模擬電子電路 第二章雙極型晶體管及其放大電路

03六月20241第二章雙極型晶體管及其放大電路2-1雙極型晶體管的工作原理2-1-1放大狀態(tài)下晶體管中載流子的傳輸過(guò)程一、發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子二、電子在基區(qū)中邊擴(kuò)散邊復(fù)合三、擴(kuò)散到集電結(jié)的電子被集電區(qū)收集2-1-2電流分配關(guān)系一、直流電流放大系數(shù)二、IC、IE、IB、三者關(guān)系03六月202422―2晶體管伏安特性曲線及參數(shù)2―2―1晶體管共發(fā)射極特性曲線

一、共發(fā)射極輸出特性曲線1.放大區(qū)2.飽和區(qū)3.截止區(qū)二、共發(fā)射極輸入特性曲線三、溫度對(duì)晶體管特性曲線的影響03六月202432-2-2晶體管的主要參數(shù)

一、電流放大系數(shù)二、極間反向電流三、結(jié)電容四、晶體管的極限參數(shù)2―3晶體管直流工作狀態(tài)分析及偏置電路2―3―1晶體管的直流模型

2―3―2晶體管直流工作狀態(tài)分析

03六月202442―3―3放大狀態(tài)下的偏置電路一、固定偏流電路二、電流負(fù)反饋型偏置電路三、分壓式偏置電路2―4放大器的組成及其性能指標(biāo)2―4―1基本放大器的組成原則2―4―2直流通路和交流通路03六月202452―4―3放大器的主要性能指標(biāo)一、放大倍數(shù)A二、輸入電阻Ri三、輸出電阻Ro四、非線性失真系數(shù)THD五、線性失真2―5放大器圖解分析法2―5―1直流圖解分析2―5―2交流圖解分析2―5―3直流工作點(diǎn)與放大器非線性失真的關(guān)系03六月202462―6放大器的交流等效電路分析法2―6―1晶體管交流小信號(hào)電路模型一、混合π型電路模型二、低頻H參數(shù)電路模型2―6―2共射極放大器的交流等效電路分析法2―7共集電極放大器和共基極放大器2―7―1共集電極放大器2―7―2共基極放大器2―7―3三種基本放大器性能比較03六月202472―8放大器的級(jí)聯(lián)2―8―1級(jí)間耦合方式2―8―2級(jí)聯(lián)放大器的性能指標(biāo)計(jì)算2―8―3組合放大器一、CC―CE和CE―CC組合放大器二、CE―CB組合放大器作業(yè)03六月2024模擬電子技術(shù)8（1）掌握雙極型晶體管的工作原理、特性和參數(shù)。（2）掌握雙極型晶體管的大信號(hào)和小信號(hào)模型。了解模型參數(shù)的含義。（3）掌握晶體管基本放大器的組成、工作原理及性能特點(diǎn)。（4）掌握靜態(tài)工作點(diǎn)的基本概念和偏置電路的估算。（5）掌握?qǐng)D解分析方法和小信號(hào)等效電路分析方法，掌握動(dòng)態(tài)參數(shù)（）的分析方法。（6）掌握多級(jí)放大電路動(dòng)態(tài)參數(shù)的分析方法。第二章雙極型晶體管及其放大電路03六月2024模擬電子技術(shù)9ecb發(fā)射極基極集電極發(fā)射結(jié)集電結(jié)基區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)NPNcbeNPNPNPcbe(a)NPN管的原理結(jié)構(gòu)示意圖(b)電路符號(hào)2-1雙極型晶體管的工作原理Basecollectoremitter

BJT(BipolarJunctionTransistor)，簡(jiǎn)稱晶體管或三極管。03六月202410(c)平面管結(jié)構(gòu)剖面圖圖2-1晶體管的結(jié)構(gòu)與符號(hào)03六月202411結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.三區(qū)二結(jié)2.基區(qū)很?。◣讉€(gè)微米至幾十個(gè)微米）3.e區(qū)重?fù)诫s、c區(qū)輕摻雜、b區(qū)摻雜最輕4.Sc結(jié)>Se結(jié)03六月202412

2-1-1放大狀態(tài)下晶體管中載流子的傳輸過(guò)程一、發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子二、電子在基區(qū)中邊擴(kuò)散邊復(fù)合三、擴(kuò)散到集電結(jié)的電子被集電區(qū)收集（發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏）基區(qū)從厚變薄，兩個(gè)PN結(jié)演變?yōu)槿龢O管，這是量變引起質(zhì)變的一個(gè)實(shí)例。03六月202413圖2―2晶體管內(nèi)載流子的運(yùn)動(dòng)和各極電流cICeIENPNIBRCUCCUBBRBICBO15VbIBNIEPIENICN雙極型三極管的電流傳輸關(guān)系.avi03六月2024142-1-2電流分配關(guān)系cICeIENPNIBRCUCCUBBRBICBObIBNIEPIENICNIBICIE跨越兩個(gè)PN節(jié)，體現(xiàn)了放大作用03六月202415

