1、 作为放大电路中的核心部件，晶体管的基本功能是将微弱的电信号不失真地放大到负载所需数值。本章首先介绍晶体管的结构、工作原理、伏安特性曲线、主要参数及其交流小信号等效电路模型，然后介绍放大电路工作原理、电路构成原则、基本分析方法及由晶体管构成的三种基本组态放大电路的分析及性能特点。本章简介本章简介2.1 晶体晶体三极管三极管2.3 放大电路的基本分析方法放大电路的基本分析方法2.2 晶体晶体管放大电路基础管放大电路基础2.4 放放大电路静态工作点的稳定大电路静态工作点的稳定模拟电子技术基础2.5 三种基本组态放三种基本组态放大电路大电路2.1.1 2.1.1 晶体三极管的结构与符号晶体三极管的结
2、构与符号2.1.2 2.1.2 晶体管的电流分配与放大作用晶体管的电流分配与放大作用 1.1.晶体管内部载流子的传输过程晶体管内部载流子的传输过程 2.2.晶体管的电流分配关系及电流放大系数晶体管的电流分配关系及电流放大系数2.1.3 2.1.3 晶体管的伏晶体管的伏-安特性曲线安特性曲线1.1.共射输入特性曲线共射输入特性曲线2.2.共射输出特性曲线共射输出特性曲线2.1.4 2.1.4 晶体管的工作状态分析晶体管的工作状态分析1.1.假定放大状态法假定放大状态法 2.2.假定临界饱和状态法假定临界饱和状态法2.1.5 2.1.5 晶体管的主要参数晶体管的主要参数2.1.6 2.1.6 晶体
3、管的交流小信号等效电路模型晶体管的交流小信号等效电路模型1.1.小信号线性化条件小信号线性化条件2.H2.H参数等效模型的引出参数等效模型的引出3.H3.H参数的物理意义参数的物理意义4.H4.H参数模型的简化及参数求取参数模型的简化及参数求取本节内容本节内容晶体管有三个极、三个区、两个晶体管有三个极、三个区、两个PN结，两结，两各类型（各类型（NPN，PNP）。）。2.1.1 2.1.1 晶体三极管的结构与符号晶体三极管的结构与符号为什么有孔？多子浓度高多子浓度高多子浓度很多子浓度很低，且很薄低，且很薄面积大面积大2.1.1 2.1.1 晶体三极管的结构与符号晶体三极管的结构与符号三种基本组
4、态：三种基本组态：NPN和和PNP管的工作原理及内部载管的工作原理及内部载流子传输过程相同流子传输过程相同;二者所需电源电二者所需电源电压极性相反，产生电流的方向相反。压极性相反，产生电流的方向相反。无论哪种组态，要使晶体管具有放无论哪种组态，要使晶体管具有放大作用必须保证大作用必须保证发射结正偏，集电发射结正偏，集电结反偏。结反偏。PNPNPNiBbeciCiEbeciBiCiE2.1.2 2.1.2 晶体管的电流分配与放大作用晶体管的电流分配与放大作用1.晶体管内部晶体管内部载载流子的流子的传输过传输过程程（集电结反偏），即（发射结正偏）放大的条件BECECBonBE0uuuUu(1)E(
5、B)区多子经Je注入B(E)区a)共射基本放大电路becCCVcRBBVbR+-iuBiCiEi+-Ou+-Iub)晶体管内部载流子传输示意图becCCVcRBBVbRCICNICBOIBNIEPIENIEIBI电子电流IEn空穴电流IEpIE=IEN+IEP IENE区多子区多子.B B区区(成非平衡少子成非平衡少子)eJ B区多子。区多子。eJ E E区区(成非平衡少子成非平衡少子)(2)注入B区的(非平衡)少子的扩散与复合B区非平衡少子区非平衡少子 扩散扩散(梯度浓度梯度浓度):从从Je边缘边缘Jc边缘边缘(3)C极收集扩散载流子漂移边缘反偏 cJcJC极吸收ICN=IEN-IBNB区少
6、子 C区C区少子 B区ICBOJc(e极开路时)反向饱和电流大部分大部分少部分少部分被被 复合复合IBNIC=ICN+ICBOIB=IBN+IEP-ICBO受受uBE控制控制(4)电流分配关系 经上分析可得：2.1.2 2.1.2 晶体管的电流分配与放大作用晶体管的电流分配与放大作用EENEPCNBNEPCCNCBOEBCBBNEPCBOIIIIIIIIIIIIIIII(符合符合KCL)定律定律CNCCBOBBCBOIIIIII定义定义：CBCBOBCEO(1)IIIII整理得整理得 CE0ceCcBb0uuiiii1穿透电流穿透电流a)共射基本放大电路becCCVcRBBVbR+-iuBiC
