第第5 5章章 晶体三级管及其晶体三级管及其放大电路放大电路BJT：Bipolar Junction Transistor双极型晶体管晶体三极管、半导体三极管双极型器件两种载流子多子、少子几种常见晶体管的外形 5.1.1 晶体管的构造及其类型晶体管的构造及其类型ecb发射极射极基极基极集集电极极发射射结集集电结基区基区发射区射区集集电区区NPNcbeNPN(a) NPN管的原理构造表示管的原理构造表示图(b) 电路符号路符号base collector emitter符号中符号中发射极上的箭射极上的箭头方向，表示方向，表示发射射结正偏正偏时电流的流向。流的流向。晶体管的构造PNPcbe(b) 电路符电路符号号(a) PNP型三极管的原理构型三极管的原理构造造符号中发射极上的箭符号中发射极上的箭头方向，表示发射结头方向，表示发射结正偏时电流的流向。正偏时电流的流向。图图2-3 平面管构造剖面图平面管构造剖面图构造特点构造特点1、三区两、三区两结2、基区很薄、基区很薄3、e区重区重掺杂 c区区轻掺杂 b区区掺杂最最轻4、集、集电区的面区的面积那么比那么比发射区做得大，射区做得大，这是三极管是三极管实现电流放大的内部条件。流放大的内部条件。5.1.2 晶体管的晶体管的电流分配与放大作用流分配与放大作用 以以NPN管管为例例一、放大形状下晶体管中一、放大形状下晶体管中载流子的运流子的运动BJT BJT 处于放大形状的条件：于放大形状的条件：内部条件：内部条件：发射区重射区重掺杂( (故管子故管子e e、 c c极不能互极不能互换) )基区很薄基区很薄( (几个几个m)m)集集电结面面积大大外部条件：外部条件：发射射结正偏正偏集集电结反偏反偏NPN型晶体管的电流关系 外加偏置电压要求外加偏置电压要求 对 NPN管管UC UB UE UC UEUB对 PNP管管 要求要求 UC UB UE UC UEUB共射极直流电流放大系数普通1 1、直流电流放大系数、直流电流放大系数5.1.3 晶体管的共射特性曲晶体管的共射特性曲线晶体管特性曲线：描画晶体管各极电流与极间电压关系的曲线。 icebiBC输出回路输入回路ecbiBiEceiEiCb(a)共发射极(b)共集电极(c)共基极 下面以共射极电路为测试电路下面以共射极电路为测试电路AmAVViBiCUCCUBBRCRBuBEuCE5.1.3.1 共射极输入特性曲线共射极输入特性曲线共射共射组态晶体晶体管的管的输入特性：入特性：AmAVViBiCUCCUBBRCRBuBEuCE 它是指一定集电极和发射极电压UCE下，三极管的基极电流IB与发射结电压UBE之间的关系曲线。cICeIENPNIBRCUCCUBBRBbIBNIENICN5.1.3.2 共射极输出特性曲线共射极输出特性曲线共射组态晶体管的输出特性： 它是指一定基极电流IB下，三极管的输出回路集电极电流IC与集电结电压UCE之间的关系曲线。uCE/V5101501234iC/mAIB40 A 30 A 20 A 10 A 0 A cICeIENPNIBRCUCCUBBRB15VbIBNIENICN 共射输出特性曲线一、放大区一、放大区发射结正向偏置， 集电结反向偏置1、基极电流 iB 对集电极电流 iC 的控制造用很强uCE/V5101501234饱饱和和区区截止区截止区iBICBO放放大大区区iC/mAuCEuBEIB40 A 30 A 20 A 10 A 0 A 在数在数值上近似等于上近似等于问题：特性：特性图中中=？=1002、uCE 变化时, iC 影响很小恒流特性uCE/V5101501234饱饱和和区区截止区截止区iBICBO放放大大区区iC/mAuCEuBEIB40 A 30 A 20 A 10 A 0 A 即：即： iC 仅决决议于于iB ，与，与输出出环路的外路的外电路无关。路无关。 放大区放大区二、饱和区二、饱和区发射结和集电结均正向偏置uCE/V5101501234饱饱和和区区截止区截止区iBICBO放放大大区区iC/mAuCEuBEIB40 A 30 A 20 A 10 A 0 A 临界界饱和：和：uCE=uBE，uCB=0(集集电结零零偏偏)IcCeIENPNIBRCUCCUBBRBIbIBNIEPIENICNC1饱和区饱和区1 iB一定一定时，iC比放大比放大时要小要小 三极管的三极管的电流放大才干下降，通常有流放大才干下降，通常有iCICM时，虽然管子不致于损坏，但值曾经明显减小。