2023/1/9第3章212023/1/9第3章212023/1/9第3章222023/1/9第3章222023/1/9第3章232023/1/9第3章232023/1/9第3章24(3)標出圖中電壓、電流的正方向。如圖3.4.4(b)所示。2.求電壓增益由圖可以看出，2023/1/9第3章24(3)標出圖中電壓、電流的正方向2023/1/9第3章25式中R’L=Rc//RL所以：2023/1/9第3章25式中R’L=Rc//RL2023/1/9第3章26例3.4.1如圖3.4.4a的電路，若BJT為3DG6，已知在Q點上的β=40，計算電壓增益。

解：(1)確定Q點因已知β，故可用簡單計算法確定Q點：2023/1/9第3章26例3.4.1如圖3.4.4a的2023/1/9第3章27IE≈IC＝βIB＝40×40μA＝1.6mA

VCE＝VCC－ICRc＝12V－1.6mA×4k＝5.6V(2)求r

be，利用式(3.4.6b)，得:2023/1/9第3章27IE≈IC＝βIB＝40×402023/1/9第3章28(3)求利用式(3.4.7)，得2023/1/9第3章28(3)求利用式(3.4.72023/1/9第3章293.輸入、輸出電阻的計算輸入電阻計算由圖(3.4.5)所示，［轉12］2023/1/9第3章293.輸入、輸出電阻的計算［轉122023/1/9第3章2102023/1/9第3章2102023/1/9第3章211由于Rb>>rbe，所以，Ri≈rbe。按圖3.4.4(a)所給數據，可得：

Ri＝Rb∥rbe＝300kΩ∥0.866kΩ≈0.866kΩ2023/1/9第3章211由于Rb>>rbe，所以，Ri≈2023/1/9第3章212(2)輸出電阻的計算如圖3.4.6所示，根據輸出電阻的定義式，當測試電壓加在放大電路的輸出端時，由于cJ處于反向偏置，故Ib＝0，所以Ic＝0,得：［轉15］2023/1/9第3章212(2)輸出電阻的計算［轉15］2023/1/9第3章2132023/1/9第3章2132023/1/9第3章214因已知Rc＝4kΩ，故Ro＝4kΩ。2023/1/9第3章214因已知Rc＝4kΩ，故Ro＝4k2023/1/9第3章215討論：(P100)對于放大電路來說，一般要求輸入電阻高一些，特別是在信號源內阻Rs較大的場合，作為放大電路輸入級來說有為重要；對于輸出級來說，則往往需要輸出電阻Ro越小越好，從而可以提高放大電路的帶負載能力。在分析、設計放大電路時，應全面的加以考慮。2023/1/9第3章215討論：(P100)2023/1/9第3章2164.兩種分析方法的比較①圖解分析法可用來分析放大電路的靜態、動態，主要用于靜態分析，可以很方便、直觀的設計Q點；②當輸入的交流信號幅度較小或晶體管基本工作在線性區時，應用小信號模型(微變等效電路)。③當輸入的交流信號幅度較大，晶體管工作區延伸到非線性區時，應采用圖解分析法。2023/1/9第3章2164.兩種分析方法的比較2023/1/9第3章2173.5放大電路工作點的穩定如前所述的固定偏置電路，當基極偏置電阻Rb確定以后，Q點已經確定，只要Rb選擇合適，即可獲得合適的Q點。但是，當更換晶體管或是環境溫度發生變化引起管子參數變化時，Q點的位置將引起變化，甚至使Q點移到不合適的位置而使放大電路無法正常工作。2023/1/9第3章2173.5放大電路工作點的穩定如前2023/1/9第3章218為使在更換晶體管或是溫度變化引起管子參數變化時，不影響放大電路正常工作(即使Q點的位置基本不變)，必須設計能自動調整工作點的偏置電路。2023/1/9第3章218為使在更換晶體管或是溫度變化引起2023/1/9第3章219

3.5.1溫度對工作點的影響1.溫度對晶體管參數的影響(觀看教學課件：溫度對晶體管V－I特性的影響)當溫度升高時，晶體管的參數將發生下列變化：(1)

VBE的溫度系數為：－(2~2.5)mV／oC。VBE的減小通過IB使Q點的位置上移(此處VBE的減小是指eJ實際所需的工作電壓減小)。2023/1/9第3章2193.5.1溫度對工作點的影響2023/1/9第3章220(2)

溫度每升高1oC，β值將增加0.5%~1.0%左右。β值的增大使輸出特性曲線的間隔變寬，Q點的位置上移。(3)溫度每升高10oC，ICBO增大約一倍(即ICEO增大約一倍)。從而使IC升高，Q點的位置上移。但因為ICBO較小，其影響可以忽略不計。綜上所述：溫度的變化將使Q點的位置發生變化，從而影響放大電路的正常工作。2023/1/9第3章220(2)溫度每升高1oC，β值將2023/1/9第3章221

3.2.5射極偏置電路

(分壓式電流負反饋偏置電路)由上分析可知，穩定工作點其實就是穩定晶體管的集電極電流IC。其穩定電路如圖3.5.1所示。1.電路組成與要求

(1)組成：在放大電路的基極加一下偏置電阻Rb2；在發射極到地之間串聯一個電阻R

e。［轉24］2023/1/9第3章2213.2.5射極偏置電路

2023/1/9第3章222［轉27］2023/1/9第3章222［轉27］2023/1/9第3章223(2)要求：要使放大電路具有穩定Q點功能，必須滿足：

I1>>IB

(I1為流過Rb1、Rb2的直流電流)2.穩定過程因為I1>>IB，所以，晶體管的基極電位近似為：2023/1/9第3章223(2)要求：要使放大電路具有穩2023/1/9第3章224當溫度升高時，其穩定過程如下：從而保持IC基本不便，Q點基本穩定。

上述過程，實際上就是第七章要講的負反饋過程。2023/1/9第3章224當溫度升高時，其穩定過程如下：從2023/1/9第3章2253.實際情況在實際應用中，I1、VBE應滿足下列要求：

