第四章三極管

1、主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 1 1、半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)及工作原理，放大電路的三種、半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)及工作原理，放大電路的三種 基本組態(tài)；基本組態(tài)； 2 2、靜態(tài)工作點(diǎn)、靜態(tài)工作點(diǎn)Q Q的不同選擇對非線性失真的影響；的不同選擇對非線性失真的影響； 3 3、用、用H H參數(shù)模型計(jì)算共射極放大電路的主要性能指標(biāo)；參數(shù)模型計(jì)算共射極放大電路的主要性能指標(biāo)； 4 4、共集電極放大電路和共基極放大電路的工作原理；、共集電極放大電路和共基極放大電路的工作原理； 5 5、組合放大電路；、組合放大電路； 6 6、三極管放大電路的頻率響應(yīng)。、三極管放大電路的頻率響應(yīng)。 1、了解半導(dǎo)體三極管的工作原理、特性曲線及主要參

2、數(shù)；、了解半導(dǎo)體三極管的工作原理、特性曲線及主要參數(shù)； 2、了解半導(dǎo)體三極管放大電路的分類；、了解半導(dǎo)體三極管放大電路的分類； 3、掌握、掌握用圖解法和用圖解法和小信號分析法分析放大電路的靜態(tài)及小信號分析法分析放大電路的靜態(tài)及 動(dòng)態(tài)工作情況；動(dòng)態(tài)工作情況； 4、理解放大電路的工作點(diǎn)穩(wěn)定問題；、理解放大電路的工作點(diǎn)穩(wěn)定問題； 5、了解放大電路的頻率響應(yīng)及各元件參數(shù)對其性能的影響。、了解放大電路的頻率響應(yīng)及各元件參數(shù)對其性能的影響?；疽螅焊哳l管、低頻管小、中、大功率管硅管、鍺管NPN型、PNP型半導(dǎo)體三極管是具有電流放大功能的元件2.42.9mm發(fā)射結(jié) 集電結(jié)基極發(fā)射極 集電極晶體三極管是由兩

3、個(gè)PN結(jié)組成的發(fā)射區(qū)基區(qū) 集電區(qū)？不同名不同名 半導(dǎo)體三極管在工作時(shí)一定要加上適當(dāng)?shù)闹绷髌秒妷骸９ぷ髟诜糯鬆顟B(tài)需要具備如下外部條件：1、發(fā)射結(jié)加正向電壓（正偏）；2、集電結(jié)加反向電壓（反偏）。同時(shí)，還需要具備內(nèi)部條件：三個(gè)區(qū)具有不同的特點(diǎn)：1、發(fā)射區(qū)高濃度雜質(zhì)；2、基區(qū)很薄 發(fā)射結(jié)加正偏時(shí)，從發(fā)射區(qū)將有大量的電子向基區(qū)擴(kuò)散，形成的電子流為IEN（e區(qū)高濃度摻雜） 從基區(qū)向發(fā)射區(qū)也有空穴的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，但其數(shù)量相對較少，形成的電流為IEP。（這是因?yàn)榘l(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)的摻雜濃度。） 進(jìn)入基區(qū)的電子流因基區(qū)的空穴濃度低，被復(fù)合的機(jī)會(huì)較少。又因基區(qū)很薄，在集電結(jié)反偏電壓的作用下，電子在基區(qū)停留

4、的時(shí)間很短，很快就運(yùn)動(dòng)到了集電結(jié)的邊上，進(jìn)入集電結(jié)的結(jié)電場區(qū)域，被集電極所收集，形成集電極電子流ICN。（只有）靠近基極的電子被拉走，形成的電子流是 IBN。 另外因集電結(jié)反偏，使集電結(jié)區(qū)的少子形成漂移電流ICBO。集電結(jié)是否會(huì)變厚？集電結(jié)是否會(huì)變厚？結(jié)論：不會(huì)！結(jié)論：不會(huì)！電子進(jìn)入集電結(jié)后不會(huì)停留，迅速又被拉走，不影響原來結(jié)的厚度三極管放大電路組態(tài)的判別方法：三極管放大電路組態(tài)的判別方法：1、接地的電極決定組態(tài)2、找出與輸入信號、輸出信號連接的電極， 空出的電極決定組態(tài)e接地接地-b接地接地-c接地接地-共射極共射極共基極共基極共集電極共集電極b接輸入，接輸入，c接輸出接輸出- 共射極共射極

5、e接輸入，接輸入，c接輸出接輸出- 共基極共基極b接輸入，接輸入，e接輸出接輸出- 共集電極共集電極共基極共基極共射極共射極共集電極共集電極共集電極接法共集電極接法：集電極作為公共端；集電極作為公共端； 共基極接法共基極接法： 基極作為公共端?；鶚O作為公共端。共發(fā)射極接法共發(fā)射極接法：發(fā)射極作為公共端；發(fā)射極作為公共端；各極電流之間的關(guān)系式各極電流之間的關(guān)系式 共基極電流傳輸系數(shù)。共基極電流傳輸系數(shù)。:CBOECIII因ICBO較小，所以又因 則，ICIEECII1因ICEO較小，所以BCIICEOBCIII：共發(fā)射極電流放大系數(shù)。共發(fā)射極電流放大系數(shù)。BEII)1 (IE =IC+IB 1I

