雙極型晶體管及其放大電路

雙極型晶體管及其放大電路第1頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/221模擬電子技術(shù)2.2.3溫度對晶體管特性的影響2.2.4晶體管的主要參數(shù)

一、電流放大系數(shù)二、極間反向電流三、極限參數(shù)2.3晶體管放大電路的放大原理

2.3.1放大電路的組成2.3.2靜態(tài)工作點的作用

2.3.3晶體管放大電路的放大原理

第2頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/222模擬電子技術(shù)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

2.4.1晶體管的直流模型及靜態(tài)工作點的估算

2.4.2靜態(tài)工作點的圖解分析法

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、分壓式電流負反饋偏置電路第3頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/223模擬電子技術(shù)

2.5放大電路的動態(tài)分析和設(shè)計2.5.1交流圖解分析2.5.2放大電路的動態(tài)范圍和非線性失真2.5.3晶體管的交流小信號模型

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

2.5.5共射放大電路的設(shè)計實例

第4頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/224模擬電子技術(shù)2.6共集放大電路2.7共基放大電路2.8多級放大電路

2.8.1級間耦合方式2.8.2級聯(lián)放大器的性能指標(biāo)計算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)第5頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/225模擬電子技術(shù)（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和小信號模型。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。（4）掌握靜態(tài)工作點的基本概念和偏置電路的估算。（5）掌握圖解分析方法和小信號等效電路分析方法，掌握動態(tài)參數(shù)（）的分析方法。（6）掌握多級放大電路動態(tài)參數(shù)的分析方法。第2章雙極型晶體管及其放大電路第6頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/226模擬電子技術(shù)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BaseCollectorEmitter圖2.1.1晶體管的結(jié)構(gòu)與符號第7頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/227模擬電子技術(shù)圖2.1.2平面管結(jié)構(gòu)剖面結(jié)構(gòu)特點1.三區(qū)二結(jié)2.基區(qū)很?。?0-1μm～100μm）3.e區(qū)重摻雜、c區(qū)輕摻雜、b區(qū)摻雜最輕4.Sc結(jié)>Se結(jié)第8頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/228模擬電子技術(shù)圖2.1.3晶體管內(nèi)載流子的運動和各極電流cICeIENPNIBRCUCCUBBRBICBO15VbIBNIEPIENICN1.發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子；2.電子在基區(qū)中邊擴散邊復(fù)合；3.擴散到集電結(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動基區(qū)從厚變薄，兩個PN結(jié)演變?yōu)槿龢O管，這是量變引起質(zhì)變的一個實例。第9頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/229模擬電子技術(shù)二、電流分配關(guān)系cICeIENPNIBRCUCCUBBRBbIBNIENICNICBOIEPIBICIE跨越兩個PN節(jié)，

體現(xiàn)了放大作用。第10頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2210模擬電子技術(shù)1.直流電流放大系數(shù)基區(qū)傳輸效率發(fā)射區(qū)發(fā)射效率共基直流電流放大系數(shù)cICeIENPNIBRCUCCUBBRBbIBNIENICNICBOIEP第11頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2211模擬電子技術(shù)cICeIENPNIBRCUCCUBBRBICBObIBNIEPIENICN共射直流電流放大系數(shù)第12頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2212模擬電子技術(shù)共射、共基直流電流放大系數(shù)、間關(guān)系第13頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2213模擬電子技術(shù)

若忽略ICBO,則2.IC、IE、IB、三者關(guān)系第14頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2214模擬電子技術(shù)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2.2.1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（接信號源，加入信號）；輸出回路（接負載，取出信號）；ecbiBiEceiEiCb第15頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2215模擬電子技術(shù)

