模拟电子技术基础-第二章放大电路-课件.ppt

1、2.1 双极型晶体三极管双极型晶体三极管2.2 晶体管放大电路的性能指标和工作原理晶体管放大电路的性能指标和工作原理2.3 晶体管放大电路的图解分析法晶体管放大电路的图解分析法2.4 等效电路分析法等效电路分析法2.5 其他基本放大电路其他基本放大电路2.6 组合放大单元电路组合放大单元电路2.1.1 双极型晶体三极管的结构及类型双极型晶体三极管的结构及类型在同一个硅片上制造出三个掺杂区域，在同一个硅片上制造出三个掺杂区域，三个区分别叫发射区、基区和集电区。三个区分别叫发射区、基区和集电区。2.1 双极型晶体三极管双极型晶体三极管引出的三个电极分别为：发射极引出的三个电极分别为：发射极e、基极

2、、基极b和集电极和集电极c。基区和集电区形成集电结，发射区和基区形成发射结。基区和集电区形成集电结，发射区和基区形成发射结。集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发射区NN集电极集电极c基极基极b发射极发射极ePecb符号 按照掺杂方式的不同分为按照掺杂方式的不同分为NPNNPN型型和和PNPPNP型型两种类型两种类型 NPN型型集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发射区PP集电极集电极c基极基极b发射极发射极eNecb符号PNP型型箭头方向箭头方向代表代表PN结指结指向向、两个、两个PN结结无外加电压无外加电压（以（以NPN型型为例说明）为例说明）载流子运动处于动平

3、衡，净电流为零载流子运动处于动平衡，净电流为零、发射结加正向电压，、发射结加正向电压，集电结加反向电压集电结加反向电压发射区向基区发射区向基区发射电子发射电子IEIB电子在基区电子在基区扩散与复合扩散与复合集电区收集电子集电区收集电子 电子流向电源正极形成电子流向电源正极形成 ICICNPN电源负极向发射电源负极向发射区补充电子形成区补充电子形成 发射极电流发射极电流IE正极拉走电正极拉走电子，补充被复子，补充被复合的空穴，形合的空穴，形成成 I IB BCRCRBIEPIBNICBOICNIEN（1）发射区向基区注入电子）发射区向基区注入电子e区的多子电子通过区的多子电子通过e结扩散到基区，

4、形成扩散电流结扩散到基区，形成扩散电流IEN；同时同时基区的多子空穴扩散到基区的多子空穴扩散到e区，形成扩散电流区，形成扩散电流IEP。二者实际方向二者实际方向相同，因此发射极电流相同，因此发射极电流IE=IEN+IEP IEN。（2）电子在基区的扩散与复合）电子在基区的扩散与复合e区的电子注入区的电子注入b区后，在区后，在b区被复合区被复合(IBN)，大部分仍往大部分仍往c区扩散。区扩散。3、电子被集电极收集的情况、电子被集电极收集的情况到达到达c结边界的电子为结边界的电子为c结所吸收，记作结所吸收，记作ICN=IEN-IBN。发射区发射的总电子数（对应于发射区发射的总电子数（对应于），绝大

5、部分被集），绝大部分被集电区收集（对应于电区收集（对应于），极少部分在基区与空穴复），极少部分在基区与空穴复合（对应于合（对应于I）IE=IC+I集电区收集的电子数与发射区发射电子数的比值定义为集电区收集的电子数与发射区发射电子数的比值定义为电流放大系数电流放大系数 ECNIICBOBCBOEPBNBCBOCNCEPBNCNEPENEIIIIIIIIIIIIIII推导可得推导可得:BCEIII、电流分配关系、电流分配关系1CBOECIII 是到达集电区的电子数和在基区中复合的电子数之比是到达集电区的电子数和在基区中复合的电子数之比ECNIIECNEBIIII)1(1BCNII可以通过改变电流可

6、以通过改变电流I，获得较大的电流变化，获得较大的电流变化是到达集电区的电子数和在基区中是到达集电区的电子数和在基区中复合的电子数之比复合的电子数之比1其中其中实现电流控制的条件实现电流控制的条件（）晶体管结构上的保证：三个浓度不同的（）晶体管结构上的保证：三个浓度不同的掺杂区、基区薄，掺杂浓度低；集电结面积大。掺杂区、基区薄，掺杂浓度低；集电结面积大。（）外加直流电源保证：发射结正向偏置，集电结（）外加直流电源保证：发射结正向偏置，集电结反向偏置。反向偏置。、共射接法中的电流关系、共射接法中的电流关系BEBCCEOBCBOBCCBOBCBOCBCNIIIIIIIIIIIIIII)1()1(为共

