雙極型晶體管和基本放大電路第1頁/共129頁第2章雙極型晶體三極管

和基本放大電路2.1雙極型晶體三極管2.2晶體管放大電路的性能指標(biāo)和工作原理2.3晶體管放大電路的圖解分析法2.4等效電路分析法2.5其他基本放大電路第2頁/共129頁思考：2-12-16習(xí)題：2-42-72-82-102-122-142-172-192-242-25第2章雙極型晶體三極管

和基本放大電路第3頁/共129頁本章的重點(diǎn)與難點(diǎn)本章所講述的基本概念、基本電路和基本分析方法是學(xué)習(xí)后面各章的基礎(chǔ)。重點(diǎn):

雙極型晶體管的特性;放大的概念;放大電路的主要指標(biāo)參數(shù);基本放大電路和放大電路的分析方法。包括共射、共集、共基放大電路的組成、工作原理、靜態(tài)和動態(tài)分析計(jì)算。第4頁/共129頁本章的重點(diǎn)與難點(diǎn)難點(diǎn):有關(guān)放大、動態(tài)和靜態(tài)、等效電路等概念的建立;電路能否放大的判斷；各種基本放大電路的性能分析。而這些問題對于學(xué)好本課程至關(guān)重要。第5頁/共129頁2.1.1雙極型晶體三極管的結(jié)構(gòu)及類型

在同一個硅片上制造出三個摻雜區(qū)域，三個區(qū)分別叫發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)。2.1雙極型晶體三極管

引出的三個電極分別為：發(fā)射極e

、基極b和集電極c。

基區(qū)和集電區(qū)形成集電結(jié)，發(fā)射區(qū)和基區(qū)形成發(fā)射結(jié)。

按照摻雜方式的不同分為NPN型和PNP型兩種類型。第6頁/共129頁集電區(qū)集電結(jié)基區(qū)發(fā)射結(jié)發(fā)射區(qū)NN集電極c基極b發(fā)射極ePecb符號NPN型晶體三極管結(jié)構(gòu)示意圖箭頭方向代表PN結(jié)的正向。第7頁/共129頁P(yáng)NP型晶體三極管集電區(qū)集電結(jié)基區(qū)發(fā)射結(jié)發(fā)射區(qū)PP集電極c基極b發(fā)射極eNecb符號結(jié)構(gòu)示意圖為了實(shí)現(xiàn)電流的控制和放大作用，晶體管的三個區(qū)在結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度上有很大的不同。第8頁/共129頁１.兩個PN結(jié)無外加電壓2.1.2晶體管中的電流控制作用（以NPN型為例說明）

載流子運(yùn)動處于動平衡，凈電流為零。VCCRcceb公共端VBBRBIBICIE２.發(fā)射結(jié)加正向電壓，集電結(jié)加反向電壓(發(fā)射結(jié)正向偏置且集電結(jié)反向偏置)UBEUon且UCE

UBE第9頁/共129頁1）發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子

發(fā)射區(qū)（e區(qū)）的多子電子通過發(fā)射結(jié)擴(kuò)散到基區(qū)（b區(qū)），形成擴(kuò)散電流IEN；同時基區(qū)（b區(qū)）的多子空穴擴(kuò)散到發(fā)射區(qū)（e區(qū)），形成擴(kuò)散電流IEP。二者實(shí)際方向相同。IEIBICVCCVBBRCRBIBIEPICBOIENICNceb3.電流控制作用及其實(shí)現(xiàn)條件（1）電流控制作用第10頁/共129頁發(fā)射極電流:IE=IEN+IEP≈IEN

。（多子形成的擴(kuò)散電流）IEIBICVCCVBBRCRBIBIEPICBOIENICNceb

電源負(fù)極向發(fā)射區(qū)補(bǔ)充電子形成發(fā)射極電流IE。1）發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子第11頁/共129頁2）電子在基區(qū)的擴(kuò)散與復(fù)合

發(fā)射區(qū)（e區(qū)）的電子注入基區(qū)（b區(qū)）后，小部分在基區(qū)（b區(qū)）被復(fù)合（IB

)。（基區(qū)的濃度低）IEIBICVCCVBBRCRBIEPICBOIENICNceb

VBB正極拉走電子，補(bǔ)充被復(fù)合的空穴，形成IB

。（不是IB，因?yàn)檫€有少子的漂移電流ICBO）IB第12頁/共129頁

發(fā)射區(qū)的電子大部分通過基區(qū)往集電區(qū)（c區(qū)）擴(kuò)散。（集電結(jié)電壓反向，增強(qiáng)了少子的漂移，基區(qū)的少子是電子）3）電子被集電極收集的情況

