc)/(rRRAV e

37、beLcV)1()/(RrRRA RbviRcRLiVbIcIOVbI固定偏流共射極放大電路固定偏流共射極放大電路輸入電阻：輸入電阻：bebiii/rRIVR ebeb2b1i)1(/RrRRR 輸出電阻：輸出電阻：Ro = Rc coRR 874.5 共集電極放大電路和共基極放大電路共集電極放大電路和共基極放大電路 電路分析電路分析 復(fù)合管復(fù)合管 靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn) 動(dòng)態(tài)指標(biāo)動(dòng)態(tài)指標(biāo) 三種組態(tài)的比較三種組態(tài)的比較4.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路4.5.2 共基極放大電路共基極放大電路884.5.1 共集電極電路共集電極電路1. 電路分析電路分析共集電極電路共集電極電路結(jié)構(gòu)如圖示

38、結(jié)構(gòu)如圖示該電路也稱為該電路也稱為射極輸出器射極輸出器求靜態(tài)工作點(diǎn)求靜態(tài)工作點(diǎn)ebBECCB)1(RRVVI eCCCeECCCERIVRIVV BCII eEBEbBCCRIVRIV BE)1(II 由由得得89電壓增益電壓增益輸出回路：輸出回路：輸入回路：輸入回路：LbbebLbbbebi)1( )(RIrIRIIrIV 電壓增益：電壓增益：1)1()1()1()1(LbeLLbeLLbebLbioV RrRRrRRrIRIVVA 畫小信號(hào)等效電路畫小信號(hào)等效電路確定模型參數(shù)確定模型參數(shù) 已知，求已知，求r rbebe)mA()mV(26)1(200EQbeIr 增益增益1. 電路分析電路

39、分析其中其中LeL/ RRR LbLbbo)1()(RIRIIV 一般一般beLrR ，則電壓增益接近于，則電壓增益接近于1 1，1V A即即同相同相與與ioVV電壓跟隨器電壓跟隨器90輸入電阻輸入電阻)1(/LbebTTiRrRIVR bRTbIII LbbebT)1(RIrIV bRTbRIV 根據(jù)定義根據(jù)定義由電路列出方程由電路列出方程則輸入電阻則輸入電阻TTiIVR LeL/ RRR 當(dāng)當(dāng)beLrR 1 ，時(shí)，時(shí)，Lbi/RRR 1. 電路分析電路分析輸入電阻大輸入電阻大輸出電阻輸出電阻由電路列出方程由電路列出方程eRbbTIIII )(sbebTRrIV eRTeRIV 其中其中bs

40、s/ RRR 則則輸出電阻輸出電阻 1/beseTTorRRIVR當(dāng)當(dāng) 1beserRR，1 時(shí)，時(shí)， besorRR 輸出電阻小輸出電阻小共集電極電路特點(diǎn)：共集電極電路特點(diǎn)：同相同相與與ioVV 電壓增益小于電壓增益小于1 1但接近于但接近于1 1， 輸入電阻大，對(duì)電壓信號(hào)源衰減小輸入電阻大，對(duì)電壓信號(hào)源衰減小 輸出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng)輸出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng)912. 復(fù)合管復(fù)合管作用：提高電流放大系數(shù)，增大電阻作用：提高電流放大系數(shù)，增大電阻r rbebe復(fù)合管也稱為復(fù)合管也稱為達(dá)林頓管達(dá)林頓管924.5.2 共基極電路共基極電路1. 靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn) 直流通路與射極直流通路與射極偏置

41、電路相同偏置電路相同CCb2b1b2BVRRRV eBEBECRVVII )(ecCCCeEcCCCCERRIVRIRIVV CBII 932. 動(dòng)態(tài)指標(biāo)動(dòng)態(tài)指標(biāo)電壓增益電壓增益輸出回路：輸出回路：輸入回路：輸入回路：bebirIV 電壓增益：電壓增益：beLbebLbioVrRrIRIVVA LbLcoRIRIVLcL/ RRR 942. 動(dòng)態(tài)指標(biāo)動(dòng)態(tài)指標(biāo) 輸入電阻輸入電阻 輸出電阻輸出電阻 1)(1bebbebeiebirIrIIVrR 11/bebeeebeiiirrRrRIVRcoRR 95 三種基本組態(tài)的比較三種基本組態(tài)的比較大大( (數(shù)值同共射數(shù)值同共射電路，但同相電路，但同相)