3 3、集电极最大允许耗散功率、集电极最大允许耗散功率PCMPCM 晶体管的平安任务区 功耗线PCM =iCuCE5.2 放大电路的组成和放大原放大电路的组成和放大原 5.2.1 放大电路概述放大电路概述5.2.2. 根本共射极放大电路根本共射极放大电路给T提供适当的偏置集电极电阻，将集电极电流转换成集电极电压基极电阻，决议基极电流放大电路的中心输入交流电压信号基极电源，提供适当偏置输出电压信号地 静止形状静态：ui=0时电路中各处的电压、电流都是不变的直流。假设UBB和UCC能使T的发射结正偏，集电结反偏三极管任务在放大形状，那么：当 时ib含有交流分量含有交流分量ic也有交流分量也有交流分量 uce产生生变化化uO变化化uO与与ui相比：相比： uO幅度幅度 ui幅度幅度 波形外形一波形外形一样电压、电流等符号的规定电压、电流等符号的规定直流量：直流量： 大写字母大写字母+ +大写下大写下标，如，如IBIB交流量：交流量： 小写字母小写字母+ +小写下小写下标，如，如ibib交流量有效交流量有效值： 大写字母大写字母+ +小写下小写下标，如，如IbIb瞬瞬时值直流分量和交流分量之和：直流分量和交流分量之和：小写字母小写字母+ +大写下大写下标，如，如iBiB， iB= IB+ iB= IB+ ibibuBEube叠加量叠加量交流分量交流分量tUBE直流分量直流分量 重要：静态任务点的作用重要：静态任务点的作用静静态任任务点点Q QQuiescentQuiescent：静静态时，晶体管的，晶体管的IBIB、ICIC、UBEUBE和和UCEUCE 记作：作：IBQIBQ、ICQICQ、UBEQUBEQ和和UCEQUCEQ 动态时ui0ui0 ：ui ui UBEUBEONON 发射射结无法正偏无法正偏三极管不断在截止区三极管不断在截止区 uo= UCE = UCC uo= UCE = UCC即使即使 ui ui UBE UBEONON， 输出依然出依然严重失真。重失真。 只需在信号的整个周期内晶体管一直任只需在信号的整个周期内晶体管一直任务在在放大形状，放大形状，输出信号才不会出信号才不会产生失真。生失真。为什么要设计静态任务点？为什么要设计静态任务点？静静态任任务点的作用：点的作用： 保保证放大放大电路中的三极管正常任路中的三极管正常任务 ，保保证放大放大电路路输出不出不产生失真。生失真。放大放大电路的根本要求：路的根本要求：输出不失真出不失真输出可以放大出可以放大 晶体管放大电路的放大原理晶体管放大电路的放大原理当ui0iB=IBQ+ibiC=ICQ+ic=ICQ+ibuCE=UCEQ+uceuo=uce ic uCE ic uCE方向和ic相反结 论设置适宜的静态任务点，让交流信号承载在直流分量之上，保证晶体管在输入信号的整个周期内一直任务在放大形状，输出电压波形才不会产生非线性失真。根本共射放大电路的电压放大作用是利用晶体管的电流放大作用，并依托RC将电流的变化转化成电压的变化来实现的。组成放大成放大电路必需遵守的原那么路必需遵守的原那么设置适宜的静态任务点，使三极管偏置于放大形状。输入信号可以作用于的输入回路(基极-发射极回路)。必需设置合理的信号通路。 根本放大电路的组成原那么根本放大电路的组成原那么RCVRBUCCuoC2RLuiC1UCC：直流：直流电源源RB：基极偏置：基极偏置电阻阻RC：集：集电极偏置极偏置电阻阻RL：负载电阻阻Ui：正弦信号源：正弦信号源电压及内阻及内阻C1、C2 ：耦合：耦合电容容直接耦合：直接耦合：电路中信路中信号源与放大号源与放大电路，放路，放大大电路与路与负载电阻均阻均直接相直接相连。RCVRBUCCuoRLui 直接耦合共射放大电路 阻容耦合：阻容耦合：电路中信路中信号源与放大号源与放大电路，放路，放大大电路与路与负载电阻均阻均经过电容相容相连。