雙極型晶體管及其放大電路演示文稿

雙極型晶體管及其放大電路演示文稿08六月2023模擬電子技術(shù)1當(dāng)前第1頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)08六月2023模擬電子技術(shù)2優(yōu)選雙極型晶體管及其放大電路當(dāng)前第2頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)2.3.4基本放大電路的組成原則

2.3.5直流通路和交流通路

2.4放大電路的靜態(tài)分析和設(shè)計(jì)

晶體管的直流模型及靜態(tài)工作點(diǎn)的估算

2.4.2靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析法

2.4.3晶體管工作狀態(tài)的判斷方法

2.4.4放大狀態(tài)下的直流偏置電路

一、固定偏流電路二、分壓式電流負(fù)反饋偏置電路當(dāng)前第3頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)

2.5放大電路的動(dòng)態(tài)分析和設(shè)計(jì)交流圖解分析2.5.2放大電路的動(dòng)態(tài)范圍和非線性失真2.5.3晶體管的交流小信號(hào)模型

一、混合π型電路模型

二、低頻H參數(shù)電路模型

2.5.4等效電路法分析共射放大電路

共射放大電路的設(shè)計(jì)實(shí)例

當(dāng)前第4頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)2.6共集放大電路2.7共基放大電路2.8多級(jí)放大電路

級(jí)間耦合方式級(jí)聯(lián)放大器的性能指標(biāo)計(jì)算2.8.3常見的組合放大器一、CC―CE組合放大器二、CE―CC組合放大器三、CE―CB組合放大器作業(yè)當(dāng)前第5頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)（1）掌握雙極型晶體管的工作原理、特性和參數(shù)。（2）掌握雙極型晶體管的大信號(hào)和小信號(hào)模型。了解模型參數(shù)的含義。（3）掌握晶體管基本放大器的組成、工作原理及性能特點(diǎn)。（4）掌握靜態(tài)工作點(diǎn)的基本概念和偏置電路的估算。（5）掌握?qǐng)D解分析方法和小信號(hào)等效電路分析方法，掌握動(dòng)態(tài)參數(shù)（）的分析方法。（6）掌握多級(jí)放大電路動(dòng)態(tài)參數(shù)的分析方法。第2章雙極型晶體管及其放大電路當(dāng)前第6頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)2.1雙極型晶體管的工作原理BJT(BipolarJunctionTransistor)，簡稱晶體管或三極管。2.1.1雙極型晶體管的結(jié)構(gòu)ecb發(fā)射極基極集電極發(fā)射結(jié)集電結(jié)基區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)N+PNcbeNPNPNPcbe(a)NPN管的原理結(jié)構(gòu)示意圖(b)電路符號(hào)BaseCollectorEmitter圖2.1.1

晶體管的結(jié)構(gòu)與符號(hào)當(dāng)前第7頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)圖2.1.2平面管結(jié)構(gòu)剖面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.三區(qū)二結(jié)2.基區(qū)很?。?0-1μm～100μm）3.e區(qū)重?fù)诫s、c區(qū)輕摻雜、b區(qū)摻雜最輕4.Sc結(jié)>Se結(jié)當(dāng)前第8頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)圖2.1.3晶體管內(nèi)載流子的運(yùn)動(dòng)和各極電流cICeIENPNIBRCUCCUBBRBICBO15VbIBNIEPIENICN1.發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子；2.電子在基區(qū)中邊擴(kuò)散邊復(fù)合；3.擴(kuò)散到集電結(jié)的電子被

集電區(qū)收集。

2.1.2雙極型晶體管的工作原理

一、放大狀態(tài)下晶體管中載流子的運(yùn)動(dòng)基區(qū)從厚變薄，兩個(gè)PN結(jié)演變?yōu)槿龢O管，這是量變引起質(zhì)變的一個(gè)實(shí)例。當(dāng)前第9頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)二、電流分配關(guān)系cICeIENPNIBRCUCCUBBRBbIBNIENICNICBOIEPIBICIE跨越兩個(gè)PN節(jié)，

體現(xiàn)了放大作用。當(dāng)前第10頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)1.直流電流放大系數(shù)基區(qū)傳輸效率發(fā)射區(qū)發(fā)射效率cICeIENPNIBRCUCCUBBRBICBObIBNIEPIENICN共基直流電流放大系數(shù)當(dāng)前第11頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)cICeIENPNIBRCUCCUBBRBICBObIBNIEPIENICN共射直流電流放大系數(shù)當(dāng)前第12頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)共射、共基直流電流放大系數(shù)、間關(guān)系當(dāng)前第13頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)

