ch2_1 晶體管三極管及其放大電路

1、模擬電子技術(shù)1-1模擬電子技術(shù)1-22.1 2.1 晶體三級(jí)管晶體三級(jí)管( (雙極晶體管）雙極晶體管） 半導(dǎo)體三極管，也叫晶體三極管。由于工作時(shí)，多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與運(yùn)行，因此，還被稱為雙極型晶體管（簡(jiǎn)稱BJT）。 BJT是由兩個(gè)PN結(jié)組成的。模擬電子技術(shù)1-32.1.1 2.1.1 晶體管的結(jié)構(gòu)和類型晶體管的結(jié)構(gòu)和類型NPN型PNP型符號(hào)符號(hào):-bce-ebc 三極管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):（1）發(fā)射區(qū)的摻雜濃度集電區(qū)摻雜濃度。（2）基區(qū)要制造得很薄且濃度較低。-NNP發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié) 集電結(jié)ecb發(fā)射極集電極基極-PPN發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié) 集電結(jié)ecb發(fā)射極集電極基極模擬電子技術(shù)1-

2、42.1.2 2.1.2 晶體管的電流放大晶體管的電流放大 三極管在工作時(shí)要加上適當(dāng)?shù)闹绷髌秒妷?。若在放大工作狀態(tài)：發(fā)射結(jié)正偏：+UCE UBEUCB集電結(jié)反偏：集電結(jié)反偏：由由VBB保證保證由由VCC、 VBB保證保證UCB=UCE - UBE 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)模擬電子技術(shù)1-52.1.2 2.1.2 晶體管的電流放大晶體管的電流放大載流子傳輸載流子傳輸 （1）因?yàn)榘l(fā)射結(jié)正偏，所以發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子 ，形成了擴(kuò)散電流IEN 。同時(shí)從基區(qū)向發(fā)射區(qū)也有空穴的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，形成的電流為IEP。但其數(shù)量小，可忽略。 所以發(fā)射極電流I E I

3、 EN 。 （2）發(fā)射區(qū)的電子注入基區(qū)后，變成了少數(shù)載流子。少部分遇到的空穴復(fù)合掉，形成IBN。所以基極電流I B I BN 。大部分到達(dá)了集電區(qū)的邊緣。NNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIEBI模擬電子技術(shù)1-62.1.2 2.1.2 晶體管的電流放大晶體管的電流放大載流子傳輸載流子傳輸（3）因?yàn)榧娊Y(jié)）因?yàn)榧娊Y(jié)反偏，收集擴(kuò)散到反偏，收集擴(kuò)散到集電區(qū)邊緣的電子，集電區(qū)邊緣的電子，形成電流形成電流ICN 。NNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIEBICNICICBOI 另外，集電結(jié)區(qū)另外，集電結(jié)區(qū)的少子形成漂移的少子形成漂移電流電流ICBO。三個(gè)電極上的電流關(guān)系:IE =I

4、C+IB模擬電子技術(shù)1-72.1.2 2.1.2 晶體管的電流放大晶體管的電流放大電流分配電流分配IENEPIIEBICNICICBOINNPBBVCCVRbRCebc定義：定義：ECNII ECBOECIIII(1)(1)IC與與I E之間的關(guān)系之間的關(guān)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。 模擬電子技術(shù)1-82.1.2 2.1.2 晶體管的電流放大晶體管的電流放大電流分配電流分配(2)IC與與I B之間的關(guān)系：之間的關(guān)系：NNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIECNICICBOI得：得：CBOBCCBOECIIIIII）（ 所以所以：CBO

5、BC111III BCEOBCIIII 得：得： 1定義定義：CBOIII)1 (11CBOCEOBI稱為共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)。模擬電子技術(shù)1-92.1.2 2.1.2 晶體管的電流放大晶體管的電流放大放大作用放大作用 當(dāng)be之間的正向電壓加大時(shí)，將會(huì)有更多的電子從射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)（Ie增大），同時(shí)到達(dá)集電極的電子也會(huì)增加（Ic增大），基區(qū)內(nèi)復(fù)合的電子數(shù)也會(huì)增加（ Ib增大）。 Ie 、 Ic和Ib三者之間的比例基本不變。 故對(duì)于一只特定的三極管，和值可以近似看為不變的常數(shù)。常用的三極管， 值在數(shù)十到數(shù)百之間。Ic = Ib，IENEPIIEBICNICICBOINNPBBVCCVRbRCe

6、bc模擬電子技術(shù)1-102.1.2 2.1.2 晶體管的電流放大晶體管的電流放大電流放大電流放大 晶體管的反向電流晶體管的反向電流ICBO：發(fā)射極開路時(shí)，cb之間的反向電流，這一電流相當(dāng)于單個(gè)pn結(jié)的反向漏電流。ICEO：（反向穿透電流）基極開路時(shí)，ce之間的反向電流，有：CBOCEOII)1 (物理意義： 1）集電結(jié)反向偏置，有漏電流ICBO。 2）ICBO從基極流向發(fā)射結(jié)，引起發(fā)射極電子發(fā)射。 3）發(fā)射的電子通過(guò)基區(qū)，被集電結(jié)收集。 4）因此形成了被放大的反向穿透電流ICEO。模擬電子技術(shù)1-112.2 2.2 BJTBJT的共射特性曲線的共射特性曲線輸入特性輸入特性(1) (1) 輸入輸

