模擬電子技術(shù)-第六版-第5章-雙極結(jié)型三極管(BJT)及其放大電路

1、江蘇常熟理工學(xué)院江蘇常熟理工學(xué)院 羅韓君羅韓君2電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分1 1 緒論緒論2 2 運算放大器運算放大器3 3 二極管及其基本電路二極管及其基本電路4 4 場效應(yīng)三極管及其放大電路場效應(yīng)三極管及其放大電路5 5 雙極結(jié)型三極管及其放大電路雙極結(jié)型三極管及其放大電路6 6 頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)7 7 模擬集成電路模擬集成電路8 8 反饋放大電路反饋放大電路9 9 功率放大電路功率放大電路10 10 信號處理與信號產(chǎn)生電路信號處理與信號產(chǎn)生電路11 11 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源3 5 5 雙極結(jié)型三極管及其放大電路雙極結(jié)型三極管及其放大電路5.1 BJT5.1 BJT5.

2、2 5.2 基本共射極放大電路基本共射極放大電路5.3 BJT5.3 BJT放大電路的分析方法放大電路的分析方法5.4 BJT5.4 BJT放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定問題放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定問題5.5 5.5 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5.6 FET5.6 FET和和BJTBJT及其基本放大電路性能的比較及其基本放大電路性能的比較5.7 5.7 多級放大電路多級放大電路5.8 5.8 光電三極管光電三極管45.1 BJT5.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡介的結(jié)構(gòu)簡介5.1.2 放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJT的工作原理的工作原理5.1.3 BJT的的V-I 特性曲線特

3、性曲線5.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)5.1.5 溫度對溫度對BJT參數(shù)及特性的影響參數(shù)及特性的影響55.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡介的結(jié)構(gòu)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65.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡介的結(jié)構(gòu)簡介75.1.1 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)示意圖如圖所示。它有兩種類半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。它有兩種類型：型：NPNNPN型和型和PNPPNP型型。 NPNNPN型型PNPPNP型型 85.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡介的結(jié)構(gòu)簡介 結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點： 發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高；發(fā)射區(qū)的摻雜濃

4、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，一般在幾個微米至幾十個微米，且摻雜濃度最基區(qū)很薄，一般在幾個微米至幾十個微米，且摻雜濃度最低。低。集成電路中典型集成電路中典型NPN型型BJT的截面圖的截面圖9載流子的傳輸過程載流子的傳輸過程5.1.2 放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJT的工作原理的工作原理 三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過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。載流子傳輸體現(xiàn)出來的。外部條件：外部條件：發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏 集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏1. 內(nèi)部載流子的傳輸過程內(nèi)部載流子的傳輸過程發(fā)射區(qū)：發(fā)

5、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NPNNPN為例）為例） 由于三極管內(nèi)有兩種載流子由于三極管內(nèi)有兩種載流子( (自由自由電子和空穴電子和空穴) )參與導(dǎo)電，故稱為雙極型參與導(dǎo)電，故稱為雙極型三極管或三極管或BJTBJT ( (Bipolar Junction Transistor) )。 IC= ICN+ ICBOIE=IB+ IC10載流子的傳輸過程載流子的傳輸過程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

6、知 IC= InC+ ICBO通常通常 IC ICBOECII 則則有有 為電流放大系數(shù)。它為電流放大系數(shù)。它只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般一般 =0.9=0.9 0.990.99。IE=IB+ IC11 1 又設(shè)又設(shè)BCEOCIII 則則 是另一個電流放大系數(shù)。同樣，它也只與管是另一個電流放大系數(shù)。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)。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 1 1 。根據(jù)根據(jù)IE=IB+ IC IC= InC+ ICBOEnCII 且令且令BCCEOCIIII 時時

7、，當(dāng)當(dāng)ICEO= (1+ ) ICBO（穿透電流）（穿透電流）2. 電流分配關(guān)系電流分配關(guān)系123. 三極管的三種組態(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，簡稱，集電極作為公共電極，簡稱CC。共基極接法共基極接法，基極作為公共電極，簡稱，基極作為公共電極，簡稱CB；共發(fā)射極接法共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極，簡稱，發(fā)射極作為公共電極，簡稱CE；iEiCiBiCiBiEiC = iEiC = iBiE = (1+ ) iB輸輸出出口口輸輸入入口口輸輸出出口口輸輸入入口口輸輸出出口口輸輸入入口口13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

