1、10:33:3914.1 半導體三極管半導體三極管4.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法4.4 放大電路靜態工作點的穩定問題放大電路靜態工作點的穩定問題4.5 共集電極放大電路和共基極放大電路共集電極放大電路和共基極放大電路4.2 共射極放大電路的工作原理共射極放大電路的工作原理4.6 組合放大電路組合放大電路4.7 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應10:33:4024.1 半導體三極管半導體三極管4.1.1 BJT的結構簡介的結構簡介4.1.2 放大狀態下放大狀態下BJT的工作原理的工作原理4.1.3 BJT的的VI特性曲線特性曲線4.1.4 BJT的主要參數的主要參數10:33:

2、4034.1.1 BJT的結構簡介的結構簡介(a) 小功率管小功率管 (b) 小功率管小功率管 (c) 大功率管大功率管 (d) 中功率管中功率管10:33:404 半導體三極管的結半導體三極管的結構示意圖如圖所示。構示意圖如圖所示。它有兩種類型它有兩種類型:NPN型型和和PNP型。型。4.1.1 BJT的結構簡介的結構簡介(a) NPN型管結構示意圖型管結構示意圖(b) PNP型管結構示意圖型管結構示意圖(c) NPN管的電路符號管的電路符號(d) PNP管的電路符號管的電路符號10:33:40510:33:416集成電路中典型集成電路中典型NPNNPN型型BJTBJT的截面圖的截面圖4.1

3、.1 BJT的結構簡介的結構簡介10:33:417 三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過載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出來的。流子傳輸體現出來的。外部條件：外部條件：發射結正偏發射結正偏 集電結反偏集電結反偏4.1.2 放大狀態下放大狀態下BJT的工作原理的工作原理1. 內部載流子的傳輸過程內部載流子的傳輸過程發射區：發射載流子發射區：發射載流子集電區：收集載流子集電區：收集載流子基區：傳送和控制載流子基區：傳送和控制載流子 （以（以NPNNPN為例）為例） 由于三極管內有兩種載流子由于三極管內有兩種載流子( (自自由電子和空穴由電子和空穴) )參與導

4、電，故稱為雙參與導電，故稱為雙極型三極管或極型三極管或BJTBJT ( (Bipolar Junction Transistor) )。 IC= ICN+ ICBOIE=IEN+IEP放大狀態下放大狀態下BJTBJT中載流子的傳輸過程中載流子的傳輸過程=ICN+IBN+IB+ICBO-IBN=IB+ IC10:33:4182. 電流分配關系電流分配關系發射極注入電流發射極注入電流傳輸到集電極的電流傳輸到集電極的電流設設 ECN II即根據傳輸過程可知根據傳輸過程可知 IC= ICN+ ICBO通常通常 IC ICBOECII 則有則有 為電流放大系數。它只為電流放大系數。它只與管子的結構尺寸和

5、摻雜濃度與管子的結構尺寸和摻雜濃度有關，與外加電壓無關。一般有關，與外加電壓無關。一般 = 0.9 0.99 。IE=IB+ IC放大狀態下放大狀態下BJTBJT中載流子的傳輸過程中載流子的傳輸過程10:33:419 1 又設又設BCEOCIII 則則 是另一個電流放大系數。同樣，它也只與管是另一個電流放大系數。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。子的結構尺寸和摻雜濃度有關，與外加電壓無關。一般一般 1 。根據根據IE=IB+ IC IC= ICN+ ICBOECN II且令且令BCCEOCIIII 時，時，當當ICEO= (1+ ) ICBO（穿透電流）（穿透電流）2

6、. 電流分配關系電流分配關系10:33:42103. 三極管的三種組態三極管的三種組態共集電極接法共集電極接法，集電極作為公共電極，用，集電極作為公共電極，用CC表示。表示。共基極接法共基極接法，基極作為公共電極，用基極作為公共電極，用CB表示；表示；共發射極接法共發射極接法，發射極作為公共電極，用，發射極作為公共電極，用CE表示；表示；BJT的三種組態的三種組態10:33:4211共基極放大電路共基極放大電路4. 放大作用放大作用若若 vI = 20mV電壓放大倍數電壓放大倍數4920mVV98. 0IO vvvA使使 iE = -1 mA，則則 iC = iE = -0.98 mA， vO

7、 = - iC RL = 0.98 V，當 = 0.98 時，時，10:33:4212 綜上所述，三極管的放大作用，主要是依綜上所述，三極管的放大作用，主要是依靠它的發射極電流能夠通過基區傳輸，然后到靠它的發射極電流能夠通過基區傳輸，然后到達集電極而實現的。達集電極而實現的。實現這一傳輸過程的兩個條件是：實現這一傳輸過程的兩個條件是：（1）內部條件：內部條件：發射區雜質濃度遠大于基區發射區雜質濃度遠大于基區雜質濃度，且基區很薄。雜質濃度，且基區很薄。（2）外部條件：外部條件：發射結正向偏置，集電結反發射結正向偏置，集電結反向偏置。向偏置。10:33:4213EBRBERC10:33:42144