6、E =IC+IBEBIEEvvV11200.98LeiRKimAvmV，發(fā)射結(jié)外加電壓EEeiIiECiiCCciIiocLviRovivAv0.98*0.98V49coLcimAvRiAv，盡管電流沒有放大，但電壓得到放大了盡管電流沒有放大，但電壓得到放大了首先判斷外部條件首先判斷外部條件共射極方式共射極方式是否滿足外部工作條件？是否滿足外部工作條件？ iB是輸入電流，vBE是加在B、E兩極間的輸入電壓。 輸入特性曲線輸入特性曲線 iB=f(vBE) vCE= 常數(shù) 共發(fā)射極接法的輸入特性曲線： 其中vCE=0V的那一條相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向特性曲線； 當(dāng)vCE1V時(shí)， vCB= vCE - v

7、BE0，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集電子，基區(qū)復(fù)合減少， 對應(yīng)相同的vBE ， iB會(huì)有所減少，特性曲線將向右稍微移動(dòng)一些；但vCE再增加時(shí)，曲線右移很不明顯（理由？iB-iC）。鍺管 0.10.3V硅管 0.60.8VvBE 強(qiáng)調(diào)變化的部分導(dǎo)通電壓輸出特性曲線輸出特性曲線 iC=f(vCE) iB= 常數(shù) iC是輸出電流，vCE是輸出電壓（針對前面的電路圖）。 放大區(qū)：放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏截止區(qū)：截止區(qū)： IB=0以下的區(qū)域。飽和區(qū)：飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為正偏發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為正偏I(xiàn)C隨著VCE的變化而迅速變化。工程上以VCE=0.3伏作為放大區(qū)和飽和區(qū)

8、的分界線。發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為反偏發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為反偏稱為“飽和”的原因是：盡管發(fā)射結(jié)正偏，大量電子來到基區(qū)，但由于集電結(jié)收集電子能力不足，大量電子無法越過，即使再增加IB也對IC沒有作用，相當(dāng)于“飽和”，而隨著反偏電壓的增加，電流線性增加詳細(xì)解析輸入特性曲線和輸出特性曲線的機(jī)理：詳細(xì)解析輸入特性曲線和輸出特性曲線的機(jī)理：+-圖a為放大的必要條件，即Je正偏，Jc反偏從圖中可以看出，實(shí)際上，VCE=VCB+VBE（解釋：電壓從C到E逐漸降低）圖b為共射極接法，判斷是否在放大區(qū)： Je正偏毫無問題； Jc是否反偏，即是否VCVB，即VCB0； 因?yàn)?VCB=VCE-VBE； 所以，只要VCCVB

9、B就可以滿足。圖c為輸入特性曲線 VCE為0時(shí)（即不接C、E間電壓），就是普通的 二極管伏安特性曲線，此時(shí)Jc沒有拉電子的能力 當(dāng)VCE0時(shí)（理解為Jc開始反偏），對于同樣的 VBE，由于C區(qū)開始拉走電子，對應(yīng)的iB必然減 小，形成不同的VCE時(shí)曲線右移的情況 當(dāng)VCE1時(shí)，曲線基本不再移動(dòng)（即此時(shí)該被拉 走的電子已基本走了，所以不會(huì)再減少了） 強(qiáng)調(diào)今后只研究右邊這一條！iB=f(vBE) vCE= 常數(shù)圖圖a圖圖b圖圖c詳細(xì)解析輸入特性曲線和輸出特性曲線的機(jī)理：詳細(xì)解析輸入特性曲線和輸出特性曲線的機(jī)理：圖d為輸出特性曲線 放大區(qū)，不同的iB對應(yīng)不同的iC， iC=iB，以某個(gè)iB為例。 VC

10、E很?。?）時(shí)，JC無反偏，也就沒有iC； VCE開始逐漸增加，此時(shí)基區(qū)堆積已經(jīng)有固定數(shù) 量的電子，所以隨著Jc開始反偏， iC也開始增加； VCE繼續(xù)增加，同樣因?yàn)閕B是固定的，堆積的電子數(shù) 也是固定的，因此，當(dāng)VCE增加到一定數(shù)值后，原 來堆積的電子（注意是單位時(shí)間內(nèi)堆積的）就已全 部被拉到C區(qū)了，此時(shí)即使再增加電壓VCE也不會(huì)使 iC增加了； 而對于不同的iB（其實(shí)也就是不同的VBE），當(dāng)VCE 很?。?）時(shí)堆積在B區(qū)的電子數(shù)是不一樣的， iB 越大堆得越多，也就需要更大的VCE才能將堆積的 電子全部拉走，即這時(shí)VCE增加 iC也繼續(xù)增加，然 后才會(huì)在某一電壓下轉(zhuǎn)折； 放大區(qū)，曲線的

11、間距相等是因?yàn)闈M足： iC=iBiC=f(vCE) iB= 常數(shù)圖圖d詳細(xì)解析輸入特性曲線和輸出特性曲線的機(jī)理：詳細(xì)解析輸入特性曲線和輸出特性曲線的機(jī)理：圖d為輸出特性曲線 截止區(qū)討論： 若iB很?。ㄆ鋵?shí)也就是對應(yīng)的VBE很小），即基區(qū)沒 有從發(fā)射區(qū)來的多余電子，則VCE再大也只是本身 的少子漂移， 形成的iC電流很小很?。◣缀鯙?）， 稱為截止區(qū)； 飽和區(qū)討論：（VCE很小的那個(gè)區(qū)域） 由于有一定的VBE，所以大量電子積壓在基區(qū)，而且 VBE不同積壓的數(shù)量也不同，但即使將VBE（ iB）增 加很多，但由于此時(shí)沒有VCE，即JC沒有收集電子到 集電區(qū)的能力，所以iC幾乎不增加。這種情況當(dāng)VCE

