3.1 半导体三极管半导体三极管BJT3.1.1 BJT的构造简介的构造简介3.1.2 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理3.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线3.1.4 BJT的主要参数的主要参数3.1 半导体三极管半导体三极管BJT 半导体三极管的构造表示图如图半导体三极管的构造表示图如图03.1.01所示。它有所示。它有两种类型两种类型:NPN型和型和PNP型。型。两种类型的三极管两种类型的三极管发射结发射结(Je) 集电结(Jc) 基极，用B或b表示Base 发射极，用E或e表示Emitter；集电极，用集电极，用C或或c表示表示Collector。 发射区发射区集电区集电区基区基区三极管符号三极管符号3.1 半导体三极管半导体三极管BJT 发射区的射区的掺杂浓度最高；度最高； 集集电区区掺杂浓度低于度低于发射区，且面射区，且面积大；大； 基区很薄，普通在几个微米至几十个微米，且基区很薄，普通在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。度最低。管芯构造剖面图管芯构造剖面图 构造特点：构造特点：3.1.2 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理1. 内部载流子的传输过程内部载流子的传输过程 三极管的放大作用是在一定的外部条件控制三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，经过载流子传输表达出来的。下，经过载流子传输表达出来的。 外部条件：发射结正偏，集电结反偏。外部条件：发射结正偏，集电结反偏。发射区：发射载流子发射区：发射载流子集电区：搜集载流子集电区：搜集载流子基区：传送和控制载流子基区：传送和控制载流子 以以NPN为例为例 载流子的传输过程载流子的传输过程3.1.2 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理 以上看出，三极管内有两种载流子以上看出，三极管内有两种载流子(自在电子和空穴自在电子和空穴)参与导电，故称为双参与导电，故称为双极型三极管。或极型三极管。或BJT (Bipolar Junction Transistor)。 2. 电流分配关系电流分配关系 为电流放大系数，它为电流放大系数，它只与管子的构造尺寸和掺只与管子的构造尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压杂浓度有关，与外加电压无关。普通无关。普通 = 0.9 0.99载流子的传输过程载流子的传输过程IE=IB+ IC根据传输过程可知根据传输过程可知2. 电流分配关系电流分配关系根据根据IE=IB+ IC得到得到IE= (1+ ) IB 是另一个电流放大系数，同样，它也只与管是另一个电流放大系数，同样，它也只与管子的构造尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。子的构造尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。普通普通 1。对比。对比 那么接近那么接近“1。 3. 放大作用放大作用RLecb1k 图图 03.1.05 共基极放大电路共基极放大电路假假设设 vI = 20mV 使使当那那么么电压放大倍数电压放大倍数VEEVCCVEBIBIEIC+-vI+vEBvO+-+iC+iE+iB iE = 1 mA， iC = iE = 0.98 mA， vO = iC RL = 0.98 V， = 0.98 时，4. 三极管的三种组态三极管的三种组态共集电极接法，集电极作为公共电极，用共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示表示;共基极接法，基极作为公共电极，用共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示。表示。共发射极接法，发射极作为公共电极，用共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示；表示；BJT的三种组态的三种组态4. 