若忽略ICBO,則2.IC、IE、IB、三者關(guān)系當(dāng)前第14頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)2.2晶體管特性曲線全面描述晶體管各極電流與極間電壓關(guān)系的曲線。圖晶體管的三種基本接法（組態(tài)）cebiBiC輸出回路輸入回路(a)共發(fā)射極(CommonEmitter)(b)共集電極(CommonCollecter)(c)共基極(CommonBase)輸入回路（接信號(hào)源，加入信號(hào)）；輸出回路（接負(fù)載，取出信號(hào)）；ecbiBiEceiEiCb當(dāng)前第15頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)

共射極輸出特性曲線

圖共發(fā)射極特性曲線測(cè)量電路μAmAVViBiCUCCUBBRCRB＋－uBE＋－uCE＋－當(dāng)前第16頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)圖2.2.3共射輸出特性曲線共發(fā)射極接法輸出特性曲線.aviActiveRegionCutoffRegionSaturationRegion當(dāng)前第17頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)cICeIENPNIBRCUCCUBBRBICBObIBNIEPIENICN1.放大區(qū)（發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏）(1)uCE

變化時(shí),IC

影響

很小（恒流特性）(2)基極電流iB

對(duì)集電極

電流iC

的控制作用很

強(qiáng)，引入交流電流放

大倍數(shù)當(dāng)前第18頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)cICeIENPNIBRCUCCUBBRBb2.飽和區(qū)（發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于正向偏置）E結(jié)正偏C結(jié)零偏的正向傳輸(1)

iB一定時(shí)，iC比放大

時(shí)要??；(2)UCE一定時(shí)iB增大，

iC基本不變。C結(jié)正偏E結(jié)零偏的反向傳輸內(nèi)部載流子的傳輸過程分解為當(dāng)前第19頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)臨界飽和：UCE=UBE，即UCB=0（C結(jié)零偏）。飽和壓降（一般飽和||深度飽和）

UCE(sat)=0.5V||0.3V（小功率Si管）；

UCE(sat)=0.2V||0.1V（小功率Ge管）。飽和（saturation）關(guān)于飽和區(qū)的說明當(dāng)前第20頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)cICeIENPNIBRCUCCUBBRBb3.截止區(qū)（發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于反向偏置）三個(gè)電極均為反向電流，所以數(shù)值很小。(1)iB=-iCBO(此時(shí)i

E=0)

以下稱為截止區(qū)；(2)工程上認(rèn)為：iB=0以

下即為截止區(qū)。因?yàn)?/p>

在iB=0和iB=-iCBO

間，放大作用很弱。ICBOIEBO當(dāng)前第21頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)

c結(jié)e結(jié)正偏反偏正偏

反偏晶體管的工作狀態(tài)總結(jié)飽和放大截止倒置放大當(dāng)前第22頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)2.2.2共射極輸入特性曲線圖2.2.7共發(fā)射極輸入特性曲線(1)UCE=0時(shí)，晶體管相當(dāng)于兩個(gè)并聯(lián)二極管，iB

很大，曲線明顯左移。(2)0<UCE<1時(shí)，隨著UCE增加，曲線右移，特別在0<UCE<UCE(SAT),即工作在飽和區(qū)時(shí)，移動(dòng)量將更大一些。(3)UCE>1時(shí)，曲線近似重合。當(dāng)前第23頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)溫度對(duì)晶體管特性的影響T↑，uBE↓：T↑，ICBO↑：T↑，β

↑：T↑，

IC↑：結(jié)論當(dāng)前第24頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)2.2.4晶體管的主要參數(shù)

一、電流放大系數(shù)1.共射直流放大系數(shù)反映靜態(tài)時(shí)集電極電流與基極電流之比。2.共射交流放大系數(shù)反映動(dòng)態(tài)時(shí)的電流放大特性。在以后的計(jì)算中，不必區(qū)分。由于，呈線性關(guān)系因此當(dāng)前第25頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)4.共基交流放大系數(shù)3.共基直流放大系數(shù)在以后的計(jì)算中，不必區(qū)分。由于，呈線性關(guān)系因此當(dāng)前第26頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)二、極間反向電流1ICBO發(fā)射極開路時(shí)，集電極—基極間的反向電流，稱為集電極反向飽和電流。2ICEO基極開路時(shí)，集電極—發(fā)射極間的反向電流，稱為集電極穿透電流。3IEBO集電極開路時(shí)，發(fā)射極—基極間的反向電流。當(dāng)前第27頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)三、極限參數(shù)1.擊穿電壓U(BR)CBO指發(fā)射極開路時(shí)，集電極—基極間的反向擊穿電壓。U(BR)CEO指基極開路時(shí)，集電極—發(fā)射極間的反向擊穿電壓。U(BR)EBO指集電極開路時(shí)，發(fā)射極—基極間的反向擊穿電壓。該值通常較小，只有幾伏。例如：3DG6(NPN)，U(BR)CBO=115V，