12、 很小的時(shí)候也是這樣。因此叫飽和區(qū)（再怎么增加iB iC也幾乎不增加，就像一個(gè)小水杯倒?jié)M了水，再倒里 面的水也不會(huì)再增加的現(xiàn)象一樣，即“飽和”）； 所以： 電子能否通過電子能否通過Jc取決于取決于VCE， 而當(dāng)而當(dāng)VCE足夠大后，足夠大后， iC的大小就要取決于的大小就要取決于 iB了了 那么，VCE多大時(shí)認(rèn)為基區(qū)的電子都能過去呢？ 顯然，是因iB的不同而不同。 iB大也就堆積的多，就需要VCE也大。工程上，一般取個(gè)均值：0.3V左右。圖圖d注意：截止區(qū)和飽和區(qū)不滿足電流關(guān)系 測量三極管三個(gè)電極對地電位，試判斷三極管的工作狀態(tài)。 放大截止飽和- -+正偏正偏反偏反偏- -+ +- -正偏正偏反

13、偏反偏+ +- -放大放大VcVbVe放大放大VcVbVe發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為反偏。發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為反偏。發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為正偏。發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為正偏。例1：發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏。發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏。 測得VB =4.5 V 、VE = 3.8 V 、VC =8 V，試判斷三極管的工作狀態(tài)。放大放大例2：半導(dǎo)體三極管的參數(shù) 直流參數(shù)、交流參數(shù)、直流參數(shù)、交流參數(shù)、 極限參數(shù)極限參數(shù)直流電流放大系數(shù)直流電流放大系數(shù)1.1.共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù) =（ICICEO）/IBIC / IB vCE=常數(shù)一一. .直流參數(shù)直流參數(shù) 2.共基極直流電流放大系數(shù)共基極直流電流放

14、大系數(shù) =（ICICBO）/IEIC/IE 顯然顯然 與與 之間有如下關(guān)系之間有如下關(guān)系: = IC/IE= IB/ 1+ IB= / 1+ 極間反向電流極間反向電流 1.集電極基極間反向飽和電流ICBO ICBO的下標(biāo)CB代表集電極和基極， O是Open的字頭，代表第三個(gè)電極E開路。 它相當(dāng)于集電結(jié)的反向飽和電流。 2.集電極發(fā)射極間的反向飽和電流集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO ICEO和和ICBO有如下關(guān)系有如下關(guān)系 ICEO=（1+ ）ICBO 相當(dāng)基極開路時(shí)，集電極和發(fā)射極間的反向相當(dāng)基極開路時(shí)，集電極和發(fā)射極間的反向飽和電流，即輸出特性曲線飽和電流，即輸出特性曲線IB=0那條曲

15、線所對應(yīng)那條曲線所對應(yīng)的的Y坐標(biāo)的數(shù)值。坐標(biāo)的數(shù)值。二二. .交流參數(shù)交流參數(shù)交流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù) 1.共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)共發(fā)射極交流電流放大系數(shù) = iC/ iB vCE=const 在放大區(qū)在放大區(qū) 值基本不變，值基本不變，通過垂直于通過垂直于X 軸的直線軸的直線由由 iC/ iB求得。求得。 在輸出特性曲線上求在輸出特性曲線上求 2.共基極交流電流放大系數(shù)共基極交流電流放大系數(shù) = iC/ iE VCB=const當(dāng)當(dāng)ICBO和和ICEO很小時(shí)，很小時(shí)， ,可以不加區(qū)分?？梢圆患訁^(qū)分。特征頻率特征頻率fT 三極管的三極管的 值不僅與工作電流有關(guān)，而且與工作頻率有關(guān)。值不

16、僅與工作電流有關(guān)，而且與工作頻率有關(guān)。由于結(jié)電容的影響，當(dāng)信號頻率增加時(shí)，三極管的由于結(jié)電容的影響，當(dāng)信號頻率增加時(shí)，三極管的 將會(huì)下降。將會(huì)下降。當(dāng)當(dāng) 下降到下降到1時(shí)所對應(yīng)的頻率稱為特征頻率，用時(shí)所對應(yīng)的頻率稱為特征頻率，用fT表示。表示。集電極最大允許電流ICM 三極管集電極最大允許電流三極管集電極最大允許電流ICM。當(dāng)。當(dāng)ICICM時(shí)，管子性能將時(shí)，管子性能將顯著下降，甚至顯著下降，甚至?xí)p壞會(huì)損壞三極管三極管。集電極最大允許功率損耗PCM 集電極電流通過集電結(jié)時(shí)所產(chǎn)生的功耗，集電極電流通過集電結(jié)時(shí)所產(chǎn)生的功耗， PCM= ICVCBICVCE， 因發(fā)射結(jié)正偏，呈低阻，所以功耗主要集中

17、因發(fā)射結(jié)正偏，呈低阻，所以功耗主要集中在集電結(jié)上。在計(jì)算時(shí)往往用在集電結(jié)上。在計(jì)算時(shí)往往用VCE取代取代VCB。三.極限參數(shù)反向擊穿電壓 1.V(BR)CBO發(fā)射極開路時(shí)的集電結(jié)擊穿電壓。下標(biāo)BR代表擊穿之意，是Breakdown的字頭，CB代表集電極和基極，O代表第三個(gè)電極E開路。 2.V(BR) EBO集電極開路時(shí)發(fā)射結(jié)的擊穿電壓。 3.V(BR)CEO基極開路時(shí)集電極和發(fā)射極間的 擊穿電壓。 對于V(BR)CER表示BE間接有電阻，V(BR)CES表示BE間是短路的。幾個(gè)擊穿電壓在大小上有如下關(guān)系 V(BR)CBOV(BR)CESV(BR)CERV(BR)CEOV(BR) EBO由由PC

