第4章雙極型晶體管(new)

1、第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 41 雙極型晶體管雙極型晶體管42 晶體管工作狀態(tài)分析及偏置電路晶體管工作狀態(tài)分析及偏置電路43 放大器的組成及其性能指標(biāo)放大器的組成及其性能指標(biāo)44 放大器圖解分析法放大器圖解分析法45 放大器的交流等效電路分析法放大器的交流等效電路分析法46 共集電極放大器和共基極放大器共集電極放大器和共基極放大器47 放大器的級聯(lián)放大器的級聯(lián) 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路41 雙極型晶體管雙極型晶體管 雙極型晶體管是由三層雜質(zhì)半導(dǎo)體構(gòu)成的器件。它有三個

2、電極，所以又稱為半導(dǎo)體、晶體三極管等，以后我們統(tǒng)稱為晶體管。參與導(dǎo)電的有電子和空穴兩種載流子，所以稱雙極型。 三極管學(xué)習(xí)按二極管的規(guī)律：結(jié)構(gòu)、工作原理、特性曲線、主要參數(shù)和應(yīng)用電路。 重點內(nèi)容：一、二、三、四、五。第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 1、制造：、制造： N型硅片氧化膜上光刻一個窗口，進(jìn)行硼雜質(zhì)擴散，獲得P型基區(qū)，氧化后再在P型半導(dǎo)體光刻一個窗口，進(jìn)行高濃度磷雜質(zhì)擴散，獲得N型發(fā)射區(qū)， N型襯底為集電區(qū)。N襯底N型外延PNcebSiO2絕緣層集電結(jié)基區(qū)發(fā)射區(qū)發(fā)射結(jié)集電區(qū)411 三極管的結(jié)構(gòu)第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 圖4

3、1晶體管的結(jié)構(gòu)與符號(a)NPN管的示意圖；(b)電路符號；(c)平面管結(jié)構(gòu)剖面圖NPN NPN 型型PNP PNP 型型E EC CB BE EC CB BN NN NP P發(fā)射極發(fā)射極 E E基極基極 B B集電極集電極 C C發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電結(jié) 基區(qū)基區(qū) 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū) 集電區(qū)集電區(qū)e emittermitterb baseasec collectorollectorP PP PN NE EB BC C2、晶體管的原理結(jié)構(gòu)如圖41所示。由圖可見，組成晶體管的三層雜質(zhì)半導(dǎo)體是N型-P型-N型結(jié)構(gòu)，所以稱為NPN管。3、制作特點（三極管構(gòu)成的內(nèi)部條件）：發(fā)射區(qū)比集電區(qū)摻雜濃度高；集電區(qū)比

4、發(fā)射區(qū)面積大，且集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)；基區(qū)很?。泓c幾到幾微米），且摻雜濃度最低；發(fā)射區(qū)和集電區(qū)不對稱。第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路分類分類：按材料分：按材料分： 硅管、鍺管硅管、鍺管按功率分：按功率分： 小功率管小功率管 1 1 W W中功率管中功率管 0.5 0.5 1 W1 W第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路412 工作原理工作原理 二極管兩端加不同電壓會產(chǎn)生不同電流（正向?qū)?，反向截止）。晶體三極管也是，當(dāng)晶體管處在發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏的放大狀態(tài)下，三極管才能具有正常的控制作用，各個電極才能發(fā)揮作用。 三極管的放大作用是

5、在一定的外部條件控制下，通過載流子傳輸體現(xiàn)出來的。管內(nèi)載流子的運動情況可用圖4-2說明。我們按傳輸順序分以下幾個過程進(jìn)行描述。第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 圖42晶體管內(nèi)載流子的運動和各極電流N電子注入IEnIEpP擴散復(fù)合收集NIBnICBOIB空穴注入IEEEICEC少子漂移Icn第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 一、發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子一、發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子 由于e結(jié)正偏，因而結(jié)兩側(cè)多子的擴散占優(yōu)勢，這時發(fā)射區(qū)電子源源不斷地越過e結(jié)注入到基區(qū)，形成電子注入電流IEN。與此同時，基區(qū)空穴也向發(fā)射區(qū)注入，形成空穴注入電流IEP。因

6、為發(fā)射區(qū)相對基區(qū)是重?fù)诫s，基區(qū)空穴濃度遠(yuǎn)低于發(fā)射區(qū)的電子濃度，所以滿足IEP IEN ，可忽略不計。因此，發(fā)射極電流IEIEN，其方向與電子注入方向相反。 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 二、電子在基區(qū)中邊擴散邊復(fù)合二、電子在基區(qū)中邊擴散邊復(fù)合 注入基區(qū)的電子，成為基區(qū)中的非平衡少子，它在e結(jié)處濃度最大，而在c結(jié)處濃度最小(因c結(jié)反偏，電子濃度近似為零)。因此，在基區(qū)中形成了非平衡電子的濃度差。在該濃度差作用下，注入基區(qū)的電子將繼續(xù)向c結(jié)擴散。在擴散過程中，非平衡電子會與基區(qū)中的空穴相遇，使部分電子因復(fù)合而失去。但由于基區(qū)很薄且空穴濃度又低，所以被復(fù)合的電子數(shù)極少

7、，而絕大部分電子都能擴散到c結(jié)邊沿?；鶇^(qū)中與電子復(fù)合的空穴由基極電源提供，形成基區(qū)復(fù)合電流IBN，它是基極電流IB的主要部分。 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 三、擴散到集電結(jié)的電子被集電區(qū)收集三、擴散到集電結(jié)的電子被集電區(qū)收集 由于集電結(jié)反偏，在結(jié)內(nèi)形成了較強的電場，因而，使擴散到c結(jié)邊沿的電子在該電場作用下漂移到集電區(qū)，形成集電區(qū)的收集電流ICN。該電流是構(gòu)成集電極電流IC的主要部分。另外，集電區(qū)和基區(qū)的少子在c結(jié)反向電壓作用下，向?qū)Ψ狡菩纬蒫結(jié)反向飽和電流ICBO，并流過集電極和基極支路，構(gòu)成IC 、IB的另一部分電流。第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路