共射放大共射放大+-bceRL1k共射极放大电路 图图 03.1.06 共射极放大电路共射极放大电路VBBVCCVBEIBIEIC+-vI+vBEvO+-+iC+iE+iB vI = 20mV 设设假假设设那那么么电压放大倍数电压放大倍数 iB = 20 uA vO = - iC RL = -0.98 V， = 0.98使使3.1.2 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理 综上所述，三极管的放大作用，主要是依上所述，三极管的放大作用，主要是依托它的托它的发射极射极电流可以流可以经过基区基区传输，然后到，然后到达集达集电极而极而实现的。的。实现这一一传输过程的两个条件是：程的两个条件是：1内部条件：内部条件：发射区射区杂质浓度度远大于基区大于基区杂质浓度，且基区很薄。度，且基区很薄。2外部条件：外部条件：发射射结正向偏置，集正向偏置，集电结反反向偏置。向偏置。3.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线vCE = 0V+-bce共射极放大电路VBBVCCvBEiCiB+-vCE iB=f(vBE) vCE=const(2) 当当vCE1V时， vCB= vCE - vBE0，集，集电结已已进入反偏形状，开入反偏形状，开场收收 集集电子，基区复合减少，同子，基区复合减少，同样的的vBE下下 IB减小，特性曲减小，特性曲线右移。右移。vCE = 0VvCE 1V(1) 当当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。1. 输入特性曲线输入特性曲线以共射极放大电路为例以共射极放大电路为例(3) 输入特性曲入特性曲线的三个部分的三个部分死区死区非非线性区性区线性区性区3.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线1. 输入特性曲线输入特性曲线输出特性曲出特性曲线饱和区：饱和区：iC明显受明显受vCE控制的区域，该区域内，控制的区域，该区域内，普通普通vCE0.7V(硅管硅管)。此时，发射结正偏，集此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很电结正偏或反偏电压很小。小。iC=f(vCE) iB=const输出特性曲出特性曲线的三个区域的三个区域:3.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线截止区：截止区：iC接近零的接近零的区域，相当区域，相当iB=0的曲的曲线的下方。此时，线的下方。此时， vBE小于死区电压，小于死区电压，集电结反偏。集电结反偏。放大区：放大区：iC平行于平行于vCE轴轴的区域，曲线根本平行等的区域，曲线根本平行等距。此时，发射结正偏，距。此时，发射结正偏，集电结反偏。集电结反偏。2. 2. 2. 2. 输输出特性曲出特性曲出特性曲出特性曲线线3.1.4 BJT的主要参数的主要参数 (1) (1)共共发射极直流射极直流电流放大系数流放大系数 = =ICICICEOICEO/IBIC / IB /IBIC / IB vCE=constvCE=const1. 电流放大系数电流放大系数 (2) 共共发射极交流射极交流电流放大系数流放大系数 = IC/ IBvCE=const3.1.4 BJT的主要参数的主要参数1. 电流放大系数电流放大系数 (3) 共基极直流共基极直流电流放大系数流放大系数 =ICICBO/IEIC/IE (4) 共基极交流共基极交流电流放大系数流放大系数 = IC/ IE VCB=const 当当ICBO和和ICEO很小很小时， 、 ，可，可以不加区分。以不加区分。1. 电流放大系数电流放大系数 3.1.4 BJT的主要参数的主要参数 (2) 集电极发射极间的反向饱和电流集电极发射极间的反向饱和电流ICEO ICEO=1+ ICBO 2. 极极间反向反向电流流ICEO (1) 集集电极基极极基极间反向反向饱和和电流流ICBO 发射极开路射极开路时，集，集电结的反向的反向饱和和电流。流。 3.1.4 BJT的主要参数的主要参数 即输出特性曲即输出特性曲线线IB=0那条曲线所那条曲线所对应的对应的Y坐标的数坐标的数值。值。 ICEO也称为也称为集电极发射极间穿集电极发射极间穿透电流。透电流。(1) 集集电极最大允极最大允许电流流ICM(2) 集集电极最大允极最大允许功率功率损耗耗PCM PCM= ICVCE 3. 极限参数极限参数3.1.4 BJT的主要参数的主要参数(3) 反向反向击穿穿电压 V(BR)CBO发射极开路射极开路时的集的集电结反反 向向击穿穿电压。 V(BR) EBO集集电极开路极开路时发射射结的反的反 向向击穿穿电压。 V(BR)CEO基极开路时集电极和发射 极间的击穿电压。