到達(dá)集電結(jié)邊界的電子被集電結(jié)電場吸引進(jìn)入集電區(qū)（c區(qū)），記作

ICN=IEN－IB

。IEIBICVCCVBBRCRBIBIEPICBOIENICNceb第13頁/共129頁

由于集電結(jié)反偏，所以有少子形成的漂移電流ICBO。

ICBO是基區(qū)和集電區(qū)的少子（平衡少子）在集電區(qū)與基區(qū)漂移運(yùn)動形成的電流。

通常認(rèn)為是發(fā)射極開路時，b-c間的反向飽和電流。集電結(jié)反向飽和電流IEIBICVCCRCRBIEPICBOIENICNcebVBBIB第14頁/共129頁晶體管的電流分配關(guān)系

從外部看

IE=IC+IBIE=IEN+IEPIC=ICN+ICBOIB=IB+IEP–ICBO

VBBIEIBICVCCRCRBIEPICBOIENICNcebIEP很小，可忽略。IB第15頁/共129頁

發(fā)射區(qū)發(fā)射的總電子數(shù)，絕大部分被集電區(qū)收集，極少部分在基區(qū)與空穴復(fù)合。

集電區(qū)收集的電子數(shù)與發(fā)射區(qū)發(fā)射電子數(shù)的比值定義為（共基直流電流放大系數(shù)）共基直流電流放大系數(shù)IE=IEN+IEP≈IEN第16頁/共129頁

可以看出，通過稍稍改變電流IＢ，就可以使ICN有很大的變化，如此實(shí)現(xiàn)了電流控制和電流放大作用。(IB為在基區(qū)復(fù)合掉的電子數(shù))共射直流電流放大系數(shù)是到達(dá)集電區(qū)的電子數(shù)和在基區(qū)中復(fù)合的電子數(shù)之比。由生產(chǎn)工藝確定（稱共射直流電流放大系數(shù)）。令

通常很大，19～199第17頁/共129頁（2)實(shí)現(xiàn)電流控制的條件１）晶體管結(jié)構(gòu)上的保證：三個濃度不同的摻雜區(qū)，基區(qū)薄，摻雜濃度低；發(fā)射區(qū)摻雜濃度高；集電結(jié)面積大。２）外加直流電源保證：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。第18頁/共129頁４.共射接法中的電流關(guān)系(射極為公共端，IB為輸入回路電流，IC為輸出回路電流)VCCRcceb公共端VBBRBIBICIE第19頁/共129頁

晶體管工作在放大狀態(tài)的外部條件是：VCCRcIc

UcecebUbe輸出回路輸入回路公共端EbRbIb2.1.3

共射接法晶體管的特性曲線（以NPN型為例說明）

對于NPN型三極管應(yīng)滿足:UBE>0(且UBE

Uon）

UBC<0即UC>UB>UE

對于PNP型三極管應(yīng)滿足:UBE<0，UBC>0即UE>UB>UC第20頁/共129頁1.共射接法晶體管的輸入特性曲線IB

=f(UBE)UCE=常數(shù)IB/AUBE/V0UCE

≥

1V0V0.5V2.1.3共射接法晶體管的特性曲線

UCE=0，輸入特性曲線與PN結(jié)的伏安特性類似。當(dāng)UCE

增大時，由于電場的作用，曲線右移，當(dāng)UCE

增大到一定值后，再增加UCE

，曲線右移將不明顯。第21頁/共129頁IB=

常數(shù)IC

=f

(UCE)2.共射接法晶體管的輸出特性

對于每個確定的IB均有一條對應(yīng)曲線，因此輸出特性是一族曲線。對于一條固定的曲線，隨著UCE的增加

，IC逐漸增加，當(dāng)UCE增大到一定的程度，IC

幾乎不變，

IC僅僅決定于IB。0UCE/V

IC/mAIB

=40μAIB

=60μAIB增加IB

減小IB

=20μAIB=

0μA第22頁/共129頁晶體管的三個工作區(qū)－截止區(qū)

IB=0以下的區(qū)域飽和區(qū)IC

/mAUCE

/V0IB=

0μA20μA40μA60μA80μA放大區(qū)截止區(qū)

條件：發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都處于反偏狀態(tài)。

特點(diǎn)：

IB=0，IC

0

嚴(yán)格說，IB=0，IC≤ICEO管子基本不導(dǎo)電。第23頁/共129頁晶體管的三個工作區(qū)－放大區(qū)交流共射電流放大系數(shù)：