8、雙極型晶體管及其放大電路 四、電流分配關(guān)系四、電流分配關(guān)系 由以上分析可知，晶體管三個電極上的電流與內(nèi)部載流子傳輸形成的電流之間有如下關(guān)系：CBOCNCCBOBNBCNBNENEIIIIIIIIII(41a) (41b) (41c) 集電區(qū)面積大，且摻雜濃度低集電區(qū)面積大，且摻雜濃度低三極管放大的條件三極管放大的條件內(nèi)部內(nèi)部條件條件發(fā)射區(qū)摻雜濃度最高發(fā)射區(qū)摻雜濃度最高基區(qū)薄且摻雜濃度最低基區(qū)薄且摻雜濃度最低外部外部條件條件發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 式(41)表明，在e結(jié)正偏、c結(jié)反偏的條件下，晶體管三個電極上的電流不是

9、孤立的，它們能夠反映非平衡少子在基區(qū)擴散與復(fù)合的比例關(guān)系。這一比例關(guān)系主要由基區(qū)寬度、摻雜濃度等因素決定，管子做好后就基本確定了。反之，一旦知道了這個比例關(guān)系，就不難得到晶體管三個電極電流之間的關(guān)系，從而為定量分析晶體管電路提供方便。 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 為了反映擴散到集電區(qū)的電流ICN與基區(qū)復(fù)合電流IBN之間的比例關(guān)系，定義共發(fā)射極直流電流放大系數(shù) 為 CBOBCBOCBNCNIIIIII(42) 其含義是：基區(qū)每復(fù)合一個電子，則有 個電子擴散到集電區(qū)去。 值一般在20200之間。 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路確定了

10、值之后，由式(41)、(42)可得CEBCEOBCBOBECEOBCBOBCIIIIIIIIIIIII)1 ()1 ()1 ()1 (43a) (43b) (43c) 式中： CBOCEOII)1 (44)稱為穿透電流。因ICBO很小，在忽略其影響時，則有BEBCIIII)1 (45a) (45b) 式(45)是今后電路分析中常用的關(guān)系式。 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 為了反映擴散到集電區(qū)的電流ICN與射極注入電流IEN的比例關(guān)系，定義共基極直流電流放大系數(shù) 為ECBOCENCNIIIII (46)顯然， 1，一般約為0.970.99。由式(46)、(41)，

11、不難求得BCEECBOEBECBOECIIIIIIIIIII)1 ()1 (47a)(47c) (47b) 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 由于 , 都是反映晶體管基區(qū)擴散與復(fù)合的比例關(guān)系，只是選取的參考量不同，所以兩者之間必有內(nèi)在聯(lián)系。由 , 的定義可得 11BNBNBNCNENCNENCNEEECNECNENCNIIIIIIIIIIIIIIII (48) (49)第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路RLecb1k 共基極放大電路共基極放大電路413 晶體管的放大作用晶體管的放大作用若若 vI = 20mV使使當(dāng)則則電壓放大倍數(shù)電壓放大倍

12、數(shù)4920mVV98. 0IOV vvAVEEVCCVEBIBIEIC+- vI+ vEB vO+-+ iC+ iE+ iB iE = -1 mA， iC = iE = -0.98 mA， vO = - iC RL = 0.98 V， = 0.98 時，時，動畫（三極管的電流放大作用）動畫（三極管的電流放大作用）第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路+-bceRL1k共射極放大電路共射極放大電路共射極放大電路VBBVCCVBEIBIEIC+-vI+vBEvO+-+iC+iE+iB vI = 20mV 設(shè)設(shè)若若則則電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)4920mVV98. 0IOVvvA

13、 iB = 20 uA vO = - iC RL = -0.98 V， = 0.98mA98. 01BBCiii使使共射極連接方式共射極連接方式第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路414晶體管伏安特性曲線晶體管伏安特性曲線 晶體管伏安特性曲線是描述晶體管各極電流與極間電壓關(guān)系的曲線，它對于了解晶體管的導(dǎo)電特性非常有用。晶體管有三個電極，通常用其中兩個分別作輸入、輸出端，第三個作公共端，這樣可以構(gòu)成輸入和輸出兩個回路。實際中，有圖43所示的三種基本接法(組態(tài))，分別稱為共發(fā)射極、共集電極和共基極接法。其中，共發(fā)射極接法更具代表性，所以我們主要討論共發(fā)射極伏安特性曲線。 第

14、第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路(a)ceiEiCb(b)cebiBiC(c)輸出回路輸入回路ecbiBiE 圖43晶體管的三種基本接法(a)共發(fā)射極；(b)共集電極；(c)共基極 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 因為有兩個回路，所以晶體管特性曲線包括輸入和輸出兩組特性曲線。這兩組曲線可以在晶體管特性圖示儀的屏幕上直接顯示出來，也可以用圖44電路逐點測出。 一、共發(fā)射極輸入特性曲線、共發(fā)射極輸入特性曲線 測量電路見圖44。共射輸入特性曲線是以uCE為參變量時，iB與uBE間的關(guān)系曲線，即 典型的共發(fā)射極輸入特性曲線如圖45所示。 常數(shù)CE