7、iEi+-Ou+-Iu定义：定义：CNEIICB0cbCcEe0uuiiiiCBEBECB(1)IIIIIIICEBEECB(1)IIIIIII 或或 电流分配关系：111（式中各量（式中各量为瞬时量或为瞬时量或交流量时同交流量时同样成立）样成立）2.1.3 2.1.3 晶体管的伏晶体管的伏-安特性曲线安特性曲线1.共射输入特性曲线：共射输入特性曲线：CEBBE()|uif u常量相当于两个相当于两个PN结结并并联时联时的伏安特性的伏安特性;CE1)0uuCE增大，曲线右移增大，曲线右移。uCB增大，对基增大，对基区的非平衡少子作用力增强，复合机区的非平衡少子作用力增强，复合机会少，会少，iB
8、减小减小(若若iB 不变，不变，uBE 需增加）。需增加）。CE2)01Vu曲线右移不明显。曲线右移不明显。uCB足够大，足够大，C C区收区收集绝大部由发射区注入到基区的载流集绝大部由发射区注入到基区的载流子，子，uCB再增大，再增大，iB基本不变。基本不变。CE3)1Vu 对于小功率晶体管，对于小功率晶体管，UCE大于大于1V的一条输入特性曲线的一条输入特性曲线可以取代可以取代UCE大于大于1V的所有输入特性曲线。的所有输入特性曲线。a)共射基本放大电路becCCVcRBBVbR+-iuBiCiEi+-Ou+-Iu2.共射输出特性曲线：共射输出特性曲线：图2-6 晶体管的输出特性曲线CiC
9、EuO击穿区放大区CEBEuu饱和区截止区B4IB1IB2IB3IB0I CiBiBCCE()|iif u常量对应于一个对应于一个IB就有一条就有一条iC随随uCE变化的曲线。变化的曲线。为什么为什么uCE较小时较小时iC随随uCE变变化很大？为什么进入放大状态化很大？为什么进入放大状态曲线几乎是横轴的平行线？曲线几乎是横轴的平行线？常量CEBCUii是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下?(1)放大区：放大区：Je正编正编,Jc反偏，反偏，uBEUon且且uCEuBEuCE对对iC影响小影响小(2)截止区：截止区：Je截止截止,Jc反偏，反偏，uBEuB
10、E(3)饱和区：饱和区：Je和和Jc正偏，正偏，uBEUon且且uCEuBE(4)击穿区击穿区：Je正编正编,Jc反偏，反偏，且且uCE足够大足够大,iC急剧增大急剧增大.2.1.3 2.1.3 晶体管的伏晶体管的伏-安特性曲线安特性曲线2.1.4 2.1.4 晶体管的工作状态分析晶体管的工作状态分析a)NPNbec+-BEuCEu+-BiCiEibec+-BEuCEu+-BiCiEib)PNP状状态态NPN管管PNP管管uBEiCuCEuEBiCuEC放大放大 UoniB uBE UoniB uBE截止截止UonICEOVCCUonICEOVCC饱饱和和 UoniB uBE UoniB uB
11、ECBEuuuNPN：CBEuuuPNP：工作在放大状态下：2.1.4 2.1.4 晶体管的工作状态分析晶体管的工作状态分析1.假定放大状态法假定放大状态法假定假定BJTBJT处于放大状态，计算处于放大状态，计算iB和和iC=iB,BJT工作状态分析方法：若工作状态分析方法：若UBEUon,BJT截止截止;若若UBEUon则则BJT可能处于放大或饱和状态可能处于放大或饱和状态,用以下两种方法判断用以下两种方法判断:CEBECEBE|uuuu,放大状态放大状态(假定正确假定正确),饱和状态饱和状态(假定不正确假定不正确)2.假定饱和状态法假定饱和状态法假定假定BJTBJT处于临界饱和状态，由处于
12、临界饱和状态，由UCE=Uon计算集电极临计算集电极临界饱和电流界饱和电流I ICS,CSBCSBIiIi,饱和状态饱和状态(假定正确假定正确),放大状态放大状态(假定不正确假定不正确)2.1.4 2.1.4 晶体管的工作状态分析晶体管的工作状态分析工作在放大状态的工作在放大状态的BJT的类型（的类型（NPN or PNP)、管脚及、管脚及材料（材料（Si or Ge)判别方法判别方法:将三个电极的电位从低到高依次排列；将三个电极的电位从低到高依次排列；中间电位对应的管脚是基极中间电位对应的管脚是基极b b；与基极电位相差约一个导通电压的管脚是发射极与基极电位相差约一个导通电压的管脚是发射极e
