第6章半導(dǎo)體三極管及其放大電路6.1三極管6.4放大電路的分析方法6.5靜態(tài)工作點的穩(wěn)定6.6共集極和共基極放大電路6.2基本放大電路的概念及其參數(shù)主要內(nèi)容6.3放大電路的工作原理6.1三極管6.1.1三極管的結(jié)構(gòu)與電路符號6.1.2三極管的工作原理6.1.3三極管的特性曲線6.1.4三極管的主要參數(shù)半導(dǎo)體三極管又簡稱晶體管。半導(dǎo)體三極管的放大作用和開關(guān)作用，促使了電子技術(shù)的飛躍。6.1.1三極管的結(jié)構(gòu)與電路符號（2）根據(jù)使用的半導(dǎo)體材料分:硅管和鍺管（1）根據(jù)結(jié)構(gòu)分:

NPN型和PNP型三極管的主要類型:BJT:BipolarJunctionTransistor（4）根據(jù)功率分:小功率管和大功率管（3）根據(jù)工作頻率分:低頻管和高頻管6.1.1三極管的結(jié)構(gòu)與電路符號(a)小功率管(b)小功率管(c)大功率管(d)中功率管6.1.1三極管的結(jié)構(gòu)與電路符號半導(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。(a)NPN型管結(jié)構(gòu)示意圖(b)PNP型管結(jié)構(gòu)示意圖(c)NPN管的電路符號(d)PNP管的電路符號6.1.2三極管的結(jié)構(gòu)與電路符號

符號中發(fā)射極上的箭頭表示發(fā)射結(jié)加正偏電壓時，發(fā)射極電流的實際流向。集電區(qū)EBC發(fā)射區(qū)基區(qū)（1）發(fā)射區(qū)小，摻雜濃度大。三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點（具有放大作用的內(nèi)部條件）：平面型晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖6.1.2三極管的工作原理（2）集電區(qū)摻雜濃度低，集電結(jié)面積大。（3）基區(qū)摻雜濃度很低，且很薄。另：發(fā)射區(qū)和集電區(qū)雖同為N型半導(dǎo)體，但不是電對稱的。依據(jù)兩個PN結(jié)的偏置情況放大狀態(tài)飽和狀態(tài)截止狀態(tài)晶體管的工作狀態(tài)倒置狀態(tài)把發(fā)射極當作集電極、把集電極當作發(fā)射極使用一、內(nèi)部載流子的傳輸過程（以NPN型管為例）6.1.2三極管的工作原理1．發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置—放大狀態(tài)原理圖電路圖+–+–6.1.2三極管的工作原理

（1）電流關(guān)系a.

發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子形成發(fā)射極電流IE（IEN）。發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子稱擴散到基區(qū)的發(fā)射區(qū)多子為非平衡少子6.1.2三極管的工作原理b.基區(qū)向發(fā)射區(qū)擴散空穴基區(qū)向發(fā)射區(qū)擴散空穴發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子形成空穴電流（IEP）。6.1.2三極管的工作原理因為發(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠大于基區(qū)濃度，空穴電流忽略不記。即基區(qū)向發(fā)射區(qū)擴散空穴發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子6.1.2三極管的工作原理c.基區(qū)電子擴散和復(fù)合非平衡少子在基區(qū)復(fù)合，形成基極電流IBNIB非平衡少子向集電結(jié)擴散6.1.2三極管的工作原理非平衡少子到達集電區(qū)IBd.集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)擴散過來的電子IC形成發(fā)射極電流IC6.1.2三極管的工作原理形成反向飽和電流ICBOe.集電區(qū)、基區(qū)少子相互漂移少子相互漂移ICBOICIB6.1.2三極管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)反偏內(nèi)部載流子的傳輸過程（小結(jié)）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=IEN+IEP≈IEN放大狀態(tài)下BJT中載流子的傳輸過程IEN=IBN+ICNIB=IEP+IBN-ICBO=IEP+IEN-ICN-ICBO=IE-IC6.1.2三極管的工作原理發(fā)射結(jié)回路為輸入回路，集電結(jié)回路為輸出回路?；鶚O是兩個回路的公共端，稱三極管這種接法為共基極接法。二、電流分配關(guān)系1.晶體管共基極接法輸入回路輸出回路6.1.2三極管的工作原理二、電流分配關(guān)系1.晶體管共基極接法由載流子的傳輸過程可知，由于電子在基區(qū)的復(fù)合，發(fā)射區(qū)注入到基區(qū)的電子并非全部到達集電極，管子制成后，復(fù)合所占的比例就定了。也就是由發(fā)射區(qū)注入的電子傳輸?shù)郊娊Y(jié)所占的百分比是一定的，這個百分比用表示，稱為共基極電流放大系數(shù)。6.1.2三極管的工作原理根據(jù)傳輸過程可知