RCVRBUCCuoC2RLuiC1 阻容耦合共射放大电路 电容电容C1C1、C2C2普通几微法到几十微法：普通几微法到几十微法： 隔离直流隔离直流 经过交流经过交流RCVRBUCCuoC2RLuiC1 阻容耦合共射放大电路 作用：作用：静静态任任务点与信点与信号源内阻和号源内阻和负载电阻无关，阻无关，且不受且不受输入交入交流信号的影响。流信号的影响。补：补： 直流通路和交流通路直流通路和交流通路直流通路：直流通路：直流直流电源作用下直流源作用下直流电流流流流经的道路的道路画直流通路的原那么画直流通路的原那么C开路开路L短路短路输入信号入信号为0保管内阻保管内阻RCVRBUCCuoC2RLuiC1 阻容耦合共射放大电路 RCVRBUCCuoC2RLuiC1 阻容耦合共射放大电路 RBUCCRC (a)直流通路直流通路直流通路直流通路交流通路：交流通路：只思索交流信号的分只思索交流信号的分电路路画交流通路的原那么画交流通路的原那么C短路短路直流直流电源源对地短路地短路恒恒压源源处置置RCVRBUCCuoC2RLuiC1 阻容耦合共射放大电路 交流通路交流通路RCVRBUCCuoC2RLuiC1 阻容耦合共射放大电路 RCuousRsRBRLIiIo (b)交流通路交流通路交流通路交流通路练习：请画出下面电路的直流通路的交流通路。练习：请画出下面电路的直流通路的交流通路。(a) (c)直流通路直流通路交流通路交流通路直流通路直流通路交流通路交流通路 由由于于交交流流信信号号均均叠叠加加在在静静态任任务点点上上，且且交交流流信信号号幅幅度度很很小小，因因此此对任任务在在放放大大方方式式下下的的电路路进展展分析分析时，应先先进展直流分析，后展直流分析，后进展交流分析。展交流分析。 5.3 放大放大电路的分析路的分析直流分析法直流分析法分析目的：分析目的：IBQ、ICQ、UCEQ分析方法：图解法、估算法分析方法：图解法、估算法 交流分析法交流分析法分析目的：分析目的：Au 、Ri 、Ro分析方法：图解法、微变等效电路法分析方法：图解法、微变等效电路法 例例1： 晶体管电路如图晶体管电路如图 (a)所示。假设知晶所示。假设知晶体管任务在放大形状，试计算晶体管的体管任务在放大形状，试计算晶体管的IBQ，ICQ和和UCEQ。(a) 电路电路ICQUCEQRBUBBIBQUCCRCeRBUBE(on)bIBQIBQcICQUCCRCUCE QUBB (b)直流等效电路直流等效电路图图 ：晶体管直流电路分析：晶体管直流电路分析5.3.1 放大电路的静态分析放大电路的静态分析 解：解： 由于晶体管任由于晶体管任务在放大形状。在放大形状。这时用用图 (b)的模型替代晶体管，便得到的模型替代晶体管，便得到图)所示的直流等所示的直流等效效电路。由路。由图可知可知故有故有2 静态任务点的图解分析法静态任务点的图解分析法图解法：在知放大管的解法：在知放大管的输入特性、入特性、输出特出特性以及放大性以及放大电路中其它各元件参数的情路中其它各元件参数的情况下，利用作况下，利用作图的方法的方法对放大放大电路路进展展分析。分析。优点：直点：直观、笼统静态任务点：静态任务点：IBQ、UBEQ和和ICQ、UCEQ1、 IBQ、UBEQ的求解普通不用图解法确定，而用估算法。 UBEQ=0.7V硅管 或0.3V锗管 RBUCCRC 共射放大器的直流通路2、 ICQ、UCEQ的求解输出特性曲线与输出回路方程的交点为静态任务点输出特性曲线与输出回路方程的交点为静态任务点Q。RBUCCRCiBIBQuCE0NQMiCUCEQUCCICQUCCRC(a)直流直流负载线与与Q点点直流直流负载线例例2： 在在图220(a)电路中，假路中，假设RB=300k, RC=4k,UCC=12V，=40 假假设晶体管的晶体管的输出特性曲出特性曲线如如图221(b)所示，所示，试用用图解法确定直流任解法确定直流任务点。点。RBUCCRCIBQICQUCEQ(a)直流通路输出回路出回路满足：足：UCC=UCEQ+ICQRC 放大器的直流图解分析 放大器的直流图解分析放大器的直流图解分析(b)Q点与点与RB、RC的关系的关系uCE/V21012012340A30A20A10AiC/mA4684MNQRBQ3Q2Q4RCRBQ1RCRBUCCRCIBQICQUCEQ总总 结结输出特性曲出特性曲线，由晶体管的特，由晶体管的特性决性决议直流直流负载线，由外，由外电路特路特性决性决议静静态任任务点点为下面两条曲下面两条曲线的交点：的交点：补充：补充： 晶体管任务形状的判别方法晶体管任务形状的判别方法例例3 电路路如如以以下下图所所示示。