8、電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)4920mVV98. 0IO vvvA使使 iE = -1 mA，則則 iC = iE = -0.98 mA， vO = - iC RL = 0.98 V，當(dāng)當(dāng) = 0.98 時時，145.1.2 放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJT的工作原理的工作原理 綜上所述，三極管的放大作用，主要是依靠它的綜上所述，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)傳輸，然后到達集電極而實發(fā)射極電流能夠通過基區(qū)傳輸，然后到達集電極而實現(xiàn)的?，F(xiàn)的。實現(xiàn)這一傳輸過程的兩個條件是：實現(xiàn)這一傳輸過程的兩個條件是：（1）內(nèi)部條件：內(nèi)部條件：發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠大于基

9、區(qū)雜質(zhì)濃度，且基區(qū)很薄。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)反向偏置。發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。155.1.3 BJT的的 I-V 特性曲線特性曲線+-bce共射極放大電路共射極放大電路VBBVCCvBEiCiB+-vCE iB= f (vBE) vCE=const(2) 當(dāng)當(dāng)vCE1V時，時， vCB= vCE - vBE0，集電結(jié)已進入反偏狀態(tài)，收集載流，集電結(jié)已進入反偏狀態(tài)，收集載流子能力增強，基區(qū)復(fù)合減少，同樣的子能力增強，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。(1) 當(dāng)當(dāng)vCE=0V時，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線

10、。時，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（以共射極放大電路為例）（以共射極放大電路為例）165.1.3 BJT的的 I-V 特性曲線特性曲線(3) (3) 輸入特性曲線的三個部分輸入特性曲線的三個部分死區(qū)死區(qū)非線性區(qū)非線性區(qū)近似線性區(qū)近似線性區(qū) iBvBE iBvBE iBvBE1. 輸入特性曲線輸入特性曲線175.1.3 BJT的的 I-V 特性曲線特性曲線飽和區(qū)：飽和區(qū)：iC明顯受明顯受vCE控制的區(qū)域，控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，一般該區(qū)域內(nèi)，一般vCE0.7V (硅硅管管)。此時，。此時，發(fā)射結(jié)正偏，集電發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏電壓很小結(jié)正偏或反偏電壓很小。i

11、C= f (vCE) iB=const輸出特性曲線的三個區(qū)域輸出特性曲線的三個區(qū)域: :截止區(qū)：截止區(qū)：iC接近零的區(qū)域，相接近零的區(qū)域，相當(dāng)當(dāng)iB=0的曲線的下方。此時，的曲線的下方。此時， vBE小于死區(qū)電壓小于死區(qū)電壓。放大區(qū)：放大區(qū)：iC平行于平行于vCE軸的區(qū)軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。此域，曲線基本平行等距。此時，時，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏偏。2. 輸出特性曲線輸出特性曲線185.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù) (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) 1. 電流放大系數(shù)電流放大系數(shù) constBCBCEOCCE vIIIII(2) 共發(fā)射極

12、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=const195.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù) (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，很小時， 、 ，可以不加區(qū)分。，可以不加區(qū)分。1. 電流放大系數(shù)電流放大系數(shù) 205.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù) (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，集電結(jié)的反向飽和電流。發(fā)射極開路時，集電結(jié)的反向飽和電流。 +

13、b c e - A IE=0 VCC ICBO 2. 極間反向電流極間反向電流215.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(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 即輸出特性曲線即輸出特性曲線IB=0那那條曲線所對應(yīng)的條曲線所對應(yīng)的Y坐標的數(shù)坐標的數(shù)值。值。 ICEO也稱為集電極發(fā)射也稱為集電極發(fā)射極間穿透電流。極間穿透電流。 + b c e - VCC ICEO mA 2. 極間反向電流極間反向電流225.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)(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

14、許功率損耗PCM PCM= ICVCE 3. 極限參數(shù)極限參數(shù)(3) 反向擊穿電壓反向擊穿電壓 V(BR)CBO發(fā)射極開路時的集電結(jié)反發(fā)射極開路時的集電結(jié)反 向擊穿電壓。向擊穿電壓。 V(BR) EBO集電極開路時發(fā)射結(jié)的反集電極開路時發(fā)射結(jié)的反 向擊穿電壓。向擊穿電壓。 V(BR)CEO基極開路時集電極和發(fā)射基極開路時集電極和發(fā)射 極間的擊穿電壓。極間的擊穿電壓。235.1.4 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確定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)。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

15、上的過損耗區(qū)和擊穿區(qū)過流區(qū)過流區(qū)過過壓壓區(qū)區(qū)245.1.5 溫度對溫度對BJT參數(shù)及特性的影響參數(shù)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的影響的影響溫度升高時，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(shù)的影響參數(shù)的影響255.2 基本共射極

16、放大電路基本共射極放大電路5.2.1 基本共射極放大電路的組成基本共射極放大電路的組成5.2.2 基本共射極放大電路的工作原理基本共射極放大電路的工作原理265.2.1 基本共射極放大電路的組成基本共射極放大電路的組成275.2.2 基本共射極放大電路的工作原理基本共射極放大電路的工作原理1. 靜態(tài)靜態(tài) 輸入信號輸入信號vi0時，時，放大電路的工作狀態(tài)稱為放大電路的工作狀態(tài)稱為靜態(tài)或直流工作狀態(tài)。靜態(tài)或直流工作狀態(tài)。 直流通路直流通路 bBEQBBBQRVVI BQCEOBQCQIIII VCEQ=VCCICQRc 285.2.2 基本共射極放大電路的工作原理基本共射極放大電路的工作原理2.