7、入伏安伏安特性曲線特性曲線 iB=f(uBE) uCE=const+i-uBE+-uBTCE+Ci（1）uCE=0V時(shí)，相當(dāng)于兩個(gè)PN結(jié)并聯(lián)。0.40.2i(V)(uA)BE80400.80.6Bu=0VuCE 1VCEu（3）uCE 1V再增加時(shí)，曲線右移很不明顯。再增加時(shí)，曲線右移很不明顯。（2）當(dāng)）當(dāng)uCE=1V時(shí)，時(shí)， 集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集電子，所以基區(qū)復(fù)合減少，收集電子，所以基區(qū)復(fù)合減少， 在同一在同一uBE 電壓電壓下，下，iB 減小。特性曲線將向右稍微移動(dòng)一些。減小。特性曲線將向右稍微移動(dòng)一些。導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降硅硅 0.7V鍺鍺 .2V 0.3

8、V模擬電子技術(shù)1-122.2.1 2.2.1 BJTBJT的共射特性曲線的共射特性曲線輸出特性輸出特性 (2)輸出特性曲線輸出特性曲線 iC=f(uCE) iB 現(xiàn)以iB=60uA一條加以說(shuō)明。 （1）當(dāng)）當(dāng)uCE=0 V時(shí)，時(shí)，iC=0。（2） uCE Ic 。 （3） 當(dāng)當(dāng)uCE 1V后，后，收集電子的能力足夠強(qiáng)。收集電子的能力足夠強(qiáng)。這時(shí)，發(fā)射到基區(qū)的電這時(shí)，發(fā)射到基區(qū)的電子都被集電極收集，形子都被集電極收集，形成成iC。所以所以u(píng)CE再增加，再增加，iC基本保持不變。基本保持不變。同理，可作出同理，可作出iB=其他值的曲線。其他值的曲線。 iCCE(V)(mA)=60uAIBu=0BB

9、II=20uABI=40uAB=80uAI=100uAIB+i-uBE+-uBTCE+Ci模擬電子技術(shù)1-132.2.1 2.2.1 BJTBJT的共射特性曲線的共射特性曲線輸出特性輸出特性飽和區(qū)飽和區(qū)iC受受uCE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)uCE uBE 。 此時(shí)發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)也正偏。此時(shí)發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)也正偏。截止區(qū)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的曲線的下方。的曲線的下方。 此時(shí)，發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。此時(shí)，發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。ICEO放大區(qū)放大區(qū) 曲線基本平行等曲線基本平行等 距。距。 此時(shí)，發(fā)此時(shí)，發(fā) 射結(jié)正偏，集電射結(jié)正偏，集

10、電 結(jié)反偏。結(jié)反偏。 該區(qū)中有：該區(qū)中有：BCII iCIBIB=0uCE(V)(mA)=20uABI=40uABI=60uABI=80uABI=100uA飽和區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū)模擬電子技術(shù)1-142 2.2.2.1 1 工作狀態(tài)？工作狀態(tài)？ 三極管在電路中要產(chǎn)生放大作用的條件： 1）發(fā)射結(jié)正向偏置 2）集電結(jié)反向偏置npn: 集電極的電位必須高于基極。pnp: 集電極的電位必須低于基極。模擬電子技術(shù)1-152 2.2.2.1 1 工作狀態(tài)？工作狀態(tài)？方法1 電流判斷：(1)基級(jí)電流最小； (2)基級(jí)電流判斷NPN還是PNP； (3)IE=IC+IB確定發(fā)射極還時(shí)集電極模擬電子技

11、術(shù)1-162 2.2.2.1 1 工作狀態(tài)？工作狀態(tài)？方法方法3 結(jié)偏置的判斷法結(jié)偏置的判斷法 方法2 電壓判斷法：(1)極間電壓為0.7或0.20.3的兩個(gè)級(jí)為基極和發(fā)射極；(2)另一個(gè)電位最高的為或最低的為集電極，最高為NPN，最低為PNP，中間為基極，剩下為發(fā)射極。模擬電子技術(shù)1-17例1 現(xiàn)測(cè)得放大電路中這兩只管子兩個(gè)電極的電流如圖所示。分別求另一電極的電流，標(biāo)出其實(shí)際方向，并在圓圈中畫出管子(極性）。 2 2.2.2.1 1 工作狀態(tài)？工作狀態(tài)？模擬電子技術(shù)1-182 2.2.2.1 1 工作狀態(tài)？工作狀態(tài)？ 例例2、 由電極電位判定三極管的狀態(tài)由電極電位判定三極管的狀態(tài) 在放大電路

12、中，測(cè)得下述在放大電路中，測(cè)得下述6組三極管組三極管3個(gè)極的電位：個(gè)極的電位： 1?管：管： （1） 1V 0.3V 3V （2） 0.3V 0.3V 1V （3） 2V 5V 1V 2 ?管：管： ( l) - 0 .2V 0V 0V (2） -3V -0.2V 0V （3） 1V 1.2V -2V 試確定三極管處何種狀態(tài)，并判定各電位對(duì)應(yīng)三極管試確定三極管處何種狀態(tài)，并判定各電位對(duì)應(yīng)三極管的哪個(gè)電極，是何種三極管？的哪個(gè)電極，是何種三極管？模擬電子技術(shù)1-19工作狀態(tài)？工作狀態(tài)？ 解：多數(shù)解：多數(shù)NPN管用管用Si材料制成，材料制成，PN結(jié)的導(dǎo)通壓結(jié)的導(dǎo)通壓降一般設(shè)為降一般設(shè)為0.7V；而

