1、12.1 晶体三极管晶体三极管双极型三极管双极型三极管BCEIIIBCEIIIBCEIII NPNPNP2 晶体三极管晶体三极管实现放大的条件：实现放大的条件：（1）内部结构条件：内部结构条件：n发射区高掺杂。发射区高掺杂。n基区很薄。基区很薄。n集电结面积大。集电结面积大。（2）外部偏置条件：）外部偏置条件：n外加电源使外加电源使发射结正偏，集电结反偏。发射结正偏，集电结反偏。共发射极连接：共发射极连接：E E极作为输入、输出公共端，极作为输入、输出公共端，当当VcVBVE时，满足外部条件，可实现放大。时，满足外部条件，可实现放大。3n 晶体三极管放大时内部载流子的运晶体三极管放大时内部载流
2、子的运动动1 1）发射：）发射：发射结正偏，利于多数载流子的运动，发射结正偏，利于多数载流子的运动，IE=IEN+IEP。发射区高掺杂，。发射区高掺杂，IEIEP。2 2）复合和扩散：）复合和扩散：电子到达基区后，与电子到达基区后，与P P区的多子空穴区的多子空穴产生复合形成基极电流产生复合形成基极电流IBN。基区空穴浓度低，且薄，。基区空穴浓度低，且薄，大多数电子在基区中继续扩散到达集电结一侧。大多数电子在基区中继续扩散到达集电结一侧。动画动画演示演示IE=IEN+IEPIBN=IENICN 4n 晶体三极管放大时内部载流子的运晶体三极管放大时内部载流子的运动动3 3）收集：）收集：集电结反
3、偏，将基区中扩散过来的电子收集电结反偏，将基区中扩散过来的电子收集到集电极形成集到集电极形成ICN。同时，集电区少子空穴和基区。同时，集电区少子空穴和基区少子空穴进行漂移运动，形成反向饱和电流少子空穴进行漂移运动，形成反向饱和电流ICBO电流分配关系电流分配关系：IEICIBIC=ICN+ICBO IB=IEP+IBNICBO=IEP+IEN ICN ICBO=IE-IC IE=IEN+IEPIBN=IENICN 52.1 晶体三极管晶体三极管双极型三极管双极型三极管BCEIIIBCEIIIBCEIII NPNPNP电流关系电流关系：IEICIB62.1 晶体三极管晶体三极管双极型三极管双极型
4、三极管IC=ICN+ICBO=IE+ICBO=(IB+IC)+ICBOCBOB111IIIC=IB+ICEOCBOCEOII1,1,111,ECNII共基极直流电流放大系数共基极直流电流放大系数 :BI:共射极直流电流放大系数共射极直流电流放大系数BCII共射交流电流放大系数：共射交流电流放大系数：=iC/iBvCE=常数常数输出特性曲线近于平行等距并且输出特性曲线近于平行等距并且I ICEOCEO较小时，较小时，72.1.3 晶体三极管晶体三极管的伏安的伏安特性曲线（特性曲线（NPN）n晶体三极管伏安特性曲线：晶体三极管伏安特性曲线：描绘三极管各极电压和电流间的相互关系描绘三极管各极电压和电
5、流间的相互关系共发射极，共发射极，NPNNPN管管（1 1）输入特性曲线：）输入特性曲线：以输出以输出电压为参变量，描述输入电电压为参变量，描述输入电流与输入电压之间的关系。流与输入电压之间的关系。（2 2）输出特性曲线：）输出特性曲线：以输入电流（或电压以输入电流（或电压)为参变量，为参变量，描述输出电流与输出电压之间的关系。描述输出电流与输出电压之间的关系。82.1.3 晶体三极管晶体三极管的伏安的伏安特性曲线（特性曲线（NPN）n输入特性曲线输入特性曲线n发射结正偏：发射结正偏：iBfin（vBE）vCE常数常数nvCE=0，与二极管伏安特性曲线正，与二极管伏安特性曲线正向相似。向相似。
6、死区电压死区电压 导通压降导通压降nvCE0,vCEvBE，曲线向，曲线向右右移。移。vBE一定，一定，iB随随vCE增大而减小增大而减小.nvCE=1,vCE再增大，再增大，iB也不会减小也不会减小很多。很多。输入特性是一组曲线族。输入特性是一组曲线族。92.1.3 晶体三极管晶体三极管的共射的共射特性曲线（特性曲线（NPN）n输出特性曲线输出特性曲线:n从特性分四个区：从特性分四个区：1.1.放大区放大区2.2.截止区截止区3.3.饱和区饱和区4.4.击穿区击穿区常数BiCEoutCvfi)(102.1.4 晶体三极管晶体三极管的四个工作区的四个工作区(1)(1)放大区：放大区：近似为水平
7、的直线近似为水平的直线 特点：特点：iCiB,iC/iBIC/IB iC基本基本不随不随vCECE电压变化而变化电压变化而变化要求外电压条件：要求外电压条件：发射结正向偏置，发射结正向偏置，集电结反向偏置集电结反向偏置 NPN112.1.4 晶体三极管晶体三极管的四个工作区的四个工作区(2)(2)截止区：截止区：iB=0=0曲线以下的区域曲线以下的区域 特点：特点：iB 0，iC 0三极管不放大，截止三极管不放大，截止 要求外电压条件：要求外电压条件：发射结反向偏置发射结反向偏置 集电结反向偏置集电结反向偏置cbeic 0ce开开NPN122.1.4 晶体三极管晶体三极管的四个工作区的四个工作