15、uBEBufi)(第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路AmAVViBiCUCCUBBRCRBuBEuCE 圖44共發(fā)射極特性曲線測量電路 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路iB/AuBE/V060900.50.70.930UCE0 UCE1圖45 共發(fā)射極輸入特性曲線 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 (1)在uCE1V的條件下，當(dāng)uBE UBE(on)時，隨著uBE的增大，iB開始按指數(shù)規(guī)律增加，而后近似按直線上升。 (2)當(dāng)uCE =0時，晶體管相當(dāng)于兩個并聯(lián)的二極管，所以b,e間加正向電壓時，iB很大。對應(yīng)的曲

16、線明顯左移，見圖45。 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 (3)當(dāng)uCE在01V之間時，隨著uCE的增加，曲線右移。特別在0 uCE UCE(sat)的范圍內(nèi)，即工作在飽和區(qū)時，移動量會更大些。 (4)當(dāng)uBE0時，晶體管截止，iB為反向電流。若反向電壓超過某一值時，e結(jié)也會發(fā)生反向擊穿。第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 二、共發(fā)射極輸出特性曲線二、共發(fā)射極輸出特性曲線 測量電路如圖44所示。共射輸出特性曲線是以iB為參變量時，iC與uCE間的關(guān)系曲線，即常數(shù)BiCECufi)( 典型的共射輸出特性曲線如圖46所示。由圖可見，輸出特性可以

17、劃分為三個區(qū)域，對應(yīng)于三種工作狀態(tài)?，F(xiàn)分別討論如下。 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路3 BJT的三個工作區(qū)的三個工作區(qū) BCCE()iif v常數(shù)iC / mAvCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 4321截止區(qū)截止區(qū)ICEO1.截止區(qū)：截止區(qū)： IB 0 ; IC = ICEO 0條件：條件：兩個結(jié)反偏兩個結(jié)反偏放大區(qū)放大區(qū)2. 放大區(qū)：放大區(qū)：CEOBCIII 條件：條件：發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏 集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏特點：特點：水平、等間隔水平、等間隔飽飽和和區(qū)區(qū)3. 飽和區(qū)：飽和區(qū)：vCE v BEvCB = vC

18、E v BE 0條件：條件：兩個結(jié)正偏兩個結(jié)正偏特點：特點：IC IB臨界飽和時：臨界飽和時：vCE = vBE深度飽和時：深度飽和時：0.3 V ( (硅管硅管) )VCES= =0.1 V ( (鍺管鍺管) )飽和區(qū)特點：飽和區(qū)特點： iC不再隨不再隨iB的增加而線性增加，即的增加而線性增加，即BCii 此時此時CBii vCE= VCES ，典型值為，典型值為0.3V當(dāng)工作點進(jìn)入飽和區(qū)或截止區(qū)時，將產(chǎn)生非線性失真當(dāng)工作點進(jìn)入飽和區(qū)或截止區(qū)時，將產(chǎn)生非線性失真。截止區(qū)特點：截止區(qū)特點：iB=0， iC= ICEO第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路uCE/V5101

19、501234飽和區(qū)截止區(qū)IB40A30A20A10A0AiBICBO放大區(qū)iC/mAuCEuBE圖46 共射輸出特性曲線第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 (1)基極電流iB對集電極電流iC有很強的控制作用，即iB有很小的變化量IB時， iC就會有很大的變化量IC。為此，用共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)來表示這種控制能力。定義為常數(shù)EuBCII(410) 反映在特性曲線上，為兩條不同IB曲線的間隔。 1放大區(qū)放大區(qū) e結(jié)為正偏，c結(jié)為反偏的工作區(qū)域為放大區(qū)。由圖46可以看出，在放大區(qū)有以下兩個特點： 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 (2) uC

20、E變化對IC的影響很小。在特性曲線上表現(xiàn)為，iB一定而uCE增大時，曲線略有上翹(iC略有增大)。這是因為uCE增大，c結(jié)反向電壓增大，使c結(jié)展寬，所以有效基區(qū)寬度變窄，這樣基區(qū)中電子與空穴復(fù)合的機會減少，即iB要減小。而要保持iB不變，所以iC將略有增大。這種現(xiàn)象稱為基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)，或簡稱基調(diào)效應(yīng)。從另一方面看，由于基調(diào)效應(yīng)很微弱， uCE在很大范圍內(nèi)變化時IC基本不變。因此，當(dāng)IB一定時，集電極電流具有恒流特性。 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 2飽和區(qū)飽和區(qū) e結(jié)和c結(jié)均處于正偏的區(qū)域為飽和區(qū)。通常把uCE=uBE(即c結(jié)零偏)的情況稱為臨界飽和，對應(yīng)點的

21、軌跡為臨界飽和線。 3 截止區(qū)截止區(qū) 發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都反向偏置。第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 三、溫度對晶體管特性曲線的影響三、溫度對晶體管特性曲線的影響 溫度對晶體管的uBE、ICBO和有不容忽視的影響。其中， uBE 、 ICBO隨溫度變化的規(guī)律與PN結(jié)相同，即溫度每升高1， uBE減小22.5mV；溫度每升高10， ICBO增大一倍。溫度對的影響表現(xiàn)為，隨溫度的升高而增大，變化規(guī)律是：溫度每升高1，值增大0.5%1%(即/T(0.51)%/)。第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路1 1、電流放大系數(shù)、電流放大系數(shù)共發(fā)射極電流放大系數(shù)

22、共發(fā)射極電流放大系數(shù) iC / mAvCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 4321 直流電流放大系數(shù)直流電流放大系數(shù)BCCBOBCBOCBNCNIIIIIIII 交流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù) BiiC一般為幾十一般為幾十 幾百幾百Q(mào)82A1030A1045. 263 80108 . 0A1010A10)65. 145. 2(63 CiBi415晶體管的主要參數(shù)晶體管的主要參數(shù)第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路2、共基極直流電流放大系數(shù)、共基極直流電流放大系數(shù) 和交流電流放大系數(shù)和交流電流放大系數(shù) 由式(46)定義，而定