几个几个击穿穿电压有如下关系有如下关系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR) EBO 3. 极限参数极限参数3.1.4 BJT的主要参数的主要参数 由由PCM、 ICM和和V(BR)CEO在输出特在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。击穿区。 输出特性曲线上的过损耗区和击穿区输出特性曲线上的过损耗区和击穿区思索思索思索思索题题3.1 BJT1. 既然既然BJT具有两个具有两个PN结，可否用两个二极管相，可否用两个二极管相联以构成一只以构成一只BJT，试阐明其理由。明其理由。2. 能否将能否将BJT的的e、c两个两个电极交极交换运用，运用，为什么？什么？3. 为什么什么说BJT是是电流控制器件？流控制器件？思索思索思索思索题题3.2 共射极放大电路共射极放大电路 电路组成电路组成 简化电路及习惯画法简化电路及习惯画法 简单任务原理简单任务原理 放大电路的静态和动态放大电路的静态和动态 直流通路和交流通路直流通路和交流通路 书中有关符号的商定书中有关符号的商定3.2 共射极放大电路共射极放大电路输入回路基极回路输入回路基极回路输出回路集电极回路输出回路集电极回路1. 电路路组成成共射共射电路路组成成习惯画法画法 共射极根本放大共射极根本放大电路路3.2 共共射极放射极放大电路大电路2. 简化电路及习惯画法简化电路及习惯画法Vi=0Vi=Vsin t3.2 共共射极放射极放大电路大电路3. 简单任务原理简单任务原理 静静态：输入信号入信号为零零vi= 0 vi= 0 或或 ii= 0 ii= 0时，放大放大电路的任路的任务形状，也称直流任形状，也称直流任务形状。形状。 动态：输入信号不入信号不为零零时，放大，放大电路的任路的任务形状，也称交流任形状，也称交流任务形状。形状。 电路路处于静于静态时，三极管个，三极管个电极的极的电压、电流在特性曲流在特性曲线上确定上确定为一点，称一点，称为静静态任任务点，点，常称常称为Q Q点。普通用点。普通用IBIB、 IC IC、和、和VCE VCE 或或IBQIBQ、ICQICQ、和、和VCEQ VCEQ 表示。表示。# # 放大放大放大放大电电路路路路为为什么要建立正确的静什么要建立正确的静什么要建立正确的静什么要建立正确的静态态？3.2 共共射极放射极放大电路大电路4. 放大电路的静态和动态放大电路的静态和动态交流通路交流通路 直流通路直流通路 耦耦合合电电容容：通通交交流流、隔隔直直流流 直流电源：内阻为零直流电源：内阻为零 直直流流电电源源和和耦耦合合电电容容对对交交流相当于短路流相当于短路 共射极放大电路共射极放大电路思索思索思索思索题题3.2 共共射极放射极放大电路大电路5. 直流通路和交流通路直流通路和交流通路(a)(b)(c)(d)(f)(e)3.2 1. 以下以下af电路哪些具有放大作用？电路哪些具有放大作用？ 用近似估算法求静态任务点用近似估算法求静态任务点 用图解分析法确定静态任务点用图解分析法确定静态任务点 交流通路及交流负载线交流通路及交流负载线 输入交流信号时的图解分析输入交流信号时的图解分析 BJT的三个任务区的三个任务区 输出功率和功率三角形输出功率和功率三角形 3.3.1 静态任务情况分析 3.3.2 动态任务情况分析动态任务情况分析 3.3 图解分析法图解分析法 共射极放大电路共射极放大电路1. 用近似估算法求静态任务点用近似估算法求静态任务点根据直流通路可知：根据直流通路可知： 采用采用该方法，必需知三极管的方法，必需知三极管的 值。普通硅管普通硅管VBE=0.7V，锗管管VBE=0.2V。直流通路直流通路+- 3.3.1 静态任务情况分析 采用采用该方法分析静方法分析静态任任务点，必需知三极管点，必需知三极管的的输入入输出特性曲出特性曲线。 共射极放大电路共射极放大电路2. 用图解分析法确定静态任务点用图解分析法确定静态任务点 首先，画出直流通路首先，画出直流通路直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+- 3.3.1 静态任务情况分析3.3 图解图解分析法分析法直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+- 列输入回路方程：列输入回路方程：VBE =VCCIBRb 列输出回路方程直流负载线：列输出回路方程直流负载线：VCE=VCCICRc 在输入特性曲线上，作出直线在输入特性曲线上，作出直线 VBE =VCCIBRb，两线的交点即是，两线的交点即是Q点，得到点，得到IBQ。 