新疆大學(xué)電子技術(shù)基礎(chǔ)課件-2章半導(dǎo)體三極管及其放大電路

第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路第2章 半導(dǎo)體三極管及其放大電路半導(dǎo)體三極管的基本知識(shí)放大電路的組成和基本原理用圖解法分析放大電路用簡(jiǎn)化微變等效電路法分析放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定電路共集電極射極輸出器電路共基極放大電路簡(jiǎn)介和放大電路三種組態(tài)的比較多級(jí)放大電路本章小結(jié)習(xí)題新疆大學(xué)《電子技術(shù)基礎(chǔ)》第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路半導(dǎo)體三極管中，帶正電的空穴和帶負(fù)電的電子均參與導(dǎo)電，故又稱之為雙極型晶體管，以下簡(jiǎn)稱三極管。它是構(gòu)成電子電路的核心器件。三極管的外形如圖2.1.1所示。2.1

半導(dǎo)體三極管的基本知識(shí)第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.1.1三極管的幾種常見(jiàn)外形(a)小功率管；(b)中功率管；(c)大功率管第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2.1.1三極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)圖2.1.2(a)所示為NPN型硅管的結(jié)構(gòu)，圖2.1.2(b)所示為NPN型三極管的示意圖，圖2.1.2(c)所示為NPN型和PNP型三

極管的符號(hào)。第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.1.2三極管的結(jié)構(gòu)、示意圖與電路符號(hào)(a)NPN型硅管的結(jié)構(gòu)；(b)NPN型三極管的示意圖；(c)NPN型和PNP型三極管的符號(hào)第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2.1.2三極管中的電流分配和放大作用從外部條件來(lái)看，外加電源的極性應(yīng)使發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。如圖2.1.3所示，外加直流電壓UBB使發(fā)射結(jié)正向偏置，UCC使集電結(jié)反向偏置。圖2.1.3三極管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)與外部電流第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路在滿足上述內(nèi)部和外部條件的情況下，三極管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)有以下三個(gè)過(guò)程。發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子的過(guò)程電子在基區(qū)的擴(kuò)散過(guò)程電子被集電結(jié)收集的過(guò)程第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2.三極管的電流分配關(guān)系設(shè)由發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散所形成的電子電流為IEN，基區(qū)向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散所形成的空穴電流為IEP，基區(qū)內(nèi)復(fù)合運(yùn)動(dòng)所形成的電流為IBN，基區(qū)內(nèi)非平衡少子(即發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)但未被復(fù)合的自由電子)漂移至集電區(qū)所形成的電流為ICN，平衡少子在集電區(qū)與基區(qū)之間的漂移運(yùn)動(dòng)所形成的電流為ICBO，則第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路IE=IEN+IEP=ICN+IBN+ICBOIC=ICN+ICBO(2.1.1)(2.1.2)(2.1.3)從外部看IE=IB+IC(2.1.4)第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路3.三極管的共射電流放大系數(shù)電流ICN與IBN之比稱為共射直流電流放大系數(shù) ,

即整理可得(2.1.5)第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路一般情況下，IC>>ICEO，>>1,(2.1.6)(2.1.7)即

近似等于IC與IB之比。一般三極管的值約為40~150。第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2.1.3三極管的伏安特性曲線1.輸入特性曲線輸入特性曲線描述了在管壓降UCE一定的情況下，基極電流iB與發(fā)射結(jié)壓降uBE之間的關(guān)系，即(2.1.8)第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.1.4三極管的輸入特性曲線第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2.輸出特性曲線輸出特性曲線描述基極電流IB為一常量時(shí)，集電極電流iC與管壓降uCE之間的函數(shù)關(guān)系，即(2.1.9)對(duì)于每一個(gè)確定的IB，都對(duì)應(yīng)有一條輸出曲線，所以輸出特性是一族曲線，如圖2.1.5所示。從輸出特性曲線上可以看出，三極管有三個(gè)工作區(qū)域：放大區(qū)、飽和區(qū)和截止區(qū)。第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.1.5三極管的輸出特性曲線第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2.1.4三極管的主要參數(shù)及其簡(jiǎn)易測(cè)試1.直流參數(shù)1)共射直流電流放大系數(shù)近似等于集電極電流與基極當(dāng)忽略穿透電流ICEO時(shí)，電流的直流量之比，即第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2)共基直流電流放大系數(shù)近似等于集電極電流與當(dāng)忽略反向飽和電流ICBO時(shí)，發(fā)射極電流的直流量之比，即(2.1.10)第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路3)極間反向電流ICBO是發(fā)射極e開(kāi)路時(shí)，集電結(jié)的反向飽和電流。測(cè)量