17、動態(tài)動態(tài) 輸入正弦信號輸入正弦信號vs后，電后，電路將處在動態(tài)工作情況。此路將處在動態(tài)工作情況。此時，時，BJT各極電流及電壓都各極電流及電壓都將在靜態(tài)值的基礎(chǔ)上隨輸入將在靜態(tài)值的基礎(chǔ)上隨輸入信號作相應(yīng)的變化。信號作相應(yīng)的變化。 交流通路交流通路 29BJT放大電路的其它組成形式放大電路的其它組成形式信號源不共地信號源不共地30BJT放大電路的其它組成形式放大電路的其它組成形式315.3 BJT放大電路的分析方法放大電路的分析方法5.3.1 BJT放大電路的圖解分析法放大電路的圖解分析法5.3.2 BJT放大電路的小信號模型分析法放大電路的小信號模型分析法325.3.1 BJT放大電路的圖解分

18、析法放大電路的圖解分析法1. 靜態(tài)工作點的圖解分析靜態(tài)工作點的圖解分析 采用該方法分析靜態(tài)工作點，必須已知三極管的輸入輸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。出特性曲線。 共射極放大電路共射極放大電路 首先，畫出直流通路首先，畫出直流通路直流通路直流通路 335.3.1 BJT放大電路的圖解分析法放大電路的圖解分析法 列輸入回路方程列輸入回路方程vBE =VBBiBRb 列輸出回路方程列輸出回路方程 （直流負載線）（直流負載線）vCE=VCCiCRc直流通路直流通路 1. 靜態(tài)工作點的圖解分析靜態(tài)工作點的圖解分析345.3.1 BJT放大電路的圖解分析法放大電路的圖解分析

19、法 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 =VBBiBRb，兩線的交點即，兩線的交點即是是Q點，得到點，得到IBQ。 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曲曲線的交點即為線的交點即為Q點，從而得到點，從而得到VCEQ 和和ICQ1. 靜態(tài)工作點的圖解分析靜態(tài)工作點的圖解分析355.3.1 BJT放大電路的圖解分析法放大電路的圖解分析法2. 動態(tài)工作情況的圖解分析動態(tài)工作情況的圖解分析tVsinsms vbBsBBBERiV vv 根據(jù)根據(jù)vs的波形，在的波形，在BJT的輸入特的輸入特性曲線圖上畫出性曲線圖

20、上畫出vBE、iB的波形的波形365.3.1 BJT放大電路的圖解分析法放大電路的圖解分析法2. 動態(tài)工作情況的圖解分析動態(tài)工作情況的圖解分析cCCCCERiV v 根據(jù)根據(jù)iB的變化范的變化范圍在輸出特性曲線圍在輸出特性曲線圖上畫出圖上畫出iC和和vCE 的波形的波形375.3.1 BJT放大電路的圖解分析法放大電路的圖解分析法2. 動態(tài)工作情況的圖解分析動態(tài)工作情況的圖解分析385.3.1 BJT放大電路的圖解分析法放大電路的圖解分析法3. 靜態(tài)工作點對波形失真的影響靜態(tài)工作點對波形失真的影響靜態(tài)工作點太高容易出現(xiàn)飽和失真靜態(tài)工作點太高容易出現(xiàn)飽和失真飽和失真的波形飽和失真的波形395.3

21、.1 BJT放大電路的圖解分析法放大電路的圖解分析法3. 靜態(tài)工作點對波形失真的影響靜態(tài)工作點對波形失真的影響靜態(tài)工作點太低容易出現(xiàn)截止失真靜態(tài)工作點太低容易出現(xiàn)截止失真截止失真的波形截止失真的波形 405.3.1 BJT放大電路的圖解分析法放大電路的圖解分析法sv例例5.3.1 阻容耦合共射極放大電路圖解阻容耦合共射極放大電路圖解與前一個電路相比，靜態(tài)時輸與前一個電路相比，靜態(tài)時輸入回路方程略有差別入回路方程略有差別vBE =VCCiBRb輸出回路方程相同輸出回路方程相同 vCE=VCCiCRc動態(tài)時，輸入信號動態(tài)時，輸入信號vi疊加疊加Cb1上已充的上已充的靜態(tài)電壓靜態(tài)電壓VBEQ，然后加