23、義為，uCB為常數(shù)時，集電極電流變化量IC與發(fā)射極電流變化量IE之比，即常數(shù)BuECII(411)第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 由于ICBO、ICEO都很小，在數(shù)值上 , 。所以在以后的計算中，不再加以區(qū)分。 應(yīng)當(dāng)指出，值與測量條件有關(guān)。一般來說，在iC很大或很小時，值較小。只有在iC不大、不小的中間值范圍內(nèi)，值才比較大，且基本不隨iC而變化。因此，在查手冊時應(yīng)注意值的測試條件。尤其是大功率管更應(yīng)強調(diào)這一點。第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 二、極間反向電流二、極間反向電流 1、ICBO ICBO指發(fā)射極開路時，集電極基極間的反向電流

24、，稱為集電極反向飽和電流。 2 、 ICEO ICEO指基極開路時，集電極發(fā)射極間的反向電流，稱為集電極穿透電流。 3 、 IEBO IEBO指集電極開路時，發(fā)射極基極間的反向電流。 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 三、結(jié)電容三、結(jié)電容 結(jié)電容包括發(fā)射結(jié)電容Ce(或Cbe)和集電結(jié)電容Cc(或Cbe)。結(jié)電容影響晶體管的頻率特性。第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 四、晶體管的極限參數(shù)四、晶體管的極限參數(shù) 1 、擊穿電壓、擊穿電壓 U(BR)CBO指發(fā)射極開路時，集電極基極間的反向擊穿電壓。 U(BR)CEO指基極開路時，集電極發(fā)射極間的

25、反向擊穿電壓。U(BR)CEOICM時，雖然管子不致于損壞，但值已經(jīng)明顯減小。因此，晶體管線性運用時， iC不應(yīng)超過ICM 。第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 3 、集電極最大允許耗散功率、集電極最大允許耗散功率PCM 晶體管工作在放大狀態(tài)時，c結(jié)承受著較高的反向電壓，同時流過較大的電流。因此，在c結(jié)上要消耗一定的功率，從而導(dǎo)致c結(jié)發(fā)熱，結(jié)溫升高。當(dāng)結(jié)溫過高時，管子的性能下降，甚至?xí)龎墓茏?，因此需要?guī)定一個功耗限額。 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 PCM與管芯的材料、大小、散熱條件及環(huán)境溫度等因素有關(guān)。一個管子的PCM如已確定，則由

26、 PCM =ICUCE可知， PCM在輸出特性上為一條IC與UCE乘積為定值PCM的雙曲線，稱為PCM功耗線，如圖47所示。第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路uCE工作區(qū)iC0安全I(xiàn)CMU(BR)CEOPCM 圖47 晶體管的安全工作區(qū) 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 42 晶體管工作狀態(tài)分析及偏置電路晶體管工作狀態(tài)分析及偏置電路 由晶體管的伏安特性曲線可知，晶體管是一種復(fù)雜的非線性器件。在直流工作時，其非線性主要表現(xiàn)為三種截然不同的工作狀態(tài)，即放大、截止和飽和。在實際應(yīng)用中，根據(jù)實現(xiàn)的功能不同，可通過外電路將晶體管偏置在某一規(guī)定狀態(tài)。因

27、此，在晶體管應(yīng)用電路分析中，一個首要問題，便是晶體管工作狀態(tài)分析以及直流電路計算。 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 421晶體管的直流模型晶體管的直流模型 在通常情況下，由外電路偏置的晶體管，其各極直流電流和極間直流電壓將對應(yīng)于伏安特性曲線上一個點的坐標(biāo)，這個點稱為直流(或靜態(tài))工作點，簡稱Q點。在直流工作時，可將晶體管輸入、輸出特性曲線(見圖44、圖46)分別用圖4-8(a)和(b)所示的折線近似，這樣直流工作點(IBQ,UBEQ)和(ICQ,UCEQ)必然位于該曲線的直線段上。 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路uBE0uCEiC0i

28、B(a)UBE(on)UCE(sat)IB 0(b)圖48晶體管伏安特性曲線的折線近似(a)輸入特性近似； (b)輸出特性近似第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 由圖48可知，當(dāng)外電路使UBEUBE(on)(對硅管約為0.7V，鍺管約為0.2V)時，IB=0，IC=0，即晶體管截止。此時，相當(dāng)于b,e極間和c,e極間均開路，相應(yīng)的直流等效模型如圖49(a)所示。 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路(a)ebc(b)ebcIBIBUBE(on)(c)ebcUBE(on)UCE(sat) 圖49晶體管三種狀態(tài)的直流模型(a)截止?fàn)顟B(tài)模型；(b)放

29、大狀態(tài)模型；(c)飽和狀態(tài)模型 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 例例1 晶體管電路如圖410(a)所示。若已知晶體管工作在放大狀態(tài)，=100，試計算晶體管的IBQ,ICQ和UCEQ。第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路ICQUCEQ270kRBUBB6VIBQUCC12VRC3k(a)圖410晶體管直流電路分析(a)電路； (b)直流等效電路第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路圖410晶體管直流電路分析(a)電路； (b)直流等效電路eRB(b)UBE(on)bIBQIBQcICQUCCRCUCEQ第第4章章 雙極型

30、晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 解解 因為UBB使e結(jié)正偏，UCC使c結(jié)反偏，所以晶體管可以工作在放大狀態(tài)。這時用圖49(b)的模型代替晶體管，便得到圖4-10(b)所示的直流等效電路。由圖可知)(onBEBBQBBURIUVRIUUmIImRUUICCQCCCEQBQCQBonBEBBBQ63212202. 010002. 02707 . 06)(故有第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 422晶體管工作狀態(tài)分析晶體管工作狀態(tài)分析 將晶體管接入直流電路，在通常情況下，圍繞晶體管可將電路化為圖411(a)所示的一般形式。 由圖可知，若UBBUEE+UBE(o