知知=50，试求求ui分分别为和和时输出出电压uo的的值。R3kUCC5VRB39kuiuo 例电路图解：解：ui=0V第一步：判第一步：判别晶体管晶体管能否截止能否截止 ui=0V uiUBE(on)e结反偏反偏又又 ui UCC c结反偏反偏晶体管晶体管处于截止区于截止区R3kUCC5VRB39kuiuo 例电路图此此时： IBQ=ICQ=IEQ=，UBEQ= 0，UCEQ=UCC。 解：解：ui=V第一步：判第一步：判别晶体管能否截止晶体管能否截止 ui=V uiUBE(on)e结正偏正偏晶体管不截止晶体管不截止判判别结是正偏是正偏还是反偏是反偏R3kUCC5VRB39kuiuo 例电路图第二步：判第二步：判别晶体管晶体管处于于放大形状放大形状还是是饱和形状和形状方法：假方法：假设法法设：晶体管：晶体管处于放大形状于放大形状那么那么R3kUCC5VRB39kuiuo 例电路图RBRUCCUBE(on)IBQR33kUCC5VRB39kuiuo 例电路图即：即：UCEQUBE(on)结正偏正偏与放大区的要求不符与放大区的要求不符晶体管晶体管处于于饱和区和区RBRUCCUBE(on)IBQR33kUCC5VRB39kuiuo 例电路图临界饱和时，结零偏UBC=UBE(on)UCE(sat)临界=0，即UCE(sat)临界=UBE(on)饱和时硅管UCE=0.3V 锗管UCE=0. 1V晶体管任务形状的判别步骤晶体管任务形状的判别步骤UBEUBE(on)且且UBEUCE，那么晶体管截止，那么晶体管截止1、首先判、首先判别晶体管能否截止；晶体管能否截止；此此时：IBQ=ICQ=IEQ=0，假假设UBBUBE(on),那么那么发射射结正偏，下面关正偏，下面关键是判是判别集集电结是正偏是正偏还是反偏。是反偏。2、判、判别晶体管是晶体管是处于放大形状于放大形状还是是饱和形状：和形状：方方法法：假假设法法假假设处于于放放大大区区，计算算点参数。点参数。那么晶体管那么晶体管处于放大形状；于放大形状；那么晶体管那么晶体管处于于饱和形状；和形状；硅管UCE=0.3V，锗管UCE=0. 1V补充例充例题1电路路补充例充例题1、 晶体管晶体管电路如以下路如以下图所示。知所示。知=100，试判判别晶体管的任晶体管的任务形状。形状。5VRBUBBRERCUCC500K1K2K 12V1.先判先判别晶体管能否晶体管能否处于截止形状：于截止形状：晶体管不晶体管不处于截止形状；于截止形状；2.再判再判别晶体管是晶体管是处于放大形状于放大形状还是是饱和形状：和形状：晶体管晶体管处于放大形状；于放大形状；补充例充例题2电路路补充充例例题2 晶晶体体管管电路路如如以以下下图所所示示。知知=100，试判判别晶体管的任晶体管的任务形状。形状。5VRBUBBRCUCC500K50K2K 12V1.先判先判别晶体管能否晶体管能否处于截止形状：于截止形状：晶体管不晶体管不处于截止形状；于截止形状；2.再判再判别晶体管是晶体管是处于放大形状于放大形状还是是饱和形状：和形状： UBB - UBE(on) =IBQRB晶体管不能晶体管不能够处于放大区，而于放大区，而应任任务在在饱和区；和区；5.3.2 共射放大电路的动态分析共射放大电路的动态分析1 微变等效电路法微变等效电路法所所谓放大放大电路的微路的微变等效等效电路，就是把非路，就是把非线性元件晶体管所性元件晶体管所组成的放大成的放大电路等效路等效为一一个个线性性电路，就是把晶体管等效路，就是把晶体管等效为一个一个线性性元件。元件。晶体管的微变等效电路模型 rbb ：基区体：基区体电阻，不能忽略。阻，不能忽略。 rbc：很大几十：很大几十M，可做开路，可做开路处置。置。假假设rceRL或或UA= ，可忽略，可忽略rce。