[理学]半导体三极管课件.ppt

1、晶体三极管及其基本放大电路 有有NPN和和PNP两种结构类型。核心部分都是两个两种结构类型。核心部分都是两个PN结。结。3AX313DG63AD6(a)外形示意图5.1 晶体管的结构和类型晶体管的结构和类型NNPcbeSiO2绝缘层(b)NPN硅管结构图 (平面型)N型锗铟球NcbeP铟球(c)PNP锗管结构图 （合金型）c集电极b基极集电区PN基区发射区P集电结发射结e发射极ebcPNP型型c集电极b基极集电区NP基区发射区N集电结发射结e发射极ebcNPN型型 三极管在结构上的两个特点：三极管在结构上的两个特点：(1)(1)掺杂浓度：发射区掺杂浓度：发射区集电区集电区基区；基区；(2)(2

2、)基区必须很薄。基区必须很薄。当前国内生产的硅晶体管多为当前国内生产的硅晶体管多为NPN型（型（3D系列）系列）锗晶体管多为锗晶体管多为PNP型（型（3A系列）系列）内部条件内部条件 外部条件外部条件 发射结正偏，集电结反偏。发射结正偏，集电结反偏。电路接法：共基接法。电路接法：共基接法。NPNVEEVCCiBRcReiEiCbec5.1.2 晶体管的电流分配关系和放大作用晶体管的电流分配关系和放大作用 共射接法。共射接法。RbVBBVCCRciBiCbecNPNuBEuCEiEuBC+发射区向基区注入电子的过程发射区向基区注入电子的过程 电子在基区中的扩散过程电子在基区中的扩散过程 电子被集

3、电极收集的过程电子被集电极收集的过程 iBiCiEVCCVBBRbNPN(a)载流子运动情况载流子运动情况iBNiCnICBO1.晶体管内部载流子的运动晶体管内部载流子的运动iBiEiCnICBOiEiBRbVBBVCCiC(b)各极电流分配情况各极电流分配情况BnECiiinCCCBOiiIBBCBOiiI2.晶体管的电流分配关系晶体管的电流分配关系nCBiiCBCBOBCBOCBOiiIiIInCBiiCBCEOiiIEBBCBOBCEOCB(1)(1)(1)(1)iiiIiIiiBCEOCiIi CEOCBO(1)II令BCBO(1)iIiB对对iC的控制作用的大小的控制作用的大小iBi

4、EiCnICBOiEiBRbVBBVCCiC(b)各极电流分配情况各极电流分配情况BnECiiinCCCBOiiIBBCBOiiICBiiCEO0I穿透电流穿透电流 本质：本质：iB对对iC或或iE对对iC的控制作用的控制作用为什么能实现放大呢？为什么能实现放大呢？输入信号负载VEEVCCecbiEiC晶体管共基电路晶体管共基电路iBiC输入信号负载VCCVBB晶体管共射电路晶体管共射电路3.晶体管的放大作用晶体管的放大作用 PNP管与管与NPN管之间的差别：管之间的差别：(1)电压极性不同。电压极性不同。(2)电流方向不同。电流方向不同。VBBVCCbceiBiCiE(a)NPN型VBBVC

5、CbceiBiCiE(b)PNP型4.关于关于PNP型晶体管型晶体管 表示晶体管各极间电压和电流之间的关系曲线。表示晶体管各极间电压和电流之间的关系曲线。bceiBiEiCuBCuCEuBE+-+-+-NPN型晶体管的电压和电流参考方向型晶体管的电压和电流参考方向 iC+iB=iE uCE=uBEuBC 以发射极为公共端，画出以发射极为公共端，画出iC、iB，uCE和和uBE四个量的关系四个量的关系曲线，称为共射极特性曲线。曲线，称为共射极特性曲线。5.1.3 晶体管的特性曲线晶体管的特性曲线 晶体管有三个电流三个电压：晶体管有三个电流三个电压：共射输入特性共射输入特性共射输出特性共射输出特性

6、以以uCE为参变量的为参变量的iBuBE曲线曲线以以iB为参变量的为参变量的iCuCE曲线曲线CEuBEBufi)(iB(mA)uBE(V)0.20.40.60.80.020.040.060.0801.共射输入特性共射输入特性 输入特性曲线与二极管的正向输入特性曲线与二极管的正向伏安特性曲线类似。伏安特性曲线类似。存在死区电压：存在死区电压：Ur=0.5V(Si)Ur=0.1V(Ge)正常工作时：正常工作时：uBE=0.7V(Si)uBE=0.2V(Ge)cbeiBiEiCuBCuCEuBE+-+-+-晶体管的结构和类型晶体管的结构和类型ebcebc内部条件内部条件 外部条件外部条件 发射结正

