第二章半導體三極管及放大電路基礎第一節(jié)學習要求

第二節(jié)半導體三極管

第三節(jié)共射極放大電路

第四節(jié)圖解分析法

第五節(jié)小信號模型分析法

第六節(jié)放大電路的工作點穩(wěn)定問題

第七節(jié)共集電極電路

第八節(jié)放大電路的頻率響應概述

第九節(jié)本章小結第一節(jié)學習要求（1）掌握基本放大電路的兩種基本分析方法--圖解法與微變等效電路法。會用圖解法分析電路參數(shù)對電路靜態(tài)工作點的影響和分析波形失真等；會用微變等效電路法估算電壓增益、電路輸入、輸出阻抗等動態(tài)指標。（2）熟悉基本放大電路的三種組態(tài)及特點；掌握工作點穩(wěn)定電路的工作原理。（3）掌握頻率響應的概念。了解共發(fā)射極電路頻率特性的分析方法和上、下限截止頻率的概念。第二節(jié)半導體三極管（BJT）BJT是通過一定的工藝，將兩個PN結結合在一起的器件，由于PN結之間的相互影響，使BJT表現(xiàn)出不同于單個PN結的特性而具有電流放大，從而使PN結的應用發(fā)生了質的飛躍。本節(jié)將圍繞BJT為什么具有電流放大作用這個核心問題，討論BJT的結構、內部載流子的運動過程以及它的特性曲線和參數(shù)。一、BJT的結構簡介BJT又常稱為晶體管，它的種類很多。按照頻率分，有高頻管、低頻管；按照功率分，有小、中、大功率管；按照半導體材料分，有硅管、鍺管；根據(jù)結構不同，又可分成NPN型和PNP型等等。但從它們的外形來看，BJT都有三個電極，如圖3.1所示。

圖3.1是NPN型BJT的示意圖。它是由兩個PN結的三層半導體制成的。中間是一塊很薄的P型半導體(幾微米~幾十微米)，兩邊各為一塊N型半導體。從三塊半導體上各自接出的一根引線就是BJT的三個電極，它們分別叫做發(fā)射極e、基極b和集電極c，對應的每塊半導體稱為發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)。雖然發(fā)射區(qū)和集電區(qū)都是N型半導體，但是發(fā)射區(qū)比集電區(qū)摻的雜質多。在幾何尺寸上，集電區(qū)的面積比發(fā)射區(qū)的大，這從圖3.1也可看到，因此它們并不是對稱的。二、BJT的電流分配與放大作用1、BJT內部載流子的傳輸過程BJT工作于放大狀態(tài)的基本條件：發(fā)射結正偏、集電結反偏。

在外加電壓的作用下，BJT內部載流子的傳輸過程為：

（1）發(fā)射極注入電子由于發(fā)射結外加正向電壓VEE，因此發(fā)射結的空間電荷區(qū)變窄，這時發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子電子不斷通過發(fā)射結擴散到基區(qū)，形成發(fā)射極電流IE，其方向與電子流動方向相反，如圖3.2所示。

（2）電子在基區(qū)中的擴散與復合

由發(fā)射區(qū)來的電子注入基區(qū)后，就在基區(qū)靠近發(fā)射結的邊界積累起來，右基區(qū)中形成了一定的濃度梯度，靠近發(fā)射結附近濃度最高，離發(fā)射結越遠濃度越小。因此，電子就要向集電結的方向擴散，在擴散過程中又會與基區(qū)中的空穴復合，同時接在基區(qū)的電源VEE的正端則不斷從基區(qū)拉走電子，好像不斷供給基區(qū)空穴。電子復合的數(shù)目與電源從基區(qū)拉走的電子數(shù)目相等，使基區(qū)的空穴濃度基本維持不變。這樣就形成了基極電流IB，所以基極電流就是電子在基區(qū)與空穴復合的電流。也就是說，注人基區(qū)的電子有一部分未到達集電結，如復合越多，則到達集電結的電子越少，對放大是不利的。所以為了減小復合，常把基區(qū)做得很薄(幾微米)，并使基區(qū)摻入雜質的濃度很低，因而電子在擴散過程中實際上與空穴復合的數(shù)量很少，大部分都能到達集電結。（3）集電區(qū)收集電子

集電結外加反向電壓，其集電結的內電場非常強，且電場方向從C區(qū)指向B區(qū)。使集電區(qū)的電子和基區(qū)的空穴很難通過集電結，但對基區(qū)擴散到集電結邊緣的電子卻有很強的吸引力，使電子很快地漂移過集電結為集電區(qū)所收集，形成集電極電流IC。與此同時，集電區(qū)的空穴也會在該電場的作用下，漂移到基區(qū)，形成很小的反向飽和電流ICB0。2、電流分配關系與正向偏置的二極管電流類似，發(fā)射極電流iE與vBE成指數(shù)關系：

