第2章 晶體管及其基本放大電路課件

2.1晶體管2.2放大的概念及放大電路的性能指標(biāo)2.3共發(fā)射極放大電路的組成及工作原理2.4放大電路的圖解分析法2.5放大電路的微變等效電路分析法2.6分壓式穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)電路2.7共集電極放大電路2.8共基極放大電路2.9組合單元放大電路第2章晶體管及其基本放大電路2.1晶體管2.1.1晶體管的結(jié)構(gòu)及類型2.1.2晶體管的三種連接方式2.1.3晶體管的工作方式本節(jié)重點(diǎn)：

1.從晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)理解晶體管的電流控制與放大作用。2.掌握晶體管實(shí)現(xiàn)放大的內(nèi)部條件與外部條件。3.掌握晶體管三極電流之間的關(guān)系。4.掌握晶體管的三種工作狀態(tài)及其特點(diǎn)。5.熟記晶體管的伏安特性曲線6.晶體管三種狀態(tài)的判斷。(SemiconductorTransistor)1.結(jié)構(gòu)NNP發(fā)射極E基極B集電極C發(fā)射結(jié)集電結(jié)emitterbasecollectorPPNEBC集電區(qū)體積較大基區(qū)較薄，摻雜濃度低發(fā)射區(qū)摻雜濃度最高2.1.1晶體管的結(jié)構(gòu)及類型NPN型PNP型晶體管實(shí)現(xiàn)電流控制與放大作用的內(nèi)部條件：

結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)NNP發(fā)射極E基極B集電極CPPNEBCECBNPN型PNP型ECB2.符號箭頭方向表示發(fā)射結(jié)正向偏置時(shí)的電流方向。3.分類按材料分：硅管、鍺管按功率分：小功率管<500mW按結(jié)構(gòu)分：NPN、PNP按使用頻率分：低頻管、高頻管大功率管>1W中功率管0.51W2.1.2晶體管的三種連接方式

(a)共發(fā)射極(b)共集電極(c)共基極圖2-3晶體管的三種連接方式

2.1.3晶體管的工作狀態(tài)

工作狀態(tài)可分為三種：

放大狀態(tài)飽和狀態(tài)截止?fàn)顟B(tài)

1.放大狀態(tài)（發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置）

晶體管放大的條件：內(nèi)部條件發(fā)射區(qū)摻雜濃度高基區(qū)薄且摻雜濃度低集電區(qū)體積大外部條件發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏發(fā)射區(qū)正偏，發(fā)射區(qū)發(fā)射電子，形成電流

IEN。ICN多數(shù)向BC結(jié)方向擴(kuò)散形成ICN。IE少數(shù)與空穴復(fù)合，形成IBN。IBN基極電流少數(shù)在基區(qū)與空穴復(fù)合形成的電流(IBN)集電區(qū)少子漂移(ICBO)I

CBOIB即：IB=IBN

–

ICBO2)電子在基區(qū)的復(fù)合和傳輸(1)放大狀態(tài)下晶體管中載流子的傳輸過程IE=IEN

+

IEPIEN

IENIEIEN=IBN+ICNIC

3)集電結(jié)反向偏置形成集電極電流ICIC=ICN+ICBO穿透電流（2）晶體管的電流分配關(guān)系IB=I

BN

ICBOIC=ICN+ICBO①共射直流電流放大系數(shù)IE=IC+IB集電極收集到的電子數(shù)與在基區(qū)復(fù)合掉的電子數(shù)之比，意味著基區(qū)每復(fù)合一個(gè)電子，則有個(gè)電子擴(kuò)散到集電區(qū)去。IE=IC+IB

②共基直流電流放大系數(shù)

的值小于1且接近于1，一般為0.95~0.99。

的關(guān)系③它是集電極收集的電子數(shù)與發(fā)射極發(fā)射的總電子數(shù)的比值(3)晶體管的放大作用放大狀態(tài)各電極電位之間的關(guān)系是：NPN型：UC＞UB＞UE

PNP型：UC＜UB＜UE晶體管實(shí)現(xiàn)電流放大的外部偏置條件：

發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏

電流放大作用的實(shí)質(zhì)是通過改變基極電流IB的大小，達(dá)到控制IC的目的，而并不是真正把微小電流放大了，因此，晶體管稱為電流控制型器件。定義：保持工作點(diǎn)處UCE不變，集電極電流變化量與基極電流變化量之比，稱為共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)。即

定義：保持工作點(diǎn)處UCB不變，集電極電流變化量與發(fā)射極電流變化量之比，稱為共基極交流電流放大系數(shù)。即

在數(shù)值上

≈≈

2.飽和狀態(tài)

(發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)正向偏置)集電極電位低于基極電位，集電結(jié)正向偏置，不利于集電極從基區(qū)收集非平衡少數(shù)載流子，從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的非平衡少子在基區(qū)復(fù)合的數(shù)量增大，而進(jìn)入集電區(qū)的數(shù)量減少，集電極電流不再隨基極電流的增大而增大，基極電流失去了對集電極電流的控制作用（晶體管失去了放大能力），集電極電流好像飽和了。2.飽和狀態(tài)(兩個(gè)結(jié)都正偏)IC主要受UCE的控制，隨著UCE的增大，集電結(jié)由正向偏置向零偏變化過程中，集電區(qū)收集電子的能力逐步增強(qiáng)，集電極電流IC隨UCE的增大而增大。晶體管工作于飽和狀態(tài)時(shí)的UCE稱為集電極飽和電壓降，記作UCES。處于深度飽和時(shí)，鍺管:硅管:

3.截止?fàn)顟B(tài)（兩個(gè)結(jié)都反偏）晶體管發(fā)射結(jié)反向偏置或零偏(UBE≤0)，集電結(jié)反向偏置(UBC＜0），不利于發(fā)射極多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，發(fā)射極電流幾乎為零，此時(shí)，集電極流過反向飽和電流IC=ICBO，基極電流：

IB=–ICBO，ICBO很小可忽略不計(jì)，認(rèn)為晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)。

[例]三極管3個(gè)電極的對地電位如圖所示，試判斷三極管的工作狀態(tài)。放大狀態(tài)截止?fàn)顟B(tài)飽和狀態(tài)兩個(gè)結(jié)正偏兩個(gè)結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏解:(a)uBE=0.7V,uBC=-4.3V,發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏，三極管處于放大狀態(tài);(b)uBE=-1V,uBC<-12V,發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均反向偏置，三極管處于截止?fàn)顟B(tài);(c)uBE=0.7V,uBC=0.4V,發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為正向偏置，三極管處于飽和狀態(tài)。飽和壓降uCES=0.3V。NPN管:UC＞UB＞UEPNP管:UC＜UB＜UE

【例2-1】測得放大電路中工作在放大狀態(tài)中的兩只晶體管的直流電位如圖（a）所示。在圓圈中畫出管子，并分別說明它們是硅管還是鍺管。(a)題圖(b)解圖放大狀態(tài)的晶體管:發(fā)射結(jié)正向偏置集電結(jié)反向偏置解|UBE|≈0.7硅管|UBE|≈0.3鍺管

分析①工作于放大狀態(tài)的晶體管，發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置：NPN管UC＞UB＞UE