18、M、 ICM和和V(BR)CEO在輸出特性曲線上可在輸出特性曲線上可以確定過損耗區(qū)、過電流區(qū)和擊穿區(qū)。以確定過損耗區(qū)、過電流區(qū)和擊穿區(qū)。 輸出特性曲線上的過損耗區(qū)和擊穿區(qū)輸出特性曲線上的過損耗區(qū)和擊穿區(qū)半導(dǎo)體三極管的型號國家標(biāo)準(zhǔn)對半導(dǎo)體三極管的命名如下國家標(biāo)準(zhǔn)對半導(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的序號同種器件型號的序號同一型號中的不同規(guī)格同一型號中的不同規(guī)格三極管三極管雙極型三極管的參數(shù)參

19、數(shù)型 號 PCM mW ICM mAVR CBO VVR CEO VVR EBO V IC BO A f T MHz3AX31D 125 125 20 126* 83BX31C 125 125 40 246* 83CG101C3CG101C 100 30 450.1 1003DG123C3DG123C 500 50 40 300.353DD101D3DD101D 5A 5A 300 25042mA3DK100B3DK100B 100 30 25 150.1 3003DKG23 250W 30A 400 325 8注：*為 f 目前比較常見、常用的三極管型號：目前比較常見、常用的三極管型號： 9

20、012（PNP） 9013（NPN） 8050（NPN） 基本放大電路一般是指由一個(gè)三極管與相應(yīng)元件組成的三種基本組態(tài)放大電路。共發(fā)射極、共發(fā)射極、共基極、共基極、共集電極共集電極放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)(1)放大倍數(shù)(2)輸入電阻Ri(3)輸出電阻Ro(4)通頻帶(1) (1) 放大倍數(shù)放大倍數(shù)/OiVAVV/OiiAII 輸出信號的電壓和電流幅度得到了放大，所以輸出功率也會(huì)有所放大。對放大電路而言有電壓放大倍數(shù)、電流放大倍數(shù)和功率放大倍數(shù),通常它們都是按正弦量定義的。電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù)功率放大倍數(shù)功率放大倍數(shù)/oioioiPAP PV I

21、V I(2) 輸入電阻 Ri 輸入電阻是表明放大電路從信號源吸取電流大小的參數(shù)，Ri大放大電路從信號源吸取的電流小，反之則大。iiiIVR(3) 輸出電阻Ro 輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載的能力，輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載的能力，Ro大表明放大電路帶負(fù)載的能力差，反之則強(qiáng)。大表明放大電路帶負(fù)載的能力差，反之則強(qiáng)。 注意：放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻通常注意：放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻通常都是在正弦信號下的交流參數(shù)，只有在放大電路都是在正弦信號下的交流參數(shù)，只有在放大電路處于放大狀態(tài)且輸出不失真的條件下才有意義。處于放大狀態(tài)且輸出不失真的條件下才有意義。,0|LSRVVoRoIo使使V VS

22、 S=0=0的原因是：輸出端可以等效為一個(gè)輸?shù)脑蚴牵狠敵龆丝梢缘刃橐粋€(gè)輸出電壓（受控電壓源）與輸出電阻的串聯(lián)，出電壓（受控電壓源）與輸出電阻的串聯(lián)，我們要求輸出電阻，但輸出電壓我們要求輸出電阻，但輸出電壓（即此受控電（即此受控電壓源）壓源）此時(shí)會(huì)影響測試電流的大小，只有使此時(shí)會(huì)影響測試電流的大小，只有使V VS S=0=0，輸出電壓才會(huì)為，輸出電壓才會(huì)為0 0，從而不影響測試，從而不影響測試電流電流(4) 通頻帶 BW00HL7.02)()(AAfAfA相應(yīng)的頻率相應(yīng)的頻率fL稱為下限頻率，稱為下限頻率，fH稱為上限頻率稱為上限頻率。 放大電路的增益放大電路的增益A(f) 是頻率的函數(shù)。在

23、低是頻率的函數(shù)。在低頻段和高頻段放大倍數(shù)都要下降。當(dāng)頻段和高頻段放大倍數(shù)都要下降。當(dāng)A(f)下降下降到中頻電壓放大倍數(shù)到中頻電壓放大倍數(shù)A0的的 1/ 時(shí)時(shí)，即，即2共發(fā)射極基本放大電路的組成三極管三極管 T 起放大作用。起放大作用。偏置電路偏置電路VCC 、Rb提供電源，并使三極管工作在放大區(qū)。耦合電容耦合電容C1 、C2輸入耦合電容C1保證信號加到發(fā)射結(jié)，不影響發(fā)射結(jié)偏置。輸出耦合電容C2保證信號輸送到負(fù)載，不影響集電結(jié)偏置。負(fù)載電阻負(fù)載電阻RC、RL將變化的集電極電流轉(zhuǎn)換為電壓輸出。組態(tài)的判別組態(tài)的判別外部條件外部條件的判別的判別 (2) 靜態(tài)和動(dòng)態(tài) 靜態(tài)靜態(tài): : 時(shí)，放大電路的工作狀

24、態(tài)，時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，也稱也稱直流工作狀態(tài)（使三極管滿足外部條件）直流工作狀態(tài)（使三極管滿足外部條件）。0iv 放大電路建立正確的靜態(tài)，是保證動(dòng)態(tài)工作放大電路建立正確的靜態(tài)，是保證動(dòng)態(tài)工作的前提。分析放大電路必須要正確地區(qū)分靜態(tài)和的前提。分析放大電路必須要正確地區(qū)分靜態(tài)和動(dòng)態(tài)，正確地區(qū)分直流通路和交流通路動(dòng)態(tài)，正確地區(qū)分直流通路和交流通路。 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài): : 時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)， 也稱也稱交流工作狀態(tài)（在交流工作狀態(tài)（在Q Q點(diǎn)附件小信號變化）點(diǎn)附件小信號變化）。0iv畫交流通路畫交流通路原則：原則：1 1、電容短路；、電容短路；2 2、直流電源短路（接地）、直

