第三章 雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ)

第三章雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ)模擬電子線路第1頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路§3.1雙極型晶體管（BJT，bipolarjunctiontransistor）雙極型晶體管由兩個(gè)靠得很近的PN結(jié)構(gòu)成。其中，帶正電的空穴和帶負(fù)電的電子均參與導(dǎo)電。一、晶體管的結(jié)構(gòu)及符號(hào)晶體管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：發(fā)射區(qū)摻雜濃度高，基區(qū)薄且濃度低，集電結(jié)面積大，以保證晶體管具有電流放大作用。第2頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路二、晶體管的電流分配與放大作用晶體管內(nèi)載流子的傳輸過程發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入載流子電子在基區(qū)擴(kuò)散和復(fù)合集電結(jié)收集電子第3頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路晶體管直流電流傳輸方程晶體管做放大器時(shí)，三個(gè)端中一個(gè)作輸入端，一個(gè)作輸出端，另一個(gè)作輸入和輸出的公用端。根據(jù)作公用端的電極的不同，晶體管可分為三種不同的連接方式：共基集、共發(fā)射極和共集電極連接。在這三種不同連接關(guān)系下的晶體管內(nèi)部直流電流關(guān)系，稱為晶體管的直流電流傳輸方程。第4頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路1、共基極直流電流傳輸方程(發(fā)射極輸入，集電極輸出)共基極電流放大系數(shù)共基極直流電流傳輸方程若IC>>ICBO，則所以

稍小于1，電流無放大作用第5頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路2、共發(fā)射極直流電流傳輸方程基極為輸入端，集電極為輸出端，發(fā)射極為公共端∵輸入電流為IB、輸出電流為Ic，Ic>>IB，

有電流放大作用！∴利用上節(jié)晶體管內(nèi)載流子關(guān)系式令則此式稱為共發(fā)射極直流電流傳輸方程。第6頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路其中，代表基極開路時(shí)的集電極到發(fā)射極的直通電流，通常稱為穿透電流。有表明等于集電極電流與基極電流的比值。由于共發(fā)射極電路的直流電流傳輸方程可表示為第7頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路3、共集電極直流電流傳輸方程基極為輸入端，發(fā)射極為輸出端，集電極為公共端由于IE=IC+IB

所以上式即為共集電極直流電流傳輸方程。通常，故共集電極電路的直流電流傳輸方程與共射電路近似。第8頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路三、晶體管的共射組態(tài)特性曲線晶體管外部各極電流和電壓的關(guān)系曲線稱為晶體管的特性曲線。共發(fā)射極晶體管的輸入端電流為iB，輸入端電壓為vBE，輸出端電流為iC，輸出端電壓為vCE。第9頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路1、輸入特性曲線以集電極電壓vCE為參變量，輸入回路中基極電壓vBE與基極電流iB的關(guān)系曲線稱為輸入特性曲線，即iB=f(vBE)|vCE(1)vCE=0時(shí),iB-vBE曲線和普通二極管的特性相似。(2)vCE＞1V時(shí)的IB-VBE曲線與vCE=0時(shí)的曲線相比,特性右移,且不同vCE的曲線基本重合。第10頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路2、輸出特性曲線輸出特性是指以輸入基極電流iB為參變量,輸出集電極電流iC和集電極與發(fā)射極之間輸出電壓vCE的關(guān)系,即iC=f(vCE)|iB

第11頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路1)放大區(qū)發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置iB等變量變化時(shí)輸出iC基本是平行等距的。受基區(qū)調(diào)制效應(yīng)影響，隨vCE加大，曲線斜率略有加大?；鶇^(qū)調(diào)制效應(yīng)：基區(qū)寬度受集電極電壓調(diào)制：vCE↑，集電結(jié)厚度↑，基區(qū)寬度↓，電子空穴復(fù)合↓，維持相同iC所需iB↓，相同iB時(shí)iC↑。常數(shù)第12頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路2)飽和區(qū)vCE較小時(shí)，集電結(jié)吸引電子能力弱，iC不隨iB的增加而增加，晶體管失去放大作用。飽和時(shí)集電極電壓稱為飽和壓降VCE(sat)。Si管VCE(sat)≈0.3V，而發(fā)射結(jié)的飽和壓降VBE(sat)≈0.8V，故VCB(sat)=VCE(sat)-VBE(sat)≈-