7、偏，集电结反偏。发射结正偏，集电结反偏。电流分配关系和放大作用电流分配关系和放大作用ECBiiiBCEOCiIi CBiiiBiEiCnICBOiEiBRbVBBVCCiC各极电流分配情况各极电流分配情况iBiC输入信号负载VCCVBB1.共射输入特性共射输入特性iB(mA)uBE(V)0.20.40.60.80.020.040.060.080uCE=0V1V5V3DG4的输入特性的输入特性20(a)3AX1的输出特性的输出特性iC(mA)-uCE(V)iB=00.02mA0.04mA0.06mA0.08mA0.10mA0.12mA0.14mA0.16mA0.18mA放放大大区区截止区截止区饱

8、和区饱和区204682026810 122.共射输出特性共射输出特性晶体管的特性曲线晶体管的特性曲线BiCECufi|)(iC(mA)uCE(V)iB=00.02mA0.04mA0.06mA0.08mA0.10mA0.12mA0.14mA0.16mA0.18mA放放大大区区截止区截止区饱和区饱和区204682026810 122.共射输出特性共射输出特性 iB0，集电结发射结都反向偏置，集电结发射结都反向偏置 特点特点:iC很小，基本不导通。很小，基本不导通。晶体管基本失去放大作用。晶体管基本失去放大作用。截止区截止区 饱和区饱和区 集电结和发射结都处于正向偏置（集电结和发射结都处于正向偏置（

9、uCE0，uCEuBE特点：特点：iB固定，固定，uCE增加增加iC略有增加。略有增加。uCE固定，固定，iB变化变化iC变化很大，变化很大，iB对对iC的强烈控制作用。的强烈控制作用。放大区放大区5.1.4 晶体管的主要参数晶体管的主要参数BCEOCiIi BCii 1.电流放大系数电流放大系数共射直流电流放大系数共射直流电流放大系数0.823468-uCE(V)iC(mA)iB=00.02mA0.040.060.080.10.14B0 3AX3的输出特性的输出特性5504.08.03 BCEOCiIi 共射交流短路电流放大系数共射交流短路电流放大系数常数CEBCuiiuCE(V)iC(mA

10、)051015483.368.81216CDA20406080iB=100A3DG6的输出特性的输出特性13804.05.5 BCii C：iC=8.8mA，iB=60A；D:iC=3.3mA，iB=20A，对于实际晶体管对于实际晶体管 发射极开路，集电极与基极之间加反向电压时产生的电流发射极开路，集电极与基极之间加反向电压时产生的电流(a)NPN管AICBOV2.极间反向电流极间反向电流 集集-基极反向饱和电流基极反向饱和电流ICBO ICBO是少数载流子电流，受温度影响大，是少数载流子电流，受温度影响大，ICBO越小越好。越小越好。穿透电流穿透电流ICEO 基极开路，集电极与发射极间加反基

11、极开路，集电极与发射极间加反向电压时的集电极电流。向电压时的集电极电流。AbceICEO(a)NPN管管CBOCEOII)1(大的三极管的温度稳定性较差大的三极管的温度稳定性较差受温度影响大受温度影响大,PCM=iCuCE3.极限参数极限参数 集电极最大允许耗散功率集电极最大允许耗散功率PCM3DG4的安全工作区 基极开路时，集电极基极开路时，集电极-发射极间发射极间的反向击穿电压。的反向击穿电压。集射极反向击穿电压集射极反向击穿电压U(BR)CEO 集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM 集电极电流如果超过集电极电流如果超过ICM，晶体管的放大性能就要下降。，晶体管的放大性能就要下降。P

12、CM、U(BR)CEO和和ICM三个极限参数，决定了晶体管的安三个极限参数，决定了晶体管的安全工作区。全工作区。uCE(V)iC(mA)iB=1.0mA0.80.60.40.201020300102030405060ICM20功率损耗线U(BR)CEOn 随信号频率升高而下降随信号频率升高而下降ffT104105106107108101001000100.7070f的频率特性用来评价晶体管高频放大性能的参数。用来评价晶体管高频放大性能的参数。4.频率参数频率参数 共发射极截止频率共发射极截止频率f 特征频率特征频率fTn 下降到等于下降到等于1时的频率时的频率n通常高频晶体管都用通常高频晶体管

13、都用fT来表征它的高频放大特性。来表征它的高频放大特性。5.1.5 温度对晶体管参数的影响温度对晶体管参数的影响对对ICBO的影响的影响对对 的影响的影响对基对基-射电压射电压uBE的影响的影响少数载流子形成的电流，温度每升高少数载流子形成的电流，温度每升高10，ICBO增加约一倍。增加约一倍。温度每升高温度每升高1，增加约增加约(0.51)%uCE(V)iC(mA)05101512302040iB=60A输出特性输出特性02040iB=60A25100温度每升高温度每升高l，|uBE|大约减小大约减小2mV。iB(uA)uBE(V)0.30.60.940uCE=2V输入特性输入特性25150

