雙極結型三極管及放大電路基礎.ppt

1、電子技術基礎,主講：李延平,模擬部分,第7-12講（共32講）,電氣信息學院電工電子基礎教研室,4.1 BJT,4.2 基本共射極放大電路,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.3 放大電路的分析方法,4.4 放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定問題,4.5 共集電極放大電路和共基極放大電路,4.6 組合放大電路,本章重點內(nèi)容,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,1. 半導體三極管特性,3. 放大電路的分析方法,4. 不同放大電路的特點和應用,2. 共射極放大電路的工作原理,5. 放大電路的頻率響應的概念,本章學習方法： 例題學習法，實驗、仿真幫助理解。,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.1

2、 BJT,4.1.1 BJT的結構簡介,4.1.2 放大狀態(tài)下BJT的工作原理,4.1.3 BJT的V-I特性曲線,4.1.4 BJT的主要參數(shù),4.1.4 溫度對BJT參數(shù)及特性的影響,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.1.1 BJT的結構簡介,(a) 小功率管 (b) 小功率管 (c) 大功率管 (d) 中功率管,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.1.1 BJT的結構簡介,(a) NPN型管結構示意圖 (b) PNP型管結構示意圖 (c) NPN管的電路符號 (d) PNP管的電路符號,半導體三極管的結構示意圖如圖所示。它有兩種類型:NPN型和PNP型。,第四章 雙極結型三

3、極管及放大電路基礎,4.1.1 BJT的結構簡介,集成電路中典型NPN型BJT的截面圖,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.1.2 放大狀態(tài)下BTJ的工作原理,1. BJT內(nèi)部載流子的傳輸過程,三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過載流子傳輸體現(xiàn)出來的。 外部條件：發(fā)射結正偏；集電結反偏,放大狀態(tài)下BJT中載流子的傳輸過程,發(fā)射區(qū)：發(fā)射載流子 集電區(qū)：收集載流子 基區(qū)：傳送和控制載流子（以NPN為例）,IC= InC+ ICBO,IE=IB+ IC,由于三極管內(nèi)有兩種載流子(自由電子和空穴)參與導電，故稱為雙極型三極管或BJT (Bipolar Junction Transist

4、or)。,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.1.2 放大狀態(tài)下BTJ的工作原理,2. 電流分配關系,根據(jù)傳輸過程可知：,IC= InC+ICBO,IE=IB+ IC,通常 IC ICBO,放大狀態(tài)下BJT中載流子的傳輸過程, 為電流放大系數(shù)。它只與管子的結構尺寸和摻雜濃度有關，與外加電壓無關。一般 = 0.90.99 。,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.1.2 放大狀態(tài)下BTJ的工作原理,2. 電流分配關系,且令, 是另一個電流放大系數(shù)。同樣，它也只與管子的結構尺寸和摻雜濃度有關，與外加電壓無關。一般 1 。,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.1.2 放大狀態(tài)下BTJ

5、的工作原理,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，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；,BJT的三種連接方式（組態(tài)）,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.1.2 放大狀態(tài)下BTJ的工作原理,4. 放大作用,共基極放大電路,若,vI = 20mV,使,iE = -1 mA，,vO = -iC RL = 0.98 V，,當, = 0.98 時，,電壓放大倍數(shù)：,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.1.2 放大狀態(tài)下BTJ的工作原理,綜上所述，三極管的放大作用，主要是依靠它的發(fā)射極電流能夠通過基區(qū)傳輸

6、，然后到達集電極而實現(xiàn)的。 實現(xiàn)這一傳輸過程的兩個條件是： （1）內(nèi)部條件：發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，且基區(qū)很薄。 （2）外部條件：發(fā)射結正向偏置，集電結反向偏置。,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.1.3 BJT的V-I 特性曲線,iB=f(vBE)vCE=const,(2) 當vCE1V時， vCB= vCEvBE0，集電結已進入反偏狀態(tài)，開始收集電子，基區(qū)復合減少，同樣的vBE下,IB減小，特性曲線右移。,(1) 當vCE=0V時，相當于發(fā)射結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,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.1.3