7、射直流电流放大系数为共射直流电流放大系数射极为公共端，射极为公共端，IB为输入回路电流，为输入回路电流，IC为输出回路电流为输出回路电流BCEOBCCCIBCiIIiIiii基本不变，则作用时若在 u晶体管工作在放大状态的外部晶体管工作在放大状态的外部条件是：条件是：（1）发射结正向偏置；）发射结正向偏置；（2）集电结反向偏置。）集电结反向偏置。对于对于NPN型三极管应满足型三极管应满足:Ube 0,Ubc Ub Ue对于对于PNP型三极管应满足型三极管应满足:Ube 0即即 Uc Ub IBQI2=I1UB几乎只与电阻和电源有关，与晶体管参数无关几乎只与电阻和电源有关，与晶体管参数无关（）基

8、极电位（）基极电位UB的固定的固定ccBBBBVRRRU212（）电流（）电流ICQ、IEQ的稳定的稳定CQBBEQBEQIUUUIEERRI()CEQCCEQCeUVRR上述稳定点的调整过程可表示为：上述稳定点的调整过程可表示为：T()IC (IE)UE (因为因为UBQ基本不变基本不变)UBE IC IB 形成形成负反馈负反馈rbe UoUi Ib b Ib bRCRLR2R1R Ie+-RiAu=RC/RLrbe+（1+）R.分压式偏置稳定共射放大电路的动态分析分压式偏置稳定共射放大电路的动态分析画出微变等效电路画出微变等效电路（）电压增益（）电压增益RiRi=R1/R2/=R1/R2/

9、rbe+（1+）R CORR。R折合到输入回路等效为电流是折合到输入回路等效为电流是I 时电阻增大了时电阻增大了1+倍。倍。（）输入电阻（）输入电阻rbe UoUi Ib b Ib bRCRLR2R1R Ie+-（）输出电阻（）输出电阻分压式偏置电路引入的射极电阻分压式偏置电路引入的射极电阻RE稳定了静态工作稳定了静态工作点，但降低了电压增益，提高了输入电阻点，但降低了电压增益，提高了输入电阻在在RE上并联旁路电容上并联旁路电容CE可以在不影响动态性能的可以在不影响动态性能的前提下，稳定静态点前提下，稳定静态点+VCCRCC1C2VTRLRB2RE+RB1+-+-iUoUCEUoRCRLUiR

10、B2RB1rbe IbIb)|(ULCLebLiouRRRrRUA(1)电压增益电压增益（）输入电阻（）输入电阻（）输出电阻（）输出电阻beBBiiiRRIURr|21CORRCORR 例例 图示图示电路中，电路中，已知已知三极管的三极管的 =()画出微变等效电路；画出微变等效电路；（）当（）当Us=15mVUs=15mV时，计算输出电压时，计算输出电压UoUo;()求输入电阻和输出电阻。求输入电阻和输出电阻。解解 (1)PNP型管和型管和NPN管的参数模型相同管的参数模型相同（2）求求UoUB=VCCRB1RB2RB2+=-2.8V VIE=UBUBEQRE11.73mA+RE2KIUrrE

11、QTbbbe07.173.126)501(300)(1kRrRRREbeBBi6.4)1(/121Au=RC/RLrbe+（1+）R1=8.97.51uisiiosiSOusARRRUUUUUUA（2）求输出电压求输出电压UokRrRRREbeBBi6.4)1(/121Au=RC/RLrbe+（1+）R1=8.986.7uisiSOusARRRUUA)(9.117mVUAUsuso输出电压输出电压（）（）输出电阻输出电阻KRRCO3.32.5.2.5.基本共集放大电路基本共集放大电路(射极输出器）射极输出器）、共集放大电路共集放大电路的特点和分析的特点和分析(b)直流通路直流通路从发射极输出从

12、发射极输出+VCCRCC1C2VTRLRE+RB1+-+-iUoURssURBRET+VCCI IBQBQI IEQEQ(1)静态工作点分析静态工作点分析EEBEBBCCRIURIVEECCCEQBEEBBECCBRIVUIIRRUVI)1()1(、共集放大电路共集放大电路的特点和分析的特点和分析（）电压增益（）电压增益（）输入电阻（）输入电阻交流等效电路交流等效电路(1+)RLAu=rbe+(1+)RLLELRRR/其中其中RiRBrbe Ib b Ib bUo bceRE+_ _I Ie e.RLUs.RiLbebiiRrIUR)1()1(/LbeBBiiRrRRRRAu 0（Uo、Ui同

13、相），同相），Au 1Uo Ui，称称射极跟随器射极跟随器3.输出电阻输出电阻RoRb、rbe折合到输折合到输出回路要除以出回路要除以(1+)Uo.Rsrbe.IRE.RBIb b Ib b bceREI Ie e.I Io o.Rs（输入信号短路，去掉负载，在输出端加电压）（输入信号短路，去掉负载，在输出端加电压）1/11)1()1(sbeEooosbeEoosbeoEobREoRrRIURRrRUIRrURUIIIsBsRRR/其中其中小。大；同相；与oiiouRRUUA,12.5.2.5.基本共基放大电路基本共基放大电路、共基放大电路静态分析、共基放大电路静态分析BRCICRB1IBVC

