1、4.1 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 放大電路靜態任務點的穩定問題放大電路靜態任務點的穩定問題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 共射極放大電路的任務原理共射極放大電路的任務原理4.6 組合放大電路組合放大電路4.7 放大電路的頻率呼應放大電路的頻率呼應4.雙極結型三極管及放大電路根底雙極結型三極管及放大電路根底4.1 半導體三極管半導體三極管4.1.1 BJT的構造簡介的構造簡介4.1.2 放大形狀下放大形狀下BJT的任務原理的任務原理4.1.3 BJT的的VI特性曲線特性曲線4.1.4 BJT的主要參

2、數的主要參數4.1.5 溫度對溫度對BJT參數及特性的影響參數及特性的影響4.1.1 BJT的構造簡介的構造簡介(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 半導體三極管半導體三極管的構造表示圖如下圖。的構造表示圖如下圖。它有兩種類型它有兩種類型:NPN型型和和PNP型。型。4.1.1 BJT的構造簡介的構造簡介(a) NPN型管構造表示圖型管構造表示圖(b) PNP型管構造表示圖型管構造表示圖(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 三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，經過載流三極管的放大作用

3、是在一定的外部條件控制下，經過載流子傳輸表達出來的。子傳輸表達出來的。外部條件：發射結正偏外部條件：發射結正偏 集電結反偏集電結反偏4.1.2 放大形狀下放大形狀下BJT的任務原理的任務原理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：搜集載流子集電區：搜集載流子基區：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( (自在電自在電子和空穴子和空穴) )參與導電，故稱為雙極型三極參與導電，故稱為雙極型三極管或管或BJT (Bipolar Junction BJT (Bipolar J

4、unction Transistor)Transistor)。 IC= ICN+ ICBOIE=IB+ IC放大形狀下放大形狀下BJTBJT中載流子的傳輸過程中載流子的傳輸過程2. 電流分配關系電流分配關系發發射射極極注注入入電電流流傳傳輸輸到到集集電電極極的的電電流流設設 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。它只與管子的構造尺寸和摻雜濃度與管子的構造尺寸和摻雜濃度有關，與外加電壓無關。普通有關，與外加電壓無關。普通 = 0.9 0.99 。IE=IB+ IC放大形狀下放大形狀下BJTBJ

5、T中載流子的傳輸過程中載流子的傳輸過程 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，它也只與管子的構造尺寸和摻雜濃度有關，與外加電壓無關。子的構造尺寸和摻雜濃度有關，與外加電壓無關。普通普通 1 。且令且令BCCEOCIIII 時時，當當ICEO= (1+ ) ICBO穿透電流穿透電流2. 電流分配關系電流分配關系3. 三極管的三種組態三極管的三種組態共集電極接法，集電極作為公共電極共集電極接法，集電極作為公共電極共基極接法，基極作為公共電極共基極接法，基極作為公共電極共發射極接法，發射極作為公共電極共發射極接法，發射極作為公共電極BJ

6、T的三種組態的三種組態共基極放大電路共基極放大電路4. 放大作用放大作用假假設設 vI = 20mV電壓放大倍數電壓放大倍數4920mVV98. 0IO vvvA使使 iE = -1 mA，那那么么 iC = iE = -0.98 mA， vO = - iC RL = 0.98 V，當 = 0.98 時，時， 綜上所述，三極管的放大作用，主要是依托它綜上所述，三極管的放大作用，主要是依托它的發射極電流可以經過基區傳輸，然后到達集電極而的發射極電流可以經過基區傳輸，然后到達集電極而實現的。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：發射區雜質濃度遠大于基區

7、雜質濃內部條件：發射區雜質濃度遠大于基區雜質濃度，且基區很薄。度，且基區很薄。 2外部條件：發射結正向偏置，集電結反向偏置。外部條件：發射結正向偏置，集電結反向偏置。4.1.3 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，集電結已進入反偏形，集電結已進入反偏形狀，開場搜集電子，基區復合減少，同樣的狀，開場搜集電子，基區復合減少，同樣的vBE下下 IB減小，減小，特性曲線右移。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