13、多數(shù)的而多數(shù)的PNP管用管用Ge材料制成，材料制成，PN結(jié)導(dǎo)通壓降一般為結(jié)導(dǎo)通壓降一般為0.2V左右。左右。 根據(jù)電位確定三極管的狀態(tài)和電極時(shí)一般應(yīng)先設(shè)根據(jù)電位確定三極管的狀態(tài)和電極時(shí)一般應(yīng)先設(shè)法確定三極管的基極法確定三極管的基極B和發(fā)射極和發(fā)射極E，再確定集電極再確定集電極C。按此思路對(duì)給定的按此思路對(duì)給定的6組數(shù)據(jù)分析如下。組數(shù)據(jù)分析如下。 1NPN管 （1） 1V 0.3V 3V NPN型管第（1）組數(shù)據(jù)中，若基極B對(duì)應(yīng)1V，射極E應(yīng)為0.3V，則集電極C為3V，滿足發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，故三極管T處于放大狀態(tài)。 模擬電子技術(shù)1-20工作狀態(tài)？工作狀態(tài)？（2） 0.3V 0.3V 1V

14、 第（第（2）組數(shù)據(jù)中，可考慮各電極對(duì)應(yīng)的電位如）組數(shù)據(jù)中，可考慮各電極對(duì)應(yīng)的電位如下：基極下：基極B為為1V，射極射極E為為0.3V，集電極集電極C為為0.3V。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)也正偏，故三極管發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)也正偏，故三極管T處在飽和處在飽和狀態(tài)。狀態(tài)。 （3） 2V 5V 1V 第（3）組數(shù)據(jù)中，發(fā)射結(jié)若正偏BE間必然滿足正偏條件，即UBE=0.7V，而給定的3個(gè)數(shù)據(jù)中，不具備此條件，因而發(fā)射結(jié)沒有正偏。可認(rèn)為基極B電位低于射極E，又由于集電極C通常處于最高電位，故正確的對(duì)應(yīng)關(guān)系是：B極為1V，E極為2V，C極為5V。三極管T處在截止?fàn)顟B(tài)。模擬電子技術(shù)1-21工作狀態(tài)？工作狀態(tài)？2P

15、NP管管 按同樣的思路討論按同樣的思路討論P(yáng)NP型管型管3組數(shù)據(jù)，其結(jié)果如下。組數(shù)據(jù)，其結(jié)果如下。（ l） - 0 .2V 0V 0V 第（第（1）組數(shù)據(jù)，電極和電位對(duì)應(yīng)關(guān)系是：）組數(shù)據(jù)，電極和電位對(duì)應(yīng)關(guān)系是：B極為極為-0.2V，E極極為為0V，C極為極為0V。發(fā)射結(jié)正偏，偏置電壓發(fā)射結(jié)正偏，偏置電壓UBE=-0.2V，集電集電結(jié)也正偏，故三極管結(jié)也正偏，故三極管T處在飽和狀態(tài)。處在飽和狀態(tài)。 （2） -3V -02V 0V 第（ 2）組數(shù)據(jù)，電極和電位對(duì)應(yīng)關(guān)系是； B極為-0.2V， E極為 0V， C極為- 3V。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，T為放大狀態(tài)。 （3） 1V 1.2V -2V 第

16、（3）組數(shù)據(jù)的電極和電位對(duì)應(yīng)關(guān)系是：B極為1V，E極為1.2V，C極為-2V。同樣，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，T為放大狀態(tài)。模擬電子技術(shù)1-222 2.2.2 .2.2 BJTBJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)1.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 . 2BCII40A40)-(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

17、放大系數(shù)：模擬電子技術(shù)1-232 2.2.2 .2.2 BJTBJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)極間反向電流極間反向電流 2.極間反向電流 （2）集電極發(fā)射極間的穿）集電極發(fā)射極間的穿透電流透電流ICEO 基極開路時(shí)，集電極到發(fā)射基極開路時(shí)，集電極到發(fā)射極間的電流極間的電流穿透電流穿透電流 。其大小與溫度有關(guān)。其大小與溫度有關(guān)。 （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(shí)，在其集電結(jié)上加反向電壓，得到反向電流。發(fā)射極開路時(shí)，在其集電結(jié)上加反向電壓，得到反向電流。它實(shí)際上就是它實(shí)際上就是一個(gè)一個(gè)PNPN結(jié)的反向電流。結(jié)的反向電流。其大小與溫度有關(guān)。其大小與溫度有關(guān)。

18、鍺管：鍺管：I CBO為微安數(shù)量級(jí)，為微安數(shù)量級(jí)， 硅管：硅管：I CBO為納安數(shù)量級(jí)。為納安數(shù)量級(jí)。CBOCEO)1 (II+ICBOecbICEO模擬電子技術(shù)1-242 2.2.2 .2.2 BJTBJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)極限參數(shù)極限參數(shù) 3.極限參數(shù)極限參數(shù) Ic增加時(shí)， 要下降。當(dāng)值下降到線性放大區(qū)值的70時(shí)，所對(duì)應(yīng)的集電極電流稱為集電極最大允許電流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）集電極最大允許功率損耗許功率損耗PCM 集電極電流通過(guò)集集電極電流通過(guò)集電結(jié)時(shí)所產(chǎn)生的功耗，電結(jié)時(shí)所產(chǎn)生的功耗， PC= ICUCE BICEui(V)IBC=