22、在，然后加在BJT的的b-e間，間，即即 且電容且電容Cb1充電完成后，其充電完成后，其電壓等于電壓等于VBEQ vBE=VBEQ+ vi415.3.1 BJT放大電路的圖解分析法放大電路的圖解分析法sv例例5.3.1 阻容耦合共射極放大電路圖解阻容耦合共射極放大電路圖解由于輸出端有隔直電容，所以動態(tài)和由于輸出端有隔直電容，所以動態(tài)和靜態(tài)時有差別。靜態(tài)時有差別。由交流通路可得交流負載線：由交流通路可得交流負載線：交流通路交流通路vce= -ic (Rc | RL) 因為交流信號過零時，電路中因為交流信號過零時，電路中電壓、電流值就等于靜態(tài)值，所以電壓、電流值就等于靜態(tài)值，所以交流負載線必過交流

23、負載線必過Q點，即點，即 vce= vCE - VCEQ ic= iC - ICQ 同時，令同時，令R L = Rc | RL則交流負載線為則交流負載線為iC = (-1/R L) vCE + (1/R L) VCEQ+ ICQ425.3.1 BJT放大電路的圖解分析法放大電路的圖解分析法斜斜率率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜斜率率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜斜率率 -1Rc斜斜率率1Rc/ RLQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC 交流負載線是有交流輸入信交流負載線是有交流輸入信號時號時Q點的運動軌跡。點的運動軌跡。

24、交流負載線交流負載線例例5.3.1 阻容耦合共射極放大電路圖解阻容耦合共射極放大電路圖解iC = (-1/R L) vCE + (1/R L) VCEQ+ ICQ435.3.2 BJT放大電路的小信號模型分析法放大電路的小信號模型分析法1. BJT的的H參數(shù)及小信號模型參數(shù)及小信號模型 與與FET類似，也可通過類似，也可通過BJT的小信號模型來分析其的小信號模型來分析其放大電路的動態(tài)指標。放大電路的動態(tài)指標。 當(dāng)放大電路的輸入信號電壓很小時，就可以把當(dāng)放大電路的輸入信號電壓很小時，就可以把BJT小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來代替，從而可以把小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來代替，從而可以把三極

25、管這個非線性器件所組成的電路當(dāng)作線性電路來處三極管這個非線性器件所組成的電路當(dāng)作線性電路來處理。理。441. BJT的的H參數(shù)及小信號模型參數(shù)及小信號模型 H參數(shù)的引出參數(shù)的引出),(CEB1BEvvif 在小信號情況下，對上在小信號情況下，對上兩式取全微分得兩式取全微分得CECEBEBBBEBEdddBCEvvviivvIV 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BJT雙口網(wǎng)絡(luò)，已知輸入輸出特性雙口網(wǎng)絡(luò)，已知輸入輸出特性曲線如下：曲線如下：iB=f(vBE) vCE=constiC=f(vCE) iB=cons

26、t可以寫成：可以寫成：),(CEB2Cvifi CECECBBCCdddBCEvviiiiiIV BJTBJT雙口網(wǎng)絡(luò)雙口網(wǎng)絡(luò)45CEBBEie Vivh 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(shù)；流放大系數(shù)；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(dǎo)。輸入端交流開路時的輸出電導(dǎo)。其中：其中：四個參數(shù)量綱各不相同，故稱為混合參數(shù)（四個參數(shù)量綱各不相同，故稱為混合參數(shù)（H參數(shù)）。參數(shù)）。CEBCfe Viih BCEBEre Ivvh BCECoe

27、 Ivih H參數(shù)的引出參數(shù)的引出vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce1. BJT的的H參數(shù)及小信號模型參數(shù)及小信號模型46 H參數(shù)小信號模型參數(shù)小信號模型根據(jù)根據(jù)可得小信號模型可得小信號模型BJT的的H參數(shù)模型參數(shù)模型BJTBJT雙口網(wǎng)絡(luò)雙口網(wǎng)絡(luò)vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce 受控電流源受控電流源h hfefei ib b ，反映了，反映了BJTBJT的基極電流對集電極電流的的基極電流對集電極電流的控制作用。電流源的流向由控制作用。電流源的流向由ib的的流向決定。流向決定。 hrevce是一個受控電壓源。反是一個受控電