7、BJT的V-I 特性曲線,2. 輸出特性曲線,iC=f(vCE)iB=const,輸出特性曲線的三個區(qū)域:,飽和區(qū)：iC明顯受vCE控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，一般vCE0.7V (硅管)。此時，發(fā)射結正偏，集電結正偏或反偏電壓很小。,截止區(qū)：iC接近零的區(qū)域，相當iB=0的曲線的下方。此時，vBE小于死區(qū)電壓。,放大區(qū)：iC平行于vCE軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。此時，發(fā)射結正偏，集電結反偏。,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.1.4 BJT的主要參數(shù),1. 電流放大系數(shù),(1) 共發(fā)射極直流電流放大系數(shù),與iC的關系曲線,(2) 共發(fā)射極交流電流放大系數(shù) =IC/IB vCE=const

8、,BJT特性較平坦時：,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.1.4 BJT的主要參數(shù),1. 電流放大系數(shù),(3) 共基極直流電流放大系數(shù) =（ICICBO）/IEIC/IE,(4) 共基極交流電流放大系數(shù) =IC/IEvCB=const,當ICBO和ICEO很小時， 、 ，可以不加區(qū)分。,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.1.4 BJT的主要參數(shù),2. 極間反向電流,集電極基極間反向飽和電流ICBO。 發(fā)射極開路時，集電結的反向飽和電流。,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.1.4 BJT的主要參數(shù),2. 極間反向電流,(2) 集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO,ICEO

9、=（1+ ）ICBO,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.1.4 BJT的主要參數(shù),3. 極限參數(shù),(1) 集電極最大允許電流ICM,(2) 集電極最大允許功率損耗PCM,PCM=ICVCE,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.1.4 BJT的主要參數(shù),3. 極限參數(shù),(3) 反向擊穿電壓,V(BR)CBO 發(fā)射極開路時的集電結反向擊穿電壓。,V(BR) EBO集電極開路時發(fā)射結的反向擊穿電壓。,V(BR)CEO基極開路時集電極和發(fā)射極間的擊穿電壓。,幾個擊穿電壓有如下關系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR)EBO,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.1.5 溫度對B

10、JT參數(shù)及特性的影響,1. 溫度對BJT參數(shù)的影響,(1) 溫度對ICBO的影響,溫度每升高10，ICBO約增加一倍。,(2) 溫度對 的影響,溫度每升高1， 值約增大0.5%-1%。,(3) 溫度對反向擊穿電壓V(BR)CBO、V(BR)CEO的影響,溫度升高時，V(BR)CBO和V(BR)CEO都會有所提高。,2. 溫度對BJT特性曲線的影響,4.1.1、 4.1.3,下次課內(nèi)容： 4.2 共射級放大電路工作原理,本次課作業(yè) （P185）：,第7次課作業(yè),第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,電子技術基礎,主講：李延平,模擬部分,第8講（共32講）,本次課主要內(nèi)容,1.共射極放大電路工作原

11、理,2.圖解分析法,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.2共射極放大電路工作原理,4.2.1 基本共射極放大電路的組成,基本共射極放大電路,發(fā)射結正偏 集電結反偏,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.2.2 基本共射極放大電路的工作原理,1. 靜態(tài)(直流工作狀態(tài)),直流工作狀態(tài)（靜態(tài)） 輸入信號vi0時的狀態(tài),直流通路,VCEQ=VCCICQRc,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.2.2 基本共射極放大電路的工作原理,2. 動態(tài),動態(tài)工作情況: 輸入正弦信號vs后， 此時，BJT各極電流及電壓都將在靜態(tài)值的基礎上，隨輸入信號作相應的變化。,交流通路,第四章 雙極結型三極管及

12、放大電路基礎,第三章 二極管及其基本電路,4.3 放大電路的分析方法,4.3.1 圖解分析法,4.3.2 小信號模型分析法,1.靜態(tài)工作點的圖解分析,2.動態(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)及小信號模型,2.用H參數(shù)小信號模型分析基本共射極放大電路,3.小信號模型分析法的適用范圍,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.3.1 圖解分析法,1. 靜態(tài)工作點的圖解分析,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,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.3.1 圖解分析法,1. 靜態(tài)工作點的圖解分析,列