13、 e，另一个管脚即为集电极另一个管脚即为集电极c c。若集电极的电位在三者中最高，则该晶体管为若集电极的电位在三者中最高，则该晶体管为NPNNPN型；如果在三者中是最低的则此晶体管为型；如果在三者中是最低的则此晶体管为PNPPNP型。型。BE0.6 0.8V Si|0.1 0.3V Ge u管管典型值0.7V典型值0.2V2.1.4 2.1.4 晶体管的工作状态分析晶体管的工作状态分析图2-8 例2-1图CCVcRbR100k5k(+12V)+-Ou+-IuV【例例2-2】测得电路的晶体管各极对地电位如图所示，测得电路的晶体管各极对地电位如图所示，各晶体管各晶体管b-e间的开启电压为间的开启电
14、压为0.5V(Si)，0.1V(Ge)，试，试判断晶体管的工作状态。判断晶体管的工作状态。a)Ge-PNP管bec12V8V8.2Vb)Si-NPN管bec8V3V2.3Vc)Ge-NPN管bec8.2V8V8.2Vd)Si-NPN管bec1V0.3V0.7V【例例2-3 2-3】在晶体管放大电路中，测得晶体管的各个管脚在晶体管放大电路中，测得晶体管的各个管脚对地的直流电位如下图所示。试判断晶体管是对地的直流电位如下图所示。试判断晶体管是NPNNPN型还是型还是PNPPNP型、三个管脚中哪个是基极型、三个管脚中哪个是基极b b、集电极、集电极c c和发射极和发射极e e，并，并说明该管是硅材料
15、还是锗材料。说明该管是硅材料还是锗材料。4.5V1231.2V1.9Vb)c)1231.8V4.8V5V1232V2.7V5V a)2.1.5 2.1.5 晶体管的主要参数晶体管的主要参数c-e间击穿电压间击穿电压最大集电最大集电极电流极电流最大集电极耗散功最大集电极耗散功率，率，PCMiCuCE安全工作区安全工作区 极限参数极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEO1,;电流放大系数电流放大系数:近似分析近似分析:,;1 极间反向电流极间反向电流:ICBO、ICEO uCE=1V时的时的iC就是就是ICMCEBCUii1.1.小信号线性化条件小信号线性化条件2.1.6 2.1.6 晶体管的交
16、流小信号等效电路模型晶体管的交流小信号等效电路模型2.晶体管晶体管H参数等效电路模型的引出参数等效电路模型的引出小信号含义：若小信号含义：若ui是小信号，则在是小信号，则在BJT输入和输出特性曲线输入和输出特性曲线上，上，ube作用的那一小段曲线可近似为直线。晶体管可由作用的那一小段曲线可近似为直线。晶体管可由Q处的线性二端口网络等效。处的线性二端口网络等效。BE1BCEC2BCE()()uf i,uif i,uCEQBQCEQBQBEBEBECEBCECCCBCEBCEddddddBUIUIuuuiuiuiiiiuiubeiebrececfeboeceUh Ih UIh Ih U2.1.6
17、2.1.6 晶体管的交流小信号等效电路模型晶体管的交流小信号等效电路模型3.H参数的物理意义参数的物理意义beiebrececfeboeceUh Ih UIh Ih UBEiebeBuhriBEreCEuhuCfeBihiCoeceCE1ihru输入交输入交流电阻流电阻反向电压传输比，反向电压传输比，几百几百k,常忽略常忽略共射电共射电流增益流增益2.1.6 2.1.6 晶体管的交流小信号等效电路模型晶体管的交流小信号等效电路模型3.H参数模型的简化及参数求取参数模型的简化及参数求取基区体电阻基区体电阻,几十几十几百几百发射区体电发射区体电阻阻,可忽略可忽略Je动态电阻动态电阻很小很小,近似短
18、路近似短路很大很大,近似分析近似分析中开路中开路TbebbEQ(1)UrrITbebbCQUrrI或或适于求动态参数，不能用于求静态值，要求适于求动态参数，不能用于求静态值，要求0.1mAIEQ5mA。2)没考虑结电容的影响，只适用于低频分析。没考虑结电容的影响，只适用于低频分析。适于工作在任何组态中任何类型适于工作在任何组态中任何类型(NPN或或PNP型型)的的BJT 2.1.6 2.1.6 晶体管的交流小信号等效电路模型晶体管的交流小信号等效电路模型2.2.1 2.2.1 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标1.1.输入电阻输入电阻 2.2.输出电阻输出电阻3.3.增益增益4.4.
