第4章 雙極型三極管及放大電路

第四章半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)4.1半導(dǎo)體三極管（BJT）

4.2共射極放大電路

4.3圖解分析法4.4小信號模型分析法4.5放大電路的工作點穩(wěn)定問題4.6共集電極電路和共基極電路4.7放大電路的頻率響應(yīng)2024/5/74.1半導(dǎo)體BJT

半導(dǎo)體三極管有兩大類型，一是雙極型半導(dǎo)體三極管，也叫晶體管。二是場效應(yīng)半導(dǎo)體三極管，也叫單極型三極管。

雙極型半導(dǎo)體三極管是由兩種載流子參與導(dǎo)電的半導(dǎo)體器件，它由兩個PN結(jié)組合而成，是一種CCCS器件。

場效應(yīng)型半導(dǎo)體三極管僅由一種載流子參與導(dǎo)電，是一種VCCS器件。BipolarJunctionTransistor按頻率高頻管低頻管按功率：小、中、大功率管按材料硅管鍺管按結(jié)構(gòu)NPN型PNP型半導(dǎo)體三極管圖片半導(dǎo)體三極管圖片2024/5/71.結(jié)構(gòu)

雙極型半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。它有兩種類型:NPN型和PNP型。圖兩種極性的雙極型三極管e-b間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)(Je)

c-b間的PN結(jié)稱為集電結(jié)(Jc)

中間部分稱為基區(qū)，連上電極稱為基極，用B或b表示（Base）；

一側(cè)稱為發(fā)射區(qū)，電極稱為發(fā)射極，用E或e表示（Emitter）；

另一側(cè)稱為集電區(qū)和集電極，用C或c表示（Collector）。6

雙極型三極管的符號如圖，發(fā)射極的箭頭代表發(fā)射極電流的實際方向。從外表上看兩個N區(qū),(或兩個P區(qū))是對稱的，實際上發(fā)射區(qū)的摻雜濃度大，集電區(qū)摻雜濃度低，且集電結(jié)面積大?；鶇^(qū)要制造得很薄，其厚度一般在幾個微米至幾十個微米。2024/5/72.BJT的三種連接方式——

三種組態(tài)放大器是四端網(wǎng)絡(luò)。BJT有三個電極，組成放大器時，需有一個極作輸入、輸出的公共端。據(jù)公共端的不同，對交流信號而言，有以下三種連接方式，也稱三種組態(tài)，如圖。

共集電極接法，集電極作為公共電極，用CC表示;

共基極接法，基極作為公共電極，用CB表示。共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極，用CE表示；圖三極管的三種組態(tài)TwoterminaldeviceCommon-emitterconfigurationCommon-collectorconfigurationCommon-baseconfiguration2024/5/73.放大原理和電流關(guān)系若在放大工作狀態(tài)：發(fā)射結(jié)加正向電壓，集電結(jié)加反向電壓。

現(xiàn)以

NPN型三極管的放大狀態(tài)為例，來說明三極管內(nèi)部的電流關(guān)系，見圖。(動畫5-2-1)圖雙極型三極管的電流傳輸關(guān)系A(chǔ)VI2-191）e區(qū)向b區(qū)發(fā)射自由電子形成電子電流IE由于射結(jié)正偏，射區(qū)多子（-e）不斷向基區(qū)擴(kuò)散形成IE，同時基區(qū)多子向射區(qū)擴(kuò)散，但濃度低（少幾百倍），故空穴電流與電子電流比可略。2）電子在b區(qū)的擴(kuò)散和復(fù)合過程形成電流IB3）電子被c區(qū)收集的過程形成電流IC綜上所述，根據(jù)結(jié)點電流定律，有IE=IC+IBBJT一旦制成，從e區(qū)發(fā)射的電子到達(dá)c區(qū)的比例就固定了。此比例稱電流放大倍數(shù)，通常定義+ICBO-ICBO10共射直流電流放大倍數(shù)共射交流電流放大倍數(shù)一般，故可得同理，把IC/IE

定義為共基直流電流放大倍數(shù)共基交流電流放大倍數(shù)11

、是同一管子不同電極之間的關(guān)系。IC=

IE=

（IC+IB）13+-bceRL1k

共射極放大電路

共射極放大電路VBBVCCVBEIBIEIC+-

vI+vBE

vO+-+iC+iE+iB若

vI

=20mV

則電壓放大倍數(shù)使

iB

=20A

vO=-iC?