條件：發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置。飽和區(qū)IC

/mAUCE

/V0IB=

0μA20μA40μA60μA80μA放大區(qū)截止區(qū)

特點(diǎn)：ＩC=

IB

曲線幾乎水平,ＩC與UCE無關(guān)，僅僅由IB決定。通常，認(rèn)為

≈

。第24頁/共129頁晶體管的三個工作區(qū)-飽和區(qū)

特點(diǎn)：

ＩC

IB。此時IB

＞０，

UCE

較小。IC不受IB的控制，IC隨UCE增加而增加,。飽和區(qū)IC

/mAUCE

/V0IB=

0μA20μA40μA60μA80μA放大區(qū)截止區(qū)

條件：反射結(jié)和集電結(jié)均處于正向偏置。

管子飽和時的UCE叫UCES。

當(dāng)UCB=0時，晶體管處于臨界飽和狀態(tài)。

第25頁/共129頁

晶體管的三個工作區(qū)域比較(發(fā)射結(jié)正向偏置且集電結(jié)反向偏置)工作區(qū)域外部條件特點(diǎn)截止區(qū)IB=0，IC0(IC≤ICEO)UBEUon且UCE

UBE（發(fā)射結(jié)電壓小于開啟電壓且集電結(jié)反偏）放大區(qū)

IC=

IB(IC僅僅由IB決定)UBEUon且UCE

UBE飽和區(qū)（發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均正向偏置）UBEUon且UCE

UBE

IC

IB(IC隨uCE的增大而增大)

臨界飽和（臨界放大）UCE=

UBE即UCB=

0ICS=

IBS第26頁/共129頁

溫度升高時，輸入特性曲線將左移，在室溫附近，溫度每升高1℃，|UBE|減小2~2.5mV。0I/mAUBE/V

75℃20℃３.溫度對晶體管特性及參數(shù)的影響（１）溫度對輸入特性曲線的影響第27頁/共129頁１）溫度對ICEO

和ICBO的影響：UCE/VIC/mA

75℃20℃(2)溫度對輸出特性曲線的影響75℃20℃75℃20℃

每升高10℃，ICBO增大一倍，

ICEO也是。２）溫度對的影響：溫度升高輸出特性上移（溫度升高時，增加,iC的變化量增大）。

溫度升高，β增大，每升高1℃，β增大0.5～1%。輸出特性曲線間距增大。第28頁/共129頁２.１.4晶體三極管的主要參數(shù)（１）在不同接法下的直流比２）直流共射電流系數(shù)一般在0.950.995一般在19199（2）極間反向電流：１.直流參數(shù)1）直流共基電流系數(shù)

ICEO和ICBO：ICEO=（1+

）ICBO第29頁/共129頁2.交流參數(shù)(1)電流放大系數(shù)

（2）特征頻率fT

使

的數(shù)值下降為1時輸入信號頻率稱為fT。(因存在結(jié)電容，是輸入信號頻率的函數(shù)，f高到一定程度，

下降且產(chǎn)生相移。）第30頁/共129頁（1）集電極最大允許耗散功率PCM

PCM=IC?UCE=常數(shù)（決定于溫升。T硅150o、

T鍺70o性能明顯變壞）（2）集電極最大允許電流ICM使明顯下降的IC即為ICM

（通常合金小功率管選uCE=1v,由PCM

定義ICM)3.極限參數(shù)UCE

IC

U(BR)CEOICMPCM=ICUCE安全工作區(qū)第31頁/共129頁（3）極間反向擊穿電壓

如果加在PN結(jié)上反向偏置電壓太高，PN結(jié)就會反向擊穿。這些電壓不僅取決于電路本身，還和電路連接方法有關(guān)。

UCEO(BR)

：基極開路時集電極－發(fā)射極的反向擊穿電壓。UCE

IC

U(BR)CEOICMPCM=ICUCE安全工作區(qū)3.極限參數(shù)（４）晶體管的安全工作區(qū)第32頁/共129頁２.１.５晶體管的類型及選用原則