2.2.1共射極輸出特性曲線

圖2.2.2共發(fā)射極特性曲線測量電路μAmAVViBiCUCCUBBRCRB＋－uBE＋－uCE＋－第16頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2216模擬電子技術(shù)圖2.2.3共射輸出特性曲線ActiveCutoffSaturationC結(jié)零偏壓E結(jié)零偏壓C結(jié)反偏C結(jié)正偏E結(jié)正偏E結(jié)反偏第17頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2217模擬電子技術(shù)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第18頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2218模擬電子技術(shù)cICeIENPNIBRCUCCUBBRBICBObIBNIEPIENICN1.放大區(qū)（發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏）(1)uCE

變化時,IC

影響

很?。ê懔魈匦裕?2)基極電流iB

對集電極

電流iC

的控制作用很

強，引入交流電流放

大倍數(shù)第19頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2219模擬電子技術(shù)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，iC比放大

時要小；(2)UCE一定時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第20頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2220模擬電子技術(shù)臨界飽和：UCE=UBE，即UCB=0（C結(jié)零偏）。飽和壓降

UCE(sat)=0.3V（小功率Si管）；

UCE(sat)=0.1V（小功率Ge管）。飽和（saturation）關(guān)于飽和區(qū)的說明第21頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2221模擬電子技術(shù)cICeIENPNIBRCUCCUBBRBb3.截止區(qū)（發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于反向偏置）三個電極均為反向電流，所以數(shù)值很小。(1)iB=-iCBO(此時i

E=0)

以下稱為截止區(qū)；(2)工程上認為：iB=0以

下即為截止區(qū)。因為

在iB=0和iB=-iCBO

間，放大作用很弱。ICBOIEBO第22頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2222模擬電子技術(shù)

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飽和狀態(tài)：極間電壓近似為0截止?fàn)顟B(tài)：電極電流近似為0第23頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2223模擬電子技術(shù)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，晶體管相當(dāng)于兩個并聯(lián)二極管，iB

很大，曲線明顯左移。cICeIENPNIBUBBRBb第24頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2224模擬電子技術(shù)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(2)0<UCE<1時，隨UCE增加，曲線右移，特別在0<UCE<UCE(SAT),即工作在飽和區(qū)時，移動量更大一些。cICeIENPNIBRCUCCUBBRBb第25頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2225模擬電子技術(shù)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(3)UCE>1時，曲線近似重合。cICeIENPNIBRCUCCUBBRBb第26頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2226模擬電子技術(shù)2.2.3溫度對晶體管特性的影響T↑，uBE↓：T↑，ICBO↑：T↑，β

↑：T↑，

IC↑：結(jié)論第27頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2227模擬電子技術(shù)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)反映動態(tài)時的電流放大特性。在以后的計算中，不必區(qū)分。由于，呈線性關(guān)系因此第28頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2228模擬電子技術(shù)4.共基交流放大系數(shù)3.共基直流放大系數(shù)在以后的計算中，不必區(qū)分。由于，呈線性關(guān)系因此第29頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2229模擬電子技術(shù)二、極間反向電流1ICBO發(fā)射極開路時，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，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，發(fā)射極—基極間的反向電流。第30頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2230模擬電子技術(shù)三、極限參數(shù)1.擊穿電壓U(BR)CBO指發(fā)射極開路時，集電極—基極間的反向擊穿電壓。U(BR)CEO指基極開路時，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，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。第31頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2231模擬電子技術(shù)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時所對應(yīng)的集電極電流。當(dāng)iC>ICM時，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。超過此值就會使管子性能變壞或燒毀。

PCM=IC·UCE第32頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2232模擬電子技術(shù)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第33頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2233模擬電子技術(shù)RCuoVui＋－RB＋－UBBUCC2.3.1放大電路的組成圖2.3.1共射極放大電路1.當(dāng)ui=0時，電路處于靜態(tài)；

2.當(dāng)ui≠0時，電路處于動態(tài)，

動態(tài)時交流量與直流量共存。2.3晶體管放大電路的放大原理

動態(tài)：由交流信號源

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)。第34頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2234模擬電子技術(shù)2.3.2靜態(tài)工作點的作用