PNP管UC＜UB＜UE

基極電位總是居中，據(jù)此可先確定基極；②硅管：UBE=0.6~0.8V、鍺管的UBE=0.2~0.4V，從而可判斷出與基極相差這一數(shù)值的電極為發(fā)射極，并由這一差值大小判斷是硅管還是鍺管；③余下一個(gè)電極為集電極。④集電極電位最高的為NPN管，集電極電位最低的為PNP管?！纠?-2】

測得工作在放大狀態(tài)的晶體管兩個(gè)電極的電流如圖（a）所示。（1）求另一個(gè)電極的電流，并在圖中標(biāo)出實(shí)際方向。（2）標(biāo)出e、b、c極，并判斷出該管是NPN管還是PNP管。放大狀態(tài)電流關(guān)系：IC、IB方向一致NPN型管,IE流出晶體管PNP型管,IE流入晶體管解IB最小居中最大ICIE（a）題圖（b）解圖IE與ICIB方向相反(3)若ICBO均為零，試求及的值。

2.1.4

晶體管的伏安特性曲線

晶體管伏安特性曲線用來描述晶體管外部各極電流與電壓之間的關(guān)系。

晶體管的不同連接方式有不同的伏安特性曲線，因共發(fā)射極接法應(yīng)用最為廣泛，下面以NPN管共發(fā)射極接法為例討論晶體管的輸入特性和輸出特性，

共射接法晶體三極管的特性曲線一、輸入特性輸入回路輸出回路與二極管特性相似

①對應(yīng)不同的UCE，輸入特性曲線為一族非線性的曲線，存在一段死區(qū)，當(dāng)外加電壓UBE小于閾值電壓（或稱死區(qū)電壓）UBE(th)時(shí)，晶體管不導(dǎo)通，處于截止?fàn)顟B(tài)。硅管UBE(th)約為0.5V，鍺管約為0.1V。②當(dāng)UBE＞UBE(th)時(shí)，隨著UBE的增大，IB開始按指數(shù)規(guī)律增加，而后近似按直線上升。晶體管正常工作時(shí)，UBE變化不大，硅管導(dǎo)通電壓UBE(on)約為0.7V左右，鍺管約為0.3V左右。O特性基本重合(電流分配關(guān)系確定)導(dǎo)通電壓UBE(on)硅管：(0.60.8)

V鍺管：

(0.20.3)

V取0.7V取0.3V(2)當(dāng)uCE=1V時(shí)，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，在同一uBE電壓下，iB減小。特性曲線將向右稍微移動(dòng)一些。死區(qū)電壓UBE（th）硅0.5V鍺0.1V

2.輸出特性在共射接法的晶體管電路中，當(dāng)IB為參變量時(shí)，輸出回路中的電流IC與電壓UCE之間的關(guān)系特性曲線稱為輸出特性，用函數(shù)關(guān)系表示為：

現(xiàn)以iB=30uA一條加以說明。

（1）當(dāng)uCE=0

V時(shí)，因集電極無收集作用，iC=0。（2）uCE↑→Ic

↑

。（3）當(dāng)uCE＞1V后，收集電子的能力足夠強(qiáng)。這時(shí)，發(fā)射到基區(qū)的電子都被集電極收集，形成iC。所以uCE再增加，iC基本保持不變。同理，可作出iB=其他值的曲線。

4321iC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAIB=0O24682、輸出特性iC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAIB=0O24684321截止區(qū)：

IB0

IC=ICEO0

由于各極電流都基本上等于零,因而此時(shí)三極管沒有放大作用。條件：兩個(gè)PN結(jié)反偏截止區(qū)ICEO當(dāng)發(fā)射結(jié)反向偏置時(shí),發(fā)射區(qū)不再向基區(qū)注入電子,則三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。

輸出特性曲線可以分為三個(gè)區(qū)域:截止區(qū)：iC接近零的區(qū)域，相當(dāng)iB=0的曲線的下方。此時(shí)，uBE小于死區(qū)電壓，集電結(jié)反偏。截止的晶體管等效為斷開的開關(guān)兩個(gè)結(jié)反偏iC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAIB=0O246843212.放大區(qū)：放大區(qū)截止區(qū)當(dāng)ＩＢ一定時(shí),ＩＣ的值基本上不隨ＵCE而變化。條件：

發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏特點(diǎn)：水平、等間隔ICEO對于ＮＰＮ三極管,工作在放大區(qū)時(shí)ＵＢＥ≥０.７V,而ＵＢＣ＜０。放大區(qū)：iC平行于uCE軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。放大狀態(tài)的晶體管等效為發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏放大狀態(tài)：3.飽和區(qū)：uCE

u

BEuBC=u

BE

uCE

>0條件：兩個(gè)結(jié)正偏特點(diǎn)：IC

IB臨界飽和時(shí)：

uCE

=uBE深度飽和時(shí)：ＵCE＜ＵBE0.3V(硅管)UCE(SAT)=0.1V(鍺管)iC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAIB=0O24684321放大區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)ICEO此區(qū)域中UCE

UBE,集電結(jié)正偏，IB>IC，UCE0.3VＵＣＥ較小時(shí),

管子的集電極電流ＩＣ基本上不隨基極電流ＩＢ而變化,這種現(xiàn)象稱為飽和。飽和區(qū)：iC明顯受uCE控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，一般uCE＜0.7V(硅管)。飽和狀態(tài)的晶體管等效為閉合的開關(guān)兩個(gè)結(jié)正偏飽和狀態(tài)：

4.擊穿區(qū)：條件：發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏特點(diǎn)：集電結(jié)發(fā)生了雪崩擊穿

基極開路(IB=0)時(shí)，使集電極發(fā)生擊穿的UCE值，記為U(BR)CEO。輸出特性三個(gè)區(qū)域的特點(diǎn):放大區(qū)條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。

特點(diǎn)：IC=IB,且

IC

=

IB(2)飽和區(qū)：條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。

特點(diǎn)：

IB>IC，UCEUCES(3)截止區(qū)：條件：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。

特點(diǎn)：

IB=0，IC=ICEO0

集電結(jié)的空間電荷區(qū)變窄，內(nèi)電場減弱，集電結(jié)收集載流子的能量降低，ＩC不再隨著ＩB作線性變化，出現(xiàn)發(fā)射極發(fā)射有余，而集電極收集不足現(xiàn)象。

2.1.5晶體管的直流模型

輸入特性近似

輸出特性近似

由晶體管的伏安特性曲線可知，晶體管的輸入輸出特性是非線性的，它是一種復(fù)雜的非線性器件。當(dāng)晶體管工作于直流時(shí)，其非線性主要表現(xiàn)為三種截然不同的工作狀態(tài)，即放大、截止和飽和狀態(tài)。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)實(shí)現(xiàn)的功能不同，可通過外電路將晶體管偏置在需要的某一種狀態(tài)。

截止?fàn)顟B(tài)模型放大狀態(tài)模型

飽和狀態(tài)模型

1.截止?fàn)顟B(tài)直流模型當(dāng)外電路使UBE＜UBE(on)時(shí)，發(fā)射結(jié)反向偏置，晶體管截止。此時(shí)，IB=0，IC=0，晶體管b、e極間和c、e極間相當(dāng)于開路