U(BR)CEO=60V，U(BR)EBO=8V。當(dāng)前第28頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)2.集電極最大允許電流ICMICM(MaximumCollectorCurrent)一般指β下降到正常值的2/3時(shí)所對(duì)應(yīng)的集電極電流。當(dāng)iC>ICM時(shí)，雖然管子不致于損壞，但β值已經(jīng)明顯減小。3.集電極最大允許耗散功率PCM

PCM

(MaximumPowerDissipation)表示集電極上允許損耗功率的最大值。超過此值就會(huì)使管子性能變壞或燒毀。

PCM=IC·UCE當(dāng)前第29頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)圖2.2.8晶體管的安全工作區(qū)功耗線過損耗區(qū)擊穿區(qū)過流區(qū)SafeOperatingArea當(dāng)前第30頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)2.3.1放大電路的組成RCuoVui＋－RB＋－UBBUCC圖2.3.1共射極放大電路1.當(dāng)ui=0時(shí)，電路處于靜態(tài)；

2.當(dāng)ui≠0時(shí)，電路處于動(dòng)態(tài)，

動(dòng)態(tài)時(shí)交流量與直流量共存。2.3晶體管放大電路的放大原理

動(dòng)態(tài)：由交流信號(hào)源

引起的一種工作狀態(tài)。靜態(tài)：由直流電源

引起的一種工作狀態(tài)。當(dāng)前第31頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)2.3.2靜態(tài)工作點(diǎn)的作用

圖2.3.2沒有設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)RCuoVui＋－RB＋－UCCiBtuBEtiBuBE當(dāng)前第32頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)晶體管放大電路的放大原理

tui0tuBEUBEQ0RCuoVui＋－RB＋－UBBUCC＋圖2.3.3設(shè)置合適靜態(tài)工作點(diǎn)共射放大電路波形iBtuBEtiBuBE當(dāng)前第33頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)tui0tuBEUBEQ0uCEtUCEQ0uo0tiCtICQ0RCuoVui＋－RB＋－UBBUCC＋圖2.3.3設(shè)置合適靜態(tài)工作點(diǎn)共射放大電路波形當(dāng)前第34頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)

圖2.3.4阻容耦合共射放大電路RCUo＋V＋Us＋－Rs＋－UiC1RB(UCC)C2RL＋－US、RS：正弦信號(hào)源電壓及內(nèi)阻UCC：直流電源RB：基極偏置電阻RC：集電極負(fù)載電阻RL：負(fù)載電阻C1(C2)：耦合電容UCC基本放大電路的組成原則1.只有一個(gè)放大管的放大電路，共有三種組態(tài)。當(dāng)前第35頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)(1)

RB,RC,UCC使放大器工作在放大區(qū)。(2)采用RB,RC,C1,C2構(gòu)成阻容耦合連接方式。選擇合適的電容C1、C2使其對(duì)交流信號(hào)的容抗近似為0，交流信號(hào)可無損耗地送入發(fā)射結(jié)。2.放大電路中各元件的作用RCUoUs＋V＋＋－Rs＋－UiC1RB(UCC)C2RL＋－UCC當(dāng)前第36頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)(1)晶體管偏置在放大狀態(tài)，且有合適的工作點(diǎn)。(2)輸入信號(hào)必須加在基極—發(fā)射極回路。(3)須有合理的信號(hào)通路。需進(jìn)行交流分析需進(jìn)行直流分析RCUoUs＋V＋＋－Rs＋－UiC1RB(UCC)C2RL＋－UCC3.基本放大電路的組成原則當(dāng)前第37頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)