8、以共射極放大電路為例輸入特性曲線以共射極放大電路為例共射極銜接共射極銜接飽和區：飽和區：iC明顯受明顯受vCE控制的區控制的區域，該區域內，普通域，該區域內，普通vCE0.7V (硅管硅管)。此時，發射結正偏，集。此時，發射結正偏，集電結正偏或反偏電壓很小。電結正偏或反偏電壓很小。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小于死區電壓。小于死區電壓。放大區：放大區：iC平行于平行于vCE軸的區域，軸的區域

9、，曲線根本平行等距。此時，發射曲線根本平行等距。此時，發射結正偏，集電結反偏。結正偏，集電結反偏。4.1.3 BJT的的V-I 特性曲線特性曲線(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/IB IC / 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共發射極交流電流放大 系數系數 = IC/ IBvCE=const1. 電流放大系數電流放大系數 (4) 共基極交流電流放大系共基極交流電流放大系數數 = IC/ IEvCB=const 當當ICBO和和ICEO很

10、小時，很小時， 、 ，可以，可以不加區分。不加區分。4.1.4 BJT的主要參數的主要參數 (3) 共基極直流電流放大系數共基極直流電流放大系數 =ICICBO/IEIC/IE IB = 40 A, IC =1.7 mA；_1.742.50.04CBII2.5 1.7400.060.04CBII在以后的計算中，普通作近似處置：在以后的計算中，普通作近似處置： =IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A例：例：UCE=7V時：時： IB = 60 A, IC =2.5 mA。4.1.4 BJT的主要參數的主要參數1. 電流放大系數電流放大系數 2. 極

11、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 發射極開路時，集電結的反向飽和電流。發射極開路時，集電結的反向飽和電流。 4.1.4 BJT的主要參數的主要參數 (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ICEO 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(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當當 值下降到正常值的三分之二時的

12、集值下降到正常值的三分之二時的集電極電流即為電極電流即為ICMICM。 集電極電流集電極電流IC 流過三極管，流過三極管， 所發出的焦耳熱為：所發出的焦耳熱為：PC =ICUCE 必定導致結溫必定導致結溫 上升，所以上升，所以PC 有限制。有限制。PCPCM 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發射極開路時的集電結結 反向擊穿電壓。反向擊穿電壓。 V(BR) EBO集電極開路時發射結集電極開路時發射結的反的反 向擊穿電壓。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。幾個擊穿電壓

13、有如下關系幾個擊穿電壓有如下關系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR) EBOIC(mA )1234UCE(V)36912PS:集集-射極反向擊穿電壓射極反向擊穿電壓手冊上給出的數值是手冊上給出的數值是2525C C、基極開路、基極開路時的擊穿電壓時的擊穿電壓U(BR)CEOU(BR)CEO。ICUCE=PCMICMU(BR)CEO平安任務區平安任務區4.1.4 BJT的主要參數的主要參數 3. 極限參數極限參數4.1.5 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的影響的影響:溫度每升高溫度每升高10，ICBO約添加一倍。約添加一倍。 (2) 溫度對

14、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(BR)CEO的的影響影響: 溫度升高時，溫度升高時，V(BR)CBO和和V(BR)CEO都會有都會有所提高。所提高。 1. 溫度對溫度對BJT參數的影響參數的影響2. 溫度對溫度對BJT特性曲線的影響特性曲線的影響:1對輸入特性的影響對輸入特性的影響 溫度升高時，溫度升高時，BJT共射極銜接時的輸入特性曲線將向左共射極銜接時的輸入特性曲線將向左挪動，這闡明在挪動，這闡明在iB一樣的條件下，一樣的條件下，vBE將減小。將減小。 vBE隨溫隨溫度的變化規

15、律與二極管正導游通電壓隨溫度變化的規律一度的變化規律與二極管正導游通電壓隨溫度變化的規律一樣，即溫度每升高樣，即溫度每升高1 ， vBE減小減小2mV2.5mV。 2對輸出特性的影響對輸出特性的影響 溫度升高時，溫度升高時，BJT的的ICBO、 ICEO、 都將增大，結果導致都將增大，結果導致BJT的輸出的輸出 特性曲線向上挪動，而且各條曲線特性曲線向上挪動，而且各條曲線 間的間隔加大。間的間隔加大。4.1.5 溫度對溫度對BJT參數及特性的影響參數及特性的影響符號規定符號規定UA大寫字母、大寫下標，表示直流量。大寫字母、大寫下標，表示直流量。uA小寫字母、大寫下標，表示全量。小寫字母、大寫下