28、壓源。反映了映了BJT輸出回路電壓對輸入回輸出回路電壓對輸入回路的影響。路的影響。1. BJT的的H參數(shù)及小信號模型參數(shù)及小信號模型47 H參數(shù)小信號模型參數(shù)小信號模型 H H參數(shù)都是小信號參數(shù)，即微參數(shù)都是小信號參數(shù)，即微變參數(shù)或交流參數(shù)。變參數(shù)或交流參數(shù)。 H H參數(shù)與工作點有關(guān)，在放大參數(shù)與工作點有關(guān)，在放大區(qū)基本不變。區(qū)基本不變。 H H參數(shù)都是微變參數(shù)，所以只參數(shù)都是微變參數(shù)，所以只適合對交流信號的分析。適合對交流信號的分析。 模型的簡化模型的簡化 hre和和hoe都很小，常忽略都很小，常忽略它們的影響。常用習(xí)慣符號它們的影響。常用習(xí)慣符號rbe= hie ， = hfeBJT的的H

29、參數(shù)數(shù)量級一般為參數(shù)數(shù)量級一般為 S101010101052433oefereieehhhhh1. BJT的的H參數(shù)及小信號模型參數(shù)及小信號模型48 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點有關(guān)，可用圖示儀測出點有關(guān)，可用圖示儀測出一般也用公式估算一般也用公式估算 rbe （忽略（忽略 r e ）= rb + (1+ ) re對于低頻小功率管對于低頻小功率管 rb200 則則 )mA()mV(26)1(200EQbeIr )mA()mV(26)mA()mV(EQEQeIIVrT 而而 (T=300K) bebbbbbebe)1(iririivr (估算公式估算公

30、式) # # 若用萬用表的若用萬用表的“歐姆歐姆”檔測量檔測量b b、e e兩極之間的電阻，是否為兩極之間的電阻，是否為r rbebe? ?1. BJT的的H參數(shù)及小信號模型參數(shù)及小信號模型495.3.2 BJT放大電路的小信號模型分析法放大電路的小信號模型分析法2. 用用H參數(shù)小信號模型分析基本共射極放大電路參數(shù)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， 已知已知。BCII LCcCECCCE)(RIRVVV vs=0505.3.2 BJT放大電路

31、的小信號模型分析法放大電路的小信號模型分析法（2）畫小信號等效電路）畫小信號等效電路2. 用用H參數(shù)小信號模型分析基本共射極放大電路參數(shù)小信號模型分析基本共射極放大電路H參數(shù)小信號等效電路參數(shù)小信號等效電路515.3.2 BJT放大電路的小信號模型分析法放大電路的小信號模型分析法（3）求放大電路動態(tài)指標）求放大電路動態(tài)指標已知已知 ，估算，估算rbe則電壓增益為則電壓增益為（可作為公式）（可作為公式）電壓增益電壓增益2. 用用H參數(shù)小信號模型分析基本共射極放大電路參數(shù)小信號模型分析基本共射極放大電路根據(jù)根據(jù))mA()mV(26)1(200EQbeIr )(bebbirRi vbcii )/(L

32、ccoRRi vbebLcbebbLccio)/()()/(rRRRrRiRRiA vvv525.3.2 BJT放大電路的小信號模型分析法放大電路的小信號模型分析法輸入電阻輸入電阻（3）求放大電路動態(tài)指標）求放大電路動態(tài)指標2. 用用H參數(shù)小信號模型分析基本共射極放大電路參數(shù)小信號模型分析基本共射極放大電路bebbbebbbiiiirRirRiiiR )( vv令令0i v0b i0b iRo = Rc 所以所以 LsR,0ttovviR輸出電阻輸出電阻53 1. 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

33、：（1）放大電路的）放大電路的Q點。此時點。此時BJT工作在哪個區(qū)域？工作在哪個區(qū)域？（2）當(dāng)）當(dāng)Rb=100k 時，放大電路的時，放大電路的Q點。此時點。此時BJT工作在哪個區(qū)域？（忽略工作在哪個區(qū)域？（忽略BJT的飽和壓降）的飽和壓降）解：解：（1）A40300k2V1bBECCBQ RVVI（2）當(dāng)）當(dāng)Rb=100k 時，時，3.2mAA4080BQCQ II 5.6V3.2mA2k-V12CQcCCCEQ IRVV靜態(tài)工作點為靜態(tài)工作點為Q（40 A，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：

34、A120100k2V1bCCBQ RVImA6 . 9A12080BQCQ II V2 . 79.6mA2k-V12CQcCCCEQ IRVVmA62k2V1cCESCCCM RVVICMBQ 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不可能為負值，不可能為負值，此時，此時，Q（120uA，6mA，0V），），54 解：解：（1）4Vk4mA2V12cCCCCE RIVVmA2A4050BC IIA40k300V12bCCbBECCB RVRVVI（2） 863)mA()mV(26)1(200)mA()mV(26)1(200CEbeIIr 87.115)|(beLcio

