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文檔簡介
雙極結(jié)型三極管及其放大電路第一頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分1緒論2運算放大器3二極管及其基本電路4場效應(yīng)三極管及其放大電路5雙極結(jié)型三極管及其放大電路6頻率響應(yīng)7模擬集成電路8反饋放大電路9功率放大電路10信號處理與信號產(chǎn)生電路11直流穩(wěn)壓電源第二頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5雙極結(jié)型三極管及其放大電路5.1BJT5.2基本共射極放大電路5.3BJT放大電路的分析方法5.4BJT放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定問題5.5共集電極放大電路和共基極放大電路5.6FET和BJT及其基本放大電路性能的比較5.7多級放大電路5.8光電三極管第三頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.1BJT5.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡介5.1.2放大狀態(tài)下BJT的工作原理5.1.3BJT的V-I
特性曲線5.1.4BJT的主要參數(shù)5.1.5溫度對BJT參數(shù)及特性的影響第四頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡介(a)小功率管(b)小功率管(c)大功率管(d)中功率管第五頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡介第六頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡介
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。NPN型PNP型
第七頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡介
結(jié)構(gòu)特點:?發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高;?集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū),且面積大;?基區(qū)很薄,一般在幾個微米至幾十個微米,且摻雜濃度最低。集成電路中典型NPN型BJT的截面圖第八頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二載流子的傳輸過程5.1.2放大狀態(tài)下BJT的工作原理
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(jié)正偏
集電結(jié)反偏1.內(nèi)部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)
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)。
IC=ICN+ICBOIE=IB+IC第九頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二載流子的傳輸過程2.電流分配關(guān)系根據(jù)傳輸過程可知IC=InC+ICBO通常
IC>>ICBO
為電流放大系數(shù)。它只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān),與外加電壓無關(guān)。一般
=0.90.99。IE=IB+IC第十頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二
是另一個電流放大系數(shù)。同樣,它也只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān),與外加電壓無關(guān)。一般
>>1。根據(jù)IE=IB+ICIC=InC+ICBO且令I(lǐng)CEO=(1+)ICBO(穿透電流)2.電流分配關(guān)系第十一頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二3.三極管的三種組態(tài)共集電極接法,集電極作為公共電極,簡稱CC。共基極接法,基極作為公共電極,簡稱CB;共發(fā)射極接法,發(fā)射極作為公共電極,簡稱CE;iEiCiBiCiBiEiC=iEiC=iBiE=(1+)iB輸出口輸入口輸出口輸入口輸出口輸入口第十二頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二共基極放大電路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,第十三頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.1.2放大狀態(tài)下BJT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,然后到達(dá)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(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。第十四頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.1.3BJT的
I-V特性曲線+-bce共射極放大電路VBBVCCvBEiCiB+-vCE
iB=f(vBE)vCE=const(2)當(dāng)vCE≥1V時,vCB=vCE-vBE>0,集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài),收集載流子能力增強,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,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)第十五頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.1.3BJT的
I-V特性曲線(3)輸入特性曲線的三個部分①死區(qū) ②非線性區(qū)③近似線性區(qū)
iBvBE
iBvBE
iBvBE1.輸入特性曲線第十六頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.1.3BJT的
I-V特性曲線飽和區(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)。此時,發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)正偏或反偏電壓很小。iC=f(vCE)iB=const輸出特性曲線的三個區(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,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(jié)正偏,集電結(jié)反偏。2.輸出特性曲線第十七頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.1.4BJT的主要參數(shù)
(1)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)
1.電流放大系數(shù)
(2)共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)
=IC/IBvCE=const第十八頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.1.4BJT的主要參數(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,≈、≈,可以不加區(qū)分。1.電流放大系數(shù)