16、標，表示全量。ua小寫字母、小寫下標，表示交流分量。小寫字母、小寫下標，表示交流分量。uAua全量全量交流分量交流分量tUA直流分量直流分量 Ua大寫字母、小寫下標，表示交流分量的有效值。大寫字母、小寫下標，表示交流分量的有效值。4.2 共射極放大電路的任務原理共射極放大電路的任務原理RLRB+ECEBRCC1C2Tui1、元件的作用、元件的作用 放大元件放大元件iC= iB。uo參考點參考點集電極電源，為電路集電極電源，為電路提供能量。并保證集提供能量。并保證集電結反偏。電結反偏。集電極電阻，將集電極電阻，將變化的電流轉變變化的電流轉變為變化的電壓。為變化的電壓。使發射結正偏，使發射結正偏，

17、并提供適當的并提供適當的靜態任務點。靜態任務點。4.2.1 根本共射極放大電路的組成根本共射極放大電路的組成1、元件的作用、元件的作用 RLRB+ECEBRCC1C2Tui耦合電容耦合電容隔離輸入輸出與電路直流的聯絡，同隔離輸入輸出與電路直流的聯絡，同時能使信號順利輸入輸出。時能使信號順利輸入輸出。uo4.2 共射極放大電路的任務原理共射極放大電路的任務原理4.2.1 根本共射極放大電路的組成根本共射極放大電路的組成1、元件的作用、元件的作用 EB+ECRC2、單電源放大電路、單電源放大電路 RBRLC1C2TuiRCRB+EC4.2 共射極放大電路的任務原理共射極放大電路的任務原理4.2.1

18、 根本共射極放大電路的組成根本共射極放大電路的組成1、元件的作用、元件的作用 2、單電源放大電路、單電源放大電路 RLuiRB+ECRCC1C2T3、組成一個放大器的根本原那么。、組成一個放大器的根本原那么。1發射結正偏，集電結反偏。為保證放大器不失真地放發射結正偏，集電結反偏。為保證放大器不失真地放大，直流下的電流和電壓必需設置得適宜。大，直流下的電流和電壓必需設置得適宜。 2對輸入回路，該當使輸入的電壓信號變成電流信號，對輸入回路，該當使輸入的電壓信號變成電流信號，由于由于ic=ib3對輸出回路，該當盡可對輸出回路，該當盡可能將信號送到負載。能將信號送到負載。4.2.1 根本共射極放大電路

19、的組成根本共射極放大電路的組成4.2.2 根本共射極放大電路的任務原理根本共射極放大電路的任務原理1. 靜態靜態(直流任務形狀直流任務形狀) 輸入信號輸入信號vi0時，時，放大電路的任務形狀稱放大電路的任務形狀稱為靜態或直流任務形狀。為靜態或直流任務形狀。 直流通路直流通路 bBEQBBBQRVVI BQCEOBQCQIIII VCEQ=VCCICQRc 4.2.2 根本共射極放大電路的任務原理根本共射極放大電路的任務原理2. 動態動態 輸入正弦信號輸入正弦信號vs后，后，電路將處在動態任務情況。電路將處在動態任務情況。此時，此時，BJT各極電流及電各極電流及電壓都將在靜態值的根底上壓都將在靜

20、態值的根底上隨輸入信號作相應的變化。隨輸入信號作相應的變化。 交流通路交流通路 4. 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. 靜態任務點的圖解分析靜態任務點的圖解分析2. 動態任務情況的圖解分析動態任務情況的圖解分析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根本共射極放大電路參數小信號模型分析根本共射極放大電路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4.3 放大電路的