8、.1.3 BJT的的V-I 特性曲線特性曲線 iB=f(vBE) vCE=const(2) 當當vCE1V時，時， vCB= vCE - - vBE0，集電結已進入反偏狀態，開始收，集電結已進入反偏狀態，開始收 集電子，基區復合減少，同樣的集電子，基區復合減少，同樣的vBE下下 IB減小，特性曲線右移。減小，特性曲線右移。(1) 當當vCE=0V時，相當于發射結的正向伏安特性曲線。時，相當于發射結的正向伏安特性曲線。1. 輸入特性曲線輸入特性曲線（以共射極放大電路為例）（以共射極放大電路為例）共射極連接共射極連接10:33:4315飽和區：飽和區：iC明顯受明顯受vCE控制的區域，控制的區域，

9、該區域內，一般該區域內，一般vCE0.7V (硅管硅管)。此時，此時，發射結正偏，集電結正偏或反發射結正偏，集電結正偏或反偏電壓很小偏電壓很小。iC=f(vCE) iB=const2. 2. 輸出特性曲線輸出特性曲線輸出特性曲線的三個區域輸出特性曲線的三個區域: :截止區：截止區：iC接近零的區域，相當接近零的區域，相當iB=0的曲線的下方。此時，的曲線的下方。此時， vBE小于死區小于死區電壓，電壓，發射結反偏，集電結反偏發射結反偏，集電結反偏。放大區：放大區：iC平行于平行于vCE軸的區域，曲軸的區域，曲線基本平行等距。此時，線基本平行等距。此時，發射結正偏，發射結正偏，集電結反偏。集電結

10、反偏。4.1.3 BJT的的V-I 特性曲線特性曲線10:33:4316各態偏置情況：各態偏置情況：截止截止放大放大飽和飽和發射結發射結反偏反偏正偏正偏正偏正偏集電結集電結反偏反偏反偏反偏正偏正偏10:33:4317 (1) 共發射極直流電流放大系數共發射極直流電流放大系數 =（ICICEO）/IBIC / IB vCE=const1. 電流放大系數電流放大系數 4.1.4 BJT的主要參數的主要參數與與iC的關系曲線的關系曲線 (2) 共發射極交流電流放大系數共發射極交流電流放大系數 = IC/ IB vCE=const10:33:43181. 電流放大系數電流放大系數 (3) 共基極直流電

11、流放大系數共基極直流電流放大系數 =（ICICBO）/IEIC/IE (4) 共基極交流電流放大系數共基極交流電流放大系數 = IC/ IE vCB=const 當當ICBO和和ICEO很小時，很小時， 、 ，可以不，可以不加區分。加區分。4.1.4 BJT的主要參數的主要參數10:33:4319 2. 極間反向電流極間反向電流 (1) 集電極基極間反向飽和電流集電極基極間反向飽和電流ICBO 發射極開發射極開路時，集電結的反向飽和電流。路時，集電結的反向飽和電流。 4.1.4 BJT的主要參數的主要參數10:33:4420 (2) 集電極發射極間的反向飽和電流集電極發射極間的反向飽和電流IC

12、EO ICEO=（1+ ）ICBO 4.1.4 BJT的主要參數的主要參數 2. 極間反向電流極間反向電流10:33:4421(1) 集電極最大允許電流集電極最大允許電流ICM(2) 集電極最大允許功率損耗集電極最大允許功率損耗PCM PCM= ICVCE 3. 極限參數極限參數4.1.4 BJT的主要參數的主要參數(3) 反向擊穿電壓反向擊穿電壓 V(BR)CBO發射極開路時的集電結反向擊穿電壓。發射極開路時的集電結反向擊穿電壓。 V(BR) EBO集電極開路時發射結的反向擊穿電壓。集電極開路時發射結的反向擊穿電壓。 V(BR)CEO基極開路時集電極和發射極間的擊穿電壓。基極開路時集電極和發

13、射極間的擊穿電壓。幾個擊穿電壓有如下關系幾個擊穿電壓有如下關系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR) EBO10:33:4422 3. 極限參數極限參數4.1.4 BJT的主要參數的主要參數10:33:44234.1.5 溫度對溫度對BJT參數及特性的影響參數及特性的影響(1) 溫度對溫度對ICBO、UBE的影響的影響溫度每升高溫度每升高10，ICBO約增加一倍約增加一倍;溫度每升高溫度每升高1 ， 將減小將減小(22.5)mV 。(2) 溫度對溫度對 的影響的影響溫度每升高溫度每升高1， 值約增大值約增大0.5%1%。 (3) 溫度對反向擊穿電壓溫度對反向擊穿電壓V(BR)CBO、V(

14、BR)CEO的影響的影響溫度升高時，溫度升高時，V(BR)CBO和和V(BR)CEO都會有所提高。都會有所提高。 2. 溫度對溫度對BJT特性曲線的影響特性曲線的影響1. 溫度對溫度對BJT參數的影響參數的影響輸入特性曲線輸入特性曲線左移，左移，vBE將減小；將減小；輸出曲線輸出曲線上移，上移，ICBO、ICEO、 都將大增。都將大增。10:33:4524例例1：晶體管工作在放大區時，要求發射結上加正向電壓，集電結上加反向電壓。試就NPN 型和PNP兩種情況討論。 (1) U C和U B的電位哪個高？U CB是正還是負？ (2) U B和U E的電位哪個高？U BE是正還是負？ (3) U C