42、)小小( (小于、近于小于、近于 1 ) )大大( (十幾十幾 一幾百一幾百) ) 小小 大大( (幾十幾十 一百以上一百以上) ) 大大( (幾十幾十 一百以上一百以上) )電電路路組態(tài)組態(tài)性能性能共共 射射 組組 態(tài)態(tài)共共 集集 組組 態(tài)態(tài)共共 基基 組組 態(tài)態(tài)C1C2OUVCCRb2Rb1+_ReCbRLiUC1Rb+VCCC2RL+Re+iUOUC1Rb+VCCC2RL+iUOURciAuA )1( beLrR ebee)1()1(RrR beLrR 96 三種基本組態(tài)的比較三種基本組態(tài)的比較 頻率頻率響應(yīng)響應(yīng)大大( (幾百千歐幾百千歐 幾兆幾兆歐歐) )小小( (幾歐幾歐 幾十歐幾十

43、歐) )中中( (幾十千歐幾十千歐幾百千幾百千歐歐) )rce小小( (幾歐幾歐 幾十歐幾十歐) )大大( (幾十千歐以上幾十千歐以上) )中中(幾百歐幾百歐幾千歐幾千歐) rbe組態(tài)組態(tài)性能性能共共 射射 組組 態(tài)態(tài)共共 集集 組組 態(tài)態(tài)共共 基基 組組 態(tài)態(tài)iRoR 1sbeRrce)1(r 1berebe)1(Rr 差差較好較好好好97在圖示放大電路中，已知在圖示放大電路中，已知UCC=12V, RE= 2k, RB= 200k， RL= 2k ，晶體管，晶體管=60， UBE=0.6V, 信號(hào)源內(nèi)阻信號(hào)源內(nèi)阻RS= 100，試求試求: :(1) 靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn) IB、IE 及及

44、UCE； 畫出微變等效電路；畫出微變等效電路；(3) Au、ri 和和 ro 。RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS98+UCCRBR+UCE+UBEIIBICRB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS99mA035. 0mA260)(12007 . 012) (1EBBECCBRRUUImA14. 2 0.035mA60)(1 )(1BE II V727V142212EECCCE.RIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBIC1003 .176010094. 0Sbeo Rrrk94. 024. 1266120026) (1200Ebe Ir LbeBi) 1 (/Rr

45、Rr k7 .41 LbeL) 1()(1RrRAu 98.0 rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIRE101例例 2: =120，RB = 300 k ，r bb= 200 ，UBEQ = 0.7 V, RE = RL = Rs = 1 k ，VCC = 12V。求：求：“Q ”，Au，Ri，Ro。IBQIEQ+C1RS+ui RERB+VCCC2RL+uo+us 解解 1) )求求 “Q”IBQ = (VCC UBE) / RB + (1+ ) RE = (12 0.7) / 300 +121 1 27 ( A)IEQ I BQ = 3.

46、2 (mA)UCEQ = VCC ICQ RE = 12 3.2 1 = 8.8 (V)1022) ) 求求 Au，Ri，Rorbe = 200 + 26 / 0.027 1.18 (k )98. 0)1()1(LbeL RrRAu Ri = 300/(1.18 121) = 51.2 (k )( 18 1)(/SbeEo RrRRRL = 1 / 1 = 0.4 (k )103 阻容耦合放大電路由于存在級(jí)間耦合電容、發(fā)射極旁路電阻容耦合放大電路由于存在級(jí)間耦合電容、發(fā)射極旁路電容及三極管的結(jié)電容等，它們的容抗隨頻率變化，故當(dāng)信號(hào)容及三極管的結(jié)電容等，它們的容抗隨頻率變化，故當(dāng)信號(hào)頻率不同時(shí)，

47、放大電路的輸出電壓相對(duì)于輸入電壓的幅值和頻率不同時(shí)，放大電路的輸出電壓相對(duì)于輸入電壓的幅值和相位都將發(fā)生變化。相位都將發(fā)生變化。)()( ffAAuu Au( f ) 幅頻特性幅頻特性 ( f ) 相頻特性相頻特性104f|Au |0.707| Auo |fLfH| Auo |幅頻特性幅頻特性f 270 180 90相頻特性相頻特性 1051、RC 低通電路的頻率響應(yīng)低通電路的頻率響應(yīng)1）. 頻率特性的描述頻率特性的描述RCoUiU j11 j/1j/1 ioRCCRCUUAu H j11ff 令令 1/RC = H則則 fH = 1/2 RC106 )/(11 2H ffAu H arcta