0.5V在飽和區(qū)，集電結(jié)和發(fā)射結(jié)均處于正向偏置。3)截止區(qū)通常將iB=0以下的區(qū)域稱為截止區(qū)，此時(shí)iE=iC=iCEO。嚴(yán)格的說，iE=0，iC<=iCBO的區(qū)域?yàn)榻刂箙^(qū)。晶體管截止時(shí)，發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于反向偏置。第13頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路三極管的四種運(yùn)用狀態(tài)第14頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路四、晶體管的主要參數(shù)1、電流放大系數(shù)共射極電流放大系數(shù)直流工作狀態(tài)下，IC與IB的關(guān)系使用直流電流放大系數(shù)

描述。忽略ICEO時(shí)，固定vCE，集電極電流變化量ΔiC與基極電流變化量ΔiB之比，稱為共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)，當(dāng)忽略ICEO且輸出特性曲線平行等距時(shí)，可認(rèn)為

故二者物理意義不同，但?；煊?！第15頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路共基極電流放大系數(shù)共基極電流放大系數(shù)也分為直流放大系數(shù)和交流放大系數(shù)，忽略ICBO時(shí)固定vCB，取集電極電流變化量ΔiC與發(fā)射極電流變化量ΔiE之比當(dāng)忽略ICBO且輸出特性曲線平行等距時(shí)，第16頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路2、極間反向電流集電極－基極反向飽和電流ICBO與二極管反向電流一樣，一定溫度下為常數(shù)，與VCB無關(guān)。集電極－發(fā)射極反向電流ICEO(穿透電流)集電區(qū)貫穿基區(qū)至發(fā)射區(qū)的電流，第17頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路3、頻率參數(shù)晶體管的電流放大系數(shù)和的值在一定頻率范圍內(nèi)不變；當(dāng)頻率增加到一定值后和都將隨頻率升高而下降，這稱為晶體管的頻率特性，是晶體管兩個(gè)PN結(jié)的電容影響的結(jié)果。共發(fā)射極截止頻率隨頻率f的變化關(guān)系為其中為低頻時(shí)的共發(fā)射極電流放大系數(shù)。為降到0.707倍時(shí)的頻率。第18頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路共基極截止頻率降到0.707倍時(shí)的頻率。特征頻率fT降到1時(shí)的頻率。此時(shí)，三個(gè)頻率參數(shù)有以下關(guān)系：

共基極連接廣泛用于高頻和寬頻電路中。第19頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路4、極限參數(shù)集電極最大允許電流ICM降到額定值2/3時(shí)的iC值。iC值超過ICM時(shí)管子易損壞。集電極最大允許功耗PCMPCM＝iCvCE反向擊穿電壓V(BR)CBO-發(fā)射極開路時(shí),集電極－基極間反向擊穿電壓。V(BR)CEO-基極開路時(shí),集電極－發(fā)射極間反向擊穿電壓。V(BR)EBO-集電極極開路時(shí),發(fā)射極－基極間反向擊穿電壓。第20頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路(1)溫度對ICBO的影響溫度每升高10℃，ICBO約增加一倍。(2)溫度對的影響溫度每升高1℃，值約增大0.5%~1%。(3)溫度對反向擊穿電壓V(BR)CBO、V(BR)CEO的影響溫度升高時(shí)，V(BR)CBO和V(BR)CEO都會(huì)有所提高。