13、輸出回路方程（直流負載線） VCE=VCCiCRc,首先，畫出直流通路,直流通路,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.3.1 圖解分析法,1. 靜態(tài)工作點的圖解分析,在輸出特性曲線上，作出直流負載線VCE=VCCiCRc，與IBQ曲線的交點即為Q點，從而得到VCEQ和ICQ。,在輸入特性曲線上，作出直線 ，兩線的交點即是Q點，得到IBQ。,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.3.1 圖解分析法,2. 動態(tài)工作情況的圖解分析,（1）在BJT的輸入特性曲線圖上畫出vB E 、iB的波形,靜態(tài)時：,動態(tài)時：,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.3.1 圖解分析法,（2）依iB的變化

14、在輸出特性曲線上畫出iC和vCE的波形,2. 動態(tài)工作情況的圖解分析,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.3.1 圖解分析法,（3）共射極放大電路中的電壓、電流波形,2. 動態(tài)工作情況的圖解分析,交、直流共存,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.3.1 圖解分析法,3. 靜態(tài)工作點對波形失真的影響,截止失真的波形,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.3.1 圖解分析法,3. 靜態(tài)工作點對波形失真的影響,飽和失真的波形,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.3.1 圖解分析法,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： 1.直觀、形象。有助于理解交、

15、直流共存，靜態(tài)和動態(tài)等重要概念； 2. 有助于理解正確選擇電路參數(shù)、合理設置靜態(tài)工作點的重要性。 3.能全面地分析放大電路的靜態(tài)、動態(tài)工作情況。,缺點：不能分析工作頻率較高時的電路工作狀態(tài)，不能用來分析放大電路的輸入電阻、輸出電阻等動態(tài)性能指標。,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,補充：實際共射極放大電路,發(fā)射結正偏 集電結反偏,共射極放大電路,基本共射極放大電路,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,思考題,1.試分析下列問題：,共射極放大電路,（1）增大Rc時，負載線將如何變化？Q點怎樣變化？,（2）增大Rb時，負載線將如何變化？Q點怎樣變化？,（3）減小VCC時，負載線將如何變化？Q

16、點怎樣變化？,（4）減小RL時，負載線將如何變化？Q點怎樣變化？,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,思考題,2.放大電路如圖所示。當測得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？,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-ICRc=VCC 。,共射極放大電路,截止狀態(tài),第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,例題,P123 例題4.3.1 課后自學典型例題 熟悉實用放大電路的畫法和原理.掌握直流分析方法。,4.2.2、4.3.5,

17、下次課內(nèi)容： 小信號模型分析法,本次課作業(yè) （P188）：,第8次課作業(yè),第三章 二極管及其基本電路,電子技術基礎,主講：李延平,模擬部分,第9講（共32講）,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.3.2 小信號模型分析法,重點掌握內(nèi)容： 小信號模型 放大電路的小信號等效電路 小信號模型分析法,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.3.2 小信號模型分析法,1. BJT的H參數(shù)及小信號模型,建立小信號模型的意義,建立小信號模型的思路,當放大電路的輸入信號電壓很小時，就可以把三極管小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來代替，從而可以把三極管這個非線性器件所組成的電路當作線性電路來處理。,三極管

18、是非線性器件，放大電路的分析非常困難;建立小信號模型，就是將非線性器件做線性化處理，從而簡化放大電路的分析和設計。,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.3.2 小信號模型分析法,（1）H參數(shù)的引出,在小信號情況下，對上兩式取全微分得,用小信號交流分量表示,v be= h ieib+ h revce,i c= h feib+ h oevce,對于BJT雙口網(wǎng)絡，已知輸入輸出特性曲線如下：,iB=f( vBE) vCE=const,iC=f( vCE) iB=const,可以寫成：,BJT雙口網(wǎng)絡,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.3.2 小信號模型分析法,（1）H參數(shù)的引出,輸出端