gmubeucerceuberbebcebrbb 共射低共射低频混合混合型模型型模型阐明阐明只适用小信号交流分析不能用来求只适用小信号交流分析不能用来求Q Q点点只只针对低低频参数与参数与Q Q有关有关 先求先求Q Q点点 Q Q点点变化化参数参数变化化 等效电路法分析共射放大电路等效电路法分析共射放大电路根据直流通路估算直流任根据直流通路估算直流任务点点确定放大器交流通路、交流等效确定放大器交流通路、交流等效电路路计算放大器的各算放大器的各项交流目的交流目的UoUiUsRsRB2C1RECERLUCCRCRB1C2 共射极放大器及其交流等效电路共射极放大器及其交流等效电路(a)电路电路解：首先根据直流通路以及直流大信号等效电路求解：首先根据直流通路以及直流大信号等效电路求解出放大器的静态任务点。解出放大器的静态任务点。 第二步画放大器的交流通路。然后将通路中的晶体第二步画放大器的交流通路。然后将通路中的晶体管用等效小信号模型替代。管用等效小信号模型替代。分析各性能目的。主要包括以下性能目的：分析各性能目的。主要包括以下性能目的： 求求Q点点 画直流通路画直流通路画交流通路画交流通路画等效通路画等效通路计算交流参数算交流参数(b)交流等效电路交流等效电路 共射极放大器及其交流等效电路共射极放大器及其交流等效电路UiRiRsRB2rbeIiRCRLUoeIbIbrceRoIcIobcRB1Us一、一、电压放大倍数放大倍数-无量无量纲参数参数UiRiRsRB2rbeIiRCRLUoeIbIbrceRoIcIobcRB1Us关于关于电压放大倍数放大倍数Au的的讨论3.输出出电压与与输入入电压反相。反相。当忽略当忽略rbb时， 二、二、输入入电阻阻Ri定定义：从放大器：从放大器输入端看入端看进去的去的电阻，即：阻，即： UsAuoUiRLRsUiRiRoUoRi表征放大器从信号源表征放大器从信号源获得信号的才干。得信号的才干。UiRiRsRB2rbeIiRCRLUoeIbIbrceRoIcIobcRB1UsUsAuoUiRLRsUiRiRoUo三、三、输出出电阻阻Ro定定义：从放大器：从放大器输出端看出端看进去的去的电阻。阻。 根据戴根据戴维南定理，可得：南定理，可得： Ro是一个表征放大器是一个表征放大器带负载才干的参数。才干的参数。UiRiRsRB2rbeIiRCRLUoeIbIbrceRoIcIobcRB1Us对于于电压输出。出。Ro越小，越小，带负载才干越才干越强，即，即负载变化化时放大器放大器输出出给负载的的电压根本不根本不变。 对于于电流流输出。出。Ro越大，越大，带负载才干越才干越强，即，即负载变化化时放大器放大器输出出给负载的的电流根本不流根本不变。 UsAuoUiRLRsUiRiRoUo四、四、 源源电压放大倍数放大倍数Aus假假设RiRs ,那么：那么：UiRiRsRB2rbeIiRCRLUoeIbIbrceRoIcIobcRB1UsUoUiUsRsRB2C1RERLUCCRCRB1C2 共射极放大器及其交流等效电路共射极放大器及其交流等效电路(a)电路电路 五、五、带有射极有射极电阻阻RE时的交流目的的交流目的CE 发射极接射极接电阻阻时的交流等效的交流等效电路路Ri=RB1RB2RiRi例：例： 以下以下图电路中，假路中，假设RB1=75k，RB2=25k, RC=RL=2k，RE=1k,UCC=12V，晶体管的，晶体管的=80，rbb=100,信号源内阻信号源内阻Rs=0.6k,试求直流任求直流任务点点ICQ、UCEQ及及Au，Ri，Ro和和Aus。UoUiUsRsRB2C1RECERLUCCRCRB1C2 解：解： 按估算法按估算法计算算Q点：点： RB2REUCCRCRB1直流通路直流通路 UiRiRsRB2rbeIiRCRLUoeIbIbrceRoIcIobcRB1UsUiRiRsRB2rbeIiRCRLUoeIbIbrceRoIcIobcRB1UsUoUiUsRsRB2C1RE1CERLUCCRCRB1C2RE2例例：在在上上例例中中，将将RE变为两两个个电阻阻RE1和和RE2串串联，且且RE1=100,RE2=900，而而旁旁通通电容容CE接接在在RE2两两端端，其其它它条条件件不不变，试求求此此时的的交交流流目的。目的。