25、流電源短路（接地）(3) 直流通路和交流通路 (a)直流通路 直流通路 僅僅通過直流的通路。交流通路 僅僅通過交流的電路通路。 (b)交流通路畫直流通路原則：畫直流通路原則：1 1、電容開路；、電容開路；2 2、去掉無關(guān)的器件、去掉無關(guān)的器件可用疊加原理解釋可用疊加原理解釋(4) 放大原理 輸入信號通過耦合電容加在三極管輸入信號通過耦合電容加在三極管的發(fā)射結(jié)，于是有下列過程：的發(fā)射結(jié)，于是有下列過程：o2cLcccbbbe1i)|(vCvRRRiiiivCvc或三極管放大作用 變化的 通過 轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷狠敵鯿icR 靜態(tài)工作狀態(tài)的計(jì)算分析法靜態(tài)工作狀態(tài)的計(jì)算分析法bCCbBEQCCBQRV

26、RVVI IBQ、ICQ和和VCEQ這些量代表的工作狀態(tài)稱為這些量代表的工作狀態(tài)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)，用用Q表示。在測試基本放大電路時(shí)，往往測量三個(gè)電極對地的電位表示。在測試基本放大電路時(shí)，往往測量三個(gè)電極對地的電位VBQ、VEQ和和VCQ即可確定三極管靜態(tài)工作狀態(tài)（外部工作條件）即可確定三極管靜態(tài)工作狀態(tài)（外部工作條件）。根據(jù)直流通路對放大電路的靜態(tài)進(jìn)行計(jì)算根據(jù)直流通路對放大電路的靜態(tài)進(jìn)行計(jì)算CQBQIICEQCQEQCCCQcVVVVIR 注意順序！注意順序！靜態(tài)工作狀態(tài)的圖解分析法靜態(tài)工作狀態(tài)的圖解分析法非線性電路線性電路+VCEQ圖解法的必要性：圖解法的必要性：1 1、也可獲得工作

27、點(diǎn)；、也可獲得工作點(diǎn)；2 2、直觀了解、直觀了解工作點(diǎn)設(shè)置不當(dāng)引起的后果；工作點(diǎn)設(shè)置不當(dāng)引起的后果；3 3、掌握一種分析方法、掌握一種分析方法圖是傳統(tǒng)的共射圖是傳統(tǒng)的共射極極電路電路線性電路在輸入特性曲線上，作出直線在輸入特性曲線上，作出直線 ,兩線的交點(diǎn)即是兩線的交點(diǎn)即是Q點(diǎn)，得到點(diǎn)，得到IBQ。bBBBBERiV v靜態(tài)工作狀態(tài)的圖解分析法靜態(tài)工作狀態(tài)的圖解分析法輸入特性部分輸入特性部分不僅得到了輸入不僅得到了輸入特性中的特性中的Q點(diǎn)，點(diǎn)，也通過這部分確也通過這部分確定了在輸出特性定了在輸出特性曲線中所使用的曲線中所使用的是那一條曲線！是那一條曲線?。槭裁?？）（為什么？）1. 由直流負(fù)載

28、線直流負(fù)載線vCE =VCCiCRC VCC 、 VCC /Rc3. 得到Q點(diǎn)的參數(shù)IBQ 、ICQ 和VCEQ 。2. 在輸出特性曲線上確定兩個(gè)特殊點(diǎn),即可畫出直流負(fù)載線。4. 當(dāng)Vcc=12V、Rc=4k時(shí)，由圖，交IBQ=40A， ICQ=1.5mA，VCEQ=6V，Vcc/Rc=3靜態(tài)工作狀態(tài)的圖解分析法靜態(tài)工作狀態(tài)的圖解分析法輸出特性部分輸出特性部分直流負(fù)載線：直流負(fù)載線：與輸出端相連的電阻叫負(fù)載電阻，而在直流情況下構(gòu)成直流負(fù)載電阻Rc，此時(shí)iC與vCE之間的關(guān)系的直線就是直流負(fù)載線。（1 1）交流負(fù)載線）交流負(fù)載線1.從從B點(diǎn)通過輸出特性曲線上點(diǎn)通過輸出特性曲線上 的的Q點(diǎn)做一條直

29、線，點(diǎn)做一條直線， 其斜率為其斜率為- -1/RL 。2.RL= RLRc， 是交流負(fù)載電阻。是交流負(fù)載電阻。 3.交流負(fù)載線是有交流負(fù)載線是有交流輸入信號時(shí)工交流輸入信號時(shí)工作點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。作點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。 4.交流負(fù)載線與直流交流負(fù)載線與直流 負(fù)載線相交負(fù)載線相交Q點(diǎn)。點(diǎn)。交流負(fù)載線按下述方法得到：交流負(fù)載線按下述方法得到：(1)(2)CCQcCECEQceiIivVv 第一步： ()(3)ceocLCCQLvviRiIR 第二步：（由交流通路圖知） ()11()CECEQCCQLCCECEQCQLLLvViIRivVIRRR 第三步：（將3式代入2，得到） 或： 引入引入交流負(fù)載線交流負(fù)