集電極電流iC是iE的一部分，即：式中β稱為BJT的電流放大系數(shù)三、BJT的特性曲線１.共射極電路的特性曲線（1）輸入特性VCE=0V時，b、e間加正向電壓，這時發(fā)射結和集電結均為正偏，相當于兩個二極管正向并聯(lián)的特性。

VCE≥1V時，這時集電結反偏，從發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的電子絕大部分都漂移到集電極，只有小部分與空穴復合形成IB。vCE>1V以后，IC增加很少，因此IB的變化量也很少，可以忽略vCE對IB的影響，即輸入特性曲線都重合。

注意:發(fā)射結開始導通的電壓vBE：0.6V~0.7V(硅管)，0.1~0.3V(鍺管)

（2）輸出特性曲線

對于一確定的iB值，iC隨VCE的變化形成一條曲線，給出多個不同的iB值，就產(chǎn)生一個曲線族。如圖3.6所示。

①IB=0V，IC=ICEOBJT截止，無放大作用，因此對應IB=0的輸出特性曲線以下的區(qū)域稱為截止區(qū)如圖3.6所示。

②IB﹥0，VCE<1V，iC隨IB的變化不遵循的規(guī)律，而且iC隨VCE的變化也是非線性的，所以該區(qū)域稱為飽和區(qū)。

③IB﹥0、VCE≥1V，iC隨iB的變化情況為：或

在這個區(qū)域中IC幾乎不隨VCE變化，對應于每一個IB值的特性曲線都幾乎與水平軸平行，因此該區(qū)域稱為線性區(qū)或放大區(qū)。四、BJT的主要參數(shù)BJT的參數(shù)是用來表征管子性能優(yōu)劣相適應范圍的，它是選用BJT的依據(jù)。了解這些參數(shù)的意義，對于合理使用和充分利用BJT達到設計電路的經(jīng)濟性和可靠性是十分必要的。1.流放大系數(shù)BJT在共射極接法時的電流放大系數(shù)，根據(jù)工作狀態(tài)的不同，在直流和交流兩種情況下分別用符號和表示。其中

上式表明:BJT集電極的直流電流IC與基極的直流電流IB的比值，就是BJT接成共射極電路時的直流電流放大系數(shù)，有時用hFE來代表。

但是，BJT常常工作在有信號輸人的情況下，這時基極電流產(chǎn)生一個變化量，相應的集電極電流變化量為，則與之比稱為BJT的交流電流放大系數(shù)，記作即2.極間反向電流（1）集電極-基極反向飽和電流ICBO。表示發(fā)射極開路，c、b間加上一定的反向電壓時的電流。（2）集電極-發(fā)射極反向飽和電流（穿透電流）ICEO。表示基極開路，c、e間加上一定的反向電壓時的集電極電流。3.極限參數(shù)（1）集電極最大允許電流ICM。表示BJT的參數(shù)變化不超過允許值時集電極允許的最大電流。當電流超過ICM時，三極管的性能將顯著下降，甚至有燒壞管子的可能。

（2）集電極最大允許功耗PCM。表示BJT的集電結允許損耗功率的最大值。超過此值時，三極管的性能將變壞或燒毀。

（3）反向擊穿電壓V（BR）CEO。表示基極開路，c、e間的反向擊穿電壓。4、晶體管的選擇（1）依使用條件選PCM在安全區(qū)工作的管子，并給予適當?shù)纳嵋蟆?/p>

（2）要注意工作時反向擊穿電壓，特別是VCE不應超過V（BR）CEO。

（3）要注意工作時的最大集電極電流IC不應超過ICM。

（4）要依使用要求：是小功率還是大功率，低頻、高頻還是超高頻，工作電源的極性，β值大小要求。返回第三節(jié)共射極放大電路在實踐中，放大電路的用途是非常廣泛的，它能夠利用BJT的電流控制作用把微弱的電信號增強到所要求的數(shù)值，例如常見的擴音機就是一個把微弱的聲音變大的放大電路。聲音先經(jīng)過話筒變成微弱的電信號，經(jīng)過放大器，利用BJT的控制作用，把電源供給的能量轉為較強的電信號，然后經(jīng)過揚聲器(喇叭)還原成為放大了的聲音。

為了了解放大器的工作原理，先從最基本的放大電路開始討論。一、共射極基本放大電路的組成

在圖3.7所示的單管放大電路中，采用NPN型硅BJT，VCC是集電極回路的直流電源(一般在幾伏到幾十伏的范圍)，它的負端接發(fā)射極,正端通過電阻R接集電極，以保證集電結為反向偏置；R是集電極電阻(一般在幾千歐至幾十千歐的范圍)，它的作用是將BJT的集電極電流iC的變化轉變?yōu)榧姌O電壓VCE的變化。VBB是基極回路的直流電源,它的負端接發(fā)射極，正端通過基極電阻Rb接基極，以保證發(fā)射結為正向偏置，并通過基極電阻Rb(一般在幾千歐至幾百千歐的范圍)(一般在幾十千歐至幾百千歐的范圍)，由VBB供給基極一個合適的基極電流對于硅管，VBE約為0.7V左右，對于鍺管，VBE約為0.2V左右，而VBB一般在幾伏至幾十伏的范圍內(常取VBB=VCC)，即VBB＞＞VBE，所以近似有

