模擬電路第三章-1半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)剖析

1、3.1 半導(dǎo)體三極管（半導(dǎo)體三極管（BJT） 3.2 共射極放大電路共射極放大電路 3.3 圖解分析法圖解分析法3.4 小信號(hào)模型分析法小信號(hào)模型分析法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 共集電極電路和共基極電路共集電極電路和共基極電路3.7 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)3.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡介的結(jié)構(gòu)簡介3.1 半導(dǎo)體三極管（半導(dǎo)體三極管（BJT）3.1.2 BJT的電流分配與放大原理的電流分配與放大原理3.1.3 BJT的特性曲線的特性曲線3.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)3.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡介的結(jié)構(gòu)簡介 半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖半導(dǎo)體三

2、極管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖03.1.01所示。它有所示。它有兩種類型兩種類型:NPN型和型和PNP型。型。兩種類型的三極管兩種類型的三極管發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)(Je) 集電結(jié)集電結(jié)(Jc) 基極基極，用B或b表示（Base） 發(fā)射極發(fā)射極，用E或e表示（Emitter）；集電極集電極，用C或c表示（Collector）。 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)集電區(qū)基區(qū)基區(qū)三極管符號(hào)三極管符號(hào) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高；發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高； 集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大；集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大； 基區(qū)很薄，一般在幾個(gè)微米至幾十個(gè)微米，且基區(qū)很薄，一般在幾個(gè)微米至幾十個(gè)微米，且摻雜濃度最低。

3、摻雜濃度最低。管芯結(jié)構(gòu)剖面圖管芯結(jié)構(gòu)剖面圖3.1.2 BJT的電流分配與放大原理的電流分配與放大原理1. 內(nèi)部載流子的傳輸過程內(nèi)部載流子的傳輸過程 三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通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(xiàn)出來的。過載流子傳輸體現(xiàn)出來的。 外部條件：外部條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。發(fā)射區(qū)：發(fā)射載流子發(fā)射區(qū)：發(fā)射載流子集電區(qū)：收集載流子集電區(qū)：收集載流子基區(qū)：傳送和控制載流子基區(qū)：傳送和控制載流子 （以（以NPN為例）為例） 載流子的傳輸過程載流子的傳輸過程 以上看出，三極管內(nèi)有兩種載流子以上看出，三極管內(nèi)有兩種載流子(自由

4、電子和空穴自由電子和空穴)參與導(dǎo)電，故稱為雙參與導(dǎo)電，故稱為雙極型三極管。或極型三極管。或BJT (Bipolar Junction Transistor)。 3.1.2 BJT的電流分配與放大原理的電流分配與放大原理2. 電流分配關(guān)系電流分配關(guān)系發(fā)射極注入電流發(fā)射極注入電流傳輸?shù)郊姌O的電流傳輸?shù)郊姌O的電流設(shè)設(shè) EnCII 即即根據(jù)傳輸過程可知根據(jù)傳輸過程可知 IC= InC+ ICBOIB= IB - ICBO通常通常 IC ICBOECII 則有則有 為電流放大系數(shù)，為電流放大系數(shù)，它只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和它只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)壓無關(guān)。一

5、般。一般 = 0.9 0.99IE=IB+ IC載流子的傳輸過程載流子的傳輸過程 1 又設(shè)又設(shè)根據(jù)根據(jù)BCEOCIII 則則 是交流（或動(dòng)態(tài)）電流放大系數(shù)，是交流（或動(dòng)態(tài)）電流放大系數(shù)，同樣，它也只同樣，它也只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般一般 1IE=IB+ IC IC= InC+ ICBOEnCII BCCEOCIIII 時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng)且令且令 ICEO= (1+ ) ICBO（穿透電流（穿透電流ICEO ：當(dāng)基極開路時(shí)，：當(dāng)基極開路時(shí)，IB0，此時(shí)的集電極電流，此時(shí)的集電極電流）2. 電流分配關(guān)系電流分配關(guān)系3. 三極管