1解：解： 由于由于RE=RE1+RE2=1k，所以，所以Q点不点不变。对于交流通路，如今射极于交流通路，如今射极经过RE1接地。交流等接地。交流等效效电路路为：1可可可可见见，RE1RE1的的的的接接接接入入入入，使使使使得得得得AuAu减减减减小小小小了了了了约约1010倍倍倍倍。但但但但是是是是，由由由由于于于于输输入入入入电电阻阻阻阻增增增增大大大大，因因因因此此此此AusAus与与与与AuAu的的的的差差差差别别明明明明显显减小了。减小了。减小了。减小了。5.3.3 放大电路的动态范围和非线性失真放大电路的动态范围和非线性失真2 交流图解分析法交流图解分析法RCVRBUCCuoC2RLuiC1 阻容耦合共射放大电路 RCuousRsRBRLIiIo交流通路 RBUCCRC直流通路 iBIBQtiBIBQuBEuBEtiBmaxiBminQUBEQ(a)输入回路的任务波形输入回路的任务波形uCEiCiBiBIBQuCE0NQMiCUCEQUCCICQUCCRC iB变化化时，在，在输出特性曲出特性曲线上瞬上瞬时任任务点点uCE和和iC挪挪动的的轨迹称迹称为交流交流负载线。 uCEiCiB，其中，其中RL=RC/RL RCUoUiRBRLibicuceRL因此：因此：-交流交流负载方程方程 交流量瞬时值直流量uCE-UCEQ= -(iC-ICQ)RL 特点特点:RCUoUiRBRLibicuceRL 放大器的交流图解分析放大器的交流图解分析(b)输出回路的输出回路的任务波形任务波形QiCiBmaxiBminiCICQtuCEtuCEUCCUCEQICQUCCRCQ1Q2IBQICQRLA交流负载线交流负载线 kRL1交流交流负载线：uCE= UCEQ-(iC-ICQ)RL 共射极放大器的共射极放大器的电压、电流波形流波形叠加交流信号后，叠加交流信号后，晶体管各极晶体管各极电流方向、流方向、极极间电压极性与静极性与静态时一一样。放大器的放大器的输出出与与输入信号是反相入信号是反相或称倒相的。或称倒相的。结论：结论：直流量保直流量保证了了交流量的不失真。交流量的不失真。 共射极放大器的共射极放大器的电压、电流波形流波形uCEiCiB两种分析方法特点比两种分析方法特点比较 放大放大电路的路的图解分析法：其解分析法：其优点是点是笼统直直观，适用于，适用于Q点分析、点分析、非非线性失真分析、最大不失真性失真分析、最大不失真输出出幅度的分析，可以用于大、小信号；幅度的分析，可以用于大、小信号；其缺陷是作其缺陷是作图费事，只能分析事，只能分析简单电路，求解路，求解误差大，不易求解差大，不易求解输入入电阻、阻、输出出电阻等阻等动态参数。参数。 微微变等效等效电路分析法：其路分析法：其优点是适点是适用于任何复用于任何复杂的的电路，可方便求解路，可方便求解动态参数如放大倍数、参数如放大倍数、输入入电阻、阻、输出出电阻阻等；其缺陷是只能用于分析小信号，不等；其缺陷是只能用于分析小信号，不能用来求解静能用来求解静态任任务点点Q。 实践运用中，常把两种分析方法践运用中，常把两种分析方法结合起来运用。合起来运用。5.3.3 放大电路的动态范围和非线性失真放大电路的动态范围和非线性失真Q交流负载线交流负载线iC0t0iCiBuCEuCE0t(a)截止失真截止失真Q点点过低低动态任任务点点进入截止区，出入截止区，出现截止失真。截止失真。对NPN管的共射极放大器，管的共射极放大器，发生截止失真生截止失真时，其，其输出出电压出出现“胖胖顶的景象的景象顶部限幅，部限幅， ICQRLUCEQ Q点不适宜产生的点不适宜产生的非线性失真非线性失真(b)饱和失真饱和失真Q交流负载线交流负载线iCiCiB0tuCEuCE0t0Q点点过高高动态任任务点点进入入饱和区，出和区，出现饱和失真。和失真。