截止?fàn)顟B(tài)模型放大狀態(tài)模型

飽和狀態(tài)模型

2.放大狀態(tài)直流模型當(dāng)外電路使晶體管UBE≥UBE(on)，且UBE＜UCE時(shí)，則發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，晶體管工作于放大狀態(tài)。此時(shí)，一般認(rèn)為晶體管發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓UBE=UBE(on)，集電極直流電流IC=βIB，IC受IB的控制，晶體管c、e極間可等效為一個(gè)受IB控制的受控電流源βIB

截止?fàn)顟B(tài)模型放大狀態(tài)模型

飽和狀態(tài)模型

3.飽和狀態(tài)直流模型當(dāng)外電路使晶體管UBE≥UBE(on)，且UBE≥UCE時(shí)，則發(fā)射結(jié)、集電結(jié)均正向偏置，晶體管工作于飽和狀態(tài)。此時(shí)，一般認(rèn)為晶體管發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓UBE=UBE(on)，集-射極間電壓為飽和壓降UCES，晶體管c、e極間相當(dāng)于接了一個(gè)恒壓源UCES

2.1.6晶體三極管的主要參數(shù)一、電流放大系數(shù)1.共發(fā)射極電流放大系數(shù)iC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAIB=0O24684321—直流電流放大系數(shù)

—交流電流放大系數(shù)一般為幾十幾百Q(mào)在分立元件電路中,一般取在20∽100范圍內(nèi)的管子,太小電流放大作用差,太大受溫度影響大,性能穩(wěn)定性差.iC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAIB=0O246843212.共基極電流放大系數(shù)1一般在0.98以上。

Q二、極間反向飽和電流CB極間反向飽和電流

ICBO，CE極間反向飽和電流ICEO。(a)ICBO(b)ICEO圖2-15晶體管極間反向電流的測量ICEO=(1+β)ICBO集基反向飽和電流ICBO,發(fā)射極開路時(shí),集電極和基極間的反向飽和電流.ICBO是集電結(jié)反偏由少子的漂移形成的反向電流，受溫度的變化影響。鍺管：ICBO為微安數(shù)量級，硅管：I

CBO為納安數(shù)量級。集射反向飽和電流ICEO,基極開路時(shí)，集電極和發(fā)射極間的穿透電流.ICEO受溫度影響很大，當(dāng)溫度上升時(shí)，ICEO增加很快，所以IC也相應(yīng)增加。三極管的溫度特性較差。三、極限參數(shù)1.ICM

—集電極最大允許電流，超過時(shí)值明顯降低。2.PCM—集電極最大允許功率損耗PC=iC

uCE。iCICMU(BR)CEOuCEPCMOICEO安全工作區(qū)U(BR)CBO

—發(fā)射極開路時(shí)C、B極間反向擊穿電壓。3.U(BR)CEO

—基極開路時(shí)C、E極間反向擊穿電壓。U(BR)EBO

—集電極極開路時(shí)E、B極間反向擊穿電壓。U(BR)CBO>U(BR)CEO>U(BR)EBO已知:ICM=20mA,PCM

=100mW，U(BR)CEO=20V，當(dāng)UCE

=

10V時(shí)，IC<

mA當(dāng)UCE

=

1V，則IC<

mA當(dāng)IC

=

2mA，則UCE<

V

102020

晶體管的安全工作區(qū)

4.頻率參數(shù)

特征頻率fT是當(dāng)β的模等于1（0dB）時(shí)所對應(yīng)的頻率。2.1.7溫度對晶體管參數(shù)的影響

1.溫度升高，輸入特性曲線向左移。溫度每升高1C，UBE

(22.5)mV。OT2>T12.溫度升高，輸出特性曲線向上移。iCuCET1iB=0T2>iB=0溫度每升高1C，

(0.51)%。輸出特性曲線間距增大。O溫度每升高10C，ICBO

約增大1倍。

【例2-3】

晶體管VT的特性曲線如下圖所示，在其上確定、、PCM、ICEO、U(BR)CEO。在如下電路中，當(dāng)開關(guān)S接在A、B、C三個(gè)觸點(diǎn)時(shí)，判斷晶體管VT的工作狀態(tài)，確定UCE的值。輸出特性曲線

【解2.3】在輸出特性上PCM與IB1=40μA的特性曲線交于點(diǎn)

F（25V，2mA）則PCM=UCE×IC=25V×2mA=50mW(a)特性曲線求

輸出特性IB1=0的特性曲線所對應(yīng)的集電極電流為穿透電流ICEO=10μA，該曲線水平部分右端上翹的點(diǎn)所對應(yīng)的橫坐標(biāo)值為集-射極間反向擊穿電壓U(BR)CEO=50V

例2-3題解計(jì)算臨界飽和電流ICS、IBS

當(dāng)IB≤IBS時(shí)，IC=IB成立，晶體管處于放大區(qū)；當(dāng)IB＞IBS時(shí)，IC＜IB，因?yàn)榫w管已進(jìn)入飽和區(qū)，集電極電流不能跟隨基極電流的變化而變化。受外電路的限制，晶體管所能提供的最大集電極電流，即集電極臨界飽和電流ICS為基極臨界飽和電流IBS為

①S接在觸點(diǎn)A時(shí)

IB1＜IBSUBE=0.7V、UCE=4.01V、UBE＜UCE，晶體管工作于放大狀態(tài)。(b)S接觸點(diǎn)A(c)S接觸點(diǎn)B例2-3題解②S接在觸點(diǎn)B時(shí)IB2＞IBS晶體管工作于飽和區(qū)，硅管UCE=UCES≈0.3V

③S接在觸點(diǎn)C

UBE=-1V，發(fā)射結(jié)反向偏置，晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)RC上無電流，所以RC上也沒有電壓降，故UCE=6V

(d)S接觸點(diǎn)C放大電路能否實(shí)現(xiàn)放大的判斷方法：1、畫直流通路，判斷放大電路是否滿足發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。2、畫交流流通路，判斷放大電路是否有信號的輸入輸出通路。放大電路三種工作狀態(tài)的判斷方法：1.發(fā)射結(jié)反偏：截止?fàn)顟B(tài)。2.發(fā)射結(jié)正偏(2)根據(jù)直流通路的輸入回路列方程，求IBQ。(3)判斷：若IBQ<IBS，則工作在放大區(qū)。若IBQ>IBS，則工作在飽和區(qū)。(1)(1)根據(jù)電路對晶體管的要求查閱手冊，從而確定選用晶體管的型號，其極限參數(shù)ICM、U(BR)CEO和PCM應(yīng)分別大于電路對管子的集電極最大允許電流、集-射極間擊穿電壓和集電極最大允許功耗的要求。(2)在維修電子設(shè)備時(shí)，若發(fā)現(xiàn)晶體管損壞，應(yīng)該用同型號的管子替換。若找不到同型號的管子而需要用其它型號的管子來替換時(shí)，應(yīng)注意：要用同種材料、同種類型的管子替換，替換后管子的參數(shù)ICM、U(BR)CEO和PCM一般不得低于原管。2.1.8晶體管的選用原則1.手冊的使用