6、的三種組態(tài)三極管的三種組態(tài)共集電極接法共集電極接法，集電極作為公共電極，用，集電極作為公共電極，用CC表示表示;共基極接法共基極接法，基極作為公共電極，用基極作為公共電極，用CB表示。表示。共發(fā)射極接法共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極，用，發(fā)射極作為公共電極，用CE表示；表示；BJT的三種組態(tài)的三種組態(tài)RLecb1k 圖圖 03.1.05 共基極放大電路共基極放大電路4. 放大作用放大作用若若 vI = 20mV使使當(dāng)則則電壓放大倍數(shù)（電壓放大倍數(shù)（增益增益）4920mVV98. 0IOV vvAVEEVCCVEBIBIEIC+-vI+vEBvO+-+iC+iE+iB iE = -1 mA，

7、iC = iE = -0.98 mA， vO = - iC RL = 0.98 V， = 0.98 時(shí)，時(shí)，+-bceRL1k共射極放大電路 圖圖 03.1.06 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 iB = 20 uA vO = - iC RL = -0.98 V， = 0.98mA98. 01BBCiii使使4. 放大作用放大作用 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(fā)射極電流能夠通過基區(qū)傳

8、輸，然后到靠它的發(fā)射極電流能夠通過基區(qū)傳輸，然后到達(dá)集電極而實(shí)現(xiàn)的。達(dá)集電極而實(shí)現(xiàn)的。實(shí)現(xiàn)這一傳輸過程的兩個(gè)條件是：實(shí)現(xiàn)這一傳輸過程的兩個(gè)條件是：（1）內(nèi)部條件：內(nèi)部條件：發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，且基區(qū)很薄。雜質(zhì)濃度，且基區(qū)很薄。（2）外部條件：外部條件：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。向偏置。3.1.2 BJT的電流分配與放大原理的電流分配與放大原理vCE = 0V+-bce共射極放大電路VBBVCCvBEiCiB+-vCE iB=f(vBE) vCE=const(2) 當(dāng)當(dāng)vCE1V時(shí)，時(shí)， vCB= vCE - - vBE0，集電

9、結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收 集電子，基區(qū)復(fù)合減少，同樣的集電子，基區(qū)復(fù)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。vCE = 0VvCE 1V(1) 當(dāng)當(dāng)vCE=0V時(shí)，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。時(shí)，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。1. 輸入特性曲線輸入特性曲線3.1.3 BJT的特性曲線的特性曲線（以共射極放大電路為例）（以共射極放大電路為例）(3) 輸入特性曲線的三個(gè)部分輸入特性曲線的三個(gè)部分死區(qū)死區(qū)非線性區(qū)非線性區(qū)線性區(qū)線性區(qū)1. 輸入特性曲線輸入特性曲線3.1.3 BJT的特性曲線的特性曲線2. 2. 輸出特性曲線輸出特性曲線

10、3.1.3 BJT的特性曲線的特性曲線飽和區(qū)：飽和區(qū)：iC明顯受明顯受vCE控控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，一般一般vCE0.7V(硅管硅管)。此時(shí)，此時(shí)，發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)正偏正偏，集，集電結(jié)電結(jié)正偏正偏或反偏電壓很或反偏電壓很小小。iC=f(vCE) iB=const2. 2. 輸出特性曲線輸出特性曲線輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域:3.1.3 BJT的特性曲線的特性曲線截止區(qū)：截止區(qū)：iC接近零的區(qū)接近零的區(qū)域，相當(dāng)域，相當(dāng)iB=0的曲線的的曲線的下方。此時(shí)，下方。此時(shí)， vBE小于小于死區(qū)電壓，發(fā)射結(jié)死區(qū)電壓，發(fā)射結(jié)反反偏偏，集電結(jié)，集電結(jié)反偏反偏。放大區(qū)：放大區(qū)：