35、 rRRvvAv 863|bebebirrRR k4coRRiovvAv sosvvAv 2. 放大電路如圖所示。試求：（放大電路如圖所示。試求：（1）Q點；點；（2）、oi RR 、。已知。已知 =50。 +VCC + RC + 300k +12V 4k Cb2 + Rb RL vo vi 500 Rs vs 50 F Cb1 50 F e b c T 4k + + 55iovvAv sosvvAv 2. 放大電路如圖所示。試求：（放大電路如圖所示。試求：（1）Q點；點；（2）、oi RR 、。已知。已知 =50。36.73)87.115(500863863siiiosiso vvsARRR

36、vvvvvvA Rs + vs vi + 放大電路放大電路 Ri +VCC + RC + 300k +12V 4k Cb2 + Rb RL vo vi 500 Rs vs 50 F Cb1 50 F e b c T 4k + + 565.4 BJT放大電路靜態(tài)工作放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定問題點的穩(wěn)定問題5.4.1 溫度對靜態(tài)工作點的影響溫度對靜態(tài)工作點的影響5.4.2 射極偏置電路射極偏置電路575.4.1 溫度對靜態(tài)工作點的影響溫度對靜態(tài)工作點的影響5.1節(jié)曾討論過，溫度變化將導(dǎo)致下列結(jié)果：節(jié)曾討論過，溫度變化將導(dǎo)致下列結(jié)果： 要想使要想使ICQ基本穩(wěn)定不變，就要求在溫度升高時，電路基本穩(wěn)定

37、不變，就要求在溫度升高時，電路能自動地適當(dāng)減小基極電流能自動地適當(dāng)減小基極電流IBQ 。溫度溫度T (內(nèi)部內(nèi)部)VBE ICBO、ICEO 、 、 ICQ 585.4.2 射極偏置電路射極偏置電路（1 1）穩(wěn)定工作點的原理）穩(wěn)定工作點的原理目標：溫度變化時，使目標：溫度變化時，使ICQ維持恒定維持恒定 如果溫度變化時，如果溫度變化時，b點電位能基本點電位能基本不變不變，則可實現(xiàn)靜態(tài)工作點的穩(wěn)定。，則可實現(xiàn)靜態(tài)工作點的穩(wěn)定。T 穩(wěn)定原理：穩(wěn)定原理： ICQ IEQ VE 、VB不變不變 VBEQ IBQ ICQ （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595.4

38、.2 射極偏置電路射極偏置電路b點電位基本不變的條件點電位基本不變的條件：I1 IBQ ，CCb2b1b2BVRRRV 此時，此時，VB與溫度無關(guān)與溫度無關(guān)VB 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， VB =35V （1 1）穩(wěn)定工作點的原理）穩(wěn)定工作點的原理1. 基極分壓式射極偏置電路基極分壓式射極偏置電路直流通路直流通路605.4.2 射極偏置電路射極偏置電路（2 2）放大電路指標分析）放大電路指標分析靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點CCb2b1b2BVRRRV eBEQBEQCQRVVII )(ecCQCCeEQcCQCCCEQRR

39、IVRIRIVV CQBQII 1. 基極分壓式射極偏置電路基極分壓式射極偏置電路直流通路直流通路615.4.2 射極偏置電路射極偏置電路電壓增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62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：確定模型參數(shù)確定模型參數(shù) 已知，求已知，求r rbebe)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）)|(LcboRRi vebbebeebebi)1(R

40、iriRiri vebeLcebebLcbio)1()|()1()|(RrRRRriRRiA vvv63輸入電阻輸入電阻)1(|ebeb2b1iiiRrRRiR vbRibiii ebbebeebebi)1(RiriRiri v)|(b2b1RibRRi v根據(jù)定義根據(jù)定義由電路列出方程由電路列出方程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(nèi)阻放大電路的輸入電阻不包含信號源的內(nèi)阻iiiiRv 2R1RRbbbiii （2 2）放大電路指標分析）放大電路指標分析64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(wǎng)絡(luò)內(nèi)獨立源置零網(wǎng)絡(luò)內(nèi)獨立源置零 負載開路負

41、載開路 輸出端口加測試電壓輸出端口加測試電壓對回路對回路1和和2列列KVL方程方程為便于分析考慮為便于分析考慮rce的影響的影響其中其中b2b1ss|RRRR 當(dāng)當(dāng)coRR 時，時，coRR 一般一般cceoRrR （）12oR 0)()(ecbsbeb RiiRri0)()(ebccebct Riiriiv則則)1(esbeecectoRRrRriR v（2 2）放大電路指標分析）放大電路指標分析655.4.2 射極偏置電路射極偏置電路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穩(wěn)定工作點作用？穩(wěn)定工作點作用？（1 1）阻容耦合阻容耦合靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點0)()(0EEEQe2e