一、直流電流放大系數(shù)一般cICeIENPNIBRCUCCUBBRBICBObIBNIEPIENICN共基直流電流放大系數(shù)03六月202416一般cICeIENPNIBRCUCCUBBRBICBObIBNIEPIENICN共射直流電流放大系數(shù)03六月202417共射、共基直流電流放大系數(shù)、間關(guān)系03六月202418

若忽略ICBO,則二、IC、IE、IB、三者關(guān)系：03六月2024192―2晶體管伏安特性曲線及參數(shù)全面描述晶體管各極電流與極間電壓關(guān)系的曲線。圖2―3晶體管的三種基本接法（組態(tài)）(a)cebiBiC輸出回路輸入回路(a)共發(fā)射極；(b)共集電極；(c)共基極輸入回路（接信號(hào)源，加入信號(hào)）輸出回路（接負(fù)載，取出信號(hào)）(b)ecbiBiEceiEiCb(c)03六月202420

2―2―1晶體管共發(fā)射極特性曲線

一、共發(fā)射極輸出特性曲線圖2―4共發(fā)射極特性曲線測(cè)量電路μAmAVViBiCUCCUBBRCRB＋－uBE＋－uCE＋－03六月202421圖2―5共射輸出特性曲線共發(fā)射極接法輸出特性曲線.avi03六月202422cICeIENPNIBRCUCCUBBRBICBObIBNIEPIENICN1.放大區(qū)（發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏）（1）uCE

變化時(shí),IC

影響很?。ê懔魈匦裕?）基極電流iB

對(duì)集電極電流iC

的控制作用很強(qiáng)（3）交流電流放大倍數(shù)03六月202423cICeIENPNIBRCUCCUBBRBb2.飽和區(qū)（發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于正向偏置）E結(jié)正偏C結(jié)零偏的正向傳輸（1）iB

一定時(shí)，i

C

比放大時(shí)要?。?）U

CE

一定時(shí)i

B

增大，i

C

基本不變C結(jié)正偏E結(jié)零偏的反向傳輸內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程分解為03六月202424臨界飽和：UCE=UBE，即UCB=0（C結(jié)零偏）。飽和壓降（一般飽和||深度飽和）

UCE(sat)=0.5V||0.3V（小功率Si管）；

UCE(sat)=0.2V||0.1V（小功率Ge管）。關(guān)于飽和區(qū)的說(shuō)明03六月202425cICeIENPNIBRCUCCUBBRBb3.截止區(qū)（發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于反向偏置）三個(gè)電極均為反向電流，所以數(shù)值很小。（1）i

B=-i

CBO

（此時(shí)i

E=0）以下稱為截止區(qū)（2）工程上認(rèn)為：i

B=0以下即為截止區(qū)。因?yàn)樵趇

B=0和i

B=-i

CBO

間，放大作用很弱ICBOIEBO03六月202426

c結(jié)e結(jié)正偏反偏正偏

反偏晶體管的工作狀態(tài)總結(jié)飽和放大截止倒置放大03六月202427

二、共發(fā)射極輸入特性曲線（1）U

CE=0時(shí)，晶體管相當(dāng)于兩個(gè)并聯(lián)二極管，i

B

很大，曲線明顯左移。（2）0<UCE<1時(shí)，隨著UCE增加，曲線右移，特別在0<UCE<UCE(SAT),即工作在飽和區(qū)時(shí)，移動(dòng)量將更大一些。這是由于集電極吸引電子的能力加強(qiáng),使得從發(fā)射區(qū)進(jìn)入基區(qū)的電子更多地流向集電區(qū),流向基極的電流比原來(lái)減小了（3）UCE>1時(shí)，曲線近似重合。03六月202428三、溫度對(duì)晶體管特性曲線的影響T↑，uBE↓：T↑，ICBO↑：T↑，β

↑：T↑，

IC↑：結(jié)論03六月2024292-2-2晶體管的主要參數(shù)

一、電流放大系數(shù)1.共射直流放大系數(shù)反映靜態(tài)時(shí)集電極電流與基極電流之比。2.共射交流放大系數(shù)反映動(dòng)態(tài)時(shí)的電流放大特性。在以后的計(jì)算中，不必區(qū)分。由于，呈線性關(guān)系因此03六月2024304.共基交流放大系數(shù)3.共基直流放大系數(shù)在以后的計(jì)算中，不必區(qū)分。由于，呈線性關(guān)系因此31二、極間反向電流1ICBO發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，集電極—基極間的反向電流，稱為集電極反向飽和電流。2ICEO基極開(kāi)路時(shí)，集電極—發(fā)射極間的反向電流，稱為集電極穿透電流。3.IEBO集電極開(kāi)路時(shí)，發(fā)射極—基極間的反向電流。cICeIENPNIBRCUCCUBBRBICBObIBNIEPIENICNcICeIENPNIBRCUCCUBBRBICBObIBNIEPIENICN1.ICBO2.ICEO3.IEBO由于，呈線性關(guān)系03六月202433三、結(jié)電容包括發(fā)射結(jié)電容Ce