31、n),且UBB UEE+UBE(on)，則晶體管導(dǎo)通?，F(xiàn)假定為放大導(dǎo)通，利用圖49(b)的模型可得該電路的直流等效電路如圖411(b)所示。由圖可得 UBB - UEE - UBE(on) =IBQRB+(1+)IBQRE)()1 ()(ECCQEECCCEQEQBQCQEBOnBEEEBBBQRRIUUUIIIRRUUUI(412a) (412b) (412c) 借助式(412)的結(jié)果，現(xiàn)在可對電路中的晶體管是處于放大還是飽和作出判別。 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路RBUBBRCUCCUEEREUBE(on)(b)IB 圖411晶體管直流分析的一般性電路(a)

32、電路；(b)放大狀態(tài)下的等效電路；(c)飽和狀態(tài)下的等效電路第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 圖411晶體管直流分析的一般性電路(a)電路；(b)放大狀態(tài)下的等效電路；(c)飽和狀態(tài)下的等效電路RBUBBRCUCCUEEREUBE(on)(c)UCE(sat)第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 例例2 晶體管電路及其輸入電壓ui的波形如圖 4-12(a),(b)所示。已知=50，試求ui作用下輸出電壓uo的值，并畫出波形圖。 R33kUCC5VRB39kuiuo(a) 圖412例題2電路及ui,uo波形圖 (a)電路；(b) ui波形圖；(

33、c) uo波形圖第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 圖412例題2電路及ui,uo波形圖 (a)電路；(b) ui波形圖；(c) uo波形圖03(b)tui/V05(c)tuo/V0.3第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 解解當(dāng)ui=0時，UBE=0，則晶體管截止。此時，ICQ=0,uo=UCEQ=UCC=5V。當(dāng)ui =3V時，晶體管導(dǎo)通且有mImImRUUImRUuIsatCBQConBECCsatCBonBEiBQ028. 0504 . 106. 04 . 137 . 0506. 0397 . 03)()()()( 而集電極臨界飽和電流

34、為 因為 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 所以晶體管處于飽和。此時，ICQ=IC(sat)=1.4mA，而uo=UCEQ=UCE(sat)=0.3V。根據(jù)上述分析結(jié)果畫出的uo波形如圖412(c)所示。 通過本例題可以看出，在實際電路分析中，由于晶體管的直流模型很簡單，一旦其工作狀態(tài)確定，則直流等效電路可不必畫出，而等效的涵義將在計算式中反映出來。 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 423 放大狀態(tài)下的偏置電路放大狀態(tài)下的偏置電路 晶體管在放大應(yīng)用時，要求外電路將晶體管偏置在放大區(qū)，而且在信號的變化范圍內(nèi)，管子始終工作在放大狀態(tài)。此時，

35、對偏置電路的要求是：電路形式要簡單。例如采用一路電源，盡可能少用電阻等；偏置下的工作點在環(huán)境溫度變化或更換管子時應(yīng)力求保持穩(wěn)定；對信號的傳輸損耗應(yīng)盡可能小。下面將介紹幾種常用的偏置電路。 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 一、固定偏流電路一、固定偏流電路 電路如圖413所示。由圖可知，UCC通過RB使e結(jié)正偏， 則基極偏流為BonBECCBQRUUI)(414a) 只要合理選擇RB,RC的阻值，晶體管將處于放大狀態(tài)。此時CCQCCCEQBQCQRIUUII(414b) (414c)第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路RBUCCRC圖413固定

36、偏流電路第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 這種偏置電路雖然簡單，但主要缺點是工作點的穩(wěn)定性差。由式(414)可知，當(dāng)溫度變化或更換管子引起,ICBO改變時，由于外電路將IBQ固定，所以管子參數(shù)的改變都將集中反映到ICQ,UCEQ的變化上。結(jié)果會造成工作點較大的漂移，甚至使管子進(jìn)入飽和或截止?fàn)顟B(tài)。 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 二、電流負(fù)反饋型偏置電路二、電流負(fù)反饋型偏置電路 使工作點穩(wěn)定的基本原理，是在電路中引入自動調(diào)節(jié)機制，用IB的相反變化去自動抑制IC的變化，從而使ICQ穩(wěn)定。這種機制通常稱為負(fù)反饋。實現(xiàn)方法是在管子的發(fā)射極串接電

37、阻RE，見圖414。由圖可知，不管何種原因，如果使ICQ有增大趨向時，電路會產(chǎn)生如下自我調(diào)節(jié)過程： ICQIEQ UEQ(=IEQRE) ICQ IBQ UBEQ(= UBQ -UEQ)第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路RBUCCRCRE 圖414 電流負(fù)反饋型偏置電路第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 結(jié)果，因IBQ的減小而阻止了ICQ的增大；反之亦然?？梢?，通過RE對ICQ的取樣和調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了工作點的穩(wěn)定。顯然， RE的阻值越大，調(diào)節(jié)作用越強，則工作點越穩(wěn)定。但RE過大時，因UCEQ過小會使Q點靠近飽和區(qū)。因此，要二者兼顧，合理選擇RE的

38、阻值。 該電路與圖411(a)電路相比，差別僅在于此時UEE=0,UBB=UCC。參照式(412)，可得工作點的計算式為第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路)()1 ()(ECCQCCCEQBQCQEBonBECCBQRRIUUIIRRUUI(415a) (415b) (415c)第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 三、分壓式偏置電路三、分壓式偏置電路 分壓式偏置電路如圖415(a)所示，它是電流負(fù)反饋型偏置電路的改進(jìn)電路。由圖可知，通過增加一個電阻RB2，可將基極電位UB固定。這樣由ICQ引起的UE變化就是UBE的變化，因而增強了UBE對IC