ICBO的電路如圖2.1.6(a)所示。測(cè)量ICEO的電路如圖2.1.6(b)所示。上述兩個(gè)反向電流之間存在以下關(guān)系：第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.1.6反向飽和電流的測(cè)試電路(a)ICBO的求法；(b)ICEO的求法第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2.交流參數(shù)交流參數(shù)是描述三極管對(duì)于動(dòng)態(tài)信號(hào)的性能指標(biāo)。1)共射交流電流放大系數(shù)ββ可體現(xiàn)共射接法時(shí)三極管的電流放大作用。β定義為集電極電流與基極電流的變化量之比，即(2.1.11)第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2)共基交流電流放大系數(shù)αα可體現(xiàn)共基接法時(shí)三極管的電流放大作用。α定義為集電極電流與發(fā)射極電流的變化量之比，即(2.1.12)根據(jù)β和α的定義可知，這兩個(gè)參數(shù)不是獨(dú)立的，二者之間存在以下關(guān)系：即或第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路3.極限參數(shù)1)最大集電極耗散功率PCM當(dāng)三極管因受熱而引起的參數(shù)變化不超過(guò)允許值時(shí)，集電極所消耗的最大功率稱為最大集電極耗散功率PCM。根據(jù)管子的PCM值，由PCM=iC·uCE=常數(shù)可在三極管的輸出特性曲線上作出PCM曲線，它是一條雙曲線。如圖2.1.7所示，曲線右上方為過(guò)損耗區(qū)。第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.1.7三極管的極限參數(shù)第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2)最大集電極電流ICMiC在相當(dāng)大的范圍內(nèi)其β值基本不變，但當(dāng)iC的數(shù)值大到一定程度時(shí),β值將減小。使β值下降到正常值的三分之二時(shí)的集電極電流稱為集電極電流最大允許電流ICM。3)極間反向擊穿電壓三極管的某一電極開(kāi)路時(shí)，另外兩個(gè)電極間所允許加的最高反向電壓稱為極間反向擊穿電壓。如果反向電壓超過(guò)規(guī)定值就會(huì)發(fā)生擊穿，擊穿原理與二極管相同。管子擊穿后，將造成永久性的損壞或性能下降。第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2.2.1單管共射放大電路的組成圖2.2.1所示為一個(gè)基本共射放大電路，其中輸入信號(hào)為ui(正弦波信號(hào)),輸出電壓為uo。電路的輸入回路與輸出回路以發(fā)射極為公共端，故稱為共射放大電路。電路中各個(gè)元件的作用如下。2.2