第十九頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.1.4BJT的主要參數(shù) (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。2.極間反向電流第二十頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.1.4BJT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
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.極間反向電流第二十一頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.1.4BJT的主要參數(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
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(jié)反 向擊穿電壓。V(BR)EBO——集電極開路時發(fā)射結(jié)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。第二十二頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.1.4BJT的主要參數(shù)
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)。輸出特性曲線上的過損耗區(qū)和擊穿區(qū)過流區(qū)過壓區(qū)第二十三頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.1.5溫度對BJT參數(shù)及特性的影響(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1.溫度對BJT參數(shù)的影響第二十四頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.2基本共射極放大電路5.2.1基本共射極放大電路的組成5.2.2基本共射極放大電路的工作原理第二十五頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.2.1基本共射極放大電路的組成第二十六頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.2.2基本共射極放大電路的工作原理1.靜態(tài)
輸入信號vi=0時,放大電路的工作狀態(tài)稱為靜態(tài)或直流工作狀態(tài)。直流通路VCEQ=VCC-ICQRc
第二十七頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.2.2基本共射極放大電路的工作原理2.動態(tài)
輸入正弦信號vs后,電路將處在動態(tài)工作情況。此時,BJT各極電流及電壓都將在靜態(tài)值的基礎(chǔ)上隨輸入信號作相應(yīng)的變化。
交流通路第二十八頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二BJT放大電路的其它組成形式信號源不共地第二十九頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二BJT放大電路的其它組成形式第三十頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.3BJT放大電路的分析方法5.3.1BJT放大電路的圖解分析法5.3.2BJT放大電路的小信號模型分析法第三十一頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.3.1BJT放大電路的圖解分析法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
首先,畫出直流通路直流通路第三十二頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.3.1BJT放大電路的圖解分析法列輸入回路方程
vBE=VBB-iBRb
列輸出回路方程(直流負(fù)載線)
vCE=VCC-iCRc直流通路1.靜態(tài)工作點的圖解分析第三十三頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.3.1BJT放大電路的圖解分析法在輸入特性曲線上,作出直線vBE=VBB-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ICQ1.靜態(tài)工作點的圖解分析第三十四頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.3.1BJT放大電路的圖解分析法2.動態(tài)工作情況的圖解分析根據(jù)vs的波形,在BJT的輸入特性曲線圖上畫出vBE、iB的波形第三十五頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.3.1BJT放大電路的圖解分析法2.動態(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
的波形第三十六頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.3.1BJT放大電路的圖解分析法2.動態(tài)工作情況的圖解分析第三十七頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.3.1BJT放大電路的圖解分析法3.靜態(tài)工作點對波形失真的影響靜態(tài)工作點太高容易出現(xiàn)飽和失真飽和失真的波形第三十八頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.3.1BJT放大電路的圖解分析法3.靜態(tài)工作點對波形失真的影響靜態(tài)工作點太低容易出現(xiàn)截止失真截止失真的波形第三十九頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.3.1BJT放大電路的圖解分析法例5.3.1阻容耦合共射極放大電路圖解與前一個電路相比,靜態(tài)時輸入回路方程略有差別vBE=VCC-iBRb輸出回路方程相同
vCE=VCC-iCRc動態(tài)時,輸入信號vi疊加Cb1上已充的靜態(tài)電壓VBEQ,然后加在BJT的b-e間,即
且電容Cb1充電完成后,其電壓等于VBEQ
vBE=VBEQ+vi第四十頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.3.1BJT放大電路的圖解分析法例5.3.1阻容耦合共射極放大電路圖解由于輸出端有隔直電容,所以動態(tài)和靜態(tài)時有差別。由交流通路可得交流負(fù)載線:交流通路vce=-ic(Rc||RL)
因為交流信號過零時,電路中電壓、電流值就等于靜態(tài)值,所以交流負(fù)載線必過Q點,即
vce=vCE-VCEQ
ic=iC-ICQ
同時,令RL=Rc||RL則交流負(fù)載線為iC=(-1/RL)vCE+(1/RL)VCEQ+
ICQ第四十一頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.3.1BJT放大電路的圖解分析法
交流負(fù)載線是有交流輸入信號時Q點的運動軌跡。
交流負(fù)載線例5.3.1阻容耦合共射極放大電路圖解iC=(-1/RL)vCE+(1/RL)VCEQ+
ICQ第四十二頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.3.2BJT放大電路的小信號模型分析法1.BJT的H參數(shù)及小信號模型
與FET類似,也可通過BJT的小信號模型來分析其放大電路的動態(tài)指標(biāo)。
當(dāng)放大電路的輸入信號電壓很小時,就可以把BJT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(dāng)作線性電路來處理。第四十三頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二1.BJT的H參數(shù)及小信號模型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vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce
對于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)第四十四頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二輸出端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(dǎo)。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))。H參數(shù)的引出vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce1.BJT的H參數(shù)及小信號模型第四十五頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二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BJT雙口網(wǎng)絡(luò)vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce
受控電流源hfeib,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ib的流向決定。
hrevce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。1.BJT的H參數(shù)及小信號模型第四十六頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二H參數(shù)小信號模型
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(guān),在放大區(qū)基本不變。
H參數(shù)都是微變參數(shù),所以只適合對交流信號的分析。模型的簡化hre和hoe都很小,常忽略它們的影響。常用習(xí)慣符號rbe=hie
,
=hfeBJT的H參數(shù)數(shù)量級一般為1.BJT的H參數(shù)及小信號模型第四十七頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二H參數(shù)的確定
一般用測試儀測出rbe
與Q點有關(guān),可用圖示儀測出一般也用公式估算rbe
(忽略re
)=rb+(1+
)re對于低頻小功率管rb≈200
則
而
(T=300K)
(估算公式)
#
若用萬用表的“歐姆”檔測量b、e兩極之間的電阻,是否為rbe?1.BJT的H參數(shù)及小信號模型第四十八頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.3.2BJT放大電路的小信號模型分析法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。vs=0第四十九頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.3.2BJT放大電路的小信號模型分析法(2)畫小信號等效電路2.用H參數(shù)小信號模型分析基本共射極放大電路H參數(shù)小信號等效電路第五十頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.3.2BJT放大電路的小信號模型分析法(3)求放大電路動態(tài)指標(biāo)已知,估算rbe則電壓增益為(可作為公式)電壓增益2.用H參數(shù)小信號模型分析基本共射極放大電路根據(jù)第五十一頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.3.2BJT放大電路的小信號模型分析法輸入電阻(3)求放大電路動態(tài)指標(biāo)2.用H參數(shù)小信號模型分析基本共射極放大電路令Ro=Rc所以輸出電阻第五十二頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二1.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(dāng)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(dāng)Rb=100k時,靜態(tài)工作點為Q(40A,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,Q(120uA,6mA,0V),例題第五十三頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二
解:(1)(2)2.放大電路如圖所示。試求:(1)Q點;(2)、、。已知=50。例題第五十四頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二2.放大電路如圖所示。試求:(1)Q點;(2)、、。已知=50。例題第五十五頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.4BJT放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定問題5.4.1溫度對靜態(tài)工作點的影響5.4.2射極偏置電路第五十六頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.4.1溫度對靜態(tài)工作點的影響5.1節(jié)曾討論過,溫度變化將導(dǎo)致下列結(jié)果:
要想使ICQ基本穩(wěn)定不變,就要求在溫度升高時,電路能自動地適當(dāng)減小基極電流IBQ
。溫度T
(內(nèi)部)VBE
ICBO、ICEO
、、
ICQ第五十七頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.4.2射極偏置電路(1)穩(wěn)定工作點的原理目標(biāo):溫度變化時,使ICQ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:
ICQIEQ
VE、VB不變
VBEQ
IBQICQ(反饋控制)1.基極分壓式射極偏置電路第五十八頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.4.2射極偏置電路b點電位基本不變的條件:I1>>IBQ,此時,VB與溫度無關(guān)VB>>VBEQRe取值越大,反饋控制作用越強一般取I1=(5~10)IBQ,VB=3~5V
(1)穩(wěn)定工作點的原理1.基極分壓式射極偏置電路直流通路第五十九頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.4.2射極偏置電路(2)放大電路指標(biāo)分析①靜態(tài)工作點1.基極分壓式射極偏置電路直流通路第六十頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.4.2射極偏置電路②電壓增益<A>畫小信號等效電路(2)放大電路指標(biāo)分析1.基極分壓式射極偏置電路第六十一頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二②電壓增益輸出回路:輸入回路:電壓增益:<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(可作為公式用)第六十二頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二③輸入電阻根據(jù)定義由電路列出方程則輸入電阻放大電路的輸入電阻不包含信號源的內(nèi)阻(2)放大電路指標(biāo)分析第六十三頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二④輸出電阻求輸出電阻的等效電路
網(wǎng)絡(luò)內(nèi)獨立源置零
負(fù)載開路