14、1235.2.1 放大电路的组成及工作原理放大电路的组成及工作原理5.2.2 图解分析法图解分析法 5.2.3 计算分析法计算分析法5.2.4 放大电路的放大电路的3种接法种接法5.2.5 稳定工作点的放大电路稳定工作点的放大电路5.2.6 多级放大电路多级放大电路5.2.7 放大器的通频带放大器的通频带5.2 放大电路基础放大电路基础 放大电路的功能及性能指标放大电路的功能及性能指标 功能功能：将微弱的电信号（电压、电流、功率）放大到所：将微弱的电信号（电压、电流、功率）放大到所需要的数值，从而使电子设备的终端执行元件（如继电需要的数值，从而使电子设备的终端执行元件（如继电器、扬声器、仪表等

15、）有所动作或显示。器、扬声器、仪表等）有所动作或显示。放放大大器器RsusRLVK开关开关图图5-1放大电路的功能框图放大电路的功能框图信号源信号源负载负载直流电源直流电源向放大器提供向放大器提供输入的电信号输入的电信号提供足够的放大提供足够的放大能力并尽可能减能力并尽可能减小失真小失真终端执终端执行元件行元件提供放大所需提供放大所需能源能源 放大倍数放大倍数 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻 最大不失真输出电压幅值最大不失真输出电压幅值 非线性失真系数非线性失真系数 最大输出功率和效率等最大输出功率和效率等放大电路的性能指标放大电路的性能指标 usuoRsRbVBBTRcVCCRLuiuB

16、EiEiBiCbceuCE输入回路输入回路输出回路输出回路放大电路组成的原则放大电路组成的原则保证保证T T处于放大区。处于放大区。输入信号得到足够的放大和顺利地传送。输入信号得到足够的放大和顺利地传送。共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成晶体管晶体管T：放大元件放大元件。要保证。要保证集电结反偏集电结反偏,发射结正偏发射结正偏,使晶使晶体管工作在放大区体管工作在放大区。基极电源基极电源VBB与基极电阻与基极电阻Rb:使发射结处于正偏，并提供使发射结处于正偏，并提供大小适当的基极电流。大小适当的基极电流。集电极电源集电极电源VCC:为电路提供能为电路提供能量。并保证集电结反偏。量。并保

17、证集电结反偏。集电极电阻集电极电阻RC:将电流放大转将电流放大转变为电压放大。变为电压放大。直流量：符号、下标均大写，如直流量：符号、下标均大写，如IB。交流量：符号、下标均小写，如交流量：符号、下标均小写，如ib。总瞬时值：符号小写，下标大写，如总瞬时值：符号小写，下标大写，如iB。符号说明符号说明RsRbVBBTRcVCCRLuiuBEiEiBiCuCEusuoiB=IB+ibbI交流有效值：交流有效值：Ib 交流幅值：交流幅值：Ibm交流分量的复数形式：交流分量的复数形式：输入信号输入信号ui=0RbIBICIEVCCUBEUCERCIRcVBBui=0+直流状态直流状态直流通路（直流偏

18、置电路）直流通路（直流偏置电路）放大电路的工作原理放大电路的工作原理(1)(1)静态静态RsusRLuouBE=UBE uo=uCE=UCE UBEIBICUCEuBEtOiBtOiCtOuCEtOICUCEOIBUBEO结论：结论：QIBUBEQUCEICsin(mV)iimuUttUUusinbemBEBE(2)(2)动态动态输入信号输入信号ui02uBE0iBt 0IB+IbmIB-IbmuBE2t 0UBERbiBiCiEVCCuBEuCERCiRcVBBui+uO+uBE0iBQUBEIBBBbmsiniIItCCCccmcsinVI RIRtCEcemsinUUtRbiBiCiEV

19、CCuBEuCERCiRcVBBui+(b)ui0uO+uO与输入电压与输入电压ui反相，或者说相位差反相，或者说相位差180。180表示相位相反。表示相位相反。CCcCViRoCEcemsin(180)UUttUUusinbemBEBEBBbmsiniIItCBbmCcmsinsinBiiIItIItcCECCcRuViRooCECEcemsin(180)uuUUtl各处波形各处波形uit0RbiBiCiEVCCuBEuCERCiRcVBBui+uO+ubet0uBEt0UBEt0ibt0iBt0IBt0ict0iCt0ICt0uCEt0UCEt0ucet0结论：结论：图解分析法：利用晶体管