和集電結(jié)電容Cc

四、晶體管的極限參數(shù)1擊穿電壓U(BR)CBO指發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，集電極—基極間的反向擊穿電壓。U(BR)CEO指基極開(kāi)路時(shí)，集電極—發(fā)射極間的反向擊穿電壓。U(BR)CEO<U(BR)CBO。03六月202434U(BR)EBO指集電極開(kāi)路時(shí)，發(fā)射極—基極間的反向擊穿電壓。普通晶體管該電壓值比較小，只有幾伏。2集電極最大允許電流ICM

ICM一般指β下降到正常值的2/3時(shí)所對(duì)應(yīng)的集電極電流。當(dāng)iC>ICM時(shí)，雖然管子不致于損壞，但β值已經(jīng)明顯減小。例如：3DG6(NPN)，U(BR)CBO=115V，

U(BR)CEO=60V，U(BR)EBO=8V。03六月2024353集電極最大允許耗散功率PCM

※

PCM

表示集電極上允許損耗功率的最大值。超過(guò)此值就會(huì)使管子性能變壞或燒毀?！鵓CM與管芯的材料、大小、散熱條件及環(huán)境溫度等因素有關(guān)。

PCM=IC·UCE03六月202436圖2―7晶體管的安全工作區(qū)功耗線過(guò)損耗區(qū)擊穿區(qū)過(guò)流區(qū)03六月2024372―3晶體管直流工作狀態(tài)分析及偏置電路直流工作狀態(tài)分析（靜態(tài)分析）將輸入、輸出特性曲線線性化

（即用若干直線段表示）等效電路（模型）靜態(tài)：由電源引起的一種工作狀態(tài)03六月202438(a)輸入特性近似圖2―8晶體管伏安特性曲線的折線近似uBE0iBUBE(on)0uCEiCUCE(sat)IB＝0(b)輸出特性近似

2―3―1晶體管的直流模型

03六月202439

圖2―9晶體管三種狀態(tài)的直流模型(a)截止?fàn)顟B(tài)模型；(b)放大狀態(tài)模型；(c)飽和狀態(tài)模型(b)ebcβIBIBUBE(on)(a)ebc(c)ebcUBE(on)UCE(sat)03六月202440例1

晶體管電路如圖2―10(a)所示。若已知晶體管工作在放大狀態(tài)，β=100，試計(jì)算晶體管的IBQ，ICQ和UCEQ。ICQ＋－UCEQ270kRBUBB6VIBQUCC12VRC3k(a)電路03六月202441(b)直流等效電路圖2―10晶體管直流電路分析eRBUBE(on)bIBQβIBQcICQUCCRC＋－UCEQ03六月202442

解因?yàn)閁BB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(shí)用圖2―9(b)的模型代替晶體管，便得到圖2--10(b)所示的直流等效電路。由圖可知故有03六月202443

2―3―2晶體管工作狀態(tài)分析

RBUBBUEERERCUCC(a)電路03六月202444RBUBBRCUCCUEEREUBE(on)βIB(b)放大狀態(tài)下的等效電路03六月202445

圖2―11晶體管直流分析的一般性電路RBUBBRCUCCUEEREUBE(on)(c)飽和狀態(tài)下的等效電路UCE(sat)03六月2024461.先判斷晶體管是否處于截止?fàn)顟B(tài)：則晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)；2.再判斷晶體管是處于放大狀態(tài)還是飽和狀態(tài)：晶體管工作狀態(tài)的判斷方法RBUBBUEERERCUCC(a)電路03六月202447∵UBB-UEE-UBE(on)=IBQRB+(1+β)IBQRE方法1：則晶體管處于放大狀態(tài)；則晶體管處于飽和狀態(tài)；∴RBUBBUEERERCUCC(a)電路03六月202448方法2：則晶體管處于放大狀態(tài)；則晶體管處于飽和狀態(tài)；RBUBBUEERERCUCC(a)電路03六月202449晶體管處于飽和狀態(tài)時(shí)：RBUBBUEERERCUCC(a)電路聯(lián)立求解,得出相應(yīng)電流值03六月202450補(bǔ)充例題1電路補(bǔ)充例題1

晶體管電路如下圖所示。已知β=100，試判斷晶體管的工作狀態(tài)。5VRBUBBRERCUCC500KΩ1KΩ2KΩ12V511.先判斷晶體管是否處于截止?fàn)顟B(tài)：∴晶體管不處于截止?fàn)顟B(tài)；2.再判斷晶體管是處于放大狀態(tài)還是飽和狀態(tài)：∵UBB-UBE(on)=IBQRB+(1+β)IBQRE5VRBUBBRERCUCC500KΩ1KΩ2KΩ12V03六月202452∴晶體管處于放大狀態(tài)；5VRBUBBRERCUCC500KΩ1KΩ2KΩ12V03六月202453補(bǔ)充例題2電路補(bǔ)充例題2