在输出特性曲线上，作出直流负载线在输出特性曲线上，作出直流负载线 VCE=VCCICRc，与，与IBQ曲线的交点即为曲线的交点即为Q点，从而得到点，从而得到VCEQ 和和ICQ。由交流通路得由交流通路得纯交流交流负载线： 共射极放大电路共射极放大电路交流通路交流通路icvce+-vce= -ic (Rc /RL) 由于交流由于交流负载线必必过Q点，点，即即 vce= vCE - VCEQ ic= iC - ICQ 同同时，令，令RL = Rc/RL1. 交流通路及交流负载线交流通路及交流负载线那么交流那么交流负载线为vCE - VCEQ= -(iC - ICQ ) RL 即即 iC = (-1/RL) vCE + (1/RL) VCEQ+ ICQ3.3 图解图解分析法分析法 过过输输出出特特性性曲曲线线上上的的Q点点做做一一条条斜斜率率为为-1/R L 直直线线，该该直直线线即即为交流负载线。为交流负载线。 RL= RLRc， 是是交流交流负载电阻。阻。 交流负载线是交流负载线是有交流输入信号时有交流输入信号时Q点的运动轨迹。点的运动轨迹。 3.3.2 动态任务情况分析动态任务情况分析3.3 图解图解分析法分析法2. 2. 输输入交流信号入交流信号入交流信号入交流信号时时的的的的图图解分析解分析解分析解分析 3.3.2 动态任务情况分析动态任务情况分析 共射极放大电路共射极放大电路# # 动态动态任任任任务时务时， iB iB、 iC iC的的的的实实践践践践电电流方向能否改流方向能否改流方向能否改流方向能否改动动，vCEvCE的的的的实实践践践践电压电压极性能否改极性能否改极性能否改极性能否改动动？经过图解分析，可得如下解分析，可得如下结论： 1. vi vBE iB iC vCE |-vo| 2. vo与与vi相位相反；相位相反； 3. 可以丈量出放大可以丈量出放大电路的路的电压放大倍数；放大倍数； 4. 可以确定最大不失真可以确定最大不失真输出幅度。出幅度。图解分析解分析 3.3.2 动态任务情况分析动态任务情况分析3. BJT的三个任务区的三个任务区3.3 图解图解分析法分析法当任当任务点点进入入饱和区或截止区和区或截止区时，将，将产生非生非线性失真。性失真。饱和区特点：和区特点： iC不再随不再随iB的添加而的添加而线性添加，即性添加，即此时此时截止区特点：截止区特点：iB=0， iC= ICEOvCE= VCES ，典型，典型值为0.3V非非线性失真性失真波形波形的失真的失真饱和失真截止失真 由于放大电路的任务点到达了三极管由于放大电路的任务点到达了三极管的饱和区而引起的非线性失真。对于的饱和区而引起的非线性失真。对于NPN管，管，输出电压表现为底部失真。输出电压表现为底部失真。 由于放大电路的任务点到达了三极管由于放大电路的任务点到达了三极管的截止区而引起的非线性失真。对于的截止区而引起的非线性失真。对于NPN管，管，输出电压表现为顶部失真。输出电压表现为顶部失真。 留意：对于PNP管，由于是负电源供电，失真的表现方式，与NPN管正好相反。 3.3.2 动态任务情况分析动态任务情况分析3. BJT3. BJT的三个任的三个任的三个任的三个任务务区区区区3.3 图解图解分析法分析法# # 放大区能否放大区能否放大区能否放大区能否为绝对线为绝对线性区？性区？性区？性区？ 放大放大电路路的的动态范范围 放大放大电路要想路要想获得大的不失真得大的不失真输出幅度，要求：出幅度，要求： 任任务点点Q要要设置在置在输出特性曲出特性曲线放大区放大区的中的中间部位；部位； 3.3.2 动态任务情况分析动态任务情况分析3. BJT的三个任务区的三个任务区3.3 图解图解分析法分析法 要有适宜的交流要有适宜的交流负载线。 4. 输出功率和功率三角形输出功率和功率三角形 要想要想PO大，就要使功率三角形的大，就要使功率三角形的面面积大，即必需使大，即必需使Vom 和和Iom 都要大。都要大。功率三角形放大放大电路向路向电阻性阻性负载提供的提供的输出功率出功率 在在输出特性曲出特性曲线上，正上，正好是三角形好是三角形 ABQABQ的面的面积，这一三角形称一三角形称为功率三角形。功率三角形。 3.3.2 动态任务情况分析动态任务情况分析3.3 图解图解分析法分析法思索思索思索思索题题 共射极放大电路共射极放大电路 放大放大电路如下路如下图。知。知BJT的的 =80， Rb=300k， Rc=2k， VCC= +12V，求：，求： 1放大放大电路的路的Q点。此点。此时BJT任任务在哪个区域？在哪个区域？2当当Rb=100k时，放大，放大电路的路的Q点。此点。此时BJT任任务在哪个区域？忽略在哪个区域？忽略BJT的的饱和和压降降解：解：12当当Rb=100k时，静静态任任务点点为Q40uA，3.2mA，5.6V，BJT任任务在放大区。