2.1.8晶體管的選用原則2.選管的原則(1)當(dāng)晶體管的型號確定后，應(yīng)選極間反向電流小的管子，這樣的管子溫度穩(wěn)定性好，管子的β值一般選在幾十到100以下，β太大的管子性能不穩(wěn)定。(2)如果要求管子的反向電流小，工作溫度高，則應(yīng)選用硅管；當(dāng)要求導(dǎo)通電壓較低時(shí)，應(yīng)選用鍺管。(3)如果電路工作頻率高，必須選用高頻管或超高頻管；如果用于開關(guān)電路，則應(yīng)選用開關(guān)管。(4)必須保證管子工作在安全區(qū)。工作電壓高時(shí)，應(yīng)選用U(BR)CEO大的高反壓管。由于U(BR)EBO一般較小，因注意發(fā)射結(jié)的反向電壓不能超過U(BR)EBO。使用大功率管時(shí)，要保證相應(yīng)的散熱條件。本節(jié)重點(diǎn)：(1)正確理解放大的概念及放大電路的性能指標(biāo)的意義。(2)正確理解放大電路的組成原則。(3)正確理解放大電路的靜態(tài)概念。掌握放大電路的直流通路的畫法。2.2.1.放大的基本概念一.擴(kuò)音機(jī)示意圖1)輸入量控制輸出量2)把直流能量轉(zhuǎn)換成按輸入量變化的交流能量放大電路主要用于放大微弱的電信號，輸出電壓或電流在幅度上得到了放大，這里主要講電壓放大電路。2.2放大的概念及放大電路的性能指標(biāo)放大電路主要用于放大微弱的電信號，電子技術(shù)中所說的“放大”，表面上看是將信號的幅度由小變大，用較小的輸入信號去控制較大的輸出信號，且輸出與輸入之間的變化情況完全一致，實(shí)現(xiàn)所謂“線性放大”不能失真。

放大的實(shí)質(zhì)是能量的控制和轉(zhuǎn)換。在一個(gè)能量較小的輸入信號作用下，放大電路將直流電源所提供的能量轉(zhuǎn)換成交流能量輸出，驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作。負(fù)載所獲得的能量大于信號源所提供的能量，就是用小的能量來控制大的能量，因此放大電路的基本特征是功率放大，即負(fù)載上總是獲得比輸入信號大得多的電壓或電流信號。放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)

根據(jù)放大電路輸入信號的條件和對輸出信號的要求，放大器可分為四種類型，所以有四種放大倍數(shù)的定義。1.放大倍數(shù)——表示放大器的放大能力（1）電壓放大倍數(shù)定義為:四種放大倍數(shù)的定義源電壓放大倍數(shù):

空載時(shí)的電壓增益:（2）電流放大倍數(shù)定義為:（3）互阻增益定義為:（4）互導(dǎo)增益定義為:2.輸入電阻Ri從放大電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻輸入電阻：一般來說，Ri越大越好。（1）Ri越大，ii就越小，從信號源索取的電流越小。（2）當(dāng)信號源有內(nèi)阻時(shí)，Ri越大，vi就越接近vS。與的關(guān)系:

與的關(guān)系:當(dāng)Ri>>RS時(shí)，≈

3．輸出電阻:從放大電路輸出端看進(jìn)去的等效電阻。帶負(fù)載時(shí)的輸出電壓比空載時(shí)的輸出電壓有所降低方法一：圖2-23放大電路的輸出電阻計(jì)算方法二求輸出電阻Ro

將放大電路中信號源短路（即=0，但保留RS）、負(fù)載開路（RL=∞），，產(chǎn)生相應(yīng)的電流與的比值即為輸出電阻Ro

在放大電路的輸出端外加電壓4.通頻帶fBW=fH－fLfH上限截止頻率,fL下限截止頻率fBW通頻帶:通頻帶越寬表明放大電路對不同頻率信號的適應(yīng)能力越強(qiáng)，但是通頻帶也不是越寬越好，通頻帶超出信號所需要的寬度，會增加電路的成本，同時(shí)也會把有用信號以外的干擾和噪聲信號一起放大，所以，應(yīng)根據(jù)信號的頻帶寬度來要求放大電路應(yīng)有的通頻帶?；痉糯箅娐返慕M成和工作原理三極管放大電路有三種形式共射放大電路共基放大電路共集放大電路以共射放大電路為例講解工作原理本節(jié)重點(diǎn):1.正確理解放大電路的組成原則。2.會畫放大電路的直流通路與交流通路。3.會判斷放大電路能否對交流信號進(jìn)行放大。4.掌握放大電路的靜態(tài)分析方法。4.正確理解放大電路的圖解分析法。2.3共發(fā)射極電路的組成及工作原理2.3共發(fā)射極放大電路的組成及工作原理放大電路要具有放大作用，必須滿足三個(gè)組成原則：①確保晶體管工作于放大區(qū)，即滿足發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置的外部條件。②確保被放大的交流輸入信號能夠作用于晶體管的輸入回路。③確保放大后的交流輸出信號能夠傳送到負(fù)載上去。輸出不失真發(fā)射結(jié)加正向電壓集電結(jié)加反向電壓RBVBBC1+Rs+us-RCVCCTC2RL+uo信號源加到b-e間ui

2.3.1共發(fā)射極放大電路的組成RBVBBRCC1C2T放大元件iC=iB，工作在放大區(qū)，要保證集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。uiuo輸入輸出參考點(diǎn)RL+VCC1.確保晶體管工作于放大區(qū)共射放大電路組成使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)IB和UBE。RB+VCCVBBRCC1C2TRL基極電源與基極電阻共射放大電路集電極電阻，將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷骸B+VCCVBBRCC1C2TRL耦合電容：電解電容，有極性，大小為10F~50F作用：隔直通交隔離輸入輸出與電路直流的聯(lián)系，同時(shí)能使信號順利輸入輸出。RB+VCCVBBRCC1C2TRL++uiuo2.確保輸入交流信號作用于發(fā)射結(jié)3.確保輸出交流信號作用于負(fù)載2.3.1共發(fā)射極放大電路的組成(a)雙電源供電(b)單電源供電圖2-25基本共發(fā)射極放大電路的組成2.3.2共發(fā)射極放大電路的工作原理1.輸入信號為零時(shí)的工作情況當(dāng)輸入信號ui=0時(shí)，電路中各處的電壓電流都是不變的直流信號，稱為直流工作狀態(tài)，也稱靜態(tài)。UCE=VCC-RCIC(a)工作電路(b)等效電路圖2-26放大電路ui=0時(shí)工作情況

1.靜態(tài)：

ui=0.