晶體管電路如下圖所示。已知β=100，試判斷晶體管的工作狀態(tài)。5VRBUBBRCUCC50KΩ2KΩ12V541.先判斷晶體管是否處于截止?fàn)顟B(tài)：∴晶體管不處于截止?fàn)顟B(tài)；2.再判斷晶體管是處于放大狀態(tài)還是飽和狀態(tài)：∵UBB-UBE(on)=IBQRB5VRBUBBRCUCC50KΩ2KΩ12V則∴晶體管不可能處于放大區(qū)，而應(yīng)工作在飽和區(qū)；5VRBUBBRCUCC50KΩ2KΩ12V03六月202456例2

晶體管電路及其輸入電壓ui的波形如圖2--12(a),(b)所示。已知β=50，試求ui作用下輸出電壓uo的值，并畫(huà)出波形圖。R33kUCC5VRB39kui＋－＋－uo(a)電路03六月20245705tuo/V0.3(c)uo波形圖03tui/V(b)ui波形圖58

解當(dāng)ui=0時(shí)，UBE=0，則晶體管截止。此時(shí)，ICQ=0,uo=UCEQ=UCC=5V。當(dāng)ui=3V時(shí)，晶體管導(dǎo)通且有

而集電極臨界飽和電流為因?yàn)镽33kUCC5VRB39kui＋－＋－uo(a)電路59所以晶體管處于飽和。ICQ≈IC(sat)=1.4mA，uo=UCEQ=UCE(sat)=0.3V。uo波形如圖2―12(c)所示。R33kUCC5VRB39kui＋－＋－uo(a)電路05tuo/V0.3(c)uo波形圖03tui/V(b)ui波形圖03六月202460

2―3―3放大狀態(tài)下的偏置電路

一、固定偏流電路圖2―13固定偏流電路RBUCCRC只要合理選擇RB，RC的阻值，晶體管將處于放大狀態(tài)。03六月202461若T↑，則IC↑導(dǎo)致UCEQ

↓即：電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q(UCEQ,ICQ)不穩(wěn)定。RBUCCRC固定偏流電路的缺點(diǎn)03六月202462二、電流負(fù)反饋型偏置電路圖2―14電流負(fù)反饋型偏置電路RBUCCRCRE若

ICQIEQUEQ(=IEQRE)UBEQ(=UBQ-UEQ)IBQICQ03六月202463三、分壓式偏置電路(a)電路RB1UCCRCRERB2圖2―15分壓式偏置電路兼顧UCEQ為確保UB固定I1≈

I2>>IBQRB1、RB2的取值愈小愈好增大電源UCC的無(wú)謂損耗取I1I2UB=?03六月202464RB1UCCRCRERB2(b)用戴維南定理等效后的電路UCCRCRERBUBB圖2―15分壓式偏置電路baRCRERB1UCCRB2ba

RB=RB1‖RB203六月202465UCCRCRERBICQUBBIBQI1≈

I2>>IBQ與等價(jià)I1≈

I2>>IBQ當(dāng)時(shí)所以

RB=RB1‖RB203六月202466RB1UCCRCRERB2

UEQ(=IEQRE)ICQ分壓式偏置電路如何穩(wěn)定Q點(diǎn)?若

ICQIEQUBEQ(=UBQ-UEQ)IBQ03六月202467例3

電路如圖2―15(a)所示。已知β=100,UCC=12V,RB1=39kΩ,RB2=25kΩ,RC=RE=2kΩ，試計(jì)算工作點(diǎn)ICQ和UCEQ。

解RB1UCCRCRERB203六月202468若按估算法直接求ICQ，則：RB1UCCRCRERB2誤差：03六月2024692―4放大器的組成及其性能指標(biāo)

圖2―16共射極放大電路RCUo＋V＋Us＋－Rs＋－UiC1RB(UCC)C2RL＋－US、RS：正弦信號(hào)源電壓及內(nèi)阻UCC：直流電源RB：基極偏置電阻RC：集電極負(fù)載電阻RL：負(fù)載電阻C1(C2)：耦合電容UCC03六月202470（1）直流偏置使放大器工作在放大區(qū)。（2）當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置在放大區(qū)后，就要疊加需要放大的交流小信號(hào)US，為了不影響電路的直流工作(靜態(tài)工作點(diǎn))。必須選擇合理的疊加方式。該圖采用阻容耦合連接方式。（3）選擇合適的電容C1、C2使其電容阻抗對(duì)交流信號(hào)近似短路，這樣交流信號(hào)可以無(wú)損耗的送入輸入端。而電容對(duì)直流信號(hào)而言，又近似開(kāi)路。放大電路中各元件的作用03六月202471

2―4―1基本放大器的組成原則(1)晶體管偏置在放大狀態(tài)，且有合適的工作點(diǎn)。(2)輸入信號(hào)必須加在基極—發(fā)射極回路。(3)須有合理的信號(hào)通路。只有一個(gè)放大管的放大器，共有三種組態(tài)。需進(jìn)行交流分析需進(jìn)行直流分析RCUoUs＋V＋＋－Rs＋－UiC1RB(UCC)C2RL＋－UCC03六月202472