１.類型

根據(jù)材料分為硅管和鍺管；根據(jù)三個區(qū)的摻雜方式分為NPN、PNP管；根據(jù)使用的頻率范圍分為低頻管和高頻管；根據(jù)允許的功率損耗分為小功率管、中功率管和大功率管。第33頁/共129頁３.晶體管的選用原則（1）同型號的管子選反向電流較小的；（2）值不宜太大，一般在幾十～100之間；（3）要求反向電流小、工作溫度高選硅管；要求導(dǎo)通電壓低選鍺管；（4）工作信號頻率高選高頻管；開關(guān)電路選開關(guān)管；（5）保證管子工作在安全區(qū)。包括最大集電極電流、最大功耗、反向擊穿電壓、散熱條件等。第34頁/共129頁

NPN、PNP管

在放大電路中外部條件比較

ececbbNPNPNP（UE最低）（UC最低）（UC最高）（UE最高）（UBE=UON）正值（UBE=UON）負(fù)值第35頁/共129頁晶體管的應(yīng)用舉例例：測得某電路中幾只NPN晶體管三個極的直流電位如表所示，各晶體管B－E間的導(dǎo)通電壓Uon均為0.7V。試分別說明各管子的工作狀態(tài)。晶體管基極直流電位UB/V發(fā)射極直流電位UE/V集電極直流電位UC/V工作狀態(tài)T1T2T3T40.70.31-10050.7-1.70015放大放大飽和截止第36頁/共129頁2.1.6光電三極管

光電三極管依據(jù)光照的強(qiáng)度來控制集電極電流的大小。其功能可以等效為一個光電二極管和一只晶體三極管相連。e符號cce等效電路第37頁/共129頁光電晶體管的輸出特性曲線

光電三極管的輸出特性與普通三極管的輸出特性曲線相同，只是用入射光強(qiáng)度E取代基極電流IB。第38頁/共129頁2.2放大的概念和放大電路的主要性能指標(biāo)2.2.1放大的概念和放大電路的組成條件1.放大的概念

用小的變化量去控制一個較大的量的變化。要求不失真的“線性放大”。放大電路利用晶體管實(shí)現(xiàn)能量的控制與轉(zhuǎn)換。

放大作用的實(shí)質(zhì)就是晶體管的電流、電壓或功率的控制作用。輸出的較大能量來自于直流電源Vcc，而不是晶體三極管。第39頁/共129頁對象：變化量實(shí)質(zhì)：能量的控制和轉(zhuǎn)換基本特征：功率放大前提條件：不失真測試信號：正弦波能量控制器件：有源元件

放大電路中能夠控制能量轉(zhuǎn)換的元件稱為有源元件（如晶體管）。1.放大的概念第40頁/共129頁2.放大電路的組成

一般包含電壓放大電路和功率放大電路。

電壓放大電路將微弱電壓加以放大從而推動功率放大電路，通常工作在小信號狀態(tài)。

功率放大電路輸出較大的功率，推動執(zhí)行元件，工作在大信號狀態(tài)。擴(kuò)音機(jī)示意圖：VCC第41頁/共129頁要保證放大電路具有放大作用，必須滿足如下條件：（1）晶體管工作在放大區(qū)（發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏）。（2）輸入信號必須能夠作用于放大管的輸入回路。（3）當(dāng)負(fù)載接入時，放大管輸出回路的動態(tài)電流或電壓能夠作用于負(fù)載，從而使負(fù)載獲得比輸入回路信號大得多的信號電流或信號電壓。2.放大電路的組成第42頁/共129頁放大電路示意圖2.2.2放大電路的性能指標(biāo)信號源信號源內(nèi)阻輸入電壓輸出電壓輸入電阻輸出電阻負(fù)載電阻第43頁/共129頁輸入為小信號時（測試信號為正弦波）（1）放大倍數(shù)（或增益）

衡量放大電路的放大能力，定義為輸出變化量與輸入變化量之比。電壓放大電路；電流放大電路；互導(dǎo)放大電路；互阻放大電路。

根據(jù)輸入量與輸出量的不同，將放大電路分為四種類型：第44頁/共129頁1）電壓放大電路

電壓增益：輸出電壓與輸入電壓之比。源電壓增益：

輸出電壓與信號源電壓之比

輸入量與輸出量都是電壓。第45頁/共129頁輸入量與輸出量都是電流。電流增益：輸出電流與輸入電流之比電壓、電流增益都無量綱。2）電流放大電路

第46頁/共129頁互導(dǎo)增益3）互導(dǎo)放大電路

量綱為西門子

S。4）互阻放大電路

互阻增益量綱為歐姆

。輸入量是電壓，輸出量是電流。輸入量是電流，輸出量是電壓。第47頁/共129頁（2）輸入電阻Ri從放大電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻。定義為輸入電壓有效值Ui和輸入電流有效值Ii之比。