39、Q的調(diào)節(jié)作用，有利于Q點的近一步穩(wěn)定。第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路RB1UCCRCRE(a)RB2 圖415分壓式偏置電路第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 為確保UB固定，應(yīng)滿足流過RB1、RB2的電流I1IBQ，這就要求RB1、RB2的取值愈小愈好。但是RB1 、 RB2過小，將增大電源UCC的無謂損耗，因此要二者兼顧。通常選取1I鍺管）硅管）()2010()105(BQBQII并兼顧RE和UCEQ而取CCBUU)3151(416a) (416a)第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 )(1211ecCQCC

40、CEQEQBQCQeEEQBEBECCbbbBRRIUUIIIRUIUUUURRRU第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 例例3 電路如圖415(a)所示。已知=100,UCC=12V,RB1=39k,RB2=25k,RC=RE=2k，試計算工作點ICQ和UCEQ。 解解 VRRIUUmARUUIVURRRUECCQCCCEQEonBEBBCQCCBBBBB4)22(212)(227 . 07 . 47 . 412253925)(212uAIICQBQ20第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路若按估算法直接求ICQ，mARUUIEonBEBBCQ2

41、27 . 07 . 4)( 顯然兩者誤差很小。因此，在今后分析中可按估算法來求工作點。 與上述穩(wěn)定Q點的原理相類似，實際中還可采用電壓負(fù)反饋型偏置電路。除此之外，在集成電路中，還廣泛采用恒流源作偏置電路，即用恒流源直接設(shè)定ICQ。有關(guān)恒流源問題將在第六章詳細(xì)討論。 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路43放大器的組成及其性能指標(biāo)放大器的組成及其性能指標(biāo) 晶體管的一個基本應(yīng)用就是構(gòu)成放大器。所謂放大，是在保持信號不失真的前提下，使其由小變大、由弱變強。因此，放大器在電子技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用，是現(xiàn)代通信、自動控制、電子測量、生物電子等設(shè)備中不可缺少的組成部分。放大器涉及的問

42、題很多，這些問題將在后續(xù)章節(jié)中逐一討論。本節(jié)主要說明小信號放大器的組成原理，簡要介紹放大器的性能指標(biāo)，然后給出其二端口網(wǎng)絡(luò)的一般模型。第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 431基本放大器的組成原則基本放大器的組成原則 基本放大器通常是指由一個晶體管構(gòu)成的單級放大器。根據(jù)輸入、輸出回路公共端所接的電極不同，實際有共射極、共集電極和共基極三種基本(組態(tài))放大器。下面以最常用的共射電路為例來說明放大器的一般組成原理。第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路組成放大電路時，必須遵循以下幾個原則：組成放大電路時，必須遵循以下幾個原則： 1 1給所選用的放大管

43、提供直流電源，以作為電路輸出給所選用的放大管提供直流電源，以作為電路輸出能源和設(shè)置合適的靜態(tài)工作點。能源和設(shè)置合適的靜態(tài)工作點。 2 2電源的極性和大小應(yīng)使電源的極性和大小應(yīng)使BJTBJT基極與發(fā)射極之間處于正基極與發(fā)射極之間處于正向偏置；而集電極與基極之間處于反向偏置；即保證向偏置；而集電極與基極之間處于反向偏置；即保證BJTBJT工工作在放大區(qū)。作在放大區(qū)。 3 3電阻取值得當(dāng)，與電源配合，使放大管有合適的靜電阻取值得當(dāng)，與電源配合，使放大管有合適的靜態(tài)工作電流。態(tài)工作電流。 4 4輸入信號必須能夠作用于放大管的輸入回路。輸入輸入信號必須能夠作用于放大管的輸入回路。輸入信號必須能夠改變基極

44、與發(fā)射極之間的電壓，產(chǎn)生信號必須能夠改變基極與發(fā)射極之間的電壓，產(chǎn)生 vBEBE，或改變基極電流，產(chǎn)生或改變基極電流，產(chǎn)生 iB B（或（或 iE E）。）。 5 5當(dāng)負(fù)載接入時，必須保證放大管輸出回路的動態(tài)電當(dāng)負(fù)載接入時，必須保證放大管輸出回路的動態(tài)電流流 iC C能夠作用于負(fù)載，從而使負(fù)載獲得比輸入信號大得多能夠作用于負(fù)載，從而使負(fù)載獲得比輸入信號大得多的信號電流或信號電壓。的信號電流或信號電壓。 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路電路組成習(xí)慣畫法習(xí)慣畫法基本組成如下：基本組成如下： 三三 極極 管管T T 負(fù)載電阻負(fù)載電阻R Rc c 、R RL L 偏置電路偏

45、置電路V VCCCC 、R Rb b 耦合電容耦合電容C Cb1 b1 、C Cb2b2起放大作用。起放大作用。將變化的集電極電流轉(zhuǎn)換為電壓輸出。提供電源，并使三極管工作在線性區(qū)。+vORb300KRc4KVBBVcc12VCb1Cb2vI為什么要為什么要設(shè)置靜態(tài)設(shè)置靜態(tài)工作點？工作點？輸入耦合電容輸入耦合電容C C1 1保證信號加到發(fā)射結(jié)，保證信號加到發(fā)射結(jié)，不影響發(fā)射結(jié)偏置。輸出耦合電容不影響發(fā)射結(jié)偏置。輸出耦合電容C C2 2保證信號輸送到負(fù)載，不影響集電結(jié)保證信號輸送到負(fù)載，不影響集電結(jié)偏置。偏置。耦合電容：電解電容，有極性，耦合電容：電解電容，有極性，大小為大小為1010 F F50