IC=ICN+ICBO通常

IC>>ICBOIE=IB+IC放大狀態(tài)下BJT中載流子的傳輸過程為共基極直流電流放大系數(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。6.1.2三極管的工作原理各電極電流之間的關(guān)系

IE=IC+IB

IBICICBO由上面兩式得IBICICBO6.1.2三極管的工作原理2.晶體管共射極接法原理圖電路圖IBICICBOIBICBO6.1.2三極管的工作原理定義為三極管共射極直流電流放大系數(shù)

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。IBICBO6.1.2三極管的工作原理各電極電流之間的關(guān)系ICEO是集電極與發(fā)射極之間的反向飽和電流，常稱為穿透電流。ICEO的數(shù)值一般很小，當它可忽略時，則有IBICBO6.1.2三極管的工作原理的關(guān)系式由由的定義與得或6.1.2三極管的工作原理如果

△VBE

>0，那么△IB>0，△IC>0，△IE>0

當輸入回路電壓V

'BE=VBE+△VBE那么I

'B=IB+△IBI

'C=IC+△ICI

'E=IE+△IE如果

△VBE

<0，那么△IB<0，△IC<0，△IE<0

IBICBO6.1.2三極管的工作原理共基極交流電流放大系數(shù)共射極交流電流放大系數(shù)定義α與β的關(guān)系一般可以認為：6.1.2三極管的工作原理

三極管的特性曲線是指三極管各電極電壓與電流之間的關(guān)系曲線，它是三極管內(nèi)部載流子運動的外部表現(xiàn)（可以通過測量得到，而內(nèi)部載流子的運動是不可以的）。由于三極管和二極管一樣也是非線性元件，不能用一個固定的數(shù)值或一個簡單的方程式來表示各電極電壓與電流之間的關(guān)系，所以要用伏安特性曲線對它進行描述。伏安特性不像二極管那樣簡單。工程上最常用到的是三極管的輸入特性和輸出特性曲線。BJT連接成共射極形式時，

輸入電流為iB，輸入電壓為vBE，加在B、E兩電極之間。

輸出電流為iC，輸出電壓為vCE，從C、E兩端取出來。6.1.3三極管的特性曲線

iB=f(vBE)

vCE=const.1.輸入特性曲線（以共射極放大電路為例）共射極連接簡單的看，輸入特性曲線類似于發(fā)射結(jié)的伏安特性曲線，現(xiàn)討論iB和vBE之間的函數(shù)關(guān)系。因為有集電結(jié)電壓的影響，它與一個單獨的PN結(jié)的伏安特性曲線不同。為了排除vCE的影響，在討論輸入特性曲線時，應(yīng)使vCE=const（常數(shù)）。并且是一組特性曲線。6.1.3三極管的特性曲線

iB=f(vBE)

vCE=const.（2）當vCE≥1V時，vCB=vCE-vBE>0，集電結(jié)已進入反偏狀態(tài)，開始收集電子，基區(qū)復(fù)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(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）共射極連接6.1.3三極管的特性曲線（1）輸入特性是非線性的，有死區(qū)。（2）當vBE不變，vCE從零增大，iB減小。輸入特性的特點：（3）當vCE≥1V，輸入特性曲線幾乎重合在一起，vCE對輸入特性幾乎無影響。6.1.3三極管的特性曲線2．共射極輸出特性輸出特性曲線飽和區(qū)截止區(qū)放大區(qū)iiB=20μA04060801002468/VvCE01234C/mA6.1.3三極管的特性曲線各區(qū)的特點：（1）飽和區(qū)（發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于正向偏置的區(qū)域）a.