15、和U E的電位哪個高？U CE是正還是負？ 解：先就NPN 管來分析。 (1) U C U B,U CB為正。 (2) U B U E ,U BE為正。 (3) U C U E,U CE為正。 PNP管的各項結論同NPN 管的各項結論相反。10:33:4525例例2：用直流電壓表測某電路三只晶體管的三個電極對地的電壓分別如圖所示。試指出每只晶體管的C、B、E 極。 解：解： T1管：為C極，為B極，為E極。 T 2管：為B極，為E極，為C極。 T 3管：為E極，為B極，為C極。 10:33:4526例例3：在下圖中，晶體管T 1 、T 2 、T 3的三個電極上的電流分別為： (1) I 1 =

16、0.01mA， I 2 =2mA， I 3=-2.01mA ； (2) I 1 =2mA， I 2 =-0.02mA， I 3=-1.98mA ； (3) I 1 = -3mA ，I 2 =3.03mA， I 3 = -0.03mA ； 試指出每只晶體管的B、C、E極。 解：解： T1管：為B極，為C極，為E極。 T 2管：為E極，為B極，為C極。 T3 管：為C 極，為E 極，為 B 極。 10:33:4527例例4： 在放大電路中，若測得某管的三個極電位分別為在放大電路中，若測得某管的三個極電位分別為2.5V、-3.2V、9V，這三極管的類型是（，這三極管的類型是（ ）。）。 （1）PN

17、P型型Ge管管 （2）PN P型型Si管管 （3）NP N型型Ge管管 （4）NP N型型 Si管管 例例5：在放大電路中，若測得某管的三個極電位分別為在放大電路中，若測得某管的三個極電位分別為2.5V、-3.2V、9V，則分別代表管子的三個極是（，則分別代表管子的三個極是（ ）。）。 （1）e 、c、b （2）e、b、c （3）b、c、e （4）c、b、e 例例6：在放大電路中，若測得某管的三個極電位分別為在放大電路中，若測得某管的三個極電位分別為 1V、1.2V、6V， 這三極管的類型是（這三極管的類型是（ ）。）。 （1）PN P型型Ge管（管（2）PN P型型Si管管 （3）NP N型

18、型Ge管（管（4）NP N型型 Si管管 例例7： 在放大電路中，若測得某管的三個極電位分別為在放大電路中，若測得某管的三個極電位分別為 1V、1.2V、 6V，則分別代表管子的三個極是（，則分別代表管子的三個極是（ ）。）。 （1）e 、c、b （2）e、b、c （3）b、c、e （4）c、b、e 10:33:4528例例8： 一個一個NP N管在電路中正常工作，現測得：管在電路中正常工作，現測得： U BE 0,U BC 0,U CE0，則此管工作區為（，則此管工作區為（ ）。）。 （1）飽和區）飽和區 （2）截止區）截止區 （3）放大區）放大區 例例9：一個一個NPN管在電路中正常工作，

19、現測得管在電路中正常工作，現測得U BE 0,U BC 0， 則此管工作區為（則此管工作區為（ ）。）。 （1）飽和區）飽和區 （2）截止區）截止區 （3）放大區）放大區 例例10： 一個一個NPN管在電路中正常工作，現測得管在電路中正常工作，現測得U BE 0,U BC 0， 則此管工作區為（則此管工作區為（ ）。）。 （1）飽和區）飽和區 （2）截止區）截止區 （3）放大區）放大區 10:33:45294.2 共射極放大電路的工作原理共射極放大電路的工作原理4.2.1 基本共射極放大電路的組成基本共射極放大電路的組成基本共射極放大電路基本共射極放大電路 10:33:46304.2.2 基本

20、共射極放大電路的工作原理基本共射極放大電路的工作原理1. 靜態靜態(直流工作狀態直流工作狀態) 輸入信號輸入信號vi0時，時，放大電路的工作狀態稱放大電路的工作狀態稱為靜態或直流工作狀態。為靜態或直流工作狀態。 直流通路直流通路 bBEQBBBQRVVI BQCEOBQCQIIII VCEQ=VCCICQRc 10:33:46314.2.2 基本共射極放大電路的工作原理基本共射極放大電路的工作原理2. 動態動態 輸入正弦信號輸入正弦信號vs后，電路后，電路將處在動態工作情況。此時，將處在動態工作情況。此時，BJT各極電流及電壓都將在各極電流及電壓都將在靜態值的基礎上隨輸入信號靜態值的基礎上隨輸

21、入信號作相應的變化。作相應的變化。 交流通路交流通路 忽略電源的內阻，電源忽略電源的內阻，電源的端電壓恒定，直流電源對的端電壓恒定，直流電源對交流可看作短路。交流可看作短路。10:33:46324.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法4.3.1 圖解分析法圖解分析法4.3.2 小信號模型分析法小信號模型分析法1. 靜態工作點的圖解分析靜態工作點的圖解分析2. 動態工作情況的圖解分析動態工作情況的圖解分析3. 非線性失真的圖解分析非線性失真的圖解分析4. 圖解分析法的適用范圍圖解分析法的適用范圍1. BJT的的H參數及小信號模型參數及小信號模型2. 用用H參數小信號模型分析基本共射極放大電路