放大電路的組成和基本原理第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.2.1共射放大電路第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路1.三極管VT三極管VT是放大(控制)元件，是放大器的核心。集電極電源UCC集電極電源UCC的作用有兩個(gè)：其一是在輸入信號(hào)控制的三極管作用下，適時(shí)地向負(fù)載提供能量；其二是保證三極管工作在放大狀態(tài)，即集電結(jié)反偏、發(fā)射結(jié)正偏。對(duì)一般小信號(hào)放大器，其UCC值為幾伏至幾十伏。集電極負(fù)載電阻RC集電極負(fù)載電阻RC的主要作用是將集電極的電流變化轉(zhuǎn)換成集電極的電位變化，以實(shí)現(xiàn)電壓放大。第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路4.基極電源UBB和基極電阻RB基極電源UBB和基極電阻RB的作用是使管子的發(fā)射結(jié)處于正向偏置狀態(tài)，并提供適當(dāng)?shù)撵o態(tài)基極電流IB，以保證三極管工作在放大區(qū)，并有合適的工作點(diǎn)。RB的阻值一般為幾十千歐姆到幾百千歐姆。在實(shí)際的放大電路中，一般都采用單電源供電。圖2.2.2所示的電路通常稱為阻容耦合單管共射放大電路。第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.2.2阻容耦合單管共射放大電路第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2.2.2共射放大電路的工作原理1.設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的必要性為了說(shuō)明靜態(tài)工作點(diǎn)的作用，不妨將圖2.2.1中的基極電源UBB去掉，如圖2.2.3(a)所示。圖2.2.3沒(méi)有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)(a)電路圖；(b)波形圖第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2.共射放大電路的工作原理及波形分析在圖2.2.2所示的電路中，當(dāng)有輸入電壓ui時(shí)，如圖2.2.4所示，基極電流是在原來(lái)直流分量IBQ的基礎(chǔ)上疊加了一個(gè)正弦交流電流ib，因而基極總電流iB=IBQ+ib第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.2.4共射放大電路的波形分析(a)ui的波形；(b)iB(iC)的波形；(c)uCE的波形；(d)uo的波形第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2.3.1用圖解法求放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)1.直流通路與交流通路圖2.3.1所示為圖2.2.2所示阻容耦合共射放大電路的直流通路和交流通路。2.3

用圖解法分析放大電路第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.3.1阻容耦合共射放大電路的直流通路和交流通路(a)直流通路；(b)交流通路第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2.用圖解法求放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)圖解法就是利用三極管的輸入和輸出特性曲線，用作圖的方法分析放大電路的電壓、電流之間的關(guān)系。如圖2.3.2(a)所示，用虛線MN將三極管與外電路分開(kāi)，左邊為三極管，它的集電極電流IC與集射極電壓UCE之間的關(guān)系是非線性的，其關(guān)系見(jiàn)圖2.1.5所示的輸出特性曲線。虛線MN的右邊是一個(gè)線性電路，MN兩端的電壓即為UCE,即UCE=UCC－ICRC第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路或(2.3.1)這是一個(gè)直線方程，其斜率為

，在縱軸上的截距為。這條直線很容易做出，如圖2.3.2(b)所示。此線稱為直流負(fù)載線。第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.3.2輸出回路與直流負(fù)載線態(tài)(a)直流通路的輸出回路；(b)輸出回路的圖解分析第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路3.用近似估算法求放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)如圖2.3.1(a)中的直流通路，可求得共射放大電路的靜態(tài)基極電流為(2.3.2)由三極管的輸入特性可知，UBEQ的變化范圍很小，可近似認(rèn)為硅管UBEQ=(0.6~0.8)V鍺管UBEQ=(0.1~0.3)V根據(jù)以上近似值，若給定UCC和RB，即可由式(2.3.2)估算IBQ。第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路已知三極管的集電極電流與基極電流之間存在關(guān)系，且

，故可得靜態(tài)集電極電流為(2.3.3)I

≈βICQ

BQ然后由圖2.3.1(a)的直流通路可得U

=U

－I

RCEQ

CC CQ

C(2.3.4)第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路【例2.3.1】在圖2.2.1所示的電路中，已知UCC=12

V，RB=280

kΩ，RC=3

kΩ，β=50,分別用估算法和圖解法求放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。解：(1)估算法。根據(jù)圖2.3.1(a)所示的直流通路可得出：ICQ=βIBQ=50×0.04

mA=2

mAUCEQ=UCC－ICQRC=(12－2×3)

V=6

V第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路(2)圖解法。根據(jù)圖2.3.1(a)所示的直流通路圖，有UCE=UCC－ICRC當(dāng)IC=0時(shí)，UCE=UCC=12

V可以確定橫軸上的點(diǎn)。第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路當(dāng)UCE=0時(shí)，可以確定縱軸上的點(diǎn)，連接兩點(diǎn)可作出如圖2.3.3所示的直流負(fù)載線。用計(jì)算的方法求出靜態(tài)基極電流IB，即由圖2.3.3得出靜態(tài)工作點(diǎn)Q：IBQ=40