圖2.3.2沒有設(shè)置合適的靜態(tài)工作點RCuoVui＋－RB＋－UCCiBtuBEtiBuBE第35頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2235模擬電子技術(shù)2.3.3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)工作點共射放大電路波形iBtuBEtiBuBE第36頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2236模擬電子技術(shù)tui0tuBEUBEQ0uCEtUCEQ0uo0tiCtICQ0RCuoVui＋－RB＋－UBBUCC＋圖2.3.3設(shè)置合適靜態(tài)工作點共射放大電路波形第37頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2237模擬電子技術(shù)

圖2.3.4阻容耦合共射放大電路RCUo＋V＋Us＋－Rs＋－UiC1RB(UCC)C2RL＋－US、RS：正弦信號源電壓及內(nèi)阻UCC：直流電源RB：基極偏置電阻RC：集電極負載電阻RL：負載電阻C1(C2)：耦合電容UCC2.3.4基本放大電路的組成原則1.只有一個放大管的放大電路，共有三種組態(tài)。第38頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2238模擬電子技術(shù)(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使其對交流信號的容抗近似為0，交流信號可無損耗地送入發(fā)射結(jié)。2.放大電路中各元件的作用RCUoUs＋V＋＋－Rs＋－UiC1RB(UCC)C2RL＋－UCC第39頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2239模擬電子技術(shù)(1)晶體管偏置在放大狀態(tài)，且有合適的工作點。(2)輸入信號必須加在基極—發(fā)射極回路。(3)須有合理的信號通路。需進行交流分析需進行直流分析RCUoUs＋V＋＋－Rs＋－UiC1RB(UCC)C2RL＋－UCC3.基本放大電路的組成原則第40頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2240模擬電子技術(shù)

2.3.5直流通路和交流通路分析對象：直流成份、直流通路（偏置電路）1.直流（靜態(tài)）分析：2.交流（動態(tài)）分析：加入交流信號，即ui≠0當(dāng)放大器沒有送入交流信號時，即ui=0分析對象：交流成分、交流通路第41頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2241模擬電子技術(shù)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)通常C短路(2)

通常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保留第42頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2242模擬電子技術(shù)圖2.3.5(a)共射放大器的直流通路RBUCCRCRCUoUs＋V＋＋－Rs＋－UiC1RB(UCC)C2RL＋－UCC第43頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2243模擬電子技術(shù)RCUoUs＋－RsRBRL＋－IiIo習(xí)慣用有效值練習(xí)：P632.14(a)(c)圖2.3.5(b)共射放大器的交流通路RCUoUs＋V＋＋－Rs＋－UiC1RB(UCC)C2RL＋－UCC第44頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2244模擬電子技術(shù)

2.4放大電路的靜態(tài)分析和設(shè)計直流工作狀態(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）第45頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2245模擬電子技術(shù)(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2.4.1晶體管的直流模型及靜態(tài)工作點的估算

第46頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2246模擬電子技術(shù)(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(Si||Ge)第47頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2247模擬電子技術(shù)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)電路第48頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2248模擬電子技術(shù)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第49頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2249模擬電子技術(shù)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第50頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2250模擬電子技術(shù)RBUBBRCUCCRE1.假設(shè)晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)晶體管工作狀態(tài)的判斷步驟截止?fàn)顟B(tài)下的等效電路RBUBBRCUCCRE第51頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2251模擬電子技術(shù)RBUBBRCUCCRE2.假設(shè)晶體管處于放大狀態(tài)RBUBBRCUCCREUBE(on)βIB放大狀態(tài)下的等效電路第52頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2252模擬電子技術(shù)3.晶體管處于飽和狀態(tài)RBUBBRCUCCRERBUBBRCUCCREUBE(on)UCE(sat)飽和狀態(tài)下的等效電路(Si||Ge)第53頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2253模擬電子技術(shù)例2.4.2晶體管電路如圖2.4.6所示。已知β=50，試求ui分別為0V和3V時的輸出電壓uo。RC3kUCC5VRB39kui＋－＋－uo圖2.4.6例2.4.2電路2.當(dāng)ui=3V時，設(shè)晶體管截止1.當(dāng)ui=0時，設(shè)晶體管截止此時uo=UCC=5V假設(shè)成立。則UBE=0，UCE=5V則UBE=3V，UCE=5V假設(shè)不成立。第54頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2254模擬電子技術(shù)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2.4.2電路因此管子進入飽和狀態(tài)第55頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2255模擬電子技術(shù)2.4.2靜態(tài)工作點的圖解分析法圖2.4.3共射放大器的直流通路及輸入回路分析