2.3.5直流通路和交流通路分析對(duì)象：直流成份、直流通路（偏置電路）1.直流（靜態(tài)）分析：2.交流（動(dòng)態(tài)）分析：加入交流信號(hào)，即ui≠0當(dāng)放大器沒有送入交流信號(hào)時(shí)，即ui=0分析對(duì)象：交流成分、交流通路當(dāng)前第38頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)3.畫直流通路的原則(1)C開路(2)L短路4.畫交流通路的原則(1)容量足夠大的C短路(2)

L保留(3)直流電源UCC短路(3)直流電源UCC視為恒壓源(4)交流電源Us=0,Rs保留(4)交流電源Us,Rs保留當(dāng)前第39頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)圖2.3.5(a)共射放大器的直流通路RBUCCRCRCUoUs＋V＋＋－Rs＋－UiC1RB(UCC)C2RL＋－UCC當(dāng)前第40頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)RCUoUs＋－RsRBRL＋－IiIo習(xí)慣用有效值畫交、直流通路練習(xí)題圖2.3.5(b)共射放大器的交流通路RCUoUs＋V＋＋－Rs＋－UiC1RB(UCC)C2RL＋－UCC當(dāng)前第41頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)

2.4放大電路的靜態(tài)分析和設(shè)計(jì)直流工作狀態(tài)分析（靜態(tài)分析）將輸入、輸出特性曲線線性化

（即用若干直線段表示）等效電路（模型）當(dāng)前第42頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)(a)輸入特性近似圖2.4.1晶體管伏安特性曲線的折線近似及直流模型uBE0iBUBE(on)0uCEiCUCE(sat)IB＝0(b)輸出特性近似晶體管的直流模型及靜態(tài)工作點(diǎn)的估算

當(dāng)前第43頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)(e)飽和狀態(tài)模型ebcβIBIBUBE(on)ebcebcUBE(on)UCE(sat)圖2.4.1晶體管伏安特性曲線的折線近似及直流模型uBE0iBUBE(on)0uCEiCUCE(sat)(c)放大狀態(tài)模型(d)截止?fàn)顟B(tài)模型cbe當(dāng)前第44頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)例2.4.1晶體管電路如圖2.4.2(a)所示。若已知晶體管工作在放大狀態(tài)，β=100，試計(jì)算晶體管的IBQ，ICQ和UCEQ。ICQ＋－UCEQ270kRBUBB6VIBQUCC12VRC3k圖2.4.2晶體管直流電路分析(a)電路當(dāng)前第45頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)圖2.4.2晶體管直流電路分析(b)直流等效電路ICQ＋－UCEQ270kRBUBB6VIBQUCC12VRC3keRBUBE(on)bIBQβIBQcICQUCCRC＋－UCEQUBB當(dāng)前第46頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)2.4.2靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析法2.輸出回路分析圖2.4.3共射放大器的直流通路RBUCCRCIBQICQ＋－UCEQ1.輸入回路分析當(dāng)前第47頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)iB=IBQuCE0NQMiCUCEQUCCICQUCCRC(a)直流負(fù)載線與Q點(diǎn)圖2.4.4放大器的直流圖解分析當(dāng)前第48頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)(b)Q點(diǎn)與RB、RC的關(guān)系uCE/V21012012340μA30μA20μA10μAiC/mA4684MNQRBQ3Q2Q4RCRBQ1RC圖2.4.4放大器的直流圖解分析RBUCCRCIBQICQ＋－UCEQ當(dāng)前第49頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)2.4.3晶體管工作狀態(tài)的判斷方法

圖2.4.5晶體管直流分析的一般性電路RBUBBRCUCC(a)電路RE當(dāng)前第50頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)RBUBBRCUCCRE1.先判斷晶體管是否處于截止?fàn)顟B(tài)則晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)；晶體管工作狀態(tài)的判斷步驟2.判斷晶體管是處于放大狀態(tài)還是飽和狀態(tài)假設(shè)晶體管處于放大狀態(tài)RBUBBRCUCCREUBE(on)βIB(b)放大狀態(tài)下的等效電路當(dāng)前第51頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)則晶體管處于放大狀態(tài)；則晶體管處于飽和狀態(tài)；RBUBBRCUCCRERBUBBRCUCCREUBE(on)UCE(sat)(c)飽和狀態(tài)下的等效電路(Si||Ge)當(dāng)前第52頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)例2.4.2晶體管電路如圖所示。已知β=50，試求ui分別為0V和3V時(shí)的輸出電壓uo。RC3kUCC5VRB39kui＋－＋－uo圖2.4.6例電路2.當(dāng)ui=3V時(shí)，1.當(dāng)ui=0時(shí)，UBE=0，此時(shí)uo=UCC=5V則晶體管截止。晶體管導(dǎo)通。當(dāng)前第53頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)與假設(shè)不符，假設(shè)管子工作在放大區(qū)RC3kUCC5VRB39kui＋－＋－uo圖2.4.6例電路因此管子進(jìn)入飽和狀態(tài)當(dāng)前第54頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)2.4.4放大狀態(tài)下的直流偏置電路