μAICQ=2

mAUCEQ=6

V第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.3.3例2.3.1用圖第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2.3.2動(dòng)態(tài)工作波形的圖解分析交流通路外電路的伏安特性稱為交流負(fù)載線。交流負(fù)載線，如圖2.3.4所示。第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.3.4直流負(fù)載線和交流負(fù)載線第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路如果在放大電路的輸入端加上一個(gè)正弦電壓ui，則在線性范圍內(nèi)，三極管的uBE和iB將在輸入特性曲線上圍繞靜態(tài)工作點(diǎn)Q基本上按正弦規(guī)律變化，如圖2.3.5所示。此時(shí)，三極管的iC和uCE將在輸出特性曲線上沿著交流負(fù)載線圍繞著Q點(diǎn)也基本上按正弦規(guī)律變化。第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.3.5加入正弦輸入信號(hào)時(shí)放大電路波形分析(a)輸入回路的波形分析；(b)輸出回路的波形分析第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2.3.3放大電路的非線性失真與靜態(tài)工作點(diǎn)的關(guān)系如果靜態(tài)工作點(diǎn)Q設(shè)置過(guò)低，如圖2.3.6所示，則在輸入信號(hào)正弦波的負(fù)半周，工作點(diǎn)進(jìn)入截止區(qū)，使iB、iC等于零，從而引起iB、iC和uCE的波形發(fā)生失真，這種失真稱為截止失真。第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.3.6共射放大電路的截止失真(a)輸入回路的波形分析；(b)輸出回路的波形分析第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路如果靜態(tài)工作點(diǎn)Q設(shè)置過(guò)高，如圖2.3.7所示，則在輸入信號(hào)正弦波的正半周，工作點(diǎn)進(jìn)入飽和區(qū)，此時(shí)，當(dāng)iB增大時(shí),iC不再隨之增大，因此將引起iC和uCE的波形發(fā)生失真，這種失真稱為飽和失真。第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.3.7共射放大電路的飽和失真(a)輸入回路的波形分析；(b)輸出回路的波形分析第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路如在放大電路的輸入端加上交流正弦電壓，則工作點(diǎn)將圍繞Q點(diǎn)在交流負(fù)載線上移動(dòng)。由圖2.3.8可見(jiàn)，當(dāng)工作點(diǎn)向上移動(dòng)超過(guò)A點(diǎn)時(shí)，將進(jìn)入飽和區(qū)；當(dāng)工作點(diǎn)向下移動(dòng)超過(guò)B點(diǎn)時(shí)，將進(jìn)入截止區(qū)。圖2.3.8用圖解法求解最大不失真輸出電壓第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2.4.1三極管的簡(jiǎn)化微變等效電路圖2.4.1(a)所示為三極管的輸入特性曲線，是非線性的。但當(dāng)輸入信號(hào)很小時(shí)，在靜態(tài)工作點(diǎn)Q附近的工作段可認(rèn)為

是直線。當(dāng)UCE為常數(shù)時(shí)，ΔuBE與ΔiB之比(2.4.1)2.4

用簡(jiǎn)化微變等效電路法分析放大電路第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.4.1三極管的特性曲線(a)輸入特性曲線；(b)輸出特性曲線第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路低頻小功率三極管的輸入電阻常用下式估算［2］：(2.4.2)圖2.4.1(b)所示為三極管的輸出特性曲線，在放大區(qū)是一組近似等距離的平行直線。當(dāng)UCE為常數(shù)時(shí)，ΔiC與ΔiB之比(2.4.3)第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路在圖2.4.1(b)中還可見(jiàn)到，三極管的輸出特性曲線不完全與橫軸平行，當(dāng)IB為常數(shù)時(shí)，ΔuCE與ΔiC之比(2.4.4)圖2.4.2所示為三極管及其簡(jiǎn)化的微變等效電路。第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.4.2三極管及其微變等效電路(a)三極管；(b)三極管簡(jiǎn)化微變等效電路第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2.4.2由簡(jiǎn)化微變等效電路求放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)在圖2.3.1(b)所示的阻容耦合共射放大電路交流等效電路中，把三極管用簡(jiǎn)化微變等效電路代替，即得到該放大電路的微變等效電路，如圖2.4.3(a)所示。圖2.4.3放大電路動(dòng)態(tài)分析(a)微變等效電路；(b)輸出電阻分析第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路是輸出電壓與輸入電壓的1.

