電子技術(shù)基礎(chǔ)(模擬部分)第四章

4.1半導(dǎo)體三極管4.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介4.1.2放大狀態(tài)下BJT的工作原理4.1.3BJT的V－I特性曲線4.1.4BJT的主要參數(shù)4.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介半導(dǎo)體三極管又稱晶體三極管，簡(jiǎn)稱晶體管或三極管。在三極管內(nèi)，有兩種載流子：電子與空穴，它們同時(shí)參與導(dǎo)電，故晶體三極管又稱為雙極型三極管，簡(jiǎn)記為BJT（英文Bipo1arJunctionTransistor的縮寫）。它的基本功能是具有電流放大作用。三極管屬于電流控制型器件。

4.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介(a)小功率管(b)小功率管(c)大功率管(d)中功率管4.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介NNP集電極c基極b發(fā)射極eNPNPPN集電極c基極b發(fā)射極ePNP符號(hào):注：符號(hào)中箭頭的方向表示發(fā)射結(jié)正偏時(shí)發(fā)射極電流的方向?；鶇^(qū)，電極稱為基極b（Base）發(fā)射區(qū)，電極稱為發(fā)射極e（Emitter）集電區(qū)，電極稱為集電極c（Collector）集電結(jié)Jc發(fā)射結(jié)Je集成電路中典型NPN型BJT的截面圖4.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過(guò)載流子傳輸體現(xiàn)出來(lái)的。外部條件：發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏4.1.2放大狀態(tài)下BJT的工作原理1.內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程由于三極管內(nèi)有兩種載流子(自由電子和空穴)參與導(dǎo)電，故稱為雙極型三極管或BJT(BipolarJunctionTransistor)。

放大狀態(tài)下BJT中載流子的傳輸過(guò)程RcVccRbVbb（1）發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子；

因?yàn)榘l(fā)射結(jié)正偏，所以發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子，形成了擴(kuò)散電流IEN

。同時(shí)從基區(qū)向發(fā)射區(qū)也有空穴的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，形成的電流為IEP。但其數(shù)量小，可忽略。所以發(fā)射極電流IE=IEN+IEP≈

IEN。（2）電子在基區(qū)中擴(kuò)散與復(fù)合；

發(fā)射區(qū)的電子注入基區(qū)后，變成了少數(shù)載流子。少部分遇到的空穴復(fù)合掉，復(fù)合掉的空穴由電源Vbb提供，形成IBN。所以基極電流IB≈

IBN。大部分到達(dá)了集電區(qū)的邊緣。BJT內(nèi)部的載流子傳輸過(guò)程4.1.2放大狀態(tài)下BJT的工作原理RcVccRbVbb（3）集電區(qū)收集擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子。

因?yàn)榧娊Y(jié)反偏，收集擴(kuò)散到集電區(qū)邊緣的電子，形成電流ICN

。另外，集電結(jié)區(qū)的少子形成漂移電流ICBO。動(dòng)畫演示4.1.2放大狀態(tài)下BJT的工作原理從內(nèi)部看：從外部看：當(dāng)管子制成后，發(fā)射區(qū)載流子濃度、基區(qū)寬度、集電結(jié)面積等確定，故電流的比例關(guān)系確定。電流ICN與IB'之比稱為共射直流電流放大系數(shù)。ICEO(穿透電流)——基極開路（IB=0）時(shí)，在集電極電源Vcc作用下的集電極與發(fā)射極之間形成的電流。ICBO——發(fā)射極開路時(shí)，集電結(jié)的反向飽和電流2.電流分配關(guān)系共射交流電流放大系數(shù)β。通常情況下，在近似分析中，對(duì)直流和交流電流放大系數(shù)不作區(qū)分，即：共基極交流電流放大系數(shù)α（）。2.電流分配關(guān)系3.三極管的三種組態(tài)共集電極接法，集電極作為公共電極共基極接法，基極作為公共電極共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極BJT的三種組態(tài)注：無(wú)論是哪種連接方式，要使BJT有放大作用，都必須保證發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。共基極放大電路4.放大作用若

vI

=20mV電壓放大倍數(shù)使

iE

=-1mA，則

iC

=

iE

=-0.98mA，

vO=-iC?