21、分析方法放大電路的分析方法放放大大電電路路分分析析靜態分析：確定不加輸入靜態分析：確定不加輸入信號時放大電路的任務形信號時放大電路的任務形狀，估算靜態任務點即狀，估算靜態任務點即IB、IC、UBE、UCE。 動態分析：計算出加動態分析：計算出加上輸入信號后放大電上輸入信號后放大電路的各項主要技術目路的各項主要技術目的，如電壓放大倍數的，如電壓放大倍數Au、輸入電阻、輸入電阻Ri、輸、輸出電阻出電阻Ro等。等。 估算法估算法圖解法圖解法微變等效電微變等效電路法路法圖解法圖解法直流通道和交流通道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直流上附放大電路中各點的電壓或電流都是在靜態直流

22、上附加了小的交流信號。但是，電容對交、直流的作用不同。加了小的交流信號。但是，電容對交、直流的作用不同。假設電容容量足夠大，可以以為它對交流不起作用，即對假設電容容量足夠大，可以以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。通道是不同的。RB+ECRCC1C2T直流通道直流通道RB+ECRC開路開路開路開路直流通道和交流通道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直流上附放大電路中各點的電壓或電流都是在靜態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。加了小的交流信號。但是

23、，電容對交、直流的作用不同。假設電容容量足夠大，可以以為它對交流不起作用，即對假設電容容量足夠大，可以以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。通道是不同的。RB+ECRCC1C2T短路短路短路短路置零置零RBRCRLuiuo交流通路交流通路4.3.1 圖解分析法圖解分析法1. 靜態任務點的圖解分析靜態任務點的圖解分析 采用該方法分析靜態任務點，必需知三極管的采用該方法分析靜態任務點，必需知三極管的輸入輸出特性曲線。輸入輸出特性曲線。 共射極放大電路共射極放大電路4.3.1 圖解分析法圖解分析法4

24、.3.1 圖解分析法圖解分析法1. 靜態任務點的圖解分析靜態任務點的圖解分析 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流通路 bBBBBERiV v 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曲線的交點即為曲線的交點即為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 v 根據根據vs的波形，在的波

25、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 的波形的波形2. 動態任務情況的圖解分析動態任務情況的圖解分析tsinsmsV vbBsBBBERiV vv 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. 動態任務情況的圖解分析動態任務情況的圖解分析cCCCCERiV v 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2. 動態任務情況的圖解分析動態任務情況的圖解分析ui=0時時放大過程放大過程tuitiBtuCEtiCtuoui=Usin t輸出的交流電壓uo=-icRC iB=IB+i

26、biC=iB=IB+ib=IC+icuCE=EC-iCRC=EC-(IC+ic)RC =EC-ICRC-icRC =UCE-icRCICQ=IBQU C E Q = E CICQRCuiuo+-+-IBQICQUBEQUCEQRLRB+ECRC2. 動態任務情況的圖解分析動態任務情況的圖解分析結論：1uo與ui的相位相反。2uBE、iB、uCE、iC都是由直流和交流兩個部分組成的。3我們所說的放大作用是指輸出與輸入的交流成分的關系，不包括直流成分。2. 動態任務情況的圖解分析動態任務情況的圖解分析3. 靜態任務點對波形失真的影響靜態任務點對波形失真的影響截止失真的波形截止失真的波形 飽和失真的

27、波形飽和失真的波形3. 靜態任務點對波形失真的影響靜態任務點對波形失真的影響uiuo+-+-IBQICQUBEQUCEQRLRB+ECRCtuitiBtuCEtiCtuoICQ=IBQU C E Q = E CICQRC不設靜態任務點帶來的問題不設靜態任務點帶來的問題RB斷開斷開IBQ0不設不設Q點會導致嚴重的失真！點會導致嚴重的失真！正確設置靜態任務點！正確設置靜態任務點！3. 靜態任務點對波形失真的影響靜態任務點對波形失真的影響電路參數的改動時對電路參數的改動時對Q點的影響點的影響 1 RB的影響RBEC/RBIBQ2 RC的影響RCEC/RCQ右移RB+ECRCTICUCEQQQ3 電源