電壓放大倍數(shù)

的計(jì)算放大電路的電壓放大倍數(shù)相量之比，即(2.4.5)從放大電路的微變等效電路圖2.4.3可知第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路其中故電壓放大倍數(shù)(2.4.6)由式（2.4.6）可看出，當(dāng)放大電路輸出端開(kāi)路時(shí)，=RC，此時(shí)的電壓放大倍數(shù)第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2.輸入電阻Ri的計(jì)算放大電路對(duì)信號(hào)源(或?qū)η凹?jí)放大電路)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)負(fù)載，可用一個(gè)等效電阻來(lái)表示。這個(gè)電阻也就是從放大電路輸入端看進(jìn)去的電阻，稱為輸入電阻Ri，即(2.4.7)第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路3.輸出電阻Ro的計(jì)算放大電路總是要帶負(fù)載的，對(duì)負(fù)載而言，放大電路可以看做一個(gè)電源，其內(nèi)阻即為放大電路的輸出電阻Ro(從放大電路的輸出端看進(jìn)去的等效電阻)。根據(jù)諾頓定理將放大電路輸出回路進(jìn)行等效變換，實(shí)質(zhì)成為一個(gè)有內(nèi)阻的電壓源，如圖2.4.3(b)所示，可以看出Ro=RC(2.4.8)第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路對(duì)放大電路輸出電阻進(jìn)行分析時(shí)，還可令其信號(hào)源電壓號(hào)，但保留內(nèi)阻Rs。然后，在輸出端加一個(gè)交流信,

必然產(chǎn)生動(dòng)態(tài)電流

，電路如圖2.4.4所示，則(2.4.9)第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.4.4輸出電阻的求法第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路【例2.4.1】在圖2.2.2所示的放大電路中，UCC=12

V，RC=4

kΩ，RB=300

kΩ，β=37.5,RL=4

kΩ,試求電壓放大倍數(shù)

、輸入電阻Ri和輸出電阻Ro。解：第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路故第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2.5.1溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響首先，從輸入特性看，當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，為得到同樣的IB,所需的UBE值將減小，輸入特性曲線向左移，如圖2.5.1(a)所示。如圖2.5.1(b)所示，20℃時(shí)三極管的輸出特性為實(shí)線，當(dāng)溫度上升至50℃時(shí)，輸出特性變?yōu)閳D中虛線所示。2.5

靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定電路第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.5.1三極管在不同環(huán)境溫度下的特性曲線(a)輸入特性曲線；(b)輸出特性曲線第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2.5.2分壓式偏置放大電路1.電路組成及工作原理如圖2.5.2所示，圖(a)為直接耦合方式，圖(b)為阻容耦合方式，圖(c)為它們的直流通路。把輸出量（IC）引回到輸入回路來(lái)影響輸入量（UBE）的措施稱為反饋?？蓪⑸鲜鲞^(guò)程簡(jiǎn)寫為第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.5.2分壓式靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路(a)直接耦合電路；(b)阻容耦合電路；(c)直流通路第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2.靜態(tài)分析分析分壓式放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，可先從估算UBQ入手。由I1IBQ可得(2.5.1)發(fā)射極電流為(2.5.2)第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路管壓降為UCEQ≈UCC－ICQ(RC+RE)(2.5.3)基極電流為(2.5.4)第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路3.動(dòng)態(tài)分析當(dāng)旁路電容CE足夠大時(shí)，在分壓式放大電路的交流通路中可視為短路。此時(shí)的電路實(shí)際上也是一個(gè)共射放大電路，故利用微變等效電路法來(lái)分析其動(dòng)態(tài)工作情況。電壓放大倍數(shù)為(2.5.5)式中第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路電路的輸入電阻為RB1

RB2(2.5.6)Ri=rbe輸出電阻為Ro=RC(2.5.7)第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路【例2.5.1】如圖2.5.2(b)所示的放大電路，已知UCC=12