IBQuiOtOtOtuoOtOtICQUCEQＵBEQO2.3.2共發(fā)射極放大電路的工作原理2.輸入信號不為零時(shí)的工作情況符號說明IBQuiOtiBOtuCEOtuoOtiCOtICQUCEQUBEQuBEOtuCE=VCC-iCRC=VCC-ICRC-icRC=UCE-icRC

幾點(diǎn)結(jié)論：

(1)放大器輸入交變電壓時(shí)，晶體管各極電流的方向和極間電壓的極性始終不變，只是圍繞各自的靜態(tài)值，按輸入信號規(guī)律近似呈線性變化。(2)晶體管各極電流、電壓的瞬時(shí)波形中，只有交流分量才能反映輸入信號的變化，因此，需要放大器輸出的是交流量。

(3)將共射放大電路輸出與輸入的波形對照，可知兩者的變化規(guī)律正好相反，通常稱這種波形關(guān)系為反相或倒相。2.3.3、直流通路和交流通路共射放大電路

直流通路

交流通路

+--+VTRS+-RBRLRCUi·Us·Uo·RL+VCC+-++-+C2C1VTRS+-RBRCUi·Us·Uo·+VCCVTRBRC放大電路工作在放大狀態(tài)時(shí)，電路中交直流信號并存。為了分析方便，將交流信號和直流信號分開研究。直流信號的工作情況稱為靜態(tài)，用直流通路來分析；交流信號的工作情況稱為動(dòng)態(tài)，用交流通路來分析。這樣就需要根據(jù)電路的具體情況，正確地畫出電路的直流通路和交流通路。當(dāng)放大電路輸入信號較小，BJT可按線性電路對待，利用疊加定理：分別分析電路中的交流單獨(dú)作用產(chǎn)生的相應(yīng)、直流單獨(dú)作用產(chǎn)生的相應(yīng)，再疊加。直流通路(ui=0)分析靜態(tài)。直流通路：只有直流作用的通路。畫直流通路的原則：1、將交流電壓源短路2、將電容開路,電感短路。2.3.3直流通路和交流通路交流通路(ui

0)分析動(dòng)態(tài)，只考慮變化的電壓和電流。交流通路：只有交流作用的通路。畫交流通路原則：1.固定不變的電壓源都視為短路；2.固定不變的電流源都視為開路；3.耦合電容對交流信號短路畫出放大電路的直流通路直流通路的畫法：開路開路將交流電壓源短路將電容開路。對交流信號(輸入信號ui)短路短路置零uo將直流電壓源短路，將電容短路。交流通路——分析動(dòng)態(tài)工作情況交流通路的畫法：(c)交流通路(a)共射放大電路(b)直流通路【例】畫出圖中電路的直流通路和交流通路?！纠?-4】畫出圖2-29電路的直流通路和交流通路。圖2-29解：①直流通路:將圖中ui短路，電容開路，電路其他部分保留。②交流通路:將圖中電容短路，直流電源對地短路，電路其他部分保留。(a)直流通路(b)交流通路放大電路要具有放大作用，必須滿足以下三個(gè)組成原則：①確保晶體管工作于放大區(qū)，即滿足發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置的外部條件②確保被放大的交流輸入信號能夠作用于晶體管的輸入回路。③確保放大后的交流輸出信號能傳送到負(fù)載上去。例2-5根據(jù)放大電路的組成原則，判斷下圖個(gè)電路對交流信號是否具有放大作用。發(fā)射結(jié)沒有正偏電壓（a）中發(fā)射結(jié)沒有正向偏置電壓，晶體管不能工作在放大區(qū)（a）（a）直流通路

否解

基極無直流偏置（b）C1有隔離直流的作用，晶體管基極無直流偏置（b）直流通路否（b）解

輸入信號無法加到放大電路的輸入端（c）交流通路

（c）中旁路電容C1對交流輸入信號短路，使得輸入信號電壓vi無法加到放大電路的輸入端解

（c）否無交流信號輸出（d）由于沒有集電極電阻RC，只有信號電流，無交流電壓信號輸出（d）交流通路解

（d）放大電路沒有輸入信號時(shí)(ui=0)的工作狀態(tài)稱為靜態(tài)。

靜態(tài)分析的任務(wù)是根據(jù)電路參數(shù)和三極管的特性確定靜態(tài)值（直流值）UBE、IB、IC

和UCE。可用放大電路的直流通路來分析。2.4.1靜態(tài)工作情況分析2.4放大電路的圖解分析法畫直流通路的原則：1、將交流電壓源短路2、將電容開路,電感短路。直流通路：只有直流作用的通路。RB+VCCRCC1C2TRL為什么要設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)？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)(放大區(qū))以保證信號不失真。開路將交流電壓源短路將電容開路。直流通路的畫法：開路RB+VCCRCC1C2RLUi=0一、靜態(tài)工作點(diǎn)的估算1.直流通路靜態(tài)工作點(diǎn)（IB、UBE、IC、UCE）靜態(tài)工作點(diǎn)（IB、UBE、IC、UCE）2.估算RＢ+VCCRCVTICQUBEQUCEQ(ICQ,UCEQ)(IBQ,UBEQ)IBQ++--（1）估算IB（UBE

0.7V)RB+VCCRCIBUBERB稱為偏置電阻，IB稱為偏置電流。（2）估算IC、

UCEIC=IBICRB+VCCRCUCE+-例：用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。已知：VCC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。解：請注意電路中IB和IC的數(shù)量級UBE

0.7VRB+VCCRC+VCC(ICQ,UCEQ)(IBQ,UBEQ)-RＢRCTICQUBEQUCEQIBQ++-二、用圖解法確定靜態(tài)工作點(diǎn)ＵBEQ=VＣＣＩBQRBUCE=VCCIC

RC1.在輸入回路中確定(UBEQ,IBQ)根據(jù)輸入特性曲線及直流負(fù)載線方程：ＵBEQ=VＣＣＩBQRB輸入回路圖解QuBE/ViB/A靜態(tài)工作點(diǎn)VCCVCC/RBUBEQIBQO可在輸入特性曲線找出靜態(tài)工作點(diǎn)Q(UBEQ,IBQ)RＢRCTICQUBEQUCEQIBQ++-UCEQ=VCCICQ

RC輸出回路圖解uCE/ViC/mAVCCVCC/RCOQUCEQICQIBQ根據(jù)輸出特性曲線及直流負(fù)載線方程：2.在輸出回路中確定(UCEQ,ICQ)(IBQ,UBEQ)和(ICQ,UCEQ)分別對應(yīng)于輸入輸出特性曲線上的一個(gè)點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)。直流負(fù)載線斜率為-1/RCRＢRCTICQUBEQUCEQIBQ++-RB+VCCRCC1C2RLUi=0+-IBQuiOtOtOtuoOtOtICQUCEQＵBEQOIBQICQUBEQUCEQ++--ui=0時(shí)，電路中各極電壓和電流都是固定不變的直流。2.4.2用圖解法確定動(dòng)態(tài)工作情況一.輸出空載（RL=∞）時(shí)的動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)：ui

0電路的工作狀態(tài)。重點(diǎn)：1正確理解作圖的過程，明白動(dòng)態(tài)時(shí)，電路中各極電流與電壓的組成。2.掌握放大電路最大動(dòng)態(tài)范圍的計(jì)算方法。3.失真的判斷。2.4.2用圖解法確定動(dòng)態(tài)工作情況1.根據(jù)ui在輸入特性上畫出ib和ube0.7VQuiOtiB/AOOtiBIBQibuBE/VuBE/Vib=Ibmsinωt