I1

＝(5~10)IB(3.5.1)

VB＝(3~5)V

(3.5.2)2023/1/9第3章2253.實際情況2023/1/9第3章2264.例3.5.1試近似估算圖3.5.1的Q點，并計算它的電壓增益、輸入電阻和輸出電阻。解：(1)求靜態工作點

因2023/1/9第3章2264.例3.5.1試近似估算2023/1/9第3章227所以

VCE＝VCC－ICRc－IERc≈VCC－IC(Rc＋Re)

(3.5.3)IB＝IC/β

利用上式可以分別求得Q點處的IC

、IB及VCE

。2023/1/9第3章227所以2023/1/9第3章228(2)求電壓增益在計算之前，應首先畫出放大電路的小信號(微變)等效電路,其過程：①畫出放大電路的交流通路(畫圖(3.5.1)的交流通路)；圖中Rb＝Rb1∥Rb2，R'L＝Rc∥RL。［轉31］2023/1/9第3章228(2)求電壓增益［轉31］2023/1/9第3章2292023/1/9第3章2292023/1/9第3章230②畫出放大電路的小信號(微變)等效電路(如圖3.5.2所示)；③計算增益P104［轉33］2023/1/9第3章230②畫出放大電路的小信號(微變)2023/1/9第3章2312023/1/9第3章2312023/1/9第3章232(3)求輸入、輸出電阻①輸入電阻計算，如圖3.5.3所示；2023/1/9第3章232(3)求輸入、輸出電阻2023/1/9第3章2332023/1/9第3章2332023/1/9第3章234

由此可見，加入電阻Re之后，放大電路的輸入電阻提高了。2023/1/9第3章234由此可見，加入電阻Re之后2023/1/9第3章235②輸出電阻計算，如圖3.5.4所示；先求出R'o，然后再與Rc并聯,即可求得放大電路的輸出電阻Ro.在基極回路和集電極回路里，根據KVL(回路電壓定律)可得：2023/1/9第3章235②輸出電阻計算，如圖3.5.42023/1/9第3章2362023/1/9第3章2362023/1/9第3章2372023/1/9第3章2372023/1/9第3章2382023/1/9第3章2382023/1/9第3章239例如，當BJT的＝60，rce=100k

，rbe=1k

，

Re=2k

，Rs=0.5k

，Rb1=40kΩ，

Rb2=20kΩ，R's＝Rs//Rbl//Rb2=0.48kΩ，則由式(3.5.6)可算得R'o=100[1+60×2/(1+0.48+2)]kΩ=3.55MΩ可見R'o的數值是很大的。2023/1/9第3章239例如，當BJT的＝60，rce2023/1/9第3章240由此例可知，當BJT的基極電位固定，并在射極電路里接一電阻Re，便可提高輸出電阻，亦即提高電路的恒流特性。第6章所要討論的微電流源，正是利用這一特點而構成的。書中的解法有些復雜，也可以這樣解：2023/1/9第3章240由此例可知，當BJT的基極電位固2023/1/9第3章2412023/1/9第3章2412023/1/9第3章2423.6共集電極電路和共基極電路3.6.1共集電極電路(射極輸出器)原理電路如圖3.6.1(a)所示，交流通路如圖3.6.1(b)所示。2023/1/9第3章2423.6共集電極電路和共基極電路2023/1/9第3章2432023/1/9第3章2432023/1/9第3章2442023/1/9第3章2442023/1/9第3章2451.電路分析(1)

求Q點根據圖3.6.1(a)，在基極回路中，按電壓方程式：VCC＝IBRb＋VBE＋VE式中VE＝IERe＝(1+β)IBRe，為晶體管發射極的直流電位。2023/1/9第3章2451.電路分析2023/1/9第3章246

此外，再有IC＝βIB及VCE＝VCC—ICRe可求出IC和VCE。2023/1/9第3章246此外，再有IC＝βIB及VC2023/1/9第3章247(2)電壓增益小信號等效電路如圖3.6.2所示。［轉50］2023/1/9第3章247(2)電壓增益［轉50］2023/1/9第3章2482023/1/9第3章2482023/1/9第3章249將式(3.6.1)中的代入式(3.6.2)，得2023/1/9第3章249將式(3.6.1)中的代2023/1/9第3章250一般，βR‘L>>rbe，故射極輸出器的電壓增益近似等于1，而略小于1。原因是：的關系，因此總是略小于。由于射極輸出器的電壓增益接近于1，且和同相位，因此，射極輸出器由稱為電壓跟隨器。2023/1/9第3章250一般，βR‘L>>rbe，故射2023/1/9第3章251

(3)輸入電阻

如圖3.6.3(a)所示。

由于2023/1/9第3章251(3)輸入電阻

如圖3.2023/1/9第3章252

有因β>>1及βR'L>>rbe，則

由此可見，射極輸出器與共發射極放大電路相比，其輸入電阻高得多。2023/1/9第3章252有因β>>1及βR'L>>2023/1/9第3章253(4)輸出電阻

計算輸出電阻的等效電路如圖3.6.3(b)所示。按輸出電阻定義式：在測試電壓的作用下，相應的測試電流為：2023/1/9第3章253(4)輸出電阻

計算輸出電阻2023/1/9第3章2542023/1/9第3章2542023/1/9第3章255上式中，(R's+rbe)／(1+β)為基極回路電阻(R's+rbe)折合到射極回路時的等效電阻。通常有Re>>(R's+rbe)／(1+β)及β>>1所以