2―4―2直流通路和交流通路分析對(duì)象：直流成份、直流通路（偏置電路）直流（靜態(tài)）分析：交流（動(dòng)態(tài)）分析：加入交流信號(hào)，即ui≠0當(dāng)放大器沒(méi)有送入交流信號(hào)時(shí)，即ui=0分析對(duì)象：交流成分、交流通路03六月202473（1）畫(huà)直流通路的原則①C開(kāi)路②L短路（2）畫(huà)交流通路的原則①C短路②直流電源對(duì)地短路（恒壓源處理）03六月202474圖2―17共射放大器的交、直流通路RBUCCRC(a)直流通路RCUoUs＋V＋＋－Rs＋－UiC1RB(UCC)C2RL＋－UCC(b)交流通路RCUoUs＋－RsRBRL＋－IiIo習(xí)慣用有效值畫(huà)交、直流通路練習(xí)題幾種常見(jiàn)的偏置電路圖2―17共射放大器的交、直流通路RCUoUs＋V＋＋－Rs＋－UiC1RB(UCC)C2RL＋－UCC03六月20247503六月202476

2―4―3放大器的主要性能指標(biāo)圖2―18放大器等效為有源二端口網(wǎng)絡(luò)的框圖放大的基本概念①幅度增大（放大）②頻譜不變（波形）線性放大器Io+_Uo+_UiIi信號(hào)源負(fù)載信號(hào)源負(fù)載放大器二端口網(wǎng)絡(luò)通用模型UoIoUiIi03六月202477電壓放大器互導(dǎo)放大器互阻放大器電流放大器03六月202478＋－UsAuoUiRL＋－RsUiRi＋－Ro＋－UoIsAisIiRLRsRiRoIoIiAroIiRLRi＋－Ro＋－UoIsIiRoAgsUiRLRiRoIoUs＋－Rs＋－Ui

圖2―19放大器二端口網(wǎng)絡(luò)模型(a)電壓放大器(b)電流放大器(c)互導(dǎo)放大器(d)互阻放大器低頻小信號(hào)放大器的三個(gè)主要指標(biāo):放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻03六月202479

一、放大倍數(shù)A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)其中，Au和Ai為無(wú)量綱的數(shù)值，而Ag的單位為西門(mén)子(S)，Ar的單位為歐姆(Ω)。有時(shí)為了方便，Au和Ai可取分貝(dB)為單位，即03六月202480二、輸入電阻Ri＋－UsAuoUiRL＋－RsUiRi＋－Ro＋－Uo(a)電壓放大器Ii三、輸出電阻Ro＋－UsAuoUiRL＋－RsUiRi＋－Ro＋－Uo(a)電壓放大器IiIo加壓求流法03六月20248103六月202482

四、非線性失真系數(shù)THD由于小信號(hào)非線性失真很小，一般只在大信號(hào)工作時(shí)才考慮THD指標(biāo)。普通功放THD在（1～10%），高保真功放在1%之內(nèi)。當(dāng)輸入某一頻率的正弦信號(hào)時(shí)，其輸出波形中除基波I1m成分之外，還包含有一定數(shù)量的諧波In,n=2,3,…，該失真為非線性失真。它是由放大電路中的非線性器件引起。03六月202483放大器對(duì)輸入信號(hào)中的不同頻率分量具有不同的放大倍數(shù)和附加相移，輸出波形相對(duì)輸入波形產(chǎn)生畸變，稱為放大器的線性失真或頻率失真。這是由于放大器中含有線性電抗元件引起。

五、線性失真兩種失真的區(qū)別線性失真僅使信號(hào)中各頻率分量的幅度和相位發(fā)生相對(duì)變化，但不會(huì)產(chǎn)生新的頻率分量；非線性失真則產(chǎn)生了新的頻率分量。下次課預(yù)習(xí)要求１.預(yù)習(xí)2―5放大器圖解分析法２.什么叫直流負(fù)載線？什么叫交流負(fù)載線？它們的斜率如何確定？３.如何確定放大器的輸出動(dòng)態(tài)范圍？03六月2024842-82-102-13作業(yè)03六月2024852―5放大器圖解分析法