19、频率特性频率特性5.5.非线性失真系数非线性失真系数2.2.2 2.2.2 放大电路的基本工作原理放大电路的基本工作原理 1.1.电路的组成电路的组成 2.2.放大电路的基本工作原理放大电路的基本工作原理3.3.构成放大电路的基本原则构成放大电路的基本原则 本节内容本节内容放大放大:保持信号不失真的前提下保持信号不失真的前提下,将微弱信号将微弱信号 变成幅度或能量足够大的信号变成幅度或能量足够大的信号u放大的对象：变化量放大的对象：变化量u放大的本质：能量的控制放大的本质：能量的控制,放大前后能量守恒放大前后能量守恒u放大的特征：功率放大放大的特征：功率放大u放大的基本要求：不失真放大的基本要
20、求：不失真判断电路能否放判断电路能否放大的基本出发点大的基本出发点任何放大电路均可看成为二端口网络。任何放大电路均可看成为二端口网络。输入电流输入电流输入电压输入电压输出电压输出电压输出电流输出电流a)框图LRSRiI+-sU+-iU信号源+-oU负载oI放大电路 b)等效模型LRSRiI+-sU+-iU信号源+-oU负载oIiZoZ+-oU放大电路信号源信号源内阻内阻ouuuiUAAUoiiiiIAAIouiiUAIoiuiIAU 增益：输出量与输入量之比增益：输出量与输入量之比电压放大倍数是最电压放大倍数是最常常被研究和测试的参数被研究和测试的参数o opi iU IAU I 输出端采用输
21、出端采用戴维南等效戴维南等效负载开路输负载开路输出电压出电压输入阻抗输入阻抗输出阻抗输出阻抗iiiIUR LooLoooo)1(RUURUUUR空载时输出空载时输出电压有效值电压有效值带带RL时的输出电时的输出电压有效值压有效值输入电压与输入电压与输入电流有输入电流有效值之比。效值之比。输入、输出电阻输入、输出电阻b)等效模型LRSRiI+-sU+-iU信号源+-oU负载oIiRoR+-oU放大电路忽略所有电抗元件的影响，输忽略所有电抗元件的影响，输入、输出阻抗为纯电阻入、输出阻抗为纯电阻Lssooo()0=RUIURI 频率特性：频率特性：衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。衡量放大电路对
22、不同频率信号的适应能力。由于电容、电感及半导体器件由于电容、电感及半导体器件PNPN结的电容效应，使放大电路结的电容效应，使放大电路在在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移。j()expj()AAfA ff幅频幅频特性特性相频相频特性特性下限截下限截止频率止频率上限截上限截止频率止频率LHbwfff通频带越宽，表明放大电路对通频带越宽，表明放大电路对不同频率信号的适应能力越强不同频率信号的适应能力越强。1.1.电路的组成电路的组成以以NPN-CE放大电路为例放大电路为例图2-20 基本共射放大电路becCCVcRBBVbR+-
23、iu+-IuBiCiEi+-OuoV图2-21 实用直接耦合共射放大电路iucRLRCCVb2ROub1RoVa)阻容耦合共射放大电路iucRLR2CCCV1CbRouoVVBB、Rb：使：使UBE Uon，且有合适的且有合适的IB。VCC：使：使UCEUon，同同时作为负载的能源时作为负载的能源。Rc：将：将iC转换成转换成uCE(uo)。将将两个电源两个电源合二为一合二为一信号源与放信号源与放大电路共地大电路共地电容应足够大电容应足够大,“隔直通交隔直通交”C1BEQC2CEQUUUU，C1、C2为耦合电容为耦合电容uBEuiUBEQ，信号驮载在静信号驮载在静态之上。负载上只有交流信号。态
24、之上。负载上只有交流信号。信号的传递是直接通过信号的传递是直接通过导线或电阻进行导线或电阻进行 利用耦合电容进行信号利用耦合电容进行信号传递传递 2.2.放大电路的基本工作原理放大电路的基本工作原理由于电抗元件的存在，直流信号由于电抗元件的存在，直流信号所流经的通路与交流信号所流经所流经的通路与交流信号所流经的通路不同。为分析之便，将直的通路不同。为分析之便，将直流信号和交流信号的作用分开进流信号和交流信号的作用分开进行，相应地分为静态和动态。行，相应地分为静态和动态。图2-22a 阻容耦合共射放大电路iucRLR2CCCV1CbRouoVa)直流通路cRCCVbRCQIBQIEQIBEQU+