19、100uAB=80uA=60uA(mA)IIB=0B=40uA=20uABIIPCM PCM模擬電子技術(shù)1-252 2.2.2 .2.2 BJTBJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)極限參數(shù)極限參數(shù) （3）反向擊穿電壓）反向擊穿電壓 BJT有兩個(gè)PN結(jié)，其反向擊穿電壓有以下幾種： U（BR）EBO集電極開路時(shí)，發(fā)射極與基極之間允許的最大集電極開路時(shí)，發(fā)射極與基極之間允許的最大反向電壓。其值一般幾伏十幾伏。反向電壓。其值一般幾伏十幾伏。 U（BR）CBO發(fā)射極開路時(shí)，集電極與基極之間允許的最大發(fā)射極開路時(shí)，集電極與基極之間允許的最大反向電壓。其值一般為幾十伏幾百伏。反向電壓。其值一般為幾十伏幾百伏。 U（B

20、R）CEO基極開路基極開路時(shí)，集電極與發(fā)射極之間時(shí)，集電極與發(fā)射極之間允許的最大反向電壓。允許的最大反向電壓。 在實(shí)際使用時(shí)，還有在實(shí)際使用時(shí)，還有U（BR）CER、U（BR）CES等擊穿電壓。等擊穿電壓。 -(BR)CEOU(BR)CBOU(BR)EBOU模擬電子技術(shù)1-262.4 2.4 放大電路的構(gòu)成及性能指標(biāo)放大電路的構(gòu)成及性能指標(biāo)2.4.3 2.4.3 放大的基本概念放大的基本概念 放大放大把微弱的電信號(hào)的幅度放大。把微弱的電信號(hào)的幅度放大。一個(gè)微弱的電信號(hào)通過(guò)放大器后，輸出電壓或電流的幅得一個(gè)微弱的電信號(hào)通過(guò)放大器后，輸出電壓或電流的幅得到了放大，但它隨時(shí)間變化的規(guī)律不能變到了放大

21、，但它隨時(shí)間變化的規(guī)律不能變，即，即不失真不失真。+-uo+u+-i放大電路u-R+SSRL信號(hào)源負(fù)載iiio功率放大模擬電子技術(shù)1-272.4.3 2.4.3 放大電路的性能指標(biāo)放大電路的性能指標(biāo)1.1.放大倍數(shù)放大倍數(shù)表示放大器的放大能力表示放大器的放大能力 根據(jù)放大電路輸入信號(hào)的條件和對(duì)輸出信號(hào)的要求，放大器可分為四種類型，所以有四種放大倍數(shù)的定義。（1）電壓放大倍數(shù)）電壓放大倍數(shù)定義為定義為: Auu=uo/ ui 或或Au（2）電流放大倍數(shù)）電流放大倍數(shù)定義為定義為: Aii= io /ii 或或Ai （3）互阻增益）互阻增益定義為定義為: Aui= uo/ ii 或或Ar（4）互導(dǎo)

22、增益）互導(dǎo)增益定義為定義為: Aiu= io/ ui 或或Ag+-uo+u+-i放大電路u-R+SSRL信號(hào)源負(fù)載iiio模擬電子技術(shù)1-282.4.3 2.4.3 放大電路的性能指標(biāo)放大電路的性能指標(biāo)2. 輸入電阻輸入電阻Ri從放大電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻從放大電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻Ri=Ui / Ii一般來(lái)說(shuō)，一般來(lái)說(shuō)， Ri越大越好。越大越好。（1）Ri越大，越大，ii就越小，從信號(hào)源索取的電流越小。就越小，從信號(hào)源索取的電流越小。（2）當(dāng)信號(hào)源有內(nèi)阻時(shí)，）當(dāng)信號(hào)源有內(nèi)阻時(shí)， Ri越大，越大， ui就越接近就越接近uS。+i-oiii+-信號(hào)源S放大電路oS-LuR負(fù)載RuuRiR

23、i模擬電子技術(shù)1-292.4.3 2.4.3 放大電路的性能指標(biāo)放大電路的性能指標(biāo)3. 輸出電阻輸出電阻Ro從放大電路輸出端看進(jìn)去的等效電阻從放大電路輸出端看進(jìn)去的等效電阻+S+o負(fù)載LS+信號(hào)源-u-oiiiRR放大電路-+iuuRiRiouoRRo 輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載能力的，輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載能力的，Ro越越小，放大電路帶負(fù)載的能力越強(qiáng)，反之則差。小，放大電路帶負(fù)載的能力越強(qiáng)，反之則差。 時(shí)）當(dāng)LRIUR(=ooo 輸出電阻輸出電阻的定義：的定義：模擬電子技術(shù)1-302.4.1 2.4.1 放大電路的基本構(gòu)成放大電路的基本構(gòu)成基本共射放大電路如圖所示：基本共射放大電路如

24、圖所示：bBEBBBRUVI 晶體管T是一個(gè)NPN管，是電路的核心; 合適集電極電阻RC （負(fù)載電阻） ：把集電極電流變成電壓; 基極電阻Rb：提供合適的基極電流，即偏流:CCQCCCEQBQCQRIVUIIT在放大狀態(tài)才能放大！模擬電子技術(shù)1-312.4.1 2.4.1 放大電路的基本構(gòu)成放大電路的基本構(gòu)成基本共射放大電路如圖所示：基本共射放大電路如圖所示：放大電路的基本要求：不失真。在信號(hào)變化構(gòu)成中都不失真。1、必須要求靜態(tài)偏置電路！靜態(tài)偏置電路！2、交流量迭加在直流量之上。模擬電子技術(shù)1-322.4.1 2.4.1 放大電路的組成放大電路的組成 （p46)p46)1b+b2CRcCVRC