RL=0.98V，當(dāng)

=0.98時(shí)，

RL=1k綜上所述，三極管的放大作用，主要是依靠它的發(fā)射極電流能夠通過(guò)基區(qū)傳輸，然后到達(dá)集電極而實(shí)現(xiàn)的。實(shí)現(xiàn)這一傳輸過(guò)程的兩個(gè)條件是：（1）內(nèi)部條件：發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，且基區(qū)很薄。（2）外部條件：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。三極管結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：為了保證三極管具有良好的電流放大作用，在制造三極管的工藝過(guò)程中，必須作到：使發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高，以有效地發(fā)射載流子；使基區(qū)摻雜濃度最小，且基區(qū)最薄，以有效地傳輸載流子；使集電區(qū)面積最大，且摻雜濃度小于發(fā)射區(qū)，以有效地收集載流子。以上三條實(shí)際上是三極管放大作用的內(nèi)部條件。4.1.3BJT的V-I特性曲線

iB=f(vBE)

vCE=const(2)當(dāng)vCE≥1V時(shí)，vCB=vCE

-vBE>0，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集電子，基區(qū)復(fù)合減少，同樣的vBE下IB減小，特性曲線右移。(1)當(dāng)vCE=0V時(shí)，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。1.輸入特性曲線（以共射極放大電路為例）共射極連接(3)當(dāng)vCE增大到1V以后，vCE再增加，iB也不再明顯減小，所以曲線基本重合。飽和區(qū)：iC明顯受vCE控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，一般vCE＜0.7V(硅管)，

iC不受iB控制。此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏電壓很小。iC=f(vCE)

iB=const2.輸出特性曲線輸出特性曲線的三個(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)，vBE小于死區(qū)電壓。此時(shí)，發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均反向偏置放大區(qū)：iC平行于vCE軸的區(qū)域，曲線基本平行等距，說(shuō)明iC主要受iB控制此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。4.1.3BJT的V-I特性曲線動(dòng)畫演示

(1)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)

=（IC－ICEO）/IB≈IC/IB

vCE=const1.電流放大系數(shù)

4.1.4BJT的主要參數(shù)與iC的關(guān)系曲線

(2)共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)

=

IC/

IB

vCE=const1.電流放大系數(shù)

(3)共基極直流電流放大系數(shù)

=（IC－ICBO）/IE≈IC/IE

(4)共基極交流電流放大系數(shù)α

α=

IC/

IE

vCB=const當(dāng)ICBO和ICEO很小時(shí)，≈

、≈

，可以不加區(qū)分。4.1.4BJT的主要參數(shù)

2.極間反向電流

(1)集電極基極間反向飽和電流ICBO

發(fā)射極開路時(shí)，集電結(jié)的反向飽和電流。

4.1.4BJT的主要參數(shù)

(2)集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO

ICEO=（1+）ICBO

4.1.4BJT的主要參數(shù)

2.極間反向電流

3.極限參數(shù)4.1.4BJT的主要參數(shù)Ic增加時(shí)，

要下降。當(dāng)

值下降到線性放大區(qū)

值的70％時(shí)，所對(duì)應(yīng)的集電極電流稱為集電極最大允許電流ICM。（1）集電極最大允許電流ICM集電極電流通過(guò)集電結(jié)時(shí)所產(chǎn)生的功耗，

PC=ICVCE

（2）集電極最大允許功率損耗PCM

3.極限參數(shù)4.1.4BJT的主要參數(shù)(3)反向擊穿電壓

V(BR)CBO——發(fā)射極開路時(shí)的集電結(jié)反 向擊穿電壓。

V(BR)EBO——集電極開路時(shí)發(fā)射結(jié)的反 向擊穿電壓。

V(BR)CEO——基極開路時(shí)集電極和發(fā)射極間的擊穿電壓。幾個(gè)擊穿電壓有如下關(guān)系

V(BR)CBO＞V(BR)CEO＞V(BR)EBO4.1.5溫度對(duì)BJT參數(shù)及特性的影響(1)溫度對(duì)ICBO的影響溫度每升高10℃，ICBO約增加一倍。(2)溫度對(duì)