25、-+-CEQUui=0直流电源直流电源作用下电流流作用下电流流经的通路经的通路 电容开路，电感短电容开路，电感短路路(如有)；交流信交流信号源为零号源为零(电压源短路，电流源则开路)，内阻内阻保留保留。(1)静态静态 ui=0，分析目的：，分析目的：根据直流通路确定根据直流通路确定Q点点数值数值直流分析直流分析（UBEQ,IBQ)和和(ICQ,UCEQ）CCBEQBQbCQBQCEQCCCQcVUIRIIUVIRBEQonUUon0.7V for Si 0.2V for GeU(2)动态动态 ui0，分析目的：根据交流通路是求放大电路的分析目的：根据交流通路是求放大电路的的输入、输出电阻，增益
26、等指标的输入、输出电阻，增益等指标交流分析交流分析图2-22a 阻容耦合共射放大电路iucRLR2CCCV1CbRouoVb)交流通路cRLRbRbecbieiciiuou交流电流所流经交流电流所流经的通路。的通路。原则：原则：耦合或旁路电容短路，电耦合或旁路电容短路，电感保留；感保留；无内阻的直流电源为零无内阻的直流电源为零。实现电压实现电压放大放大(3)瞬态瞬态:直流电源和交流信号直流电源和交流信号ui共同作用共同作用瞬时量瞬时量=直流量直流量+交流量交流量 输出电压必然失真！输出电压必然失真！设置合适的静态工作点，首先要解决失真问题，但设置合适的静态工作点，首先要解决失真问题，但Q点点几
27、乎影响着所有的动态参数！几乎影响着所有的动态参数！为什么放大的对象是动态信号，却要晶体管在信号为零为什么放大的对象是动态信号，却要晶体管在信号为零时有合适的直流电流和极间电压？时有合适的直流电流和极间电压？BBQbBEBEQiiIiuUu交流信号叠加在直流信号交流信号叠加在直流信号之上之上放大电路的基本工作原理：放大电路的基本工作原理：利用晶体管的电流控制利用晶体管的电流控制作用实现信号的放大。作用实现信号的放大。cibibecbCEo()Ruiu riiiuu 直流电源直流电源VCC提供提供放大的实质：放大的实质：利用晶体管的电流控制作用，将直流电源利用晶体管的电流控制作用，将直流电源VCC
28、VCC提供的能量转化为与输入信号具有相同形式的能提供的能量转化为与输入信号具有相同形式的能量提供给负载。量提供给负载。b)交流通路cRLRbRbecbieiciiuou交流输入信号控制交流输入信号控制基极电流的变化基极电流的变化BJT的电流控的电流控制作用制作用(1)合适的直流电源合适的直流电源 大小和大小和 极性均合适极性均合适,确保放大器件工作在确保放大器件工作在导通状态。如晶体管须发射结正偏、集电结反偏。导通状态。如晶体管须发射结正偏、集电结反偏。(2)输入信号能够有效加到放大器件的输入端输入信号能够有效加到放大器件的输入端 使输入端的电使输入端的电流或电压随输入信号成比例变化流或电压随
29、输入信号成比例变化(3)在负载上能够获得放大了的动态信号在负载上能够获得放大了的动态信号 放大器件输出端的变放大器件输出端的变化电流能有效转化为电压输出化电流能有效转化为电压输出.(4)电路元件数值和输入信号的幅度合适电路元件数值和输入信号的幅度合适 确保电路有合适的静确保电路有合适的静态工作点，输出信号产生明显的非线性失真。态工作点，输出信号产生明显的非线性失真。(5)电路中带极性的电容连接要正确电路中带极性的电容连接要正确 此外此外,还要求信号源与直流电源共地，直流电源种类尽可能少，还要求信号源与直流电源共地，直流电源种类尽可能少，同时负载上无直流分量等同时负载上无直流分量等.3.3.构成
30、放大电路的基本原则构成放大电路的基本原则2.3.1 2.3.1 图解法图解法1.1.静态图解法静态图解法 2.2.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3.3.动态图解法动态图解法4.4.静态工作点的选择与波形失真分析静态工作点的选择与波形失真分析5.5.最大不失真输出电压的确定最大不失真输出电压的确定6.6.图解法的特点图解法的特点2.3.2 2.3.2 等效电路法等效电路法 1.1.晶体管的直流模型及晶体管的直流模型及Q Q点的近似估算法点的近似估算法 2.2.放大电路的微变等效电路分析法放大电路的微变等效电路分析法3.3.基本共射放大电路的等效电路分析法基本共射放大电路的等
31、效电路分析法 本节内容本节内容 通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共存，通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共存，且放大器件本身非线性且放大器件本身非线性,使得电路的分析复杂化。为简化分使得电路的分析复杂化。为简化分析，分成直流通路和交流通路。析，分成直流通路和交流通路。相应的，对放大电路的分析相应的，对放大电路的分析过程分为先过程分为先静态分析静态分析，后，后动态分析动态分析.又称直流分析，分析电路在直又称直流分析，分析电路在直流电源单独作用下的响应，目流电源单独作用下的响应，目的是根据直流通路，求的是根据直流通路，求Q Q点点又称交流分析，分析电路在交流输又称交流分析