在放大区。其最小其最小值也只能也只能为0，即，即IC的最大的最大电流流为：所以所以BJT任任务在在饱和区。和区。VCE不能不能够为负值，此此时，Q120uA，6mA，0V， 例例例例题题3.4.1 BJT的小信号建模的小信号建模3.4.2 共射极放大电路的小信号模型分析共射极放大电路的小信号模型分析 H参数的引出参数的引出 H参数小信号模型参数小信号模型 模型的简化模型的简化 H参数确实定参数确实定意义、思绪意义、思绪 利用直流通路求利用直流通路求Q点点 画小信号等效电路画小信号等效电路 求放大电路动态目的求放大电路动态目的3.4 小信号模型分析法小信号模型分析法建立小信号模型的意建立小信号模型的意义建立小信号模型的思建立小信号模型的思绪 当放大当放大电路的路的输入信号入信号电压很小很小时，就可以把三，就可以把三极管小范极管小范围内的特性曲内的特性曲线近似地用直近似地用直线来替代，从而来替代，从而可以把三极管可以把三极管这个非个非线性器件所性器件所组成的成的电路当作路当作线性性电路来路来处置。置。 由于三极管是非由于三极管是非线性器件，性器件，这样就使得放大就使得放大电路的路的分析非常困分析非常困难。建立小信号模型，就是将非。建立小信号模型，就是将非线性器件做性器件做线性化性化处置，从而置，从而简化放大化放大电路的分析和路的分析和设计。3.4.1 BJT的小信号建模的小信号建模1. H参数的引出参数的引出在小信号情况下，在小信号情况下，对上两式取全微分得上两式取全微分得用小信号交流分量表示用小信号交流分量表示vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce 对于于BJT双口网双口网络，我，我们曾曾经知道知道输入入输出特性曲出特性曲线如下：如下：iB=f(vBE) vCE=constiC=f(vCE) iB=const可以写成：可以写成：3.4.1 BJT的小信号的小信号建模建模vBEvCEiBcebiCBJT双口网络双口网络输出端交流短路出端交流短路时的的输入入电阻；阻；输出端交流短路出端交流短路时的正向的正向电流流传输比或比或电流放大系数；流放大系数；输入端交流开路入端交流开路时的反向的反向电压传输比；比；输入端交流开路入端交流开路时的的输出出电导。其中：其中：四个参数量四个参数量纲各不一各不一样，故称，故称为混合参数混合参数H H参数。参数。1. H参数的引出参数的引出vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce3.4.1 BJT的小信号的小信号建模建模vBEvCEiBcebiCBJT双口网络双口网络2. H参数小信号模型参数小信号模型根据根据可得小信号模型可得小信号模型BJT的的H参数模型参数模型hfeibicvceibvbe hrevcehiehoevbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce H参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。 H参数与任务点有关，在放大区根本不变。 H参数都是微变参数，所以只适宜对交流信号的分析。3.4.1 BJT的小信号的小信号建模建模3. 模型的简化模型的简化hfeibicvceibvbe hrevcehiehoe即即 rbe= hie rbe= hie = = hfehfe uT = hre rce= uT = hre rce= 1/hoe1/hoe普通采用普通采用习惯符号符号那么那么BJT的的H参数模型参数模型为 ibicvceibvbe uT vcerberce uT很小，普通为10-310-4 ， rce很大，约为100k。故普通可忽略它们的影响，得到简化电路 ib 是受控源 ，且为电流控制电流源(CCCS)。 电流方向与ib的方向是关联的。 3.4.1 BJT的小信号的小信号建模建模4. H参数确实定参数确实定 普通用普通用测试仪测出；出； rbe 与与Q点有关，可用点有关，可用图示示仪测出。出。普通也用公式估算普通也用公式估算 rbe rbe= rb + (1+ ) re其中其中对于低于低频小功率管小功率管 rb200 那么那么 而而 (T=300K) 思索思索思索思索题题3.4.1 BJT的小信号的小信号建模建模3.4.2 用用H参数小信号模型分析共参数小信号模型分析共 射极根本放大电路射极根本放大电路 共射极放大电路共射极放大电路1. 利用直流通路求利用直流通路求Q点点普通硅管普通硅管VBE=0.7V，锗管管VBE=0.2V， 知。知。2. 