2―5―1直流圖解分析RCUoUs＋V＋＋－Rs＋－UiC1RB(UCC)C2RL＋－UCCRBUCCRCIBQICQ＋－UCEQRCUoUi＋－RBRL＋－ΔiBΔiC＋－ΔUCE03六月2024模擬電子技術(shù)87圖2―20共射放大器的直流、交流通路RBUCCRCIBQICQ＋－UCEQRCUoUi＋－RBRL＋－ΔiBΔiC＋－ΔUCE(a)直流通路(b)交流通路03六月2024模擬電子技術(shù)88iB＝IBQuCE0NQMiCUCEQUCCICQUCCRC(a)直流負(fù)載線與Q點(diǎn)由于UCC↓，導(dǎo)致收音機(jī)聲音混濁不清。圖2―21放大器的直流圖解分析03六月2024模擬電子技術(shù)89圖2―21放大器的直流圖解分析(b)Q點(diǎn)與RB、RC的關(guān)系uCE/V21012012340μA30μA20μA10μAiC/mA4684MNQRBQ3Q2Q4RCRBQ1RC03六月2024模擬電子技術(shù)90例4在圖2―20(a)電路中，若RB=560kΩ,RC=3kΩ,UCC=12V，晶體管的輸出特性曲線如圖2―21(b)所示，試用圖解法確定直流工作點(diǎn)。解取UBEQ=0.7V，由估算法可得在輸出特性上找兩個(gè)特殊點(diǎn)：當(dāng)uCE=0時(shí)，iC=UCC/RC=12/3=4mA，得M點(diǎn)；當(dāng)iC=0時(shí)，uCE=UCC=12V，得N點(diǎn)。由圖中Q點(diǎn)的坐標(biāo)可得，ICQ=2mA,UCEQ=6V。03六月2024模擬電子技術(shù)912―5―2交流圖解分析瞬時(shí)值直流值交流值RCUoUs＋V＋＋－Rs＋－UiC1RB(UCC)C2RL＋－UCCRBUCCRCIBQICQ＋－UCEQRCUoUi＋－RBRL＋－ΔiBΔiC＋－ΔUCE03六月2024模擬電子技術(shù)93iBIBQtiBIBQuBEuBEtiBmaxiBminQUBEQ(a)輸入回路的工作波形圖2―22放大器的交流圖解分析03六月2024模擬電子技術(shù)94圖2―22放大器的交流圖解分析(b)輸出回路的工作波形QiCiBmaxiBminiCICQttuCEuCEUCCUCEQICQRL′ICQUCCRC交流負(fù)載線k＝－RL′1Q1Q2IBQA放大電路的動(dòng)態(tài)圖解分析.avi03六月2024模擬電子技術(shù)95圖2―23共射極放大器的電壓、電流波形03六月2024模擬電子技術(shù)962-5-3直流工作點(diǎn)與放大器非線性失真的關(guān)系Q交流負(fù)載線iC0t0iCiBuCEuCE0t(a)截止失真圖2―24Q點(diǎn)不合適產(chǎn)生的非線性失真03六月2024模擬電子技術(shù)97圖2―24Q點(diǎn)不合適產(chǎn)生的非線性失真(b)飽和失真Q交流負(fù)載線iCiCiB0tuCEuCE0t0放大器的截止失真和飽和失真.avi03六月2024模擬電子技術(shù)98

Uopp=2Uom放大器輸出動(dòng)態(tài)范圍：受截止失真限制，其最大不失真輸出電壓的幅度為因飽和失真的限制，最大不失真輸出電壓的幅度為其中較小的即為放大器最大不失真輸出電壓的幅度，而輸出動(dòng)態(tài)范圍Uopp則為該幅度的兩倍，即放大器的最大不失真輸出幅度.avi03六月2024模擬電子技術(shù)992―6放大器的交流等效電路分析法2―6―1晶體管交流小信號(hào)電路模型交流工作狀態(tài)分析（動(dòng)態(tài)分析）在Q點(diǎn)處對(duì)輸入、輸出特性曲線線性化

（即用直線段表示）Q點(diǎn)處的交流小信號(hào)等效電路（線性等效模型）便于交流參數(shù)計(jì)算，適用于小信號(hào)狀態(tài)。03六月2024模擬電子技術(shù)100

一、混合π型電路模型

圖2―25晶體管放大過(guò)程分析及電路模型uceib＋－＋－ubeicgmube＋－ube＋－ucerbercerbcbce(a)共發(fā)射極晶體管(b)電路模型03六月2024模擬電子線路101因?yàn)椋赒點(diǎn)處，將輸入、輸出特性曲線線性化03六月2024模擬電子線路1022.ic=gmube

03六月2024模擬電子線路103晶體管電路模型見(jiàn)圖2―25（b）gmube＋－ube＋－ucerbercerbcbce03六月2024模擬電子線路104cebrbb′rcc′PN＋N＋NCb′cCb′eree′b′

圖2―26平面管結(jié)構(gòu)示意圖b′：基區(qū)的理論基極r

bb′通常取值200Ω03六月2024模擬電子線路105gmube＋－ube＋－ucercebcerbb′Cb′crb′eb′rb′c′Cb′e(a)高頻時(shí)的電路模型圖2―27完整的混合π型電路模型03六月2024模擬電子線路106(b)低頻時(shí)的電路模型圖2―27完整的混合π型電路模型gmube＋－ube＋－ucercebcerbb′rb′eb′rb′c′03六月2024模擬電子線路107

