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 1.掌握掌握BJT的電流分配、放大原理、特性曲線和主要參數；的電流分配、放大原理、特性曲線和主要參數； 重點重點 3.能熟練地利用圖解分析法確定靜態工作點，掌握工作點能熟練地利用圖解分析法確定靜態工作點，掌握工作點的設置與非線性失真的關系；的設置與非線性

2、失真的關系； 2.掌握共射、共集電路的組成、工作原理和計算；掌握共射、共集電路的組成、工作原理和計算； 4.能熟練地應用能熟練地應用H參數小信號等效電路計算放大電路的電參數小信號等效電路計算放大電路的電壓增益、輸入電阻和輸出電阻；壓增益、輸入電阻和輸出電阻； 5.掌握射極偏置電路的工作原理和靜態、動態指標的計算；掌握射極偏置電路的工作原理和靜態、動態指標的計算； 6.正確理解影響放大電路頻率特性的因素，重點掌握放大電正確理解影響放大電路頻率特性的因素，重點掌握放大電路的高頻特性；路的高頻特性；難點難點 1. H參數小信號等效電路的分析和計算；參數小信號等效電路的分析和計算； 2. 放大電路的頻

3、率特性及高頻響應放大電路的頻率特性及高頻響應; 3. 組合放大電路的分析和計算。組合放大電路的分析和計算。4.1 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 按頻率分：高頻管、低頻管；按頻率分：高頻管、低頻管； 按功率分：小、中、大功率管；按功率分：小、中、大功率管； 按半導體材料分：硅、鍺管；按半導體材料分：硅、鍺管；4.1.1 BJT的結構簡介的結構簡介 BJT的類型：的類型： 按結構分：按結構分：NPNNPN和和PNPPNP管；管；

4、4.1.1 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 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4.1.1 BJT的結構簡介的結構簡介 結構特點：結構特點： 發射

5、區的摻雜濃度最高；發射區的摻雜濃度最高； 集電區摻雜濃度低于發射區，且面積大；集電區摻雜濃度低于發射區，且面積大； 基區很薄，一般在幾個微米至幾十個微米，且基區很薄，一般在幾個微米至幾十個微米，且摻雜濃度最低。摻雜濃度最低。 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：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

6、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( (自由電子和空穴自由電子和空穴) )參與導電，故稱參與導電，故稱為雙極型三極管或為雙極型三極管或BJT (Bipolar BJT (Bipolar Junction Transistor)Junction Transistor)。 IC= ICN+ ICBOIB =IEP+ IBN- ICBO = IEP+ IEN - ICN ICBO = IE - 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IE=IEN+ IEP2. 電流分配關系發發射射極極注注入入電

7、電流流傳傳輸輸到到集集電電極極的的電電流流設設 CNE 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。普通有關，與外加電壓無關。普通 = 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 又設又設BCBOC III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

8、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。普通普通 1 。根據根據IE=IB+ IC IC= ICN+ ICBOCNE II且令且令BCCBOC IIII時，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4.1.2 放大狀態下放大狀態下BJT的工作原理的工作原理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，用共集電極接法，集電極作為公共電極，用CC表示。表示。共基極接法，基極作為公共電極，用共基極接法，基極作為公共電極，用CB表示；表示；共發射極接法，發射極作為公共電極，用共發射極接法，發

9、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4.1.2 放大狀態下放大狀態下BJT的工作原理的工作原理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，4.1.2 放大狀態下放大狀態下BJT的工作原理的工作原理 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

10、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：發射區雜質濃度遠大于基區內部條件：發射區雜質濃度遠大于基區雜質濃度，且基區很薄。雜質濃度，且基區很薄。（2外部條件：發射結正向偏置，集電結反外部條件：發射結正向偏置，集電結反向偏置。向偏置。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，集電結已進入反偏狀態，開始收收 集電子，基區

11、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飽和區：飽和區：iC明顯受明顯受vCE控制的區域，控制的區域，該區域內，一般該區域內，一般vCE0.7V (硅管硅管)。此時，發射結正偏，集電結正偏或反此時，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. 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