的影響溫度每升高1℃，

值約增大0.5%~1%。

(3)溫度對(duì)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。

2.溫度對(duì)BJT特性曲線的影響1.溫度對(duì)BJT參數(shù)的影響end輸入特性曲線：溫度升高，iB不便的情況下vBE減小。

作業(yè)P1854.1.14.1.24.2共射極放大電路的工作原理4.2.1基本共射極放大電路的組成基本共射極放大電路①三極管T（NPN）：起放大作用。

②偏置電路VBB、Rb：使VBE>Von(發(fā)射結(jié)正偏)，提供一個(gè)合適的IB電流，使三極管工作在線性區(qū)。③VCC：使VCE>VBE（集電結(jié)反偏），同時(shí)提供電路工作的能量。④負(fù)載電阻（集電極電阻）RC：將

變化的集電極電流轉(zhuǎn)換為電壓輸出。

⑤地：輸入回路與輸出回路的公共端。

靜態(tài)和動(dòng)態(tài)工作情況①靜態(tài)：vi＝0時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，也稱直流工作狀態(tài)。

②動(dòng)態(tài)：vi≠0時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，也稱交流工作狀態(tài)。在動(dòng)態(tài)工作情況下，放大電路的放大原理：

4.2.2基本共射極放大電路的工作原理)(

oCEcbicvviiivRD?D???1.靜態(tài)工作點(diǎn)的估算靜態(tài)時(shí)，vi＝0

，三極管的各極電流、發(fā)射結(jié)電壓、管壓降均為一個(gè)恒定的直流量。記作：

(IBQ，VBEQ)和(ICQ，VCEQ)分別對(duì)應(yīng)于輸入、輸出特性曲線上的一個(gè)點(diǎn)，所以稱為靜態(tài)工作點(diǎn)（Q點(diǎn)）。

在放大電路中，三極管的發(fā)射結(jié)始終是正偏的，其發(fā)射結(jié)壓降可以近似為一常量，VBEQ=0.7V（硅），0.2V（鍺）。根據(jù)回路方程，可以得到靜態(tài)工作點(diǎn)的表達(dá)式：

4.2.2基本共射極放大電路的工作原理2．設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的必要性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)，以保證信號(hào)不失真。

圖示為沒有設(shè)置合適靜態(tài)工作點(diǎn)電路，該電路在輸入信號(hào)vi≤Von

，三極管發(fā)射結(jié)不導(dǎo)通，無(wú)輸出信號(hào)，輸出失真。設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，首先要解決失真問(wèn)題；但Q點(diǎn)幾乎影響著所有的動(dòng)態(tài)參數(shù)。

沒有設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)4.2.2基本共射極放大電路的工作原理4.2.2基本共射極放大電路的工作原理3.動(dòng)態(tài)輸入正弦信號(hào)vs后，電路將處在動(dòng)態(tài)工作情況。此時(shí)，BJT各極電流及電壓都將在靜態(tài)值的基礎(chǔ)上隨輸入信號(hào)作相應(yīng)的變化。

交流通路4．共射放大電路的工作原理及波形分析

當(dāng)基本共射放大電路的有輸入信號(hào)時(shí)，基極電流、集電極電流、管壓降均在原來(lái)靜態(tài)直流分量上疊加了一個(gè)交流分量，工作波形如圖所示：注意：輸出信號(hào)vo（vce）與輸入信號(hào)vi（ib、ic）相位相反。對(duì)于基本共射放大電路，只有設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，使交流信號(hào)加載在直流信號(hào)之上，以保證三極管在輸入信號(hào)整個(gè)周期內(nèi)始終工作在放大狀態(tài)，輸出信號(hào)才不會(huì)失真。