14、CIERB2ReCCBBBBVRRRU212EBEQBEQCQRUUII1EQBQII()CEQCCCQceUVIRR+Vcc+-+-R Rs sR RE ER RB2B2R RL LR RB1B1R Rc cC C1 1C Cb bC C2 2Us.Uo+-+-R Rs sR Re eR RL LR Rc cUs.Uo(a)(a)交流通路交流通路Ri+Vcc+-+-R Rs sR Re eR Rb1b1R RL LR Rb2b2R Rc cC C1 1C Cb bC C2 2Us.Uo（）电压增益（）电压增益（）输入电阻（）输入电阻（）输出电阻（）输出电阻CORRebLbebLciourRr

15、IRIUAU1)1(bebbebeiirIrIIURLcLRRR/其中其中1/beEiEirRRRRUiRERLrbe Ib+-+-e eb bc c.R Ro oUs+-R Rs s.Ib.UoRRi iR Ri iRC输入电阻很小输入电阻很小Uo与与Ui相位相同相位相同电路组成上的区别主要在于输入和输出信号接在晶电路组成上的区别主要在于输入和输出信号接在晶体管的哪个极体管的哪个极（1）共射共射电路信号从电路信号从基极输入、集电极输出基极输入、集电极输出，电，电路具有电流、电压和功率的放大作用。但输出电阻路具有电流、电压和功率的放大作用。但输出电阻较大，带负载能力不强，不适合功率放大电路。较

16、大，带负载能力不强，不适合功率放大电路。（2）共集共集电路信号从电路信号从基极输入、发射极输出基极输入、发射极输出，实现，实现“电电压跟随压跟随”无电压放大作用，只有电流放大作用，所以仍无电压放大作用，只有电流放大作用，所以仍 具功率放大作用。因输出电阻小，带负载能力强，适合作具功率放大作用。因输出电阻小，带负载能力强，适合作功率放大。功率放大。（3）共基共基电路信号从电路信号从射极输入、集电极输出射极输入、集电极输出，实现，实现“电流跟随电流跟随”无电流放大作用，只有电压放大作用。因无电流放大作用，只有电压放大作用。因输出电阻大，不适合作功率放大。输出电阻大，不适合作功率放大。输出与输入电压

17、相位关系输出与输入电压相位关系共射共射 共集共集 共基共基电压增益电压增益电流增益电流增益输输 入入 电电 阻阻输输 出出 电电 阻阻大大大大 大大大大适中适中较大较大最大最大最小最小小小较大较大用用 途途低频电压低频电压放大电路放大电路输入级输入级输出级输出级宽宽频带频带放大电路放大电路信号输入端信号输入端信号输出端信号输出端bbeecc 相相反反相相同同相相同同2.6.1 2.6.1 共集共集放大电路共集共集放大电路 两个晶体管以不同的电路组态联合使用构成两个晶体管以不同的电路组态联合使用构成组合放大单元电路组合放大单元电路复合管复合管icibieib=ib1VT1VT2ic1ie=ie2

18、ic2ie1=ib2ic等效电流放大系数等效电流放大系数NPN型型+NPN型型 复合管为复合管为NPN型型 bccciiii)(212121212121211211)1(bebebebeberrrrr等效输入电阻等效输入电阻VT1VT2ic1ic2ib=ib1ie1=ib2icicibie复合管为复合管为NPN型型NPN型型PNP型型icibie复合管为复合管为NPN型型NPN型型PNP型型VT1VT2ibieic复合管为复合管为PNP型型PNP型型PNP型型VT1VT2icibiePNP型型NPN型型VT2VT1icibie复合管的组成原则：复合管的组成原则：）每个管子的各极电流均有合适的通

19、路，）每个管子的各极电流均有合适的通路，第一只管的第一只管的集电极或发射极与第二只管的基极相连。集电极或发射极与第二只管的基极相连。）外加电压保证晶体管工作在放大区）外加电压保证晶体管工作在放大区）复合管的）复合管的类型与第一只管类型相同类型与第一只管类型相同。2.6.2 2.6.2 共集共射放大电路共集共射放大电路 uEbebebcciouARrrIRIUUA221122)1()1(21212121EbcbRIRI22ECuRRA电压增益电压增益2.6.2 2.6.2 共集共射放大电路共集共射放大电路 2211222111/)1()1(/EBiEbebeBiRRRRrrRR输入电阻较大输入电阻较大2.6.2 2.6.2 共共射射共基放大电路共基放大电路 2212222BBCCBBRRVRU2111211BBCCBBRRVRU7.07.02211121BECEBCCUUURUII基极电位基极电位可以求得可以求得2.6.2 2.6.2 共共射射共基放大电路共基放大电路 1211122beCbebCciourRrIRIUUA组合电路的电压增益组合电路的电压增益与单管共射放大电路近似与单管共射放大电路近似优点在于有优点在于有较宽的频带较宽的频带