对NPN管的共射极放大器，管的共射极放大器，发生生饱和失真和失真时，其，其输出出电压出出现“削底景象底部限幅削底景象底部限幅 UCEQUCESQ交流负载线交流负载线iC0t0iCiBuCEuCE0t(a)截止失真截止失真受截止失真限制，其最大不失真受截止失真限制，其最大不失真输出出电压的幅度的幅度为ICQRLUCEQ Q点不适宜产生的非线性点不适宜产生的非线性失真失真(b)饱和失真饱和失真Q交流负载线交流负载线iCiCiB0tuCEuCE0t0因因饱和失真的限制，最大不失真和失真的限制，最大不失真输出出电压的幅度的幅度为UCEQUCES Uopp=2Uom 放大器放大器输出出动态范范围：受截止失真限制，其最大不失真输出电压的幅度为受截止失真限制，其最大不失真输出电压的幅度为因饱和失真的限制，最大不失真输出电压的幅度为因饱和失真的限制，最大不失真输出电压的幅度为其中其中较小的即小的即为放大器最大不失真放大器最大不失真输出出电压的幅度，而的幅度，而输出出动态范范围Uopp那么那么为该幅度的两幅度的两倍，即倍，即 例：UCC=12V，RC=2k， RL=2k ，RB=360k，=60求：UP-P=？静态任务点，放大倍数，输入输出电阻 解题思绪：第一步：求出ICQ 比较Uom1=ICQRL和Uom2=UCEQ- UCES临界大小 UCES临界=-0.5VRCVRB-UCCuoC2RLuiC1比较Uom1和Uom2大小第二步：假设Uom1 Uom2，Uopp=2 Uom1 假设Uom2 Uom1，Uopp=2 Uom2 结论：动态范范围决决议于于Uom1、 Uom2 中的小者。中的小者。当当Uom1 = Uom2时，动态范范围最大。最大。Q点在有效交流点在有效交流负载线中央中央RCVRB-UCCuoC2RLuiC1UiRiRsRB2rbeIiRCRLUoeIbIbrceRoIcIobcRB1Us5.4 晶体管放大电路的三种接法晶体管放大电路的三种接法5.4.1 静态任务点稳定的共射级放大电路偏流：当电源电压和集电极电阻确定后，放大电路的Q点由基极电流IB来确定，这个电流叫偏流。偏置电路：获得偏流的电路特点：电路构造简单，调试方便偏置下的任务点在环境温度变化或改换管子时，应力求坚持稳定，应一直坚持在放大区。对信号的传输损耗应尽能够小。一、固定偏流电路一、固定偏流电路单电源供源供电。UEE=0，UBB由由UCC提供提供 只只需需合合理理选择RB，RC的的阻阻值，晶晶体体管管将将处于于放大形状。放大形状。 固定偏流电路 固定偏流固定偏流电路路缺缺陷陷：任任务点点稳定定性性差差。IBQ固固定定，当当、ICBO等等变化化ICQ、UCEQ的的变化化任任务点点产生生较大的漂移大的漂移使管子使管子进入入饱和或截止区和或截止区 优点：点：电路构造路构造简单。1 1、分压式电流负反响偏置电路的分析、分压式电流负反响偏置电路的分析二、分压式直流电流负反响偏置电路二、分压式直流电流负反响偏置电路a固定偏流固定偏流电路路b直直流流负反反响偏置响偏置电路路c分分压式式直直流流电流流负反响偏置反响偏置电路路 分压式直流电流负反响偏置电路a固定偏流固定偏流电路路b直直流流负反反响偏置响偏置电路路负反反响响机机制制的的作作用用：抑抑制制Q点点的的漂漂移移景景象象，保保证Q点点的的稳定。定。TICUBEUE UE= UB Q UBE，且，且UBQ根本不根本不变 IB分散运分散运动 IC( IC =IB)b直直流流负反反响偏置响偏置电路路c分分压式式直直流流电流流负反响偏置反响偏置电路路RB1：上偏置：上偏置电阻阻RB2：下偏置：下偏置电阻阻为了了保保证极极电压的的稳定定假假设IBQI1、 I2 ， I1 I2计算静态任务点计算静态任务点Q Q：前提前提IBQI1IBQrbRB1/RB2rbeerbebrbbRsUsrceRCRLUo.beRLCbcCbecUbegm.b高高频等效等效电路路密勒等效和单向化等效电路密勒等效和单向化等效电路单向化：将向化：将Cbc等效在等效在输入回路和入回路和输出回路出回路设Cbc折合到折合到b-e间的的电容容为CM设Cbc折合到折合到c-e间的的电容容为CM保证保证CM上流过的电流仍为上流过的电流仍为 ，但它的端电压为但它的端电压为 保保证CM上流上流过的的电流仍流仍为 ，但它的端，但它的端电压为 rbbRsUs.rbe Cbe CMbCMRLUo.beUbe gm.c(a)(a)单向化模型单向化模型rbbRsUs.rbe Cbe CMbCMRLUo.beUbe gm.c(a)(a)单向化模型单向化模型密勒倍增效应密勒倍增效应rbbRsUs.rbe Cbe