19、交流短路時的輸入電阻；,輸出端交流短路時的正向電流傳輸比或電流放大系數(shù)；,輸入端交流開路時的反向電壓傳輸比；,輸入端交流開路時的輸出電導。,其中：,四個參數(shù)量綱各不相同，故稱為混合參數(shù)（H參數(shù)）。,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.3.2 小信號模型分析法,（2）H參數(shù)小信號模型,根據(jù),可得小信號模型,BJT的H參數(shù)模型,v be= h ieib+ h revce,i c= h feib+ h oevce,BJT雙口網(wǎng)絡,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.3.2 小信號模型分析法,（2）H參數(shù)小信號模型,H參數(shù)都是微變參數(shù)，所以只適合對交流信號的分析。,受控電流源hfeib ，

20、反映了BJT的基極電流對集電極電流的控制作用。電流源的流向由i b的流向決定。 h revce是一個受控電壓源。反映了BJT輸出回路電壓對輸入回路的影響。,H參數(shù)都是小信號參數(shù)，即微變參數(shù)或交流參數(shù)。,H參數(shù)與工作點有關，在放大區(qū)基本不變。,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.3.2 小信號模型分析法,（3）模型簡化,h re和hoe都很小，常忽略它們的影響。,BJT在共射連接時，其H參數(shù)的數(shù)量級一般為：,模型簡化,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.3.2 小信號模型分析法,（4）H參數(shù)的確定,1) 一般用測試儀測出；,r be與Q點有關，可用圖示儀測出。,r be= r bb

21、+ (1+ ) re,其中對于低頻小功率管 rbb200,則,而,(T=300K),2)一般也用公式估算rbe,（忽略 r e ）,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.3.2 小信號模型分析法,2. 用H參數(shù)小信號模型分析基本共射極放大電路,（1）利用直流通路求Q點,共射極放大電路,一般硅管VBE=0.7V，鍺管VBE=0.2V， 已知。,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.3.2 小信號模型分析法,2. 用H參數(shù)小信號模型分析基本共射極放大電路,（2）畫小信號等效電路,H參數(shù)小信號等效電路,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.3.2 小信號模型分析法,2. 用H參數(shù)小信號模

22、型分析基本共射極放大電路,（3）求放大電路動態(tài)指標,根據(jù),則電壓增益為,（可作為公式）,指標一:電壓增益,H參數(shù)小信號等效電路,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.3.2 小信號模型分析法,2. 用H參數(shù)小信號模型分析基本共射極放大電路,（3）求放大電路動態(tài)指標,指標二:輸入電阻,指標三:輸出電阻,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.3.2 小信號模型分析法,3. 小信號模型分析法的適用范圍,放大電路的輸入信號幅度較小; BJT工作在其VT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)工作點上求得的,放大電路的動態(tài)性能與靜態(tài)工作點參數(shù)值的大小及穩(wěn)定性密切相關。,分析放大電路

23、的動態(tài)性能指標(Av 、Ri和Ro等)非常方便，且適用于頻率較高時的分析。,電壓、電流等電量及BJT的H參數(shù)均是針對變化量(交流量)而言的，不能用來分析計算靜態(tài)工作點。,4. 優(yōu)點與缺點,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,例題,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。此時BJT工作在哪個區(qū)域？,（2）當Rb=100k時，放大電路的Q點。此時BJT工作在哪個區(qū)域？（忽略BJT的飽和壓降）,解：（1）,（2）當Rb=100k時，,靜態(tài)工作點為Q（40A，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大區(qū)

24、。,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不可能為負值，,此時，Q（120uA，6mA，0V），,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,例題,放大電路如圖所示。已知BJT的 =80， Rb=300k ，Rc=2k，VCC= +12V，求：,共射極放大電路,(3)畫出放大電路的小信號等效電路; (4)小信號模型分析其性能指標;,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,例題,共射極放大電路,小信號等效電路:,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,例題,求電壓增益:,根據(jù),則電壓增益為,（可作為公式）,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,例題,求輸入電阻:,求輸