2.根據(jù)ib在輸出特性上畫出ic和uceiBuCE/ViC/mA交流負(fù)載線：ui

0

時(shí),由電路確定ic和uce之間的關(guān)系曲線。VCCVCC/RCicRBRCuiuo－＋-＋uce2.根據(jù)ib在輸出特性上畫出ic和uce0.7VQuiOtuBE/ViB/AOOtuBE/ViBIBQQQQOtICQUCEQiBuCE/ViC/mAiCOtuCE/VibicUcemuce說明uce（即uo）和ui反相，同時(shí)可以求出電壓放大倍數(shù)uCE=VCC-iCRC=VCC-ICRC-icRC=UCE-icRC=UCE+uce

uce=-icRC=-IcmRCsinωt

ic=-uce/RC

空載時(shí)放大電路的交流負(fù)載線,過點(diǎn)Q，且斜率為-1/RC,與直流負(fù)載線重合

uo=uceui=ube動(dòng)態(tài)分析（ui≠0）

RL=∞各點(diǎn)波形uo比ui幅度放大且相位相反RB+VCCRCC1C2uiiBiCuCEuo＋－－＋uo=uceube=uiuce=-icRC二、接上負(fù)載RL時(shí)的圖解法輸出端接入負(fù)載RL，不影響Q，影響動(dòng)態(tài)！1.交流通路RB+VCCRCC1C2RLui－＋uo-＋＋＋對交流信號(輸入信號ui)1/C0將直流電壓源短路，將電容短路。方法和步驟:短路短路置零RB+VCCRCC1C2RLui－＋uo-＋＋＋交流通路RBRCRLuiuo－＋-＋注意：(1)交流負(fù)載線是動(dòng)態(tài)時(shí)ic與uce之間的關(guān)系曲線。(2)空載時(shí)，交流負(fù)載線與直流負(fù)載線重合。2.交流負(fù)載線(1)方程RbRCRLuiuoicuce其中：uce=-ic（RC//RL）=-ic

RL交流量ic和uce有如下關(guān)系：這就是說，交流負(fù)載線的斜率為：uce=-ic（RC//RL）=-ic

RL或ic=（-1/RL）uce(2)交流負(fù)載線的作法：①斜率為-1/R'L。（R'L=RL∥Rc）②經(jīng)過Q點(diǎn)。

iCuCEVCCQIB直流負(fù)載線交流負(fù)載線①斜率為-1/R'L。（R'L=RL∥Rc）②經(jīng)過Q點(diǎn)。

注意：（1）交流負(fù)載線是有交流輸入信號時(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。交流負(fù)載線直流負(fù)載線斜率為-1/RC

計(jì)算交流負(fù)載線與橫軸的交點(diǎn)：交流負(fù)載線的具體畫法：直流負(fù)載線是用來確定工作點(diǎn)的；交流負(fù)載線是用來畫出波形，分析波形失真。注意：（1）交流負(fù)載線是有交流輸入信號時(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。1.確定靜態(tài)工作點(diǎn)Q

在輸入回路中確定(UBEQ,IBQ);在輸出回路中確定(UCEQ,ICQ)做出直流負(fù)載線。2.根據(jù)ui在輸入特性上畫出ib和ube3.根據(jù)ib在輸出特性上畫出ic和uce畫出交流負(fù)載線圖解法2.4.3電路參數(shù)對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響1.改變RB，其他參數(shù)不變uBEiBuCEiCVCCVBBVBBRBQQRB

iBQ趨近截止區(qū)；RB

iB

Q趨近飽和區(qū)。UBE=VCC-IBRB輸入回路直流負(fù)載線輸出回路直流負(fù)載線UCE=VCC-ICRC

VCC/RC

2.4.3電路參數(shù)對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響2.改變RC，其他參數(shù)不變RC

Q趨近飽和區(qū)。iCuBEiBuCEVCCUCEQQQICQVCCRCQ’Q’’RC

Q遠(yuǎn)離飽和區(qū)。UBE=VCC-IBRBUCE=VCC-ICRC

2.4.4非線性失真1.“Q”過低引起截止失真NPN管：頂部失真為截止失真。PNP管：底部失真為截止失真。不發(fā)生截止失真的條件：IBQ>Ibm。2.“Q”過高引起飽和失真ICS集電極臨界飽和電流NPN管：

底部失真為飽和失真。PNP管：頂部失真為飽和失真。IBS—基極臨界飽和電流。不發(fā)生飽和失真的條件：IBQ+IbmIBSuCEiCtOOiCO

tuCEQV

CC3.靜態(tài)工作點(diǎn)Q的位置應(yīng)適中：靜態(tài)工作點(diǎn)Q的位置應(yīng)該適中，既不能太高，又不能太低。Q的位置太高引起飽和失真，太低引起截止失真。Q應(yīng)選取在輸出特性曲線上交流負(fù)載線接近中央的位置

Q點(diǎn)位置過低(截止失真)Q點(diǎn)位置適中(不失真)Q點(diǎn)位置過高(飽和失真)2、為獲得最大輸出，“Q”可設(shè)在交流負(fù)載線中點(diǎn)。3、為提高電壓放大倍數(shù)，“Q”可以設(shè)得高一些；選擇工作點(diǎn)的原則：1、靜態(tài)工作點(diǎn)的選擇，還要考慮交流輸入信號的大小。如果輸入信號幅度小，則可把靜態(tài)工作點(diǎn)選得低一些，以減少管子在靜態(tài)時(shí)的功率損耗；如果交流輸入信號幅度大，則可把靜態(tài)工作點(diǎn)選得高一些。這些都應(yīng)以交流輸出信號的波形不出現(xiàn)失真為準(zhǔn)。盡管靜態(tài)工作點(diǎn)位置適當(dāng)，但當(dāng)輸入信號幅度過大時(shí)，輸出信號將會同時(shí)出現(xiàn)飽和失真和截止失真，稱之為雙向失真。靜態(tài)工作點(diǎn)Q的位置應(yīng)適中2.4.5最大輸出電壓幅值

放大電路在電路參數(shù)確定的條件下，輸出端不發(fā)生飽和失真和截止失真的最大輸出信號電壓的幅值稱為最大不失真輸出電壓幅值(Uom)M。(1)受截止失真限制(2)受飽和失真限制(Uom)M=min{UR,UF}(3)最大不失真輸出電壓=UCEQ+ICQ2.放大器輸出動(dòng)態(tài)范圍UOPP由于受晶體管截止和飽和的限制，放大器的不失真輸出電壓有一個(gè)范圍，其最大值稱為放大器輸出動(dòng)態(tài)范圍UOPP。輸出動(dòng)態(tài)范圍UOPP為最大不失真輸出電壓的幅度(Uom)M的兩倍，即