一、固定偏流電路圖2.4.7固定偏流電路RBUCCRC只要合理選擇RB，RC的阻值，晶體管將處于放大狀態(tài)。當(dāng)前第55頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)若T↑，則IC↑導(dǎo)致UCE↓即：電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q(UCEQ,ICQ)不穩(wěn)定。RBUCCRC固定偏流電路的缺點(diǎn)當(dāng)前第56頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)二、分壓式電流負(fù)反饋偏置電路

(a)電路RB1UCCRCRERB2圖2.4.8分壓式電流負(fù)反饋偏置電路兼顧UCEQ為確保UB固定I1≈

I2>>IBQRB1、RB2的取值愈小愈好增大電源UCC的無謂損耗取I1I2UB=?當(dāng)前第57頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)RB1UCCRCRERB2

UEQ(=IEQRE)ICQ1.分壓式電流負(fù)反饋偏置電路如何穩(wěn)定Q點(diǎn)?若

ICQIEQUBEQ(=UBQ-UEQ)IBQ當(dāng)前第58頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)RB1UCCRCRERB2UCCRCRERBUBB分壓式電流負(fù)反饋偏置電路用戴維南定理等效后的電路baRCRERB1UCCRB2ba

RB=RB1‖RB22.如何計(jì)算分壓式電流負(fù)反饋偏置電路Q點(diǎn)?當(dāng)前第59頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)UCCRCRERBICQUBBIBQI1≈

I2>>IBQ與等價(jià)I1≈

I2>>IBQ當(dāng)時(shí)所以當(dāng)前第60頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)例

電路如下圖所示。已知β=100,UCC=12V,

RB1=39kΩ,RB2=25kΩ,RC=RE=2kΩ，試計(jì)算工作點(diǎn)ICQ和UCEQ。RB1UCCRCRERB2當(dāng)前第61頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)若按估算法直接求ICQ，則：RB1UCCRCRERB2誤差：當(dāng)前第62頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)

2.5放大電路的動(dòng)態(tài)分析和設(shè)計(jì)線性放大的基本概念①幅度增大（放大）②頻譜不變（波形）當(dāng)前第63頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)線性放大器Io+_Uo+_UiIi信號(hào)源負(fù)載信號(hào)源負(fù)載放大器二端口網(wǎng)絡(luò)通用模型當(dāng)前第64頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)交流圖解分析瞬時(shí)值直流值交流值1.輸入回路分析RCUoUi＋－RBRL＋－ΔiB＋－ΔUBE當(dāng)前第65頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)iBIBQtiBIBQuBEuBEtiBmaxiBminQUBEQ放大器的交流圖解分析之輸入回路的工作波形當(dāng)前第66頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)2.輸出回路分析RCUoUi＋－RBRL＋－ΔiC＋－ΔuCE交流負(fù)載線方程當(dāng)前第67頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)圖放大器的交流圖解分析之輸出回路的工作波形QiCiBmaxiBminiCICQttuCEuCEUCCUCEQICQRL′ICQUCCRC交流負(fù)載線k＝－RL′1Q1Q2IBQA放大電路的動(dòng)態(tài)圖解分析.avi當(dāng)前第68頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)共射極放大器的電壓、電流波形RCUoUs＋V＋＋－Rs＋－UiC1RB(UCC)C2RL＋－UCCtui0tuBEUBEQ0uCEtUCEQ0uo0tiBtIBQ0iCtICQ0當(dāng)前第69頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)2.5.2放大電路的動(dòng)態(tài)范圍和非線性失真Q交流負(fù)載線iC0t0iCiBuCEuCE0t圖2.5.2Q點(diǎn)不合適產(chǎn)生的非線性失真(a)截止失真當(dāng)前第70頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)圖2.5.2Q點(diǎn)不合適產(chǎn)生的非線性失真(b)飽和失真Q交流負(fù)載線iCiCiB0tuCEuCE0t0放大器的截止失真和飽和失真.avi當(dāng)前第71頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)