42、1BEQBQb VIRRVIREQCQII )()(e2e1EQcCQEECCCEQRRIRIVVV CQBQII BQEQ)1(II 665.4.2 射極偏置電路射極偏置電路電壓增益電壓增益小信號等效電路小信號等效電路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675.4.2 射極偏置電路射極偏置電路（2 2）直接耦合直接耦合電路如圖所示，求：電路如圖所示，求：（1 1）靜態(tài)工作點）靜態(tài)工作點（2 2）畫出小信號等效電路）畫出小信號等效電路（3 3）電壓增益）電壓增益（A Av v= =vo o/ /vi i）、輸入、輸入電阻和輸出電阻電阻和輸出電阻Re2

43、. 含有雙電源的射極偏置電路含有雙電源的射極偏置電路685.4.2 射極偏置電路射極偏置電路靜態(tài)工作點由恒流源提供靜態(tài)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、 、 vAiRoR3. 含有恒流源的射極偏置電路含有恒流源的射極偏置電路恒流源對交流信號恒流源對交流信號而言相當(dāng)于開路而言相當(dāng)于開路695.5 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5.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路5.5.2 共基極放大電路共基極放大電路5.5.3 BJT放大電路三種組態(tài)的比較放大電路三種組態(tài)的比較70三種組態(tài)的判別三種組態(tài)的判別以輸入、輸出信號的位置為判斷依據(jù)：以輸入、

44、輸出信號的位置為判斷依據(jù)： 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(fā)射極輸出信號由基極輸入，發(fā)射極輸出 共集電極放大電路共集電極放大電路 信號由發(fā)射極輸入，集電極輸出信號由發(fā)射極輸入，集電極輸出 共基極電路共基極電路 +VCCRcRb1ebcTviC1C2voRb2Re+VCCRcRb1C1ebcTC2voRb2Revi+VCCRcRb1viC1ebcTC2voRb2Re715.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路1.1.靜態(tài)分析靜態(tài)分析共集電極電路結(jié)構(gòu)如圖示共集電極電路結(jié)構(gòu)如圖示該電路也稱為該電路也稱為射極輸出器射極輸出器直流

45、通路直流通路 ebBEQCCBQ)1(RRVVI eCQCCeEQCCCEQRIVRIVV BQCQII eEQBEQbBQCCRIVRIV BQEQ)1(II 由由得得725.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路小信號等效電路小信號等效電路2.2.動態(tài)分析動態(tài)分析735.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路電壓增益電壓增益輸入回路：輸入回路：2.2.動態(tài)分析動態(tài)分析輸出回路：輸出回路：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 LbLb

46、bo)1()(RiRii v一般一般beLrR ，則電壓增益接近于，則電壓增益接近于1，同相同相與與iovv電壓跟隨器電壓跟隨器1 vA即即。745.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路輸入電阻輸入電阻)1(|LbebiiiRrRiR vbibiiiR LbbebT)1(Riri vbTbRiR v根據(jù)定義根據(jù)定義由電路列出方程由電路列出方程則輸入電阻則輸入電阻iiiiRv LeL| RRR 當(dāng)當(dāng)1 ，beLrR 時，時，Lbi|RRR 輸入電阻大輸入電阻大2.2.動態(tài)分析動態(tài)分析bRi755.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路輸出電阻輸出電阻由電路列出方程由電路列出方程當(dāng)當(dāng) 1be

47、serRR，1 時，時， besorRR 輸出電阻小輸出電阻小2.2.動態(tài)分析動態(tài)分析ebbtRiiii )(sbebtRri veteRiR v其中其中bss| RRR 則則輸出電阻輸出電阻rRRiR 1|besettov765.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路rRRR 1|beseo # # 既然共集電極電路的電壓增益小于既然共集電極電路的電壓增益小于1 1（接近于（接近于1 1），），那么它對電壓放大沒有任何作用。這種說法是否正確？那么它對電壓放大沒有任何作用。這種說法是否正確？共集電極電路特點：共集電極電路特點：同相同相與與io VV 電壓增益小于電壓增益小于1 1但接近于但接

48、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 vA775.5.2 共基極放大電路共基極放大電路1.1.靜態(tài)工作點靜態(tài)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 IICQBQ 785.5.2 共基極放大電路共基極放大電路2.2.動態(tài)指標動態(tài)指標交流通路交流通路 小信號等效電路小信號等效電路795.5.2 共基極放大電路共基極放大電路2.2.動態(tài)指標動

49、態(tài)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 LboRi vbebiri vbeLiorRA vvv 輸入電阻輸入電阻 1)(1bebbebeiebiririirRvrrRrRiR 11|bebeeebeiiiv805.5.2 共基極放大電路共基極放大電路 # # 共基極電路的輸入電阻很小，最適合用來放大何種共基極電路的輸入電阻很小，最適合用來放大何種信號源的信號？信號源的信號？ 輸出電阻輸出電阻coRR 2.2.動態(tài)指標動態(tài)指標815.5.3 BJT放大電路三種組態(tài)的比較放大電路三種組態(tài)的比較825.5.3 BJT放大電路三種組態(tài)的比較放