RL=-0.98V，設(shè)

=494.放大作用144.1BJT1.既然BJT具有兩個PN結(jié)，可否用兩個二極管相聯(lián)以構(gòu)成一只BJT，試說明其理由。？思考題2.能否將BJT的e、c兩個電極交換使用，為什么？3.為什么說BJT是電流控制器件？end思考題2024/5/7二、BJT的特性曲線characteristics

iB是輸入電流，vBE是輸入電壓，加在B、E兩電極之間。iC是輸出電流，vCE是輸出電壓，從C、E

兩電極取出。

輸入特性曲線——iB=f(vBE)

vCE=const

輸出特性曲線——

iC=f(vCE)

iB=const本節(jié)介紹共發(fā)射極接法三極管的特性曲線，即164.1.3

特性曲線iCmA

AVVvCEvBERBiBVCCVB

實驗線路17一、輸入特性vCE1ViB(

A)vBE(V)204060800.40.8靜態(tài)工作壓降：硅管VBE0.6~0.7V,鍺管VBE0.2~0.3V。vCE=0VvCE=0.5V

死區(qū)電壓，硅管0.5V，鍺管0.2V。18(1)輸入特性曲線

①死區(qū)②非線性區(qū)③線性區(qū)19

(2)輸出特性曲線

共發(fā)射極接法的輸出特性曲線如圖所示，它是以iB為參變量的一族特性曲線?，F(xiàn)以其中任何一條加以說明，當(dāng)vCE=0

V時，因集電極無收集作用，iC=0。當(dāng)vCE稍增大時，發(fā)射結(jié)雖處于正向電壓之下，但集電結(jié)反偏電壓很小，如

vCE<1

V

vBE=0.7

V

vCB=vCE-vBE<0.7

V集電區(qū)收集電子的能力很弱，iC主要由vCE決定。

圖共發(fā)射極接法輸出特性曲線20

當(dāng)vCE增加到使集電結(jié)反偏電壓較大時，如

vCE

≥1

V

vBE

≥0.7

V運動到集電結(jié)的電子基本上都可以被集電區(qū)收集，此后vCE再增加，電流也沒有明顯的增加，特性曲線進(jìn)入與vCE軸基本平行的區(qū)域(這與輸入特性曲線隨vCE增大而右移的圖共發(fā)射極接法輸出特性曲線原因是一致的)。（動畫2-2）

21三、BJT的三個工作區(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。

條件：射結(jié)、集結(jié)均反偏。BJT無放大作用。此時IB≈0，IC≈

0。UCE=VCC-ICRC=VCC，CE間承受的電壓較高，管中流過的電流很小，即C-E間阻抗很大，如同斷開的開關(guān)。2.放大區(qū)——iC平行于vCE軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。

條件：射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。特點：IB>0，IC=

IB，

UCE=VCC-ICRC3.飽和區(qū)——iC受vCE顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)vCE的數(shù)值較小，一般vCE＜0.7

V(硅管)。條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏電壓很小。UCE=UCES<0.3V很小.Cutoffregionreversebiasactiveregionforwardbiassaturationregion22由UCE=VCC-ICRC可求出基極臨界飽和電流為判斷管子飽和的方法：若則BJT飽和。UCES：飽和壓降，Si：0.3V，Ge：0.1VSaturationvoltagedrop23例：電路如圖。判斷BJT工作在何種狀態(tài)。24解：對（a）圖0＜IB＜IBS，所以BJT處于放大態(tài)。對（b）圖，25對（C）圖，UB＜UE，射結(jié)反偏，

所以BJT截止。對（d）圖，IB=I1-I2=0.95-0.13=0.82mA2024/5/7

外部條件：電位關(guān)系：內(nèi)部條件？三區(qū)摻雜不同！Je正偏，Jc反偏。對NPN型：VC

＞VB

＞VE對PNP型：VC

＜

VB

＜VE

回顧：放大條件27例1：測量三極管三個電極對地電位如圖試判斷三極管的工作狀態(tài)。作業(yè)：P1864.2.2、4.2.3

放大截止飽和28四、半導(dǎo)體三極管的參數(shù)

半導(dǎo)體三極管的參數(shù)分為三大類:

直流參數(shù)交流參數(shù)極限參數(shù)

(1)直流參數(shù)

①直流電流放大系數(shù)

1.共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)

=（IC－ICEO）/IB≈IC/IB

vCE=const29

2.共基極直流電流放大系數(shù)

=（IC－ICBO）/IE≈IC/IE

顯然與之間有如下關(guān)系:=IC/

IE=IB/

1+

IB=/

1+

30

(2)集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO

ICEO=（1+）ICBO

ICEO (1)集電極基極間反向飽和電流ICBO

發(fā)射極開路時，集電結(jié)的反向飽和電流。

即輸出特性曲線IB=0那條曲線所對應(yīng)的Y坐標(biāo)的數(shù)值。ICEO也稱為集電極發(fā)射極間穿透電流。

2.極間反向電流Reversesaturationcurrent31①交流電流放大系數(shù)