12、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小于死小于死區電壓。區電壓。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，發射結正偏，線基本平行等距。此時，發射結正偏，集電結反偏。集電結反偏。4.1.3 BJT的的V-I 特性曲線特性曲線 (1) (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 = =（ICICICEOICEO）/IBIC / IB /IBIC / IB vCE=constvCE=const1. 電流放大系數電流放大系數 4.1.4 BJT的主要參數

13、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/ IBvCE=const1. 電流放大系數電流放大系數 (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 (4) 共基極交流電流放大系數共基極交流電流放大系數 = IC/ IEvCB=const 當當ICBO和和ICEO很小時，很小時， 、 ，可，可以不加區分。以不加區分。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

14、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 2. 極間反向電流極間反向電流4.1.4 BJT的主要參數的主要參數(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. 極限參數極限參數(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反結反 向擊穿電壓。向擊穿電壓。 V(BR) EB

15、O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。幾個擊穿電壓有如下關系幾個擊穿電壓有如下關系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR) EBO4.1.4 BJT的主要參數的主要參數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(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約增加一倍。約增加一倍。 (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(BR)CEO的影

16、的影響響溫度升高時，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討論一討論一1、分別分析、分別分析uI=0V、5V時時T是工作在截止狀態還是導通狀態；是工作在截止狀態還是導通狀態；2、已知、已知T導通時的導通時的UBE0.7V，若當，若當uI=5V，則，則在什么范圍在什么范圍內內T處于放大狀態，在什么范圍內處于放大狀態，在什么范圍內T處于飽和狀態？處于飽和狀態？ 通過uBE是否大于Uon判斷管子是否導通。A431007 . 05bBEIBRUuimA4 . 2512

17、cCCCmaxRVi56BCmaxii臨界飽和時的臨界飽和時的討論二討論二由圖示特性求出由圖示特性求出PCM、ICM、UBRCEO、。CECCMuiP2.7iCCEBCUiiuCE=1V時的時的iC就是就是ICMUBRCEOend4.2.1 電路組成電路組成4.2.2 共射放大電路的工作原理共射放大電路的工作原理4.2.3 兩種實用放大電路兩種實用放大電路4.2 共射極放大電路共射極放大電路4.2.1 電路組成電路組成輸入回路基極回路）輸入回路基極回路）輸出回路集電極回路）輸出回路集電極回路）習慣畫法習慣畫法 共射極基本放大電路共射極基本放大電路習慣畫法習慣畫法4.2.1 電路組成電路組成4.

18、2.2 共射放大電路的工作原理共射放大電路的工作原理Vi=0Vi=Vsint1.簡單的工作原理簡單的工作原理 2.靜態靜態 電路處于靜態時，三極管三個電極的電壓、電電路處于靜態時，三極管三個電極的電壓、電流在特性曲線上確定為一點，稱為靜態工作點，流在特性曲線上確定為一點，稱為靜態工作點，常稱為常稱為Q Q點。一般用點。一般用IBIB、 IC IC和和VCE VCE （或（或IBQIBQ、ICQICQ和和VCEQ VCEQ ）表示。）表示。# # 思考題：放大電路為什么要建立正確的靜態？思考題：放大電路為什么要建立正確的靜態？ 輸入信號為零輸入信號為零vi= 0 vi= 0 或或 ii= 0 i

19、i= 0時，放大電時，放大電路的工作狀態，也稱直流工作狀態。路的工作狀態，也稱直流工作狀態。4.2.2 共射放大電路的工作原理共射放大電路的工作原理設置正確靜態的必要性設置正確靜態的必要性設置合適的靜態工作點，主要是為了解決失真問題；設置合適的靜態工作點，主要是為了解決失真問題；但但Q Q點將影響所有動態參數！點將影響所有動態參數！ 電路的放大對象是動態信號，為什么要求晶體電路的放大對象是動態信號，為什么要求晶體管在信號為零時有合適的直流電流和極間電壓？管在信號為零時有合適的直流電流和極間電壓？不設置正確的靜態：不設置正確的靜態：輸出電壓必然失真！輸出電壓必然失真！4.2.2 共射放大電路的工