RBUCCRCIBQICQ＋－UCEQ1.輸入回路分析NQMUBEQUCCIBQUCCRBuCE0iC第56頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2256模擬電子技術(shù)iB=IBQuCE0NQMiCUCEQUCCICQUCCRC(a)直流負載線與Q點圖2.4.4放大器的直流圖解分析2.輸出回路分析第57頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2257模擬電子技術(shù)(b)Q點與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練習(xí)：P642.17第58頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2258模擬電子技術(shù)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合理選擇RB,RC的阻值，晶體管將處于放大狀態(tài)第59頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2259模擬電子技術(shù)若IC↑(如更換管子,β增大)導(dǎo)致UCE↓靜態(tài)工作點Q(UCEQ,ICQ)不穩(wěn)定RBUCCRC固定偏流電路的缺點第60頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2260模擬電子技術(shù)RB1UCCRCRERB2

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

ICQIEQUBEQ(=UBQ-UEQ)IBQ二、分壓式電流負反饋偏置電路

UBQ=C第61頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2261模擬電子技術(shù)RB1UCCRCRERB2圖2.4.8分壓式電流負反饋偏置電路兼顧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I1I22.I1=I2=?

UB=?第62頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2262模擬電子技術(shù)RB1UCCRCRERB2UCCRCRERBUBB分壓式電流負反饋偏置電路用戴維南定理等效后的電路baRCRERB1UCCRB2ba

RB=RB1‖RB23.如何計算分壓式電流負反饋偏置電路Q點?第63頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2263模擬電子技術(shù)UCCRCRERBICQUBBIBQI1≈I2>>IBQ與等價I1≈I2>>IBQ當(dāng)時所以第64頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2264模擬電子技術(shù)例

電路如下圖所示。已知β=100,UCC=12V,

RB1=39kΩ,RB2=25kΩ,RC=RE=2kΩ，試計算工作點ICQ和UCEQ。RB1UCCRCRERB2第65頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2265模擬電子技術(shù)若按估算法直接求ICQ，則：RB1UCCRCRERB2誤差：第66頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2266模擬電子技術(shù)

2.5放大電路的動態(tài)分析和設(shè)計線性放大的基本概念①幅度放大②頻譜（波形）不變第67頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2267模擬電子技術(shù)線性放大器Io+_Uo+_UiIi信號源負載信號源負載放大器二端口網(wǎng)絡(luò)通用模型第68頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2268模擬電子技術(shù)2.5.1交流圖解分析瞬時值直流值交流值1.輸入回路分析RCUoUi＋－RBRL＋－ΔiB＋－ΔUBE第69頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2269模擬電子技術(shù)iBIBQtiBIBQuBEuBEtiBmaxiBminQUBEQ放大器的交流圖解分析之輸入回路的工作波形第70頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2270模擬電子技術(shù)2.輸出回路分析RCUoUi＋－RBRL＋－ΔiC＋－ΔuCE交流負載線方程第71頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2271模擬電子技術(shù)圖2.5.1放大器的交流圖解分析之輸出回路的工作波形QiCiBmaxiBminiCICQttuCEuCEUCCUCEQICQRL′ICQUCCRC交流負載線k＝－RL′1Q1Q2IBQA放大電路的動態(tài)圖解分析.avi第72頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2272模擬電子技術(shù)共射極放大器的電壓、電流波形RCUoUs＋V＋＋－Rs＋－UiC1RB(UCC)C2RL＋－UCCtui0tuBEUBEQ0uCEtUCEQ0uo0tiBtIBQ0iCtICQ0第73頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2273模擬電子技術(shù)2.5.2放大電路的動態(tài)范圍和非線性失真Q交流負載線iC0t0iCiBuCEuCE0t圖2.5.2Q點不合適產(chǎn)生的非線性失真(a)截止失真第74頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2274模擬電子技術(shù)圖2.5.2Q點不合適產(chǎn)生的非線性失真(b)飽和失真Q交流負載線iCiCiB0tuCEuCE0t0放大器的截止失真和飽和失真.avi第75頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2275模擬電子技術(shù)