Uopp=2Uom放大器輸出動(dòng)態(tài)范圍：受截止失真限制，其最大不失真輸出電壓的幅度為因飽和失真的限制，最大不失真輸出電壓的幅度為其中較小的即為放大器最大不失真輸出電壓的幅度，而輸出動(dòng)態(tài)范圍Uopp則為該幅度的兩倍，即放大器的最大不失真輸出幅度.avi當(dāng)前第72頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)例2.5.1放大電路如下圖所示。設(shè)UCC=12V,RC=2kΩ,

RL=∞,RB=280kΩ,=100，忽略晶體管的飽和壓降。RCUo＋V＋Us＋－Rs＋－UiC1RB(UCC)C2RL＋－UCC（3）調(diào)節(jié)RB，使ICQ=3mA時(shí)，

Uopp=？（1）試確定該電路的Uopp=？（2）調(diào)節(jié)RB，使ICQ=2mA時(shí)，

Uopp=？當(dāng)前第73頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)（1）試確定該電路的Uopp=？RCUo＋V＋Us＋－Rs＋－UiC1RB(UCC)C2RL＋－UCC當(dāng)前第74頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)（2）調(diào)節(jié)RB，使ICQ=2mA時(shí)，Uopp=？RCUo＋V＋Us＋－Rs＋－UiC1RB(UCC)C2RL＋－UCC當(dāng)前第75頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)（3）調(diào)節(jié)RB，使ICQ=3mA時(shí)，Uopp=？RCUo＋V＋Us＋－Rs＋－UiC1RB(UCC)C2RL＋－UCC當(dāng)前第76頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)2.5.3晶體管的交流小信號(hào)模型

交流工作狀態(tài)分析（動(dòng)態(tài)分析）在Q點(diǎn)處對(duì)輸入、輸出特性曲線線性化

（即用直線段表示）Q點(diǎn)處的交流小信號(hào)等效電路（線性等效模型）當(dāng)前第77頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)

一、混合π型電路模型

圖2.5.3共發(fā)射極晶體管uceib＋－＋－ubeic當(dāng)前第78頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)1.交流小信號(hào)情況下三極管伏安特性的近似及簡化的三極管等效電路iBuBEQO＋－beuCEOiCQ＋－ce＋－be＋－ce當(dāng)前第79頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)平面管結(jié)構(gòu)示意圖cebrbb′rcc′PN＋N＋NCb′cCb′eree′b′b′：基區(qū)的理論基極r

bb′通常取值200Ω2.考慮基區(qū)體電阻及引線接觸電阻時(shí)如何修改等效模型？當(dāng)前第80頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)＋－＋rbb′rb′eb′bce考慮基區(qū)體電阻及引線接觸電阻引入的參數(shù)e當(dāng)前第81頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)3.考慮基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)時(shí)如何修改等效模型？iBuBEQOuCEOiCQ當(dāng)前第82頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)見圖1見圖2圖1＋－ube＋－ucebcerbb′b′當(dāng)前第83頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)＋－ube＋－ucebcerbb′b′圖2當(dāng)前第84頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)＋－ube＋－ucebcerbb′b′考慮基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)引入的參數(shù)當(dāng)前第85頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)＋－＋－ucercebcerbb′rb′eb′rb′c完整的混合π型電路模型(高頻模型)eceCb′Cb′ube考慮PN結(jié)電容引入的參數(shù)4.考慮PN結(jié)的電容效應(yīng)時(shí)如何修改等效模型？當(dāng)前第86頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)＋－＋rbb′rb′eb′bce實(shí)用的低頻混合π型電路模型－當(dāng)前第87頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)

二、低頻H參數(shù)電路模型適用范圍：電路的網(wǎng)絡(luò)模型很多，如：Z參數(shù)、Y參數(shù)、

A參數(shù)、H參數(shù)模型等。低頻、小信號(hào)（振幅2.6mV左右）交流信號(hào)。當(dāng)前第88頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)因在Q點(diǎn)處將輸入、輸出特性曲線線性化，則線性四端網(wǎng)絡(luò)＋－＋－uBEuCEiBiC1.低頻H參數(shù)電路模型的推導(dǎo)當(dāng)前第89頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)若為正弦量當(dāng)前第90頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)＋－Ube＋－Ucebcehiehoe1hfeIbIcIb＋－h(huán)reUce圖2.5.9共發(fā)射極晶體管H參數(shù)電路模型當(dāng)前第91頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)輸出交流短路時(shí)的輸入電阻輸入交流開路時(shí)的反向電壓傳輸系數(shù)輸出交流短路時(shí)的電流放大系數(shù)輸入交流開路時(shí)的輸出電導(dǎo)2.H參數(shù)的物理含義當(dāng)前第92頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)Uce＝0＋－Ubercebcerbb′rb′eb′rb′cIbgmUbe′Ic輸出交流短路的混合π型電路3.H參數(shù)和混合π型電路模型參數(shù)間關(guān)系當(dāng)前第93頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)