50、大電路三種組態(tài)的比較三種組態(tài)的特點及用途三種組態(tài)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(tài)中居中，輸出電阻與集，輸入電阻在三種組態(tài)中居中，輸出電阻與集電極電阻有很大關(guān)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(guān)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(tài)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(tài)中，輸入電阻最輸入電阻最大大，輸出電阻最小，頻率特性好?？捎糜谳斎爰墶⑤敵黾壔蚓彌_，輸出電阻最小，

51、頻率特性好?？捎糜谳斎爰?、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，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(guān)。高頻特性較好，常用于高頻或?qū)掝l帶低輸入輸出電阻與集電極電阻有關(guān)。高頻特性較好，常用于高頻或?qū)掝l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。阻抗的場合，模擬集成電路中亦兼有電位移動的功能。 835.6 FET和和BJT及其基本放及其基本放大電路性能的比較大電路性能的比較5.6.1 FET和和BJT重要特性的比較重要特性的比較5.6.2 FET和和BJT放大電路性

52、能的比較放大電路性能的比較845.6.1 FET和和BJT重要特性的比較重要特性的比較FET和和BJT內(nèi)部都含有兩個內(nèi)部都含有兩個PN結(jié)，外部都有結(jié)，外部都有3個電極。它們有個電極。它們有如下的對應(yīng)關(guān)系：如下的對應(yīng)關(guān)系： FET BJT 柵極柵極g 基極基極b 源極源極s 發(fā)射極發(fā)射極e 漏極漏極d 集電極集電極c 855.6.1 FET和和BJT重要特性的比較重要特性的比較雖然這兩類器件的工作原理不相同，但它們都可以利用兩個電極之雖然這兩類器件的工作原理不相同，但它們都可以利用兩個電極之間的電壓控制流過第三個電極的電流來實現(xiàn)輸入對輸出的控制。間的電壓控制流過第三個電極的電流來實現(xiàn)輸入對輸出的

53、控制。 MOS管：柵管：柵-源電壓源電壓vGS控制漏極控制漏極iD BJT：基：基-射極間電壓射極間電壓vBE控制集電極電流控制集電極電流iC 在放大區(qū)域內(nèi)，在放大區(qū)域內(nèi)，MOS管的管的iD與與vGS之間是平方律關(guān)系，而之間是平方律關(guān)系，而BJT的的iC與與vBE之間是指數(shù)關(guān)系。顯然，指數(shù)關(guān)系更加敏感，所以通常之間是指數(shù)關(guān)系。顯然，指數(shù)關(guān)系更加敏感，所以通常BJT管的跨導(dǎo)要大于管的跨導(dǎo)要大于MOS管的跨導(dǎo)。管的跨導(dǎo)。 因因MOS管的柵極電流管的柵極電流iG=0，而，而BJT管的基極電流管的基極電流iB 0，且電壓，且電壓vBE首先影響首先影響iB（或（或iE），然后通過），然后通過iB（或（或

54、iE）實現(xiàn)對）實現(xiàn)對iE的控制，故常的控制，故常將將BJT稱為電流控制器件，稱為電流控制器件，MOS管稱為電壓控制器件，以示兩者之管稱為電壓控制器件，以示兩者之差別。差別。865.6.1 FET和和BJT重要特性的比較重要特性的比較MOS管的跨導(dǎo)管的跨導(dǎo)gm不僅與不僅與VGSQ和開啟（夾斷）電壓的差值（或和開啟（夾斷）電壓的差值（或IDQ）有關(guān)，而且還與其溝道的寬長比）有關(guān)，而且還與其溝道的寬長比W/L 有關(guān)。而有關(guān)。而BJT的的gm 僅與僅與ICQ有關(guān)。有關(guān)。這兩類器件的輸出電阻這兩類器件的輸出電阻ro都等于都等于Early電壓電壓VA與靜態(tài)電流（與靜態(tài)電流（IDQ或或ICQ）的比值。通常）的比值。通常BJT的的VA比比MOS管的管的VA大。意味著大。意味著 BJT的輸出電阻的輸出電阻ro 比比MOS管的大。管的大。MOS管的管的Kn與與BJT的的 或或 具有類似的性質(zhì)，即它們主要取決具有類似的性質(zhì)，即它們主要取決于管子的固有參數(shù)（如，尺寸、參雜濃度、載流子遷移率于管子的固有參數(shù)（如，尺寸、參雜濃度、載流子遷