Uopp=2Uom放大器輸出動態(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第76頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2276模擬電子技術(shù)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，

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

Uopp=？第77頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2277模擬電子技術(shù)（1）試確定該電路的Uopp=？RCUo＋V＋Us＋－Rs＋－UiC1RB(UCC)C2RL＋－UCC第78頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2278模擬電子技術(shù)（2）調(diào)節(jié)RB，使ICQ=2mA時，Uopp=？RCUo＋V＋Us＋－Rs＋－UiC1RB(UCC)C2RL＋－UCC第79頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2279模擬電子技術(shù)（3）調(diào)節(jié)RB，使ICQ=3mA時，Uopp=？RCUo＋V＋Us＋－Rs＋－UiC1RB(UCC)C2RL＋－UCC第80頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2280模擬電子技術(shù)2.5.3晶體管的交流小信號模型

交流工作狀態(tài)分析（動態(tài)分析）在Q點處對輸入、輸出特性曲線線性化

（即用直線段表示）Q點處的交流小信號等效電路（線性等效模型）第81頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2281模擬電子技術(shù)

一、混合π型電路模型

圖2.5.3共發(fā)射極晶體管uceib＋－＋－ubeic第82頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2282模擬電子技術(shù)1.交流小信號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第83頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2283模擬電子技術(shù)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如何修改等效模型？第84頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2284模擬電子技術(shù)＋－＋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第85頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2285模擬電子技術(shù)3.考慮基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)時如何修改等效模型？uCEOiCQiBuBEQO第86頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2286模擬電子技術(shù)見圖1見圖2圖1＋－ube＋－ucebcerbb′b′第87頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2287模擬電子技術(shù)＋－ube＋－ucebcerbb′b′圖2第88頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2288模擬電子技術(shù)＋－ube＋－ucebcerbb′b′考慮基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)引入的參數(shù)第89頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2289模擬電子技術(shù)＋－＋－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)時如何修改等效模型？第90頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2290模擬電子技術(shù)＋－＋rbb′rb′eb′bce實用的低頻混合π型電路模型－第91頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2291模擬電子技術(shù)

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（振幅2.6mV左右）交流信號。第92頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2292模擬電子技術(shù)因在Q點處將輸入、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)第93頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2293模擬電子技術(shù)若為正弦量第94頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2294模擬電子技術(shù)＋－Ube＋－Ucebcehiehoe1hfeIbIcIb＋－h(huán)reUce圖2.5.9共發(fā)射極晶體管H參數(shù)電路模型第95頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2295模擬電子技術(shù)輸出交流短路時的輸入電阻輸入交流開路時的反向電壓傳輸系數(shù)輸出交流短路時的電流放大系數(shù)輸入交流開路時的輸出電導(dǎo)2.H參數(shù)的物理含義第96頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2296模擬電子技術(shù)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)系第97頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2297模擬電子技術(shù)