Ri表明放大電路從信號源索取電流或電壓的能力。Ri越大，電流越小，Ui越接近Us

，信號電壓Us損失越小。Ri第48頁/共129頁

輸入信號源是內(nèi)阻很小的電壓源時，要求輸入電阻盡量大，以保證信號源電壓損失盡可能小。

輸入信號源是內(nèi)阻很大的電流源時，要求輸入電阻盡量小，以保證信號源電流盡可能多流進(jìn)放大電路。

利用Ri和Rs可以求出電壓增益與源電壓增益的關(guān)系式。（2）輸入電阻Ri第49頁/共129頁（3）輸出電阻Ro從放大電路輸出端看進(jìn)去的等效電阻。負(fù)載上輸出電壓有效值空載時輸出電壓有效值Ro整理后第50頁/共129頁

RO表明放大電路的帶負(fù)載能力(指負(fù)載變化時輸出電壓的變化情況）。

Ro越小，放大電路帶電壓負(fù)載的能力越強(qiáng)。（Ro小，RL變化時，UO變化小)（3）輸出電阻Ro第51頁/共129頁

放大電路的輸出量為電壓，要求輸出電壓盡量不受負(fù)載變化影響，電路的輸出電阻應(yīng)盡量小。

放大電路的輸出量為電流，要求輸出電流盡量不受負(fù)載變化影響，電路的輸出電阻應(yīng)盡量大。（3）輸出電阻Ro第52頁/共129頁Ri、Ro是為描述電路在相互連接時彼此之間產(chǎn)生影響而引入的參數(shù)。第53頁/共129頁（4）通頻帶fbw

是用于衡量放大電路對不同頻率信號的放大能力的技術(shù)指標(biāo)。下限截止頻率上限截止頻率通頻帶fbw=fH-fL中頻放大倍數(shù)|A|fLfH0.707|Am|f|Am|第54頁/共129頁（1）非線性失真系數(shù)D

指輸出波形中的諧波成分總量與基波成分之比(各次諧波有效值與基波有效值之比）。2.輸入信號幅值較大時第55頁/共129頁（2）最大不失真輸出電壓

當(dāng)輸入電壓再增大時就會使輸出波形產(chǎn)生非線性失真時的輸出電壓（非線性失真系數(shù)不超過規(guī)定的最大輸出電壓）?？杀硎緸椋鹤畲筝敵龇?Uom)M

最大輸出有效值(Uo)M第56頁/共129頁

最大輸出功率指在輸出波形基本不失真的情況下，負(fù)載上能夠獲得的最大交流功率。

效率指直流電源能量的利用率。Po交流輸出功率Pv電源提供的平均功率（3）最大輸出功率(Po)M和效率第57頁/共129頁模擬電路中的符號直流分量：文字符號和下標(biāo)均用大寫字母。例IB、IC、UBE等。交流分量：文字符號和下標(biāo)均用小寫字母。ib、ic、ui、uo等。交直流總量：文字符號用小寫字母，下標(biāo)用大寫字母。例：iB、iC、uBE、uCE、uI、uO。（請閱讀本書前面的文字符號說明）相量或有效值:

在線性放大電路中正弦量為輸入量,輸入、輸出常用相量或有效值表示，例:、Ui等。第58頁/共129頁2.2.3單管共射放大電路的工作原理1.電路組成

RB:提供合適的IB。RC：將集電極電流變化量轉(zhuǎn)換為電壓變化量。ui，uo

：正弦輸入信號和輸出信號。C1、C2耦合電容：隔直流、通交流。Vcc:保證發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏。晶體三極管第59頁/共129頁集電極電壓2.工作原理

若參數(shù)合適，可以實(shí)現(xiàn)電壓放大。第60頁/共129頁1.晶體管放大電路的特點(diǎn)2.3晶體管放大電路的圖解分析法2.3.1晶體管放大電路的特點(diǎn)和分析方法

（１）直流量和交流量共存，直流量是電路具有放大作用的基礎(chǔ)，交流量是放大的對象。

（２）非線性。２.晶體管放大電路的分析方法

（２）小信號線性化分析法（等效電路分析法）

（１）圖解分析法第61頁/共129頁

在直流電源作用下直流量經(jīng)過的通路。

畫直流通路的要點(diǎn)：（1）電容視為開路；（2）電感線圈視為短路；（3）交流信號源視為短路，但應(yīng)保留其內(nèi)阻。1.直流通路2.３.２靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析方法第62頁/共129頁1.直流通路第63頁/共129頁2.估算靜態(tài)工作點(diǎn)

放大電路未加交流輸入信號，電路中的電壓和電流只有直流成分，叫做放大電路的“直流工作狀態(tài)”或“靜態(tài)”。

在晶體管的特性曲線上，晶體管各極直流電壓和電流的數(shù)值確定一點(diǎn)，此點(diǎn)叫做“靜態(tài)工作點(diǎn)Ｑ”。第64頁/共129頁2.估算靜態(tài)工作點(diǎn)可以用近似計(jì)算（估算）的方法求解Ｑ點(diǎn)。為什么要設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)?