11、iC平行于平行于vCE軸的軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。區(qū)域，曲線基本平行等距。此時(shí)，此時(shí)，發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)正偏正偏，集電，集電結(jié)結(jié)反偏反偏。截止放大飽和發(fā)射結(jié)反偏反偏正偏正偏正偏正偏集電結(jié)反偏反偏反偏反偏正偏正偏各態(tài)偏置情況：各態(tài)偏置情況：3.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù) ( (1)1)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù) =（ICICEO）/IBIC / IB vCE=const1. 電流放大系數(shù)電流放大系數(shù) (hFE)(2) 共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)共發(fā)射極交流電流放大系數(shù) = iC/ iB vCE=const3.1.4 BJT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

12、數(shù) (hfe) (3) 共基極直流電流放大系數(shù)共基極直流電流放大系數(shù) =（ICICBO）/IEIC/IE (4) 共基極交流電流放大系數(shù)共基極交流電流放大系數(shù) = iC/ iE VCB=const 當(dāng)當(dāng)ICBO和和ICEO很小時(shí)，很小時(shí)， 、 ，可以不，可以不加區(qū)分。加區(qū)分。3.1.4 BJT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) 集電極發(fā)射極間的反向飽和電流集電極發(fā)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ICEO (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)射極開發(fā)射極開路時(shí)，集電結(jié)的反向飽和電流。

13、路時(shí)，集電結(jié)的反向飽和電流。 3.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù) 即輸出特性曲即輸出特性曲線線IB=0那條曲線所那條曲線所對應(yīng)的對應(yīng)的Y坐標(biāo)的數(shù)值。坐標(biāo)的數(shù)值。 ICEO也稱為集電極也稱為集電極發(fā)射極間穿透電流。發(fā)射極間穿透電流。+bce-uAIe=0VCCICBO+bce-VCCICEOuA(1) 集電極最大允許電流集電極最大允許電流ICM 3. 極限參數(shù)極限參數(shù)3.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)ICM是BJT的參數(shù)變化不超過允許值時(shí)集電極允許的最大電流。當(dāng)電流超過ICM時(shí)，管子性能將顯著下降，甚至有燒壞管子的可能。(2) 集電極最大允許功率損耗集電極最大允許功率損耗PCMPCM=

14、iCvCE 3. 極限參數(shù)極限參數(shù)3.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)IC流經(jīng)集電結(jié)時(shí)將產(chǎn)生熱量使結(jié)溫上升，從而引起晶體管參數(shù)的變化。在參數(shù)變化不超過允許值時(shí)集電極所消耗的功率稱為PCM。因此PCM主要受結(jié)溫T j制約。(3) 反向擊穿電壓反向擊穿電壓 V(BR)CBO發(fā)射極開路時(shí)的集電結(jié)反發(fā)射極開路時(shí)的集電結(jié)反 向擊穿電壓。向擊穿電壓。 V(BR) EBO集電極開路時(shí)發(fā)射結(jié)的反集電極開路時(shí)發(fā)射結(jié)的反 向擊穿電壓。向擊穿電壓。 V(BR)CEO基極開路時(shí)集電極和發(fā)射基極開路時(shí)集電極和發(fā)射 極間的擊穿電壓。極間的擊穿電壓。幾個(gè)擊穿電壓有如下關(guān)系幾個(gè)擊穿電壓有如下關(guān)系 V(BR)CBOV(BR)

15、CEOV(BR) EBO 3. 極限參數(shù)極限參數(shù)3.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù) 由由PCM、 ICM和和V(BR)CEO在輸出特性曲線上可以在輸出特性曲線上可以確定過損耗區(qū)、過電流區(qū)和擊穿區(qū)。確定過損耗區(qū)、過電流區(qū)和擊穿區(qū)。 輸出特性曲線上的過損耗區(qū)和擊穿區(qū)輸出特性曲線上的過損耗區(qū)和擊穿區(qū)end3.2 共射極放大電路共射極放大電路 電路組成電路組成 簡化電路及習(xí)慣畫法簡化電路及習(xí)慣畫法 簡單工作原理簡單工作原理 放大電路的放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)靜態(tài)和動(dòng)態(tài) 直流通路和交流通路直流通路和交流通路3.2 共射極放大電路共射極放大電路1. 電路組成電路組成3.2 共射極放大電路共射極放大電路1.