輸入交流開路的混合π型電路＋－Ubercebcerbb′rb′eb′rb′cgmUbe′IcIb＝0＋－Uce第98頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2298模擬電子技術(shù)第99頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2299模擬電子技術(shù)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第100頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22100模擬電子技術(shù)圖2.5.10晶體管的H參數(shù)簡化模型第101頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22101模擬電子技術(shù)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確定放大器交流通路、交流等效電路計算放大器的各項交流指標(biāo)第102頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22102模擬電子技術(shù)Io+_Uo+_UiIi放大器低頻二端口網(wǎng)絡(luò)通用模型及交流參數(shù)定義RsUosRoRiRLUs+_第103頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22103模擬電子技術(shù)＋－－＋＋－UoUiUsRsRB2＋C1RECE＋RLUCCRCRB1＋C2圖2.5.11共射放大器及其交流等效電路(a)電路第104頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22104模擬電子技術(shù)(b)交流等效電路UiRi＋＋－－RsRB2rbeIiRCRLUo＋－eIbβIbrceRoIcIobcRB1圖2.5.11共射放大器及其交流等效電路第105頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22105模擬電子技術(shù)1.電壓放大倍數(shù)AuUiRi＋＋－－RsRB2rbeIiRCRLUo＋－eIbβIbrceRoIcIobcRB1第106頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22106模擬電子技術(shù)2.電流放大倍數(shù)AiUiRi＋＋－－RsRB2rbeIiRCRLUo＋－eIbβIbrceRoIcIobcRB1第107頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22107模擬電子技術(shù)3.輸入電阻RiUiRi＋＋－－RsRB2rbeIiRCRLUo＋－eIbβIbrceRoIcIobcRB1第108頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22108模擬電子技術(shù)4.輸出電阻RoUiRi＋＋－－RsRB2rbeIiRCRLUo＋－eIbβIbrceRoIcIobcRB1第109頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22109模擬電子技術(shù)5.源電壓放大倍數(shù)AusUiRi＋＋－－RsRB2rbeIiRCRLUo＋－eIbβIbrceRoIcIobcRB1第110頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22110模擬電子技術(shù)6.發(fā)射極接有電阻RE時的情況

圖2.5.12發(fā)射極接電阻時的交流等效電路第111頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22111模擬電子技術(shù)Ri=RB1//RB2//R′RiRi′第112頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22112模擬電子技術(shù)例2.5.3在圖2.5.11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ICQ、UCEQ及Au,Ri,Ro和Aus指標(biāo)。＋－－＋＋－UoUiUsRsRB2＋C1RECE＋RLUCCRCRB1＋C2第113頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22113模擬電子技術(shù)

解按估算法計算Q點第114頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22114模擬電子技術(shù)第115頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22115模擬電子技術(shù)例2.5.4在上例中，將RE變?yōu)閮蓚€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，試求此時的交流指標(biāo)。＋－－＋＋－UoUiUsRsRB2＋C1RE2CE＋RLUCCRCRB1＋C2RE1第116頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22116模擬電子技術(shù)解由于RE=RE1+RE2=1kΩ，所以Q點不變。對于交流通路，現(xiàn)在射極通過RE1接地。此時，各項指標(biāo)分別為第117頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22117模擬電子技術(shù)動態(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變化量之間的關(guān)系。特點：形象、直觀，便于理解放大原理、波形關(guān)系及非線性失真；適用于大信號分析，對于小信號放大器，用圖解法難以準(zhǔn)確地進行定量分析。2.等效電路法：利用器件的小信號模型進行電路分析，確定信號變化量之間的關(guān)系。特點：適用于小信號，運算簡便，誤差小。第118頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22118模擬電子技術(shù)－＋UiRB2＋C1RECE＋＋－UoRLUCCRCRB1＋C2共射放大電路＋－UsRs第119頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22119模擬電子技術(shù)－＋UiRB2＋C1RE＋－UoRLUCCRB1＋C2共集放大電路＋－UsRs第120頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22120模擬電子技術(shù)－＋UiRB2＋CBRE＋－UoRLUCCRCRB1＋C2共基放大電路＋－UsRs－＋C2第121頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22121模擬電子技術(shù)2.6共集放大電路＋－－＋UoUiUsRsRB2C1RERLUCCRB1＋C2(a)電路圖2.6.1共集放大電路及交流等效電路第122頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22122模擬電子技術(shù)圖2.6.1共集放大電路及交流等效電路(b)交流等效電路UiRi＋＋－－RsUsRB1IbRoRB2rbeβIbbcIcIeRERLIoRi′Iie第123頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22123模擬電子技術(shù)1.電壓放大倍數(shù)AuUiRi＋＋－－RsUsRB1IbRoRB2rbeβIbbcIcIeRERLIoRi′Iie第124頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22124模擬電子技術(shù)2.電流放大倍數(shù)AiUiRi＋＋－－RsUsRB1IbRoRB2rbeβIbbcIcIeRERLIoRi′Iie第125頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22125模擬電子技術(shù)3.輸入電阻RiUiRi＋＋－－RsUsRB1IbRoRB2rbeβIbbcIcIeRERLIoRi′Iie第126頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22126模擬電子技術(shù)4.輸出電阻Ro圖2.6.2求共集放大器Ro的等效電路式中：而第127頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22127模擬電子技術(shù)所以，輸出電阻第128頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22128模擬電子技術(shù)