4.2.2基本共射極放大電路的工作原理5．放大電路的組成原則

①靜態(tài)工作點(diǎn)合適：合適的直流電源、合適的電路參數(shù)。②動(dòng)態(tài)信號(hào)能夠作用于晶體管的輸入回路，在負(fù)載上能夠獲得放大了的動(dòng)態(tài)信號(hào)。③對(duì)實(shí)用放大電路的要求：共地、直流電源種類盡可能少。

1．組成原則4.2.2基本共射極放大電路的工作原理2．兩種實(shí)用放大電路

①直接耦合電路電路特點(diǎn)：?jiǎn)坞娫矗弘娐分挥幸粋€(gè)直流電源；共地：輸入信號(hào)、直流電源、輸出信號(hào)均有一端接在公共端，抗干擾性強(qiáng)；直接耦合：信號(hào)源與放大電路、放大電路與負(fù)載均直接相連。4.2.2基本共射極放大電路的工作原理靜態(tài)工作點(diǎn)估算：

缺點(diǎn)：

Rb1不能缺少，否則在靜態(tài)時(shí)，三極管截止，不能正常工作；輸入信號(hào)在Rb1上有損失，影響放大電路的放大能力。4.2.2基本共射極放大電路的工作原理②阻容耦合電路電路特點(diǎn)：

阻容耦合：信號(hào)源與放大電路、放大電路與負(fù)載之間通過(guò)電容（耦合電容）相連。4.2.2基本共射極放大電路的工作原理耦合電容的作用：隔離直流，通過(guò)交流。電容對(duì)直流量容抗無(wú)窮大，信號(hào)源與放大電路、放大電路與負(fù)載間無(wú)直流量通過(guò)；電容容量足夠大，對(duì)輸入交流信號(hào)容抗很小，相當(dāng)于短路，輸入信號(hào)可以無(wú)損的加在放大電路上，并放大后加在負(fù)載上。

靜態(tài)工作點(diǎn)估算：4.2.2基本共射極放大電路的工作原理作業(yè)

4.2.14.2.34.3.54.3放大電路的分析方法4.3.1圖解分析法4.3.2小信號(hào)模型分析法1.靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析2.動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析3.非線性失真的圖解分析4.圖解分析法的適用范圍1.BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型2.用H參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路3.小信號(hào)模型分析法的適用范圍放大電路的分析方法

一．直流通路和交流通路

通常，放大電路中交流信號(hào)的作用和直流電源的作用共存，這使得電路的分析復(fù)雜化。為簡(jiǎn)化分析，引入直流通路和交流通路。求一個(gè)電路的直流通路，有以下三點(diǎn)：①電容視為開路；②電感視為短路；③信號(hào)源視為短路，保留內(nèi)阻。1．直流通路在直流電源的作用下直流電流（靜態(tài)電流）流過(guò)的通路，用于研究電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。

2．交流通路：輸入信號(hào)作用下交流信號(hào)流經(jīng)的通路，用于研究電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)。①容量大的電容（耦合電容）視為短路；②無(wú)內(nèi)阻的直流電源視為短路。求一個(gè)電路的交流通路，有以下兩點(diǎn)：放大電路的分析方法

注意：直接耦合放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)與信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載電阻有關(guān)，而阻容耦合與信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載無(wú)關(guān)。

在分析放大電路時(shí)，應(yīng)遵循“先靜態(tài)，后動(dòng)態(tài)”的原則，求解靜態(tài)工作點(diǎn)利用直流通路，求解動(dòng)態(tài)參數(shù)時(shí)應(yīng)利用交流參數(shù)，兩種通路不可混淆，但二者也是不可分割的。

放大電路的分析方法

4.3.1圖解分析法1.靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析共射極放大電路圖解法：已知放大管的輸入特性、輸出特性以及放大電路中其它各元件參數(shù)的情況下，利用作圖的方法對(duì)放大電路進(jìn)行分析。輸入回路輸出回路4.3.1圖解分析法1.靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析