5、溫度對BJT參數(shù)及特性的影響(4)溫度升高時(shí)，輸入端PN結(jié)導(dǎo)通程度加大，輸入特性曲線左移。(5)溫度升高時(shí)，輸出曲線上移。第21頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路§3.2放大器的組成及工作原理一、放大器的功能及組成放大器的主要功能是放大微弱的電信號(hào)，通過電子器件的控制將直流電源功率轉(zhuǎn)換成一定幅度的、隨輸入信號(hào)變化的輸出信號(hào)。放大電路應(yīng)遵循以下原則:1、有直流通路，并保證合適的直流偏置。2、有交流通路，即待放大的輸入信號(hào)能加到晶體管上，且放大了的信號(hào)能從電路中取出。第22頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路共發(fā)射極放大器（建立放大器感性認(rèn)識(shí)）共發(fā)射極放大器是應(yīng)用最為廣泛的基本放大器。NPN晶體管起放大作用；VBB為基準(zhǔn)直流源，提供偏置；VCC為電源；RC將集電極電流轉(zhuǎn)換為輸出電壓；電容C為耦合電容，只允許變化電壓Δvo輸出。第23頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路共發(fā)射極放大器放大原理：信號(hào)電壓ΔvI→輸入回路電壓VBB＋ΔvI→基極電流iB＋ΔiB→集電極電流iC＋ΔiC→RC上電壓降vRC＋ΔvRC→集電極-射極間電壓vO＋ΔvO→輸出電壓ΔvO選取適當(dāng)?shù)腞c值使晶體管工作在正向放大狀態(tài)，使ΔvO遠(yuǎn)大于ΔvI，實(shí)現(xiàn)電壓信號(hào)的放大。放大作用：輸入回路加微小信號(hào)，通過基極電流的改變量去控制集電極電流，從而將VCC的能量轉(zhuǎn)換為與輸入信號(hào)變化規(guī)律相同、能量更大的輸出信號(hào)。第24頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路對放大器的分析可分為直流分析和交流分析直流分析：確定晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)（各節(jié)點(diǎn)的直流電壓值）交流分析：確定電路中各交流信號(hào)之間的關(guān)系。

直流等效電路交流等效電路第25頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路二、放大器的性能指標(biāo)首先介紹一下放大器中常用符號(hào)的意義。由于放大器電路中既有直流成分又有交流成分,因而晶體管的各極電流、電壓都有瞬時(shí)值，包含直流分量和交流分量。下面以基極到發(fā)射極電壓為例,介紹各種符號(hào)的含義。vBE—基極到發(fā)射極電壓的瞬時(shí)值;VBE—基極到發(fā)射極電壓的直流成分;vbe—基極到發(fā)射極交流電壓的瞬時(shí)值;Vbe—基極到發(fā)射極交流電壓有效值Vbem—

vbe的峰值或振幅。

第26頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路用下式可以清楚地表示出它們的含義第27頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路1、電壓放大倍數(shù)(電壓增益)Av放大器的增益有電壓增益、電流增益和功率增益三種。放大器的電壓放大倍數(shù)（電壓增益）是指輸出電壓Vo與輸入電壓Vi之比,記為Av，即其中為輸入電壓和輸出電壓的相位差。而Vo與信號(hào)源開路電壓Vs之比稱為考慮信號(hào)源內(nèi)阻時(shí)的電壓放大倍數(shù),記作Avs，即第28頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路2、輸入電阻Ri輸入電阻是指從信號(hào)源右邊向放大器視入的電阻，記為Ri，在認(rèn)為輸入電流Ii和輸入電壓Vi同相位時(shí)，Ri為輸入電壓與輸入電流之比：Ri并不是一個(gè)實(shí)際的電阻，而是一個(gè)等效的視在電阻。第29頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路3、輸出電阻Ro輸出電阻是指從負(fù)載電阻左邊向放大器視入的電阻，記為Ro。

Ro也并不是一個(gè)實(shí)際的電阻，是一個(gè)等效的視在電阻。第30頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路4、通頻帶BW

由于放大器中含有電抗元件(放大管的結(jié)電容)，所以放大倍數(shù)將隨信號(hào)頻率而變化。一般而言，放大器只對某段特定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)有相同放大倍數(shù)。fL為下限截止頻率，fH為上限截止頻率，BW為通頻帶，BW=fH-fL

第31頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路一、放大器的圖解分析法

在晶體管的特性曲線上，用作圖的方法定量地分析放大器的基本性能，稱為放大器的圖解分析法。圖解法的處理方法是先確定靜態(tài)工作點(diǎn)，以找出直流分量；然后繪出各極電流、電壓的波形，以確定交流分量?！?.3放大器的分析方法第32頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路1、用圖解法確定靜態(tài)工作點(diǎn)在沒有輸入信號(hào)時(shí)，放大器所處的狀態(tài)稱為靜態(tài)工作狀態(tài)。確定靜態(tài)工作點(diǎn)，就是確定IB、VBE、IC和VCE四個(gè)量。在輸入回路中，此方程描述的直線為負(fù)載線，描述輸入端口特性，其與三極管輸入特性曲線的交點(diǎn)Q即為輸入回路的靜態(tài)工作點(diǎn)。