画出小信号等效电路画出小信号等效电路RbviRbRbviRc共射极放大电路共射极放大电路icvce+-交流通路交流通路RbviRcRLH参数小信号等效参数小信号等效电路路 3.4.2 小小信号模型信号模型分析分析3. 求电压增益求电压增益根据根据RbviRcRL那么那么电压增益增益为可作可作为公式公式 3.4.2 小小信号模型信号模型分析分析4. 求求输入入电阻阻RbRcRLRi5. 求输出电阻求输出电阻RbRcRLRo令令Ro = Rc 所以所以 3.4.2 小小信号模型信号模型分析分析 1. 电路如下路如下图。试画出其画出其小信号等效模型小信号等效模型电路。路。 解：解：例题例题例题例题 解：解：122. 放大电路如下图。试求：放大电路如下图。试求：1Q点；点；2、。知知 =50。 温度变化对温度变化对ICBO的影响的影响 温度变化对输入特性曲线的影响温度变化对输入特性曲线的影响 温度变化对温度变化对 的影响的影响 稳定任务点原理稳定任务点原理 放大电路目的分析放大电路目的分析 固定偏流电路与射极偏置电路的比较固定偏流电路与射极偏置电路的比较3.5.1 温度对任务点的影响温度对任务点的影响3.5.2 射极偏置电路射极偏置电路3.5 放大电路的任务点稳定问题放大电路的任务点稳定问题1. 温度温度变化化对ICBO的影响的影响2. 温度温度变化化对输入特性曲入特性曲线的影响的影响温度温度T 输出特性曲出特性曲线上移上移温度温度T 输入特性曲入特性曲线左移左移3. 温度温度变化化对 的影响的影响温度每升高温度每升高1 C ， 要添加要添加0.5% 1.0%温度温度T 输出特性曲出特性曲线族族间距增大距增大总之：总之： ICBO ICEO T VBE IB IC 3.5.1 温度对任务点的影响温度对任务点的影响温度温度对Q点的影响点的影响1. 稳定任务点原理稳定任务点原理目的：温度目的：温度变化化时，使，使ICIC维持恒定。持恒定。 假假设温度温度变化化时，b b点点电位能根位能根本不本不变，那么可，那么可实现静静态任任务点的点的稳定。定。T 稳定原理：稳定原理： IC IE IC VE 、VB不不变 VBE IB 反响控制反响控制b点电位根本不变的条件：点电位根本不变的条件：I1 IB ，此此时，不随温度不随温度变化而化而变化。化。VB VBE 且且Re可取可取大些，反响控制造用更大些，反响控制造用更强。 普通取普通取 I1 =(510)IB ， VB =3V5V 3.5.2 射极偏置电路射极偏置电路2. 放大电路目的分析放大电路目的分析静静态任任务点点 3.5.2 射射极偏置电极偏置电路路2. 放大电路目的分析放大电路目的分析电压增益增益输出回路：出回路：输入回路：入回路：电压增益：增益：画小信号等效画小信号等效电路路确定模型参数确定模型参数 知，求知，求rberbe增益增益 3.5.2 射射极偏置电极偏置电路路2. 放大电路目的分析放大电路目的分析输入入电阻阻根据定根据定义由由电路列出方程路列出方程那么那么输入入电阻阻放大放大电路的路的输入入电阻不包含信号源的内阻阻不包含信号源的内阻 3.5.2 射射极偏置电极偏置电路路2. 放大电路目的分析放大电路目的分析输出出电阻阻输出出电阻阻求求输出出电阻的等效阻的等效电路路网网络内独立源置零内独立源置零负载开路开路输出端口加出端口加测试电压对回路回路1和和2列列KVL方程方程rcerce对分析分析过程影响很大，此程影响很大，此处不能忽略不能忽略其中其中那那么么当当时，普通普通 3.5.2 射射极偏置电极偏置电路路3. 固定偏流电路与射极偏置电路的比较固定偏流电路与射极偏置电路的比较 共射极放大电路共射极放大电路静态：静态： 3.5.2 射射极偏置电极偏置电路路3. 固定偏流电路与射极偏置电路的比较固定偏流电路与射极偏置电路的比较 固定偏流共射极放大电路固定偏流共射极放大电路电压增益：电压增益：RbviRcRL固定偏流共射极放大电路固定偏流共射极放大电路输入电阻：输入电阻：输出电阻：输出电阻：Ro = Rc # # 射极偏置射极偏置射极偏置射极偏置电电路做如何改良，既可以使其具有温度路做如何改良，既可以使其具有温度路做如何改良，既可以使其具有温度路做如何改良，既可以使其具有温度稳稳定性，定性，定性，定性，又可以使其具有与固定偏流又可以使其具有与固定偏流又可以使其具有与固定偏流又可以使其具有与固定偏流电电路一路一路一路一样样的的的的动态动态目的？目的？目的？目的？ 3.5.2 射射极偏置电极偏置电路路 3.5.2 射射极偏置电极偏置电路路 电路分析电路分析 复合管复合管 静态任务点静态任务点 动态目的动态目的 三种组态的比较三种组态的比较3.6.1 共集电极电路共集电极电路3.6.2 共基极电路共基极电路3.6 共集电极电路和共基极电路共集电极电路和共基极电路1. 