20、的特性曲线以及负载线等，图解分析法：利用晶体管的特性曲线以及负载线等，用作图的方法直接描绘出各有关的电压、电流波形；用作图的方法直接描绘出各有关的电压、电流波形；计算分析法：是将晶体管简化成线性等效电路，然计算分析法：是将晶体管简化成线性等效电路，然后对整个放大电路进行计算，求出各有关的电压、后对整个放大电路进行计算，求出各有关的电压、电流值。电流值。以共射放大电路为典型进行分析。以共射放大电路为典型进行分析。ui+_Rb+_VCCTRCVBB(a)共射极放大电路共射极放大电路uo 通常用通常用Q表示，表示，Q点坐标为点坐标为(IBQ，UBEQ)、(ICQ，UCEQ)用图解法来分析静态的目的：

21、用图解法来分析静态的目的：确定确定Q点。点。用图解法分析静态工作情况用图解法分析静态工作情况步骤：步骤：画出直流通路画出直流通路 ui=0ViB+_uBEiCuCE 利用输入特性曲线来确定利用输入特性曲线来确定IBQ和和UBEQ 列输入回路方程。列输入回路方程。Rb+_VCCTRcVBBuBE+_ uCEiCiBVBB=iBRb+uBE 输入特性方程输入特性方程iB=f(uBE)|uCE=常数常数 bBBBEbB1RVuRi 斜率为斜率为-1/Rb。取两点取两点(0,VBB/Rb)及及(VBB,0)UBEQIBQ-1/RbiB uBE0QMNVBB/RbVBB静态负载线静态负载线（直流负载线）

22、（直流负载线）利用输出特性曲线确定利用输出特性曲线确定UCEQ及及ICQ 输出回路方程：输出回路方程：iC =f(uCE)|iB=常数常数 VCC=iCRc+uCE cCCCEcCRVuRi 1Rb+_VCCTRcVBBuBE+_ uCEiCiB 输出特性曲线方程：输出特性曲线方程：iC0uCEIBQUCEQICQ-1/RcVCCVCC/RcQHL 输入交流信号输入交流信号ui0，此时电路中各处为直流与交流的叠加。，此时电路中各处为直流与交流的叠加。利用输入特性画利用输入特性画出出iB和和uBE波形波形 列输入回路方程：列输入回路方程：VBB+ui=iBRb+uBEBBiBBEbb1VuiuR

23、R ui+_用图解法分析动态工作情况用图解法分析动态工作情况Rb+_VCCTRcVBBuBE+_ uoiCiB 输入特性方程输入特性方程iB=f(uBE)|uCE=常数常数 iB(A)uBE(V)0-1/RbVBBQ0ui(V)Uim2tiB(A)02ttuBE(V)20UbemIBQ+IbmIBQ-IbmVBB+Uim VBB-Uim 取两点取两点(VBB+ui，0)和和(0，(VBB+ui)/Rb)BBiBBEbb1VuiuRR IBQIBQUBEQ设设ui=Uim sint(mV)利用输出特性画出利用输出特性画出iC和和uCE波形波形 输出特性方程输出特性方程 iC=f(uCE)|iB=

24、常数常数Rb+_VCCTRcVBBuBE+_ uCEiCiBVCC=iCRc+uCE cCCCEcCRVuRi 1其中其中iC与与uCE既有直流分量又有交流分量。既有直流分量又有交流分量。输出回路方程：输出回路方程：iC(mA)uCE(V)0QVCC取两点取两点（VCC,0）和和（0,VCC/Rc）ui+_iC(mA)uCE(V)0tiB(mA)20IBQIBQ+IbmICQ+IcmIBQ-IbmICQ-IcmICQiC(mA)t20UCEQUcemtuCE(V)20动态负载线或交流负载线动态负载线或交流负载线反映了瞬时电量之间的关系反映了瞬时电量之间的关系QVCCQQ Rc阻值改变，其他参数

25、不变阻值改变，其他参数不变 Rc1/Rc VCC/Rc 负载线与曲线的交点右移。负载线与曲线的交点右移。iC(mA)QuCE(V)VCC(L)H0iB=60AiB=50AiB=40AiB=30AiB=20AiB=10AMQ1cCCCEcC1RVuRiBBBBEbb1ViuRR 电路参数对静态工作点的影响电路参数对静态工作点的影响 Rc 静态工作点左移。静态工作点左移。Rc对对Q点的影响点的影响 Rb改变，其他参数不变。改变，其他参数不变。RbBBBBEbb1ViuRR uBE(V)iB(A)0QJKIQ2IBQ增大，假设从增大，假设从20A增到增到30AiC(mA)QuCE(V)VCC(L)H