25、出電阻：,令,4.3.9、 4.3.10,下次課內(nèi)容： 4.4 放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定問題,本次課作業(yè) （P188）：,第9次課,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,電子技術基礎,主講：李延平,模擬部分,第10講（共32講）,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.4 放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定問題,4.4.1 溫度對靜態(tài)工作點的影響,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,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.4.1 溫度對靜態(tài)工作點的影響,溫度上升,參數(shù)隨溫度的變化，都會使集電極靜態(tài)電流ICQ隨溫度升高

26、而增加（ICQ= IBQ+ICEO），從而使Q點隨溫度變化。,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.4.1 溫度對靜態(tài)工作點的影響,1. 基極分壓式射極偏置電路,（1）穩(wěn)定工作點原理,目標：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。,(a) 原理電路 (b) 直流通路,T ,穩(wěn)定原理：, IC, IE, VE、VB不變, VBE , IB,（反饋控制）,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.4.1 溫度對靜態(tài)工作點的影響,1. 基極分壓式射極偏置電路,（1）穩(wěn)定工作點原理,I1 IBQ ，,此時，,VBQ與溫度無關,VBQ VBEQ,R

27、e取值越大，反饋控制作用越強,一般取I1 =(5-10)IBQ ，VBQ=3-5V,b點電位基本不變的條件：,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.4.1 溫度對靜態(tài)工作點的影響,1. 基極分壓式射極偏置電路,（2）放大電路指標分析,1）靜態(tài)工作點,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.4.1 溫度對靜態(tài)工作點的影響,1. 基極分壓式射極偏置電路,（2）放大電路指標分析,2）電壓增益,畫小信號等效電路,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.4.1 溫度對靜態(tài)工作點的影響,2）電壓增益,輸出回路：,輸入回路：,電壓增益：,確定模型參數(shù),已知，求r be,增益,（可作為公式用）,第四章

28、 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.4.1 溫度對靜態(tài)工作點的影響,3）輸入電阻,則輸入電阻,放大電路的輸入電阻不包含信號源的內(nèi)阻,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.4.1 溫度對靜態(tài)工作點的影響,4）輸出電阻,輸出電阻,求輸出電阻的等效電路,網(wǎng)絡內(nèi)獨立源置零,負載開路,輸出端口加測試電壓,其中,則,當,時，,一般（ ）,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.4.1 溫度對靜態(tài)工作點的影響,2. 含有雙電源的射極偏置電路,（1）阻容耦合,靜態(tài)工作點,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.4.1 溫度對靜態(tài)工作點的影響,2. 含有雙電源的射極偏置電路,（2）直接耦合,第四章 雙極

29、結型三極管及放大電路基礎,4.4.1 溫度對靜態(tài)工作點的影響,3. 含有恒流源的射極偏置電路,靜態(tài)工作點由恒流源提供,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.4.1 溫度對靜態(tài)工作點的影響,思考題： 在射極電阻Re兩端 并聯(lián)一個大電容，對 電路會有哪些影響？,4.1.1、 4.1.3,下次課內(nèi)容： 共集、共基電路,本次課作業(yè) （P185）：,第十次課,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,電子技術基礎,主講：李延平,模擬部分,第11講（共32講）,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.5 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.

30、3 放大電路三種組態(tài)的比較,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.5.1 共集電極放大電路,1.靜態(tài)分析,共集電極電路也稱為射極輸出器,得,直流通路,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.5.1 共集電極放大電路,2. 動態(tài)分析,（1）小信號等效電路,交流通路,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.5.1 共集電極放大電路,2. 動態(tài)分析,（2）電壓增壓,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,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.5.1 共集電極放大電路,2. 動態(tài)分析,（3）輸入電阻,當,，,時，,輸入電阻大,第四章 雙極結型三極

31、管及放大電路基礎,4.5.1 共集電極放大電路,2. 動態(tài)分析,（4）輸出電阻,由電路列出方程,其中,則輸出電阻,當,時，,輸出電阻小,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.5.1 共集電極放大電路,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，帶負載能力強,總結：,應用：輸入、輸出級緩沖。,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.5.2 共基極放大電路,1. 靜態(tài)工作點,直流通路與射極偏置電路相同,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.5.2 共基極放大電路,2. 動態(tài)指標,（1）電壓增益,輸出回路：,輸入回路：,電壓增益：,交流通路,