VCE≤VBE集電極收集電子能力減弱，這時即使iB增加，iC也增加不多，或基本不變。b.IC＜βIBc.VCE增大，IC

增大。飽和區(qū)iiB=20μA04060801002468/VvCE01234C/mA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。c點電位大于b點電位6.1.3三極管的特性曲線（2）放大區(qū)a.VCE>VBEb.IC=βIBc.IC與VCE無關(guān)飽和區(qū)放大區(qū)iiB=20μA04060801002468/VvCE01234C/mA截止區(qū)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。飽和區(qū)6.1.3三極管的特性曲線（3）截止區(qū)（發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均反向偏置）a.IB≈0b.IC≈0

飽和區(qū)放大區(qū)iiB=20μA04060801002468/VvCE01234C/mA截止區(qū)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。6.1.3三極管的特性曲線NPN管與PNP型管的區(qū)別iB、vBE、iC、iE

、vCE的極性二者相反PNP管電路NPN管電路6.1.3三極管的特性曲線硅管與鍺型管的區(qū)別（3）鍺管的ICBO比硅管大（1）死區(qū)電壓約為硅管0.5V鍺管0.1V（2）導(dǎo)通壓降|vBE|鍺管0.2或0.3V硅管0.7V6.1.3三極管的特性曲線（1）共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)

=（IC－ICEO）/IB≈IC/IB

vCE=const.1.共發(fā)射極電流放大系數(shù)（2）共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)

=

iC/

iB

vCE=const.≠常數(shù)顯然，與

的含義不同，反映靜態(tài)（直流工作狀態(tài)）時的電流放大特性，

反映動態(tài)（交流工作狀態(tài)）時的電流放大特性。但在BJT輸出特性曲線比較平坦（恒流特性較好），而且各條曲線間距離相等的條件下，可認為，故可混用。6.1.4三極管的主要參數(shù)1.共基極電流放大系數(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ICBO和ICEO很小時，≈

、≈

，可以不加區(qū)分。6.1.4三極管的主要參數(shù)

2.極間反向電流 （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）集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO

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（3）反向擊穿電壓6.1.4三極管的主要參數(shù)（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%。溫度對BJT參數(shù)的影響（4）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。（3）對UBE的影響（5）溫度升高，管子的死區(qū)電壓降低。6.1.4三極管的主要參數(shù)溫度對BJT特性曲線的影響溫度升高時，BJT的ICBO、ICEO、

都將增大，結(jié)果將導(dǎo)致BJT的輸出特性曲線向上移動，而且各條曲線間的距離加大。如圖中虛線所示。6.1.4三極管的主要參數(shù)6.2基本放大電路的概念及其參數(shù)放大倍數(shù)輸入電阻輸出電阻全諧波失真度最大不失真輸出電壓最大輸出功率和效率通頻帶1．放大電路也叫放大器，是模擬電路中應(yīng)用最廣泛的電路。放大電路的用途:把微弱的電信號不失真地放大到負載（如喇叭、顯示儀表等）所需的數(shù)值。應(yīng)用舉例放大器直流電源話筒

輸入喇叭輸出6.2基本放大電路的概念及其參數(shù)三極管的三種連接方式（組態(tài)）雙極型三極管有三個電極，其中2個可以作為輸入，2個可以作為輸出。這樣必有一個電極是公共電極。三種接法可稱為三種組態(tài)。6.2基本放大電路的概念及其參數(shù)（c）共集電極接法，集電極作為公共電極，用CC表示。（b）共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極，用CE表示；（a）共基極接法，基極作為公共電極，用CB表示；2．放大電路的主要性能指標

放大器性能指標測量原理方框圖

被測放大電路負載正弦波信號源+?直流電源+?++??6.2基本放大電路的概念及其參數(shù)說明：（1）放大電路主要用于放大微弱信號，輸出電壓或電流在幅度上得到了放大，輸出信號的能量得到了加強。（2）輸出信號的能量實際上是由直流電源提供的，只是經(jīng)過三極管的控制，使之轉(zhuǎn)換成信號能量，提供給負載。6.2基本放大電路的概念及其參數(shù)ioUUAu=···1)電壓放大倍數(shù)Au