32、，分析电路在交流输入信号单独作用下的响应，目的求入信号单独作用下的响应，目的求交流性能指标交流性能指标.基本分析方法基本分析方法图解法图解法等效电路法等效电路法静态图解法静态图解法动态图解法动态图解法静态(静态(近似估算法)近似估算法)动态(微变等效电路法)动态(微变等效电路法)以器件的以器件的V-A特性曲线为基特性曲线为基础，用作图方法确定础，用作图方法确定Q及部及部分交流指标分交流指标 将非线性器件用其线性化等效电将非线性器件用其线性化等效电路模型替代，用线性电路分析方路模型替代，用线性电路分析方法和理论，求解法和理论，求解Q点和交流指标点和交流指标 1静静态图态图解法解法(1)由输入回路
33、求由输入回路求 IBQBQ 、UBEQBEQcRbRBEuCCVBiCiCCVCEuVCEBBE1()|uVif u-输入特性曲线-输入特性曲线BECCBbuVi R-输入直流负载线M-输入直流负载线Mi iN Ni i(2)由输出回路求由输出回路求 ICQCQ 、UCEQCEQ-输出特性曲线-输出特性曲线-输出直流负载线M-输出直流负载线MN NBBQCCE()|iIif uCECCCcuVi R斜率b1 R斜率c1 R2 电电路参数路参数对对静静态态工作点的影响工作点的影响3 动态图动态图解法解法3 动态图动态图解法解法4静静态态工作点的工作点的选择选择与波形失真分析与波形失真分析消除方法
34、：增大消除方法：增大IBQ，即向上平移输入回路负载线。，即向上平移输入回路负载线。截止失真是在输入回路首先产生失真！截止失真是在输入回路首先产生失真！减小减小Rb能消除截止失真吗？能消除截止失真吗？截止失真：因晶体管截止失真：因晶体管进进入截止区而引起的入截止区而引起的非非线线性失真性失真原因：原因：Q点偏低点偏低4静静态态工作点的工作点的选择选择与波形失真分析与波形失真分析截止失真：因晶体管截止失真：因晶体管进进入入饱饱和区而引起的和区而引起的非非线线性失真性失真饱和失真产生于晶体管的输出回路！饱和失真产生于晶体管的输出回路！原因：原因：Q点偏高点偏高消除方法：减小消除方法：减小IBQ5最大
35、不失真最大不失真输输出出电压电压的确定的确定omCEQCESCQLmin|,|2UUUIRLcL(/)RRR omCEQCESCCCEQLmin|,|2()UUUVUR 形象直形象直观观；适适应应于于Q点点分析分析、失真分析、最大不失真、失真分析、最大不失真输输出出电电压压的分析；的分析；能能够够用于大信号分析；用于大信号分析；不易准确求解；不易准确求解；不能求解不能求解输输入入电电阻、阻、输输出出电电阻、阻、频带频带等参数。等参数。6 图图解法的特点解法的特点Uom=?Q点在什么位置点在什么位置Uom最大？最大？交流负载线应过交流负载线应过Q点，且点，且斜率决定于（斜率决定于（RcRL）BR
36、ILCQ直流负载线和交流负载线直流负载线和交流负载线1.在什么参数、如何变化时在什么参数、如何变化时Q1 Q2 Q3 Q4？2.从输出电压上看，哪个从输出电压上看，哪个Q点下最易产生截止失真？哪点下最易产生截止失真？哪个个Q点下最易产生饱和失真？哪个点下最易产生饱和失真？哪个Q点下点下Uom最大？最大？3.设计放大电路时，应根据什么选择设计放大电路时，应根据什么选择VCC？例例2-3例例2-42.空载和带载两种情况下空载和带载两种情况下Uom分别为多少？分别为多少？3.在图示电路中，有无可能在空载时输出电压失真，而在图示电路中，有无可能在空载时输出电压失真，而带上负载后这种失真消除？带上负载后
37、这种失真消除？已知已知ICQ2mA，UCES0.7V。1.在空载情况下，当输在空载情况下，当输入信号增大时，电路首先出入信号增大时，电路首先出现饱和失真还是截止失真？现饱和失真还是截止失真？若带负载的情况下呢？若带负载的情况下呢？半半导导体器件的非体器件的非线线性特性使放大性特性使放大电电路的分析复路的分析复杂杂化。化。利用利用线线性元件建立模型，来描述非性元件建立模型，来描述非线线性器件的特性。性器件的特性。1.晶体管的直流模型及静态工作点的近似估算法晶体管的直流模型及静态工作点的近似估算法输出端等效为电输出端等效为电流控制的电流源流控制的电流源输入端输入端Je用其恒用其恒压降模型等效压降模