16、 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）2. 簡化電路及習(xí)慣畫法簡化電路及習(xí)慣畫法習(xí)慣畫法習(xí)慣畫法 共射極基本放大電路共射極基本放大電路3.2 共共射極放射極放大電路大電路3. 簡單工作原理簡單工作原理Vi=0Vi=Vsin t3.2 共共射極放射極放大電路大電路4. 放大電路的放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)靜態(tài)和動(dòng)態(tài) 靜態(tài)：靜態(tài)：輸入信號(hào)為零（輸入信號(hào)為零（v vi i= 0 = 0 或或 i ii i= 0= 0）時(shí)，）時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，也稱放大電路的工作狀態(tài)，也稱直流工作狀態(tài)直流工作狀態(tài)。 動(dòng)態(tài)：動(dòng)態(tài)：輸入信號(hào)不為零時(shí)，放大電路的

17、工作輸入信號(hào)不為零時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，也稱狀態(tài)，也稱交流工作狀態(tài)交流工作狀態(tài)。 電路處于靜態(tài)時(shí)，三極管各電極的電壓、電電路處于靜態(tài)時(shí)，三極管各電極的電壓、電流在特性曲線上確定為一點(diǎn)，稱為流在特性曲線上確定為一點(diǎn)，稱為靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)，常稱為常稱為Q點(diǎn)。一般用點(diǎn)。一般用IB、 IC、和、和VCE （或（或IBQ、ICQ、和和VCEQ ）表示。）表示。3.2 共共射極放射極放大電路大電路3.2 共共射極放射極放大電路大電路5. 直流通路和交流通路直流通路和交流通路 直流通路直流通路 共射極放大電路共射極放大電路畫直流通路的原則：畫直流通路的原則：將信號(hào)源中的電動(dòng)勢短路，將所有電容開路。將信

18、號(hào)源中的電動(dòng)勢短路，將所有電容開路。直流通路：直流通路：只研究放大電路中的直流分量的電路只研究放大電路中的直流分量的電路。3.2 共共射極放射極放大電路大電路5. 直流通路和交流通路直流通路和交流通路交流通路交流通路 共射極放大電路共射極放大電路畫交流通路的原則：畫交流通路的原則：將放大電路中直流電源的電動(dòng)勢和所有電容短路。將放大電路中直流電源的電動(dòng)勢和所有電容短路。交流通路：交流通路：只研究放大電路中的交流分量時(shí)的電路只研究放大電路中的交流分量時(shí)的電路。 耦合電容：通交流、隔直流耦合電容：通交流、隔直流 直流電源：內(nèi)阻為零直流電源：內(nèi)阻為零 直流電源和耦合電容對交流相當(dāng)于短路直流電源和耦合電

19、容對交流相當(dāng)于短路end3.2 共共射極放射極放大電路大電路5. 直流通路和交流通路直流通路和交流通路注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：3.3 圖解分析法圖解分析法 用近似估算法求靜態(tài)工作點(diǎn)用近似估算法求靜態(tài)工作點(diǎn) 用圖解分析法確定靜態(tài)工作點(diǎn)用圖解分析法確定靜態(tài)工作點(diǎn) 交流通路及交流負(fù)載線交流通路及交流負(fù)載線 輸入交流信號(hào)時(shí)的圖解分析輸入交流信號(hào)時(shí)的圖解分析 BJT的三個(gè)工作區(qū)的三個(gè)工作區(qū) 輸出功率和功率三角形輸出功率和功率三角形 3.3.1 靜態(tài)工作情況分析靜態(tài)工作情況分析 3.3.2 動(dòng)態(tài)工作情況分析動(dòng)態(tài)工作情況分析 共射極放大電路共射極放大電路 3.3.1 靜態(tài)工作情況分析靜態(tài)工作情況分析1. 用近似