二、低頻H參數(shù)電路模型適用范圍：線性四端網(wǎng)絡(luò)＋－＋－uBEuCEiBiC取iB和uCE為自變量，則有：電路的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)很多，如：Z參數(shù)，Y參數(shù)，A參數(shù)，H參數(shù)等。低頻、小信號(hào)（振幅2.6mV左右）交流信號(hào)。03六月2024模擬電子線路108因?yàn)?，在Q點(diǎn)處，將輸入、輸出特性曲線線性化所以，duBE、

diC等式成立→ΔuBE

、

Δ

iC等式成立ube

、ic等式成立

Ube、Ic等式成立←交流值有效值

（正弦量）03六月2024模擬電子技術(shù)109輸出交流短路時(shí)的輸入電阻輸入交流開(kāi)路時(shí)的反向電壓傳輸系數(shù)輸出交流短路時(shí)的電流放大系數(shù)輸入交流開(kāi)路時(shí)的輸出電導(dǎo)03六月2024模擬電子技術(shù)110＋－Ube＋－Ucebcehiehoe1hfeIbIcIb＋－h(huán)reUce圖2―28共發(fā)射極晶體管H參數(shù)電路模型03六月2024模擬電子技術(shù)111圖2―29在特性曲線上求H參數(shù)的方法uBEQIBQΔuBEiB(a)ΔiB0UBEQuCE＝UCEQ輸入電阻03六月2024模擬電子技術(shù)112uBEQIBQΔuBEiB(b)0uBE1uCE1uCE2ΔuCEuBE2圖2―29在特性曲線上求H參數(shù)的方法反向電壓傳輸系數(shù)03六月2024模擬電子技術(shù)113圖2―29在特性曲線上求H參數(shù)的方法電流放大系數(shù)03六月2024模擬電子技術(shù)1140iCuCE(d)QUCEQIBQiC2iC1ΔiCuCE2uCE1ΔuCE圖2―29在特性曲線上求H參數(shù)的方法輸出電導(dǎo)03六月2024模擬電子技術(shù)115iCUA0UCEQuCEICQΔuCEQΔiCIBQ圖2―30利用厄爾利電壓求hoe03六月2024模擬電子技術(shù)116Uce＝0＋－Ubercebcerbb′rb′eb′rb′cIbgmUbe′Ic圖2―31求H參數(shù)用的混合π型電路(a)輸出交流短路的混合π型電路03六月2024模擬電子技術(shù)117圖2―31求H參數(shù)用的混合π型電路(b)輸入交流開(kāi)路的混合π型電路＋－Ubercebcerbb′rb′eb′rb′cgmUbe′IcIb＝0＋－Uce03六月2024模擬電子技術(shù)11803六月2024模擬電子技術(shù)119如果忽略r

b′c的影響，則式(2―40)可簡(jiǎn)化為···1KΩ左右···20～200···10-5···10-3～10-403六月2024模擬電子技術(shù)120圖2―32實(shí)用的低頻H參數(shù)電路模型03六月2024模擬電子技術(shù)121

2-6-2共射極放大器的交流等效電路分析法根據(jù)直流通路估算直流工作點(diǎn)確定放大器交流通路、交流等效電路計(jì)算放大器的各項(xiàng)交流指標(biāo)03六月2024模擬電子技術(shù)122＋－－＋＋－UoUiUsRsRB2＋C1RECE＋RLUCCRCRB1＋C2圖2―33共射極放大器及其交流等效電路(a)電路03六月2024模擬電子技術(shù)123(b)交流等效電路圖2―33共射極放大器及其交流等效電路UiRi＋＋－－RsRB2rbeIiRCRLUo＋－eIbβIbrceRoIcIobcRB103六月2024模擬電子技術(shù)1241.電壓放大倍數(shù)Au輸出、輸入電壓反相03六月2024模擬電子技術(shù)125關(guān)于電壓放大倍數(shù)Au的討論03六月2024模擬電子技術(shù)126

2.電流放大倍數(shù)Ai03六月2024模擬電子技術(shù)1273.輸入電阻Ri4.輸出電阻Ro5.源電壓放大倍數(shù)Aus03六月2024模擬電子技術(shù)1286.發(fā)射極接有電阻RE時(shí)的情況

圖2―35發(fā)射極接電阻時(shí)的交流等效電路03六月2024模擬電子技術(shù)129Ri=RB1‖RB2‖R′03六月2024模擬電子技術(shù)130例5在圖2―33(a)電路中，若RB1=75kΩ，RB2=25kΩ,RC=RL=2kΩ,RE=1kΩ,UCC=12V，晶體管采用3DG6管，β=80,r

bb′=100Ω,Rs=0.6kΩ,試求該放大器的直流工作點(diǎn)ICQ、UCEQ及Au,Ri,Ro和Aus等項(xiàng)指標(biāo)。

解按估算法計(jì)算Q點(diǎn)：03六月2024模擬電子技術(shù)13103六月2024模擬電子技術(shù)132例6

在上例中，將RE變?yōu)閮蓚€(gè)電阻RE1和RE2串聯(lián)，且RE1=100Ω,RE2=900Ω，而旁通電容CE接在RE2兩端，其它條件不變，試求此時(shí)的交流指標(biāo)。解由于RE=RE1+RE2=1kΩ，所以Q點(diǎn)不變。對(duì)于交流通路，現(xiàn)在射極通過(guò)RE1接地。此時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)分別為03六月2024模擬電子技術(shù)133可見(jiàn)，RE1的接入，使得Au減小了約10倍。但是，由于輸入電阻增大，因而Aus與Au的差異明顯減小了。03六月2024模擬電子技術(shù)1342―7共集電極放大器和共基極放大器