38、型等效理想二极管理想二极管becBEQonCQBQ,UUII2.放大电路的微变等效电路分析法放大电路的微变等效电路分析法 分析的是放大电路在交流小信分析的是放大电路在交流小信号作用下的动态性能号作用下的动态性能 1)作作交流通路交流通路；2)晶体管用低频小信号模型等效，其他电路不变，晶体管用低频小信号模型等效，其他电路不变，得到得到放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路；并根据静态分析的；并根据静态分析的结果计算有关参数（结果计算有关参数（rbe)；3)根据微变等效电路模型根据微变等效电路模型计算交流性能指标计算交流性能指标,如增益，如增益，输入电阻，输出电阻等。输入电阻，输出电阻等。分
39、析过程分析过程3.共射基本放大电路的等效电路分析法共射基本放大电路的等效电路分析法 CCBEQBQbCQBQCEQCCCQcVUIRIIUVIRBEQonUU（1）求静态工作点）求静态工作点 IucRLR2CCCV1CbROuCiBiBEuVCEuSuSRa)阻容耦合共射放大电路a)阻容耦合共射放大电路b)直流通路直流通路cRCCVbRCQIBQIEQIBEQU+-+-CEQU（2）动态分析求交流性能指标）动态分析求交流性能指标求增益、输入电阻求增益、输入电阻 IucRLR2CCCV1CbROuCiBiBEuVCEuSuSRa)阻容耦合共射放大电路a)阻容耦合共射放大电路图图2-27 共射基本
40、放大电路的交流通路 共射基本放大电路的交流通路iucRLRbRcibiVsuSRouceubeu图图2-35 共射基本放大电路的微变等效电路 共射基本放大电路的微变等效电路iUcRLRbRiIbISRoUsUberbIiRiRcIoRTbebbEQ(1)UrrI TbebbCQUrrI 或或iibibbei/URRRRrIocLLLuibiibeUI RRRAUI RRr ooiiusussisiUUURAAUUURR（2）动态分析求交流性能指标）动态分析求交流性能指标求输出电阻求输出电阻 图图2-35 共射基本放大电路的微变等效电路 共射基本放大电路的微变等效电路iUcRLRbRiIbISR
41、oUsUberbIiRiRcIoR图图2-36 求共射放大电路输出电阻等效电路 求共射放大电路输出电阻等效电路cRbRbISRberb0I cIoRoUoIocRR输入信号源为输入信号源为0，内阻保留，内阻保留负载开路，输负载开路，输出端加电压源出端加电压源Uo基极电流为基极电流为0，故，故输出端受控电流源输出端受控电流源为为0（开路）（开路）例例 2-6 a)基本共射放大电路基本共射放大电路bcCCVcRBBVbRV+-iue+-Iu3k+-OuLR3k(16V)1V10kb)直流通路直流通路bcCCVcRBBVbRVe10k+-BEQU1.5k(8V)1V+-CEQUc)交流通路交流通路b
42、RcIbIViUoUcRLRd)微变等效电路d)微变等效电路bRbIbIoUberiUcRLR LCCCCLcRVVRR cLc/RRR BBBEQBQbCQBQCEQCCCQcVUIRIIUVIRTbebbCQUrrIibbeRRroLuibbe URAURrocRR2.4.1 2.4.1 温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响2.4.2 2.4.2 射极偏置稳定静态工作点电路分析射极偏置稳定静态工作点电路分析 1.1.电路组成电路组成 2.2.稳定静态工作点原理稳定静态工作点原理3.3.静态工作点的估算静态工作点的估算4.4.动态性能指标的计算动态性能指标的计算2.4.3 2.4.3
43、 其他形式的稳定静态工作点电路其他形式的稳定静态工作点电路1.1.集电极集电极_ _基极偏置电路基极偏置电路 2.2.温度补偿偏置电路温度补偿偏置电路 本节内容本节内容Q点影响放大电路的性能点影响放大电路的性能:失真，电压增益、输入电阻、失真，电压增益、输入电阻、输出电压的动态范围等。输出电压的动态范围等。引起引起Q点不稳定因数：点不稳定因数：电源电压波动，电路元件老化，电源电压波动，电路元件老化，晶体管参数随温度而变化。晶体管参数随温度而变化。所谓所谓Q点稳定，是指通过电路自动调节作用，使得点稳定，是指通过电路自动调节作用，使得ICQ和和在温度变化时基本维持不变，这是靠在温度变化时基本维持不