30、載線的理由：的理由：真正的輸入信號使電路的工作點(diǎn)沿真正的輸入信號使電路的工作點(diǎn)沿交交流負(fù)載線流負(fù)載線變化，而不是變化，而不是直流負(fù)載線直流負(fù)載線(2)(2)交流工作狀態(tài)的圖解分析交流工作狀態(tài)的圖解分析tsinsmsV vbBsBBBERiV vv可直觀地認(rèn)為導(dǎo)通的可直觀地認(rèn)為導(dǎo)通的發(fā)射結(jié)相當(dāng)于一個(gè)小發(fā)射結(jié)相當(dāng)于一個(gè)小電阻。電阻。電壓變化引起電流變電壓變化引起電流變化，且規(guī)律相同（特化，且規(guī)律相同（特別是相位相同）。別是相位相同）。(2)(2)交流工作狀態(tài)的圖解分析交流工作狀態(tài)的圖解分析CCCcc1111()CECCECEQCQLLLivVivVIRRRRR 注注意意相相位位反相反相波形的失真波

31、形的失真飽和失真截止失真 由于放大電路的由于放大電路的工作點(diǎn)工作點(diǎn)達(dá)到了三極管達(dá)到了三極管的飽和區(qū)而引起的非線性失真。對于的飽和區(qū)而引起的非線性失真。對于NPN管，管，輸出電壓表現(xiàn)為底部失真。輸出電壓表現(xiàn)為底部失真。 由于放大電路的由于放大電路的工作點(diǎn)工作點(diǎn)達(dá)到了三極管達(dá)到了三極管的截止區(qū)而引起的非線性失真。對于的截止區(qū)而引起的非線性失真。對于NPN管，管，輸出電壓表現(xiàn)為頂部失真。輸出電壓表現(xiàn)為頂部失真。(3) (3) 最大不失真輸出幅度最大不失真輸出幅度 注意：對于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。所謂所謂工作點(diǎn)工作點(diǎn)指的就是因?yàn)橛辛私涣餍盘柡螅矔r(shí)的指的就是因

32、為有了交流信號后，瞬時(shí)的 CECE、i iC C在輸出特性曲線坐標(biāo)系中所處的位置在輸出特性曲線坐標(biāo)系中所處的位置飽和失真的波形飽和失真的波形截止失真的波形截止失真的波形 波形波形（動(dòng)畫3-3）放大電路的最大不失真輸出幅度放大電路的最大不失真輸出幅度 放大電路要想獲得大的不失真輸出幅度，需要：放大電路要想獲得大的不失真輸出幅度，需要： 1.工作點(diǎn)工作點(diǎn)Q要設(shè)置在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位；要設(shè)置在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位； 2.要有合適的交流負(fù)載線要有合適的交流負(fù)載線。 （4 4） 圖解分析法的適用范圍圖解分析法的適用范圍幅度較大而工作頻率不太高的情況幅度較大而工作頻率不太高的情況優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)

33、點(diǎn)： 直觀、形象。有助于建立和理解交、直流共存，靜態(tài)和直觀、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)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。工作情況。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 不能分析工作頻率較高時(shí)的電路工作狀態(tài)，也不能用來不能分析工作頻率較高時(shí)的電路工作狀態(tài)，也不能用來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)。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)。 (1)(1)模型的建立模型的建立 1.1.三極管可以用一個(gè)模型

34、來代替。三極管可以用一個(gè)模型來代替。 2. 2.對于低頻模型可以不考慮結(jié)電容的影響。對于低頻模型可以不考慮結(jié)電容的影響。 3. 3.小信號意味著三極管在線性條件下工作。小信號意味著三極管在線性條件下工作。h參數(shù)模型（回想輸入、輸出特性曲線）cerebiebevhihvceoebfecvhihi問題：問題： 1、前面的計(jì)算法只解決了靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算，但、前面的計(jì)算法只解決了靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算，但 動(dòng)態(tài)如何計(jì)算？動(dòng)態(tài)如何計(jì)算？ 2、在小信號時(shí)第三章曾經(jīng)有模型，使計(jì)算簡化，、在小信號時(shí)第三章曾經(jīng)有模型，使計(jì)算簡化， 如何利用這種模式如何利用這種模式很奇怪的形式！輸入輸出好像沒有關(guān)系了！很奇怪的形式！輸

35、入輸出好像沒有關(guān)系了！hfeibcerebiebevhihvceoebfecvhihicev1 1、二極管小信號模型、二極管小信號模型2 2、v vcece對輸入特性曲線有微弱的影響（物理概念對輸入特性曲線有微弱的影響（物理概念）1 1、輸出特性曲線的近似形狀、輸出特性曲線的近似形狀2 2、略微上翹的特性曲線代表、略微上翹的特性曲線代表 對對 的微弱影響的微弱影響ci（2)2)模型中的主要參數(shù)模型中的主要參數(shù)r rbebe 交流輸入電阻交流輸入電阻 i iB B輸出電流源輸出電流源表示三極管的表示三極管的電流放大作用電流放大作用Ebbbe/ mV26)1 (Irrhie為為輸入電阻輸入電阻，即

36、，即 rbe。hre為為電壓反饋系數(shù)電壓反饋系數(shù)，即即r r。hfe為為電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)，即，即 。 hoe為為輸出電導(dǎo)輸出電導(dǎo)，即，即1/rce。(1)BETvVEESiIe關(guān)于關(guān)于rbe的計(jì)算：的計(jì)算：（P104 ）從從PN結(jié)著手結(jié)著手rbe=rbb+（1+）re這里，這里，rbb是基區(qū)體電阻，一般認(rèn)為約為是基區(qū)體電阻，一般認(rèn)為約為200300 ； re 是發(fā)射結(jié)電阻是發(fā)射結(jié)電阻 忽略發(fā)射區(qū)電阻忽略發(fā)射區(qū)電阻(1)()2 0 0(1)()b eb beTErrrVm VIm A bbe (3) (3) 模型簡化模型簡化 r r反映三極管反映三極管內(nèi)部的電壓反饋，內(nèi)部的電壓反饋，因數(shù)

