第三章基本放大器

1、整理ppt第三章第三章 基本放大器基本放大器3.2 3.2 共射極放大電路共射極放大電路3.3 3.3 圖解分析法圖解分析法3.4 3.4 小信號(hào)模型分析法小信號(hào)模型分析法3.5 3.5 放大電路的工作點(diǎn)穩(wěn)定問題放大電路的工作點(diǎn)穩(wěn)定問題3.6 3.6 共集電極電路和共基極電路共集電極電路和共基極電路3.1 3.1 半導(dǎo)體半導(dǎo)體BJTBJT整理ppt 3.1 半導(dǎo)體半導(dǎo)體BJT 3.1.1 BJT3.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡介的結(jié)構(gòu)簡介半導(dǎo)體三極管，也叫晶體三極管。由于工作時(shí)，半導(dǎo)體三極管，也叫晶體三極管。由于工作時(shí)，多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與運(yùn)行，因此，還多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與運(yùn)行，因此

2、，還被稱為被稱為雙極型晶體管雙極型晶體管（Bipolar Junction Transistor,簡稱簡稱BJT）。）。 BJT是由兩個(gè)是由兩個(gè)PN結(jié)組成的。結(jié)組成的。NPN型PNP型符號(hào)符號(hào):-bce-ebc 三極管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)三極管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):（1）發(fā)射區(qū)的摻雜濃度集電區(qū)摻雜濃度。）發(fā)射區(qū)的摻雜濃度集電區(qū)摻雜濃度。（2）基區(qū)要制造得很薄且濃度很低。）基區(qū)要制造得很薄且濃度很低。-NNP發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié) 集電結(jié)ecb發(fā)射極集電極基極-PPN發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié) 集電結(jié)ecb發(fā)射極集電極基極BJT的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)整理ppt3.1.2 BJT3.1.2 BJT的電路分配及放大作用（的電路分配及

3、放大作用（NPNNPN管）管）若在放大工作狀態(tài)：若在放大工作狀態(tài)：發(fā)射結(jié)正偏：發(fā)射結(jié)正偏：+UCE UBEUCB集電結(jié)反偏：集電結(jié)反偏：由由VBB保證保證由由VCC、 VBB保證保證UCB=UCE - UBE 0NNPBBVCCVRbRCebc共發(fā)射極接法共發(fā)射極接法c區(qū)區(qū)b區(qū)區(qū)e區(qū)區(qū)三極管在工作時(shí)要加上適三極管在工作時(shí)要加上適當(dāng)?shù)闹绷髌秒妷?。?dāng)?shù)闹绷髌秒妷?。NNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIEBI（1 1）因?yàn)榘l(fā)射結(jié)正偏，所以發(fā)射）因?yàn)榘l(fā)射結(jié)正偏，所以發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子區(qū)向基區(qū)注入電子 ，形成了擴(kuò)散形成了擴(kuò)散電流電流IEN 。同時(shí)從基區(qū)向發(fā)射區(qū)也。同時(shí)從基區(qū)向發(fā)射區(qū)也有空穴

4、的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，形成的電流有空穴的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，形成的電流為為IEP。但其數(shù)量小，可忽略。但其數(shù)量小，可忽略。 所所以發(fā)射極電流以發(fā)射極電流I E I EN 。1BJT內(nèi)部的載流子傳輸過程內(nèi)部的載流子傳輸過程（2）發(fā)射區(qū)的電子注入基）發(fā)射區(qū)的電子注入基區(qū)后，變成了少數(shù)載流子。區(qū)后，變成了少數(shù)載流子。少部分遇到的空穴復(fù)合掉，少部分遇到的空穴復(fù)合掉，形成形成IBN。所以。所以基極電流基極電流I B I BN 。大部分到達(dá)了集電。大部分到達(dá)了集電區(qū)的邊緣。區(qū)的邊緣。NNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIEBICNICICBOI 另外，集電結(jié)區(qū)另外，集電結(jié)區(qū)的少子形成漂移的少子形成漂移電流電流ICBO