UOPP=2(Uom)M

為了充分利用晶體管的放大區(qū)，使輸出動(dòng)態(tài)范圍最大，靜態(tài)工作點(diǎn)Q應(yīng)選在交流負(fù)載線的接近中點(diǎn)處。使UF=UR，輸出動(dòng)態(tài)范圍達(dá)最大值：UOPP=2UF=2UR=UF+UR。優(yōu)點(diǎn):可以直觀全面地了解放大電路的工作情況，通過選擇電路參數(shù)在特性曲線上合理地設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，分析最大不失真輸出電壓、失真情況并估算動(dòng)態(tài)工作范圍。缺點(diǎn):在特性曲線上作圖比較繁瑣，誤差大，信號頻率較高時(shí)，特性曲線不再適用。因此圖解法只適合分析輸出幅值比較大且工作頻率較低的情況。在分析其他動(dòng)態(tài)指標(biāo)，如輸入電阻、輸出電阻等時(shí)比較困難。圖解法的優(yōu)缺點(diǎn):(1)在輸出特性曲線上作出RB1=285k、RB2=570k時(shí)的靜態(tài)工作點(diǎn)Q1、Q2，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，分別求出這兩種情況下的最大不失真輸出電壓幅值(Uom)M1、(Uom)M2。(2)當(dāng)開關(guān)S閉合、RB1=285k時(shí)，求出最大不失真輸出電壓幅值(Uom)

'M1。VCC=12V，UBEQ=0.6V，UCES=1V例2-6直流負(fù)載線交流負(fù)載線輸入回路滿足：當(dāng)RB1=285k時(shí)：

當(dāng)RB2=570k時(shí)：

輸出回路滿足：VCC

=ICQRC

+UCEQ12

=4ICQ

+UCEQQ1Q2

(Uom)M1=UCEQ1-UCES=6-1=5V(Uom)M2=VCC-UCEQ2=12-9=3V當(dāng)開關(guān)S斷開，即空載時(shí)，當(dāng)開關(guān)S閉合，即帶負(fù)載RL時(shí)，RB1=285k

=UCEQ+ICQ=（6+1.5×2）=9V(Uom)′M1=ICQ=3V

例2-6解【例2-7】放大電路如圖所示，晶體管的輸出特性和直流負(fù)載線MN、交流負(fù)載線已知UBEQ=0.7V，試求：(1)基極電阻RB、集電極電阻RC、負(fù)載電阻RL的值；(2)最大不失真輸出電壓(Uom)M。靜態(tài)工作點(diǎn)Q在IBQ=40μA的曲線上，對應(yīng)UCEQ=4V，ICQ=2mA；直流負(fù)載線MN與橫軸的交點(diǎn)N（10，0），電源電壓VCC=10V；交流負(fù)載線=6V

輸入回路滿足：VCC

=IBQRB+UBEQ

輸出回路（即直流負(fù)載線MN）滿足：VCC

=ICQRC

+UCEQ

ICQ=2V

=2V/2mA=1k交流負(fù)載線=6V=UCEQ+ICQ=(4+2)=6VUCEQ=4V，ICQ=2mA

【例2-7】解2.5微變等效電路分析法2.rbe的求取1.低頻H參數(shù)電路模型2.5.1晶體管的低頻小信號微變等效模型本節(jié)重點(diǎn)：1.

熟記晶體管的簡化微變等效模型及其模型中電阻rbe的計(jì)算公式。2.

掌握放大電路的微變等效電路的畫法。3.會用微變等效電路計(jì)算放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)：放大電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻。晶體管是一個(gè)非線性元件，含有晶體管的放大電路是一個(gè)非線性電路，分析非線性電路較為復(fù)雜。為了尋求更為有效的分析方法，提出了微變等效電路分析法。指導(dǎo)思想是在放大電路輸入信號很?。ㄎ⒆儯r(shí)，晶體管在小范圍內(nèi)的輸入、輸出特性曲線可近似用直線來代替，即在一個(gè)很小的范圍內(nèi)，可認(rèn)為晶體管的電壓、電流變化量之間的關(guān)系是線性的，這樣就可以給晶體管建立一個(gè)小信號的線性模型，把晶體管近似用一個(gè)等效的線性電路來代替，將晶體管這個(gè)非線性元件進(jìn)行線性化處理，從而把含有非線性元件晶體管的放大電路，轉(zhuǎn)化為人們熟悉的線性電路來分析。微變等效電路分析法1.低頻H參數(shù)電路模型可以用一個(gè)線性的二端口網(wǎng)絡(luò)來等效非線性的晶體管。根據(jù)晶體管端口電壓、電流關(guān)系可導(dǎo)出晶體管的H參數(shù)電路模型。2.5.1晶體管的低頻小信號微變等效模型（a）晶體管二端口有源網(wǎng)絡(luò)（b）二端口有源網(wǎng)絡(luò)圖2–46共發(fā)射極晶體管二端口網(wǎng)絡(luò)在小信號情況下，對上兩式取全微分得對于BJT雙口網(wǎng)絡(luò)，輸入輸出特性曲線如下：求變化量之間的關(guān)系

用小信號交流分量表示輸出端交流短路時(shí)的輸入電阻；H參數(shù)的含義和求法輸入端電流恒定（交流開路）的反向電壓傳輸比μr很小，一般為10-310-4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)；輸入端電流恒定（交流開路）時(shí)的輸出電導(dǎo)。四個(gè)參數(shù)量綱各不相同，故稱為混合參數(shù)（H參數(shù)）rce很大，約為100k三﹑H參數(shù)小信號模型根據(jù)可得小信號模型uBEuCEiBcebiCBJT雙口網(wǎng)絡(luò)H參數(shù)都是小信號參數(shù)，即微變參數(shù)或交流參數(shù)。H參數(shù)與工作點(diǎn)有關(guān)，在放大區(qū)基本不變。ube=h11eib+h12euceic=h21eib+h22euceh21eibicuceibubeh12euceh11eh22eBJT的H參數(shù)模型1

模型的簡化即rbe=h11e

=h21e

ur=h12e

rce=1/h22e一般采用習(xí)慣符號則BJT的H參數(shù)模型為

μr很小，一般為10-310-4，rce很大，約為100k。故一般可忽略它們的影響，得到簡化電路

ib

是受控源

，且為電流控制電流源(CCCS)。電流方向與ib的方向是關(guān)聯(lián)的。

βibicuceibubeμTvcerberce

2.rbe的求取(1)

發(fā)射結(jié)電阻發(fā)射結(jié)電流

為發(fā)射結(jié)的電壓，IS為發(fā)射結(jié)的反向飽和電流，>>UT，所以

求導(dǎo)得,

發(fā)射結(jié)電阻為PN結(jié)伏安特性曲線在靜態(tài)工作點(diǎn)處切線斜率的倒數(shù)，當(dāng)用Q點(diǎn)的切線的斜率取代Q點(diǎn)附近的曲線時(shí)

根據(jù)輸入電阻的定義

實(shí)驗(yàn)表明：

IEQ有一定的適用范圍，0.1mA<IEQ<5mA，超越此范圍將會給rbe帶來較大誤差。(2)輸入電阻rbe

其中對于低頻小功率管rbb’≈(100～300）

步驟：（1）靜態(tài)分析：畫直流電路，求出“Q”。②畫電路的交流通路，將BJT用其微變等效模型代替。④計(jì)算動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)Au，Ri，Ro。2.5.2共發(fā)射極放大電路的分析（2）動(dòng)態(tài)分析：①計(jì)算rbe

③標(biāo)出微變等效電路分析法1.共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)分析2.5.2共發(fā)射極放大電路的分析RB+VCCRCIBUBEIC=IB畫微變等效電路2.共發(fā)射極放大電路的動(dòng)態(tài)分析1.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算負(fù)載電阻越小，放大倍數(shù)越小。電路的輸入電阻越大，從信號源取得的電流越小，因此一般總是希望得到較大的輸入電阻。