46、50 F F。動畫（靜態(tài)工作點）動畫（靜態(tài)工作點） 放大電路建立正確的靜態(tài)工作點，是為了使三極放大電路建立正確的靜態(tài)工作點，是為了使三極管工作在線性區(qū)，以保證信號幾乎不失真的放大。管工作在線性區(qū)，以保證信號幾乎不失真的放大。 放大作用實際上是放大器件的控制放大作用實際上是放大器件的控制作用，放大器是一種能量控制部件。同作用，放大器是一種能量控制部件。同時還要注意放大作用是針對變化量而言時還要注意放大作用是針對變化量而言的。的。第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 共射極放大電路如圖416所示。圖中，采用固定偏流電路將晶體管偏置在放大狀態(tài)，其中虛線支路的UCC為直流電源，

47、RB為基極偏置電阻，RC為集電極負(fù)載電阻。輸入信號通過電容C1加到基極輸入端，放大后的信號經(jīng)電容C2由集電極輸出給負(fù)載RL。因為放大器的分析通常采用穩(wěn)態(tài)法，所以一般情況下是以正弦波作為放大器的基本輸入信號。圖中用內(nèi)阻為Rs的正弦電壓源Us為放大器提供輸入電壓Ui。電容C1, C2稱為隔直電容或耦合電容，其作用是隔直流通交流，即在保證信號正常流通的情況下，使直流相互隔離互不影響。按這種方式連接的放大器，通常稱為阻容耦合放大器。第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路RCUoUsVRsUiC1RB(UCC)C2RLUCC 圖416共射極放大電路第第4章章 雙極型晶體管及其放大電

48、路雙極型晶體管及其放大電路 通過上述實例可以看出，用晶體管組成放大器時應(yīng)該遵循如下原則： (1)必須將晶體管偏置在放大狀態(tài)，并且要設(shè)置合適的工作點。當(dāng)輸入為雙極性信號(如正弦波)時，工作點應(yīng)選在放大區(qū)的中間區(qū)域；在放大單極性信號(如脈沖波)時，工作點可適當(dāng)靠向截止區(qū)或飽和區(qū)。 (2)輸入信號必須加在基極發(fā)射極回路。由于正偏的發(fā)射結(jié)其iE與uBE的關(guān)系仍滿足式(44)，即TBETBEUuSUuSEeIeIi) 1(418)第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 而iCiE。所以，uBE對iC有極為靈敏的控制作用。因此，只有將輸入信號加到基極發(fā)射極回路，使其成為控制電壓uBE

49、的一部分，才能得到有效地放大。具體連接時，若射極作為公共支路(端)，則信號加到基極；反之，信號則加到射極。由于反偏的c結(jié)對iC幾乎沒有控制作用，所以輸入信號不能加到集電極。第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 (3)必須設(shè)置合理的信號通路。當(dāng)信號源和負(fù)載與放大器相接時，一方面不能破壞已設(shè)定好的直流工作點，另一方面應(yīng)盡可能減小信號通路中的損耗。實際中，若輸入信號的頻率較高(幾百赫茲以上)，采用阻容耦合則是最佳的連接方式。第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 432直流通路和交流通路直流通路和交流通路 對一個放大器進(jìn)行定量分析時，其分析的內(nèi)容無外乎兩

50、個方面。一是直流(靜態(tài))工作點分析，即在沒有信號輸入時，估算晶體管的各極直流電流和極間直流電壓。二是交流(動態(tài))性能分析，即在輸入信號作用下，確定晶體管在工作點處各極電流和極間電壓的變化量，進(jìn)而計算放大器的各項交流指標(biāo)。 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 以圖416所示的共射放大器為例，按照上述方法，將電路中的耦合電容C1,C2開路，得直流通路，如圖417(a)所示；將C1, C2短路，直流電源UCC對地也短路，便得交流通路，如圖417(b)所示。 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路圖417共射放大器的交、直流通路 (a)直流通路；(b)交

51、流通路RBUCCRCRCUoUsRsRBRL(a)(b)第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 433放大器的主要性能指標(biāo)放大器的主要性能指標(biāo) 放大器有一個輸入端口，一個輸出端口，所以從整體上看，可以把它當(dāng)作一個有源二端口網(wǎng)絡(luò)，如圖418所示。因為輸入信號是正弦量，所以圖中有小寫下標(biāo)的大寫字母均表示正弦量的有效值，并按二端口網(wǎng)絡(luò)的約定標(biāo)出了電流的方向和電壓的極性。這樣，放大器的性能指標(biāo)可以用該網(wǎng)絡(luò)的端口特性來描述。第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路線性放大器IoRLUoUiIi圖418放大器等效為有源二端口網(wǎng)絡(luò)的框圖第第4章章 雙極型晶體管及其放

52、大電路雙極型晶體管及其放大電路 一、放大倍數(shù)一、放大倍數(shù)A 放大倍數(shù)又稱為增益，定義為放大器的輸出量與輸入量的 比值。根據(jù)處理的輸入量和所需的輸出量不同，有如下四種不同定義的放大倍數(shù)： ouioiiogioriUAUIAIIAUUAI(419a) (419b) (419c) (419d) 電壓放大倍數(shù) 電流放大倍數(shù) 互導(dǎo)放大倍數(shù) 互阻放大倍數(shù) 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 其中，Au和Ai為無量綱的數(shù)值，而Ag的單位為西門子(S)，Ar的單位為歐姆()。有時為了方便，Au和Ai可取分貝(dB)為單位，即),(lg20),(lg20dBIIAdBUUAioiiou

53、(420) 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 二、輸入電阻二、輸入電阻 Ri 輸入電阻是從放大器輸入端看進(jìn)去的電阻，它定義為 在圖418的框圖中，對信號源來說，放大器相當(dāng)于它的負(fù)載，Ri則表征該負(fù)載能從信號源獲取多大信號。 iiiIUR (421)第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 三、輸出電阻三、輸出電阻Ro 輸出電阻是從放大器輸出端看進(jìn)去的電阻。在圖418的框圖中，對負(fù)載來說，放大器相當(dāng)于它的信號源，而Ro正是該信號源的內(nèi)阻。根據(jù)戴文寧定理，放大器的輸出電阻定義為0I0s或sUoooIUR(422)Ro是一個表征放大器帶負(fù)載能力的參數(shù)。