2―7―1共集電極放大器＋－－＋UoUiUsRsRB2C1RERLUCCRB1＋C2(a)電路03六月2024模擬電子技術(shù)135圖2―36共集電極放大器及交流等效電路(b)交流等效電路UiRi＋＋－－RsUsRB1IbRoRB2rbeβIbbcIcIeRERLIoRi′Iie03六月2024模擬電子技術(shù)1361.電壓放大倍數(shù)Au因而式中：

03六月2024模擬電子技術(shù)1372.電流放大倍數(shù)Ai在圖2―36(b)中，當(dāng)忽略RB1、RB2的分流作用時(shí)，則Ib=Ii，而流過(guò)RL的輸出電流Io為由此可得03六月2024模擬電子技術(shù)1383.輸入電阻Ri03六月2024模擬電子技術(shù)1394.輸出電阻Ro

圖2―37求共集放大器Ro的等效電路式中：而03六月2024模擬電子技術(shù)140所以，輸出電阻03六月2024模擬電子技術(shù)141

2―7―2共基極放大器C1－＋Ui＋RE＋C2RCRB1RB2＋CB－＋UoRLUCC(a)共基極放大電路03六月2024模擬電子技術(shù)142

圖2―38共基極放大器及其交流等效電路(b)交流等效電路Ii－＋UiRERiIerbeRi′βIbIcRCRoRLIo－＋UoIb03六月2024模擬電子技術(shù)1431.電壓放大倍數(shù)AuIi－＋UiRERiIerbeRi′βIbIcRCRoRLIo－＋UoIb03六月2024模擬電子技術(shù)1442.電流放大倍數(shù)AiIi－＋UiRERiIerbeRi′βIbIcRCRoRLIo－＋UoIb03六月2024模擬電子技術(shù)1453.輸入電阻RiIi－＋UiRERiIerbeRi′βIbIcRCRoRLIo－＋UoIb03六月2024模擬電子技術(shù)1464.輸出電阻RoIi－＋UiRERiIerbeRi′βIbIcRCRoRLIo－＋UoIb03六月2024模擬電子技術(shù)147

2―7―3三種基本放大器性能比較03六月2024模擬電子技術(shù)14803六月2024模擬電子技術(shù)1492―8放大器的級(jí)聯(lián)2―8―1級(jí)間耦合方式3.直接耦合方式1.阻容耦合方式2.變壓器耦合方式如：收音機(jī)中用的中周（中頻變壓器）。廣泛用于集成電路中。4.光電耦合方式03六月2024模擬電子技術(shù)150圖2―39阻容耦合與變壓器耦合的方框圖＋－UiRi2A1A2＋－UoC(a)阻容耦合框圖＋－UiRi2A1A2＋－UoN2N1Ri2′(b)變壓器耦合框圖03六月2024模擬電子技術(shù)151UoRE2UCCUoUCC(a)墊高后級(jí)的發(fā)射極電位03六月2024模擬電子技術(shù)152(b)穩(wěn)壓管電平移位UoUCC03六月2024模擬電子技術(shù)153(c)電阻和恒流源電平移位UCCUoQUiQRIoUoUCCNPNPNP圖2―40直接耦合電平配置方式實(shí)例(d)NPN、PNP管級(jí)聯(lián)03六月2024模擬電子技術(shù)1542―8―2級(jí)聯(lián)放大器的性能指標(biāo)計(jì)算03六月2024模擬電子技術(shù)1552―8―3組合放大器一、CC―CE和CE―CC組合放大器＋－UoRB1Ri↑RB2RC2RLRo－＋Ui＋－UsRsRE1Ro1↓V1V2(a)CC―CE電路03六月2024模擬電子技術(shù)156圖2―42CC―CE和CE―CC組合放大器(b)CE―CC電路＋－UoRB1RiRB2RLRo↓－＋UiV1RC1Ri2↑RE2V203六月2024模擬電子技術(shù)157例8

放大電路如圖2―43所示。已知晶體管β=100,rbe1=3kΩ,rbe2=2kΩ,rbe3=1.5kΩ，試求放大器的輸入電阻、輸出電阻及源電壓放大倍數(shù)。

圖2―43例8電路Rs＋－UsRE15.3kRRC23kRE33k－UEE(－6V)RLUo－＋0.2kVD1V1V2V3(＋6V)＋UCC2kVZ03六月2024模擬電子技術(shù)158解該電路為共集、共射和共集三級(jí)直接耦合放大器。(1)輸入電阻Ri：Rs