20、作原理共射放大電路的工作原理 （1 1畫直流通路畫直流通路 Us=0 Us=0，保留，保留RsRs；電容開路；電容開路； 電感相當于短路線圈電阻近似為電感相當于短路線圈電阻近似為0 0） 3. 3.靜態工作點靜態工作點(Q(Q點的分析計算點的分析計算步驟：步驟：直流電流流經的通路直流電流流經的通路 直流通路直流通路 共射極放大電路共射極放大電路準繩：準繩：求求 IB IB、ICIC、VCEVCE4.2.2 共射放大電路的工作原理共射放大電路的工作原理（2 2計算靜態工作點計算靜態工作點CCBEQBQbVVIRBQCEOBQCQIIII VCEQ=VCCICQRc 直流通路直流通路 3. 3.靜

21、態工作點靜態工作點(Q(Q點的分析計算點的分析計算4.2.2 共射放大電路的工作原理共射放大電路的工作原理 4.動態動態 輸入信號不為零時，放大電路的工作狀態，輸入信號不為零時，放大電路的工作狀態，也稱交流工作狀態。也稱交流工作狀態。 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入信號作相應的變化。作相應的變化。 4.2.2 共射放大電路的工作原理共射放大電路的工作原理直流電源相當于交流接地。直流電源相當于交流接地。交流通路：信號電流流經的通路交流通路：信

22、號電流流經的通路大容量電容相當于短路；大容量電容相當于短路；準繩：準繩： 共射極放大電路共射極放大電路交流通路交流通路 4.動態動態4.2.2 共射放大電路的工作原理共射放大電路的工作原理4.2.3 兩種實用放大電路兩種實用放大電路問題：問題：1、兩種電源、兩種電源2、信號源與放大電路不、信號源與放大電路不“共地共地”將兩個電源將兩個電源合二為一合二為一共地，且要使信號共地，且要使信號馱載在靜態之上馱載在靜態之上靜態時，靜態時，b1BEQRUU動態時，動態時， uBEuIURb11.直接耦合放大電路直接耦合放大電路 耦合電容的容量應足夠耦合電容的容量應足夠大，即對于交流信號近似大，即對于交流信

23、號近似為短路。其作用是為短路。其作用是“隔離隔離直流、通過交流直流、通過交流”。靜態時，靜態時，C1、C2上電壓？上電壓？CEQC2BEQC1UUUU，動態時，動態時，C1、C2為耦合電容！為耦合電容！UBEQUCEQuBEuIUBEQ，信號馱載在靜態之上。，信號馱載在靜態之上。負載上只有交流信號。負載上只有交流信號。2.阻容耦合放大電路阻容耦合放大電路4.2.3 兩種實用放大電路兩種實用放大電路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。

24、此時BJT工作在哪個區域？工作在哪個區域？（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Q40A，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 . 9

25、A12080BQCQ II V2 . 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，Q120uA，6mA，0V），），討論討論1 放大電路的組成原則放大電路的組成原則 靜態工作點合適：合適的直流電源靜態工作點合適：合適的直流電源 合適的電路參數合適的電路參數 輸入信號能夠作用于晶體管的輸入端，輸入信號能夠作用于晶體管的輸入端，輸出信號能夠傳送給負載。輸出信號能夠傳送給負載。 對實用放大電路的要求：對實用放大電路的要求： 共地；共地；

26、直流電源種類盡可能少；直流電源種類盡可能少； 負載上無直流分量。負載上無直流分量。1.1.用用NPNNPN型管組成一個在本節課中未見過型管組成一個在本節課中未見過的共射放大電路。的共射放大電路。2.2.用用PNPPNP型管組成一個共射放大電路。型管組成一個共射放大電路。照葫蘆畫瓢！照葫蘆畫瓢！討論討論2end4.3 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

27、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輸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。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靜態靜態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

28、 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 v4.3.1 圖解分析法圖解分析法靜態靜態 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 v4.3.1 圖解分析法圖解分析法靜態靜態 根據根據vs的波形，在的波形，在BJT的輸入特性曲線的輸入特性曲線圖上畫出圖上畫出vBE 、 iB 的波形的波形2. 動態工