20、估算法求靜態(tài)工作點(diǎn)用近似估算法求靜態(tài)工作點(diǎn)cCCCCEBCbBECCBRIVVIIRVVI 根據(jù)直流通路可知：根據(jù)直流通路可知： 采用該方法，必須已知三極管的采用該方法，必須已知三極管的 值值。一般硅管一般硅管VBE=0.7V，鍺管，鍺管VBE=0.2V。直流通路直流通路+- 采用該方法分析靜態(tài)工作點(diǎn)，必須已知三極采用該方法分析靜態(tài)工作點(diǎn)，必須已知三極管的輸入輸出特性曲線。管的輸入輸出特性曲線。 共射極放大電路共射極放大電路2. 用圖解分析法確定靜態(tài)工作點(diǎn)用圖解分析法確定靜態(tài)工作點(diǎn) 首先，畫出直流通路首先，畫出直流通路直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+- 3.3.1 靜態(tài)工作情況分析靜

21、態(tài)工作情況分析3.3 圖解圖解分析法分析法直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+- 列輸入回路方程：列輸入回路方程：VBE =VCCIBRb 列輸出回路方程（直流負(fù)載線）：列輸出回路方程（直流負(fù)載線）：VCE=VCCICRc 在輸入特性曲線上，作出直線在輸入特性曲線上，作出直線 VBE =VCCIBRb，兩，兩線的交點(diǎn)即是線的交點(diǎn)即是Q點(diǎn)，得到點(diǎn)，得到IBQ。 在輸出特性曲線上，作出直流負(fù)載線在輸出特性曲線上，作出直流負(fù)載線 VCE=VCCICRc，與與IBQ曲線的交點(diǎn)即為曲線的交點(diǎn)即為Q點(diǎn)，從而得到點(diǎn)，從而得到VCEQ 和和ICQ。vCEiC斜率斜率 -1RcRcVCCVCCvCEiC斜

22、率斜率 -1RcIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQICQIBQRcVCCVCCvCEiC 3.3.2 動(dòng)態(tài)工作情況分析動(dòng)態(tài)工作情況分析由交流通路得純交流負(fù)載線：由交流通路得純交流負(fù)載線： 共射極放大電路共射極放大電路交流通路交流通路icvce+-vce= -ic (Rc /RL) 因?yàn)榻涣髫?fù)載線必過因?yàn)榻涣髫?fù)載線必過Q點(diǎn)，點(diǎn)，即即 vce= vCE - VCEQ ic= iC - ICQ 同時(shí)，令同時(shí)，令R L = Rc/RL1. 交流通路及交流負(fù)載線交流通路

23、及交流負(fù)載線則交流負(fù)載線為則交流負(fù)載線為vCE - VCEQ= -(iC - ICQ ) R L 即即 iC = (-1/R L) vCE + (1/R L) VCEQ+ ICQ3.3 圖解圖解分析法分析法斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1Rc斜率斜率1Rc/ RLQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC 過輸出特性曲線上過輸出特性曲線上的的Q點(diǎn)做一條斜率為點(diǎn)做一條斜率為- -1/R L 直線，該直線即為直線，該直線即為交流負(fù)載線交流負(fù)載線。 RL= RLRc， 是是交流負(fù)載

24、電阻。交流負(fù)載電阻。 交流負(fù)載線是交流負(fù)載線是有交流輸入信號(hào)時(shí)有交流輸入信號(hào)時(shí)Q點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。 3.3 圖解圖解分析法分析法2. 輸入交流信號(hào)時(shí)的圖解分析輸入交流信號(hào)時(shí)的圖解分析 3.3.2 動(dòng)態(tài)工作情況分析動(dòng)態(tài)工作情況分析 共射極放大電路共射極放大電路QIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uAQQQIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uAQQQIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uA204060QICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流負(fù)載線交流負(fù)載線QQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/Vi