第33頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路在輸出回路中，此方程描述的直線為負(fù)載線，描述輸出端口特性，其與三極管輸出特性曲線的交點(diǎn)Q即為輸入回路的靜態(tài)工作點(diǎn)。第34頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路2、用圖解法分析動(dòng)態(tài)工作情況在輸入小信號(hào)ΔVI時(shí)，放大器處于動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)。在輸入回路中，此方程描述的是一與負(fù)載線平行的直線。在ΔVI作用下，工作點(diǎn)由Q移動(dòng)到Q`。若ΔV為負(fù)值，則工作點(diǎn)對應(yīng)下移。第35頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路在輸出回路中，負(fù)載線方程仍為但由于IB變?yōu)镮B+ΔIB，有

工作點(diǎn)由Q移動(dòng)到Q`。若ΔV為負(fù)值，則工作點(diǎn)對應(yīng)下移。

第36頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路基于上述分析，對一般的正弦波輸入，可采用以下步驟進(jìn)行圖解分析(以共發(fā)射極基本放大電路為例)。A、根據(jù)vi在輸入特性上繪出iB的波形

vBE=VBEQ+Vimsinωt

Vim為正弦波幅值，以VBEQ為中值，Vim為邊界確定兩極限工作點(diǎn)Q1和Q2。可對應(yīng)得到iB的幅值Ibm。第37頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路B、根據(jù)iB的擺動(dòng)范圍繪出ic和vCE的波形

對應(yīng)iBmax和iBmin的兩條輸出特性曲線和負(fù)載線相交于Q1和Q2兩點(diǎn)，由此可繪出vCE和iC。第38頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路C、各極電流、電壓波形的特點(diǎn)和相位關(guān)系基極、集電極的電流和電壓均為直流分量和交流分量的疊加。vbe與vce相位相反。iC、iB和vbe是同相的，而vce和它們相位相反，即輸出電壓和輸入電壓反向，這是共發(fā)射極放大器的重要特征。vbe↑iB↑iC↑vRC↑vce↓第39頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路第40頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路D、接RL時(shí)放大器輸出回路的圖解分析由于RL和RC的并聯(lián)關(guān)系，有RL’=RL//RC，使輸出電壓減小由于存在輸出耦合電容，RL介入不會(huì)影響靜態(tài)工作點(diǎn)Q。第41頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路E、計(jì)算放大器的電壓放大倍數(shù)對此節(jié)所研究的共發(fā)射極放大電路，vo=vce，定義輸入信號(hào)峰值為Vim，輸出信號(hào)峰值為Vom，

可將電壓放大倍數(shù)表示如下：負(fù)號(hào)表示輸出電壓與輸入電壓間有180°的相位差。

第42頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路3、用圖解法分析放大器的非線性失真由晶體管特性的非線性引起的波形失真，稱為非線性失真。靜態(tài)工作點(diǎn)選取不當(dāng)、輸入信號(hào)過大或要求的放大倍數(shù)過大都可能造成非線性失真。非線性失真表現(xiàn)為輸入特性曲線的彎曲和輸出特性曲線間距不勻。如果輸入信號(hào)較大，將使ib、vce和ic正、負(fù)半周不對稱。第43頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路工作點(diǎn)過低、vce正半周削峰、截止失真工作點(diǎn)過高、vce負(fù)半周削峰、飽和失真截止失真飽和失真第44頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路在不產(chǎn)生飽和或截止失真的情況下，輸出電壓所能擺動(dòng)的最大范圍稱為放大器的動(dòng)態(tài)范圍，記為Vop-p。動(dòng)態(tài)范圍等于不失真時(shí)最大的輸出電壓峰－峰值。對較大信號(hào)，為避免出現(xiàn)非線性失真，靜態(tài)工作點(diǎn)Q應(yīng)選在輸出負(fù)載線的中部。對小信號(hào)，在不出現(xiàn)非線性失真的前提下，可降低靜態(tài)工作點(diǎn)Q，以減小直流功耗。第45頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路圖解法最大的特點(diǎn)是能直觀、全面的反映管子的工作狀態(tài)，但對于非電阻性負(fù)載或需要考慮晶體管電容效應(yīng)的高頻應(yīng)用，采用圖解法就難以描述，且較難給出定量的結(jié)果。另一種常用的分析方法：等效電路法。第46頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路二、放大器的小信號(hào)模型分析法若輸入信號(hào)幅度小，工作點(diǎn)只在小范圍內(nèi)擺動(dòng)，晶體管的特性可視為線性，可用由電源和無源器件組成的等效電路來代替晶體管，將包含晶體管的非線性電路轉(zhuǎn)化為線性電路，運(yùn)用線性電路的定律來方便地求解。晶體管交流小信號(hào)等效電路，簡稱交流等效電路。