25、Cb1uiiBiCuCEuo各點(diǎn)波形各點(diǎn)波形uo比比ui幅度放大且相位相反幅度放大且相位相反雖然交流雖然交流量可正負(fù)量可正負(fù)變化，但變化，但瞬時(shí)量方瞬時(shí)量方向始終不向始終不變變模擬電子技術(shù)1-332.4.1 2.4.1 基本共射放大電路的工作原理基本共射放大電路的工作原理 綜上所述，這些量都由兩部分組成： 直流量IBQ, ICQ，UCEQ等 交流量ib，ic , uce交流量迭加在直流量之上。-u+TRb2Lb1oCRCub1+R+CC-.iVc模擬電子技術(shù)1-342.4.1 2.4.1 基本共射放大電路的工作原理基本共射放大電路的工作原理IB (IBQ)靜態(tài)電流，直流電流ib 交流瞬時(shí)值 i

26、B 交直流瞬時(shí)總量bI描述交直流量的規(guī)則：描述交直流量的規(guī)則：3、分析方法：直流分析：認(rèn)為只有直流信號(hào)，沒有交流輸入，直流通路，分析電路的直流偏置、靜態(tài)工作點(diǎn)（ IBQ，ICQ，UCEQ）交流分析：認(rèn)為直流信號(hào)偏置合適后，只有交流信號(hào)，沒有失真，交流通路，分析電路的交流參數(shù)（Au，Ri，Ro）模擬電子技術(shù)1-352.4.1 2.4.1 放大電路的組成放大電路的組成（1） 直流分析：靜態(tài)工作點(diǎn)直流分析：靜態(tài)工作點(diǎn)Ui=0時(shí)電路的時(shí)電路的工作狀態(tài)工作狀態(tài)-u+TRb2Lb1oCRCub1+R+CC-.iVcui=0時(shí)時(shí)由于電源的由于電源的存在，電路存在，電路中存在一組中存在一組直流量。直流量。IC

27、IEIB+UBE-+UCE-模擬電子技術(shù)1-362.4.1 2.4.1 放大電路的偏置電路放大電路的偏置電路常見單電源偏置電路：常見單電源偏置電路：+TRb1RC CVcRb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。IC= IBbBECCBRUVI bCCV7 . 0RV CCCCCERIVU 模擬電子技術(shù)1-372.4.1 2.4.1 基本共射放大電路的工作原理基本共射放大電路的工作原理 當(dāng)放大電路沒有輸入信號(hào)當(dāng)放大電路沒有輸入信號(hào)(ui=0)時(shí)，電路時(shí)，電路中各處的電壓、電流都是不變的直流，稱為直流中各處的電壓、電流都是不變的直流，稱為直流工作狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，簡(jiǎn)稱工作狀態(tài)或靜

28、止?fàn)顟B(tài)，簡(jiǎn)稱靜態(tài)靜態(tài)。我們將看到，。我們將看到，在靜態(tài)工作狀態(tài)下，晶體管各電極的直流電壓和在靜態(tài)工作狀態(tài)下，晶體管各電極的直流電壓和電流的取值，將在管子的特性曲線上確定一點(diǎn)，電流的取值，將在管子的特性曲線上確定一點(diǎn)，稱為稱為Q點(diǎn)點(diǎn)。 當(dāng)放大電路輸入信號(hào)后，電路中各處的電壓、當(dāng)放大電路輸入信號(hào)后，電路中各處的電壓、電流便處于變動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)電路處于動(dòng)態(tài)工作情電流便處于變動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)電路處于動(dòng)態(tài)工作情況，簡(jiǎn)稱況，簡(jiǎn)稱動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)。模擬電子技術(shù)1-382.4.1 2.4.1 基本共射放大電路的工作原理基本共射放大電路的工作原理由于由于(IB,UBE) 和和( IC,UCE )分別對(duì)應(yīng)于輸入、輸出特分別對(duì)應(yīng)

29、于輸入、輸出特性曲線上的一個(gè)點(diǎn)，所以稱為性曲線上的一個(gè)點(diǎn)，所以稱為靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)。IBUBEQIBUBEQUCEICICUCEIB 放大電路建立正確的靜態(tài)工作點(diǎn)，是為了使三極管放大電路建立正確的靜態(tài)工作點(diǎn)，是為了使三極管工作在線性區(qū)，以保證信號(hào)不失真。工作在線性區(qū)，以保證信號(hào)不失真。模擬電子技術(shù)1-392.4.1 2.4.1 基本共射放大電路的工作原理基本共射放大電路的工作原理（2）交流信號(hào)放大）交流信號(hào)放大Ui 0時(shí)電路的工作狀態(tài)時(shí)電路的工作狀態(tài)-u+T+b2V-uRc.ob1RLC+b1CCCRi短路短路短路短路置零置零合適的靜態(tài)偏置？合適的靜態(tài)偏置？模擬電子技術(shù)1-402.4.1