列輸入回路方程

列輸出回路方程（直流負(fù)載線）

VCE=VCC－iCRc

首先，畫出直流通路直流通路

在輸出特性曲線上，作出直流負(fù)載線VCE=VCC－iCRc，與IBQ曲線的交點(diǎn)即為Q點(diǎn)，從而得到VCEQ

和ICQ。

在輸入特性曲線上，作出直線

，兩線的交點(diǎn)即是Q點(diǎn)，得到IBQ。

根據(jù)vs的波形，在BJT的輸入特性

曲線圖上畫出vBE

、iB

的波形2.動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析

根據(jù)iB的變化范圍在輸出特性曲線圖上畫出iC和vCE

的波形2.動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析2.動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析

共射極放大電路中的電壓、電流波形3.靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響若靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置合適，當(dāng)輸入正弦波信號(hào)幅值較小時(shí)，則電路中各動(dòng)態(tài)電壓和動(dòng)態(tài)電流也為正弦波。且輸出電壓信號(hào)與輸入信號(hào)電壓相位相反。3.靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響截止失真：當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)較低時(shí)，在輸入信號(hào)負(fù)半周靠近峰值的區(qū)域，三極管發(fā)射結(jié)電壓vBE有可能小于開啟電壓Von，三極管截止，基極電流iB將產(chǎn)生底部失真，集電極電流iC隨之產(chǎn)生失真，輸出電壓失真（頂部），這種因靜態(tài)工作點(diǎn)Q偏低而產(chǎn)生的失真稱為截止失真。消除方法：（1）增大基極直流電源VBB；（2）減小基極偏置電阻Rb。3.靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響飽和失真：當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)較高時(shí)，在輸入信號(hào)正半周靠近峰值的區(qū)域，三極管進(jìn)入飽和區(qū)，導(dǎo)致集電極電流iC產(chǎn)生失真，輸出電壓失真（底部），因Q點(diǎn)偏高而產(chǎn)生的失真稱為飽和失真。消除方法：增大Rb，減小Rc，減小β，增大VCC。直流負(fù)載線和交流負(fù)載線圖示電路，若不考慮負(fù)載電阻RL，其輸出電壓是集電極動(dòng)態(tài)電流ic

在集電極電阻Rc上產(chǎn)生的電壓，當(dāng)電流ic

確定后，輸出電壓的大小取決于

Rc。輸出回路方程和輸出電壓方程分別為：看下面兩種情況：3.靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響當(dāng)電路通過(guò)電容帶上負(fù)載RL時(shí)，輸出電壓是集電極動(dòng)態(tài)電流ic

在集電極電阻Rc

和負(fù)載電阻RL并聯(lián)等效電阻上產(chǎn)生的電壓。當(dāng)電流ic

確定后，輸出電壓的大小取決于

Rc||RL，而不僅僅取決于Rc。直流負(fù)載線和交流負(fù)載線直流負(fù)載線：

由情況I所確定的負(fù)載線。以上兩種情況，可以分別在它們的輸出特性曲線畫輸出回路負(fù)載線得到輸出電壓。交流負(fù)載線：

由情況II所確定的負(fù)載線，它是動(dòng)態(tài)信號(hào)遵循的負(fù)載線。

直流負(fù)載線和交流負(fù)載線交于靜態(tài)工作點(diǎn)Q。空載時(shí)，兩條負(fù)載線重合。直流負(fù)載線和交流負(fù)載線4.圖解分析法的適用范圍幅度較大而工作頻率不太高的情況優(yōu)點(diǎn)：直觀、形象。有助于建立和理解交、直流共存，靜態(tài)和動(dòng)態(tài)等重要概念；有助于理解正確選擇電路參數(shù)、合理設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的重要性。能全面地分析放大電路的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)工作情況。缺點(diǎn)：不能分析工作頻率較高時(shí)的電路工作狀態(tài)，也不能用來(lái)分析放大電路的輸入電阻、輸出電阻等動(dòng)態(tài)性能指標(biāo),不能準(zhǔn)確求解。4.3.2小信號(hào)模型分析法1.BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型建立小信號(hào)模型的意義建立小信號(hào)模型的思路

當(dāng)放大電路的輸入信號(hào)電壓很小時(shí)，就可以把三極管小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來(lái)代替，從而可以把三極管這個(gè)非線性器件所組成的電路當(dāng)作線性電路來(lái)處理。