V，RC=2

kΩ，RE=2

kΩ，RB1=10

kΩ，RB2=20

kΩ，RL=2

kΩ，β=37.5。求：靜態(tài)工作點(diǎn)；電壓放大倍數(shù)Au；輸入電阻Ri和輸出電阻Ro；若斷開(kāi)旁路電容CE，放大倍數(shù)Au又如何？Ri和Ro如何？第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路解：(1)靜態(tài)工作點(diǎn)：基極電位發(fā)射極電流第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路所以ICQ≈IEQ=1.65

mA第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路(2)求放大倍數(shù)Au。電壓放大倍數(shù)其中故第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路(3)求Ri和Ro。RB2Ri=RB1

rbe=1020

0.9≈0.8

kΩRo=RC=2

kΩ(4)斷開(kāi)CE。若斷開(kāi)CE，放大電路的微變等效電路如圖2.5.3所示。第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.5.3斷開(kāi)CE后的微變等效電路第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路電壓放大倍數(shù)RB2［rbe+(1+β)RE］≈RB1RB2

rbe10

0.9≈6.14

kΩ輸入電阻Ri=RB1=20輸出電阻Ro≈RC=2

kΩ第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路前面講述的放大電路都是共射放大電路。這一節(jié)講述另一種放大電路——共集電極放大電路，由于其輸出信號(hào)從發(fā)射極輸出，故又稱之為射極輸出器，電路如圖2.6.1(a)所示。2.6

共集電極射極輸出器電路第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.6.1共集電極放大電路(a)電路；(b)直流通路；(c)交流通路第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路1.靜態(tài)分析由圖2.6.1(b)所示直流通路可確定其靜態(tài)工作點(diǎn):UBB=IBQRB+UBEQ+(1+β)IBQRE(2.6.1)IEQ=(1+β)IBQUCEQ≈UCC－IEQRE(2.6.2)(2.6.3)第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2.動(dòng)態(tài)分析1)電壓放大倍數(shù)由圖2.6.2所示射極輸出器的微變等效電路可求得因此(2.6.4)第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.6.2共集電極放大電路的微變等效電路第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2)輸入電阻

由圖2.6.2可得(2.6.5)可見(jiàn)，射極輸出器的輸入電阻比共射放大電路的輸入電阻要高得多，一般可達(dá)幾十千歐姆到幾百千歐姆。第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路，而時(shí)，3)輸出電阻在圖2.6.3中，當(dāng)輸入端外加電壓如暫不考慮RE的作用，可得第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.6.3共集電極放大電路的輸出電阻第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路【例2.6.1】在圖2.6.1(a)所示的共集電極放大電路中，設(shè)UBB=6

V，UCC=12

V，RE=5

kΩ,RB=15

kΩ,三極管的UBEQ=0.7

V,rbb′=200

Ω,β=150。求：(1)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)；

(2)放大電路的Au、Ri和Ro。解：(1)由式(2.6.1)~式(2.6.3)可得第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路(2)由式(2.6.4)~式(2.6.6)可得第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路【例2.6.2】共集電極放大電路Multisim仿真。在Multisim中構(gòu)建共集電極放大電路如圖2.6.4(a)所示，電路中三極管的β=100，rbb′=200

Ω。解：(1)靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量。在仿真電路中接入兩個(gè)虛擬數(shù)字萬(wàn)用表，設(shè)置為直流電壓表，測(cè)量出UBQ、UEQ，如圖2.6.4(b)所示。第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.6.4共集電極放大電路(a)仿真電路；(b)靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量；(c)輸入/輸出波形第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.7.1(a)所示為阻容耦合共基極放大電路。2.7