2.輸入電阻的計(jì)算：根據(jù)輸入電阻的定義：對于為放大電路提供信號的信號源來說，放大電路是負(fù)載，這個(gè)負(fù)載的大小可以用輸入電阻來表示。所以：用加壓求流法求輸出電阻：3.輸出電阻的計(jì)算：根據(jù)定義所有獨(dú)立電源置零，保留RS斷開負(fù)載RL保留受控源，加壓求流法。4.源電壓放大倍數(shù)由的定義

總是小于，為了提高可以增大輸入電阻，Ri越大，越接近于也越接近于。例:VCC=15V,=80,rbb’=100Ω,UBEQ=0.7V(1)求Q點(diǎn)；(2)求負(fù)載開路與接上負(fù)載時(shí)的、Ri、Ro(3)求最大不失真電壓(Uom)M，(4)電路如產(chǎn)生失真，先產(chǎn)生哪種失真?例：VCC=15V,

=80，rbb’=100Ω,UBEQ=0.7V,(1)求Q點(diǎn)；①畫直流通路（電容開路，us=0)②在直流通路中標(biāo)出被求的各個(gè)量；③對輸入回路列方程，求IBQ(2)動(dòng)態(tài)分析(負(fù)載開路時(shí))①畫微變等效電路②求rbe。(2)動(dòng)態(tài)分析(負(fù)載開路時(shí))③求Ri，Ro(2)動(dòng)態(tài)分析(接負(fù)載時(shí))求，Ri，Ro負(fù)載電阻越小，放大倍數(shù)越小。例：

(3)求最大不失真電壓(Uom)M，(Uom)M=min{UCEQ-UCES，}(Uom)M=min{5-0.3，25//3}=min{4.7V，3.75}=3.75V(4)電路如產(chǎn)生失真，將先產(chǎn)生截止失真圖解法、微變等效電路法

比較

(1)圖解法，精度低，繁瑣，適合大信號的場合。其要點(diǎn)是：首先確定靜態(tài)工作點(diǎn)Q，然后根據(jù)電路的特點(diǎn)，做出直流負(fù)載線，進(jìn)而畫出交流負(fù)載線，最后，畫出各極電流電壓的波形。求出最大不失真輸出電壓。

(2)微變等效電路法。①首先用直流通路分析靜態(tài)工作點(diǎn)Q。②畫出交流通路，用晶體管的微變模型代替交流通路中的晶體管，得到放大電路的微變等效電路。③通過微變等效電路求解動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)：放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。為了保證放大電路的穩(wěn)定工作，必須有合適的、穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)。2.6分壓式偏置穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)電路

引起Q不穩(wěn)定的因素很多，電源電壓的波動(dòng)、元件的老化以及溫度的變化都會引起晶體管參數(shù)變化，其中溫度對晶體管參數(shù)的影響最為重要。

問題的提出——單管共射放大電路存在的問題一實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象射極偏置放大電路射極偏置放大電路當(dāng)環(huán)境溫度1、溫度對晶體管參數(shù)的影響T↑→ICBO↑,溫度每升高10oC,ICBO↑一倍T↑→VBE↓,溫度每升高1oC,VBE↓2.5mvT↑→β↑,溫度每升高1oC,Δβ/β↑，0.5%-1%

2、溫度對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響ICQ=βIBQ+(1+β)ICBOIBQ=（Vcc-VBE）/RB→T↑→ICQ↑→Q↑→飽和失真2.6.1溫度對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響T、ICBOICiCuCEQQ′總的效果是：溫度上升時(shí)，輸出特性曲線上移，造成Q點(diǎn)上移。ICQ=βIBQ+(1+β)ICBO“Q”過高引起飽和失真NPN管：

底部失真為飽和失真。ICS集電極臨界飽和電流uCEiCtOOiCO

tuCEQV

CC不接負(fù)載時(shí)，交、直流負(fù)載線重合靜態(tài)是基礎(chǔ)，動(dòng)態(tài)是目的3、工作點(diǎn)上移時(shí)輸出波形分析小結(jié)：TIC固定偏置電路的Q點(diǎn)是不穩(wěn)定的。Q點(diǎn)不穩(wěn)定可能會導(dǎo)致靜態(tài)工作點(diǎn)靠近飽和區(qū)或截止區(qū)，從而導(dǎo)致失真。為此，需要改進(jìn)偏置電路，當(dāng)溫度升高、IC增加時(shí)，能夠自動(dòng)減少IB，從而抑制Q點(diǎn)的變化。保持Q點(diǎn)基本穩(wěn)定。常采用分壓式偏置電路來穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。電路見下頁。本節(jié)重點(diǎn)：1.

正確理解分壓式偏置電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理，以及其穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的條件。2.

掌握分壓式偏置共射放大電路靜態(tài)與動(dòng)態(tài)分析方法。2.6.2分壓式射極偏置穩(wěn)定電路特點(diǎn)：RB1—上偏流電阻、RB2—下偏流電阻、RE—發(fā)射極電阻、電路組成+UBEQ

IBQI1IEQ二、穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理1.直流通路ICQVB=VCC×RB2/(RB1+RB2)若電路調(diào)整適當(dāng)，可以使ICQ基本不變。2.穩(wěn)定過程（原理）T↑→ICQ↑→ICQ×RE↑→VB固定→UBE↓→IBQ↓→ICQ↓3.穩(wěn)定的條件

VB固定VB=VCC×RB2/(RB1+RB2)（1）I1>>IB

硅管I1=（5~10）IBQ鍺管I1=（10~20）IBQ（2）VB>>UBE

硅管VB=（3~5）V鍺管VB=（1~3）V

三、靜態(tài)分析

求Q點(diǎn)（IBQ、ICQ、UCEQ）

求法：畫出直流通路求解

方法有二：

1、估算法

2、利用戴維南定理

+VCCRCRERB1RB2+UBEQ

IBQI1IEQICQ+UCEQ

VBQ=VCC×RB2/(RB1+RB2)1、估算法UCEQ=VCC-ICQ/(RC+RE)2、用戴維南定理

VBB′=VCC×RB2/(RB1+RB2)RB′=

(RB1//RB2)開路求等效電壓去源求等效電阻等效電路四、動(dòng)態(tài)分析

求Au、Ri、RO1、畫出微變等效電路（1）畫出交流通路（2）畫出放大電路的微變等效電路2、計(jì)算動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)（1）計(jì)算Au“-”表示Uo和Ui反相。

Au的值比固定偏流放大電路的Au小了。Au固定偏置電路電壓放大倍數(shù)的計(jì)算負(fù)載電阻越小，放大倍數(shù)越小。（2）計(jì)算輸入電阻Ri↑Ro≈Rc（3）計(jì)算輸出電阻RoRo基本不變。同固定偏置放大電路相比較

靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定

Au

，Ri↑，Ro基本不變結(jié)論分壓式偏置穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的電路

如何提高電壓放大倍數(shù)Au？

在RE兩端并聯(lián)一個(gè)電容，則放大倍數(shù)與固定偏置放大電路相同。舉例討論2.6.3