1.共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)

=

IC/

IB

vCE=const

在放大區(qū)

值基本不變，可在共射接法輸出特性曲線上，通過垂直于X軸的直線求取

IC/

IB?；蛟趫D上通過求某一點的斜率得到。具體方法如圖所示。

圖在輸出特性曲線上求β32

2.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，≈

、≈

，可以不加區(qū)分。

②特征頻率fT

Characteristicfrequency

三極管的

值不僅與工作電流有關(guān)，而且與工作頻率有關(guān)。由于結(jié)電容的影響，當(dāng)信號頻率增加時，三極管的

將會下降。當(dāng)

下降到1時所對應(yīng)的頻率稱為特征頻率，用fT表示。β00.707β010fβ

fT

f33

(3)極限參數(shù)

①集電極最大允許電流ICM

如圖所示，當(dāng)集電極電流增加時，

就要下降，當(dāng)值下降到線性放大區(qū)

值的70～30％時，所對應(yīng)的集電極電流稱為集電極最大允許電流ICM。至于值下降多少，不同型號的三極管，不同的廠家的規(guī)定有所差別?？梢?，當(dāng)IC＞ICM時，并不表示三極管會損壞。

值與IC的關(guān)系圖34②集電極最大允許功率損耗PCM

集電極電流通過集電結(jié)時所產(chǎn)生的功耗，

PCM=ICVCB≈ICVCE，因發(fā)射結(jié)正偏，呈低阻，所以功耗主要集中在集電結(jié)上。在計算時往往用VCE取代VCB。35作業(yè)：P1854.1.1、4.1.2由PCM、ICM和V(BR)CEO在輸出特性曲線上可以確定過損耗區(qū)、過電流區(qū)和擊穿區(qū)，見圖。36

電路組成

簡化電路及習(xí)慣畫法

簡單工作原理

放大電路的靜態(tài)和動態(tài)

直流通路和交流通路

書中有關(guān)符號的約定4.2共射極放大電路37輸入回路（基極回路）1.電路組成不失真的放大條件:1.電路外加電壓的極性必須保證BJT工作在放大態(tài)，即射結(jié)正偏，集結(jié)反偏.2.輸入回路應(yīng)保證輸入信號能送進(jìn)電路，即輸入電壓的變化能轉(zhuǎn)換成輸入電流的變化。

3.輸出回路應(yīng)保證BJT輸出電流的變化能轉(zhuǎn)換成輸出電壓的變化，并能送至負(fù)載。

4.為電路設(shè)置合適的Q，以保證輸出信號基本不失真。Basicamplifier38習(xí)慣畫法

共射極基本放大電路2.簡化電路及習(xí)慣畫法RBRC+VCC＋

uo

－＋

ui

－C1C2＋＋RBRC-VCC＋

uo

－＋

ui

－C1C2＋＋NPN管放大電路PNP管放大電路放大電路的簡化畫法：4041放大作用是利用BJT的基極對集電極的控制作用來實現(xiàn)的，即在輸入端加一能量較小的信號，通過BJT的基極電流去控制集電極電流，從而將直流電源的能量轉(zhuǎn)化為所需形式送給負(fù)載。因此，放大作用的實質(zhì)：放大器件的控制作用，放大器是一種能量控制部件，同時還要注意，放大作用是針對變化量而言的。42Vi=0Vi=Vsin

t3.簡單工作原理43

靜態(tài)：輸入信號為零（vi=0或ii=0）時，放大電路的工作狀態(tài)，也稱直流工作狀態(tài)。

動態(tài)：輸入信號不為零時，放大電路的工作狀態(tài)，也稱交流工作狀態(tài)。

電路處于靜態(tài)時，三極管各電極的電壓、電流在特性曲線上確定為一點，稱為靜態(tài)工作點，常稱為Q點。一般用IB、IC、和VCE

（或IBQ、ICQ、和VCEQ

）表示。#

放大電路為什么要建立正確的靜態(tài)？4.放大電路的靜態(tài)和動態(tài)非線性失真波形uiωtωtωtωtωtωtωtωtωtωtuiOOOOOOOOOOiBiBiBIBIBiCiCICICuCEuCEUCEUCEuOuO（a）截止失真（b）飽和失真45

直流通路

耦合電容：通交流、隔直流

直流電源：內(nèi)阻為零

直流電源和耦合電容對交流相當(dāng)于短路

共射極放大電路end（思考題）5.直流通路和交流通路交流通路icvce+-46(a)(b)(c)(d)(f)(e)4.2

？思考題1.下列a~f電路哪些具有放大作用？end思考題47

用近似估算法求靜態(tài)工作點

用圖解分析法確定靜態(tài)工作點

交流通路及交流負(fù)載線

輸入交流信號時的圖解分析

BJT的三個工作區(qū)