29、作情況的圖解分析動態工作情況的圖解分析tsinsmsV vbBsBBBERiV vv4.3.1 圖解分析法圖解分析法動態動態 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 的波的波形形cCCCCERiV v4.3.1 圖解分析法圖解分析法動態動態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4.3.1 圖解分析法圖解分析法動態動態波形的失真波形的失真飽和失真截止失真 由于放大電路的工作點達到了三極管由于放大電路的工作點達到了三極管的飽和區而引起的非線性失真。對于的飽和區而引起的非線性失真。對于NPNNPN管，管，輸出電壓表現為底部失真

30、。輸出電壓表現為底部失真。 由于放大電路的工作點達到了三極管的由于放大電路的工作點達到了三極管的截止區而引起的非線性失真。對于截止區而引起的非線性失真。對于NPNNPN管，管，輸出電壓表現為頂部失真。輸出電壓表現為頂部失真。留意：對于PNP管，由于是負電源供電，失真 的表現形式，與NPN管正好相反。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4.3.1 圖解分析法圖解分析法波形失真波形失真截止失真截止失真消除方法：增大消除方法：增大VBB，即向上平移輸入回路負載線。，即向上平移輸入回路負載線。截止失真是在輸入回路首先產生失真！截止失真是在輸入回路首先產生失真！減小減小Rb能消除截

31、止失真嗎？能消除截止失真嗎？4.3.1 圖解分析法圖解分析法波形失真波形失真飽和失真飽和失真飽和失真產生于晶體管的輸出回路！飽和失真產生于晶體管的輸出回路！4.3.1 圖解分析法圖解分析法波形失真波形失真消除飽和失真的方法消除飽和失真的方法 消除方法：增大消除方法：增大Rb，減小，減小VBB，減小，減小，減小，減小Rc，增大，增大VCC。 Q QRb或或或或VBB Rc或或VCC2 最大不失真輸出電壓最大不失真輸出電壓Uom ：比較：比較UCEQ與（與（ VCC UCEQ ），）， 取其小者，除以取其小者，除以 。這可不是這可不是好辦法！好辦法！4.3.1 圖解分析法圖解分析法波形失真波形失真

32、4. 圖解分析法的適用范圍圖解分析法的適用范圍適用范圍：幅度較大而工作頻率不太高的情況適用范圍：幅度較大而工作頻率不太高的情況優點：優點： 直觀、籠統直觀、籠統 有助于建立和理解交、直流共存，靜態和動態等重要概有助于建立和理解交、直流共存，靜態和動態等重要概念；念； 有助于理解正確選擇電路參數、合理設置靜態工作點的有助于理解正確選擇電路參數、合理設置靜態工作點的 重要性重要性 能全面地分析放大電路的靜態、動態工作情況。能全面地分析放大電路的靜態、動態工作情況。缺陷：缺陷： 不能分析工作頻率較高時的電路工作狀態不能分析工作頻率較高時的電路工作狀態 不能用來分析放大電路的輸入電阻、輸出電阻等不能用

33、來分析放大電路的輸入電阻、輸出電阻等 動態性能指標。動態性能指標。4.3.1 圖解分析法圖解分析法適用范圍適用范圍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

34、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。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= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce 對于對于B

35、JT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

36、同，故稱為混合參數四個參數量綱各不相同，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. 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

37、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參數與工作點有關，在放大區基本不變。 H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hfeib hfeib ，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ibib的流向決定。的流向決定。 hrevce hrevce是一個受控是一個受控電壓源。反映了電壓源。反映了BJTBJT輸出回輸出回路電壓對輸入回路的影響。路電壓對輸入回路的影響。1. BJT的的H參數及小信號模型參數及小信號模型 模型的簡化模型的簡化 hre和和hoe都很小，常都很

38、小，常忽略它們的影響。忽略它們的影響。 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 S101010101052433oefereieehhhhh1. 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 rbb200 那么那么 )mA()mV(26)1(200EQbeIr )mA()mV(26)mA()mV(EQEQeIIVrT 而而 (T=300K) 一般也用公式估算

39、一般也用公式估算 rbe （忽略（忽略 re ）4.3.2 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， 知。知。BCII LCcCECCCE)(RIRVVV 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（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基本共射極放大電路參數小信號

40、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（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阻輸出電阻輸出電阻令令0i v0b i0b iRo = Rc 所以所以bebbbebbbiiiirRirRii