22、參數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小信號模型分析法的適用范圍10:33:46334.3.1 圖解分析法圖解分析法1. 靜態工作點的圖解分析靜態工作點的圖解分析 采用該方法分析靜態工作點，必須已知三極管的輸入采用該方法分析靜態工作點，必須已知三極管的輸入輸出特性曲線。輸出特性曲線。 共射極放大電路共射極放大電路10:33:46344.3.1 圖解分析法圖解分析法1. 靜態工作點的圖解分析靜態工作點的圖解分析 列輸入回路方程列輸入回路方程 列輸出回路方程（直流負載線）列輸出回路方程（直流負載線）VCE=VCCiCRc 首先，畫出直流通路首先，畫出直流通路直流通路直

23、流通路 bBBBBERiV v10:33:4635 在輸出特性曲線上，作出直流負載線在輸出特性曲線上，作出直流負載線 VCE=VCCiCRc，與，與IBQ曲曲線的交點即為線的交點即為Q點，從而得到點，從而得到VCEQ 和和ICQ。 在輸入特性曲線上，作出直線在輸入特性曲線上，作出直線 ，兩線的交點，兩線的交點即是即是Q點，得到點，得到IBQ。bBBBBERiV v10:33:4736 根據根據vs的波形，在的波形，在BJT的輸入特性曲線圖上畫出的輸入特性曲線圖上畫出vBE 、 iB 的的波形波形2. 動態工作情況的圖解分析動態工作情況的圖解分析tsinsmsV vbBsBBBERiV vv10

24、:33:4737 根據根據iB的變化范圍在輸出特性曲線圖上畫出的變化范圍在輸出特性曲線圖上畫出iC和和vCE 的波形的波形2. 動態工作情況的圖解分析動態工作情況的圖解分析cCCCCERiV v10:33:47382. 動態工作情況的圖解分析動態工作情況的圖解分析 共射極放大電路中的電壓、共射極放大電路中的電壓、電流波形電流波形10:33:48393. 靜態工作點對波形失真的影響靜態工作點對波形失真的影響截止失真的波形截止失真的波形 10:33:4840飽和失真的波形飽和失真的波形3. 靜態工作點對波形失真的影響靜態工作點對波形失真的影響10:33:48414. 圖解分析法的適用范圍圖解分析法

25、的適用范圍幅度較大而工作頻率不太高的情況幅度較大而工作頻率不太高的情況優點：優點： 直觀、形象。有助于建立和理解交、直流共存，靜態和直觀、形象。有助于建立和理解交、直流共存，靜態和動態等重要概念；有助于理解正確選擇電路參數、合理設置動態等重要概念；有助于理解正確選擇電路參數、合理設置靜態工作點的重要性。能全面地分析放大電路的靜態、動態靜態工作點的重要性。能全面地分析放大電路的靜態、動態工作情況。工作情況。缺點：缺點： 不能分析工作頻率較高時的電路工作狀態，也不能用來不能分析工作頻率較高時的電路工作狀態，也不能用來分析放大電路的輸入電阻、輸出電阻等動態性能指標。分析放大電路的輸入電阻、輸出電阻等

26、動態性能指標。10:33:48424.3.2 小信號模型分析法小信號模型分析法1. BJT的的H參數及小信號模型參數及小信號模型建立小信號模型的意義建立小信號模型的意義建立小信號模型的思路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的特性曲線近似地用直線來代替，從而可以管小范圍內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。處理。 由于三極管是非線性器件，這樣就使得放大電路的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

27、困難。建立小信號模型，就是將非線性器件做分析非常困難。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。線性化處理，從而簡化放大電路的分析和設計。10:33:48431. BJT的的H參數及小信號模型參數及小信號模型 H參數的引出參數的引出),(CEB1BEvvif在小信號情況下，對上兩式取全微分得在小信號情況下，對上兩式取全微分得CECEBEBBBEBEdddBCEvvvvv IVii用小信號交流分量表示用小信號交流分量表示vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce 對于對于BJT雙口網絡，已知輸入雙口網絡，已知輸入輸出特性曲線如下：輸出

28、特性曲線如下：iB=f(vBE) vCE=constiC=f(vCE) iB=const可以寫成：可以寫成：),(CEB2Cvifi CECECBBCCdddBCEvv IViiiiiBJT雙口網絡雙口網絡10:33:4944CEBBEie Vih v輸出端交流短路時的輸入電阻；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輸出端交流短路時的正向電流傳輸比或電流放大系數；流放大系數；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反向電壓傳輸比；輸入端交流開路時的輸出電導。輸入端交流開路時的輸出電導。其中：其中：四個參數量綱各不相同，故稱為混合參數（四個參數量綱各不相同，

29、故稱為混合參數（H參數）。參數）。vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevceCEBCfe Viih BCEBEre Ihvv BCECoe Iihv 1. BJT的的H參數及小信號模型參數及小信號模型 H參數的引出參數的引出10:33:49451. BJT的的H參數及小信號模型參數及小信號模型 H參數小信號模型參數小信號模型根據根據可得小信號模型可得小信號模型BJT的的H參數模型參數模型vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevceBJT雙口網絡雙口網絡10:33:49461. BJT的的H參數及小信號模型參數及小信號模型 H參數小信號模型參