5、。（3）因?yàn)榧娊Y(jié)反偏，）因?yàn)榧娊Y(jié)反偏，收集擴(kuò)散到集電區(qū)邊收集擴(kuò)散到集電區(qū)邊緣的電子，形成電流緣的電子，形成電流ICN 。整理ppt三個(gè)電極上的電流關(guān)系三個(gè)電極上的電流關(guān)系:IE =IC+IBNNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIEBICNICICBOI定義：定義：ECNII ECBOECIIII(1)(1)IC與與I E之間的關(guān)系之間的關(guān)系:所以所以:ECII其值的大小約為其值的大小約為0.90.90.990.99。 2電流分配關(guān)系電流分配關(guān)系(KVL)(2)IC與與I B之間的關(guān)系：之間的關(guān)系：NNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIECNICICBOI聯(lián)立以下兩式聯(lián)立以下

6、兩式：CBOECIII BCEIII得：得：CBOBCCBOECIIIIII）（ 所以所以：CBOBC111III BCEOBCIIII 得：得： 1令令：CBOCEO11II BIECII3.1.3 BJT3.1.3 BJT的特性曲線（的特性曲線（共發(fā)射極接法）共發(fā)射極接法）(1) (1) 輸入特性曲線輸入特性曲線 iB=f(uBE) uCE=const+i-uBE+-uBTCE+Ci（1）uCE=0V時(shí)，相當(dāng)于兩個(gè)時(shí)，相當(dāng)于兩個(gè)PN結(jié)并聯(lián)。等同結(jié)并聯(lián)。等同PN結(jié)的特性曲線結(jié)的特性曲線0.40.2i(V)(uA)BE80400.80.6Bu=0VuCE 1VCEu（3）uCE 1V再增加時(shí)，

7、曲線右移很不明顯。再增加時(shí)，曲線右移很不明顯。（2）當(dāng)）當(dāng)uCE=1V時(shí)，時(shí)， 集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集電子，所以基區(qū)復(fù)集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集電子，所以基區(qū)復(fù)合減少，合減少， 在同一在同一uBE 電壓下，隨著電壓下，隨著uCE的增大的增大,iB 減小。特性曲線將向右減小。特性曲線將向右稍微移動(dòng)一些。稍微移動(dòng)一些。死區(qū)電壓死區(qū)電壓硅硅 0.5V鍺鍺 0.1V導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降硅硅 0.7V鍺鍺 0.3V輸入輸出（2） uCE Ic 。 （3） 當(dāng)當(dāng)uCE 1V后，后，收集電子的能力足夠強(qiáng)。收集電子的能力足夠強(qiáng)。這時(shí)，發(fā)射到基區(qū)的電這時(shí)，發(fā)射到基區(qū)的電子都被集電極收集，形子都被集電極收

8、集，形成成iC。所以。所以u(píng)CE再增加，再增加，iC基本保持不變。基本保持不變。同理，可作出同理，可作出iB=其他值的曲線。其他值的曲線。 iCCE(V)(mA)=60uAIBu=0BBII=20uABI=40uAB=80uAI=100uAIB(2)輸出特性曲線輸出特性曲線 iC=f(uCE) iB=const現(xiàn)以現(xiàn)以iB=60uA一條加以說明。一條加以說明。（1）當(dāng)）當(dāng)uCE=0 V時(shí)，因集電極無收集作用，時(shí)，因集電極無收集作用，iC=0。飽和區(qū)飽和區(qū)iC受受uCE顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)uCE0.7 V。 此時(shí)發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)也正偏。此時(shí)發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)也正偏。

9、截止區(qū)截止區(qū)iC接近零的區(qū)域，相當(dāng)接近零的區(qū)域，相當(dāng)iB=0的曲線的下方。的曲線的下方。 此時(shí)，發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。此時(shí)，發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。放大區(qū)放大區(qū) 曲線基本平行等曲線基本平行等 距。距。 此時(shí)，發(fā)此時(shí)，發(fā) 射結(jié)正偏，集電射結(jié)正偏，集電 結(jié)反偏。結(jié)反偏。 該區(qū)中有：該區(qū)中有：BCII iCIBIB=0uCE(V)(mA)=20uABI=40uABI=60uABI=80uABI=100uA飽和區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū)輸出特性曲線可以分為三個(gè)區(qū)域輸出特性曲線可以分為三個(gè)區(qū)域:3.1.4 BJTBJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)（2 2）共基極電流放大系數(shù)：