·(1)放大倍數(shù)A

·又稱為電壓增益，無量綱?？紤]電壓增益的電路稱為電壓放大電路。放大電路的源電壓放大倍數(shù)。+?直流電源+?++??6.2基本放大電路的概念及其參數(shù)2)電流放大倍數(shù)Ai又稱為電流增益，無量綱?？紤]電流增益的電路稱為電流放大電路?！IioIA=···3)互阻放大倍數(shù)

Ar

·(1)放大倍數(shù)A

·又稱為互阻增益，具有電阻量綱Ω，這是一種廣義的增益，不同于前述的電壓增益和電流增益。這種電路稱為互阻放大電路。i·oIUAr=··+?直流電源+?++??6.2基本放大電路的概念及其參數(shù)4)互導(dǎo)放大倍數(shù)Ag

·又稱為互導(dǎo)增益，具有電導(dǎo)量綱S。這種電路稱為互導(dǎo)放大電路?！oUIAg=··5)功率放大倍數(shù)Ap(1)放大倍數(shù)A

·綜上所述，根據(jù)實際的輸入信號和輸出信號是電壓或是電流，放大電路可分為四種類型：電壓放大、電流放大、互阻放大和互導(dǎo)放大。四種電路只是考慮問題的側(cè)重點不同，沒有本質(zhì)區(qū)別。同一個放大電路可分別作四種不同的類型來考慮，并且不同類型的電路之間可以相互轉(zhuǎn)換。一般來說，電壓放大電路應(yīng)用最為普遍，所以本書重點討論電壓放大電路。6.2基本放大電路的概念及其參數(shù)(2)輸入電阻Ri

Ri越大，Ui也就越大，電路的放大能力越強。分壓a.由于b.Ri越大，輸入電流ii越小，信號源的負載越小。+?直流電源+?++??Ri6.2基本放大電路的概念及其參數(shù)(3)輸出電阻Ro

定義：測量電路被+–測放大電路直流電源+–Ro放大電路可將它等效為戴維南等效電路，戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。

6.2基本放大電路的概念及其參數(shù)即Ro越小，輸出電壓越穩(wěn)定，電路帶載能力越強。由于+?直流電源+?++??Ri6.2基本放大電路的概念及其參數(shù)(4)全諧波失真度D

(5)

最大不失真輸出電壓Uop-p也稱為動態(tài)范圍。一般指正弦交流信號的最大值。即諧波電壓總有效值與基波電壓有效值之比。使輸出電壓uo的非線性失真度達到某一規(guī)定數(shù)值時的uo的峰—峰值。6.2基本放大電路的概念及其參數(shù)(6)

最大輸出功率與效率最大輸出功率是指在輸出信號基本不失真情況下所能輸出的最大功率。輸出比輸入增加部分的功率是由電源提供的，放大電路實質(zhì)上是一能量轉(zhuǎn)換電路，它將電源的能量在輸入信號的控制下轉(zhuǎn)換為交流能量。轉(zhuǎn)換的效率定義為：6.2基本放大電路的概念及其參數(shù)(7)通頻帶fBW相頻特性由得····幅頻特性··fL幅頻特性曲線fHf·fBW相頻特性曲線90_o180_o225_o270_o135_ofBWf6.2基本放大電路的概念及其參數(shù)6.3放大電路的工作原理6.3.1基本結(jié)構(gòu)6.3.2放大原理三極管內(nèi)各個電流之間有確定的分配關(guān)系，所以只要輸入電流（IE）給定了，輸出電流（IC）和輸出電壓便基本確定了。輸入信號是首先通過發(fā)射極的電壓變化改變輸入電流IE的，再利用IE的變化去控制IC，而表征三極管電流控制作用的參數(shù)就是電流放大系數(shù)。通過以上說明，如果能控制輸入電流，就能控制輸出電流，所以常將BJT稱為電流控制器件。發(fā)射區(qū)每向基區(qū)供給一個復(fù)合用的載流子，就要向集電區(qū)供給多個載流子。

6.3.1基本結(jié)構(gòu)注：不同書寫體字母的含義VBE

IB—大寫字母，大寫下標，表示直流量。vbe—小寫字母，小寫下標，表示交流瞬時值。vBE—小寫字母，大寫下標，表示交、直混合量。Vbe—大寫字母，小寫下標，表示交流分量有效值。

6.3.1基本結(jié)構(gòu)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(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。