30、2.4.1 基本共射放大電路的工作原理基本共射放大電路的工作原理交流信號(hào)放大交流信號(hào)放大Ui 0時(shí)電路的工作狀態(tài)時(shí)電路的工作狀態(tài)雖然交流量可正負(fù)變化，但有雖然交流量可正負(fù)變化，但有直流偏置，都可通過(guò)三極管直流偏置，都可通過(guò)三極管+R-uoTuRbRLic+ic= ibAu 、Ri 、 Ro模擬電子技術(shù)1-412.4.2 2.4.2 放大電路的直流通路和交流通路放大電路的直流通路和交流通路 在放大電路中通常是同時(shí)存在有直流分量和交流分量，其中直流分量設(shè)定靜態(tài)工作點(diǎn)，交流分量為被放大的信號(hào)。直流通路直流通路：即能通過(guò)直流的通路。即能通過(guò)直流的通路。對(duì)于直對(duì)于直 流通路，流通路， 電容相當(dāng)于開路。電

31、容相當(dāng)于開路。 交流電源短路（保留內(nèi)阻）交流電源短路（保留內(nèi)阻）交流通路交流通路：即：即能通過(guò)交流的通路。能通過(guò)交流的通路。對(duì)于交對(duì)于交 流通路，電容相當(dāng)于短路。流通路，電容相當(dāng)于短路。 直流電源短路。直流電源短路。4、交流信號(hào)放大、交流信號(hào)放大交、直流通路和分析方法交、直流通路和分析方法模擬電子技術(shù)1-422.4.2 2.4.2 放大電路的直流通路和交流通路放大電路的直流通路和交流通路模擬電子技術(shù)1-432.4.2 2.4.2 放大電路的直流通路和交流通路放大電路的直流通路和交流通路模擬電子技術(shù)1-442.4.2 2.4.2 放大電路的直流通路和交流通路放大電路的直流通路和交流通路模擬電子技

32、術(shù)1-452.4.2 2.4.2 放大電路的直流通路和交流通路放大電路的直流通路和交流通路模擬電子技術(shù)1-46模擬電子技術(shù)1-472.3 2.3 放大電路的基本分析方法放大電路的基本分析方法一、靜態(tài)估算法 利用發(fā)射結(jié)在正向偏置導(dǎo)通壓降近似不變；同時(shí)加設(shè)晶體管處在放大區(qū)的情況下可進(jìn)行估算靜態(tài)工作狀態(tài)。一、圖解法 利用晶體管的輸入輸出特性曲線，通過(guò)作圖法來(lái)求解電路的靜態(tài)工作點(diǎn)以及電路的放大倍數(shù)等參數(shù)。包括靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析。該方法可以幫助理解放大過(guò)程。 二、微變等效電路法： 在小信號(hào)輸入時(shí)，忽略電路中放大元件的非線性，將其作為線性元件來(lái)處理，從而求解出電路的各種參數(shù)。該方法不能求解靜態(tài)工作點(diǎn)，必須

33、先求解靜態(tài)工作點(diǎn)。模擬電子技術(shù)1-482.3 2.3 基本共射放大電路基本共射放大電路靜態(tài)估算法靜態(tài)估算法1、阻容耦合電路、阻容耦合電路CCQCCCEQBQCQbBEQCCBQRIVUIIRUVI 信號(hào)源與放大電路通過(guò)電容C1連接，放大器與負(fù)載通過(guò)電容C2連接，這些電容稱為耦合電容，用電容耦合的電路稱為阻容耦合電路。 電容對(duì)于直流相當(dāng)于開路，對(duì)于交流相當(dāng)于短路：+TRb1RCCVc模擬電子技術(shù)1-492.3 2.3 基本共射放大電路基本共射放大電路靜態(tài)估算法靜態(tài)估算法2、直接耦合電路、直接耦合電路CCQCCCEQBQCQbBEQbBEQCCBQRIVUIIRURUVI12 把基極電源和集電極電

34、源合二為一。增加了電阻Rb1，它必不可少，若無(wú)Rb1，靜態(tài)時(shí)，IBQ=0，晶體管截止。靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算如下：模擬電子技術(shù)1-502.3.1 2.3.1 基本共射放大電路基本共射放大電路靜態(tài)估算法靜態(tài)估算法畫直流通路：畫直流通路：+TRb1RC CVcIC= IBbBECCBRUVI bCCV7 . 0RV CCCCCERIVU 估算要點(diǎn)： 1）基極發(fā)射極之間是一個(gè)正向的PN結(jié)，因此： UBE = 0.7 V、0.3V 2）三極管工作在線性區(qū)，因此： IC = IBQ模擬電子技術(shù)1-512.3.1 2.3.1 基本共射放大電路基本共射放大電路靜態(tài)估算法靜態(tài)估算法例例1：用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。：用

35、估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。已知：已知：VCC=12V，RC=4K ，Rb=300K ， =37.5。解：解：A400.04mA30012bCCB RVImA5 . 104. 05 .37BC II 6V41.512CCCCCE RIVU請(qǐng)注意電路中請(qǐng)注意電路中IB和和IC的數(shù)量級(jí)的數(shù)量級(jí)+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR模擬電子技術(shù)1-522.3.1 2.3.1 基本共射放大電路基本共射放大電路靜態(tài)估算法靜態(tài)估算法例例2：用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。：用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。已知：已知：VCC=12V，RC=40K ，Rb=300K ， =37.5。解：解：A400.04mA30012