10、）共基極電流放大系數(shù)： BCII BCii ECII ECii iCE=20uA(mA)B=40uAICu=0(V)=80uAIBBBIBiIBI =100uACBI=60uAi一般取一般取20200之間之間2.31.538A60mA3 . 2BCII40A40)-(60mA)5 . 13 . 2(BCii（1 1）共發(fā)射極電流放大系數(shù)：）共發(fā)射極電流放大系數(shù)：靜態(tài)動(dòng)態(tài) 2.極間反向電流極間反向電流(know) （2）集電極發(fā)射極間的穿）集電極發(fā)射極間的穿透電流透電流ICEO 基極開路時(shí)，集電極到發(fā)射基極開路時(shí)，集電極到發(fā)射極間的電流極間的電流穿透電流穿透電流 。其大小與溫度有關(guān)。其大小與溫度

11、有關(guān)。 （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(fā)射極開路時(shí)，在其集電結(jié)上加反向電壓，得到反向電流。發(fā)射極開路時(shí)，在其集電結(jié)上加反向電壓，得到反向電流。它實(shí)際上就是它實(shí)際上就是一個(gè)一個(gè)PNPN結(jié)的反向電流。結(jié)的反向電流。其大小與溫度有關(guān)。其大小與溫度有關(guān)。 鍺管：鍺管：I CBO為微安數(shù)量級(jí)，為微安數(shù)量級(jí)， 硅管：硅管：I CBO為納安數(shù)量級(jí)。為納安數(shù)量級(jí)。CBOCEO)1 (II+ICBOecbICEO 3.極限參數(shù)極限參數(shù)(learn)（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）集電極最大允許功率損耗許功率損耗PCM 集電極電流通過集集電

12、極電流通過集電結(jié)時(shí)所產(chǎn)生的功耗，電結(jié)時(shí)所產(chǎn)生的功耗， PC= ICUCE BICEui(V)IBC=100uAB=80uA=60uA(mA)IIB=0B=40uA=20uABIIPCM f 時(shí)時(shí), 可得：可得： fT 0 f f共發(fā)射極截止頻率共發(fā)射極截止頻率fT特征頻率特征頻率三. 阻容耦合共射放大電路的頻率響應(yīng) 對(duì)于如圖所示的共射放大電路，對(duì)于如圖所示的共射放大電路，分低、中、高三個(gè)頻段加以研究。分低、中、高三個(gè)頻段加以研究。1 .中頻段中頻段 所有的電容均可忽略。所有的電容均可忽略。可用可用前面講的前面講的h參數(shù)等效電路分析參數(shù)等效電路分析 180 +TVCb2u+b1RCRoCC-Rb

13、1cLS+-R-+SuuibeLiSirRRRRuuA SOusm中頻電壓放大倍數(shù)：中頻電壓放大倍數(shù)：2. 低頻段低頻段 在低頻段，三極管的極間電容可視為開路，耦合電容在低頻段，三極管的極間電容可視為開路，耦合電容C1、C2不能忽略不能忽略。 為方便分析，現(xiàn)在只考慮為方便分析，現(xiàn)在只考慮C1，將將C2歸入第二級(jí)。畫出低歸入第二級(jí)。畫出低頻等效電路如圖所示。頻等效電路如圖所示?？赏瞥龅皖l電壓放大倍數(shù)：可推出低頻電壓放大倍數(shù)：ffjAUUALusmsousL1 1L/(21CRrRfSbeb ） 該電路有該電路有 一個(gè)一個(gè)RC高通環(huán)節(jié)。高通環(huán)節(jié)。有下限截止頻率：有下限截止頻率：+S-u+iS+R-

14、uubiLRr-beiiobbbRcc+ReCCb1共射放大電路低頻段的波特圖共射放大電路低頻段的波特圖幅頻響應(yīng)幅頻響應(yīng) ： 2LusmusL)(11lg20|lg20|lg20ffAA 相頻響應(yīng)相頻響應(yīng) ： )arctg(180Lff f0.01fL-1800.1fL fL10fL-90-135 十十倍倍頻頻/45 f0.01fL0.1fL fL10fL）（dB|lg20UA20dB/十倍頻十倍頻|lg20usmA 在高頻段，耦合電容在高頻段，耦合電容C1、C2可以可視為短路可以可視為短路，三極管三極管的極間電容不能忽略的極間電容不能忽略。這時(shí)要用混合這時(shí)要用混合等效電路等效電路，畫出高頻等