28、EC的影響EC直流負載線發生平移同時 IB Q為了得到適宜的Q點，經常調理RB。 QBBECBRUEI4. 圖解分析法的適用范圍圖解分析法的適用范圍適用于幅度較大而任務頻率不太高的任務情況。適用于幅度較大而任務頻率不太高的任務情況。優點：優點： 直觀、籠統。有助于建立和了解交、直流共存，直觀、籠統。有助于建立和了解交、直流共存，靜態和動態等重要概念；有助于了解正確選擇電路參靜態和動態等重要概念；有助于了解正確選擇電路參數、合理設置靜態任務點的重要性。能全面地分析放數、合理設置靜態任務點的重要性。能全面地分析放大電路的靜態、動態任務情況。大電路的靜態、動態任務情況。缺陷：缺陷： 不能分析任務頻率

29、較高時的電路任務形狀，也不不能分析任務頻率較高時的電路任務形狀，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用來分析放大電路的輸入電阻、輸出電阻等動態性能目的。能目的。4.3.2 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緒建立小信號模型的思緒 當放大電路的輸入信號電壓很小時，就可以把三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替代，從而極管小范圍內的特性曲線近似地用直線來替代，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可以把三極管這個非線性器件

30、所組成的電路當作線性電路來處置。電路來處置。 由于三極管是非線性器件，這樣就使得放大電路的分析非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，就是將非線性器件做線性化處置，常困難。建立小信號模型，就是將非線性器件做線性化處置，從而簡化放大電路的分析和設計。從而簡化放大電路的分析和設計。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),(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= h

31、ieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce 對于對于BJT雙口網絡，知輸入輸出雙口網絡，知輸入輸出特性曲線如下：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CEBBEie 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

32、出電導。輸入端交流開路時的輸出電導。其中：其中：四個參數量綱各不一樣，故稱為混合參數四個參數量綱各不一樣，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1. 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1. BJ

33、T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 H參數都是小信號參數，即微變參數或交流參數。 H參數與任務點有關，在放大區根本不變。 H參數都是微變參數，所以只適宜對交流信號的分析。 受控電流源受控電流源hfeib hfeib ，反映，反映了了BJTBJT的基極電流對集電極電流的基極電流對集電極電流的控制造用。電流源的流向由的控制造用。電流源的流向由ibib的流向決議。的流向決議。 hrevce hrevce是一個受控電是一個受控電壓源。反映了壓源。反映了BJTBJT輸出回路電壓輸出回路電壓對輸入回路的影響。對輸入回路的影響。1. BJT的的H參數及小信號模型參數及小

34、信號模型 模型的簡化模型的簡化 hre和和hoe都很小，常都很小，常忽略它們的影響。忽略它們的影響。 BJT在共射銜接時，其在共射銜接時，其H參數的數量級普通為：參數的數量級普通為： S101010101052433oefereieehhhhh1. BJT的的H參數及小信號模型參數及小信號模型 H參數確實定參數確實定 普通用測試儀測出；普通用測試儀測出；rbe 與與Q點有關，可用圖示儀測出。點有關，可用圖示儀測出。PS: rbb是基區的體電阻，是基區的體電阻，re是發射區的是發射區的 體電阻體電阻其中對于低頻小功率管其中對于低頻小功率管 rbb200 那么那么 )mA()mV(26)1(200

35、EQbeIr )mA()mV(26)mA()mV(EQEQeIIVrT 而而 (T=300K) 普通也用公式估算普通也用公式估算 rbe 忽略忽略 re rbe= rbb + (1+ ) re4.3.2 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根本共射極放大電路參數小信號模型分析根本共射極放大電路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 普通硅管普通硅管VBE = 0.7V，鍺管，鍺管VBE = 0.2V， 知。知。BCII LCcCECCCE)(RIRVVV 2. 用用H參數小信號模型分析根本共射極放大電路參數小信號模型分析

36、根本共射極放大電路2畫小信號等效電路畫小信號等效電路H參數小信號等效電路參數小信號等效電路2. 用用H參數小信號模型分析根本共射極放大電路參數小信號模型分析根本共射極放大電路3 3求放大電路動態目的求放大電路動態目的根據：根據：)(bebbirRi vbcii )/(LccoRRi v那么電壓增益那么電壓增益為：為：)()/()()/()()/(bebLcbebbLcbbebbLcciorRRRrRiRRirRiRRiA vvv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2. 用用H參數小信號模型分析根本共射極放大電路參數小信號模型分析根本共射極放大電路3求放大電路動態目的求放大電路