輸出功率和功率三角形

4.3.1

靜態(tài)工作情況分析

4.3.2

動態(tài)工作情況分析4.3圖解分析法graphicalanalysis48

共射極放大電路1.用近似估算法求靜態(tài)工作點根據(jù)直流通路可知：

采用該方法，必須已知三極管的

值。一般硅管VBE=0.7V，鍺管VBE=0.2V。直流通路+-

4.3.1靜態(tài)工作情況分析49

采用該方法分析靜態(tài)工作點，必須已知三極管的輸入輸出特性曲線。

共射極放大電路

首先，畫出直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+-2.用圖解分析法確定靜態(tài)工作點50直流通路IBVBE+-ICVCE+-

列輸入回路方程：

VBE=VCC－IBRb

列輸出回路方程（直流負(fù)載線）：

VCE=VCC－ICRc

在輸入特性曲線上，作出直線VBE=VCC－IBRb，兩線的交點即是Q點，得到IBQ。在輸出特性曲線上，作出直流負(fù)載線VCE=VCC－ICRC，與IBQ曲線的交點即為Q點，從而得到VCEQ和ICQ。作業(yè)：P187.4.3.351反映放大電路動態(tài)工作點移動的軌跡,特點：

共射極放大電路交流通路icvce+-1）K=-1/RL′，R'L=

RL∥Rc，

2）通過Q點。1.交流通路及交流負(fù)載線4.3.2動態(tài)工作情況分析方法2：通過求出uCE坐標(biāo)的截距，把它與Q點相連即可。VCC′

=vCEQ+ICQ

R

L

連接Q點和VCC′，即為交流負(fù)載線Alternatingcurrentloadline52

共射極放大電路通過圖解分析，可得如下結(jié)論：

1.vi

vBE

iB

iC

vCE

|-vo|

2.vo與vi相位相反；

3.可以測量出放大電路的電壓放大倍數(shù)；

4.可以確定最大不失真輸出幅度。#

動態(tài)工作時，

iB、

iC的實際電流方向是否改變，vCE的實際電壓極性是否改變？2.輸入交流信號時的圖解分析53飽和失真截止失真

由于放大電路的工作點達(dá)到了三極管的飽和區(qū)而引起的非線性失真。對于NPN管，輸出電壓表現(xiàn)為底部失真。

由于放大電路的工作點達(dá)到了三極管的截止區(qū)而引起的非線性失真。對于NPN管，輸出電壓表現(xiàn)為頂部失真。#

放大區(qū)是否為絕對線性區(qū)？①波形的失真Nonlineardistortion545556

放大電路要想獲得大的不失真輸出幅度，要求：

工作點Q要設(shè)置在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位；

要有合適的交流負(fù)載線。

②放大電路的動態(tài)范圍作業(yè)：P1884.3.5574.3

？思考題1.試分析下列問題：（1）增大Rc時，負(fù)載線將如何變化？Q點怎樣變化？（2）增大Rb時，負(fù)載線將如何變化？Q點怎樣變化？（3）減小VCC時，負(fù)載線將如何變化？Q點怎樣變化？（4）減小RL時，負(fù)載線將如何變化？Q點怎樣變化？

共射極放大電路58

共射極放大電路4.3

？思考題2.放大電路如圖所示。當(dāng)測得BJT的VCE

接近VCC的值時，問管子處于什么工作狀態(tài)？可能的故障原因有哪些？截止?fàn)顟B(tài)答：故障原因可能有：?Rb支路可能開路，IB=0，IC=0，VCE=VCC-IC

Rc=VCC

。?C1可能短路，

VBE=0，IB=0，IC=0，VCE=VCC-IC

Rc=VCC

。endP187題4.3.3uCE=VCC-IC

RCIC=0時,Uce=VCC=12V,得A點uCE=0時,Ic=VCC/RC=12V/1K=12mA,得B點.B66Q60P188題4.3.5RC=6-3=3KUom={（3-1）（4.5-3）}min=1.5VIbm={（20-0）（50-20）}min=20A614.4.1BJT的小信號建模4.4.2共射極放大電路的小信號模型分析

H參數(shù)的引出

H參數(shù)小信號模型Hybridsmallsignalmodel

模型的簡化

H參數(shù)的確定（意義、思路）

利用直流通路求Q點

畫小信號等效電路

求放大電路動態(tài)指標(biāo)4.4小信號模型分析法62簡化微變等效電路分析方法1.BJT的等效電路

等效，指在一定的條件下，兩種不同的事物在外觀上或?qū)嵸|(zhì)上具有相同的效果。IBICbec輸入回路輸出回路并可近似認(rèn)為rbe是線性電阻。在常溫小信號下Q△iBIB△uBEiB0uBE基區(qū)體電阻200Ω左右當(dāng)IE=1～2mA時，小功率管rbe≈1KΩ左右，輸入回路：用等效電阻表示輸入電壓△uBE和輸入電流△iB