54、 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 根據(jù)放大器輸入和輸出信號的不同，利用上述三個指標(biāo)，則圖418所示的框圖可具體描述為四種二端口網(wǎng)絡(luò)模型，如圖419所示。圖中，Auo,Aro分別表示負(fù)載開路時的電壓、互阻放大倍數(shù)，而Ais,Ags則分別表示負(fù)載短路時的電流、互導(dǎo)放大倍數(shù)。 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路IsAisIiRLRsRiRo(b)IoIiUsAuoUiRLRsUiRiRoUo(a)AgsUiRLRiRo(c)IoUsRsUiAroIiRLRiRoUo(d)IsIiRo 圖419放大器二端口網(wǎng)絡(luò)模型(a)電壓放大器；(b)電流放大

55、器；(c)互導(dǎo)放大器；(d)互阻放大器第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 四、非線性失真系數(shù)四、非線性失真系數(shù)THD 由于放大管輸入、輸出特性的非線性，因而放大器輸出波形不可避免地會產(chǎn)生或大或小的非線性失真。具體表現(xiàn)為，當(dāng)輸入某一頻率的正弦信號時，其輸出電流波形中除基波成分之外，還包含有一定數(shù)量的諧波。為此，定義放大器非線性失真系數(shù)為mnnmIITHD122(423)第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 式中I1m為輸出電流的基波幅值，Inm為二次諧波以上的各諧波分量幅值。由于小信號放大時非線性失真很小，所以只有在大信號工作時才考慮THD指標(biāo)。

56、第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路 五、線性失真五、線性失真 放大器的實際輸入信號通常是由眾多頻率分量組成的復(fù)雜信號。由于放大電路中含有電抗元件(主要是電容)，因而放大器對信號中的不同頻率分量具有不同的放大倍數(shù)和附加相移，造成輸出信號中各頻率分量間大小比例和相位關(guān)系發(fā)生變化，從而導(dǎo)致輸出波形相對于輸入波形產(chǎn)生畸變。通常將這種輸出波形的畸變稱為放大器的線性失真或頻率失真。有關(guān)描述線性失真的一些具體指標(biāo)，如截止頻率、通頻帶。 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路44 放大器圖解分析法放大器圖解分析法 441直流圖解分析直流圖解分析 直流圖解分析是在

57、晶體管特性曲線上，用作圖的方法確定出直流工作點，求出IBQ、UBEQ和ICQ、UCEQ。 對于圖416所示共射極放大器，其直流通路重畫于圖420(a)中。由圖可知，在集電極輸出回路，可列出如下一組方程： 直流負(fù)載線方程輸出特性曲線方程CCCCCEIiCECRiUuufiBQB)(424a) (424b) 第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路RBUCCRC(a)RCUoUiRBRL(b)IBQICQUCEQiBiCUCE圖420共射放大器的直流、交流通路 (a)直流通路；(b)交流通路第第4章章 雙極型晶體管及其

58、放大電路雙極型晶體管及其放大電路1、用近似估算法求靜態(tài)工作點cCCCCEBCbBECCBRIVVIIRVVI 根據(jù)直流通路可知：根據(jù)直流通路可知：采用該方法，必須已知三極管的 值一般硅管一般硅管VBE=0.7V，鍺管，鍺管VBE=0.2V。直流通路的畫法：直流通路的畫法：將交流電壓源短將交流電壓源短路、將電容開路路、將電容開路。 共射極放大電路共射極放大電路+vORb300KRc4KVcc12VCb1Cb2vi+開路開路開路開路 耦合電容對直流而言，容抗為無耦合電容對直流而言，容抗為無窮大，可視為開路；而交流電壓源其窮大，可視為開路；而交流電壓源其內(nèi)阻很小，對直流而言可視為短路。內(nèi)阻很小，對直

59、流而言可視為短路。 直流通路直流通路RbRcIBVBEICVCE+Vcc第第4章章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路iC / mAvCE /V100 A80 A60 A40 A20 AIB = 0 AO 2 4 6 8 10 124321ICEO 采用該方法分析靜態(tài)工作點，必須已知三極管的輸入輸出特性曲線。2、用圖解分析法確定靜態(tài)工作點非線性電路部分非線性電路部分線性電路部分線性電路部分+vIvORb300KRc4KVBBVcc12VCb1Cb2CCVRcC1R斜率-VCCICQVCEQQ把放大電路分成非線性和線性兩部分把放大電路分成非線性和線性兩部分列輸入回路方程：列輸入回路

60、方程： vBE =VCCiBRb 求出求出iB，并畫出并畫出 對應(yīng)的輸出特性曲線對應(yīng)的輸出特性曲線BCC E()iifv常 數(shù) 在輸出特性曲線上，作出在輸出特性曲線上，作出直流負(fù)載線直流負(fù)載線 vCE=VCCiCRc，與與IBQ曲線的交點即為曲線的交點即為Q點，從點，從而得到而得到VCEQ 和和ICQ。 Q點表示在給定條件下點表示在給定條件下電路的工作狀態(tài)，由于此電路的工作狀態(tài)，由于此時沒有輸入信號電壓，所時沒有輸入信號電壓，所以以Q點就是靜態(tài)工作點。點就是靜態(tài)工作點。由估算法求出由估算法求出I IB B，I IB B對應(yīng)的輸出特性對應(yīng)的輸出特性與直流負(fù)載線的交與直流負(fù)載線的交點就是工作點點就