44、变，这是靠IBQ的变化得来的。的变化得来的。T（）ICQQ 若温度升高时要若温度升高时要Q回到回到Q，则只有减小则只有减小IBQICEO若若UBE不变不变IBQQCQBQCEOIII1.电电路路组组成成两个环节：两个环节：Rb1和和Rb2构成分压电路固定基极电位；构成分压电路固定基极电位；Re实现的实现的UBE自动调节作用自动调节作用.b1BQCCb1b2RUVRRBQb1CQEQCCeb1b2eURIIVRRRRCQEQEQBEQBQCQ()()TCIIUUII 2.稳稳定静定静态态工作点的原理工作点的原理3.静静态态工作点的估算工作点的估算cRCCVb2REQIBQIVb1ReBBQU1I
45、2IEQUeRCQIb)直流通路b)直流通路cRCCVEQIBQIVbReBEQUeRCQIBBVc)直流通路的等效电路c)直流通路的等效电路b1BBCCb1b2RVVRRbb1b2/RRRBBBEQBQbeCQBQCEQCCCQce(1)()VUIRRIIUVIRReb(1)RR1BBonVUBBonb1CQEQCCeb1b2eVURIIVRRRR若若则则:4.动态动态性能指性能指标标的的计计算算cRLRb2RoUbIVb1ReeRcIiU交流通路交流通路b beeeiibeebb(1)I rI RURrRIIiib1b2ii/URRRRIocLLuibibee(1)UI RRAUI RrR
46、LcL(/)RRRebe(1)1且RrLue RARocRR例例2-7:带带旁路旁路电电容的射极偏置容的射极偏置电电路路ibeRrib1b2be/RRRrocLLuibibe UI RRAUI RrLcL(/)RRRocRR输入电阻比无输入电阻比无旁路电容时小旁路电容时小增益比无旁路增益比无旁路电容时大电容时大,但温但温度稳定性变差度稳定性变差静态工作点不变静态工作点不变利利?弊？弊？1.集集电电极极基极偏置基极偏置电电路路CEQBEQBQbUUIRCEQCCEQcUVIRCCBEQBQbc(1)VUIRRbb1b2()RRR2.温度温度补偿补偿偏置偏置电电路路b1CCBQCCb1b2b2b1
47、1RVUVRRRRCQEQEQBEQBQCQb1b2BQ()()()IIUTCUIIRRU 或（1）热热敏敏电电阻阻补偿电补偿电路路 引入直流负反馈引入直流负反馈 温度补偿温度补偿：利用对温度敏感：利用对温度敏感的元件，在温度变化时直接的元件，在温度变化时直接影响输入回路。影响输入回路。例如，例如，Rb1或或Rb2采用热敏采用热敏电阻。电阻。Rb1应具有负温度系数，应具有负温度系数，Rb2应具有正温度系数应具有正温度系数。2.温度温度补偿补偿偏置偏置电电路路（2）二极管二极管补偿电补偿电路路CQEQEQBEQBQCQDBQ()()IIUaTCUIIUUCQRBQCQ)()IbTCIII2.5.
48、1 2.5.1 共集共集(CC)(CC)基本放大电路基本放大电路1.1.静态分析静态分析:求静态工作点数值求静态工作点数值 2.2.动态分析动态分析:求交流性能指标求交流性能指标2.5.2 2.5.2 共基共基(CB)(CB)基本放大电路基本放大电路 1.1.静态分析静态分析:求静态工作点数值求静态工作点数值 2.2.动态分析动态分析:求交流性能指标求交流性能指标 2.5.3 2.5.3 三种组态基本放大电路性能比较三种组态基本放大电路性能比较 本节内容本节内容1.静静态态分析分析:求静求静态态工作点数工作点数值值CCBQbBEQEQeCCCEQEQeVIRUIRVUIRCCBEQBQbeEQ
49、BQCEQCCEQe(1)(1)VUIRRIIUVIR 2.动态分析动态分析求输入电阻、电压增益求输入电阻、电压增益故称射极故称射极跟随器跟随器Uo UiibeL(1)RrRibibbeL/(1)RRRRrRLeL(/)RRRoeLLuibibeL(1)(1)UI RRAUI RrRoiusuusSiURAAAURRiS若RR,Lbeuoi1 若(1+)有Rr,A,UU输入电阻大输入电阻大2.动态分析动态分析求输出电阻求输出电阻 输入电阻大，输出电阻小；只放大电流，不放大电压；输入电阻大，输出电阻小；只放大电流，不放大电压；在一定条件下有电压跟随作用！在一定条件下有电压跟随作用！令令Us=0,
50、保留保留Rs，在输出端加在输出端加Uo：obbeSbbeSbooe(/)/1 UIrRRrRRRIIobeSboeoeo/1UrRRRRRRIbeSbe/1若有rRRRbeSbo/1rRRR输出电阻小输出电阻小1.静静态态分析分析:求静求静态态工作点数工作点数值值a)阻容耦合共基放大电路a)阻容耦合共基放大电路cRLR2CCCVbCb2RVb1ReROu1CSRIuSucRCCVb2REQIBQIVb1ReBBQU1I2IEQUeRCQI直流通路直流通路BBBEQBQbeCQBQCBQCCCQcBB(1)VUIRRIIUVIRVb1BBCCb1b2RVVRRbb1b2/RRRbeiie1rUR