共基極放大電路簡(jiǎn)介和放大電路三種組態(tài)的比較第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.7.1阻容耦合共基極放大電路(a)共基極放大電路；(b)交流通路第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路1.靜態(tài)分析在圖2.7.1(a)所示電路中，令，可得靜態(tài)工作點(diǎn)(2.7.1)第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2.動(dòng)態(tài)分析用三極管的微變等效電路取代圖2.7.1(b)所示電路中的三極管，便可得到圖2.7.2(b)所示共基放大電路的交流等效電路，可得其交流參數(shù)(2.7.2a)(2.7.2b)(2.7.2c)第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.7.2共基極放大電路的微變等效電路第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2.7.2放大電路三種組態(tài)的比較以上分別討論了共射、共集、共基三種接法的放大電路。第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2.8.1多級(jí)放大電路的級(jí)間耦合方式多級(jí)放大電路常用的級(jí)間耦合方式有阻容耦合、變壓器耦合和直接耦合。1.阻容耦合阻容耦合是通過(guò)電容器將后級(jí)電路與前級(jí)相連接，如圖2.8.1所示為一個(gè)兩級(jí)放大電路。2.8

多級(jí)放大電路第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.8.1阻容耦合放大電路第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2.變壓器耦合變壓器可以通過(guò)磁路的耦合把一次側(cè)的交流信號(hào)傳送到二次側(cè)，因此變壓器可以作為耦合元件。變壓器耦合方式的一個(gè)突出特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)阻抗變換。如果變壓器一次側(cè)和二次側(cè)繞組的匝數(shù)分別為N1和N2，其匝數(shù)比,而在二次側(cè)接一個(gè)負(fù)載電阻RL，如圖2.8.2所示，此時(shí)從變壓器一次側(cè)看，等效的負(fù)載電阻將為(2.8.1)第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.8.2變壓器耦合放大電路第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路3.直接耦合由圖2.8.3(a)可見(jiàn)，在靜態(tài)時(shí)，VT1管的管壓降UCEQ1等于VT2管b－e間的電壓UBEQ2。這說(shuō)明VT1管的靜態(tài)工作點(diǎn)靠近飽和區(qū)，在交流信號(hào)作用下很容易引起飽和失真。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，需要抬高UC1，通?？梢栽赩T2管的發(fā)射極加電阻RE2，如圖2.8.3(b)所示。第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.8.3直接耦合第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路直接耦合方式還有一個(gè)突出的缺點(diǎn)，就是存在零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。若將一個(gè)直接耦合放大電路的輸入端對(duì)地短路，并調(diào)整電路使輸出電壓也等于零，理論上，輸出電壓應(yīng)一直為零保持不變，但實(shí)際上，輸出電壓將離開(kāi)零點(diǎn)，緩慢地發(fā)生不規(guī)則的變化，如圖2.8.4所示，這種現(xiàn)象稱為零點(diǎn)漂移。第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.8.4零點(diǎn)漂移現(xiàn)象(a)測(cè)試電路；(b)輸出電壓的漂移第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路2.8.2多級(jí)放大電路的性能指標(biāo)估算一個(gè)n級(jí)放大電路的等效電路可用圖2.8.5所示的方框圖表示。由圖可知，放大電路前一級(jí)的輸出電壓就是后一級(jí)的輸入電壓，所以放大電路的電壓放大倍數(shù)為(2.8.2)第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.8.5多級(jí)放大電路方框圖第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路根據(jù)放大電路輸入電阻的定義，多級(jí)放大電路的輸入電阻就是第一級(jí)的輸入電阻，即Ri=Ri1(2.8.3)根據(jù)放大電路輸出電阻的定義，多級(jí)放大電路的輸出電阻等于最后一級(jí)的輸出電

阻，即Ro=Ron(2.8.4)第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路【例2.8.1】已知圖2.8.6所示電路中R2=15

kΩ，R1=R3=R6=5

kΩ，R4=2.3

kΩ，R5=100

kΩ；UCC=12

V；三極管的β均為50,rbe1=1.2kΩ,rbe2

=1

kΩ，UBE1=UBE2=0.7

V。求Q點(diǎn)、Au、Ri和Ro。第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路圖2.8.6阻容耦合多級(jí)放大電路第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路解：(1)求解Q點(diǎn)：由于電路采用阻容耦合方式，因此每一級(jí)的Q點(diǎn)都可以按單管放大電路來(lái)求解。第一級(jí)為典型的Q點(diǎn)穩(wěn)定電路，則第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路第二級(jí)為共集電極放大電路，則第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路(2)求解Au、Ri和Ro:畫出圖2.8.6所示電路的交流等效電路如圖2.8.7所示。圖2.8.7第一級(jí)微變等效電路第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路為了求出第一級(jí)的電壓放大倍數(shù)Au1，首先應(yīng)求出其負(fù)載電阻，即第二級(jí)的輸入電阻：Ri2=R5