電路交流等效電路第47頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路1、晶體管的h參數(shù)小信號(hào)模型及其等效電路A、晶體管h參數(shù)等效電路的導(dǎo)出晶體管輸入回路和輸出回路的電流、電壓關(guān)系可表示為對上兩式求全微分，得其中dvBE、diB、diC和dvCE表示各電壓、電流瞬時(shí)值的變化，可用其交流分量代替，可得：第48頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路其中hie、hre、hfe和hoe稱為共發(fā)射極的h參數(shù)，有

輸出端交流短路時(shí)的輸入電阻輸入端交流開路時(shí)的反向電壓傳輸系數(shù)

輸出端交流短路時(shí)的正向電流傳輸系數(shù)輸入端交流開路時(shí)的輸出電導(dǎo)第49頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路第50頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路B、h參數(shù)的意義輸入電阻hie反映了輸出電壓vCE不變時(shí)，輸入電壓vBE對輸入電流iB的影響，是輸入特性在靜態(tài)工作點(diǎn)Q處的切線斜率的倒數(shù)，又記為rbe。反向電壓傳輸系數(shù)hre反映了在iB不變時(shí)，輸出電壓vCE對輸入電壓vBE的影響。由于這種影響是由晶體管內(nèi)部反饋?zhàn)饔卯a(chǎn)生的，因此hre又稱為“內(nèi)部電壓反饋系數(shù)”。第51頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路正向電流傳輸系數(shù)hfe反映了晶體管對電流的放大能力。Q點(diǎn)附近曲線間距越大，hfe越大。即β。輸出電導(dǎo)hoe反映了當(dāng)iB不變時(shí)，輸出電壓vCE對輸出電流iC的影響。輸出特性越陡峭，hoe越大。hie=rbe=(1e2~1e3)Ωhfe=β=20~100hre=1e-4~1e-3hoe=1/rce=(10~1e2)uSrce為hoe的倒數(shù)，稱為晶體管共發(fā)射極接法的輸出電阻。第52頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路C、簡化的h參數(shù)等效電路由于hre比較小，在輸入回路中可忽略hrevCE由于hoe比較小，在輸出回路中可忽略和RL并聯(lián)的1/hoe第53頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路D、晶體管輸入電阻hie的計(jì)算采用等效電路法分析放大器時(shí)，需確定β和rbe。晶體管內(nèi)部電阻由體電阻rbb’、rc’、re’，結(jié)電阻rc、re組成。rc’和re’通常較小，可忽略。由于基區(qū)摻雜濃度低且很薄，rbb’較大，不可忽略。（對低頻應(yīng)用下的小功率管，rbb’通常在200Ω左右）第54頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路由PN結(jié)基本方程得發(fā)射結(jié)電流常溫下VT=26mV，靜態(tài)工作點(diǎn)上iE=IE第55頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路2、用h參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大器A、畫出放大器的交流等效電路畫出晶體管的h參數(shù)等效電路畫出晶體管的外部電路標(biāo)出電壓的極性和電流的方向第56頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路B、計(jì)算電壓放大倍數(shù)∴放大倍數(shù)其中負(fù)號(hào)表示輸出電壓和輸入電壓反相。RC↑AV↑但RC的提高受靜態(tài)工作點(diǎn)的限制。β↑rbe↑AV影響不大。β/IE>50時(shí)，AV隨IE線性增大∵第57頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路C、計(jì)算輸入電阻和輸出電阻放大器的輸入電阻放大器的輸出電阻若使用完整的h參數(shù)等效，不忽略hoe，有第58頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路D、計(jì)算源電壓放大倍數(shù)根據(jù)源電壓放大倍數(shù)的定義，有而