R

o≈(R's+rbe)／β2023/1/9第3章255上式中，(R's+rbe)／(2023/1/9第3章256例如：當BJT的β＝50，rbe＝1kΩ，Rs=50Ω，Rb=l00kΩ，R's=Rs//Rb=50Ω時，算得Ro=21Ω。這個數值表明，電壓跟隨器的輸出電阻是很低的，一般在幾十歐到幾百歐的范圍內。為了降低輸出電阻，應選用β較大的BJT。2023/1/9第3章256例如：2023/1/9第3章257(5)射極輸出器的特點電壓增益小于1而近似等于1，且輸出電壓與輸入電壓同相位；輸入電阻高；輸出電阻小低。該電路雖然無電壓放大能力，但仍具有電流放大能力，所以該電路仍具有功率放大能力。2023/1/9第3章257(5)射極輸出器的特點2023/1/9第3章2582.復合管及其用途

(1)復合管的構成

a.同類型管的復合如圖3.6.4所示，為NPN型復合晶體管，以圖(a)為例，復合管的β值和rbe計算如下：［轉61］2023/1/9第3章2582.復合管及其用途［轉61］2023/1/9第3章2592023/1/9第3章2592023/1/9第3章260

rbe＝rbe1＋(1+β1)rbe2≈rbe1＋β1rbe2PNP型復合晶體管如圖3.6.4’所示(下頁)2023/1/9第3章260rbe＝rbe1＋(1+β1)2023/1/9第3章2612023/1/9第3章2612023/1/9第3章262b.不同類型管的復合(互補型復合管)如圖3.6.5所示，以圖(a)為例，復合管的β值和rbe計算如下：rbe＝rbe1

［轉65］2023/1/9第3章262b.不同類型管的復合(互補型復2023/1/9第3章2632023/1/9第3章2632023/1/9第3章264(2)復合管的構成原則

a.把兩只管子構成一只復合管，必須保證每一只管子的電流都能順著各管的正常電流方向流動，否則，構成的復合管是錯誤的。2023/1/9第3章264(2)復合管的構成原則

a.2023/1/9第3章265b.向內流的復合管為NPN型復合管，向外流的復合管為PNP型復合管；的流向由T1的決定，即復合管的導電極性取決于第一只管子。c.復合管的β≈β1β2；d.同類型復合管,rbe≈rbe1＋β1rbe2；互補型復合管，rbe＝rbe12023/1/9第3章265b.向內流的復合管為NPN型2023/1/9第3章266(3)復合管的用途a.可以提高單管的輸入電阻(同類型復合管)。b.解決大功率管的配對難的問題。c.解決大功率管β值小的問題。一般大功率晶體管的β值都比較小，在要求工作電流較大的場合(電源調整管)，必須使Ib較大，但Ib只有μA數量級，這時必須采用復合管。2023/1/9第3章266(3)復合管的用途2023/1/9第3章267復合管因其等效電流放大系數很高，等效輸入電阻亦很高，特別是當它制成集成器件時，使用方便而受到擁護的歡迎。復合管又稱為達林頓管。2023/1/9第3章267復合管因其等效電流放大系數很高，2023/1/9第3章2683射極跟隨器(電壓跟隨器)的用途

a.

輸入級：減小放大電路對信號源(或前級)索取信號電流；

b.

中間變換級：實現前后級的阻抗匹配；

c.

輸出級：提高放大電路的帶負載能力。2023/1/9第3章2683射極跟隨器(電壓跟隨器)的用2023/1/9第3章269

3.6.2共基極放大電路如圖3.6.6(a)所示(分析圖中原件及其作用)。圖(b)為其交流通路。1.求Q點畫出直流通路如圖3.6.7所示，同于前述的分壓式電流負反饋偏置電路。［轉74］2023/1/9第3章2693.6.2共基極放大電路如圖2023/1/9第3章2702023/1/9第3章2702023/1/9第3章2712023/1/9第3章2712023/1/9第3章2722023/1/9第3章2722023/1/9第3章2732.求電壓增益、輸入電阻、輸出電阻(P112)

畫出微變(小信號)等效電路如圖3.6.8所示。a.電壓放大倍數［轉76］2023/1/9第3章2732.求電壓增益、輸入電阻、輸出電2023/1/9第3章2742023/1/9第3章2742023/1/9第3章275由式(3.6.8.)可以看出，共基極放大電路與共發射極放大電路的電壓放大倍數相比，大小相等，只差一個負號，共基極放大電路是一個同相放大電路。2023/1/9第3章275由式(3.6.8.)可以看出2023/1/9第3章276

b.輸入電阻

根據圖3.6.8所示，2023/1/9第3章276b.輸入電阻

根據圖3.62023/1/9第3章2772023/1/9第3章2772023/1/9第3章278c.輸出電阻根據圖3.6.8所示，Ro＝rcb∥Rc，由于rcb是晶體管集電極到基極的交流電阻，而集電結又是反偏的，所以rcb>>Rc，故Ro

＝rcb∥Rc≈Rc2023/1/9第3章278c.輸出電阻2023/1/9第3章279綜上所述：共基極放大電路電壓放大倍數大(大小與共發射極放大電路相同)，輸出電壓與輸入電壓同相位；輸入電阻小；輸出電阻與共發射極放大電路相同；無電流放大能力(α＝Ic/Ie≈1)。2023/1/9第3章279綜上所述：共基極放大電路電壓放大2023/1/9第3章2803.6.3三種基本組態的性能比較如表3.6.1所示。(P114~115)2023/1/9第3章2803.6.3三種基本組態的性能比2023/1/9第3章2812023/1/9第3章2812023/1/9第3章2822023/1/9第3章2822023/1/9第3章2833.7放大電路的頻率響應3.7.1單節RC電路的頻率響應1.