由上式可見，這個電路的偏流IB決定于VB，和Rb的大小，VBB和Rb經(jīng)確定后，偏流IB就是固定的，所以這種電路稱為固定偏流電路。Rb又稱為基極偏且電阻。

電容Cb1和Cb2稱為隔直電容或耦合電容(一般在幾微法到幾十微法的范圍)，它們在電路中的作用是"傳送交流，隔離直流"。

值得指出的是，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，即在輸入端加一個能量較小的信號，通過BJT的基極電流去控制流過集電極電路的電流，從而將直流電源VCC的能量轉化為所需要的形式供給負載。因此，放大作用實質上是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。二、共射極基本放大電路的工作過程

待放大的輸人電壓vi從電路的A、O兩點(稱為放大電路的輸入端)輸入，放大電路的輸出電壓Vo由B、O兩點(稱為放大電路的輸出端)輸出。輸入端的交流電壓vi通過電容Cb，加到BJT的發(fā)射結，從而引起基極電流iB相應的變化。iB的變化使集電極電流iC隨之變化。iC的變化量在集電極電阻RC上產(chǎn)生壓降。集電極電壓vCE=VCC一iCRC，當iC的瞬時值增加時，vCE就要減小，所以vCE的變化恰與iC相反。vCE中的變化量經(jīng)過電容Cb，傳送到輸出端成為輸出電壓Vo。如果電路參數(shù)選擇適當，v0的幅度將比vi大得多，從而達到放大的目的，對應的電流、電壓波形示于圖3.8中。

在半導體電路中，常把輸人電壓、輸出電壓以及直流電源Vcc和VBB的共同端點(0點)稱為"地"，用符號"⊥"表示(注意，實際上這一點并不真正接到大地上)，并以地端作為零電位點(參考電位點)。這樣，電路中各點的電位實際上就是該點與地之間的電壓(即電位差)。例如Vc就是指集電極對地的電壓。這些概念和術語，前面已作過初步的介紹，但這里所討論的放大電路要復雜得多。三、共射極放大電路的簡化

為了分析方便，我們規(guī)定:電壓的正方向是以共同端(0點)為負端，其他各點為正端。圖3.9中所標出的"十"、"一"號分別表示各電壓的假定正方向；而電流的假定正方向如圖中的箭頭所示，即ic、ib以流入電極為正；iE則以流出電極為正。圖中表示電流、電壓的符號的意義如下：

VBE、IB－（大寫符號，大寫下標）表示直流值。

vbe、ib－（小寫符號，小寫下標）表示瞬時值。

vBE、iB－（小寫符號，大寫下標）表示交直流量之和。

Vbe、Ib－（大寫符號，小寫下標）表示交流有效值。

圖3.9是簡化后共射極放大電路，它是工程實際中用得較廣泛的一種電路組態(tài)。為了簡化電路，一般選取VCC=VBB，如圖3.9所示。左圖是右圖的習慣畫法。返回第四節(jié)圖解分析法一、靜態(tài)工作情況分析我們把放大電路未加入信號VS時的狀態(tài)稱為靜態(tài)，此時電路的電壓（電流）值稱為靜態(tài)值，可用IBQ、ICQ、VCEQ表示。這些值在特性曲線上確定一點，這一點就稱為Q點。

當放大電路輸入信號后，電路中各處的電壓、電流便處于變動狀態(tài)，這時電路處于動態(tài)工作情況，簡稱動態(tài)。對于靜態(tài)工作情況，可以近似地進行估算，也可用圖解法求解。

1.近似估算Q點這里以圖3.10所示電路為例估算電路的Q點。（1）畫出電路的直流通路如圖3.10所示。畫直流通路時，要將耦合電容Cb1、Cb2當成開路；（2）由VCC、Rb和三極管T構成的基極回路可得：

（3）利用IC=βIB的關系，可以求得ICQ（4）從VCC、Rc和三極管T構成的集電極回路可得：2、用圖解法確定Q點（1）作出電路非線性部分（包括由廠家提供或從手冊中獲得特性曲線和確定其偏流的VCC、Rb）的V-I特性如圖3.11所示。