37、動態目的輸入電阻輸入電阻輸出電阻輸出電阻令令0i v0b i0b iRo = Rc 所以所以bebbbebbbiiii)( rRirRiiiRvv LsR,0ttovviR3. 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任務在其任務在其V VI I特性曲線特性曲線的線性范圍即放大區內。的線性范圍即放大區內。H H參數的值是在靜態任務點上求得的。參數的值是在靜態任務點上求得的。所以，放大電路的動態性能與靜態任務點參數值的大小及穩定性所以，放大電路的動態性能與靜態任務點參數值的大小及穩定性親密相關。親密相關。優點：優點

38、： 分析放大電路的動態性能目的分析放大電路的動態性能目的(Av (Av 、RiRi和和RoRo等等) )非常方便，且適用于頻率較高時的分析。非常方便，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陷：缺陷： 在在BJTBJT與放大電路的小信號等效電路中，電壓、與放大電路的小信號等效電路中，電壓、電流等電量及電流等電量及BJTBJT的的H 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) )而言而言的，不能用來分析計算靜態任務點。的，不能用來分析計算靜態任務點。共射極放大電路共射極放大電路 放大電路如下圖。知放大電路如下圖。知BJT的的 =80， Rb=300

39、k ， 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任務在哪個區域？任務在哪個區域？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任任務在哪個區域？忽略務在哪個區域？忽略BJT的飽和壓降的飽和壓降解：解：1A40300k2V1bBECCBQ RVVI2當當Rb=100k 時，時，3.2mAA4080BQCQ II 5.6V3.2mA2k-V12CQcCCCEQ IRVV靜態任務點為靜態任務點為Q40A，3.2mA，5.6V，BJT任務在放大區。任務在放大區。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

40、最大電流為：A120100k2V1bCCBQ RVImA6 . 9A12080BQCQ II V2 . 79.6mA2k-V12CQcCCCEQ IRVVmA62k2V1cCESCCCM RVVICMBQ II 由由于于，所以，所以BJT任務在飽和區。任務在飽和區。VCE不能夠為負值，不能夠為負值，此時，此時，Q120uA，6mA，0V，4.4 放大電路靜態任務點放大電路靜態任務點的穩定問題的穩定問題4.4.1 溫度對靜態任務點的影響溫度對靜態任務點的影響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

41、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4.4.1 溫度對靜態任務點的影響溫度對靜態任務點的影響 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，而發都會增大，而發射結正向壓降射結正向壓降VBE會減小。這些參數隨溫度的變化，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都會使放大電路中的集電極靜態電流ICQ隨溫度升高隨溫度升高而添加而添加ICQ= IBQ+ ICEO ，從而使，從而使Q點隨溫度點隨溫度變化。變化。 要想使要想使ICQ根本穩定不變，就要求在溫度升高時，根本穩定

42、不變，就要求在溫度升高時，電路能自動地適當減小基極電流電路能自動地適當減小基極電流IBQ 。4.4.2 射極偏置電路射極偏置電路1 1穩定任務點原理穩定任務點原理 目的：溫度變化時，目的：溫度變化時，使使IC維持恒定。維持恒定。 假設溫度變化時，假設溫度變化時，b點電位能根本不變，那么點電位能根本不變，那么可實現靜態任務點的穩定。可實現靜態任務點的穩定。T 穩定原理：穩定原理： IC IE VE 、VB不變不變 VBE IB IC反響控制反響控制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b點電位根本不變的條件：點電位根本不變的條件：I1

43、 IBQ ，CCb2b1b2BQVRRRV 此時，此時，VBQ與溫度無關與溫度無關VBQ VBEQRe取值越大，反響控制造用越強取值越大，反響控制造用越強普通取普通取 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穩定任務點原理穩定任務點原理1. 基極分壓式射極偏置電路基極分壓式射極偏置電路2 2放大電路目的分析放大電路目的分析靜態任務點靜態任務點CCb2b1b2BQVRRRV eBEQBQEQCQRVVII )(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVV IICQBQ 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