RC低通電路的頻率響應RC低通電路有一個電阻和一個電容構成，如圖3.7.1所示。2023/1/9第3章2833.7放大電路的頻率響應3.72023/1/9第3章2842023/1/9第3章2842023/1/9第3章285(1)高頻響應如式(3.7.1)所示(推導該式)，式(3.7.1)中的s為復變量，s＝jω=j2πf

，高頻電壓增益為：2023/1/9第3章285(1)高頻響應2023/1/9第3章286上式的幅值AVH和相角分別為：a.幅頻特性(響應)①當f<<fH時2023/1/9第3章286上式的幅值AVH和相角分別為2023/1/9第3章287用分貝(dB)表示則為20lgAVH≈20lg1＝0dB這是一條與橫軸平行的零分貝線，如圖3.7.2(a)所示。②當f>>f

H時［轉91］2023/1/9第3章287用分貝(dB)表示則為［轉91］2023/1/9第3章288［轉91］2023/1/9第3章288［轉91］2023/1/9第3章289［轉95］2023/1/9第3章289［轉95］2023/1/9第3章290用分貝(dB)表示則為20lgAVH≈20lgfH／f這是一條斜率為－20dB/十倍頻程的斜線，如圖3.7.2(a)所示。由上兩條直線構成的折線，是近似的幅頻特性。圖中f

H對應于兩條直線的交點，稱之為轉折頻率。2023/1/9第3章290用分貝(dB)表示則為2023/1/9第3章291又有式(3.7.4)可知，當f=f

H時，即在fH處，電壓放大倍數下降到中頻區時的1/

(即0.707)倍，故fH

又是放大電路的上限頻率。2023/1/9第3章291又有式(3.7.4)可知，當f2023/1/9第3章292b.相頻特性(響應)如圖3.7.2(b)所示①f<<fH時，→0o，得一條＝0o的直線。此時，的相位差等于零。②f>>fH時，→－90o，得一條＝－90o的直線。此時，的相位差等于－90o。2023/1/9第3章292b.相頻特性(響應)2023/1/9第3章293③

f

＝fH時，＝－45o。由上三點分析可知，在0.1fH~10fH之間，為一條斜率為－45o/十倍頻程的直線。如圖3.7.2(b)所示。2023/1/9第3章293③f＝fH時，＝－45o2023/1/9第3章2942.

RC高通電路的頻率響應RC高通電路如圖3.7.3所示。2023/1/9第3章2942.RC高通電路的頻率響應2023/1/9第3章295由上式可得低頻區電壓增益的幅值AVL

和相角分別為如圖(3.7.4)所示，圖(a)為其幅頻響應2023/1/9第3章295由上式可得低頻區電壓增益的幅值A2023/1/9第3章296a.幅頻特性(響應)①當f>>fL時用分貝(dB)表示則為20lgAVH≈20lg1＝0dB這是一條與橫軸平行的零分貝線，如圖(3.7.4)(a)所示；［轉99］2023/1/9第3章296a.幅頻特性(響應)用分貝(d2023/1/9第3章2972023/1/9第3章2972023/1/9第3章298②當f<<f

L時用分貝(dB)表示則為20lgAVH≈20lgf/fL這是一條斜率為20dB/十倍頻程的斜線，如圖3.7.4(a)所示。由上兩條直線構成的折線，是近似的幅頻特性。2023/1/9第3章298②當f<<fL時用分貝(2023/1/9第3章299圖中f

L對應于兩條直線的交點，稱之為轉折頻率。又有式(3.7.9)可知，當f=f

L時，即在fL處，電壓放大倍數下降到中頻區時的1/

(即0.707)倍，故fL又是放大電路的下限頻率。2023/1/9第3章299圖中fL對應于兩條直線的交點，2023/1/9第3章2100b.相頻特性(響應)如圖3.7.4(b)所示①f>>fL時，→0o，得一條＝0o的直線。此時，的相位差等于零。②f<<fL時，→90o，得一條＝90o的直線。此時，的相位差等于90o。2023/1/9第3章2100b.相頻特性(響應)2023/1/9第3章2101③f

＝fL時，＝45o。由上三點分析可知，在0.1fH~10fH之間，為一條斜率為－45o/十倍頻程的直線。如圖3.7.4(b)所示。2023/1/9第3章2101③f＝fL時，＝45o2023/1/9第3章21022023/1/9第3章21022023/1/9第3章21033.7.2單級放大電路的頻率特性(響應)1.

BJT的小信號建模(1)模型的引出如圖3.7.5(a)所示。(了解等效電路中的各元件)。2023/1/9第3章21033.7.2單級放大電路的頻率2023/1/9第3章21042023/1/9第3章21042023/1/9第3章2105rbb'：基區的體電阻，通常約為50~300Ω；rb'e：為發射結的小信號交流電阻，實際值約為幾十Ω；Cb'e：為發射結結電容，小功率管約為幾十~幾百pF；rb'c：集電結小信號時的交流電阻，此值一般約為100kΩ~10MΩ；2023/1/9第3章2105rbb'：基區的體電阻，通常約2023/1/9第3章2106Cb'c：為集電結結電容，約為2~10pF；gm

：受控電流源，iC受控于。在高頻的情況下，rb‘c的數值很大，與Cb’c并聯時可以忽略不記；而rce與負載并聯，而rce>>RL，rce也可以忽略不記，這樣可得到圖3.7.5(a)的簡化模型，如圖3.7.5(b)所示。圖3.7.5(b)又稱為混合π型高頻小信號模型。2023/1/9第3章2106Cb'c：為集電結結電容，約為2023/1/9第3章21072023/1/9第3章21072023/1/9第3章2108(2)參數的獲得a.

rbe＝rbb'+rb'e、

rb'e＝(1+β0)VT／IE，(β0由β來，這里主要是加以區別)b.

gm---稱為互導(跨導)c.結電容Cb'c、Cb'e。

Cb‘c，就是手冊中的Cob。Cb’e可用(3.7.17)式求得。Cb‘c＝gm／2πfT(3.7.17)2023/1/9第3章2108(2)參數的獲得2023/1/9第3章2109

(3)