37、量很小，一般因數(shù)量很小，一般可以忽略。可以忽略。 1/1/r rcece與電流源并與電流源并聯(lián)時(shí)，分流極小，聯(lián)時(shí)，分流極小，可作開路處理?？勺鏖_路處理。用用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 (1)(1)小信號（微變）等效電路小信號（微變）等效電路原理圖原理圖 交流通路交流通路微變等效電路微變等效電路（H參數(shù)模型）參數(shù)模型）畫交流通路畫交流通路原則：原則：1 1、電容短路；、電容短路；2 2、直流電源短路（接地）、直流電源短路（接地）注意：這是在對交流信號通過電路時(shí)的效果進(jìn)行分析注意：這是在對交流信號通過電路時(shí)的效果進(jìn)行分析(2)(2)電壓增益電壓增益C

38、LOVIR cbII(/)LCLRRRbeLbebLbbebLcioVrRrIRIrIRIVVA/bib eIVrbib eVIr(3)(3)輸入電阻輸入電阻RibebrRR/i( (4) )輸出電阻（注意條件：輸出電阻（注意條件：Vs=0,RL= ）0SVTToIVRCoRR RoTiTVRI穩(wěn)定工作點(diǎn)穩(wěn)定工作點(diǎn)I1分壓式偏置VBQI1=(510)IBQVBQ=(35)VCCbbbBQVRRRV212)(eCCQCCCEQRRIVVIBQ(1)(1)確定工作點(diǎn)確定工作點(diǎn): Q: QBQBEQBQCQEQeeVVVIIRRCQBQIIIE+VE- -VB+ VBE - -BCEBBBEIIVV

39、IV 因不變穩(wěn)定過程IBICVCE基本放大電路存在缺點(diǎn)基本放大電路存在缺點(diǎn)(2)(2)電壓增益電壓增益bOLVI R LcL( =/)RRRebebLbioVRrIRIVVA)1 (eebeRIrIV biebeRrI)1 (bebeLRrR)1 (工作點(diǎn)穩(wěn)定，增益下降。beLbebLbbebLcioVrRrIRIrIRIVVA解決這個(gè)矛盾的方法是加電容Ce。()LbeRAvr(3)(3)輸入電阻輸入電阻Ri21b/bbRRR bRIbRTIIIbebebTRrRV111ebebRrR1/輸入電阻輸入電阻 提高了，相當(dāng)于增加了一個(gè)(1+)Re的電阻。TiTVRI( (4) )輸出電阻輸出電阻R

40、ooRCToIVR0eCbSbebRIIRrI由KVL：bSSRRR/CeSbeebIRRrRI0cebCeCbTrIIRIIVeSbeeceCToRRrRrIVR1CooRRR/ Rc例例1：解：解：求電路的靜態(tài)參數(shù)（VB、IB、IC、VCE)，及動(dòng)態(tài)參數(shù)（AV、Ri、Ro)。（rbb =300）根據(jù)直流通路求靜態(tài)參數(shù)根據(jù)直流通路求靜態(tài)參數(shù)VVRRRVCCbbbBQ75. 3212()15 1.5(32)7.5CEQCCCQCeVVIRRVVBQmA5 . 127 . 075. 3IBQeBEQBQEQCQRVVIICQBQIIA25605 . 1ICQ根據(jù)微變等效電路求動(dòng)態(tài)參數(shù)根據(jù)微變等效

41、電路求動(dòng)態(tài)參數(shù)1. 電壓放大倍數(shù)VAKImVrEbe36. 126)1 (300KRRRLCL5 . 13/3/beLbebLbioVrRrIRIVVA6636. 15 . 1602. 輸入電阻Ri3. 輸出電阻Ro（輸出端開路，輸入電壓為零）RiKrRbei36. 1RiKRRRibi25. 136. 1/15/3oCRRK根據(jù)微變等效電路求動(dòng)態(tài)參數(shù)根據(jù)微變等效電路求動(dòng)態(tài)參數(shù)主要取決于主要取決于r rbebe例2：解：解：求電路的靜態(tài)參數(shù)（ VB、IB、IC、VCE)，及動(dòng)態(tài)參數(shù)（AV、Ri、Ro)。 （rbb =300）根據(jù)直流通路求靜態(tài)參數(shù)根據(jù)直流通路求靜態(tài)參數(shù)與例與例1結(jié)果完全相同結(jié)果

42、完全相同VVRRRVCCbbbBQ75. 3212()15 1.5(32)7.5CEQCCCQCeVVIRRVVBQmA5 . 127 . 075. 3IBQeBEBQEQCQRVVIICQBQIIA25605 . 1ICQ根據(jù)微變等效電路求動(dòng)態(tài)參數(shù)根據(jù)微變等效電路求動(dòng)態(tài)參數(shù)1. 電壓放大倍數(shù)VAKImVrEbe36. 126)1 (300KRRRLCL5 . 13/3/eebebLbioVRIrIRIVVA73. 02)601 (36. 15 . 160beII)1 (ebeLRrR)1 (電流有放大！電流有放大！小于小于1 1！有意義嗎？有意義嗎？根據(jù)微變等效電路求動(dòng)態(tài)參數(shù)根據(jù)微變等效電路