CMbCMRLUo.beUbe gm.c(a)(a)单向化模型单向化模型同理：同理：rbbRsUs.rbe Cbe CMbCMRLUo.beUbe gm.c(a)(a)单向化模型单向化模型很大，不可忽略很大，不可忽略很小，可忽略很小，可忽略rbbRsUs.rbe Cbe CMbCMRLUo.beUbe gm.c用代维南等效进一步简化电路：用代维南等效进一步简化电路：(b)进一步的一步的简化等效化等效电路路 用代维南等效进一步简化电路：用代维南等效进一步简化电路：图4.9 密勒等效密勒等效后的等效后的等效电路路 UbegmRLUo.Us.RsCiUbe.2、高频电压放大倍数及上限频率、高频电压放大倍数及上限频率UbegmRLUo.Us.RsCiUbe.(b)(b)进一步的简化等效电路进一步的简化等效电路 |Au(j )|0.707|AuIs|AuIs|HH004590( j )|Au(j )|H0045900.01H0.1H10H402020 dB/10倍频程倍频程(a)(b)(c)(d) (H) 45 (a)幅频特性；幅频特性；(b)相频特性；相频特性； (c)幅频特性波特图；幅频特性波特图； (d)相频特性波特图相频特性波特图 共射放大电路的高频呼应共射放大电路的高频呼应二、共射放大电路的低频呼应二、共射放大电路的低频呼应 1、共射放大电路的低频等效电路、共射放大电路的低频等效电路 共射共射电路及其低路及其低频小信号模型小信号模型a电路路 共射共射电路及其低路及其低频小信号模型小信号模型b低低频等效等效电路路RB 共射共射电路及其低路及其低频小信号模型小信号模型c简化低化低频等效等效电路路(忽略忽略RB)e2、C1、E对低频特性的影响对低频特性的影响c简化低频等效电路简化低频等效电路e|Au(j)|0.707|AuIs|AuIs|450L450L90(a)(b)(j C1及及CE引入的低频呼应引入的低频呼应 3、C2对低频呼应的影响对低频呼应的影响 C2对低低频呼呼应影响的等效影响的等效电路路 C2对低频呼应影响的等效电路对低频呼应影响的等效电路(中中频源增益源增益) (C2引入的下限角引入的下限角频率率) 式中：式中： 总结(1)C1、E、C2越大，下限越大，下限频率越低，低率越低，低频失真越小，附加相移也将会减小。失真越小，附加相移也将会减小。(2)由于由于CE等效到基极回路等效到基极回路时要除以要除以(1+)，所以假所以假设要求要求CE对L1的影响与的影响与C1一一样，需求，需求求取求取CE =(1+)C1，所以射极旁路，所以射极旁路电容的取容的取值往往往比往比C1要大得多。要大得多。(3)任任务点点越越低低，输入入阻阻抗抗越越大大，对改改善善低低频呼呼应有益有益处。(4)RC，RL越大，越大，对低低频呼呼应也有益也有益处。(5)C1、CE、C2的的影影响响使使放放大大器器具具有有高高通通特特性性，在在下下限限频率率点点处，附附加加相相移移为正正值，阐明明输出出电压超前超前输入入电压。(6)同同时思思索索低低频和和高高频呼呼应时，完完好好的的频率率特性如特性如图4.14所示。所示。 阻容耦合放大器完好的频率呼应阻容耦合放大器完好的频率呼应 cebrbbrccPNNNCb cCb ereeb第五章第五章 根本要求根本要求1 1、正确了解直流任、正确了解直流任务点的作用及其点的作用及其稳定的意定的意义。会画直流通路；熟会画直流通路；熟练估算直流任估算直流任务点。点。2 2、了解、了解图解法的步解法的步骤、特点，掌握交、直流、特点，掌握交、直流负载线的意的意义、画法及、画法及动态范范围问题。3 3、会画交流通路，掌握晶体管、会画交流通路，掌握晶体管型等效型等效电路，路，并用之分析并用之分析计算放大算放大电路。路。4 4、正确了解放大、正确了解放大电路主要性能目的的意路主要性能目的的意义。5 5、掌握、掌握CECE、CBCB、CCCC电路的方式、特点及目的路的方式、特点及目的计算。算。6 6、了解放大、了解放大电路路频率呼率呼应、波特、波特图的根本概念的根本概念第5章作业5.1 5.3(a),(f) 5.4 (a),(b),(d)5.5 (a),(b)5.6(b)5.7 5.9 5.10 5.11