（2）作出線性部分的V-I特性--直流負載線根據(jù)：VCEQ=VCC-ICRC

令iC=0，得vCE=VCC

令vCE=0，得iC=VCC/RC畫出由（VCC，0）和（0，VCC/Rc）兩點決定的直線，顯然這是一條斜率為-1/Rc的直線。由于討論的是靜態(tài)工作情況，電路中的電壓、電流值都是直流量，所以上述直線稱為直流負載線。（3）由電路的線性與非線性兩部分V-I特性的交點確定Q點（VCEQ，ICQ）二、動態(tài)工作情況分析1、放大電路在接入正弦信號時的工作情況當接入正弦信號時，電路將處在動態(tài)工作情況，可以根據(jù)輸入信號電壓vi通過圖解確定輸出電壓vo，從而可以得出vi與vo之間的相位關系和動態(tài)范圍。圖解的步驟是先根據(jù)輸入信號電壓vi在輸入特性上畫出iB的波形，然后根據(jù)iB的變化在輸出特性上畫出ic和vBE的波形。(1)根據(jù)vi在輸入特性上求iB設放大電路的輸入電壓正弦波，當它加到放大電路的輸入端后，BJT的基極和發(fā)射極之間的電壓vBE就是在原有直流電壓VBE的基礎上疊加了一個交流量vi(vbe)，根據(jù)vBE的變化規(guī)律，便可從輸入特性畫出對應的iB的波形圖，如圖3.12所示。由圖上可讀出對應于峰值為0.02V的輸入電壓，基極電流iB將在60μA與20μA之間變動。（2）根據(jù)iB在輸出特性曲線上求iC和vBE因為放大電路的直流負載線是不變的，當iB在60μA與20μA之間變動時，直流負載線與輸出特性的交點也會隨之而變，對應于iB=60μA的一條輸出特性與直流負載線的交點是Q'點，對應于iB=20μA的一條輸出特性與直流負載線的交點是0''點，所以放大電路只能在負載線的Q'0''段上工作，即放大電路的工作點隨著iB的變動將沿著直流負載線在Q'與0''點之間移動，因此，直線段Q'0''是工作點移動的軌跡，通常稱為動態(tài)工作范圍。由圖可見，在vi的正半周，vi先由40μA增大到60μA，放大電路的工作點將由Q點移到Q'點，相應的iC和IC增到最大值，而vCE由原來的VCE減小到最小值；然后iB由60μA減小到40μA，放大電路的工作點將由Q'回到Q，相應的iC也由最大值回到IC，而vCE則由最小值回到VCE。在的負半周，其變化規(guī)律恰好相反，放大電路的工作點先由Q移到Q"，再由Q"回到Q點。這樣，就可在坐標平面上畫出對應的iB、iC和vCE的波形圖，如圖3.12所示，vCE中的交流量vce的波形就是輸出電壓v0的波形。

綜上分析，可總結如下幾點：

①沒有輸入信號電壓時，BJT各電極都是恒定的電流和電壓(IB、IC、VCE)，當在放大電路輸入端加入輸入信號電壓后，iB、ic、vCE都在原來靜態(tài)直流量的基礎上疊加了一個交流量，即

iB=IB+ib,iC=IC+ic,vCE=VCE+vce

因此，放大電路中電壓、電流包含兩個分量：一個是靜態(tài)工作情況決定的直流成分IB、IC、VCE；另一個是由輸入電壓引起的交流成分ib、ic和vce。雖然這些電流、電壓的瞬時值是變化的，但它們的方向始終是不變的。

②vCE中的交流分量vce(即經(jīng)Cb2隔直后的交流輸出電壓vo)的幅度遠比vi為大，且同為正弦波電壓，體現(xiàn)了放大作用。

③從圖3.12中還可以看到，v0(vce)與vi相位相反。這種現(xiàn)象稱為放大電路的反相作用，因而共射極放大電路又叫做反相電壓放大器，它是一種重要的電路組態(tài)。

圖3.13共射極電路

④合適的靜態(tài)工作點是電路實現(xiàn)不失真放大的必要條件2.交流負載線放大電路在工作時，輸出端總要接上一定的負載，如在圖3.13中，負載電阻RL=4kΩ，這時放大電路的工作情況是否會因為RL的接人而受到影響呢?這是下面所要討論的問題。

（1）畫交流通路

在靜態(tài)時，由于隔直電容Cb2比的作用，RL對電路的Q點無影響。

動態(tài)工作時的情況則不同，隔直電容Cb1和Cb2在具有一定頻率的信號作用下，其容抗可以忽略；同時考慮到電源Vcc的內阻很小，可視為短路。這樣便可畫出圖3.13的交流通路如圖3.14所示。此時圖中的電壓和電流都是交流成分。

（2）計算交流負載電阻的阻值由圖3.14中可以看出，放大電路的交流負載電阻為RL與RC的并聯(lián)值，即（3）畫交流負載線

可見，交流負載線要比直流負載線更陡一些。另外交流負載線和直流負載線必然在Q點相交，這是因為在線性工作范圍內，輸人電壓在變化過程中是一定經(jīng)過零點的。在通過零點時vi=0，因此，這一時刻既是動態(tài)過程中的一個點，又與靜態(tài)工作情況相符，所以這一時刻的iC和vCE應同時在兩條負載線上，這只有是兩條負載線的交點才有可能。因此只要再確定一點即可畫出交流負載線。由圖3.15中可知，icp≈ICQ=1.5mA，RL′=2kW，則vop=ICQRL′=3V