BJT的頻率參數如圖(3.7.7)'所示。2023/1/9第3章2109(3)BJT的頻率參數如圖2023/1/9第3章2110a.共發射極截止頻率fβfβ

：表示晶體管共發射極聯接時，β值隨頻率增加而發生變化，當β值下降到中頻區的1/時所對應的頻率，即為共發射極截止頻率fβ

。b.特征頻率f

Tf

T：β值下降到1(0dB)時所對應的頻率,稱為晶體管的特征頻率f

T

。2023/1/9第3章2110a.共發射極截止頻率fβ2023/1/9第3章2111

2.共發射極放大電路的頻率特性

共發射極放大電路的幅頻特性如圖所示。(1)中頻特性(響應)在中頻區，放大電路中的耦合電容對交流信號可視為短路，晶體管的極間電容對交流信號可視為開路，其放大倍數(增益)是一個常數，此時：AVm＝－βR'L/Ri

＝－βR'L/rbe［轉114］2023/1/9第3章21112.共發射極放大電路的頻率2023/1/9第3章21122023/1/9第3章21122023/1/9第3章2113(2)高頻特性(響應)在高頻區，放大電路中的耦合電容對交流信號仍可視為短路，晶體管的極間電容對交流信號不可視為開路，極間電容對交流信號具有削弱作用，使其放大倍數(增益)隨著頻率的增加而降低。上限頻率fH：當放大電路的放大倍數下降到中頻區的1／(0.707)倍時所對應的高端頻率，稱為放大電路的上限頻率fH。2023/1/9第3章2113(2)高頻特性(響應)2023/1/9第3章2114(3)低頻特性(響應)在低頻區，晶體管的極間電容對交流信號可視為開路，而放大電路中的耦合電容對交流信號不可視為短路，耦合電容對交流信號具有削弱作用，使其放大倍數(增益)隨著頻率的減小而降低。下限頻率

fL：當放大電路的放大倍數下降到中頻區的1／(0.707)倍時所對應的低端頻率，稱為放大電路的下限頻率fL

。2023/1/9第3章2114(3)低頻特性(響應)2023/1/9第3章2115(4)放大電路的通頻帶BWBW＝fH－fL≈fH2023/1/9第3章2115(4)放大電路的通頻帶BW2023/1/9第3章2116

3.7.3多級放大電路的頻率特性(響應)(3.7.4)多級放大電路的總增益為：因為幅頻特性隨著級數的增加而使通頻帶BW變窄(如下頁圖所示)；相位移增加(略)。2023/1/9第3章21163.7.3多級放大電路的頻2023/1/9第3章21172023/1/9第3章21172023/1/9第3章2118第三章作業：P140~150：3.1.1、3.1.2、3.1.3、3.2.1、3.2.2、3.3.6、3.4.1、3.4.2、3.4.3、3.4.4、3.4.5、3.5.3、

3.7.1。

2023/1/9第3章2118第三章作業：P140~150：2023/1/9第3章21192023/1/9第3章212023/1/9第3章21202023/1/9第3章222023/1/9第3章21212023/1/9第3章232023/1/9第3章2122(3)標出圖中電壓、電流的正方向。如圖3.4.4(b)所示。2.求電壓增益由圖可以看出，2023/1/9第3章24(3)標出圖中電壓、電流的正方向2023/1/9第3章2123式中R’L=Rc//RL所以：2023/1/9第3章25式中R’L=Rc//RL2023/1/9第3章2124例3.4.1如圖3.4.4a的電路，若BJT為3DG6，已知在Q點上的β=40，計算電壓增益。

解：(1)確定Q點因已知β，故可用簡單計算法確定Q點：2023/1/9第3章26例3.4.1如圖3.4.4a的2023/1/9第3章2125IE≈IC＝βIB＝40×40μA＝1.6mA

VCE＝VCC－ICRc＝12V－1.6mA×4k＝5.6V(2)求r

be，利用式(3.4.6b)，得:2023/1/9第3章27IE≈IC＝βIB＝40×402023/1/9第3章2126(3)求利用式(3.4.7)，得2023/1/9第3章28(3)求利用式(3.4.72023/1/9第3章21273.輸入、輸出電阻的計算輸入電阻計算由圖(3.4.5)所示，［轉12］2023/1/9第3章293.輸入、輸出電阻的計算［轉122023/1/9第3章21282023/1/9第3章2102023/1/9第3章2129由于Rb>>rbe，所以，Ri≈rbe。按圖3.4.4(a)所給數據，可得：

Ri＝Rb∥rbe＝300kΩ∥0.866kΩ≈0.866kΩ2023/1/9第3章211由于Rb>>rbe，所以，Ri≈2023/1/9第3章2130(2)輸出電阻的計算如圖3.4.6所示，根據輸出電阻的定義式，當測試電壓加在放大電路的輸出端時，由于cJ處于反向偏置，故Ib＝0，所以Ic＝0,得：［轉15］2023/1/9第3章212(2)輸出電阻的計算［轉15］2023/1/9第3章21312023/1/9第3章2132023/1/9第3章2132因已知Rc＝4kΩ，故Ro＝4kΩ。2023/1/9第3章214因已知Rc＝4kΩ，故Ro＝4k2023/1/9第3章2133討論：(P100)對于放大電路來說，一般要求輸入電阻高一些，特別是在信號源內阻Rs較大的場合，作為放大電路輸入級來說有為重要；對于輸出級來說，則往往需要輸出電阻Ro越小越好，從而可以提高放大電路的帶負載能力。在分析、設計放大電路時，應全面的加以考慮。2023/1/9第3章215討論：(P100)2023/1/9第3章21344.兩種分析方法的比較①圖解分析法可用來分析放大電路的靜態、動態，主要用于靜態分析，可以很方便、直觀的設計Q點；②當輸入的交流信號幅度較小或晶體管基本工作在線性區時，應用小信號模型(微變等效電路)。③當輸入的交流信號幅度較大，晶體管工作區延伸到非線性區時，應采用圖解分析法。2023/1/9第3章2164.兩種分析方法的比較2023/1/9第3章21353.5放大電路工作點的穩定如前所述的固定偏置電路，當基極偏置電阻Rb確定以后，Q點已經確定，只要Rb選擇合適，即可獲得合適的Q點。但是，當更換晶體管或是環境溫度發生變化引起管子參數變化時，Q點的位置將引起變化，甚至使Q點移到不合適的位置而使放大電路無法正常工作。2023/1/9第3章2173.5放大電路工作點的穩定如前2023/1/9第3章2136為使在更換晶體管或是溫度變化引起管子參數變化時，不影響放大電路正常工作(即使Q點的位置基本不變)，必須設計能自動調整工作點的偏置電路。2023/1/9第3章218為使在更換晶體管或是溫度變化引起2023/1/9第3章2137