6.3.1基本結(jié)構(gòu)

6.3.1基本結(jié)構(gòu)右圖是基本共射極放大電路的原理圖。該電路中發(fā)射極是輸入回路與輸出回路的共同端，所以稱為共射極放大電路。

放大電路中三極管是核心元件。直流電源UBB通過基極電阻Rb給三極管發(fā)射結(jié)提供正向偏置電壓，并產(chǎn)生基極直流電流IB。直流電源UCC通過集電極電阻RC，并與UBB和Rb配合，給集電結(jié)提供反向偏置電壓，使得三極管工作在放大狀態(tài)。us是待放大的時變輸入信號，加在基極與發(fā)射極間的輸入回路中，輸出信號從集電極–發(fā)射極間輸出。此外，電阻還可將集電極電流的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，再送到放大電路的輸出端。vBE=

vbe+

VBE1.設(shè)輸入信號vi=VimSinωtV那么iB=

ib+

IBiC=

ic

+

ICvCE=

vce

+

VCEvce=

-

icRC其中VCE=

VCC-

ICRC放大電路RBTVBBiBvBE_vCEiC+RCvi+_+_iE

6.3.2放大原理a.在RC兩端有一個較大的交流分量可供輸出。vce=

-

icRCvCE=

vce+VCE由可知vi→ib→ic→icRcb.

交流信號的傳遞過程RBTVBBiBvBE_vCEiC+RCvi+_+_iE

6.3.2放大原理2．發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)正向偏置—飽和狀態(tài)

（2）IC

≠bIB，IB失去了對IC的控制（1）VCE≤VBE飽和狀態(tài)的特點：（3）集電極飽和電壓降VCES較小,小功率硅管0.3~0.5V即集電結(jié)正向偏置（4）飽和時集電極電流（5）VCE對IC的影響大，當VCE增大，IC將隨之增加。

6.3.2放大原理（2）IC=ICBO，IB=－ICBO3．發(fā)射結(jié)反向偏置、集電結(jié)反向偏置—截止狀態(tài)截止狀態(tài)的特點：（1）VBE小于死區(qū)電壓。

6.3.2放大原理電路存在的問題：（1）信號源與放大電路相互影響。（2）放大電路與負載相互影響。

6.3.2放大原理各元器件的作用：T——放大器件隔離放大電路對信號源和負載的直流影響。溝通信號源、放大電路、負載之間的信號傳遞通道。耦合電容C1、

C2改進的共射極放大電路6.3.2放大原理為T提供Je正偏電壓UBEVBB、RB提供基極偏置電流IBVCC為T提供Jc反偏電壓UCE及集電極電流IC為電路提供能量6.3.2放大原理RC使集電極有合適的電流IC轉(zhuǎn)換集電極電流信號為電壓信號,

實現(xiàn)電壓放大6.3.2放大原理只用一個電源，減少電源數(shù)。考慮經(jīng)濟實用。（1）電路的簡化（2）電路的簡化畫法不畫電源符號，只寫出電源正極對地的電位。6.3.2放大原理放大電路的兩種工作狀態(tài)：靜態(tài)—當輸入信號為零時電路的工作狀態(tài)。靜態(tài)時放大電路只有直流分量——直流工作狀態(tài)。動態(tài)—有輸入信號時電路的工作狀態(tài)。動態(tài)時電路中的信號為交流信號——交流工作狀態(tài)6.3.2放大原理信號的傳遞過程C2隔直作用6.3.2放大原理6.3.2放大原理

6.3.2放大原理放大電路中的電壓電流既含有直流成分，又含有交流成分，稱為交直流共存。交流信號疊加在直流量上。分析計算及設(shè)計時，常將直流和交流分開進行，即分析直流時，可將交流源置零，分析交流時可將直流源置零，總的響應(yīng)是兩個單獨響應(yīng)的疊加。