26、0iB=60AiB=50AiB=40AiB=30AiB=20AiB=10AQ2 Rb对对Q点的影响点的影响 Rb 静态工作点下移（截止区）。静态工作点下移（截止区）。1/Rb VBB/Rb 静态工作点上移（饱和区）。静态工作点上移（饱和区）。波形失真波形失真：信号经放大电路放大以后，输出波形与：信号经放大电路放大以后，输出波形与输入波形不完全一致。输入波形不完全一致。非线性失真非线性失真(Nonlinear Distortion)：由于晶体管特性：由于晶体管特性曲线非线性引起的波形失真。曲线非线性引起的波形失真。非线性失真主要与非线性失真主要与静态工作点的位置静态工作点的位置和和输入信号的输入

27、信号的幅值幅值大小有关。大小有关。两种主要的非线性失真：两种主要的非线性失真：截止失真截止失真和和饱和失真饱和失真。非线性失真非线性失真 原因：原因：静态工作点设置偏低，输入信号静态工作点设置偏低，输入信号ui的幅值相对较大。的幅值相对较大。截止失真截止失真 uCE(V)tiC(mA)t0iB(A)t(a)从输出特性分析截止失真从输出特性分析截止失真(b)从输入特性分析截止失真从输入特性分析截止失真 消除方法：消除方法：提高提高Q点位置，如减小点位置，如减小Rb，减小减小ui的幅值。的幅值。uBEQt0uBE(V)Ibm0iB(A)uBE(V)QIBQiC(mA)uCE(V)Q0Q2Q1 原因

28、：原因：静态工作点设置偏高，输入信号静态工作点设置偏高，输入信号ui的幅值相对较大。的幅值相对较大。饱和失真饱和失真 消除方法：消除方法：降低降低Q点位点位置，如置，如Rb或或Rc，减减小小ui的幅值。的幅值。iBtiCiCuCEuCEQ2QQ1t000 输出端不发生饱和失真和截止失真时的最大输出信号电压输出端不发生饱和失真和截止失真时的最大输出信号电压的幅值，记作的幅值，记作Uomax。最大输出电压幅值最大输出电压幅值 工作点下移至工作点下移至F点点时便进入截止区，将发生截止失真。时便进入截止区，将发生截止失真。工作点上移至工作点上移至R点点时便进入饱和区，将发生饱和失真。时便进入饱和区，将

29、发生饱和失真。UR=UCEQ-UCES 小功率硅管，小功率硅管，UCES一般取一般取0.51VCCCcCEViRuFCQc()CCCEQCCCCCQcUVUVVIRIR 负载线方程负载线方程UCESuCEURRUFFIBQUCEQQ ICQ-1/Rc0交流负载线交流负载线uCEIBQUCEQURUFUCESQRF ICQ-1/Rc0交流负载线交流负载线 既不发生饱和失真，又不发生截止既不发生饱和失真，又不发生截止失真的失真的uCE的交流分量最大幅值是的交流分量最大幅值是Ucemax=minUR，UF 对于共射极放大电路，对于共射极放大电路，uOuCE，电路的最大输出电压幅值为电路的最大输出电压

30、幅值为Uomax=minUCEQ-UCES，ICQRC 输出动态范围输出动态范围UP-P。表示最大输出电压的峰。表示最大输出电压的峰-峰值。峰值。UP-P=2Uomax UR=UF时时,放大电路有最大的输出电压幅值放大电路有最大的输出电压幅值Uomax，或者说有，或者说有最大的输出动态范围。最大的输出动态范围。用戴维南定理化简用戴维南定理化简RL=Rc/RLCCLCCcLRVVRRUomax=minUCEQ-UCES，ICQRC RbIBICIEVCCUBEUCERLVBBui=0+RsusRbIBICIEVCCUBEUCERCIRcVBBui=0+RsusRLuoUomax=minUCEQ-

31、UCES，ICQRL RbIBICIEVCCUBEUCERCVBBui=0+Rsus 把工作在放大区的晶体管小范围的特性曲线近似地用直把工作在放大区的晶体管小范围的特性曲线近似地用直线来代替，从而用相应的线性等效电路来代替具有非线线来代替，从而用相应的线性等效电路来代替具有非线性特性的晶体管，然后运用电路理论进行分析计算。性特性的晶体管，然后运用电路理论进行分析计算。(a)放大电路放大电路Rb+_+VCCTRcVBB+_+UsRsRLUo+UOUi_静态工作点的计算静态工作点的计算RsUORb+_+VCCTRcVBBRL+_UBEQUCEQ+_IBQIRcICQ(b)直流通路直流通路bsBEQ