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第129頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22129模擬電子技術(shù)(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第130頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22130模擬電子技術(shù)1.電壓放大倍數(shù)AuIi－＋UiRERiIerbeRi′βIbIcRCRoRLIo－＋UoIb第131頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22131模擬電子技術(shù)2.電流放大倍數(shù)AiIi－＋UiRERiIerbeRi′βIbIcRCRoRLIo－＋UoIb第132頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22132模擬電子技術(shù)3.輸入電阻RiIi－＋UiRERiIerbeRi′βIbIcRCRoRLIo－＋UoIb第133頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22133模擬電子技術(shù)4.輸出電阻RoIi－＋UiRERiIerbeRi′βIbIcRCRoRLIo－＋UoIb第134頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22134模擬電子技術(shù)表2.7.1三種基本放大器性能比較第135頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22135模擬電子技術(shù)2.8多級放大電路2.8.1級間耦合方式3.直接耦合方式1.阻容耦合方式2.變壓器耦合方式收音機中用的中周（中頻變壓器）。廣泛用于集成電路中。4.光電耦合方式廣泛用于分立元件電路中。第136頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22136模擬電子技術(shù)2.8.2級聯(lián)放大器的性能指標(biāo)計算第137頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22137模擬電子技術(shù)2.8.3常見的組合放大器一、CC―CE組合放大器＋－UoRB1Ri↑RB2RC2RLRo－＋Ui＋－UsRsRE1Ro1↓V1V2圖2.8.7CC―CE組合放大器的交流通路第138頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22138模擬電子技術(shù)＋－UoRB1RiRB2RLRo↓－＋UiV1RC1Ri2↑RE2V2二、CE―CC組合放大器圖2.8.8CE―CC組合放大器的交流通路第139頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22139模擬電子技術(shù)例2.8.2放大電路如圖2.8.9所示。已知晶體管β=100,rbe1=3kΩ,rbe2=2kΩ,rbe3=1.5kΩ，試求放大器的輸入電阻、輸出電阻及源電壓放大倍數(shù)。

圖2.8.9例2.8.2電路Rs＋－UsRE15.3kRRC23kRE33k－UEE(－6V)RLUo－＋0.2kVD1V1V2V3(＋6V)＋UCC2kVZ第140頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22140模擬電子技術(shù)解該電路為共集、共射和共集三級直接耦合放大器。(1)輸入電阻Ri：Rs＋－UsRE15.3kRRC23kRE33k－UEE(－6V)RLUo－＋0.2kVD1V1V2V3(＋6V)＋UCC2kVZ第141頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/22141模擬電子技術(shù)(2)輸出電阻Ro:Rs＋－UsRE15.3kRRC23kRE33k－UEE(－6V)RLUo－＋0.2kVD1V1V2V3(＋6V)＋UCC2kVZ第142頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2