當放大電路沒有輸入信號（ui=0）時，電路中各處的電壓、電流是不變的直流，稱為靜態(tài)工作狀態(tài)或靜止工作狀態(tài)，簡稱靜態(tài)。

靜態(tài)時的直流電壓、電流值，將在管子的特性曲線上確定一點，這點稱為靜態(tài)工作點。

放大電路輸入交流信號時，電路中各處的電壓、電流隨交流信號而變化，電路處于變動狀態(tài)，簡稱動態(tài)。6.3.2放大原理

直流、交流信號時共存的，而兩種信號的作用不同。

直流信號是基礎(chǔ)，它為BJT提供正確的偏置，保證BJT工作在放大狀態(tài)，并同時為BJT提供合適的直流工作點，以保證放大電路不失真的放大交流信號；

交流信號是被放大的量。為方便分析，我們總是分別討論兩種信號的工作狀況。6.3.2放大原理6.4放大電路的分析方法6.4.1靜態(tài)工作點的近似計算

6.4.2圖解分析法6.4.2微變等效電路分析法直流通道和交流通道

放大電路中各點的電壓或電流都是在靜態(tài)直流上附加了小的交流信號。

但是，電容對交、直流的作用不同。如果電容容量足夠大，可以認為它對交流不起作用，即對交流短路。而對直流可以看成開路。這樣，交直流所走的通道是不同的。

這樣就有了交流通道（只考慮交流信號的分電路）和直流通道（只考慮直流信號的分電路）。不同的信號可以分別在不同的通道分析。6.4.1靜態(tài)工作點的近似計算（一）放大電路的靜態(tài)分析

靜態(tài)分析——就是通過放大電路的直流通路求解靜態(tài)工作點值IBQ、ICQ、UCEQ。直流通路6.4.1靜態(tài)工作點的近似計算

在放大電路中設(shè)置靜態(tài)工作點是必不可少的。因為放大電路的作用是將微弱的輸入信號進行不失真的放大，為此，電路中的BJT必須始終工作在放大區(qū)域，必須要給放大電路設(shè)置合適的靜態(tài)工作點。（二）估算法在放大電路靜態(tài)分析中的應(yīng)用UCEQ=VCC－ICQRC式中，|UBEQ|硅管可取為0.7V，鍺管0.2V由輸入回路方程VCC=IBRB+UBE得6.4.1靜態(tài)工作點的近似計算VCC=ICRC+UCE由輸出回路方程得在靜態(tài)分析基礎(chǔ)上，分析電路中的交流分量之間關(guān)系。主要求Au、Ri、Ro等參數(shù)。常用的分析方法圖解法微變等效電路法6.4.2圖解分析法一、靜態(tài)工作點的圖解分析6.4.2圖解分析法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。（前已講述）共射極放大電路

列輸入回路方程

列輸出回路方程（直流負載線）

VCE=VCC－iCRc

首先，畫出直流通路直流通路一、靜態(tài)工作點的圖解分析6.4.2圖解分析法

在輸出特性曲線上，作出直流負載線VCE=VCC－iCRc，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。一、靜態(tài)工作點的圖解分析6.4.2圖解分析法（1）放大電路中的信號是交直流共存的，也即瞬時信號是在原來靜態(tài)直流量的基礎(chǔ)上疊加交流量而形成。如幾點說明：iB=IB+ib雖然交流量可有正負的變化，但瞬時量的方向始終是不變的。二、動態(tài)工作點的圖解分析iC=IC+icuCE=UCE+uce（2）放大后的輸出電壓uo是與ui同頻率的正弦波，由于放大電路工作在三極管的線性工作區(qū)，所以可以不失真的放大交流信號。6.4.2圖解分析法（3）輸出電壓uo與輸入電壓ui的相位差是1800，也即uo與ui反相，這是共射放大電路的特點。二、動態(tài)工作點的圖解分析已知輸入信號輸出信號波形輸出電壓uo與輸入電壓ui相位相反

0t0t6.4.2圖解分析法當RL≠∞時（1）放大電路的交流通路交流通路畫法：耦合電容短路直流電壓源短路6.4.2圖解分析法交流通路R'L

＝RC//RL由放大電路的交流通路可知式中ic6.4.2圖解分析法由于故（2）交流負載線式中6.4.2圖解分析法在uCE和iC的坐標中，也表示一條直線；該直線稱為放大電路的交流負載線。式M直流負載線交流負載線PUCEQ+ICQR'LiCuCE0QONICQab6.4.2圖解分析法交流負載線的特點:d.電路的工作點沿交流負載線移動。a.斜率為－1/R'Lb.經(jīng)過靜態(tài)工作點Qc.與橫軸的交點為UCEQ+ICQR'L