只要作過Q（VCEQ，ICQ）和vCEM（vCEM，0）的直線即可獲得交流負載線。返回第五節(jié)小信號模型（微變等效電路）分析法如果放大電路的輸入信號電壓很小，就可以設想把BJT小范圍內的特性曲線近似地用直線來代替，從而可以把BJT這個非線性器件所組成的電路當作線性電路來處理，這就是BJT小信號建模的指導思想。這種方法是把非線性問題線性化的工程處理方法。關于BJT的小信號建模，通常有兩種方法，一種是已知網(wǎng)絡的特性方程，按此方程畫出小信號模型；另一種則是從網(wǎng)絡所代表的BJT的物理機構出發(fā)加以分析，再用電阻、電容、電感等電路元件來模擬其物理過程，從而得出模型。本節(jié)從方程出發(fā)結合特性曲線來建立小信號模型。一、BJT的小信號模型1.BJTH參數(shù)的引出

BJT在共射極接法時，可表示為圖3.16所示的雙口網(wǎng)絡。BJT的特性曲線用圖形描述了管子內部電壓、電流的關系。而BJT的參數(shù)，則是用數(shù)學形式表示管子內部電壓、電流微變量的關系，兩種方法都是表征管子性能、反映管內物理過程的，因而兩者之間必然具有密切的內在聯(lián)系。下面從管子的特性曲線出發(fā)，來找出BJT的參數(shù)。圖3.16中的輸入回路和輸出回路電壓、電流的關系可分別表示為

vBE=f1(iB,vCE)iC=f2(iB,vCE)如果BJT工作在小信號下，考慮電壓、電流之間的微變關系，對上面兩式取全微分可得：在上面兩個式子中，由于dvBE、dvCE、diB、diC代表無限小的信號增量，也就是可以用電流、電壓的交流分量來代替。即：式中hiehrehfehoe稱為BJT的H參數(shù)，其中

2.BJT的H參數(shù)模型（1）H參數(shù)模型的引出

vbe=hieib+hrevce表示輸入回路方程，它表明輸人電壓vbe是由兩個電壓相加構成的，其中一個是hfeib，表示輸入電流ib在rbe上的電壓降；另一個是hfevce，表示輸出電壓vce對輸入回路的反作用，用一個電壓源來代表。如圖3.17左邊的輸入端等效電路，這是戴維南等效電路的形式。ic=hfeib+hoevce表示輸出回路方程，它表明輸出電流ic是由兩個并聯(lián)支路的電流相加而成的，一個是由基極電流ib引起的ic=hfeib，用電流源表示；另一個是由于輸出電壓加在輸出電阻l/hoe上引起的電流，即vcehoe。這樣，又得到圖3.17右邊的輸出端等效電路，這是諾頓等效電路的形式。由此得到包含四個H參數(shù)的BJT的小信號模型，這就是把BJT線性化后的線性模型。在分析計算時，可以利用這個模型來代替BJT，從而可以把BJT電路當作線性電路來處理，使復雜電路的計算大為簡化。因此，它在電子電路分析中應用得很廣泛。用電子電路中的習慣符號表示四個H參數(shù)的BJT微變等效電路如圖3.17所示。（2）模型的簡化對于共射接法的三極管微變等效電路，H參數(shù)的量級一般是：由這些具體數(shù)字可見，hre和hoe相對而言是很小的，對于低頻放大電路，輸入回路中hrevce比vbe小得多，而輸出回路中負載電阻RC(或RL)比BJT輸出電阻l/hoe小得多，所以在模型中常?？梢园裩oe和hre忽略掉，這在工程計算上不會帶來顯著的誤差。因此圖3.17可改畫成圖3.18。利用這個簡化模型來表示BJT時，將使BJT放大電路的分析計算進一步簡化。當負載電阻Rc(RL)較小，滿足Rc(RL)/rce＜0.1的條件時，利用這個簡化模型來分析低頻放大電路所得放大電路的各主要指標，如電壓增益、電流增益、放大電路的輸入電阻及輸出電阻等，其誤差不會超過10%。這在工程上已能滿足要求了。

（3）H參數(shù)的確定應用H參數(shù)等效電路來分析放大電路時，首先必須得到BJT在Q點處的H參數(shù)。由于BJT本身參數(shù)的分散性以及參數(shù)會隨Q點變化而改變，實際上在計算時不能直接采用手冊上提供的數(shù)據(jù)，因此在計算電路之前，首先必須確定所用的BJT在給定Q點上的H參數(shù)。獲得H參數(shù)的方法可采用H參數(shù)測試儀，或利用BJT特性圖示儀測量β和rbe，rbe也可以借助下面的公式進行估算：