32、小信號等效電路,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.5.2 共基極放大電路,（2）輸入電阻,小信號等效電路,（3）輸出電阻,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,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、輸出信號的位置為判斷依據(jù)：,信號由基極輸入，集電極輸出共射極放大電路,信號由基極輸入，發(fā)射極輸出共集電極放大電路,信號由發(fā)射極輸入，集電極輸出共基極電路,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.5.3 放大電路三種組態(tài)的比較,2. 三種組態(tài)的比較（P148）,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.5.3 放大電路三種組態(tài)的比較,3. 三種組態(tài)的特點及用途,共

33、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系。適用于低頻情況下，作多級放大電路的中間級。 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。可用于輸入級、輸出級或緩沖級。 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。高頻特性較好，常用于高頻或寬頻帶低輸入阻抗的場合，模擬集成電路中亦兼有電位移動的功能。,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.5.3 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

34、電路,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.6.1 共射-共基放大電路,共射共基放大電路,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.6.1 共射-共基放大電路,其中,所以,因為,因此,電壓增益,組合放大電路總的電壓增益等于組成它的各級單管放大電路電壓增益的乘積。 前一級的輸出電壓是后一級的輸入電壓，后一級的輸入電阻是前一級的負載電阻RL。,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.6.1 共射-共基放大電路,輸入電阻,輸出電阻,Ro Rc2,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,T1、T2構成復合管，可等效為一個NPN管,(a) 原理圖 (b)交流通路,4.6.2 共集共集放大電路,第四章

35、 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.6.2 共集共集放大電路,兩只PNP型BJT組成的復合管,rberbe1(11)rbe2,1. 復合管的主要特性,兩只NPN型BJT組成的復合管,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.6.2 共集共集放大電路,1. 復合管的主要特性,PNP與NPN型BJT組成的復合管,NPN與PNP型BJT組成的復合管,rberbe1,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.6.2 共集共集放大電路,2.共集共集放大電路的Av、 Ri 、Ro,式中 12 rberbe1(11)rbe2 RLRe|RL,RiRb|rbe(1)RL,4.6.1,下次課內(nèi)容： 第五章 場效

36、應管,本次課作業(yè) （P191）：,第11次課作業(yè),第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,課堂練習：,第11次課作業(yè),第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.3.9 4.4.3,電子技術基礎,主講：李延平,模擬部分,第12講（共32講）,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.7 放大電路的頻率響應*,4.7.1 單時間常數(shù)RC電路的頻率響應,4.7.2 BJT的高頻小信號模型及頻率參數(shù),4.7.3 單級共射極放大電路的頻率響應,4.7.4 單級共集電極和共基極放大電路的高頻響應,研究放大電路的動態(tài)指標（主要是增益）隨信號頻率變化時的響應。,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.7 放大

37、電路的頻率響應,重點掌握： 1. 分析方法 2. 影響不同段頻率響應的主要因素,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.7 放大電路的頻率響應,一、研究頻率響應的目的,1. 實際放大的信號都不是簡單的單頻信號,它們都是由許多不同相位、不同頻率分量組成的復雜信號，即占有一定的頻譜。,2. 為了使放大的信號不失真，要求對所有頻率的信號等同放大 ，即研究頻率特性。,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.7 放大電路的頻率響應,二、頻率響應的概念,1. 幅度頻率特性,2.相位頻率特性,幅頻特性是描繪輸入信號幅度固定，輸出信號的幅度隨頻率變化而變化的規(guī)律。即,相頻特性是描繪輸出信號與輸入信號之間相