（2）作圖煩瑣，Ui很小時難以作圖。圖解法的特點（1）便于觀察。（3）放大電路一些性能指標無法由圖解法求得。6.4.2圖解分析法圖解法適用于幅度較大而工作頻率不太高的情況。優(yōu)點：直觀、形象。有助于建立和理解交、直流共存，靜態(tài)和動態(tài)等重要概念；有助于理解正確選擇電路參數(shù)、合理設(shè)置靜態(tài)工作點的重要性。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)，也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。6.4.3微變等效電路分析法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。由于三極管是非線性器件，這樣就使得放大電路的分析非常困難。建立小信號模型（微變等效模型），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(shè)計。6.4.3微變等效電路分析法1.BJT的H參數(shù)及小信號模型雖然BJT是非線性器件，但是它在小范圍內(nèi)的特性曲線卻可以近似的看作直線。

當放大電路輸入交流小信號時，我們可以把BJT這個非線性元件線性化，用它的線性的交流小信號模型來代替，這個模型也稱為微變等效電路。

在交流小信號輸入的前提下，BJT的線性化使放大電路線性化。可以方便的利用電路理論來分析電路的交流性能，這即是小信號模擬分析法的基本思路。晶體管的H參數(shù)微變等效電路（1）晶體管線性化的條件：電路工作在小信號狀態(tài)。a.ΔiB與

Δ

uBE之間具有線性關(guān)系b.β值恒定（2）晶體管可線性化的主要依據(jù)：1.BJT的H參數(shù)及小信號模型6.4.3微變等效電路分析法晶體管共射極接法線性化原理晶體管–ucebecNPNPNP或型型晶管體+icubeib+–等效圖線性網(wǎng)絡(luò)uce+–+–ubeicib6.4.3微變等效電路分析法

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)6.4.3微變等效電路分析法

H參數(shù)的引出vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce

vCE=常數(shù)，

iB=常數(shù)的含義vCE=常數(shù)，所以dvCE=0，即輸出端只有直流電壓輸出，沒有交流電壓輸出，相當于輸出端交流短路BJT雙口網(wǎng)絡(luò)iB=常數(shù)，所以diB=0，即輸入端只有直流電流輸入，沒有交流電流輸入，相當于輸入端交流開路此時只有直流電壓和電流，所以是在靜態(tài)工作點附近的情況6.4.3微變等效電路分析法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)；forward輸入端交流開路時的反向電壓傳輸比；reverse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)）。vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce（1）H參數(shù)的引出6.4.3微變等效電路分析法（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vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevceBJT雙口網(wǎng)絡(luò)6.4.3微變等效電路分析法（2）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。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。6.4.3微變等效電路分析法（3）模型的簡化hre和hoe都很小，常忽略它們的影響。BJT在共射極連接時，其H參數(shù)的數(shù)量級一般為hre￣反向傳輸電壓比電流放大系數(shù)稱為晶體管共射極輸出電導(dǎo)6.4.3微變等效電路分析法（4）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。rbe=rbb′+(1+

)re

一般也用公式估算rbe

（忽略r’e

）稱為晶體管的輸入電阻，其中rbb‘稱為晶體管的基極體電阻，re是發(fā)射結(jié)電阻。其中對于低頻小功率管rbb′≈200

6.4.3微變等效電路分析法

而

(T=300K)

則

（4）H參數(shù)的確定特別需要指出的是：

1）rbe是交流（動態(tài)）電阻，只能用來計算放大電路的動態(tài)性能指標，不能用來求靜態(tài)工作點Q的值，但它的大小與靜態(tài)電流IEQ的大小有關(guān)；

2）上頁式的適用范圍為0.1mA<IEQ<5mA，超出此范圍時，將會產(chǎn)生較大誤差。注意：1.電壓源和電流源是受控源2.電壓源和電流源是虛構(gòu)的3.電壓源和電流源的極性不能隨意假設(shè)6.4.3微變等效電路分析法6.4.3微變等效電路分析法2.用H參數(shù)小信號模型分析基本共射極放大電路當放大電路中的BJT用H參數(shù)交流小信號模型代替時，隨著BJT的線性化，放大電路也變?yōu)榫€性電路了，這時我們可以利用電路理論來分析放大電路的交流技術(shù)指標。動態(tài)電路部分分析步驟：1.用H參數(shù)小信號模型代替BJT，畫出小信號模型電路；2.根據(jù)小信號模型電路分析放大電路的動態(tài)指標。6.4.3微變等效電路分析法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。（2）畫小信號等效電路H參數(shù)小信號等效電路可先畫出放大電路的交流通路，然后再畫出微變等效路（小信號等效電路）