輸出端口加測試電壓對回路1和2列KVL方程為便于分析考慮rce的影響其中當(dāng)時,一般()12則(2)放大電路指標(biāo)分析第六十四頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.4.2射極偏置電路2.含有雙電源的射極偏置電路穩(wěn)定工作點作用?(1)阻容耦合①靜態(tài)工作點第六十五頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.4.2射極偏置電路②電壓增益小信號等效電路2.含有雙電源的射極偏置電路(1)阻容耦合第六十六頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.4.2射極偏置電路(2)直接耦合電路如圖所示,求:(1)靜態(tài)工作點(2)畫出小信號等效電路(3)電壓增益(Av=vo/vi)、輸入電阻和輸出電阻Re2.含有雙電源的射極偏置電路第六十七頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.4.2射極偏置電路靜態(tài)工作點由恒流源提供分析該電路的Q點及、、
3.含有恒流源的射極偏置電路恒流源對交流信號而言相當(dāng)于開路第六十八頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.5共集電極放大電路和共基極放大電路5.5.1共集電極放大電路5.5.2共基極放大電路5.5.3BJT放大電路三種組態(tài)的比較第六十九頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二三種組態(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+VCCRcRb1ebcTviC1C2voRb2Re+VCCRcRb1C1ebcTC2voRb2Revi+VCCRcRb1viC1ebcTC2voRb2Re第七十頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.5.1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直流通路由得第七十一頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.5.1共集電極放大電路①小信號等效電路2.動態(tài)分析第七十二頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.5.1共集電極放大電路②電壓增益輸入回路:2.動態(tài)分析輸出回路:電壓增益:其中一般,則電壓增益接近于1,電壓跟隨器即。第七十三頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.5.1共集電極放大電路③輸入電阻根據(jù)定義由電路列出方程則輸入電阻當(dāng),時,輸入電阻大2.動態(tài)分析第七十四頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.5.1共集電極放大電路④輸出電阻由電路列出方程當(dāng),時,輸出電阻小2.動態(tài)分析其中則輸出電阻第七十五頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.5.1共集電極放大電路#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)載能力強第七十六頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.5.2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七十七頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.5.2共基極放大電路2.動態(tài)指標(biāo)交流通路小信號等效電路第七十八頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.5.2共基極放大電路2.動態(tài)指標(biāo)①電壓增益輸出回路:輸入回路:電壓增益:②輸入電阻第七十九頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.5.2共基極放大電路#
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.動態(tài)指標(biāo)第八十頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.5.3BJT放大電路三種組態(tài)的比較第八十一頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.5.3BJT放大電路三種組態(tài)的比較三種組態(tài)的特點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,輸入電阻最大,輸出電阻最小,頻率特性好??捎糜谳斎爰墶⑤敵黾壔蚓彌_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(guān)。高頻特性較好,常用于高頻或?qū)掝l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。第八十二頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.6FET和BJT及其基本放大電路性能的比較5.6.1FET和BJT重要特性的比較5.6.2FET和BJT放大電路性能的比較第八十三頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.6.1FET和BJT重要特性的比較FET和BJT內(nèi)部都含有兩個PN結(jié),外部都有3個電極。它們有如下的對應(yīng)關(guān)系:
FETBJT
柵極g基極b
源極s發(fā)射極e
漏極d集電極c
第八十四頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.6.1FET和BJT重要特性的比較雖然這兩類器件的工作原理不相同,但它們都可以利用兩個電極之間的電壓控制流過第三個電極的電流來實現(xiàn)輸入對輸出的控制。
MOS管:柵-源電壓vGS控制漏極iD
BJT:基-射極間電壓vBE控制集電極電流iC
在放大區(qū)域內(nèi),MOS管的iD與vGS之間是平方律關(guān)系,而BJT的iC與vBE之間是指數(shù)關(guān)系。顯然,指數(shù)關(guān)系更加敏感,所以通常BJT管的跨導(dǎo)要大于MOS管的跨導(dǎo)。因MOS管的柵極電流iG=0,而BJT管的基極電流iB0,且電壓vBE首先影響iB(或iE),然后通過iB(或iE)實現(xiàn)對iE的控制,故常將BJT稱為電流控制器件,MOS管稱為電壓控制器件,以示兩者之差別。第八十五頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.6.1FET和BJT重要特性的比較MOS管的跨導(dǎo)gm不僅與VGSQ和開啟(夾斷)電壓的差值(或IDQ)有關(guān),而且還與其溝道的寬長比W/L
有關(guān)。而BJT的gm
僅與ICQ有關(guān)。這兩類器件的輸出電阻ro都等于Early電壓VA與靜態(tài)電流(IDQ或ICQ)的比值。通常BJT的VA比MOS管的VA大。意味著BJT的輸出電阻ro
比MOS管的大。MOS管的Kn與BJT的或具有類似的性質(zhì),即它們主要取決于管子的固有參數(shù)(如,尺寸、參雜濃度、載流子遷移率等),而與它們所在的電路無關(guān)。第八十六頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.6.2FET和BJT放大電路性能的比較第八十七頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.7多級放大電路5.7.1共射-共基放大電路5.7.2共集-共集放大電路5.7.3共源-共基放大電路第八十八頁,共九十九頁,編輯于2023年,星期二5.7.1共射-共基放大電路共射-共基
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