的關(guān)系，即4.4.1BJT的小信號建模63輸出回路△iC=β△iB

，可用大小為β△iB

的受控恒流源代替。由此得在輸入、輸出信號都比較?。ㄎ⒆兞俊⑿⌒盘栂碌模┤龢O管等效電路如圖。rbeβ△IBIBIC輸入回路輸出回路ebcuCE/vIc/mAQ20406080uA△iB△iCIBICbec輸入回路輸出回路644.4

？思考題1.BJT小信號模型是在什么條件下建立的？受控源是何種類型的？2.若用萬用表的“歐姆”檔測量b、e兩極之間的電阻，是否為rbe?65

共射極放大電路1.利用直流通路求Q點一般硅管VBE=0.7V，鍺管VBE=0.2V，

已知。4.4.2用H參數(shù)小信號模型分析共

射極基本放大電路66RbviRbRbviRc共射極放大電路icvce+-交流通路RbviRcRLH參數(shù)小信號等效電路2.畫出小信號等效電路6768根據(jù)RbviRcRL（可作為公式）3.求電壓放大倍數(shù)voltagegain討論Au：β>>1，∴則電壓放

大倍數(shù)為69RbRcRLRi5.求輸出電阻RbRcRLRo令Ro=Rc

所以end4.求輸入電阻inputresistance70例：電路如圖。Rb=300K，RC=4K，VCC=12V，β=40，RS=500Ω，RL=4K。求Au、ri、ro、AuS。解：71RO≈RC=4KΩ作業(yè)：P1884.3.9、4.3.11、4.3.1272

溫度變化對ICBO的影響

溫度變化對輸入特性曲線的影響

溫度變化對

的影響

穩(wěn)定工作點原理

放大電路指標(biāo)分析

固定偏流電路與射極偏置電路的比較4.5.1溫度對工作點的影響4.5.2射極偏置電路Emitterbiasingcircuit4.5放大電路的工作點穩(wěn)定問題731.溫度變化對ICBO的影響2.溫度變化對輸入特性曲線的影響溫度T

輸出特性曲線上移溫度T

輸入特性曲線左移3.溫度變化對

的影響溫度每升高1℃，

要增加0.5%1.0%溫度T

輸出特性曲線族間距增大4.5.1溫度對工作點的影響總之：

ICBO

ICEO

T

VBE

IB

IC

741.穩(wěn)定工作點原理目標(biāo)：溫度變化時，使IC維持恒定。

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

穩(wěn)定原理：

IC

IE

IC

VE

、VB不變

VBE

IB

（反饋控制）4.5.2射極偏置電路Emitterbiasingcircuits754.5.2射極偏置電路①靜態(tài)工作點2.放大電路指標(biāo)分析764.5.2射極偏置電路輸出回路：輸入回路：電壓放大倍數(shù)：<A>畫小信號等效電路<B>確定模型參數(shù)

已知，求rbe<C>增益②電壓放大倍數(shù)voltagegain774.5.2射極偏置電路根據(jù)定義則輸入電阻放大電路的輸入電阻不包含信號源的內(nèi)阻③輸入電阻inputresistance784.5.2射極偏置電路則輸出電阻其中當(dāng)時，一般（）④輸出電阻794.5.2射極偏置電路

共射極放大電路靜態(tài)：3.固定偏流電路與射極偏置電路的比較Fixedbiasing804.5.2射極偏置電路3.固定偏流電路與射極偏置電路的比較

固定偏流共射極放大電路電壓放大倍數(shù)：RbviRcRL固定偏流共射極放大電路輸入電阻：輸出電阻：Ro=Rc

#

射極偏置電路做如何改進(jìn)，既可以使其具有溫度穩(wěn)定性，又可以使其具有與固定偏流電路相同的動態(tài)指標(biāo)？Biascurrent814.5.2射極偏置電路end82例：電路如圖。求：

1.Q、rbe、Au、ri、rO

。2.無Ce時的ri解：1IB=IC/β=1.65/50=33

AUCE≈VCC-IC（RC+Re）=12-1.65（2+2）=5.4Vrbe=300+（1+β）26/IEQ=300+（1+50）26/1.65≈1.1KΩ+-Ui.C1+Rb120kbceRb210kRc2k+C2