25、C/mAtt交流負(fù)載線交流負(fù)載線20uA40uA60uAQQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流負(fù)載線交流負(fù)載線20uA40uA60uAQQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流負(fù)載線交流負(fù)載線20uA40uA60uA 通過圖解分析，可得如下結(jié)論：通過圖解分析，可得如下結(jié)論： 1. 1. vi vBE iB iC vCE |-vo| 2. 2. vo與與vi相位相反；相位相反； 3. 3. 可以測量出放大電路的電壓放大倍數(shù)；可以測量出放大電路的電壓放大倍數(shù)； 4. 4. 可以確定最大不失真輸出幅度可以確定最大不失真輸出幅度。3.3 圖解圖解

26、分析法分析法2. 輸入交流信號(hào)時(shí)的圖解分析輸入交流信號(hào)時(shí)的圖解分析 3.3.2 動(dòng)態(tài)工作情況分析動(dòng)態(tài)工作情況分析3.3 圖解圖解分析法分析法 3.3.2 動(dòng)態(tài)工作情況分析動(dòng)態(tài)工作情況分析3. BJT的三個(gè)工作區(qū)的三個(gè)工作區(qū)3.3 圖解圖解分析法分析法QQ1Q2vCE/ViC/mA放大區(qū)放大區(qū)0iB=40uA80uA120uA160uA200uA飽和區(qū)飽和區(qū)截止區(qū)截止區(qū)當(dāng)工作點(diǎn)進(jìn)入飽和區(qū)或截止區(qū)時(shí)，將產(chǎn)生非線性失真當(dāng)工作點(diǎn)進(jìn)入飽和區(qū)或截止區(qū)時(shí)，將產(chǎn)生非線性失真。飽和區(qū)特點(diǎn)：飽和區(qū)特點(diǎn)： 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(shí)此時(shí)CBii 截止區(qū)特點(diǎn)：截止區(qū)特點(diǎn)

27、：iB=0， iC= ICEOvCE= VCES ，典型值為，典型值為0.3V波形波形的失真的失真飽和失真截止失真 由于放大電路的工作點(diǎn)達(dá)到了三極管由于放大電路的工作點(diǎn)達(dá)到了三極管的飽和區(qū)而引起的非線性失真。對于的飽和區(qū)而引起的非線性失真。對于NPN管，管，輸出電壓表現(xiàn)為底部失真。輸出電壓表現(xiàn)為底部失真。 由于放大電路的工作點(diǎn)達(dá)到了三極管由于放大電路的工作點(diǎn)達(dá)到了三極管的截止區(qū)而引起的非線性失真。對于的截止區(qū)而引起的非線性失真。對于NPN管，管，輸出電壓表現(xiàn)為頂部失真。輸出電壓表現(xiàn)為頂部失真。 注意：對于PNP管，由于是負(fù)電源供電，失真的表現(xiàn)形式，與NPN管正好相反。 3.3.2 動(dòng)態(tài)工作情況

28、分析動(dòng)態(tài)工作情況分析3. BJT的三個(gè)工作區(qū)的三個(gè)工作區(qū)3.3 圖解圖解分析法分析法 放大電路放大電路的動(dòng)態(tài)范圍的動(dòng)態(tài)范圍 放大電路要想放大電路要想獲得大的不失真輸獲得大的不失真輸出幅度，要求：出幅度，要求： 工作點(diǎn)工作點(diǎn)Q要設(shè)置在要設(shè)置在輸出特性曲線放大區(qū)輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位；的中間部位； 3.3.2 動(dòng)態(tài)工作情況分析動(dòng)態(tài)工作情況分析3. BJT的三個(gè)工作區(qū)的三個(gè)工作區(qū)3.3 圖解圖解分析法分析法 要有合適的交流負(fù)載線要有合適的交流負(fù)載線。 4. 輸出功率和功率三角形輸出功率和功率三角形omomomomo2122IVIVP 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積

29、大，即必須使面積大，即必須使Vom 和和Iom 都要大。都要大。功率三角形放大電路向電阻性負(fù)載提供的放大電路向電阻性負(fù)載提供的輸出功率輸出功率 在輸出特性曲線上，正在輸出特性曲線上，正好是三角形好是三角形 ABQ的面積，這的面積，這一三角形稱為一三角形稱為功率三角形功率三角形。 3.3.2 動(dòng)態(tài)工作情況分析動(dòng)態(tài)工作情況分析3.3 圖解圖解分析法分析法 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(diǎn)。此時(shí)點(diǎn)。此時(shí)BJT工作在哪個(gè)區(qū)域？工作在哪個(gè)區(qū)域？（2