38、位差隨頻率變化而變化的規(guī)律。即,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.7 放大電路的頻率響應,*幅度頻率失真: 放大電路對不同頻率成分信號的增益不同，從而使輸出波形產(chǎn)生失真，稱為幅度頻率失真，簡稱幅頻失真。,*相位頻率失真： 放大電路對不同頻率成分信號的相移不同，從而使輸出波形產(chǎn)生失真，稱為相位頻率失真，簡稱相頻失真。 *線性失真：幅頻失真和相頻失真是線性失真。,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.7 放大電路的頻率響應,三、實際的頻率特性及通頻帶定義,為分析方便，將實際的振幅頻率響應劃分為三個區(qū)域，即中頻區(qū)、低頻區(qū)和高頻區(qū)。,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.7.1 單時間

39、常數(shù)RC電路的頻率響應,1. RC低通電路的頻率響應,（1）增益頻率函數(shù),（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）,電壓增益的相角,（相頻響應）,RC低通電路,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.7.1 單時間常數(shù)RC電路的頻率響應,1. RC低通電路的頻率響應,（1）頻率響應曲線描述,最大誤差 -3dB,幅頻響應,相頻響應,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.7.1 單時間常數(shù)RC電路的頻率響應,2. RC高通電路的頻率響應,RC高通電路,RC電路的電壓增益：,幅頻響應,相頻響應,輸出超前輸入,第四章 雙極結型三

40、極管及放大電路基礎,4.7.2 BJT的高頻小信號模型及頻率參數(shù),1. BJT的高頻小信號模型,（1）模型的引出,rbb-基區(qū)的體電阻，b是假想的基區(qū)內(nèi)的一個點,rbe-發(fā)射結電阻re歸算到基極回路的電阻,-發(fā)射結電容,-集電結電阻,-集電結電容,互導,BJT的高頻小信號模型,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.7.2 BJT的高頻小信號模型及頻率參數(shù),1. BJT的高頻小信號模型,（1）簡化模型,混合型高頻小信號模型,由于結電容的影響，,常數(shù)，,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.7.2 BJT的高頻小信號模型及頻率參數(shù),圖（a）實際模型,圖（b）混合 型模型,圖（d）低頻小信號

41、模型,圖（c）混合 型模型化簡,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.7.2 BJT的高頻小信號模型及頻率參數(shù),2. BJT高頻小信號模型中元件參數(shù)值的獲得,低頻時，混合模型與H參數(shù)模型等價,所以,又,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.7.2 BJT的高頻小信號模型及頻率參數(shù),2. BJT高頻小信號模型中元件參數(shù)值的獲得,又因為,從手冊中查出,所以,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.7.2 BJT的高頻小信號模型及頻率參數(shù),3. BJT的頻率參數(shù),由H參數(shù)定義：,即,根據(jù)混合模型得：,低頻時,所以,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.7.2 BJT的高頻小信號模型及頻

42、率參數(shù),3. BJT的頻率參數(shù),令,的幅頻響應,共發(fā)射極截止頻率（轉折頻率）,特征頻率,共基極截止頻率,的相頻響應,f(10)fffT,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.7.3 單級共射極放大電路的頻率響應,1. 高頻響應,（1）型高頻等效電路,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.7.3 單級共射極放大電路的頻率響應,1. 高頻響應,（1）型高頻等效電路,稱為密勒電容,目標：斷開輸入輸出之間的連接,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.7.3 單級共射極放大電路的頻率響應,1. 高頻響應,（1）型高頻等效電路,稱為密勒電容,目標：斷開輸入輸出之間的連接,對節(jié)點 c 列KCL得

43、：,由于輸出回路電流比較大，所以可以忽略 的分流，得：,相當于b和e之間存在一個電容，若用 表示，則,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.7.3 單級共射極放大電路的頻率響應,1. 高頻響應,（1）型高頻等效電路,同理，在c、e之間也可以求得一個等效電容CM2，且,等效后斷開了輸入輸出之間的聯(lián)系,密勒電容,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.7.3 單級共射極放大電路的頻率響應,1. 高頻響應,（1）型高頻等效電路,目標：簡化和變換,忽略CM2的影響,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.7.3 單級共射極放大電路的頻率響應,1. 高頻響應,（1）型高頻等效電路,目標：簡化和變換,與RC低通電路相似,（戴維南等效電阻）,第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎,4.7.3 單級共射極放大電路的頻率響應,1. 高頻響應,