設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，以保證放大電路不產(chǎn)生失真，靜態(tài)工作點(diǎn)還影響著放大電路幾乎所有的動態(tài)參數(shù)。第65頁/共129頁例２-１用估算法求圖示電路的靜態(tài)工作點(diǎn)解：首先畫出電路的直流通路.第66頁/共129頁直流通路基極電流集電極電流UBEQ:硅管為0.7V

鍺管為0.2V靜態(tài)工作點(diǎn)電壓第67頁/共129頁３.圖解法確定靜態(tài)工作點(diǎn)Q（UCEQ、ICQ）通常輸入回路直接用估算法求出IBQ。確定輸出回路方程非線性：IC=f(UCE)線性：UCE=VCC－ICRC兩條曲線交點(diǎn)即Q(UCEQ，ICQ)點(diǎn)。第68頁/共129頁斜率-1/RCVCC/RC

輸出回路滿足UCE=VCC－ICRC的直線叫直流負(fù)載線。直流負(fù)載線過（VCC，0)，(0，VCC/RC)點(diǎn)，斜率-1/RC。第69頁/共129頁１.交流通路

輸入信號作用下交流信號流經(jīng)的通路，用于研究動態(tài)參數(shù)。（1）容量大的電容視為短路；（2）無內(nèi)阻的直流電源視為短路。2.3.３動態(tài)工作情況的圖解分析畫交流通路的要點(diǎn)：第70頁/共129頁交流通路第71頁/共129頁２.放大電路接入正弦信號(未接入負(fù)載電阻)uBE

各電壓和電流都在原靜態(tài)基礎(chǔ)上疊加了一個交流量。第72頁/共129頁２.放大電路接入正弦信號(未接入負(fù)載電阻)uo=uce第73頁/共129頁輸出電壓與輸入電壓的變化反相第74頁/共129頁3.電路中電流、電壓波形注意uo和uiic反相第75頁/共129頁1）輸出電壓與輸入電壓為頻率相同的正弦波，但幅值增大，“線性放大”。2）輸出電壓與輸入電壓相位相反，即相差180,

Au為負(fù)值。第76頁/共129頁4.交流負(fù)載線（電路輸出端接負(fù)載電阻）滿足此關(guān)系式且過Q點(diǎn)的直線，叫做“交流負(fù)載線”。根據(jù)交流通路可以得到第77頁/共129頁交流負(fù)載線的斜率:直流負(fù)載線的斜率:兩者相交于Q點(diǎn)，交流負(fù)載線更陡，動態(tài)范圍更小。交流負(fù)載線ICQUCEQ4.交流負(fù)載線（電路輸出端接負(fù)載電阻）第78頁/共129頁Q點(diǎn)合適且輸入信號幅值較小時無波形失真.2.2.4靜態(tài)工作點(diǎn)的選擇１.靜態(tài)工作點(diǎn)的位置對輸出波形的影響第79頁/共129頁晶體管截止而產(chǎn)生的失真為截止失真?，F(xiàn)象：輸出電壓波形出現(xiàn)削頂失真。提高靜態(tài)工作點(diǎn)。如何提高？1、Q點(diǎn)較低時的情況:uo波形:解決方法：第80頁/共129頁晶體管飽和而產(chǎn)生的失真為飽和失真?，F(xiàn)象:輸出電壓波形出現(xiàn)削底失真。

增大RB(減小IBQ)，減小RC(增大負(fù)載線斜率)。uo波形2、Q點(diǎn)較高的情況:

解決方法：降低靜態(tài)工作點(diǎn)。第81頁/共129頁電路參數(shù)對工作狀態(tài)的影響第82頁/共129頁２.最大不失真輸出電壓幅值、有效值