32、BBBQRRUVIcRCCCEQcRIVUcCEQRCQL()UIIRUBE=0.7V(硅硅)或或 UBE=0.2V(锗锗)BQCEOBQCQIIIIRsUORb+_+VCCTRcVBBRL+_UBEQUCEQ+_IBQIRcICQ根据以上五个方程可估算静态工作点的根据以上五个方程可估算静态工作点的IBQ、UBEQ、ICQ及及UCEQ若为若为PNP型管，则为负电压。型管，则为负电压。UceUbeeIcIbcb+_+UceUbeeIcIbcb+_+e小信号输入时求出的等效电路称为小信号输入时求出的等效电路称为晶体管微变等效电路晶体管微变等效电路。晶体管的晶体管的h参数微变等效电路参数微变等效电路

33、(a)放大电路放大电路Rb+_+VCCTRcVBB+_+UsRsRLUo+UOUi_(b)交流通路交流通路Rb+_TRc+_+UsRsRLUoUi_晶体管的输入电阻晶体管的输入电阻rbe表示基表示基-射极间信号电压对基极信号电流的控制作用。射极间信号电压对基极信号电流的控制作用。hieIbUbe+_h参数的物理意义参数的物理意义cecebebebbbeuuuurii0iB(A)uBE(V)QIBibubecebebbeUUrIEQTbbbe)1(IUrr )()mA()mV(26)1(300EQbe Ir rbe的近似计算的近似计算2.晶体管的电流放大系数晶体管的电流放大系数cececcuub

34、biiiibcececIUrIcecbUII表示晶体管的电流放大能力。表示晶体管的电流放大能力。输出回路用受控电流源输出回路用受控电流源 代替代替cbii若把晶体管的输出回路看作电流源，若把晶体管的输出回路看作电流源，rce是电源的内阻，是电源的内阻，因此在等效电路中与受控电流源并联因此在等效电路中与受控电流源并联由于阻值很高，所以在微变等效电路中常忽略不计。由于阻值很高，所以在微变等效电路中常忽略不计。3.晶体管的输出电阻晶体管的输出电阻 rce bbcececeiiccuuriiiC(mA)uCE(V)0QiCibiCucec三个三个h参数的等效电路参数的等效电路beerberce+_+_

35、IbIcUbeUceIbh参数微变等效电路参数微变等效电路 c两个两个h参数的等效电路参数的等效电路beerbe+_+_IbIcUbeUceIbUceUbeeIcIbcb+_+放大倍数放大倍数 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻 最大不失真输出电压幅值最大不失真输出电压幅值 非线性失真系数非线性失真系数 最大输出功率和效率等最大输出功率和效率等用计算分析法计算主要性能指标用计算分析法计算主要性能指标微变等效电路微变等效电路)()mA()mV(26)1(300EQbe Ir RLRc+_UoRsRb+-UiUsrbeIbIb计算电压放大倍数计算电压放大倍数 uAooouuiiiUUAAUUAu=

36、Uo/Uiio)(bebbirRIU LbLcbo)/(RIRRIU bebLbebbLbiou)(rRRrRIRIUUA l放大电路的放大电路的增益增益 Au(dB)=20lgAu(b)交流通路交流通路Rb+_TRc+_+UsRsRLUoUi_讨论：如何提高讨论：如何提高Au可以增大可以增大；增大交流负载电阻增大交流负载电阻RL；减小减小Rb；增大静态发射极电流增大静态发射极电流IEQ来使来使rbe减小。减小。但实际上，但实际上，Au与这些参数之间并不是简单的正比关系。与这些参数之间并不是简单的正比关系。bebLiourRRUUA 考虑信号源内阻考虑信号源内阻Rs时电压放大倍数的计算时电压放

37、大倍数的计算sousUUA oiiuissUUUAUUUbebsbebbebsibebisi)()(rRRrRrRRIrRIUU RLRiRsRbrbeRcRo+-+_UiIbUsIoIiIbUoRb+rbe是放大电路的输入电阻，用是放大电路的输入电阻，用Ri表示。表示。isiuusRRRAA bbeLLbbesbbesbbeRrRRRrRRrRRrsU 信号源电压信号源电压 的一部分降到信号源内阻的一部分降到信号源内阻Rs上。上。uusAAbebLiourRRUUA输出信号电流与输入信号电流之比输出信号电流与输入信号电流之比 iiiooioiAIIIIAbebiirRUI LooRUI Lb

38、ebuibebLoioiRrRAUrRRUIIA 微变等效电路微变等效电路 RLRsRbrbe Rc +-+_ Ui Us Io Ii Ib Uo计算电流放大倍数计算电流放大倍数 iA 输入电阻输入电阻Ri定义为输入信号电压与输入信号电流之比。定义为输入信号电压与输入信号电流之比。iiiIUR 计算输入电阻和输出电阻计算输入电阻和输出电阻 Ri Uo RLRsRbrbe Rc +-+_ Ui Us Io Ii IbbebiiirRIUR 衡量放大器对信号源的影响大小。衡量放大器对信号源的影响大小。高一些好。高一些好。输出电阻输出电阻Ro 从放大器输出端向放大器本身看入的交流等效电阻。从放大器输