3.5.1溫度對工作點的影響1.溫度對晶體管參數的影響(觀看教學課件：溫度對晶體管V－I特性的影響)當溫度升高時，晶體管的參數將發生下列變化：(1)

VBE的溫度系數為：－(2~2.5)mV／oC。VBE的減小通過IB使Q點的位置上移(此處VBE的減小是指eJ實際所需的工作電壓減小)。2023/1/9第3章2193.5.1溫度對工作點的影響2023/1/9第3章2138(2)

溫度每升高1oC，β值將增加0.5%~1.0%左右。β值的增大使輸出特性曲線的間隔變寬，Q點的位置上移。(3)溫度每升高10oC，ICBO增大約一倍(即ICEO增大約一倍)。從而使IC升高，Q點的位置上移。但因為ICBO較小，其影響可以忽略不計。綜上所述：溫度的變化將使Q點的位置發生變化，從而影響放大電路的正常工作。2023/1/9第3章220(2)溫度每升高1oC，β值將2023/1/9第3章2139

3.2.5射極偏置電路

(分壓式電流負反饋偏置電路)由上分析可知，穩定工作點其實就是穩定晶體管的集電極電流IC。其穩定電路如圖3.5.1所示。1.電路組成與要求

(1)組成：在放大電路的基極加一下偏置電阻Rb2；在發射極到地之間串聯一個電阻R

e。［轉24］2023/1/9第3章2213.2.5射極偏置電路

2023/1/9第3章2140［轉27］2023/1/9第3章222［轉27］2023/1/9第3章2141(2)要求：要使放大電路具有穩定Q點功能，必須滿足：

I1>>IB

(I1為流過Rb1、Rb2的直流電流)2.穩定過程因為I1>>IB，所以，晶體管的基極電位近似為：2023/1/9第3章223(2)要求：要使放大電路具有穩2023/1/9第3章2142當溫度升高時，其穩定過程如下：從而保持IC基本不便，Q點基本穩定。

上述過程，實際上就是第七章要講的負反饋過程。2023/1/9第3章224當溫度升高時，其穩定過程如下：從2023/1/9第3章21433.實際情況在實際應用中，I1、VBE應滿足下列要求：

I1

＝(5~10)IB(3.5.1)

VB＝(3~5)V

(3.5.2)2023/1/9第3章2253.實際情況2023/1/9第3章21444.例3.5.1試近似估算圖3.5.1的Q點，并計算它的電壓增益、輸入電阻和輸出電阻。解：(1)求靜態工作點

因2023/1/9第3章2264.例3.5.1試近似估算2023/1/9第3章2145所以

VCE＝VCC－ICRc－IERc≈VCC－IC(Rc＋Re)

(3.5.3)IB＝IC/β

利用上式可以分別求得Q點處的IC

、IB及VCE

。2023/1/9第3章227所以2023/1/9第3章2146(2)求電壓增益在計算之前，應首先畫出放大電路的小信號(微變)等效電路,其過程：①畫出放大電路的交流通路(畫圖(3.5.1)的交流通路)；圖中Rb＝Rb1∥Rb2，R'L＝Rc∥RL。［轉31］2023/1/9第3章228(2)求電壓增益［轉31］2023/1/9第3章21472023/1/9第3章2292023/1/9第3章2148②畫出放大電路的小信號(微變)等效電路(如圖3.5.2所示)；③計算增益P104［轉33］2023/1/9第3章230②畫出放大電路的小信號(微變)2023/1/9第3章21492023/1/9第3章2312023/1/9第3章2150(3)求輸入、輸出電阻①輸入電阻計算，如圖3.5.3所示；2023/1/9第3章232(3)求輸入、輸出電阻2023/1/9第3章21512023/1/9第3章2332023/1/9第3章2152

由此可見，加入電阻Re之后，放大電路的輸入電阻提高了。2023/1/9第3章234由此可見，加入電阻Re之后2023/1/9第3章2153②輸出電阻計算，如圖3.5.4所示；先求出R'o，然后再與Rc并聯,即可求得放大電路的輸出電阻Ro.在基極回路和集電極回路里，根據KVL(回路電壓定律)可得：2023/1/9第3章235②輸出電阻計算，如圖3.5.42023/1/9第3章21542023/1/9第3章2362023/1/9第3章21552023/1/9第3章2372023/1/9第3章21562023/1/9第3章2382023/1/9第3章2157例如，當BJT的＝60，rce=100k

，rbe=1k

，

Re=2k

，Rs=0.5k

，Rb1=40kΩ，

Rb2=20kΩ，R's＝Rs//Rbl//Rb2=0.48kΩ，則由式(3.5.6)可算得R'o=100[1+60×2/(1+0.48+2)]kΩ=3.55MΩ可見R'o的數值是很大的。2023/1/9第3章239例如，當BJT的＝60，rce2023/1/9第3章2158由此例可知，當BJT的基極電位固定，并在射極電路里接一電阻Re，便可提高輸出電阻，亦即提高電路的恒流特性。第6章所要討論的微電流源，正是利用這一特點而構成的。書中的解法有些復雜，也可以這樣解：2023/1/9第3章240由此例可知，當BJT的基極電位固2023/1/9第3章21592023/1/9第3章2412023/1/9第3章21603.6共集電極電路和共基極電路3.6.1共集電極電路(射極輸出器)原理電路如圖3.6.1(a)所示，交流通路如圖3.6.1(b)所示。2023/1/9第3章2423.6共集電極電路和共基極電路2023/1/9第3章21612023/1/9第3章2432023/1/9第3章21622023/1/9第3章2442023/1/9第3章21631.電路分析(1)