41、iR )( vv 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 (Av 、RiRi和和RoRo等等) )非常非常方便，且適用于頻率

42、較高時的分析。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、電流與放大電路的小信號等效電路中，電壓、電流等電量及等電量及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) )而言的，不能而言的，不能用來分析計算靜態工作點。用來分析計算靜態工作點。end4.4 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

43、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 4.1.6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集電極靜態電流ICQ隨溫度升高而增加隨溫度升高而增加ICQ= IBQ+ ICEO） ，從而使，從而使Q點隨溫度變化。點隨溫度變化。 要想使要想使ICQ基本

44、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 。4.4.2 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 目的：溫度變化時，使目的：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，則可實現靜位能基本不變，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b點電

45、位基本不變的條件：點電位基本不變的條件：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 電壓增

46、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1. 基極分壓式射極偏置電路基極分壓式射極偏置電路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放大電路指標分析放大電路指標分析（可作為公式用）（可作為公式用）1. 基極分壓式射極偏置電路基

47、極分壓式射極偏置電路輸入電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 1. 基極分壓式射極偏置電路基極分壓式射極偏置電路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 RiiRr

48、i0)()(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放大電路指標分析放大電路指標分析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（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)( 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

49、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、 、 vAiRoRend4.5 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結構如圖示共集電極電路結構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 BQ

50、CQII 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 ，則電壓增益接近于，

51、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。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(LbLibiiiiiRrRRrRiR 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 則輸出電阻則輸出電阻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

52、.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4.5.2 共基極放大電路共基極放大電路1.1.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

53、IICQBQ 2.2.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 vvv4.5.2 共基極放大電路共基極放大電路 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)1(i eeRiR/iv bebri/iv beieiiiii)1(/rRiRvvvvrR 1|bee共基極電路特點：共基極電路特點：同同相相與與iovv 電壓增益較高，電壓增益較高， 輸入電阻小輸入電

54、阻小 輸出電阻和共射放大電路類似輸出電阻和共射放大電路類似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共集電極放大電路路 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 2.2.三種組態的比較三種組態的比較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3

55、.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，頻率特性好。可

56、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end4.6 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 共集共集共集放大電路共集放大電路4.6

57、.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。 前一級的輸出電壓是后一級的輸前一級的輸出電壓是后一級的輸入電壓，后一級

58、的輸入電阻是前一級入電壓，后一級的輸入電阻是前一級的負載電阻的負載電阻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RiiiivRb|rbe1Rb1|Rb2|rbe1 輸出電阻輸出電阻Ro Rc2 T1T1、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. 復合管的主要特性復合管的主要特性兩只兩只NPN型型BJT組成的復合管組成的復合管 兩只兩只PNP型型BJT組成的復

59、合管組成的復合管 rberbe1(11)rbe2 4.6.2 共集共集共集放大電路共集放大電路1. 復合管的主要特性復合管的主要特性PNP與與NPN型型BJT組成的復合管組成的復合管 NPN與與PNP型型BJT組成的復合管組成的復合管 rberbe14.6.2 共集共集共集放大電路共集放大電路end2. 共集共集共集放大電路的共集放大電路的Av、 Ri 、Ro iovvvA LbeL11RrR 1|bebseorRRRR式中式中 12 rberbe1(11)rbe2 RLRe|RL RiRb|rbe(1)RL 4.7 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應4.7.1 單時間常數單時間常數RC電路

60、的頻率響應電路的頻率響應4.7.2 BJT的高頻小信號模型及頻率參數的高頻小信號模型及頻率參數4.7.3 單級共射極放大電路的頻率響應單級共射極放大電路的頻率響應4.7.4 單級共集電極和共基極放大電路的高頻響應單級共集電極和共基極放大電路的高頻響應4.7.5 多級放大電路的頻率響應多級放大電路的頻率響應 4.7.1 單時間常數單時間常數RC電路的頻率響應電路的頻率響應1. RC低通電路的頻率響應低通電路的頻率響應（電路理論中的穩態分析）（電路理論中的穩態分析）RC電路的電壓增益傳遞函數）：電路的電壓增益傳遞函數）：那那么么11111ioH11/1/1)()()(CsRsCRsCsVsVsAV