电路分析电路分析共集共集电极极电路路构造如构造如图示示该电路也称路也称为射极射极输出器出器求静求静态任任务点点由由得得3.6.1 共集电极电路共集电极电路电压增益增益输出回路：出回路：输入回路：入回路：电压增益：增益：画小信号等效画小信号等效电路路确定模型参数确定模型参数 知，求知，求rberbe增益增益1. 电路分析电路分析其中其中普通普通，那么，那么电压增益接近于增益接近于1 1，即即电压跟随器跟随器 3.6.1 共共集电极电集电极电路路输入入电阻阻根据定根据定义由由电路列出方程路列出方程那么那么输入入电阻阻当当，时，1. 电路分析电路分析输入入电阻大阻大输出出电阻阻由由电路列出方程路列出方程其中其中那么那么输出出电阻阻当当，时，输出出电阻小阻小共集电极电路特点：共集电极电路特点： 电压增益小于增益小于1 1但接近于但接近于1 1， 输入入电阻大，阻大，对电压信号源衰减小信号源衰减小 输出出电阻小，阻小，带负载才干才干强# # 既然共集既然共集既然共集既然共集电电极极极极电电路的路的路的路的电压电压增益小于增益小于增益小于增益小于1 1接近于接近于接近于接近于1 1，那么，那么，那么，那么它它它它对电压对电压放大没有任何作用。放大没有任何作用。放大没有任何作用。放大没有任何作用。这这种种种种说说法能否正确？法能否正确？法能否正确？法能否正确？ 3.6.1 共共集电极电集电极电路路2. 复合管复合管作用：提高作用：提高电流放大系数，增大流放大系数，增大电阻阻rberbe复合管也称复合管也称为达林达林顿管管 3.6.1 共共集电极电集电极电路路1. 静态任务点静态任务点 直流通路与射极直流通路与射极偏置偏置电路一路一样3.6.2 共基极电路共基极电路2. 动态目的动态目的电压增益增益输出回路：出回路：输入回路：入回路：电压增益：增益： 3.6.2 共基极共基极电路电路# # 共基极共基极共基极共基极电电路的路的路的路的输输入入入入电电阻很小，最适宜用来放大何种信号源的信号？阻很小，最适宜用来放大何种信号源的信号？阻很小，最适宜用来放大何种信号源的信号？阻很小，最适宜用来放大何种信号源的信号？2. 动态目的动态目的 输入入电阻阻 输出出电阻阻 3.6.2 共基极共基极电路电路3. 三种组态的比较三种组态的比较电压增益：电压增益：输入电阻：输入电阻：输出电阻：输出电阻： 3.6.2 共基极共基极电路电路例题例题1. 放大电路如下图。试求放大电路如下图。试求。知知 =50。 解：解：两者比较可看出增益明显提高两者比较可看出增益明显提高3.7.1 单时间常数单时间常数RC电路的频率呼应电路的频率呼应3.7.2 单极放大电路的高频呼应单极放大电路的高频呼应 RC低通电路的频率呼应低通电路的频率呼应 RC高通电路的频率呼应高通电路的频率呼应3.7.3 单极放大电路的低频呼应单极放大电路的低频呼应3.7.4 多级放大电路的频率呼应多级放大电路的频率呼应 多级放大电路的增益多级放大电路的增益 多级放大电路的频率呼应多级放大电路的频率呼应 低频等效电路低频等效电路 低频呼应低频呼应3.7 放大电路的频率呼应放大电路的频率呼应3.7.1 单时间常数单时间常数RC电路的频率呼应电路的频率呼应1. RC低通电路的频率呼应低通电路的频率呼应电路路实际中的中的稳态分析分析RC电路的路的电压增益增益传送函数：送函数：那那么么且令且令又又电压增益的幅增益的幅值模模幅幅频呼呼应电压增益的相角增益的相角相相频呼呼应增益增益频率函数率函数 研讨放大电路的动态目的主要是研讨放大电路的动态目的主要是增益随信号频率变化时的呼应。增益随信号频率变化时的呼应。最大最大误差差 -3dB频率呼率呼应曲曲线描画描画幅幅频呼呼应0分分贝程度程度线斜率斜率为 -20dB/十倍十倍频程程 的直的直线相相频呼呼应1. RC低通电路的频率呼应低通电路的频率呼应表示表示输出与出与输入的相位差入的相位差高高频时，输出滞后出滞后输入入由于由于所以所以3.7.1 RC电路的频电路的频率呼应率呼应2. RC高通电路的频率呼应高通电路的频率呼应RC电路的路的电压增益：增益：幅幅频呼呼应相相频呼呼应输出超前出超前输入入3.7.1 RC电路的频电路的频率呼应率呼应3.7.2 单极放大电路的高频呼应单极放大电路的高频呼应1. BJT的高频小信号建模的高频小信号建模 模型的引出模型的引出 模型模型简化化 模型参数的模型参数的获得得 的的频率呼率呼应2. 共射极放大电路的高频呼应共射极放大电路的高频呼应 型高型高频等效等效电路路 高高频呼呼应3. 