30、數小信號模型 H H參數都是小信號參數，即微變參數或交流參數。參數都是小信號參數，即微變參數或交流參數。 H H參數與工作點有關，在放大區基本不變。參數與工作點有關，在放大區基本不變。 H H參數都是微變參數，所以只適合對交流信號的分析。參數都是微變參數，所以只適合對交流信號的分析。 受控電流源受控電流源h hfefei ib b ，反，反映了映了BJTBJT的基極電流對集電的基極電流對集電極電流的控制作用。電流源極電流的控制作用。電流源的流向由的流向由ib的流向決定。的流向決定。 hrevce是一個受控電壓是一個受控電壓源。反映了源。反映了BJT輸出回路電輸出回路電壓對輸入回路的影響。壓對輸

31、入回路的影響。10:33:49471. BJT的的H參數及小信號模型參數及小信號模型 模型的簡化模型的簡化 hre和和hoe都很小，常忽都很小，常忽略它們的影響。略它們的影響。 BJT在共射連接時，其在共射連接時，其H參數的數量級一般為參數的數量級一般為 S101010101052433oefereieehhhhh10:33:49481. BJT的的H參數及小信號模型參數及小信號模型 H參數的確定參數的確定 一般用測試儀測出；一般用測試儀測出；rbe 與與Q點有關，可用圖示儀測出。點有關，可用圖示儀測出。rbe= rbb + (1+ ) re其中對于低頻小功率管其中對于低頻小功率管 rbb20

32、0 則則 )mA()mV(26)1(200EQbeIr )mA()mV(26)mA()mV(EQEQeIIVrT 而而 (T=300K) 一般也用公式估算一般也用公式估算 rbe （忽略（忽略 re ）10:33:50494.3.2 小信號模型分析法小信號模型分析法2. 用用H參數小信號模型分析基本共射極放大電路參數小信號模型分析基本共射極放大電路（1）利用直流通路求）利用直流通路求Q點點 共射極放大電路共射極放大電路bBEBBBRVVI 一般硅管一般硅管VBE=0.7V，鍺管，鍺管VBE=0.2V， 已知已知。BCII LCcCECCCE)(RIRVVV 10:33:50502. 用用H參數

33、小信號模型分析基本共射極放大電路參數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）畫小信號等效電路ibicicBCEib ib三極管三極管小信號等效電路小信號等效電路ube+ +- -uce+ +- -ube+ +- -uce+ +- -rbeBEC 三極管的三極管的B、E之間之間可用可用rbe等效代替。等效代替。 三極管的三極管的C、E之間可用一之間可用一受控電流源受控電流源ic= ib等效代替。等效代替。10:33:5051H參數小信號等效電路參數小信號等效電路（2）畫小信號等效電路）畫小信號等效電路2. 用用H參數小信號模型分析基本共射極放大電路參數小信號模型分析基本共射極放大

34、電路10:33:50522. 用用H參數小信號模型分析基本共射極放大電路參數小信號模型分析基本共射極放大電路（3）求放大電路動態指標）求放大電路動態指標根據根據)(bebbirRi vbcii )/(LccoRRi v則電壓增益為則電壓增益為)()/()()/()()/(bebLcbebbLcbbebbLcciorRRRrRiRRirRiRRiA vvv（可作為公式）（可作為公式）電壓增益電壓增益H參數小信號等效電路參數小信號等效電路10:33:50532. 用用H參數小信號模型分析基本共射極放大電路參數小信號模型分析基本共射極放大電路（3）求放大電路動態指標）求放大電路動態指標輸入電阻輸入電

35、阻輸出電阻輸出電阻令令0i v0b i0b iRo = Rc 所以所以bebbbebbbiiiirRirRiiiR )( vv LsR,0ttovviR10:33:5154 LcoRIU LCL/RRR io :UUAu 定義定義Lb RI rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREEebebiRIrIU Ebbeb) 1 (RIrI EbeL) 1(RrRAu 10:33:5155EebebiRIrIU Ebbeb)1 (RIrI Ebeib)1 (RrUI rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbI

36、cIoUbISEeIREriEbeBi)1 (/RrRIRUUrbBii10:33:5156rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIbISEeIREiIoIERIRCRL+-ESCRr o外加外加or1) 斷開負載斷開負載RLoU3) 外加電壓外加電壓oI4) 求求2) 令令 或或0i U0S EoU令令0i v0b i0b i LsR,0ttovviR10:33:5157io :UUAu 定義定義iii IUr 輸入電阻輸入電阻oooIUr 輸出電阻：輸出電阻：beLrRAu EbeL) 1(RrRAu EbeBi)1 (/RrRr iiIUri Bbebe/

37、RrrCoooRIUr 10:33:52583. 小信號模型分析法的適用范圍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，放大電路的輸入信號幅度較小，BJTBJT工作在其工作在其V VT T特性特性曲線的線性范圍（即放大區）內。曲線的線性范圍（即放大區）內。H H參數的值是在靜態工作參數的值是在靜態工作點上求得的。所以，放大電路的動態性能與靜態工作點參數點上求得的。所以，放大電路的動態性能與靜態工作點參數值的大小及穩定性密切相關。值的大小及穩定性密切相關。優點優點： 分析放大電路的動態性能指標分析放大電路的動態性能指標(Av 、Ri和和Ro等等)非常方便，非常方便，且適用于頻率較高時