=50Re2k+-Uo.+Ucc()+12vRL6kI1I2Rb1UBRb2bceIERcUERE=50VCCI383微變等效電路rO≈RC=2KΩ2.+-UiRb1Rb2rbeRc+-UoRL.Ibβ作業(yè)：P1904.4.3..+-Ui.riRb1Rb2rbeReIc.Ie.roRc+-Uo.RLIbIce84RB1+VCCRCC1C2TRB2CERE1RLvivoRE2問題2：如果電路如下圖所示，如何分析？85I1I2IBRB1+VCCRCC1C2TRB2CERE1RLvivoRE2I1I2IBRB1+VCCRCTRB2RE1RE2靜態(tài)分析：直流通路86RB1+VCCRCC1C2TRB2CERE1RLvivoRE2動態(tài)分析：交流通路RB1RCRLvivoRB2RE187交流通路：RB1RCRLvivoRB2RE1微變等效電路：rbeRCRLRE1R'B88

靜態(tài)工作點

動態(tài)指標(biāo)

三種組態(tài)的比較4.6.1共集電極電路4.6.2共基極電路4.6共集電極電路和共基極電路1.電路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①求靜態(tài)工作點由得4.6.1共集電極電路commoncollectorcircuit90②電壓增益輸出回路：輸入回路：電壓增益：<A>畫小信號等效電路<B>確定模型參數(shù)

已知，求rbe<C>增益4.6.1共集電極電路其中一般，則電壓增益接近于1，即電壓跟隨器Voltagefollower1.電路分析91③輸入電阻可見，其輸入電阻高，可達(dá)幾K～幾百KΩ。④輸出電阻rO一般情況下可見，rO很低，約幾十～幾百Ω。UsRs+-.+-Ui.riRbIb.ri’brbeeRecro+-Uo.RLcIcIe.βIb..92#

既然共集電極電路的電壓增益小于1（接近于1），那么它對電壓放大沒有任何作用。這種說法是否正確？共集電極電路特點：◆電壓增益小于1但接近于1，◆輸入電阻大，對電壓信號源衰減小◆輸出電阻小，帶負(fù)載能力強93RB+VCCC1C2RERLvivo例：已知射極輸出器的參數(shù)如下：RB=570k

，RE=5.6k

，RL=5.6k

，

=100，VCC=12V求Av、

ri和ro

。設(shè)：RS=1k

，求：Avs

、ri和ro

。3.RL=1k

時，求Av。94RB+VCCC1C2RERLvivoRB=570k

，RE=5.6k

，RL=5.6k

，

=100，VCC=12V95RB=570k

，RE=5.6k

，RL=5.6k

，

=100，VCC=12V1.求Av、

ri和ro

。rbeRERLRB微變等效電路rbe=2.9k

，RS=096rbeRERLRB微變等效電路2.設(shè)：RS=1k

，求：Avs

、ri和roRB=570k

，RE=5.6k

，RL=5.6k

，

=100，VCC=12Vrbe=2.9k

，RS=097RL=1k

時3.RL=1k

和時，求Av。比較：空載時,Au=0.995

RL=5.6k

時,Au=0.990

RL=1k

時,Au=0.967RL=

時可見：射極輸出器帶負(fù)載能力強。982、電路的特點1).ri高，rO低。2).與同相。3).沒有電壓放大作用，但有電流放大作用及功率放大作用。3、應(yīng)用1).ri高，可以作多極放大電路的輸入極2).rO低，可以作多極放大電路的輸出極3).可以作起隔離作用的中間極（起阻抗變換作用）991.靜態(tài)工作點

直流通路與射極偏置電路相同4.6.2共基極電路commonbasecircuit1004.6.2共基極電路①電壓增益輸出回路：輸入回路：電壓放大倍數(shù)：2.動態(tài)指標(biāo)1014.6.2共基極電路#

共基極電路的輸入電阻很小，最適合用來放大何種信號源的信號？③輸出電阻②輸入電阻最適合放大電流信號源的信號。作業(yè)：P1914.5.34.5.1+_VSRSRL

IbIiRERC＋

Vo

－＋

Ui

－IoBECrbe

β

IbRiRO102電壓增益：輸入電阻：輸出電阻：4.6.2共基極電路3.三種組態(tài)的比較configuration103§3.7多極放大電路一、概述輸出極負(fù)載中間極輸入極信號源多極放大電路

(a)阻容耦合(b)直接耦合(c)變壓器耦合

耦合電路的形式三種耦合方式：1.阻容耦合1)各級Q獨立2）選擇較大的耦合電容可以不衰減傳遞的信號。3）不適于放大緩慢變化和直流信號4）不易集成1042.直接耦合1）可放大交、直流信號2）便于集成3）Q不獨立4）有零點漂移和電平偏移現(xiàn)象3.變壓器耦合1）各級Q獨立2）利用變壓器原邊、次邊不同的變化，提高放大作用和輸出功率3）不能反映緩慢變化和直流信號4）不易集成、笨重105聲控自動門前級106