6.4.3微變等效電路分析法（3）求放大電路動態(tài)指標根據(jù)則電壓增益為A）電壓增益H參數(shù)小信號等效電路6.4.3微變等效電路分析法（3）求放大電路動態(tài)指標B）輸入電阻C）輸出電阻令Ro=Rc所以6.4.3微變等效電路分析法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V-T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。所以，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(guān)。優(yōu)點：分析放大電路的動態(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。缺點：在BJT與放大電路的小信號等效電路中，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。6.4.3微變等效電路分析法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：放大電路的Q點。解：靜態(tài)工作點為Q（40

A，3.2mA，5.6V）3.小信號模型分析法的適用范圍6.4.3微變等效電路分析法6.5靜態(tài)工作點的穩(wěn)定6.5.1靜態(tài)工作點對波形失真的影響6.5.2靜態(tài)工作點的穩(wěn)定電路溫度對靜態(tài)工作點的影響

三極管是一種對溫度十分敏感的元件。溫度變化對管子參數(shù)的影響主要表現(xiàn)有：

1.UBE

改變。UBE

的溫度系數(shù)約為–2mV/

C，即溫度每升高1

C，UBE約下降2mV。

2.

改變。溫度每升高1C，

值約增加0.5%~1%，

溫度系數(shù)分散性較大。3.ICBO改變。溫度每升高10C，ICBQ

大致將增加一倍，說明ICBQ

將隨溫度按指數(shù)規(guī)律上升。6.5.1靜態(tài)工作點對波形失真的影響溫度升高將導(dǎo)致IC

增大，Q上移。波形容易失真。iCuCEOiBQVCCT=20

CT=50

C圖2.5.1

溫度對Q

點和輸出波形的影響Q‘6.5.1靜態(tài)工作點對波形失真的影響一、電路組成——分壓式偏置電路C1RcRb1+VCCC2RL+

+++

+CeuoRb2ReiBiCiEiRuiuEuB分壓式工作點穩(wěn)定電路由于UBQ

不隨溫度變化，——電流負反饋式工作點穩(wěn)定電路

T

ICQ

IEQ

UEQ

UBEQ

(=UBQ–UEQ)

IBQ

ICQ

6.5.2靜態(tài)工作點的穩(wěn)定電路說明：

1.Re

愈大，同樣的

IEQ產(chǎn)生的

UEQ愈大，則溫度穩(wěn)定性愈好。但Re

增大，UEQ

增大，要保持輸出量不變，必須增大VCC。

2.接入Re

，電壓放大倍數(shù)將大大降低。在Re

兩端并聯(lián)大電容Ce，交流電壓降可以忽略，則Au基本無影響。Ce

稱旁路電容

3.要保證UBQ

基本穩(wěn)定，IR>>IBQ，則需要Rb1、Rb2

小一些，但這會使電阻消耗功率增大，且電路的輸入電阻降低。實際選用Rb1、Rb2

值，取IR

=(5~

10)IBQ，UBQ=(5~10)UBEQ。6.5.2靜態(tài)工作點的穩(wěn)定電路二、靜態(tài)與動態(tài)分析靜態(tài)分析C1RcRb1+VCCC2RL+

+++

+CeuoRb2ReiBiCiEiRuiuEuB由于IR>>IBQ，可得(估算)靜態(tài)基極電流6.5.2靜態(tài)工作點的穩(wěn)定電路直流通路動態(tài)分析C1RcRb2+VCCC2RL+

+++

+CeuoRb1ReiBiCiEiRuiRcRb1+VCCRL+

+

uiuoRb2Re6.5.2靜態(tài)工作點的穩(wěn)定電路6.6共集極和共基極放大電路6.6.1共集極放大電路6.6.2共基極放大電路6.6.1共集極放大電路1.靜態(tài)分