48、n f/f 滯后滯后 90 0 H ；時(shí)時(shí)，uAff 0 1 , 0 ；時(shí)時(shí)uAf 45 0.707 21 H ；時(shí)時(shí)，uAfffO|Au |10.707O45 90 fHf幅頻特性幅頻特性相頻特性相頻特性H j11ffAU 1072）. 頻率響應(yīng)的波特圖頻率響應(yīng)的波特圖f / fH020lg|Au |/dB20045 90 fH400.1 1 10 1000.1 1 10f / fH頻率特性頻率特性波特圖波特圖90 f0|Au |10.707045 fHf0 dB 20 dB/十倍頻十倍頻 45 /十倍頻十倍頻ffffAffHHu 2 H)/(11 時(shí)時(shí)，1 )/(11 2 H HuffAf

49、f時(shí)時(shí)，0dB20lg1 lg20 uA)dB(ff20lg lg20H uA1082、RC 高通電路的頻率響應(yīng)高通電路的頻率響應(yīng)RCCRRUUAu 1/j11 j/1 io ffL j11 令令 1/RC = L則則 fL = 1/2 RC超前超前f/f arctan L )/(11 2L ffAu f 10 fL20lg|Au| = 0 dB 0 f = fL20lg|Au| = 20lg0.7071 = 3 dB 45 f 0.1 fL20lg|Au| = 20lg f / fH 90 RCoUiU109例例求已知一階低通電路的上限截止頻率。求已知一階低通電路的上限截止頻率。0.01 F

50、1 k 1 k 1/1 k 0.01 FRCf 21HF01. 0k5 . 014. 321 kHz)(8 .31 例例已知一階高通電路的已知一階高通電路的 fL = 300 Hz，求電容，求電容 C。500 C2 k RfCL21 2500Hz30014. 321F)(212. 0 戴維寧定理等效戴維寧定理等效110iUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSbeU+ +- -二、二、 單級(jí)放大電路的頻率特性單級(jí)放大電路的頻率特性111+VCCRCC1C2VRL+RB1RB2RSUS1. 中頻特性中頻特性C1、C2 可視為短路可視為短路極間電容可視

51、為開路極間電容可視為開路s0sbeLs uuARrRA 180 112oUbeUiU113bISRSUberCRLR1C2CBRcIbI SUSRberCRLR1C2CbICRIb oIiUoU2Ls0s)/ (1 ffAAuu )/(arctan180 Lff ),(max L2 L1 Lfff : 頻率降低頻率降低, Aus 隨之減小隨之減小, 輸出比輸入電壓輸出比輸入電壓相位超前。相位超前。 )(211beS 1L；CrRf 2L L2)(21 CRRfC R B rbeffAAuu/j1 Ls0s 114oUiUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +

52、- -RSCo2、單級(jí)放大器的高頻性單級(jí)放大器的高頻性115因因 值隨頻值隨頻率升高而降率升高而降低，高頻下低，高頻下不能采用不能采用 H 參數(shù)等效電參數(shù)等效電路。路。1）. 晶體三極管的混合晶體三極管的混合 型等效電路型等效電路B EBCrbb rb erb cCb cCb eCb e ：不恒定，不恒定，與工作狀態(tài)有關(guān)與工作狀態(tài)有關(guān)Cb c ：幾幾 pF，限制著放大，限制著放大器頻帶的展寬器頻帶的展寬1162）. 與頻率與頻率 f 的關(guān)系的關(guān)系 = 0.707 0f 共發(fā)射極截止頻率共發(fā)射極截止頻率fT 特征頻率特征頻率 = 1可求得：可求得：)(21 Cbebeb CCrf fCCgf0cbebmT )(2 同樣可求得：同樣可求得：)(21 cbebe CCrf f)1 (0 可見：可見： fff T f f o0.707 o1fTO1173）. 晶體管單級(jí)放大電路高頻特性晶體管單級(jí)放大電路高頻特性EBB Ceb UoUrbb rb eCb eCb cebm UgR LRSUSrbb EBB CoUrb eCb eebm UgR LCMRSUSeb U密勒等效密勒等效( (C1，C2 視為視為短路短路) )在輸出回路略去在輸出回路略去 Cb cR L = RC / RL H = 1/