15、效電路如圖所示。，畫出高頻等效電路如圖所示。3. 高頻段高頻段用用“密勒定理密勒定理”將集電結(jié)電容單向化。將集電結(jié)電容單向化。RsUsRbrbeCUbeUbegmLiUebbcUorbb+Cbc.+RcRicbibe用用“密勒定理密勒定理”將集電結(jié)電容單向化：將集電結(jié)電容單向化：其中：其中：c bLmM) 1(CRgC c bc bLmN)11(CCRgC RsUsRbrbeCbeUbeUbegmLiUebbcUorbb+.+RcRicibCMCN用戴維南定理將用戴維南定理將C左端的電路進(jìn)行變換：左端的電路進(jìn)行變換： 忽略忽略CN，并將兩個(gè)電容合并成一個(gè)電容，并將兩個(gè)電容合并成一個(gè)電容: 得簡

16、化的高頻等效電路。得簡化的高頻等效電路。MebCCC bbeRbbUc+br+mbergU.bi.oebcc.UCi.UbeRsLURsR+iLU.oU.be.g+U+cC.+RmUbeRRs se bbbe bisi sUrrrRRRU)/(/sbbbe bRRrrR 其中：其中：可推出高頻電壓放大倍數(shù)：可推出高頻電壓放大倍數(shù)：HffjAVVA 1usmSOusH其中：其中：Lme bbbe bisiusmRgrrrRRRA beLiSirRRRR 其中：其中：RCf 21H 該電路有該電路有 一個(gè)一個(gè)RC低通環(huán)節(jié)。低通環(huán)節(jié)。有上限截止頻率：有上限截止頻率：MebCCC )/(/sbbbe

17、bRRrrR LU.oU.be.g+U+cC.+RmUbeRRs共射放大電路高頻段的波特圖共射放大電路高頻段的波特圖幅頻響應(yīng)幅頻響應(yīng) ： 2HusmusH)(11lg20|lg20|lg20ffAA 相頻響應(yīng)相頻響應(yīng) ： )arctg(180Hff f0.1fH-180fH10fH100fH-225-270 十十倍倍頻頻/45 f0.1fHfH10fH100fH）（dB|lg20UA-20dB/十倍頻程十倍頻程|lg20usmA4. 完整的共射放大電路的頻率響應(yīng)完整的共射放大電路的頻率響應(yīng))j1(1)j1(1HLusmusffffAA f-180fHfL-225-270 ffHfL）（dB|l

18、g20UA-20dB/十倍頻程十倍頻程|lg20usmA-135-90十十倍倍頻頻/45 20dB/十倍頻程十倍頻程十十倍倍頻頻/45 （1）通頻帶：）通頻帶：（2 2）帶寬）帶寬- -增益積：增益積：fbwAumBJT BJT 一旦確定，一旦確定，帶寬增益積基本為常數(shù)帶寬增益積基本為常數(shù)5. 頻率失真頻率失真由于放大器對(duì)不同頻率信號(hào)的放大倍數(shù)不同由于放大器對(duì)不同頻率信號(hào)的放大倍數(shù)不同而產(chǎn)生的失真。而產(chǎn)生的失真。頻率失真動(dòng)畫演示頻率失真動(dòng)畫演示HLHbwffff 兩個(gè)頻率響應(yīng)指標(biāo)：兩個(gè)頻率響應(yīng)指標(biāo)：f-180fHfL-225-270 ffHfL）（dB|lg20UA-20dB/十倍頻程十倍頻程|lg20usmA-135-90十十倍倍頻頻/45 20dB/十倍頻程十倍頻程十十倍倍頻頻/45 本章小結(jié)本章小結(jié)1基本放大電路的組成?；痉糯箅娐返慕M成。 BJT加上合適的偏置電路（偏置電加上合適的偏置電路（偏置電路保證路保證BJT 工作在放大區(qū)）。工作在放大區(qū)）。2交流與直流。正常工作時(shí)，放大電路處于交直流共存的狀交流與直流。正常工作時(shí)，放大電路處于交直流共存的狀態(tài)。為了分析方便，常將兩者分開討論。態(tài)。為了分析方便，常將兩者分開討論。直流通路：交流電壓源短路，電容開路。直流通路：交流電壓源短路，電容開路。交流通路：直流電壓源短路，電容短路。交流通路