44、放大電路目的分析放大電路目的分析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 知，求知，求rberbe)mA()mV(26)1(200EQbeIr 增益增益2 2放大電路目的分析放大電路目的分析可作為公式用可作為公式用輸入電阻輸入電阻那么輸入電阻那么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放大電路目的分析放大電

45、路目的分析)1(ebebiRri vb2ib1iei)1( RRRriiivvv bebibRb2b1eiii11)1(11RRRriR bev)1(|ebeb2b1RrRR 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：b2b1ss/RRRR 那那么么)1(esbeecectoRRrRriR v當當coRR 時，時，coRR 普通普通 cceoRrR 2 2放大電路

46、目的分析放大電路目的分析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1 1阻容耦合阻容耦合靜態任務點靜態任務點00EEEe2e1BEBb )()(VIRRVIRECII )()(e1e1EcCEECCCERRIRIVVV CBII BE1II)( 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2 2直接耦合直接耦合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靜態任務點由恒流源提供靜態任務點由恒流源提供分析該電路的分析該電路的Q點及點及、 、 vAiRoR4.5 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

47、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4.5.1 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構造如圖示共集電極電路構造如圖示該電路也稱為射極輸出器該電路也稱為射極輸出器ebBEQCCBQ)1(RRVVI eCQCCeEQCCCEQRIVRIVV BQCQII eEQBEQbBQCCRIVRIV BQEQ)1(II 由由得得直流通路直流通路 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 4.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路2.2.動態分

48、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 RrRRrRRriRiAvvv其中其中LeL/ RRR LbLbbo)1()(RiRii v普通普通beLrR ，那么電壓增益接近于，那么電壓增益接近于1 1，同同相相與與iovv電壓跟隨器電壓跟隨器1 vA即即。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(LbLibiii

49、iiRrRRrRiR bebevvvv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 那么輸出電阻那么輸出電阻: :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rRRR 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，帶負載才干強輸出

50、電阻小，帶負載才干強)1(/LbebiRrRR 1 vA。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1.1.靜態任務點靜態任務點直流通路與射極偏置電路一樣直流通路與射極偏置電路一樣CCb2b1b2BQVRRRV eBEQBQEQCQRVVII )( ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVV IICQBQ 2.2.動態目的動態目的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 vvv 輸入電阻輸入電阻

51、 輸出電阻輸出電阻coRR 2.2.動態目的動態目的小信號等效電路小信號等效電路 beeeiiiiiRR)1(i eeRiR/iv bebri/iv beieiiiii)1(/rRiRvvvvrR 1|bee4.5.3 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別根據：以輸入、輸出信號的位置為判別根據：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

52、基極電路 2.2.三種組態的比較三種組態的比較3.3.三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，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。大電路的中間級。共集電極放大電路：共集電極放大電路： 只需電流放大作用，沒有電壓放大，有電壓跟隨作用。在三只需電流放大作用，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?？捎糜诜N組態中，輸入電阻最高，

53、輸出電阻最小，頻率特性好。可用于輸入級、輸出級或緩沖級。輸入級、輸出級或緩沖級。共基極放大電路：共基極放大電路： 只需電壓放大作用，沒有電流放大，有電流跟隨作用，輸入只需電壓放大作用，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的場所，模擬集成電路中亦兼有電位挪動頻或寬頻帶低輸入阻抗的場所，模擬集成電路中亦兼有電位挪動的功能。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4.6 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.

54、2 共集共集共集放大電路共集放大電路2、耦合方式：直接耦合；阻容耦合；變壓器耦合；光電耦合。、耦合方式：直接耦合；阻容耦合；變壓器耦合；光電耦合。多級阻容耦合放大電路多級阻容耦合放大電路3、多級放大電路對耦合電路要求：、多級放大電路對耦合電路要求：1它的參與應盡量不影響前、后級間的靜態任務點；2把前一級的信號盡能夠多地傳到后一級；3失真小。 第一級第一級放大電路放大電路輸輸 入入 輸輸 出出第二級第二級放大電路放大電路第第 n 級級放大電路放大電路 1、 多級放大器所思索的問題多級放大器所思索的問題1級間耦合；即信號的傳送。級間耦合；即信號的傳送。2估算整個放大器的放大倍數；估算整個放大器的放