30、）當(dāng)）當(dāng)Rb=100k時(shí)，放大電路的時(shí)，放大電路的Q點(diǎn)。此點(diǎn)。此時(shí)時(shí)BJT工作在哪個(gè)區(qū)域？（忽略工作在哪個(gè)區(qū)域？（忽略BJT的飽的飽和壓降）和壓降）解：解：（1）uA40300k2V1bBECCB RVVI（2）當(dāng)）當(dāng)Rb=100k時(shí)，時(shí)，3.2mAuA4080BC II 5.6V3.2mA2k-V12CcCCCE IRVV靜態(tài)工作點(diǎn)為靜態(tài)工作點(diǎn)為Q（40uA，3.2mA，5.6V），），BJT工作在放大區(qū)。工作在放大區(qū)。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：uA120100k2V1bCCB RVImA6 . 9uA12080BC II V2 . 79.6m

31、A2k-V12CcCCCE IRVVmA62k2V1cCESCCCM RVVICMB II 由由于于所以所以BJT工作在飽和區(qū)。工作在飽和區(qū)。VCE不可能為負(fù)值，不可能為負(fù)值，此時(shí)，此時(shí)，Q（120uA，6mA，0V），），end3.4 小信號(hào)模型分析法小信號(hào)模型分析法3.4.1 BJT的小信號(hào)建模的小信號(hào)建模3.4.2 共射極放大電路的共射極放大電路的小信號(hào)模型分析小信號(hào)模型分析 H參數(shù)的引出參數(shù)的引出 H參數(shù)小信號(hào)模型參數(shù)小信號(hào)模型 模型的簡化模型的簡化 H參數(shù)的確定參數(shù)的確定（意義、思路）（意義、思路） 利用直流通路求利用直流通路求Q點(diǎn)點(diǎn) 畫小信號(hào)等效電路畫小信號(hào)等效電路 求放大電路動(dòng)態(tài)

32、指標(biāo)求放大電路動(dòng)態(tài)指標(biāo)建立小信號(hào)模型的意義建立小信號(hào)模型的意義建立小信號(hào)模型的思路建立小信號(hào)模型的思路 當(dāng)放大電路的輸入信號(hào)電壓很小時(shí)，就可以把三當(dāng)放大電路的輸入信號(hào)電壓很小時(shí)，就可以把三極管小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來代替，從而極管小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來代替，從而可以把三極管這個(gè)非線性器件所組成的電路當(dāng)作線性可以把三極管這個(gè)非線性器件所組成的電路當(dāng)作線性電路來處理。電路來處理。 由于三極管是非線性器件，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(hào)模型，就是將非線性器件做分析非常困難。建立小信號(hào)模型，就是將非線性器件做線性化處理，從而簡

33、化放大電路的分析和設(shè)計(jì)。線性化處理，從而簡化放大電路的分析和設(shè)計(jì)。3.4.1 BJT的小信號(hào)建模的小信號(hào)建模1. H參數(shù)的引出參數(shù)的引出),(CEBBEvifv 在小信號(hào)情況下，對上兩式取全微分得在小信號(hào)情況下，對上兩式取全微分得CECEBEBBBEBEBCEdvvvdiivdvIV 用小信號(hào)交流分量表示用小信號(hào)交流分量表示vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce3.4.1 BJT的小信號(hào)的小信號(hào)建模建模 對于對于BJT雙口網(wǎng)絡(luò)，我們雙口網(wǎng)絡(luò)，我們已經(jīng)知道輸入輸出特性曲線已經(jīng)知道輸入輸出特性曲線如下：如下：iB=f(vBE) vCE=constiC=f(vCE)