式中rbb＇為基區(qū)體電阻，對于低頻小功率管，rbb＇約為200Ω左右。這樣上式可改寫為式中VT為溫度的電壓當量，前已述及在室溫(3ooK)時，其值為26mV。應當注意的是，上式的適用范圍為0.1mA＜IE＜5mA，實驗表明，超越此范圍，將帶來較大的誤差。幾點說明：（1）四個參數(shù)均對交流變化量而言，只能解決交流分量的計算，不能用于計算Q。（2）采用此法分析放大電路的步驟是：①確定Q點；

②求出Q點附近的微變等效參數(shù)；

③畫放大電路的微變等效電路；

④求解AV、Ri、Ro。二、用H參數(shù)小信號模型分析共發(fā)射極基本放大電路例題1：原理電路如圖3.19所示

（1）確定Q點（2）求出Q點附近的微變等效參數(shù)

（3）畫放大電路的微變等效電路

畫微變等效電路的步驟：①畫出交流等效電路，將電源和電容器視為短路；

②用BJT的H參數(shù)等效電路代替交流通路中的BJT符號

③標出各支路和節(jié)點之間的電流、電壓關系

（4）求解Av、Ri、Ro

①求AV

根據(jù)定義：

由圖可得：②計算輸入電阻Ri

根據(jù)定義：

③計算輸出電阻R0根據(jù)定義：返回第六節(jié)放大電路的工作點穩(wěn)定問題一、放大電路的靜態(tài)工作點Q的重要性一個放大電路的性能與靜態(tài)工作點Q的位置有著十分密切的關系，而靜態(tài)工作點是由晶體管參數(shù)和放大器偏置電路共同決定的。晶體管是一個對溫度非常敏感的器件，當環(huán)境溫度改變時，其參數(shù)會隨之改變。這樣，放大器的靜態(tài)工作點將發(fā)生變化，從而引起性能發(fā)生改變。因此，晶體管電路的溫度穩(wěn)定性，是必須重視的問題。二、溫度對晶體管參數(shù)的影響以圖3.23所示共射極電路為例，分析溫度對晶體管參數(shù)的影響：

（1）當溫度升高時，基極門限電壓VBE減小。由電路的輸入回路VCC=IBQRb+VBE可知,VBE下降，IB增大，因而IC增加。

（2）當溫度升高時，電流放大系數(shù)β增大，即IC增加。

（3）當溫度升高時，ICEO增大，IC增加。

綜上所述，ICBO、β、VBE隨溫度升高的結果，都集中表現(xiàn)在靜態(tài)電流IC增加。如果在溫度變化時，能設法使IC近似維持恒定，就可解決問題。三、采取的措施：（1）針對ICBO的影響，設法使基極電流IB隨溫度的升高而自動減小?；鶚O電壓采用固定分壓式。

（2）針對VBE的影響，設法使發(fā)射結的外加電壓隨溫度的增加而自動減小。發(fā)射極加接Re。電路圖3.24所示。

當滿足以下條件時:I1>>IbVB>>VBE

其穩(wěn)定過程如下：

實際情況下，為了使圖3.24所示電路的Q點穩(wěn)定，可以按以下要求選取I1和VB值。

由于Re的存在，使Vi不能全加在be兩端，造成了AV下降。解決的方法是，在Re旁邊并聯(lián)一個大電容Ce--旁路電容，從交流通路看，它接近短路，而不對靜態(tài)工作點產(chǎn)生影響。（1）靜態(tài)分析（確定Q點）

電路如圖3.24所示

利用上式可以分別求出Q點的IC、IB及VCE。

（2）求電壓增益

畫H參數(shù)等效電路如圖3.25所示由此電路可得：

（3）求輸入和輸出電阻

求輸入電阻的交流等效電路如圖3.26所示。求輸出電阻的交流等效電路如圖3.27所示。若考慮BJT的rce，則求r0的交流等效電路如右圖所示。由圖可知，Ib不為零，即Ro與輸入回路有關。因此

由輸入回路可得：由輸出回路可得：聯(lián)立上述兩式并考慮到rce>>Re可以解得：返回第七節(jié)共集電極電路共集放大原理電路如圖3.28所示。輸入信號從基極輸入，發(fā)射極輸出，故又稱射極輸出器。