38、的分析。且適用于頻率較高時的分析。4.3.2 小信號模型分析法小信號模型分析法缺點缺點： 在在BJT與放大電路的小信號等效電路中，電壓、電流等與放大電路的小信號等效電路中，電壓、電流等電量及電量及BJT的的H參數均是針對變化量參數均是針對變化量(交流量交流量)而言的，不能用而言的，不能用來分析計算靜態工作點。來分析計算靜態工作點。10:33:5259共射極放大電路共射極放大電路 放大電路如圖所示。已知放大電路如圖所示。已知BJT的的 =80， Rb=300k ， Rc=2k ， VCC= +12V，求：，求：（1）放大電路的）放大電路的Q點。此時點。此時BJT工作在哪個區域？工作在哪個區域？（

39、2）當）當Rb=100k 時，放大電路的時，放大電路的Q點。此時點。此時BJT工工作在哪個區域？（忽略作在哪個區域？（忽略BJT的飽和壓降）的飽和壓降）解：解：（1）A40300k2V1bBECCBQ RVVI（2）當）當Rb=100k 時，時，3.2mAA4080BQCQ II 5.6V3.2mA2k-V12CQcCCCEQ IRVV靜態工作點為靜態工作點為Q（40 A，3.2mA，5.6V），），BJT工作在放大區。工作在放大區。其最小值也只能為其最小值也只能為0，即，即IC的最大電流為：的最大電流為：A120100k2V1bCCBQ RVImA6 . 9A12080BQCQ II V2

40、. 79.6mA2k-V12CQcCCCEQ IRVVmA62k2V1cCESCCCM RVVICMBQ II 由由于于，所以，所以BJT工作在飽和區。工作在飽和區。VCE不可能為負值，不可能為負值，此時，此時，Q（120uA，6mA，0V），）， 例題例題10:33:52604.4 放大電路靜態工作點放大電路靜態工作點的穩定問題的穩定問題4.4.1 溫度對靜態工作點的影響溫度對靜態工作點的影響4.4.2 射極偏置電路射極偏置電路1. 基極分壓式射極偏置電路基極分壓式射極偏置電路2. 含有雙電源的射極偏置電路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含有恒流源的射極偏置電路10:3

41、3:52614.4.1 溫度對靜態工作點的影響溫度對靜態工作點的影響 4.1.6節討論過，溫度上升時，節討論過，溫度上升時，BJT的反向電流的反向電流ICBO、ICEO及電流放大系數及電流放大系數 或或 都會增大，而發射結正向壓降都會增大，而發射結正向壓降VBE會減小。這些參數隨溫度的變化，都會使放大電路中的集電會減小。這些參數隨溫度的變化，都會使放大電路中的集電極靜態電流極靜態電流ICQ隨溫度升高而增加隨溫度升高而增加（ICQ= IBQ+ ICEO） ，從，從而使而使Q點隨溫度變化。點隨溫度變化。 要想使要想使ICQ基本穩定不變，就要求在溫度升高時，電路基本穩定不變，就要求在溫度升高時，電路

42、能自動地適當減小基極電流能自動地適當減小基極電流IBQ 。10:33:52624.4.2 射極偏置電路射極偏置電路（1 1）穩定工作點原理）穩定工作點原理 目標：溫度變化時，使目標：溫度變化時，使IC維持恒定。維持恒定。 如果溫度變化時，如果溫度變化時，b點電點電位能基本不變位能基本不變，則可實現靜，則可實現靜態工作點的穩定。態工作點的穩定。T 穩定原理：穩定原理： IC IE VE 、VB不變不變 VBE IB IC （反饋控制）（反饋控制）1. 基極分壓式射極偏置電路基極分壓式射極偏置電路(a) 原理電路原理電路 (b) 直流通路直流通路10:33:5363b點電位基本不變的條件點電位基本

43、不變的條件：I1 IBQ ，CCb2b1b2BQVRRRV 此時，此時，VBQ與溫度無關與溫度無關VBQ VBEQRe取值越大，反饋控制作用越強取值越大，反饋控制作用越強一般取一般取 I1 =(510)IBQ ， VBQ =35V 1. 基極分壓式射極偏置電路基極分壓式射極偏置電路（1 1）穩定工作點原理）穩定工作點原理10:33:53641. 基極分壓式射極偏置電路基極分壓式射極偏置電路（2 2）放大電路指標分析）放大電路指標分析靜態工作點靜態工作點CCb2b1b2BQVRRRV eBEQBQEQCQRVVII )(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVV IICQBQ 10:

44、33:5365電壓增益電壓增益畫小信號等效電路畫小信號等效電路（2 2）放大電路指標分析）放大電路指標分析10:33:5366電壓增益電壓增益輸出回路：輸出回路：)/(LcboRRi v輸入回路：輸入回路：ebbebeebebi)1(RiriRiri v電壓增益：電壓增益：ebeLcebebLcbio)1()/()1()/(RrRRRriRRiA vvv畫小信號等效電路畫小信號等效電路確定模型參數確定模型參數 已知，求已知，求r rbebe)mA()mV(26)1(200EQbeIr 增益增益（2 2）放大電路指標分析）放大電路指標分析（可作為公式用）（可作為公式用）10:33:5367輸入電