36、bCCB RVImA5 . 104. 05 .37BC II 401.512CCCCCERIVU+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcRmAKRUcBEI28. 0407 . 012VCCC模擬電子技術(shù)1-532.3.2 2.3.2 圖解法圖解法 利用晶體管的輸入輸出特性曲線，通過(guò)作圖法來(lái)求解電路的靜態(tài)工作點(diǎn)以及電路的放大倍數(shù)等參數(shù)。 1、靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析2、交流工作狀態(tài)的圖解分析 該方法可以幫助理解合適的靜態(tài)偏置和放大過(guò)程。模擬電子技術(shù)1-542.3.2 2.3.2 圖解法圖解法靜態(tài)分析靜態(tài)分析我們以阻容耦合電路為例介紹分析方法。我們以阻容耦合電路為例介紹分析方法。模擬電子技術(shù)

37、1-552.3.2 2.3.2 圖解法圖解法靜態(tài)分析靜態(tài)分析利用作圖的方法來(lái)確定靜態(tài)工作點(diǎn)輸入回路靜態(tài)圖解分析輸入回路靜態(tài)圖解分析1)-(e)(Kq0TUBQBBEQCCBQBEQIIRUVI 該方程組是一個(gè)超越方程，無(wú)法直接求解，可以用作圖法求解，交點(diǎn)就是靜態(tài)工作點(diǎn)Q。其中輸入特性曲線可以直接用測(cè)量的方法得到。模擬電子技術(shù)1-562.3.2 2.3.2 圖解法圖解法靜態(tài)分析靜態(tài)分析 在輸入回路列方程式 uBE=VCCiBRb 在輸入特性曲線X軸及Y 軸上確定兩個(gè)特殊點(diǎn) VCC和VCC/Rb,即可畫出 一條直線，兩線的交點(diǎn) 即是Q。 Q點(diǎn)的坐標(biāo)就是UBEQ和 IBQ。 實(shí)際電路設(shè)計(jì)中，三極管的

38、輸入（基極）特性曲線不容易準(zhǔn)確測(cè)量，因此一般假設(shè)UBEQ 0.6 0.8 V，直接近似估算IBQ。BCCBQRVI7 . 0模擬電子技術(shù)1-572.3.2 2.3.2 圖解法圖解法靜態(tài)分析靜態(tài)分析輸出回路靜態(tài)工作圖解分析輸出回路靜態(tài)工作圖解分析 在輸出回路列方程式 在輸出特性曲線X軸及Y軸上確定兩個(gè)特殊點(diǎn)VCC和VCC/Rc,即可畫出直流負(fù)載線，兩線的交點(diǎn)即是Q。 Q點(diǎn)的坐標(biāo)就是UCEQ和ICQ。 BEQBIICECCCECCCUfIRUVI)()(合適的直流偏置模擬電子技術(shù)1-582.3.2 2.3.2 圖解法圖解法應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例例、電路如圖所示。由于電路參數(shù)的變化使靜態(tài)工作點(diǎn)產(chǎn)生如圖所示

39、的變例、電路如圖所示。由于電路參數(shù)的變化使靜態(tài)工作點(diǎn)產(chǎn)生如圖所示的變 化。試問(wèn)：化。試問(wèn)：靜態(tài)工作點(diǎn)從靜態(tài)工作點(diǎn)從Q1移到移到Q2、從從Q2移到移到Q3、從從Q3移到移到Q4時(shí)，分別是哪個(gè)電路參時(shí)，分別是哪個(gè)電路參 數(shù)變化造成的？數(shù)變化造成的？模擬電子技術(shù)1-592.5 2.5 圖解法圖解法動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析利用作圖的方法來(lái)確定電路動(dòng)態(tài)參數(shù)。輸入交流電壓信號(hào)Uin直接加在be結(jié)上，導(dǎo)致基極電流ib的變化，此時(shí)電流電壓的變化是在Q點(diǎn)附近沿輸入特性曲線來(lái)回運(yùn)動(dòng)。 雖然輸入特性曲線是非線性的，但是在Q點(diǎn)附近的一個(gè)小范圍內(nèi)可以將其視為線性變化。該方法可以幫助理解放大過(guò)程。模擬電子技術(shù)1-602.5.1

40、2.5.1 圖解法圖解法動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析1b+b2CRcCVRCCb1uiiBiCuCEuo各點(diǎn)波形各點(diǎn)波形uo比比ui幅度放大且相位相反幅度放大且相位相反模擬電子技術(shù)1-612.5.1 2.5.1 圖解法圖解法動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析iBuBEQuiibic1. 交流放大原理（設(shè)輸出空載）交流放大原理（設(shè)輸出空載）-直流負(fù)載線直流負(fù)載線假設(shè)在靜態(tài)工作點(diǎn)的基礎(chǔ)上，輸假設(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)入一微小的正弦信號(hào) uiiB靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)iCiCEuce注意：注意：uce與與ui反相！反相！p.51模擬電子技術(shù)1-622.5.1 2.5.1 圖解法圖解法動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析輸出端接入負(fù)

41、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)！+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR模擬電子技術(shù)1-632.5.1 2.5.1 圖解法圖解法動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析 斜 斜 率 為率 為 - - 1 / R L ( R L= RLRc ）。）。所以交流負(fù)載線與橫坐標(biāo)軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為UCEQ+ ICQ(RC/RL), 0，連接該點(diǎn)與Q點(diǎn)所得的直線就是交流負(fù)載線。 經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)。點(diǎn)。 2.交流負(fù)載線交流負(fù)載線模擬電子技術(shù)1-642.5.2 2.5.2 圖解法圖解法動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析iCuCEuo可輸出可輸出的最大的最大不失真不失真信號(hào)信號(hào)（1）合適的靜態(tài)工作點(diǎn)）合適的靜態(tài)工作點(diǎn)ib3非