一、電路分析(2)求電壓增益

射極輸出器的H參數(shù)等效電路如圖3.29所示，上述分析表明：共集電路有電流放大但無電壓放大，AV約為１，輸出電壓和輸入電壓同相。(3)輸入電阻

注意：這里把RL'從輸出回路折合到基極輸入回路，即從大電流支路折合到小電流支路時，要擴大了(1+β)倍。(4)輸出電阻

求輸出電阻時，VS短路，從Re看進去(不含RL)，可以先把Re斷開先求Ro'，則Ro=Re||Ro'。

注意：把輸入回路（Rs'+rbe）折合到輸出回路，縮?。?(1+β)倍，再和Re并聯(lián)。二、共集放大電路小結(1)有電流放大，無電壓放大作用；(2)輸入電壓極性和輸出電壓極性相位相同；(3)輸入電阻大而輸出電阻小。輸入電阻大可使流過信號源電流??；輸出電阻小，即帶負載能力大。常用于放大電流的輸入級和輸出級。由三極管構成的還有一種共基放大電路，該電路具有電壓放大，沒有電流放大，輸入阻抗低，輸出阻抗高的特點，主要應用于高頻放大。有關共射、共集、共基三種基本放大電路的比較請見課本P114~115的表3.6.1返回第八節(jié)放大電路的頻率響應概述上面對放大電路的分析過程中，都只是考慮其基本的性能。在實際的放大電路中總是存在一些電抗性元件，如電感、電子器件的極間電容以及接線電容與接線電感等。因此，放大電路的輸出和輸人之間的關系必然和信號頻率有關。放大電路的頻率響應所指的是，在輸入正弦信號情況下，輸出隨頻率連續(xù)變化的穩(wěn)態(tài)響應。

若考慮電抗性元件的作用和信號角頻率變量，則放大電路的電壓增益可表達為：式中ω為信號的角頻率,Av(ω)表示電壓增益的模與角頻率之間的關系，稱為幅頻響應。而φ(ω)表示放大電路輸出與輸人正弦電壓信號的相位差與角頻率之間的關系，稱為相頻響應，二者綜合起來可全面表征放大電路的頻率響應。

圖3.32是一個普通音響系統(tǒng)放大電路的幅頻響應。

圖中間一段是平坦的，即增益保持常數(shù)60dB，稱為中頻區(qū)。在20Hz和20kHz兩點增益分別下降3dB，而在低于20Hz和高于20kHz的兩個區(qū)域，增益隨頻率遠離這兩點而下降。

在輸入信號幅值保持不變條件下，增益下降3dB的頻率點，其輸出功率約等于中頻區(qū)輸出功率的一半,通常稱為半功率點。一般把幅頻響應的高、低兩個半功率點間的頻率差定義為放大電路的帶寬，即BW=fH-fL式中，fH是頻率響應的高端半功率點，也稱為上限頻率，而fL則稱為下限頻率。由于通常有Fl<<fH的關系，故有BW≈fH。

有些放大電路的頻率響應，中頻區(qū)平坦部分一直延伸到直流，可以認為它是上圖的一種特殊情況，即下限頻率為零。這種放大電路稱為直流(直接耦合)放大電路。現(xiàn)代模擬集成電路大多采用直接耦合進行放大。返回本章小結