于是

VC1=VB2

VC2=VB2+VCB2＞VB2（VC1

）這樣，集電極電位就要逐級提高，為此后面的放大級要加入較大的發(fā)射極電阻，從而無法設(shè)置正確的工作點。這種方式只適用于級數(shù)較少的電路。

如果將基本放大電路去掉耦合電容，前后級直接連接，如圖所示。

前后級的直接耦合

（1）電位移動直接耦合放大電路107

級間采用NPN管和PNP管搭配的方式，如圖所示。由于NPN管集電極電位高于基極電位，PNP管集電極電位低于基極電位，它們的組合使用可避免集電極電位的逐級升高。

圖NPN和PNP管組合（2）NPN+PNP組合電平移動直接耦合放大電路108二、動態(tài)參數(shù)的計算1.電壓放大倍數(shù)Aur01ri2前級后級將此結(jié)果推廣到n級：1092.輸入、輸出電阻ri=ri1

ro=ronr01ri2前級后級

[例1]

電路如圖。已知：UCC=12V，

1=60，RB1=200k

，RE1=2k

，RS=100

。RC2=2k

，RE2=2k

，R

B1=20k

，R

B2=10k

，RL=6k

，

2=37.5，試求：(1)

靜態(tài)值；(2)

ri

和ro

；(3)

Au1，Au2及倍數(shù)Au。

[解]C1RSRE1RB1C2+es

++T1+UCCRC2C3T2RLRE2+CE2+R

B1R

B2(1)

前級靜態(tài)值為B(2)

輸入電阻為前級的負(fù)載電阻，其中ri2為后級的輸入電阻，ri2=0.79k

，于是輸出電阻C1RSRE1RB1C2+es

++T1+UCCRC2C3T2RLRE2+CE2+R

B1R

B2(3)

計算電壓放大倍數(shù)兩級電壓放大倍數(shù)返回113增加復(fù)合管的目的：擴(kuò)大電流的驅(qū)動能力。cbeT1T2ibicbecibic

1

2晶體管的類型由復(fù)合管中的第一支管子決定。cbeT1T2ibic復(fù)合NPN型復(fù)合PNP型becibic復(fù)合管的主要特性114

復(fù)合管連接方法注意以下三個問題：復(fù)合管也稱為達(dá)林頓管1.兩管復(fù)合后，外加電壓的極性應(yīng)保證兩管都能正常工作，且前管的輸出電流作為后管的輸入電流；2.復(fù)合管類型由前級管子類型決定；3.為了使兩個復(fù)合管參數(shù)對稱，一般在兩個復(fù)合管中，選后級三極管為同一型號的大功率三極管，以便特性之間實現(xiàn)良好的匹配。rbe=rbe1+(1+β1)rbe2rbe=rbe1115

復(fù)合管小結(jié)1.組成原則：T1管的c﹑e極接T2管的b﹑c極； 兩管都處于放大區(qū)（電流走得通）。2.復(fù)合管等效管類型由第一個管子決定。end3.同類型復(fù)合管的rbe=rbe1+(1+β1)rbe2

互補型復(fù)合管的rbe=rbe11164.8.1單時間常數(shù)RC電路的頻率響應(yīng)4.8.2單極放大電路的高頻響應(yīng)

RC低通電路的頻率響應(yīng)

RC高通電路的頻率響應(yīng)4.8.3單極放大電路的低頻響應(yīng)4.8.4多級放大電路的頻率響應(yīng)

多級放大電路的增益

多級放大電路的頻率響應(yīng)

低頻等效電路

低頻響應(yīng)4.8放大電路的頻率響應(yīng)Frequencyresponse117一、頻率響應(yīng)：放大器對不同頻率信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)二、頻率特性---~f~f~f頻率特性放大器輸入信號頻率范圍：音頻——話音：300-3400Hz

——音樂：20-15KHz視頻——圖象：0-6MHz幅頻特性相頻特性118一、基本概念1.舉例說明C1Ui.+__+R1U0=UR1..RC高通電路1）當(dāng)頻率很高時高頻相量圖2）當(dāng)頻率很低時：低頻相量圖超前于接近900

超前于但很小可見，當(dāng)?shù)膄不同時，的幅值和相位會隨頻率變化。119RSUS.+_C1Rb1RcC2U0.RLCWCcRcRb2CbcCbcV+++++_+UCC1）當(dāng)頻率很低時超前于最大900