43、求動(dòng)態(tài)參數(shù)2. 輸入電阻Ri3. 輸出電阻Ro（輸出端開路，輸入電壓為零）RiebeiRrR)1 (RiKRRRibi4 .1336.123/15/KRRCo32)601 (36. 1K36.123主要取決于主要取決于R Rb b例3：電路的參數(shù)不變，若增加一倍，靜態(tài)參數(shù)（IB、IC、VCE)，及動(dòng)態(tài)參數(shù)（AV、Ri、Ro)如何變化。(1)靜態(tài)參數(shù)CQBQIIeBEBQEQCQRVVII()CEQCCCQCeVVIRR 增加一倍， ICQ、VCEQ不變， IBQ減小一倍。（2）動(dòng)態(tài)參數(shù)beLioVrRVVAbebirRR/CoRR Ro 不變不變r(jià)be增加，使得增加，使得Ri增加增加 值增加一

44、倍：值增加一倍：AV略有增大。略有增大。26300(1)beEmVrI例4：電路的參數(shù)不變，若斷開Ce，靜態(tài)參數(shù)（IBQ、ICQ、VCEQ)，及動(dòng)態(tài)參數(shù)（AV、Ri、Ro)如何變化。(1)斷開Ce后，靜態(tài)參數(shù)不變。beLVrRAbebirRR/CoRR ebeLVRrRA)1 (ebebiRrRR)1 (/CoRR （2）斷開Ce后，動(dòng)態(tài)參數(shù)AV減小， Ri增大，Ro 不變。eBQeEQERIRIV)1 (共集電極電路（1）求工作點(diǎn)：QEBEQBQbCCVVIRVebBEQCCBQRRVVI)1 (BQCQIICEQCCEQeCCCQeVVIRVIRQebCCRRV)1 (先畫直流通路判斷外部

45、工作條件先畫直流通路判斷外部工作條件再畫交流通路再畫交流通路(2)(2)電壓增益電壓增益)(bbLbebiIIRrIVLeLRRR/)(bbLoIIRVbLIR)1 (輸入電壓與輸入電壓與輸出電壓同相輸出電壓同相電壓跟隨器電壓跟隨器（小于（小于1 1）LbeL(1)1(1) OViRVArRV（3）輸入電阻）輸入電阻TiTVRI/(1)(/)bbeeLRrRR beSbeSerRrRRR1/o+- -TVTIRi（4 4）輸出電阻）輸出電阻Ro電壓增益電壓增益1，輸入電壓，輸入電壓與輸出電壓同相，輸入與輸出電壓同相，輸入電阻高，輸出電阻低。電阻高，輸出電阻低。再次注意電流方向！再次注意電流方向

46、！()(1)()()1/ /11(1)()(1)TTbceTbeTbSbeSbeTeTSbeeVIIIRII RVIRrRrVRIRrR 很容易與前后級電路配合，所很容易與前后級電路配合，所以常用作以常用作“隔離級隔離級”或或“輸出輸出級級”共基極電路(1)直流分析 與分壓式偏置的共射組態(tài)完全相同。先畫直流通路判斷外部工作條件先畫直流通路判斷外部工作條件再畫交流通路再畫交流通路VBQICQIBQVCEQ(2)(2)交流分析交流分析/voiAVVbebei/11iierrRVIRobLLVbbebeii RRVAi rrV電壓放大倍數(shù)輸入電阻輸出電阻Ro RCbebei/11iierrRVIR(

47、)().(1)()0.(2)2.(3)31(1cbcecbSTOccb becbScSbbeSSOii rii RVRiii rii Ri RirRRR 由（ ）：將（）代入（），得到：)(1)|SSceScecebeSbeSbeSOCOCRRrRrrrRrRrRRRRR?所以：放大電路的頻率響應(yīng)幅頻特性是描繪輸入信號幅度固定，輸出信號的幅頻特性是描繪輸入信號幅度固定，輸出信號的幅度隨頻率變化而變化的規(guī)律。幅度隨頻率變化而變化的規(guī)律。在放大電路的通頻帶中給出了頻率特性的概念：在放大電路的通頻帶中給出了頻率特性的概念：幅度頻率特性：幅度頻率特性：相位頻率特性相位頻率特性相頻特性是描繪輸出信號與輸

48、入信號之間相位差相頻特性是描繪輸出信號與輸入信號之間相位差隨頻率變化而變化的規(guī)律。隨頻率變化而變化的規(guī)律。 放大電路的幅頻特性和相頻特性，統(tǒng)稱為頻率響應(yīng)。因放大電路對不同頻率成分信號的增益不同，從而使輸出波形產(chǎn)生失真，稱為幅度頻率失真，簡稱幅頻失真。放大電路對不同頻率成分信號的相移不同，從而使輸出波形產(chǎn)生失真，稱為相位頻率失真，簡稱相頻失真。幅頻失真和相頻失真是線性失真。產(chǎn)生頻率失真的原因產(chǎn)生頻率失真的原因 1.1.放大電路中存在電抗性元件，放大電路中存在電抗性元件， 例如：耦合電容、旁路電容、分布電容、例如：耦合電容、旁路電容、分布電容、 變壓器、分布電感等變壓器、分布電感等; ; 2.2.三極管的三極管的 ( ( ) )是頻率的函數(shù)。是頻率的函數(shù)。 在研究頻率特性時(shí)，三極管的低頻小信號在研究頻率特性時(shí)，三極管的低頻小信號 模型不再適用，而要采用高頻小信號模型。模型不再適用，而要采用高頻小信號模型。RC低通電路的頻率響應(yīng) 2H)(11ffA