1、BJT的結構、特性參數(shù)、選用常識；

2、由BJT組成的3種電路形式及其特點；

3、放大電路的分析方法：圖解法和小信號模型分析法；

4、放大電路工作點不穩(wěn)定的原因及穩(wěn)定工作點的方法；

5、放大電路頻率響應的基本概念。返回

附錄資料：不需要的可以自行刪除建筑基本識圖知識平法圖（鋼筋混凝土結構施工圖或簡稱結構施工圖）（一）、梁的表示方法1、梁的集中標注（表達梁的通用數(shù)值）（1）梁編號標注①KL——表示框架梁例：KL1（4）——表示框架梁第1號，4跨，無懸挑；若是“框架梁帶懸挑端”，則表示為：KL4（3A）——表示框架梁第4號，3跨，一端有懸挑，KL4（3B）——表示框架梁第4號，3跨，兩端有懸挑。其中A表示一端有懸挑、B表示兩端有懸挑。②WKL——表示屋面框架梁例：WKL1（4）——表示屋面框架梁第1號，4跨，無懸挑③KZL——表示框支梁例：KZL1（1）——表示框支梁第1號，1跨，無懸挑④L——表示非框架梁例：L3（2）——表示非框架梁第3號，2跨，無懸挑⑤XL——表示純懸挑梁例：XL1——表示純懸挑梁第1號。（2）、梁的截面尺寸標注，舉例如下：①普通梁截面：300×700——表示：截面寬度300㎜、截面高度700㎜；②加腋梁截面：350×700Y500×250——表示：截面寬度350㎜、截面高度700㎜、腋長500㎜、腋高250㎜。③純懸挑梁截面：300×700/500——表示：梁根部截面高度700㎜、端部截面高度500㎜。④框架梁帶懸挑端截面：在懸挑端進行原位標注“300×700/500”。（3）、梁箍筋標注，舉例如下：①Φ10＠100/200（2）——表示：箍筋為HPB235鋼筋，直徑為Φ10，非加密區(qū)間距為100，加密區(qū)間距為200，均為2肢箍。②Φ10＠150/（2）——表示：箍筋為HPB235鋼筋，直徑為Φ10，2肢箍，間距為150，不分加密區(qū)與非加密區(qū)。③Φ8＠100（4）/150（2）——表示：箍筋為HPB235鋼筋，直徑為Φ8，加密區(qū)間距為100，4肢箍，非加密區(qū)間距為150，2肢箍。④13Φ10＠150/200（4）——表示：箍筋為HPB235鋼筋，直徑為Φ10，梁的兩端各有13個4肢箍間距為150，梁跨中部分間距為200，4肢箍。⑤18Φ12＠150（4）/200（2）——表示：箍筋為HPB235鋼筋，直徑為Φ12，梁的兩端各有18個4肢箍間距為150，梁跨中部分間距為200，2肢箍。（4）、梁的上部通長筋標注，舉例如下：①2Φ25——表示：梁上部通長筋（用于雙肢箍）。②2Φ25＋2Φ22——表示：梁上部通長筋（兩種規(guī)格，其中加號前面的鋼筋放在箍筋角部）。③6Φ254/2——表示：梁上部通長筋（兩排鋼筋：第一排4根，第二排2根）。④2Φ25＋（4Φ12）——表示：梁上部鋼筋：2Φ25為通長筋，4Φ12為架立筋，“＋”號前面的是上部通長筋。⑤3Φ22；4Φ20——表示：梁上部通長筋3Φ22，梁下部通長筋4Φ20。（5）、梁的架立筋標注，架立鋼筋是梁上部的縱向構造鋼筋，舉例如下：①抗震框架梁KL1的上部縱筋標注：2Φ25＋（4Φ12）——表示：2Φ25為上部通長筋，4Φ12為架立筋。②非抗震框架梁L1的上部縱筋標注：2Φ25＋（4Φ12）或（4Φ12）；后者表示：梁上部縱筋的集中標注為架立筋（4Φ12），即這根梁上部縱筋集中標注全部采用架立筋。注：架立筋是指將箍筋架立起來所需的貫穿箍筋角部的縱向構造鋼筋。架立筋的根數(shù)﹦箍筋的肢數(shù)﹣上部通長筋的根數(shù)（6）、梁下部通長筋標注：例：3Φ22；4Φ20——表示：梁上部通長筋3Φ22，梁下部通長筋4Φ20。（7）、梁側面構造鋼筋標注：例：G4Φ12——表示：梁的兩側共配置4Φ12的縱向構造鋼筋，每側各2Φ12。（8）、梁受扭（或抗扭）鋼筋標注：例：N6Φ22——表示：梁的兩側共配置6Φ22的受扭（或抗扭）鋼筋，每側各3Φ22。注：“構造鋼筋”和“受扭（或抗扭）鋼筋”都是梁的側面縱向鋼筋，通常稱為“腰筋”。（9）、梁頂面標高高差標注：例：（-0.100）——表示梁頂面比樓板頂面低0.100ｍ。標高一律以“ｍ”為單位。2、梁的原位標注（表達梁的特殊數(shù)值，施工時原位標注取值優(yōu)先）（1）、梁支座上部縱筋的原位標注：舉例如下：①6Φ254/2——表示：上排縱筋為4Φ25，下排縱筋為2Φ25。②2Φ25＋2Φ22——表示：一排縱筋：2Φ25放在角部，2Φ22放在中間。③9Φ254/3/2——表示：第一排上部縱筋（即緊貼箍筋水平段的上部縱筋）為4Φ25，第二排上部縱筋（即遠離箍筋水平段的上部縱筋）為3Φ25，第三排上部縱筋為2Φ25。（2）、梁跨中上部縱筋的原位標注：舉例如下：①6Φ254/2——表示：上排縱筋為4Φ25，下排縱筋為2Φ25。②2Φ25＋2Φ22——表示：一排縱筋：2Φ25放在角部，2Φ22放在中間。（3）梁跨中下部縱筋的原位標注：Ⅰ、梁下部縱筋的原位標注：舉例如下：①6Φ252/4——表示：上排縱筋為2Φ25，下排縱筋為4Φ25。②2Φ25＋2Φ22——表示：一排縱筋：2Φ25放在角部，2Φ22放在中間。Ⅱ、梁不伸入支座的下部鋼筋原位標注：6Φ252（-2）/4——表示：上排縱筋為2Φ25且不伸入支座，下排鋼筋為4Φ25全部伸入支座。2Φ25＋3Φ22（-3）/5Φ25——表示：上排縱筋為2Φ25和3Φ25，其中3Φ25不伸入支座，下排鋼筋為5Φ25全部伸入支座。Ⅲ、梁側面構造鋼筋的原位標注：標注格式同集中標注時一樣，但集中標注時為全梁設置，原位標注是為當前跨設置。Ⅳ、梁側面受扭（或抗扭）鋼筋的原位標注：標注格式同集中標注時一樣，但集中標注時為全梁設置，原位標注是為當前跨設置。2、柱的注寫方式（列表注寫方式）（1）、柱編號柱類型代號序號框架柱KZ××框支柱KZZ××芯柱XZ××梁上柱LZ××剪力墻上柱QZ××（2）、截面尺寸注寫：600×800