55、大倍數；3頻率呼應。頻率呼應。 4、舉例、舉例前級前級后級后級+ECRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU多級阻容耦合放大電路多級阻容耦合放大電路耦合方式耦合方式 一、阻容耦合一、阻容耦合利用電阻和電容將前、后級聯接起來。利用電阻和電容將前、后級聯接起來。優點：各級直流通道相互獨立、互不影響；優點：各級直流通道相互獨立、互不影響； 當耦合電容足夠大，那么信號可以順利地加當耦合電容足夠大，那么信號可以順利地加到后一級。到后一級。缺陷：不適宜傳送緩慢變化的信號；缺陷：不適宜傳送緩慢變化的信號； 不適用于線性

56、集成電路。不適用于線性集成電路。二、直接耦合二、直接耦合1、直接耦合是將前一級的輸出端直接或經過電阻、直接耦合是將前一級的輸出端直接或經過電阻接到下一級的輸入端。接到下一級的輸入端。2、直接耦合所帶來的問題：、直接耦合所帶來的問題： 直流電位相互牽制；零點漂移。直流電位相互牽制；零點漂移。3、適用場所：多用于直流信號的放大和集成電路中。、適用場所：多用于直流信號的放大和集成電路中。 耦合方式耦合方式 三、變壓器耦合三、變壓器耦合經過變壓器將前、后級銜接起經過變壓器將前、后級銜接起來。來。優點：它可以在傳送信號的同時實現阻抗的變換，優點：它可以在傳送信號的同時實現阻抗的變換，以獲得較大的輸出功率

57、。另一方面，各級直流通道以獲得較大的輸出功率。另一方面，各級直流通道相互隔離。相互隔離。LRU1I2I1RLU2N1N2阻抗的變換：對于理想的變壓器：P1=P2即 I1U1=I2U2 那么 I2/I1=U1/U2 1而11LURI22LURI那么1式變為 1122LLUI RUI R211122LLIUI RIUI R222112()()LLLLINRRRn RIN缺陷：頻帶窄，體積、分量大。用途：多用于功放、中頻調諧放大器以及多級放大器的輸出級。 多級放大器的分析多級放大器的分析+UCCRSR1C2C3R3R2RLRE2C1RC2T1RE1CET2SUoUiUUs1Ri1Ro1Us2Ri2R

58、o2前級的輸出是后一級的輸入，前級的輸出電阻是后一級的信號源內阻。后一級放大器的輸入電阻是前級放大器的交流負載。USRsRi1Us1Ro1Ri2Us2Rs2RLUo1=Ui2UiUo多級放大器的分析多級放大器的分析0111uiUAU0222uiUAU21212112oooouuuiiiiUUUUAA AUUUU每一級的電壓放大倍數：假設為n級放大器，那么有兩級放大器總的電壓放大倍數：1212112oonooonuuuuniiiiinUUUUUAA AAUUUUU留意： (1) Aui是思索了前后級間的影響后的放大倍數。(2)多級放大器的輸入電阻，就是輸入級的輸入電阻。而輸出級的輸出電阻就是整個

59、放大器的輸出電阻。USRsRi1Us1Ro1Ri2Us2Rs2RLUo1=Ui2UiUo4.6.1 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4.6.1 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 由于由于: :be1Lc21)|(rRRA v因此因此: : 組合放大電路總的電壓增益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等于組成它的各

60、級單管放大電路電壓增益的乘積。電壓增益的乘積。 前一級的輸出電壓是后一級前一級的輸出電壓是后一級的輸入電壓，后一級的輸入電阻的輸入電壓，后一級的輸入電阻是前一級的負載電阻是前一級的負載電阻RL。電壓增益電壓增益:2be2L1rR 4.6.1 共射共射共基放大電路共基放大電路輸入電阻輸入電阻:輸出電阻輸出電阻:Ro Rc2 1211/bebbbebiiirRRrRiuRT1T1、T2T2構成復合管，可等效為一個構成復合管，可等效為一個NPNNPN管管(a) (a) 原理圖原理圖 (b)(b)交流通路交流通路4.6.2 共集共集共集放大電路共集放大電路4.6.2 共集共集共集放大電路共集放大電路1