34、iB=const可以寫成：可以寫成：),(CEBCvifi CECECBBCCBCEdvvidiiidiIV vBEvCEiBcebiCBJT雙口網(wǎng)絡(luò)雙口網(wǎng)絡(luò)3.4.1 BJT的小信號(hào)的小信號(hào)建模建模CEBBEie Vivh 輸出端交流短路時(shí)的輸入電阻；輸出端交流短路時(shí)的輸入電阻；輸出端交流短路時(shí)的正向電流傳輸比或電輸出端交流短路時(shí)的正向電流傳輸比或電流放大系數(shù)；流放大系數(shù)；輸入端交流開路時(shí)的反向電壓傳輸比；輸入端交流開路時(shí)的反向電壓傳輸比；輸入端交流開路時(shí)的輸出電導(dǎo)。輸入端交流開路時(shí)的輸出電導(dǎo)。其中：其中：四個(gè)參數(shù)量綱各不相同，故稱為混合參數(shù)（四個(gè)參數(shù)量綱各不相同，故稱為混合參數(shù)（H H參數(shù)

35、）。參數(shù)）。1. H參數(shù)的引出參數(shù)的引出vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevceCEBCfe Viih BCEBEre Ivvh BCECoe Ivih 3.4.1 BJT的小信號(hào)的小信號(hào)建模建模2. H參數(shù)小信號(hào)模型參數(shù)小信號(hào)模型根據(jù)根據(jù)可得小信號(hào)模型可得小信號(hào)模型BJT的的H參數(shù)模型參數(shù)模型hfeibicvceibvbehrevcehiehoevbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevcevBEvCEiBcebiCBJT雙口網(wǎng)絡(luò)雙口網(wǎng)絡(luò) H H參數(shù)都是小信號(hào)參數(shù)，即微變參數(shù)或交流參數(shù)。參數(shù)都是小信號(hào)參數(shù)，即微變參數(shù)或交流參數(shù)。 H H參

36、數(shù)與工作點(diǎn)有關(guān)，在放大區(qū)基本不變。參數(shù)與工作點(diǎn)有關(guān)，在放大區(qū)基本不變。 H H參數(shù)都是微變參數(shù)，所以只適合對交流信號(hào)的分析。參數(shù)都是微變參數(shù)，所以只適合對交流信號(hào)的分析。3.4.1 BJT的小信號(hào)的小信號(hào)建模建模3. 模型的簡化模型的簡化hfeibicvceibvbehrevcehiehoe即即 rbe= hie = hfe uT = hre rce= 1/hoe一般采用習(xí)慣符號(hào)一般采用習(xí)慣符號(hào)則則BJT的的H參數(shù)模型為參數(shù)模型為 ibicvceibvbeuT vcerberce uT很小，一般為很小，一般為10-3 10-4 ， rce很大，很大，約為約為100k 。故一故一般可忽略它們的影

37、響，得到般可忽略它們的影響，得到簡化電路簡化電路 ib 是受控源是受控源 ，且為電流，且為電流控制電流源控制電流源(CCCS)。3.4.1 BJT的小信號(hào)的小信號(hào)建模建模4. H參數(shù)的確定參數(shù)的確定 一般用測試儀測出；一般用測試儀測出； rbe 與與Q點(diǎn)有關(guān)，可用圖點(diǎn)有關(guān)，可用圖示儀測出。示儀測出。一般也用公式估算一般也用公式估算 rbe rbe= rb + (1+ ) re其中對于低頻小功率管其中對于低頻小功率管 rb200 則則 )mA()mV(26)1(200EQbeIr )mA()mV()mA()mV(EQEQTeIIVr26而而 (T=300K) 3.4.2 用用H參數(shù)小信號(hào)模型分析共參數(shù)小信號(hào)模型分析共 射極基本放大電路射極基本放大電路 共射極放大電路共射極放大電路1. 利用直流通路求利用直流通路求Q點(diǎn)點(diǎn)bBECCBRVVI 一般硅管一般硅管VBE=0.7V，鍺管，鍺管VBE=0.2V， 已知已知。BCII cCCCCERIVV bIcIbIbIcI