輸入交流開路的混合π型電路＋－Ubercebcerbb′rb′eb′rb′cgmUbe′IcIb＝0＋－Uce當(dāng)前第94頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)當(dāng)前第95頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)如果忽略r

b′c的影響，則上式可簡化為···1KΩ左右···20～200···10-5···10-3～10-4當(dāng)前第96頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)圖2.5.10晶體管的H參數(shù)簡化模型當(dāng)前第97頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)2.5.4等效電路法分析共射放大電路根據(jù)直流通路估算直流工作點(diǎn)確定放大器交流通路、交流等效電路計(jì)算放大器的各項(xiàng)交流指標(biāo)當(dāng)前第98頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)＋－－＋＋－UoUiUsRsRB2＋C1RECE＋RLUCCRCRB1＋C2圖共射放大器及其交流等效電路(a)電路當(dāng)前第99頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)(b)交流等效電路UiRi＋＋－－RsRB2rbeIiRCRLUo＋－eIbβIbrceRoIcIobcRB1圖共射放大器及其交流等效電路當(dāng)前第100頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)1.電壓放大倍數(shù)AuUiRi＋＋－－RsRB2rbeIiRCRLUo＋－eIbβIbrceRoIcIobcRB1當(dāng)前第101頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)2.電流放大倍數(shù)AiUiRi＋＋－－RsRB2rbeIiRCRLUo＋－eIbβIbrceRoIcIobcRB1當(dāng)前第102頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)3.輸入電阻RiUiRi＋＋－－RsRB2rbeIiRCRLUo＋－eIbβIbrceRoIcIobcRB1當(dāng)前第103頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)4.輸出電阻RoUiRi＋＋－－RsRB2rbeIiRCRLUo＋－eIbβIbrceRoIcIobcRB1當(dāng)前第104頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)5.源電壓放大倍數(shù)AusUiRi＋＋－－RsRB2rbeIiRCRLUo＋－eIbβIbrceRoIcIobcRB1當(dāng)前第105頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)6.發(fā)射極接有電阻RE時(shí)的情況

圖2.5.12發(fā)射極接電阻時(shí)的交流等效電路當(dāng)前第106頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)Ri=RB1‖RB2‖R′RiRi′當(dāng)前第107頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)例2.5.3在圖電路中，若RB1=75kΩ,RB2=25kΩ,

RC=RL=2kΩ,RE=1kΩ,UCC=12V，晶體管的β=80,

r

bb′=100Ω,Rs=0.6kΩ,試求該放大器的直流工作點(diǎn)ICQ、UCEQ及Au,Ri,Ro和Aus指標(biāo)。＋－－＋＋－UoUiUsRsRB2＋C1RECE＋RLUCCRCRB1＋C2當(dāng)前第108頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)

解按估算法計(jì)算Q點(diǎn)當(dāng)前第109頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)當(dāng)前第110頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)例2.5.4在上例中，將RE變?yōu)閮蓚€(gè)電阻RE1和RE2串聯(lián)，且RE1=100Ω,RE2=900Ω，而旁通電容CE接在RE2兩端，其它條件不變，試求此時(shí)的交流指標(biāo)。＋－－＋＋－UoUiUsRsRB2＋C1RE2CE＋RLUCCRCRB1＋C2RE1當(dāng)前第111頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)解由于RE=RE1+RE2=1kΩ，所以Q點(diǎn)不變。對(duì)于交流通路，現(xiàn)在射極通過RE1接地。此時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)分別為當(dāng)前第112頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)動(dòng)態(tài)分析方法小結(jié)1.圖解法：在晶體管特性曲線上通過作圖確定信號(hào)變化量之間的關(guān)系。特點(diǎn)：形象、直觀，便于理解放大原理、波形關(guān)系及非線性失真；適用于大信號(hào)分析，對(duì)于小信號(hào)放大器，用圖解法難以準(zhǔn)確地進(jìn)行定量分析。2.等效電路法：利用器件的小信號(hào)模型進(jìn)行電路分析，確定信號(hào)變化量之間的關(guān)系。特點(diǎn)：適用于小信號(hào)，運(yùn)算簡便，誤差小。當(dāng)前第113頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)共射放大電路的設(shè)計(jì)實(shí)例