42、線性失真與非線性失真與Q Q的關(guān)系的關(guān)系iCuCE模擬電子技術(shù)1-652.5.3 2.5.3 圖解法圖解法動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析iCuCEuo（2）Q點(diǎn)過(guò)低點(diǎn)過(guò)低信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)稱為截止失真稱為截止失真信號(hào)波形信號(hào)波形截止失真： 靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置太低（或靜態(tài)基極電流太?。谳斎胄盘?hào)的負(fù)半周，三極管進(jìn)入截止區(qū)（基極電流為零），輸出信號(hào)波形出現(xiàn)失真。 截止失真發(fā)生在輸出信號(hào)的“頂部” 。模擬電子技術(shù)1-662.5.3 2.5.3 圖解法圖解法動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析iCuCEuo（3）Q點(diǎn)過(guò)高點(diǎn)過(guò)高信號(hào)進(jìn)入飽和區(qū)信號(hào)進(jìn)入飽和區(qū)稱為飽和失真稱為飽和失真信號(hào)波形信號(hào)波形動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示截止失真和飽和失真

43、截止失真和飽和失真統(tǒng)稱統(tǒng)稱“非線性失真非線性失真” 靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置太高靠近飽和區(qū)，在輸入信號(hào)的正半周，三極管進(jìn)入飽和區(qū)（基極電流失去對(duì)集電極電流的控制能力），輸出信號(hào)波形出現(xiàn)失真。 飽和失真發(fā)生在輸出信號(hào)的“底部”模擬電子技術(shù)1-672.5.3 2.5.3 圖解法圖解法動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析4. 最大不失真輸出幅度最大不失真輸出幅度 從上面的分析可知：從上面的分析可知：Q點(diǎn)若本來(lái)就處于截止區(qū)或飽和區(qū)，則輸入正弦波點(diǎn)若本來(lái)就處于截止區(qū)或飽和區(qū)，則輸入正弦波 信號(hào)時(shí)，一定會(huì)失真；信號(hào)時(shí)，一定會(huì)失真；即使即使Q點(diǎn)處于放大區(qū)，當(dāng)信號(hào)幅度比較大時(shí)，也會(huì)點(diǎn)處于放大區(qū)，當(dāng)信號(hào)幅度比較大時(shí)，也會(huì) 出現(xiàn)失真。出現(xiàn)失真

44、。 因此，為了減小非線性失真，必須合理地選擇靜態(tài)工因此，為了減小非線性失真，必須合理地選擇靜態(tài)工作點(diǎn)的位置，并適當(dāng)限制輸入信號(hào)的幅度。這就出現(xiàn)作點(diǎn)的位置，并適當(dāng)限制輸入信號(hào)的幅度。這就出現(xiàn)了兩個(gè)問(wèn)題：了兩個(gè)問(wèn)題： Q點(diǎn)設(shè)在什么位置能使電路不失真輸出幅度最大？點(diǎn)設(shè)在什么位置能使電路不失真輸出幅度最大？若若Q點(diǎn)已定，并在放大區(qū)內(nèi)，能輸出的不失真幅值點(diǎn)已定，并在放大區(qū)內(nèi)，能輸出的不失真幅值 是多少？是多少？模擬電子技術(shù)1-682.5.3 2.5.3 圖解法圖解法動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析兩種失真的判別和最大輸出幅度的估計(jì)：1) 求出靜態(tài)工作點(diǎn)。2) 畫出交流負(fù)載線。3) 近似認(rèn)為UCE UCES (0.7V)

45、時(shí)，三極管進(jìn)入飽和區(qū)。 如果 A1 A2，則Q點(diǎn)更靠近截止區(qū)，容易發(fā)生飽和失真。 輸出信號(hào)的不失真最大輸出電壓（有效值）取決于A1、A2兩者中的最小值：2/ ),min(21AAUom模擬電子技術(shù)1-69例例1、電路如圖所示。由于電路參數(shù)的變化使靜態(tài)工作點(diǎn)產(chǎn)生如圖所示的變、電路如圖所示。由于電路參數(shù)的變化使靜態(tài)工作點(diǎn)產(chǎn)生如圖所示的變 化。試問(wèn)：化。試問(wèn)：靜態(tài)工作點(diǎn)從靜態(tài)工作點(diǎn)從Q1移到移到Q2、從從Q2移到移到Q3、從從Q3移到移到Q4時(shí)，分別是哪個(gè)電路參時(shí)，分別是哪個(gè)電路參 數(shù)變化造成的？數(shù)變化造成的？當(dāng)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)分別為當(dāng)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)分別為Q1-Q4時(shí)，哪種情況下最易產(chǎn)生截止失真？哪時(shí)，哪種情況下最易產(chǎn)生截止失真？哪 種情況下最易產(chǎn)生飽和失真？哪種情況下最大不失真輸出電壓最大？其值種情況下最易產(chǎn)生飽和失真？哪種情況下最大不失真輸出電壓最大？其值 約為多少？約為多少？電路的靜態(tài)工作點(diǎn)為電路的靜態(tài)工作點(diǎn)為Q4時(shí)，集電極電源時(shí)，集電極電源VCC為多少伏？集電極電阻為多少伏？集電極電阻RC為多少為多少 千歐？千歐？模擬電子技術(shù)1-70