由于三極管是非線性器件，這樣就使得放大電路的分析非常困難。建立小信號(hào)模型，就是將非線性器件做線性化處理，從而簡(jiǎn)化放大電路的分析和設(shè)計(jì)。對(duì)于放大電路中的三極管，可以看成一個(gè)線性雙端口網(wǎng)絡(luò)，輸入回路、輸出回路各為一個(gè)端口。利用網(wǎng)絡(luò)的h參數(shù)來(lái)表示輸入、輸出的電壓與電流的相互關(guān)系，就可得到對(duì)應(yīng)的等效電路，稱共射h參數(shù)等效模型。4.3.2小信號(hào)模型分析法1.BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型1.BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型

H參數(shù)的引出在小信號(hào)情況下，對(duì)上兩式取全微分得用小信號(hào)交流分量表示vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce對(duì)于BJT雙口網(wǎng)絡(luò)，已知輸入輸出特性曲線如下：iB=f(vBE)

vCE=constiC=f(vCE)

iB=const可以寫成：BJT雙口網(wǎng)絡(luò)輸出端交流短路時(shí)的輸入電阻,常用rbe表示；輸入端交流開路時(shí)的反向電壓傳輸比（無(wú)量綱）；其中：四個(gè)參數(shù)量綱各不相同，故稱為混合參數(shù)（H參數(shù)）。vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce1.BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型

H參數(shù)的引出輸出端交流短路時(shí)的正向電流傳輸比或電流放大系數(shù)，即；輸入端交流開路時(shí)的輸出電導(dǎo)，也可用表示。1.BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型

H參數(shù)小信號(hào)模型根據(jù)可得小信號(hào)模型BJT的H參數(shù)模型vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevceBJT雙口網(wǎng)絡(luò)1.BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型

H參數(shù)小信號(hào)模型

H參數(shù)都是小信號(hào)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。

H參數(shù)都是微變參數(shù)，所以只適合對(duì)交流信號(hào)的分析。受控電流源hfeib

，反映了BJT的基極電流對(duì)集電極電流的控制作用。電流源的流向由ib的流向決定。

hrevce是一個(gè)受控電壓源。反映了BJT輸出回路電壓對(duì)輸入回路的影響。1.BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型

模型的簡(jiǎn)化

hre和hoe都很小，常忽略它們的影響。

BJT在共射連接時(shí)，其H參數(shù)的數(shù)量級(jí)一般為1.BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型

H參數(shù)的確定

一般用測(cè)試儀測(cè)出；rbe

與Q點(diǎn)有關(guān)，可用圖示儀測(cè)出。rbe=rbb’+(1+

)re其中對(duì)于低頻小功率管rbb’≈200

則

而

(T=300K)

一般也用公式估算rbe

（忽略r’e

）4.3.2小信號(hào)模型分析法2.用H參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路（1）利用直流通路求Q點(diǎn)

共射極放大電路一般硅管VBE=0.7V，鍺管VBE=0.2V，

已知。2.用H參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路（2）畫小信號(hào)等效電路H參數(shù)小信號(hào)等效電路2.用H參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路（3）求放大電路動(dòng)態(tài)指標(biāo)根據(jù)則電壓增益為（可作為公式）電壓增益H參數(shù)小信號(hào)等效電路2.用H參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路（3）求放大電路動(dòng)態(tài)指標(biāo)輸入電阻輸出電阻令Ro=Rc

所以3.小信號(hào)模型分析法的適用范圍放大電路的輸入信號(hào)幅度較小，BJT工作在其V－T特性曲線的線性范圍（即放大區(qū)）內(nèi)。H參數(shù)的值是在靜態(tài)工作點(diǎn)上求得的。所以，放大電路的動(dòng)態(tài)性能與靜態(tài)工作點(diǎn)參數(shù)值的大小及穩(wěn)定性密切相關(guān)。優(yōu)點(diǎn)：分析放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)(Av