不飽和最大輸出幅值:UCEQ-UCES

不截止最大輸出幅值:ICQRL′

取二者較小的一個。

UCEQ-UCESICQRL′第83頁/共129頁(1)Q1→Q2：RC減少；

IB=10μA020μA30μA40μA42612uCE/VQ23124Q1iC

/mA810Q3Q4VCC/RCVCC(3)Q3→Q4：VCC增大；(2)Q2→Q3：Rb減少或VBB增大；VBBVCCRCRbT+_ui+_uo例：1.電路中靜態(tài)工作點(diǎn)從Q1移到Q2、Q2移到Q3、Q3移到Q4的原因有哪些?第84頁/共129頁

2.當(dāng)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)分別是Q1～Q4時，哪種情況下最容易產(chǎn)生截止失真？IB=10μAuCE/V020μA30μA40μA42612Q23124Q1iC

/mA810Q3Q4VCC/RCVCCQ2最容易截止失真；Q4的最大不失真電壓最大。Q3最容易飽和失真；

哪種情況下最容易產(chǎn)生飽和失真？

哪種情況下最大不失真輸出電壓(Uom)M最大？第85頁/共129頁圖解法的適用范圍

適用于分析輸入信號幅值比較大而工作頻率f不太高時的情況。實(shí)際應(yīng)用中，多用于分析Q點(diǎn)位置、最大不失真輸出電壓和波形失真。第86頁/共129頁１.晶體管的直流模型2.４等效電路法

在一定條件下,將晶體管的特性線性化,建立線性模型,在誤差允許范圍內(nèi)用線性電路分析晶體管電路。2.４.１晶體管的直流模型及靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算第87頁/共129頁靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算RBRC直流等效電路第88頁/共129頁

放大電路的輸入信號很小時，可以在靜態(tài)工作點(diǎn)附近的小范圍內(nèi)用直線段近似地代替晶體管特性曲線，三極管就可以用線性雙口網(wǎng)絡(luò)來等效。2.４.２晶體管的低頻小信號模型及其參數(shù)

低頻是指信號頻率遠(yuǎn)低于晶體管的“特征頻率”。第89頁/共129頁1.晶體管在共射接法下的Ｈ參數(shù)VT＋－＋－UbeUceIbIcIB/AUBE/V0UCE

≥

1V0V0.5V

將晶體管看成一個雙口網(wǎng)絡(luò)。輸入和輸出。IC

/mAUCE

/V0IB2IB1IB3IB4IB5輸入特性輸出特性第90頁/共129頁3.簡化的Ｈ參數(shù)等效模型.UceUberbe

Ib+-+-VT＋－＋－UbeUceIbIc第91頁/共129頁IEQ單位為mA，rb’e與 Q點(diǎn)有關(guān)。rb’e為發(fā)射結(jié)電阻。求rbe(以NPN管為例)

根據(jù)晶體管的電流方程存在:第92頁/共129頁rbb’一般取300Ω。與Q點(diǎn)有關(guān)。也可以用阻抗折算原理求出rbe。（注意單位！）第93頁/共129頁

１）該模型只能用于求各交流量之間的關(guān)系，不能用來求靜態(tài)量。２）參數(shù)都是在Q點(diǎn)處定義，與Q點(diǎn)有關(guān)，且只能用于低頻小信號。３）PNP型和NPN型晶體管的Ｈ參數(shù)模型相同。4.應(yīng)用Ｈ參數(shù)模型應(yīng)注意的問題第94頁/共129頁2.4.３共射基本放大電路動態(tài)性能的Ｈ參數(shù)模型分析法１、畫出微變等效電路圖微變等效電路電路圖第95頁/共129頁1.電壓增益交流參數(shù)與直流參數(shù)有關(guān)，即交流性能指標(biāo)受靜態(tài)工作點(diǎn)影響。

分析放大電路的交流性能指標(biāo)時，應(yīng)先進(jìn)行靜態(tài)分析,先靜態(tài)，后動態(tài)。注意負(fù)號!第96頁/共129頁2.輸入電阻第97頁/共129頁3.輸出電阻

由求輸出電阻定義，信號源短路，保留內(nèi)阻，去掉負(fù)載電阻，在輸出端加電壓，產(chǎn)生電流，有:(令輸入信號短路后,基極及集電極電流均等于0。)第98頁/共129頁例:在圖示電路中，Rs=500Ω;晶體管的β=38,導(dǎo)通時的UBEQ=0.7V,rbb’=300。求電路的、Ri、

Ro和。解：先確定靜態(tài)工作點(diǎn)。第99頁/共129頁電壓增益微變等效電路源電壓放大倍數(shù)第100頁/共129頁輸入電阻輸出電阻輸出電阻不含負(fù)載電阻第101頁/共129頁問題的提出：