39、出端向放大器本身看入的交流等效电阻。衡量放大器带负载能力的强弱。衡量放大器带负载能力的强弱。RL放放大大器器Rs RoUs+_求求Ro的方法：的方法：输入信号源电压短接，负载电阻输入信号源电压短接，负载电阻RL开路，开路，输出端外加信号电压，向放大器输出回路送入电流输出端外加信号电压，向放大器输出回路送入电流 Ls,0oooRUIUR+_oUoIrbeRsRbRcIbIb_+UsRo+_UoIoRLoooc/RUIR低一些好。低一些好。例例5-1 在右图的阻容耦合共射级放大在右图的阻容耦合共射级放大电路中，电路中，T为硅管，为硅管，=50，UCES=1V,。耦合电容耦合电容C1,C2为大容量的

40、电解电容。为大容量的电解电容。RS=100，Rb=265k，RC=3k,RL=3k,VCC=+6V(1)计算计算IBQ，ICQ，UCEQ(2)计算计算 ，Ri，Ro(3)计算计算Uomax解：解：画出该电路的直流通路，画出该电路的直流通路，C1C2相当于开路相当于开路CCBEQBQb60.70.02(mA)265VUIRICQ=IBQ=500.02=1(mA)uA+VCCRcRLRbC1C2+_+_ (a)放大电路放大电路UiUo_+UsRs+VCCRcICQUCEQ RbIBQUBEQecb+_+_(b)直流通路直流通路CEQCCCQC61 3)3(V)UVIR 画出该电路的微变等效电路画出

41、该电路的微变等效电路,C1C2相当于短路相当于短路)/(LCboRRIU bibeUIrocLuibe(/)50(3/3)46.91.6URRAUrIiIbIcUorbeUiRbRcRLRiRoIb (c)微变等效电路微变等效电路+_+_+UsRsIRbIobEQ26(mV)51 26300(1)3001.6(k)(mA)1.02erIiibbei/256/1.61.6(k)URRrIRo=Rc=3(k)应用图解法分析最大不失真输出电压幅值。应用图解法分析最大不失真输出电压幅值。cL/LRRRUomax=minUCEQ-UCES，ICQRL =min3-1，1.5 =1.5(V)例例5-1 在

42、右图的阻容耦合共射级放大在右图的阻容耦合共射级放大电路中，电路中，T为硅管，为硅管，=50，UCES=1V,耦合电容耦合电容C1,C2为大容量的电解电容。为大容量的电解电容。RS=100,Rb=265k,RC=3k,RL=3k,VCC=+6V(1)计算计算IBQ，ICQ，UCEQ(2)计算计算 ，Ri，Ro(3)计算计算Uomax解：解：画出该电路的直流通路，画出该电路的直流通路，C1C2相当于开路相当于开路CCBEQBQb60.70.02(mA)265VUIRICQ=IBQ=500.02=1(mA)uA+VCCRcRLRbC1C2+_+_ (a)放大电路放大电路UiUo_+UsRs+VCCR

43、cICQUCEQ RbIBQUBEQecb+_+_(b)直流通路直流通路CEQCCCQC61 33(V)UVIR(a)放大电路放大电路Rb+_+VCCTRcVBB+_+UsRsRLUo+UOUi_ (a)放大电路放大电路+VCCRcRLRbC1C2+_+_UiUo_+UsRs画出该电路的微变等效电路画出该电路的微变等效电路,C1C2相当于短路相当于短路)/(LCboRRIU ibbeUI rocLuibe(/)URRAUrIiIbIcUorbeUiRbRcRLRiRoIb (c)微变等效电路微变等效电路+_+_+UsRsIRbIobEQ26(mV)300(1)1.6(k)(mA)erIibbe

44、/256/1.61.6(k)RRrRo=Rc=3(k)50(3/3)46.91.6求最大不失真输出电压幅值。求最大不失真输出电压幅值。cL/LRRRUomax=minUCEQ-UCES，ICQRL Uomax=min3-1，1.5 =1.5(V)IiIbIcUorbeUiRbRcRLRiRoIb (c)微变等效电路微变等效电路+_+_+UsRsIRbIo 放大器要求放大器要求Q点稳定点稳定 放大器静态工作点不稳定的原因放大器静态工作点不稳定的原因 环境温度的变化环境温度的变化(主要原因主要原因)晶体管的更换晶体管的更换 电路元件的老化电路元件的老化 电源的波动电源的波动1）温度对静态工作点的影