例2.5.5試設(shè)計(jì)一個(gè)共射放大電路，要求電路的Au=50，RL=1KΩ,Ri>1KΩ,Ro=2kΩ,UOPP=5V。＋－－＋＋－UoUiUsRsRB2＋C1RECE＋RLUCCRCRB1＋C2當(dāng)前第114頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)1.確定電源電壓UCC

(1)輸出電壓峰峰值Uopp=5V(2)飽和壓降Uces=0.7~1V

(3)發(fā)射極電阻RE上的直流壓降URE>1V

若ΔURE=25mV,URE=1V,ΔURE/URE=2.5%,則ΔICQ/ICQ=2.5%UCC>Uopp+Uces+URE取UCC=15V當(dāng)前第115頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)2.選擇晶體管型號(hào)(1)U(BR)CBO>UCC,U(BR)CEO>UCC

(2)PCM>10PL

3DG6C的主要參數(shù)為U(BR)CBO=U(BR)CEO=45V,PCM=100mW,β=120當(dāng)前第116頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)3.確定RC、UCEQ、ICQ、RE的值(1)Rc=Ro=2kΩ取UCEQ=5.5V(2)QiCuCEUCEQICQRL′ICQUCES0.5Uopp取ICQ=4mA(3)當(dāng)前第117頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)4.RE的確定取RE=0.39kΩ

＋－－＋＋－UoUiUsRsRB2＋C1RECE＋RLUCCRCRB1＋C2當(dāng)前第118頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)5.RB1和RB2的確定

取I1=10IBQ

取RB2=6.6kΩ取RB1=39kΩ當(dāng)前第119頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)6.驗(yàn)證放大電路的Ri和Au

7.耦合電容C1、C2和射極旁路電容CE的確定C1=C2=10μFCE=47μF8.電源去耦電容C3與C4的確定C3=0.1μFC4=10μF當(dāng)前第120頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)2.6共集放大電路＋－－＋UoUiUsRsRB2C1RERLUCCRB1＋C2(a)電路圖共集放大電路及交流等效電路當(dāng)前第121頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)圖共集放大電路及交流等效電路(b)交流等效電路UiRi＋＋－－RsUsRB1IbRoRB2rbeβIbbcIcIeRERLIoRi′Iie當(dāng)前第122頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)1.電壓放大倍數(shù)AuUiRi＋＋－－RsUsRB1IbRoRB2rbeβIbbcIcIeRERLIoRi′Iie當(dāng)前第123頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)2.電流放大倍數(shù)AiUiRi＋＋－－RsUsRB1IbRoRB2rbeβIbbcIcIeRERLIoRi′Iie當(dāng)前第124頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)3.輸入電阻RiUiRi＋＋－－RsUsRB1IbRoRB2rbeβIbbcIcIeRERLIoRi′Iie當(dāng)前第125頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)4.輸出電阻Ro圖2.6.2求共集放大器Ro的等效電路式中：而當(dāng)前第126頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)所以，輸出電阻當(dāng)前第127頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)

2.7共基放大電路C1－＋Ui＋RE＋C2RCRB1RB2＋CB－＋UoRLUCC(a)共基極放大電路

圖2.7.1共基極放大器及交流等效電路當(dāng)前第128頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)(b)交流等效電路Ii－＋UiRERiIerbeRi′βIbIcRCRoRLIo－＋UoIb

圖2.7.1共基極放大器及交流等效電路當(dāng)前第129頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)1.電壓放大倍數(shù)AuIi－＋UiRERiIerbeRi′βIbIcRCRoRLIo－＋UoIb當(dāng)前第130頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)2.電流放大倍數(shù)AiIi－＋UiRERiIerbeRi′βIbIcRCRoRLIo－＋UoIb當(dāng)前第131頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)3.輸入電阻RiIi－＋UiRERiIerbeRi′βIbIcRCRoRLIo－＋UoIb當(dāng)前第132頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)4.輸出電阻RoIi－＋UiRERiIerbeRi′βIbIcRCRoRLIo－＋UoIb當(dāng)前第133頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)表2.7.1三種基本放大器性能比較當(dāng)前第134頁\共有149頁\編于星期六\22點(diǎn)2.8