環(huán)境溫度變化、電源電壓波動、元件老化會引起晶體管參數(shù)的變化，造成電路靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定。其中溫度影響最為突出。

必需從電路設(shè)計(jì)上解決靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定問題。2.5其他基本放大電路2.５.１分壓式偏置穩(wěn)定共射放大電路

Q點(diǎn)不穩(wěn)，會產(chǎn)生失真,影響動態(tài)參數(shù)rbe，從而影響Au、Ri

。嚴(yán)重時可能會造成電路無法正常工作。只有Q點(diǎn)合適時動態(tài)分析才有意義。第102頁/共129頁RB1、RB2為基極分壓電阻1.分壓式偏置穩(wěn)定共射放大電路的靜態(tài)分析電路組成:IBI2I1BRCIC

UCERB1VCCIERB2ReUBQ直流通路+VCCRCC1C2VTRLRB2RE++RB1+-+-第103頁/共129頁IBI2I1BRCIC

UCERB1VCCIERB2ReUBQI1=I2+IBQI1>>IBQI2≈I1UB幾乎只與電阻和電源有關(guān)，與晶體管參數(shù)無關(guān)。(1)基極電位UB第104頁/共129頁（2）電流ICQ、IEQ的穩(wěn)定穩(wěn)定Q點(diǎn)的調(diào)整過程可表示為：形成負(fù)反饋T(℃)IC(IE)UE(因?yàn)閁BQ基本不變)UBEIC

IBIBI2I1BRCIC

UCERB1VCCIERB2REUBQ第105頁/共129頁

Q點(diǎn)穩(wěn)定的原因：

+VCCRCC1C2VTRLRB2RE++RB1+-+-①UBQ在溫度變化時基本穩(wěn)定。②RE的直流負(fù)反饋?zhàn)饔?。?06頁/共129頁Au=–RC//RLrbe+（1+）RＥ2.分壓式偏置穩(wěn)定共射放大電路的動態(tài)分析畫出微變等效電路（1）電壓增益利用阻抗折算原理需乘(1+)rbe

Uo?Ui?

Ib?

?RCRLRＥ

Ie++－RＢ2RＢ1

Ib?－第107頁/共129頁RiRi

=RＢ1

//RＢ2

//=

RＢ1

//RＢ2

//[rbe

+（1+）RＥ]（2）輸入電阻RＢ2RＢ1

Ib?rbe

Uo?Ui?

Ib?

?RCRLRＥ

Ie++－RiRi－第108頁/共129頁（3）輸出電阻RＢ2RＢ1

Ib?rbe

Uo?Ui?

Ib?

?RCRLRＥ

Ie++－RiRi－RO第109頁/共129頁

分壓式偏置電路引入的射極電阻RE穩(wěn)定了靜態(tài)工作點(diǎn)，提高了輸入電阻,但降低了電壓增益。

在RE上并聯(lián)旁路電容CE可以在不影響動態(tài)性能的前提下，穩(wěn)定靜態(tài)點(diǎn)。+VCCRCC1C2VTRLRB2RE++RB1+-+-CE第110頁/共129頁Uo?RCRLUi?RB2RB1rbe

Ib?Ib?（1）電壓增益（2）輸入電阻（3）輸出電阻第111頁/共129頁2.5.2基本共集放大電路(射極輸出器）１.共集放大電路的特點(diǎn)及分析+VCCC1C2VTRLRE++RB+-+-Rs負(fù)載接在發(fā)射極,集電極直接(或通過小電阻)接電源。第112頁/共129頁直流通路RBRET+VCCIBQIEQ（1）靜態(tài)工作點(diǎn)分析+VCCC1C2VTRLRE++RB+-+-Rs第113頁/共129頁(2)電壓增益畫交流等效電路(1+)R'LAu=rbe

+(1+)R'L其中Uo、Ui同相，Au1Uo

Ui。又稱射極跟隨器。RBrbe

Ib

IbUo

bce?RE++__Ie.....RLUs._Ui.++VCCC1C2VTRLRE++RB+-+-Rs第114頁/共129頁（3）輸入電阻利用阻抗折算原理,輸出回路電阻折合到輸入回路需乘(1+)RiRBrbe

Ib

IbUo

bce?RE++__Ie.....RLUs.R'i第115頁/共129頁（3）輸出電阻Ro.（輸入信號短路，去掉負(fù)載，在輸出端加電壓）輸入回路電阻折合到輸出回路需除(1+)Io