∴第59頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路共射極放大電路放大電路如圖所示。已知BJT的?=80，Rb=300k，Rc=2k，VCC=+12V，求：（1）放大電路的Q點(diǎn)。此時(shí)BJT工作在哪個(gè)區(qū)域？（2）當(dāng)Rb=100k時(shí)，放大電路的Q點(diǎn)。此時(shí)BJT工作在哪個(gè)區(qū)域？（忽略BJT的飽和壓降）解：（1）（2）當(dāng)Rb=100k時(shí)，靜態(tài)工作點(diǎn)為Q（40A，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大區(qū)。其最小值也只能為0，即IC的最大電流為：BJT工作在飽和區(qū)。VCE不可能為負(fù)值，此時(shí)，Q（120uA，6mA，0V），例第60頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路§3.4放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定一、溫度變化對工作點(diǎn)的影響溫度上升時(shí)，BJT的反向電流ICBO、ICEO及電流放大系數(shù)或都會(huì)增大，而發(fā)射結(jié)正向壓降VBE會(huì)減小。這些參數(shù)隨溫度的變化，都會(huì)使放大電路中的集電極靜態(tài)電流ICQ隨溫度升高而增加（ICQ=

IBQ+ICEO），從而使Q點(diǎn)隨溫度變化。要想使ICQ基本穩(wěn)定不變，就要求在溫度升高時(shí)，電路能自動(dòng)地適當(dāng)減小基極電流IBQ。第61頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路二、射極偏置電路（1）穩(wěn)定工作點(diǎn)原理

目標(biāo)：溫度變化時(shí)，使IC維持恒定。

如果溫度變化時(shí)，b點(diǎn)電位能基本不變，則可實(shí)現(xiàn)靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定。T

ICIE

VE、VB不變

VBE

IBIC（反饋控制）1、基極分壓式射極偏置電路(a)原理電路(b)直流通路第62頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路b點(diǎn)電位基本不變的條件：I1>>IBQ，此時(shí)，VBQ與溫度無關(guān)VBQ>>VBEQRe取值越大，反饋控制作用越強(qiáng)一般取I1=(5~10)IBQ，VBQ=3~5V