耦合電容、旁路電容不能忽略，在電路中對三極管相當(dāng)于RC高通電路，2）當(dāng)頻率很高時：三極管的極間電容、接線電容不能忽略，這些電容對高頻響應(yīng)的影響可用RC低通電路模擬。滯后于最大900

1202.頻率特性的定性分析1）概述放大電路的、含豐富的頻率。放大電路中有C、L，其電抗值會隨信號f變化。如，當(dāng)ω高時，當(dāng)ω很低時，使放大器的性能指標(biāo)也隨之變化。出現(xiàn)頻率失真。本章討論的頻率范圍：20Hz

200KHz。分成低頻fL、中頻

fM、高頻fH區(qū)。前面分析計算Au時，將耦合電容和旁路電容視為交流短路，三極管的極間電容和接線電容視為交流開路，將BJT的β等參數(shù)看作不隨f

變化，即認(rèn)為Au與f無關(guān)，都僅指f=fM。而在低頻、高頻區(qū)Au要隨f

變化并產(chǎn)生一定的相移。1212）頻率特性放大電路對不同f正弦信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性?；蚺cf的關(guān)系稱幅頻特性φ與f的關(guān)系稱相頻特性二者統(tǒng)稱為頻率特性。如圖。AuMφ（f）-900-1800-2700fLfHfffAAm0.7AmfL下限截止頻率fH上限截止頻率通頻帶：fbw=fH–fL放大倍數(shù)隨頻率變化曲線——幅頻特性曲線3dB帶寬Low3-dBfrequencyhigh3-dBfrequency3)通頻帶passband1234）單極阻容耦合放大電路的頻率特性曲線幅頻特性：在中頻段，Au=AuM，較寬，不隨f變。f低、高，Au↓。相頻特性：在φ=-π時，不隨f變。在低頻區(qū)UO超前Ui，最大近90°。高頻區(qū)，UO滯后Ui，最大近-90°。RSUS.+_C1Rb1RcC2U0.RLCWCcRcRb2CbcCbcV+++++_+UCCAuMφ（f）-900-1800-2700fLfHffIntermediatefrequency1243）幅頻失真和相頻失真如果放大電路的fBW

不夠?qū)挘顾鼘Σ煌琭信號幅值的放大倍數(shù)不同時，會引起輸出波形失真，稱幅頻失真。放大器對不同頻率的信號，相移不同時所引起的輸出波形失真，稱相頻失真。二者統(tǒng)稱為頻率失真。1255-1126二、三極管的頻率參數(shù)β與f0的關(guān)系：β0

：低頻共射放大倍數(shù)幅頻特性：β00.707β010fβ

fTf的幅頻特性

相頻特性常用參數(shù)：1.共射截止頻率fβf＜fβ時，β為常數(shù)。Commonemittercutofffrequency1272.特征頻率fT

characteristicfrequencyf<fT

時，β>1，BJT有電流放大能力。當(dāng)f>fT

時，β<1，BJT失去電流放大能力。當(dāng)f很高時，由得：或βf=β0fβ將f=fT時β=1代入，則

fT=β0fβ3.共基截止頻率fα

下降到0.707α0時對應(yīng)的f。一般

fβ<fT<fα

共基電路頻響好典型數(shù)據(jù)：100~1000MHz之間。β00.707β010fβ

fTf的幅頻特性

128三、對數(shù)頻率特性

1.用對數(shù)單位分貝（dB）表示放大倍數(shù)此時A稱“增益”

電壓增益電流增益功率增益1292.對數(shù)頻率特性：波特圖bodeplot（H.W.Bode）采用對數(shù)坐標(biāo)來繪制放大電路頻率特性曲線的圖形。即頻率坐標(biāo)用lgf，幅頻特性用表示，相頻特性的縱坐標(biāo)為放大倍數(shù)的相角φ。優(yōu)點：1、開闊視野，在較短的坐標(biāo)軸上表示較寬頻帶范圍內(nèi)的情況。2、運算方便3、dB單位符合人耳對聲音的感覺，Au上升100倍，人耳只感覺上升了40倍。1）低頻電壓放大倍數(shù)BJT極間電容、接線電容開路，耦合電容的影響類似RC高通電路。1305-2131式中ω=2πfRC高通電路C1Ui.+__+R1U0=UR1..1325-31332）高頻電壓放大倍數(shù)耦合、旁路電容短路，極間、接線電容對放大電路的影響，類似于RC低通電路。式中1344.完整的共射放大電路的頻率響應(yīng)135由以上幾式可畫出單管共射放大電路的波特圖完整的電壓放大倍數(shù)33.3331320dB/十倍頻-20dB/十倍頻0.1fLfL10fL0.1fHfH10fHfφf-