45、阻輸入電阻則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阻放大電路的輸入電阻不包含信號源的內阻（2 2）放大電路指標分析）放大電路指標分析)1(ebebiRri vb2ib1iei)1( RRRriiivvv bebibRb2b1eiii11)1(11RRRriR bev)1(|ebeb2b1RrRR 10:33:5468輸出電阻輸出電阻輸出電阻輸出電阻oco/ RRR 求輸出電阻的等效電路求輸出電阻的等效電路 網絡內獨立源置零網絡內獨立源置零 負載開路負載開路 輸出端口加測試電壓輸出端口加測試電壓0)()(ecbsbeb RiiRri0)()(ebccebct Riiriiv其中其中

46、b2b1ss/RRRR 則則)1(esbeecectoRRrRriR v當當coRR 時，時，coRR 一般一般cceoRrR （）（2 2）放大電路指標分析）放大電路指標分析10:33:5469 對交流：對交流：旁路電容旁路電容 CE 將將R 短路短路， R 不起不起作用作用， Au，ri，ro與固定偏置電路相同與固定偏置電路相同。旁路電容旁路電容RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+10:33:5470EbeL) 1(RrRAu beLrRAu EbeB2B1i)1 (R/R/Rrr CoRr beBir/Rr CoRr 10:33:5471RB1RCC1C2RB

47、2CERERL+UCCuiuo+RSeS+？即：即： Sos EUAu考慮信號源內阻考慮信號源內阻RS 時時iSibeLs rRrrRAu 所以所以SosEUAu SiioEUUU SiEUAu iSiSirRrEU ir10:33:5572 在圖示放大電路中，已知在圖示放大電路中，已知UCC=12V, RC= 6k, RE1= 300， RE2= 2.7k， RB1= 60k， RB2= 20k RL= 6k ，晶體管，晶體管=50， UBE=0.6V, 試求試求: :(1) (1) 靜態工作點靜態工作點 IB、IC 及及 UCE；(2) (2) 畫出小信號等效電路；畫出小信號等效電路；(3

48、) (3) 輸入電阻輸入電阻ri、ro及及 Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL+UCCuiuo+RE2例題例題10:33:5573V3V12206020CCB2B1B2B URRRVmA8 . 0 mA36 . 032E1EBEBEC RRUVII A16 A500.8CB IIV8 . 4V38 . 068 . 012)(2E1EECCCCCE RRIRIUURB1RCRB2RE1+UCCRE2+UCEIEIBICVB10:33:5574k6Co Rrk86. 18 . 02651200I26) 1(200Ebe rk 15/2B1BB RRR其其中中 1EbeBi) 1 (/Rr

49、Rr k03.8 1EbeL) 1 (RrRAu 69. 8 SEiUiIbIcIoUbIeIBRI10:33:5575 下圖是集電極-基極偏置放大電路。（1）試說明其穩定靜態工作點的物理過程；(2)設UCC = 20V, RC = 10k, RB = 330k, = 50, 試求其靜態值。（2）求靜態值(I B + IC)RC + I BRB +UBE =UCCI C = I B = 50 0.023 = 1.15mAUCE =UCC I C RC = 20 1.1510 = 8.5V【解】(1)穩定靜態工作點的物理過程如下：溫度升高溫度升高ICUBE UCE IC IB 例題例題10:33

50、:5576 下圖 所示的分壓式偏置放大電路中，已知UCC = 12V,RC = 3.3k ，RB1 = 33k,RB2 = 10k,RE1 = 200,RE2 = 1.3k,RL = 5.1k,RS = 600, 晶體管為PNP型鍺管。試計算該電路：(1) =50 時的靜態值、電壓放大倍數、輸入電阻和輸出電阻；(2) 換用=100 的晶體管后的靜態值和電壓放大倍數。(a) 分壓式偏置電路【解】（1）=50 時的靜態值由圖 (a)電路的直流通路知：例題例題10:33:5577求 = 50 時的 ri 和ro首先須畫出小信號等效電路，如圖（b）所示。(b) 小信號等效電路10:33:5678（2）

51、 改用 = 100 的晶體管后的靜態值、 從以上結果分析可見，對于分壓式偏置放大電路，當更換了不同管子后，靜態工作點和放大倍數基本不變。工作點之所以能穩定，是由于IC 自動調節的結果。這個特性有利于電子設備的批量生產和維修。mAAIIBC65.15 .1610010:33:56792. 含有雙電源的射極偏置電路含有雙電源的射極偏置電路（1 1）阻容耦合阻容耦合靜態工作點靜態工作點00EEEe2e1BEBb )()(VIRRVIRECII )()(e1e1EcCEECCCERRIRIVVV CBII BE1II)( 10:33:56802. 含有雙電源的射極偏置電路含有雙電源的射極偏置電路（2