第63頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路（2）放大電路指標(biāo)分析①靜態(tài)工作點(diǎn)第64頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路②電壓增益<A>畫小信號(hào)等效電路第65頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路輸出回路：輸入回路：電壓增益：<B>確定模型參數(shù)已知，求rbe<C>增益第66頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路③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)阻第67頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路④輸出電阻輸出電阻求輸出電阻的等效電路網(wǎng)絡(luò)內(nèi)獨(dú)立源置零負(fù)載開路輸出端口加測試電壓其中則當(dāng)時(shí)，一般（）第68頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路2、含有雙電源的射極偏置電路（1）阻容耦合靜態(tài)工作點(diǎn)第69頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路（2）直接耦合第70頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路3、含有恒流源的射極偏置電路靜態(tài)工作點(diǎn)由恒流源提供分析該電路的Q點(diǎn)及、、第71頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路§3.5共集電極電路和共基極電路共集電極電路－射極輸出器集電極為輸入和輸出信號(hào)的公共端第72頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路一、靜態(tài)工作點(diǎn)基極回路電壓方程∴又有第73頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路二、電壓放大倍數(shù)輸入回路電壓方程為輸出回路電壓方程為∴電壓放大倍數(shù)為∵，射極輸出器電壓放大倍數(shù)小于1但接近1。輸出電壓跟隨輸入電壓的變化而變化，又稱射極跟隨器。Io=(1+β)Ib遠(yuǎn)大于輸入電流Ib，有電流和功率放大作用。第74頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路三、輸入電阻和輸出電阻輸入電阻為Vs短路，輸出端加Vt，其中輸出電阻為通常第75頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路通常RE較大，β>>1，有射極輸出器輸入電阻較大，比共發(fā)射極的高幾十到幾百倍。射極輸出器輸出電阻較小，一般為幾十到幾百歐。第76頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路四、主要特點(diǎn)和應(yīng)用射極輸出器具有以下特點(diǎn)：電壓放大倍數(shù)稍小于1輸出電壓與輸入電壓同相輸入電阻大，輸出電阻小射極輸出器的應(yīng)用多極放大器的輸出級(jí)，以增強(qiáng)負(fù)載能力多極放大器的中間緩沖級(jí)，利用其輸入電阻大、輸出電阻小的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)阻抗變換，隔離前后級(jí)的相互影響。第77頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路共基極電路集電極為輸入和輸出信號(hào)的公共端第78頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路一、電壓放大倍數(shù)輸入回路電壓方程為輸出回路電壓方程為∴電壓放大倍數(shù)為輸出電壓與輸入電壓同相。第79頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路二、輸入電阻和輸出電阻輸入電阻為考慮RE后，輸入電阻Ri`為輸出電阻為共基極放大電路輸入電阻比共發(fā)射極的小得多。共基極放大電路頻率響應(yīng)特點(diǎn)較好，適用于較高頻率場合。第80頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路三種放大器性能小結(jié)共發(fā)射極共集電極共基極第81頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路三種組態(tài)的特點(diǎn)及用途共射極放大電路：電壓和電流增益都大于1，輸入電阻在三種組態(tài)中居中，輸出電阻與集電極電阻有很大關(guān)系。適用于低頻情況下，作多級(jí)放大電路的中間級(jí)。共集電極放大電路：只有電流放大作用，沒有電壓放大，有電壓跟隨作用。在三種組態(tài)中，輸入電阻最高，輸出電阻最小，頻率特性好?？捎糜谳斎爰?jí)、輸出級(jí)或緩沖級(jí)。共基極放大電路：只有電壓放大作用，沒有電流放大，有電流跟隨作用，輸入電阻小，輸出電阻與集電極電阻有關(guān)。高頻特性較好，常用于高頻或?qū)掝l帶低輸入阻抗的場合，模擬集成電路中亦兼有電位移動(dòng)的功能。

第82頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路一、共射—共基放大電路共射－共基放大電路§3.6組合放大電路第83頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路其中所以因?yàn)橐虼私M合放大電路總的電壓增益等于組成它的各級(jí)單管放大電路電壓增益的乘積。前一級(jí)的輸出電壓是后一級(jí)的輸入電壓，后一級(jí)的輸入電阻是前一級(jí)的負(fù)載電阻RL。電壓增益第84頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路輸入電阻Ri＝＝Rb||rbe1＝Rb1||Rb2||rbe1

輸出電阻Ro

Rc2

第85頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路T1、T2構(gòu)成復(fù)合管，可等效為一個(gè)NPN管(a)原理圖(b)交流通路二、共集—共集放大電路第86頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路1、復(fù)合管的主要特性兩只NPN型BJT組成的復(fù)合管

兩只PNP型BJT組成的復(fù)合管

rbe＝rbe1＋(1＋1)rbe2

第87頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路PNP與NPN組成的復(fù)合管NPN與PNP組成的復(fù)合管rbe＝rbe1第88頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路2、共集共集放大電路的Av、Ri、Ro

式中≈12rbe＝rbe1＋(1＋1)rbe2RL＝Re||RL

Ri＝Rb||[rbe＋(1＋)RL]第89頁，共101頁，2023年，2月20日，星期三模擬電子線路§3.7放大電路的頻率響應(yīng)一、放大器頻率特性的概念放大電路中由于有耦合電容、旁路電容、分布電容以及放大管的極間電容等電抗元件的存在，使放大倍數(shù)與信號(hào)的各頻率分量有關(guān)，這種關(guān)系稱為放大器的頻率特性，又稱頻率響應(yīng)。放大器的頻率特性可表示為

表示電壓放大倍數(shù)的模與頻率的關(guān)系，稱為放大器的幅頻特性，表示輸