［rbe2+(1+β)(R6

RL)］≈56

kΩ第二級(jí)的電壓放大倍數(shù)應(yīng)接近1，根據(jù)電路有第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路將Au1與Au2相乘，便可得出整個(gè)電路的電壓放大倍數(shù)Au=Au1·Au2≈－191×0.992≈－189輸入電阻為輸出電阻為第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路本章介紹了雙極型三極管的結(jié)構(gòu)和放大原理，闡述了三極管基本放大電路的工作原理和分析方法。三極管具有電流放大作用。其實(shí)現(xiàn)放大作用的內(nèi)部條件是：發(fā)射區(qū)摻雜濃度很高；基區(qū)做得很薄，且摻雜濃度很低，集電區(qū)面積很大。實(shí)現(xiàn)放大的外部條件是：發(fā)射結(jié)正向偏置而集電結(jié)反向偏置。本章小結(jié)第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路我們可以用輸入、輸出特性曲線來(lái)描述三極管的特性。三極管的輸出特性可分為三個(gè)區(qū)：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。為了對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行線性放大，應(yīng)使三極管工作在放大區(qū)內(nèi)。放大電路是一種最基本、最常用的模擬電子電路。放大的實(shí)質(zhì)是能量的控制，放大的對(duì)象是變化量。放大電路的組成原則是：要有有源元件，即三極管；外加電源的極性、數(shù)值與其他電路參數(shù)應(yīng)保證三極管工作在放大區(qū)，即建立合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，保證電路不失真；輸入信號(hào)應(yīng)能夠有效地作用于輸入回路，輸出信號(hào)能夠作用于負(fù)載之上。第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路放大電路的基本分析方法有兩種：圖解法和微變等效電路法。靜態(tài)分析，即求靜態(tài)工作點(diǎn)，可用估算法或圖解法；而動(dòng)態(tài)分析，即求解各動(dòng)態(tài)參數(shù)和分析輸出波形時(shí)，通常利用微變等效電路計(jì)算小信號(hào)作用時(shí)的Au、Ri和Ro，利用圖解法分析UOM和失真情況?；痉糯箅娐酚腥N組態(tài)，即共射組態(tài)、共集組態(tài)和共基組態(tài)。共射放大電路具有較高的電壓放大倍數(shù)和較高的電流放大倍數(shù)，輸入電阻和輸出電阻大小適中；共集電極放大電路的電壓放大倍數(shù)小于1，但接近于1，因此具有電壓跟隨的特點(diǎn)，它的輸入電阻較大，輸出電阻較??；共基極放大電路的電壓放大倍數(shù)較大，輸入電阻小，輸出電阻適中。第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路多級(jí)放大電路常采用的耦合方式有三種：阻容耦合、直接耦合和變壓器耦合。直接耦合放大電路存在溫度漂移問(wèn)題，但因其低頻特性好，能夠放大緩慢變化的信號(hào)，便于集成化，而得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。阻容耦合放大電路利用耦合電容隔直通交，較好地解決了溫漂問(wèn)題，但其低頻特性差，不便于集成化，因此僅在分立元件電路中采用。變壓器耦合放大電路低頻特性差，但能夠?qū)崿F(xiàn)阻抗變換，常用作調(diào)諧放大電路或輸出功率很大的功率放大電路。第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路多級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)等于組成它的各級(jí)電路電壓放大倍數(shù)之積。其輸入電阻是第一級(jí)的輸入電阻，輸出電阻是末級(jí)的輸出電阻。第2章

半導(dǎo)體三極管及其放大電路有兩只晶體管，一只的β＝200，ICEO＝200

μA；另一只的β＝100，ICEO＝10

μA，其他參數(shù)大致相同。你認(rèn)為應(yīng)選用哪只管子？為什么？已知兩只晶體管的電流放大系數(shù)β分別為50和100，現(xiàn)測(cè)得放大電