52、2）直接耦合直接耦合10:33:56813. 含有恒流源的射極偏置電路含有恒流源的射極偏置電路靜態工作點由恒流源提供靜態工作點由恒流源提供分析該電路的分析該電路的Q點及點及、 、 vAiRoR10:33:56824.5 共集電極放大電路和共集電極放大電路和共基極放大電路共基極放大電路4.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路4.5.2 共基極放大電路共基極放大電路4.5.3 放大電路三種組態的比較放大電路三種組態的比較10:33:57834.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路1.1.靜態分析靜態分析共集電極電路結構如圖示共集電極電路結構如圖示該電路也稱為該電路也稱為射極輸出器射極輸出器

53、ebBEQCCBQ)1(RRVVI eCQCCeEQCCCEQRIVRIVV BQCQII eEQBEQbBQCCRIVRIV BQEQ)1(II 由由得得直流通路直流通路 10:33:5784小信號等效電路小信號等效電路4.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路2.2.動態分析動態分析交流通路交流通路 10:33:57854.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路2.2.動態分析動態分析電壓增益電壓增益輸出回路：輸出回路：輸入回路：輸入回路：LbbebLbbbebi)1( )(RiriRiiri v電壓增益：電壓增益：1)1()1()1()1(LbeLLbeLLbebLbio RrRRr

54、RRriRiAvvv其中其中LeL/ RRR LbLbbo)1()(RiRii v一般一般beLrR ，則電壓增益接近于，則電壓增益接近于1 1，同同相相與與iovv電壓跟隨器電壓跟隨器1 vA即即。10:33:57864.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路2.2.動態分析動態分析輸入電阻輸入電阻當當1 ，beLrR 時，時，Lbi/RRR 輸入電阻大輸入電阻大)1(| )1(LbLibiiiiiRrRRrRiR bebevvvv10:33:5887輸出電阻輸出電阻由電路列出方程由電路列出方程ebbtRiiii )(sbebtRri veteRiR v其中其中bss/ RRR 則則輸出電

55、阻輸出電阻rRRiR 1/besettov當當 1beserRR，1 時，時， besorRR 輸出電阻小輸出電阻小4.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路2.2.動態分析動態分析10:33:5888rRRR 1/beseo共集電極電路特點：共集電極電路特點：同同相相與與iovv 電壓增益小于電壓增益小于1 1但接近于但接近于1 1， 輸入電阻大，對電壓信號源衰減小輸入電阻大，對電壓信號源衰減小 輸出電阻小，帶負載能力強輸出電阻小，帶負載能力強)1(/LbebiRrRR 1 vA。4.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路10:33:58894.5.2 共基極放大電路共基極放大電路1.1

56、.靜態工作點靜態工作點 直流通路與射極偏置電路相同直流通路與射極偏置電路相同CCb2b1b2BQVRRRV eBEQBQEQCQRVVII )( ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVV IICQBQ 10:33:58902.2.動態指標動態指標電壓增益電壓增益輸出回路：輸出回路：輸入回路：輸入回路：電壓增益：電壓增益：LcL/ RRR 交流通路交流通路 小信號等效電路小信號等效電路 LboRi vbebiri vbeLiorRA vvv10:33:5891 輸入電阻輸入電阻 輸出電阻輸出電阻coRR 2.2.動態指標動態指標小信號等效電路小信號等效電路 beeeiiiiiRR)

57、1(i eeRiR/iv bebri/iv beieiiiii)1(/rRiRvvvvrR 1|bee10:33:59924.5.3 放大電路三種組態的比較放大電路三種組態的比較1.1.三種組態的判別三種組態的判別以輸入、輸出信號的位置為判斷依據：以輸入、輸出信號的位置為判斷依據： 信號由基極輸入，集電極輸出信號由基極輸入，集電極輸出共射極放大電路共射極放大電路 信號由基極輸入，發射極輸出信號由基極輸入，發射極輸出共集電極放大電路共集電極放大電路 信號由發射極輸入，集電極輸出信號由發射極輸入，集電極輸出共基極電路共基極電路 10:33:59932.2.三種組態的比較三種組態的比較10:33:5

58、9943.3.三種組態的特點及用途三種組態的特點及用途共射極放大電路：共射極放大電路： 電壓和電流增益都大于電壓和電流增益都大于1 1，輸入電阻在三種組態中居中，輸出電阻與集，輸入電阻在三種組態中居中，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。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：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。在三種組態中，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、輸出級或緩沖輸入電阻最高，輸出電阻最小，頻率特

59、性好。可用于輸入級、輸出級或緩沖級。級。共基極放大電路：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。的場合，模擬集成電路中亦兼有電位移動的功能。 4.5.3 放大電路三種組態的比較放大電路三種組態的比較10:33:59954.6 組合放大電路組合放大電路4.6.1 共射共射共基放大電路共基放大電路4.6.2 共集共集共集放大

60、電路共集放大電路10:33:59964.6.1 共射共射共基放大電路共基放大電路共射共基放大電路共射共基放大電路10:34:00974.6.1 共射共射共基放大電路共基放大電路21o1oio1iovvvvvvvvvAAA )1(2be1be21be1L11rrrRA vbe2Lc22be2L222)|(rRRrRA v其中其中 be2Lc22be12be21)|()1(rRRrrA v所以所以 12因為因為be1Lc21)|(rRRA v因此因此 組合放大電路總的電壓增益等于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組成它的各級單管放大電路電壓增益的乘積。的乘積。 前一級的輸