共基极放大电路的高频呼应共基极放大电路的高频呼应 增益增益-带宽积 高高频等效等效电路路 高高频呼呼应 几个上限几个上限频率的比率的比较3.7.2 单极放大电路的高频呼应单极放大电路的高频呼应1. BJT的高频小信号建模的高频小信号建模模型的引出模型的引出 rbe-发射结电阻发射结电阻re归算归算到基极回路的电阻到基极回路的电阻 -发射结电容发射结电容-集电结电阻集电结电阻 -集电结电容集电结电容 rbb -基区的体基区的体电阻，阻，b是假想的基区内的一个点。是假想的基区内的一个点。互互导3.7.2 单极放大电路的高频呼应单极放大电路的高频呼应1. BJT的高频小信号建模的高频小信号建模模型模型简化化# # 为为什么用什么用什么用什么用能反映频率对受控源的影响？能反映频率对受控源的影响？混合混合型高型高频小信号模型小信号模型又由于又由于所以所以模型参数的模型参数的获得得与与H参数的关系参数的关系1. BJT的高频小信号建模的高频小信号建模低低频时，混合，混合模型与模型与H H参数模型等效参数模型等效所以所以又又 rbe= rb + (1+ ) re 从手册中查出从手册中查出 3.7.2 单级高单级高频呼应频呼应的的频率呼率呼应由由H参数可知参数可知1. BJT的高频小信号建模的高频小信号建模即即根据混合根据混合模型得模型得低低频时所以所以当当时，时， 3.7.2 单级高单级高频呼应频呼应共共发射极截止射极截止频率率的的频率呼率呼应1. BJT的高频小信号建模的高频小信号建模 的幅的幅频呼呼应令令那那么么特征特征频率率共基极截止共基极截止频率率 3.7.2 单级高单级高频呼应频呼应2. 共射极放大电路的高频呼应共射极放大电路的高频呼应型高型高频等效等效电路路等效电路等效电路 3.7.2 单单级高频呼级高频呼应应2. 共射极放大电路的高频呼应共射极放大电路的高频呼应型高型高频等效等效电路路对节点点 c 列列KCL得得电路路简化化忽略忽略 的分流得的分流得称为密勒电容称为密勒电容等效后断开了等效后断开了输入入输出之出之间的的联络 3.7.2 单单级高频呼级高频呼应应2. 共射极放大电路的高频呼应共射极放大电路的高频呼应型高型高频等效等效电路路电路路简化化最后最后 3.7.2 单单级高频呼级高频呼应应2. 共射极放大电路的高频呼应共射极放大电路的高频呼应高高频呼呼应由由电路得路得电压增益增益频响响又又其中其中低低频增益增益上限上限频率率 3.7.2 单单级高频呼级高频呼应应2. 共射极放大电路的高频呼应共射极放大电路的高频呼应增益增益-带宽积BJT 一旦确定，一旦确定，带宽增益增益积根本根本为常数常数# # 如何提高如何提高如何提高如何提高带宽带宽？ 3.7.2 单单级高频呼级高频呼应应例题例题 解：解：模型参数模型参数为例例3.7.1 设共射放大电路在室温下运转，其参数为：设共射放大电路在室温下运转，其参数为：试计算它的低频电压增益和上限频率。试计算它的低频电压增益和上限频率。低低频电压增益增益为又由于又由于所以上限所以上限频率率为3. 共基极放大电路的高频呼应共基极放大电路的高频呼应高高频等效等效电路路 3.7.2 单单级高频呼级高频呼应应3. 共基极放大电路的高频呼应共基极放大电路的高频呼应高高频呼呼应列列 e 点的点的KCL而而所以所以电流增益流增益为其中其中电压增益增益为 其中其中 特征特征频率率忽略忽略 3.7.2 单单级高频呼级高频呼应应3. 共基极放大电路的高频呼应共基极放大电路的高频呼应几个上限几个上限频率的比率的比较 的上限的上限频率率特征特征频率率共基极上限共基极上限频率率共共发射极上限射极上限频率率共基极共基极电路路频带最最宽，无密勒，无密勒电容容 3.7.2 单单级高频呼级高频呼应应3.7.3 单极放大电路的低频呼应单极放大电路的低频呼应1. 低频等效电路低频等效电路3.7.3 单极放大电路的低频呼应单极放大电路的低频呼应2. 低低频呼呼应按按图3.7.13参数参数计算算中中频增益增益当当那么那么下限频率取决于下限频率取决于即即3.7.4 多极放大电路的频率呼应多极放大电路的频率呼应1. 多级放大电路的增益多级放大电路的增益 前前级的开路的开路电压是下是下级的信号源的信号源电压 前前级的的输出阻抗是下出阻抗是下级的信号源阻抗的信号源阻抗 下下级的的输入阻抗是前入阻抗是前级的的负载3.7.4 多极放大电路的频率呼应多极放大电路的频率呼应2. 多级放大电路的频率呼应多级放大电路的频率呼应 多多级放大放大电路的通路的通频带比比 它的任何一它的任何一级都窄都窄以两以两级为例例那么那么单级的上下限的上下限频率率处的增益的增益为当两当两级增益和增益和频带均一均一样时，两两级的增益的增益为即两即两级的的带宽小于小于单级带宽仿真仿真仿真仿真三级放大电路参量计算三级放大电路参量计算 CE-CB-CC型三级放大电路如下图。知T的均为100，rbb100，UBE0.7V。小信号等效电路图