、Ri和Ro等)非常方便，且適用于頻率較高時(shí)的分析。4.3.2小信號(hào)模型分析法缺點(diǎn)：在BJT與放大電路的小信號(hào)等效電路中，電壓、電流等電量及BJT的H參數(shù)均是針對(duì)變化量(交流量)而言的，不能用來(lái)分析計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)?？偨Y(jié)基本放大電路分析步驟：根據(jù)放大電路的求直流通路，求靜態(tài)工作點(diǎn)Q及rbe的值；

Q（IBQ，ICQ，VCEQ）

rbe=rbb'＋(1＋β)26mV/IE求放大電路的交流通路，根據(jù)交流通路畫微變等效電路；根據(jù)微變等效電路求放大電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)放大倍數(shù)：áv（ávs）輸入電阻：Ri

輸出電阻：Ro兩點(diǎn)注意：①只有在Q點(diǎn)正常的情況下，動(dòng)態(tài)分析才有意義。

②Ri中不應(yīng)含有Rs，Ro中不應(yīng)含有RL。

看書上例題例4.3.2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（40

A，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：，所以BJT工作在飽和區(qū)。VCE不可能為負(fù)值，此時(shí)，Q（120uA，6mA，0V），

例題end4.4放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定問(wèn)題4.4.1溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響4.4.2射極偏置電路1.基極分壓式射極偏置電路2.含有雙電源的射極偏置電路3.含有恒流源的射極偏置電路4.4.1溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的必要性溫度對(duì)Q點(diǎn)的影響當(dāng)溫度變化時(shí)，將影響電路靜態(tài)工作點(diǎn)，從而影響放大電路的性能，因此穩(wěn)定放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，非常必要。措施：引入直流負(fù)反饋溫度補(bǔ)償4.4.2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。穩(wěn)定原理：1.基極分壓式射極偏置電路(a)原理電路(b)直流通路上述控制過(guò)程，實(shí)際上是通過(guò)射極電阻Re引入了一個(gè)直流負(fù)反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)的。b點(diǎn)電位基本不變的條件：I1>>IBQ，此時(shí)，VBQ與溫度無(wú)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

1.基極分壓式射極偏置電路（1）穩(wěn)定工作點(diǎn)原理1.基極分壓式射極偏置電路（2）放大電路指標(biāo)分析①靜態(tài)工作點(diǎn)②電壓增益<A>畫小信號(hào)等效電路（2）放大電路指標(biāo)分析②電壓增益輸出回路：輸入回路：電壓增益：<A>畫小信號(hào)等效電路<B>確定模型參數(shù)

已知，求rbe<C>增益（2）放大電路指標(biāo)分析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（2）放大電路指標(biāo)分析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(cè)試電壓其中則當(dāng)時(shí)，一般（）（2）放大電路指標(biāo)分析無(wú)旁路電容Ce旁路電容的作用有旁路電容Ce旁路電容的作用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)2.含有雙電源的射極偏置電路（2）直接耦合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、、

end作業(yè)