求Q點根據圖3.6.1(a)，在基極回路中，按電壓方程式：VCC＝IBRb＋VBE＋VE式中VE＝IERe＝(1+β)IBRe，為晶體管發射極的直流電位。2023/1/9第3章2451.電路分析2023/1/9第3章2164

此外，再有IC＝βIB及VCE＝VCC—ICRe可求出IC和VCE。2023/1/9第3章246此外，再有IC＝βIB及VC2023/1/9第3章2165(2)電壓增益小信號等效電路如圖3.6.2所示。［轉50］2023/1/9第3章247(2)電壓增益［轉50］2023/1/9第3章21662023/1/9第3章2482023/1/9第3章2167將式(3.6.1)中的代入式(3.6.2)，得2023/1/9第3章249將式(3.6.1)中的代2023/1/9第3章2168一般，βR‘L>>rbe，故射極輸出器的電壓增益近似等于1，而略小于1。原因是：的關系，因此總是略小于。由于射極輸出器的電壓增益接近于1，且和同相位，因此，射極輸出器由稱為電壓跟隨器。2023/1/9第3章250一般，βR‘L>>rbe，故射2023/1/9第3章2169

(3)輸入電阻

如圖3.6.3(a)所示。

由于2023/1/9第3章251(3)輸入電阻

如圖3.2023/1/9第3章2170

有因β>>1及βR'L>>rbe，則

由此可見，射極輸出器與共發射極放大電路相比，其輸入電阻高得多。2023/1/9第3章252有因β>>1及βR'L>>2023/1/9第3章2171(4)輸出電阻

計算輸出電阻的等效電路如圖3.6.3(b)所示。按輸出電阻定義式：在測試電壓的作用下，相應的測試電流為：2023/1/9第3章253(4)輸出電阻

計算輸出電阻2023/1/9第3章21722023/1/9第3章2542023/1/9第3章2173上式中，(R's+rbe)／(1+β)為基極回路電阻(R's+rbe)折合到射極回路時的等效電阻。通常有Re>>(R's+rbe)／(1+β)及β>>1所以

R

o≈(R's+rbe)／β2023/1/9第3章255上式中，(R's+rbe)／(2023/1/9第3章2174例如：當BJT的β＝50，rbe＝1kΩ，Rs=50Ω，Rb=l00kΩ，R's=Rs//Rb=50Ω時，算得Ro=21Ω。這個數值表明，電壓跟隨器的輸出電阻是很低的，一般在幾十歐到幾百歐的范圍內。為了降低輸出電阻，應選用β較大的BJT。2023/1/9第3章256例如：2023/1/9第3章2175(5)射極輸出器的特點電壓增益小于1而近似等于1，且輸出電壓與輸入電壓同相位；輸入電阻高；輸出電阻小低。該電路雖然無電壓放大能力，但仍具有電流放大能力，所以該電路仍具有功率放大能力。2023/1/9第3章257(5)射極輸出器的特點2023/1/9第3章21762.復合管及其用途

(1)復合管的構成

a.同類型管的復合如圖3.6.4所示，為NPN型復合晶體管，以圖(a)為例，復合管的β值和rbe計算如下：［轉61］2023/1/9第3章2582.復合管及其用途［轉61］2023/1/9第3章21772023/1/9第3章2592023/1/9第3章2178

rbe＝rbe1＋(1+β1)rbe2≈rbe1＋β1rbe2PNP型復合晶體管如圖3.6.4’所示(下頁)2023/1/9第3章260rbe＝rbe1＋(1+β1)2023/1/9第3章21792023/1/9第3章2612023/1/9第3章2180b.不同類型管的復合(互補型復合管)如圖3.6.5所示，以圖(a)為例，復合管的β值和rbe計算如下：rbe＝rbe1

［轉65］2023/1/9第3章262b.不同類型管的復合(互補型復2023/1/9第3章21812023/1/9第3章2632023/1/9第3章2182(2)復合管的構成原則

a.把兩只管子構成一只復合管，必須保證每一只管子的電流都能順著各管的正常電流方向流動，否則，構成的復合管是錯誤的。2023/1/9第3章264(2)復合管的構成原則

a.2023/1/9第3章2183b.向內流的復合管為NPN型復合管，向外流的復合管為PNP型復合管；的流向由T1的決定，即復合管的導電極性取決于第一只管子。c.復合管的β≈β1β2；d.同類型復合管,rbe≈rbe1＋β1rbe2；互補型復合管，rbe＝rbe12023/1/9第3章265b.向內流的復合管為NPN型2023/1/9第3章2184(3)復合管的用途a.可以提高單管的輸入電阻(同類型復合管)。b.解決大功率管的配對難的問題。c.解決大功率管β值小的問題。一般大功率晶體管的β值都比較小，在要求工作電流較大的場合(電源調整管)，必須使Ib較大，但Ib只有μA數量級，這時必須采用復合管。2023/1/9第3章266(3)復合管的用途2023/1/9第3章2185復合管因其等效電流放大系數很高，等效輸入電阻亦很高，特別是當它制成集成器件時，使用方便而受到擁護的歡迎。復合管又稱為達林頓管。2023/1/9第3章267復合管因其等效電流放大系數很高，2023/1/9第3章21863射極跟隨器(電壓跟隨器)的用途

a.

輸入級：減小放大電路對信號源(或前級)索取信號電流；

b.

中間變換級：實現前后級的阻抗匹配；

c.