45、响）温度对静态工作点的影响 在固定偏置放大电路中，当温度升高时，在固定偏置放大电路中，当温度升高时，UBE、ICBO 。CBCEOBBBECBO(1)bIIIVUIR温度升高时，温度升高时，IC增加，增加，Q点点沿负载线上移。沿负载线上移。iCuCEQQ ORsUORb+_+VCCTRcVBBRL+_UBEQUCEQ+_IBQIRcICQ采取措施采取措施q在偏置电路中采取温度补偿措施。在偏置电路中采取温度补偿措施。q将放大器置于恒温装置中，但造价太高。将放大器置于恒温装置中，但造价太高。q在直流偏置电路中引入负反馈来稳定静态工作点。在直流偏置电路中引入负反馈来稳定静态工作点。+VCCRcRLR

46、b1Rb2C1C2+_+_Re射极偏置的共射极放大电路射极偏置的共射极放大电路UiUo2）稳定工作点的共射极放大电路）稳定工作点的共射极放大电路+VCCRcICQIEQUCEQ Rb1Rb2IRbIBQUBEQecb+_+_Re直流通路直流通路UBQUBQ基本恒定，不随温度变化。基本恒定，不随温度变化。UBEQ=UBQUEQ UBQ不变不变T UBEQ若若BQBEQCQEQeUUIIR若若UBQ UBEQeBQEQRUIBQbRIIb2BQCCb1b2RUVRRICQ(IEQ)UEQ(IEQRe)IBQICQ IEQ主要由外电路的参数主要由外电路的参数VCC、Rb1、Rb2、Re来确定，而与来

47、确定，而与晶体管参数晶体管参数、ICBO、UBE几乎无关。大大提高了静态工作几乎无关。大大提高了静态工作点的稳定性。点的稳定性。BQRbIIUBQ UBEQ 为了兼顾放大电路几方面的性能，通常采用下列经验数为了兼顾放大电路几方面的性能，通常采用下列经验数据来选择电路参数。据来选择电路参数。（锗管）（硅管）（BQBQR2010105bIII（锗管）（硅管）VVU3153BQ工作点稳定条件工作点稳定条件eBQEQRUIb2BQCCb1b2RUVRR 如果电路参数满足稳定条件时可以近似估算。如果电路参数满足稳定条件时可以近似估算。CCb2b1b2BQVRRRUeBQeBEQBQEQRURUUIEQB

48、Q1IIUCEQ=VCCICQRcIEQRe VCCICQ(Rc+Re)+VCCRcICQIEQUCEQ Rb1Rb2IRbIBQUBEQecb+_+_ReUBQ 静态分析计算静态分析计算CQBQII+VCCRcRLRb1Rb2C1C2+_+_ReUiUo 电压放大倍数电压放大倍数 IiIbIcUoIeIRb1IRb2UiRb1Rb2ReRcRLRiRoIbrbe+_+_ib beeebbee(1)UI rI RIrRLbLcbo)/(RIRRIUoLuibee(1)URAUrR 比固定直流偏置电路的比固定直流偏置电路的A小得多。小得多。输入信号中有相当一部分降落到输入信号中有相当一部分降落到

49、Re上。上。Re越大，稳定工作点的作用就强，放大倍数的下降就越多。越大，稳定工作点的作用就强，放大倍数的下降就越多。LubeRAr 电容电容Ce对交流信号呈现很小的容抗，对交流电流近似起对交流信号呈现很小的容抗，对交流电流近似起短路作用，所以电容短路作用，所以电容Ce称为称为射极旁路电容射极旁路电容。IiIbIcUorbeUiRb1Rb2RcRLRiRoIb(b)有有Ce时电路的微变等效电路时电路的微变等效电路+_+LubeRAr+VCCRcRLRb1Rb2C1C2+_+_Re射极偏置的共射极放大电路射极偏置的共射极放大电路UiUoCe 有旁路电容有旁路电容Ce时时若若Rb1/Rb2 rbe

50、Ri =Rb1/Rb2/rbe Ri rbe 直接观察知直接观察知 Ro=Rc IiIbIcUorbeUiRb1Rb2RcRLRiRoIb 有有Ce时电路的微变等效电路时电路的微变等效电路+_+输入电阻和输出电阻输入电阻和输出电阻 无旁路电容无旁路电容Ce时时IiIbIcUoIeIRb1IRb2UiRb1Rb2ReRcRLRiRoIb 微变等效电路微变等效电路rbe+_+_b1b2iRb1Rb2UIRIRb1b2iiiiRRbUURIIIIRi=Rb1/Rb2/rbe+(1+)Re b beeeI rI Rb1b2bee1111(1)RRrRRo=Rcb bebe(1)I rI R 交流负载线