4.4.34.4.44.4.5

公共郵箱：mdzdh@

密碼：1234564.5共集電極放大電路和共基極放大電路4.5.1共集電極放大電路4.5.2共基極放大電路4.5.3放大電路三種組態(tài)的比較4.5.1共集電極放大電路1.靜態(tài)分析共集電極電路結(jié)構(gòu)如圖示該電路也稱為射極輸出器由得①小信號(hào)等效電路4.5.1共集電極放大電路2.動(dòng)態(tài)分析交流通路4.5.1共集電極放大電路2.動(dòng)態(tài)分析②電壓增益輸出回路：輸入回路：電壓增益：其中一般，則電壓增益接近于1，電壓跟隨器即。4.5.1共集電極放大電路2.動(dòng)態(tài)分析③輸入電阻當(dāng)，時(shí)，輸入電阻大④輸出電阻由電路列出方程其中則輸出電阻當(dāng)，時(shí)，輸出電阻小4.5.1共集電極放大電路2.動(dòng)態(tài)分析共集電極電路特點(diǎn)：◆電壓增益小于1但接近于1，◆輸入電阻大，對(duì)電壓信號(hào)源衰減小◆輸出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。4.5.1共集電極放大電路4.5.2共基極放大電路1.靜態(tài)工作點(diǎn)直流通路與射極偏置電路相同2.動(dòng)態(tài)指標(biāo)①電壓增益輸出回路：輸入回路：電壓增益：交流通路小信號(hào)等效電路②輸入電阻③輸出電阻2.動(dòng)態(tài)指標(biāo)小信號(hào)等效電路4.5.3放大電路三種組態(tài)的比較1.三種組態(tài)的判別以輸入、輸出信號(hào)的位置為判斷依據(jù)：信號(hào)由基極輸入，集電極輸出——共射極放大電路信號(hào)由基極輸入，發(fā)射極輸出——共集電極放大電路信號(hào)由發(fā)射極輸入，集電極輸出——共基極電路2.三種組態(tài)的比較3.三種組態(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(chǎng)合，模擬集成電路中亦兼有電位移動(dòng)的功能。4.5.3放大電路三種組態(tài)的比較end4.6組合放大電路4.6.1共射—共基放大電路4.6.2共集—共集放大電路4.6.1共射—共基放大電路共射－共基放大電路4.6.1共射—共基放大電路其中所以因?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4.6.1共射—共基放大電路輸入電阻Ri＝＝Rb||rbe1＝Rb1||Rb2||rbe1

輸出電阻Ro

Rc2

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4.6.2共集—共集放大電路4.6.2共集—共集放大電路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

4.6.2共集—共集放大電路1.復(fù)合管的主要特性PNP與NPN型BJT組成的復(fù)合管NPN與PNP型BJT組成的復(fù)合管rbe＝rbe14.6.2共集—共集放大電路end2.共集

共集放大電路的Av、Ri

、Ro

式中

≈

1

2

rbe＝rbe1＋(1＋

1)rbe2R

L＝Re||RL

Ri＝Rb||[rbe＋(1＋

)R

L]

4.7放大電路的頻率響應(yīng)4.7.1單時(shí)間常數(shù)RC電路的頻率響應(yīng)4.7.2BJT的高頻小信號(hào)模型及頻率參數(shù)4.7.3單級(jí)共射極放大電路的頻率響應(yīng)4.7.4單級(jí)共集電極和共基極放大電路的高頻響應(yīng)4.7.5多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng)研究放大電路的動(dòng)態(tài)指標(biāo)（主要是增益）隨信號(hào)頻率變化時(shí)的響應(yīng)。4.7.1單時(shí)間常數(shù)RC電路的頻率響應(yīng)1.RC低通電路的頻率響應(yīng)（電路理論中的穩(wěn)態(tài)分析）RC電路的電壓增益（傳遞函數(shù)）：則且令又電壓增益的幅值（模）（幅頻響應(yīng)）電壓增益的相角（相頻響應(yīng)）①增益頻率函數(shù)RC低通電路最大誤差-3dB②頻率響應(yīng)曲線描述幅頻響應(yīng)1.RC低通電路的頻率響應(yīng)相頻響應(yīng)2.RC高通電路的頻率響應(yīng)RC電路的電壓增益：幅頻響應(yīng)相頻響應(yīng)輸出超前輸入RC高通電路4.7.2BJT的高頻小信號(hào)模型及頻率參數(shù)1.BJT的高頻小信號(hào)模型①模型的引出

rb'e---發(fā)射結(jié)電阻re歸算到基極回路的電阻

---發(fā)射結(jié)電容---集電結(jié)電阻

---集電結(jié)電容

rbb'---基區(qū)的體電阻，b'是假想的基區(qū)內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)互導(dǎo)BJT的高頻小信號(hào)模型②簡(jiǎn)化模型混合型高頻小信號(hào)模型1.BJT的高頻小信號(hào)模型2.BJT高頻小信號(hào)模型中元件參數(shù)值的獲得低頻時(shí)，混合

模型與H參數(shù)模型等價(jià)所以又因?yàn)閺氖謨?cè)中查出所以