輸出級：提高放大電路的帶負載能力。2023/1/9第3章2683射極跟隨器(電壓跟隨器)的用2023/1/9第3章2187

3.6.2共基極放大電路如圖3.6.6(a)所示(分析圖中原件及其作用)。圖(b)為其交流通路。1.求Q點畫出直流通路如圖3.6.7所示，同于前述的分壓式電流負反饋偏置電路。［轉74］2023/1/9第3章2693.6.2共基極放大電路如圖2023/1/9第3章21882023/1/9第3章2702023/1/9第3章21892023/1/9第3章2712023/1/9第3章21902023/1/9第3章2722023/1/9第3章21912.求電壓增益、輸入電阻、輸出電阻(P112)

畫出微變(小信號)等效電路如圖3.6.8所示。a.電壓放大倍數［轉76］2023/1/9第3章2732.求電壓增益、輸入電阻、輸出電2023/1/9第3章21922023/1/9第3章2742023/1/9第3章2193由式(3.6.8.)可以看出，共基極放大電路與共發射極放大電路的電壓放大倍數相比，大小相等，只差一個負號，共基極放大電路是一個同相放大電路。2023/1/9第3章275由式(3.6.8.)可以看出2023/1/9第3章2194

b.輸入電阻

根據圖3.6.8所示，2023/1/9第3章276b.輸入電阻

根據圖3.62023/1/9第3章21952023/1/9第3章2772023/1/9第3章2196c.輸出電阻根據圖3.6.8所示，Ro＝rcb∥Rc，由于rcb是晶體管集電極到基極的交流電阻，而集電結又是反偏的，所以rcb>>Rc，故Ro

＝rcb∥Rc≈Rc2023/1/9第3章278c.輸出電阻2023/1/9第3章2197綜上所述：共基極放大電路電壓放大倍數大(大小與共發射極放大電路相同)，輸出電壓與輸入電壓同相位；輸入電阻小；輸出電阻與共發射極放大電路相同；無電流放大能力(α＝Ic/Ie≈1)。2023/1/9第3章279綜上所述：共基極放大電路電壓放大2023/1/9第3章21983.6.3三種基本組態的性能比較如表3.6.1所示。(P114~115)2023/1/9第3章2803.6.3三種基本組態的性能比2023/1/9第3章21992023/1/9第3章2812023/1/9第3章22002023/1/9第3章2822023/1/9第3章22013.7放大電路的頻率響應3.7.1單節RC電路的頻率響應1.

RC低通電路的頻率響應RC低通電路有一個電阻和一個電容構成，如圖3.7.1所示。2023/1/9第3章2833.7放大電路的頻率響應3.72023/1/9第3章22022023/1/9第3章2842023/1/9第3章2203(1)高頻響應如式(3.7.1)所示(推導該式)，式(3.7.1)中的s為復變量，s＝jω=j2πf

，高頻電壓增益為：2023/1/9第3章285(1)高頻響應2023/1/9第3章2204上式的幅值AVH和相角分別為：a.幅頻特性(響應)①當f<<fH時2023/1/9第3章286上式的幅值AVH和相角分別為2023/1/9第3章2205用分貝(dB)表示則為20lgAVH≈20lg1＝0dB這是一條與橫軸平行的零分貝線，如圖3.7.2(a)所示。②當f>>f

H時［轉91］2023/1/9第3章287用分貝(dB)表示則為［轉91］2023/1/9第3章2206［轉91］2023/1/9第3章288［轉91］2023/1/9第3章2207［轉95］2023/1/9第3章289［轉95］2023/1/9第3章2208用分貝(dB)表示則為20lgAVH≈20lgfH／f這是一條斜率為－20dB/十倍頻程的斜線，如圖3.7.2(a)所示。由上兩條直線構成的折線，是近似的幅頻特性。圖中f

H對應于兩條直線的交點，稱之為轉折頻率。2023/1/9第3章290用分貝(dB)表示則為2023/1/9第3章2209又有式(3.7.4)可知，當f=f

H時，即在fH處，電壓放大倍數下降到中頻區時的1/

(即0.707)倍，故fH

又是放大電路的上限頻率。2023/1/9第3章291又有式(3.7.4)可知，當f2023/1/9第3章2210b.相頻特性(響應)如圖3.7.2(b)所示①f<<fH時，→0o，得一條＝0o的直線。此時，的相位差等于零。②f>>fH時，→－90o，得一條＝－90o的直線。此時，的相位差等于－90o。2023/1/9第3章292b.相頻特性(響應)2023/1/9第3章2211③

f

＝fH時，＝－45o。由上三點分析可知，在0.1fH~10fH之間，為一條斜率為－45o/十倍頻程的直線。如圖3.7.2(b)所示。2023/1/9第3章293③f＝fH時，＝－45o2023/1/9第3章22122.

RC高通電路的頻率響應RC高通電路如圖3.7.3所示。2023/1/9第3章2942.RC高通電路的頻率響應2023/1/9第3章2213由上式可得低頻區電壓增益的幅值AVL

和相角分別為如圖(3.7.4)所示，圖(a)為其幅頻響應2023/1/9第3章295由上式可得低頻區電壓增益的幅值A2023/1/9第3章2214a.幅頻特性(響應)①當f>>fL時用分貝(dB)表示則為20lgAVH≈20lg1＝0dB這是一條與橫軸平行的零分貝線，如圖(3.7.4)(a)所示；［轉99］2023/1/9第3章296a.幅頻特性(響應)用分貝(d2023/1/9第3章22152023/1/9第3章2972023/1/9第3章2216②當f<<f

L時用分貝(dB)表示則為20lgAVH≈20lgf/fL這是一條斜率為20dB/十倍頻程的斜線，如圖3.7.4(a)所示。由上兩條直線構成的折線，是近似的幅頻特性。2023/1/9第3章298②當f<<fL時用分貝(2023/1/9第3章2217圖中f

L對應于兩條直線的交點，稱之為轉折頻率。又有式(3.7.9)可知，當f=f

L時，即在fL處，電壓放大倍數下降到中頻區時的1/

(即0.707)倍，故fL又是放大電路的下限頻率。2023/1/9第3章299圖中fL對應于兩條直線的交點，2023/1/9第3章2