8、区(3)(3)饱和区：饱和区：特点：特点：iC iB 饱和压降饱和压降vCES，BErCRvA反相反相502.2.5 放大电路的动态性能指标放大电路的动态性能指标（2）输入电阻）输入电阻 ri：ri)(/iBEBBEBEBiirRrrRIVr512.2.5 放大电路的动态性能指标放大电路的动态性能指标（3）输出电阻）输出电阻ro：独立电压源短路（如信号独立电压源短路（如信号源源 ），保留其内阻；将独立电流源开路，），保留其内阻；将独立电流源开路，而受控源保留，断掉外接负载而受控源保留，断掉外接负载 SVroCSLRVRIVr0o52n分压式偏置电路分压式偏置电路RB1和和RB2分别称为上偏置和
9、下偏置电阻分别称为上偏置和下偏置电阻RE：发射极偏置电阻：发射极偏置电阻 作用：稳定静态工作点作用：稳定静态工作点例：例：T IBQ ICQ IEQ，VEQ VBEQ=（VCQ-VEQ）IBQ 2.2.6 2.2.6 静态工作点的稳定静态工作点的稳定T 、VBEQ 、ICBO IBQ =(VCC VBEQ)/RB ICQ =IBQ+ICEO=IBQ+(1+)ICBO VCEQ=VCCICQRC532.2.7 分压式偏置电路的静态工作点分压式偏置电路的静态工作点和和动态性能指标动态性能指标计算计算n 分析遵循的原则：先静态、后动态分析遵循的原则：先静态、后动态CCB2B1B2BQVRRRV(1)
10、(1)静态分析静态分析:求静态工作点求静态工作点 VEQ=VBQVBEQ IBQ=ICQ/ICQ IEQ=EEQRV直流通路直流通路 I1IBQ VCEQ=VCCICQ(RC+RE)542.2.7 分压式偏置电路的静态工作点分压式偏置电路的静态工作点和和动态性能指标动态性能指标计算计算（2）动态分析）动态分析:计算电路的计算电路的 ，,ri,ro vAsvAioVVAv)()(26BE)1(300mAImVEQriiiIVrBEB2B1/rRRsoVVAvssiisiRrrVViisisVrRrVsiiioRrrVVsiiRrrAv画出微变等效电路画出微变等效电路BEBLCB)/(rIRRIB
11、ELC/rRR552.2.7 分压式偏置电路的静态工作点分压式偏置电路的静态工作点和和动态性能指标动态性能指标计算计算n若将若将RE的的旁路电容旁路电容CE去掉去掉。微变等效电路微变等效电路直流通路直流通路562.2.7 分压式偏置电路的静态工作点分压式偏置电路的静态工作点和和动态性能指标动态性能指标计算计算n若将旁路电容若将旁路电容CE去掉去掉EBBEBEEBEB1iRIrIRIrIVvAEBELCEBEBLCB1/1)/(RrRRRrIRRI ioVVAvEBEii1RrIVrB572.2.7 分压式偏置电路的静态工作点分压式偏置电路的静态工作点和和动态性能指标动态性能指标计算计算n若将若
12、将RE的旁路电容的旁路电容CE去掉去掉EBEii1RrIVrBiB2B1/rRRiiB2iB1iBRRiB2B1rVRVRVIIIIEBBEBEEBEB1iRIrIRIrIV582.2.7 分压式偏置电路的静态工作点分压式偏置电路的静态工作点和和动态性能指标动态性能指标计算计算n没有旁路电容没有旁路电容CE：ioVVAvBELC/rRRsoVVAvssiiRrrAvirBEB2B1/rRR1/EBEB2B1RrRRirEBELC1/RrRRvAn有旁路电容有旁路电容CEAv的影响因素：的影响因素：n RL，当当RL，Av最大。最大。n nrBE当当ri较低，信号源内阻较大时，源电压放大倍数将降
13、低。较低，信号源内阻较大时，源电压放大倍数将降低。与有旁路电容与有旁路电容CE相比，相比，Av，ri 讨论：讨论：592.3 射极输出器射极输出器共共 C C电路电路n分析分析n静态静态 Q（IBQ、ICQ、VCEQ）n动态动态Av、ri、ron静态静态VCCIBQRBVBEQ（1）IBQREIBQ(VCC VBEQ)/(RB(1 )RE)ICQ=IBQIEQ=IBQ ICQ（1）IBQVCEQ VCC IEQRE直流直流通路通路602.3 射极输出器射极输出器n动态动态n 微变等效电路微变等效电路EvRRRrRRIrIRIRVVA/1111LLBELLBBEBLBLioAv1 1 A Av0
14、0,输入输出同相位输入输出同相位Av近似为近似为1,1,称为称为射极跟随器。射极跟随器。虽无电虽无电压放大，但输出电流压放大，但输出电流 输入电流，有输入电流，有功放作用。功放作用。612.3 射极输出器射极输出器n动态动态微变等效电路微变等效电路ri ri=RBrBE+(1+)(RE RL)r ri i很大很大，电路承接信号源电，电路承接信号源电压能力压能力很强很强ie 折合成折合成ib，电流缩小（，电流缩小（1 ）倍，因此电阻要扩）倍，因此电阻要扩大（大（1 ）倍。）倍。622.3 射极输出器射极输出器n动态动态ro)()(SBEoSBEoEoRrVRrVRVIO)1(/1111ESBE0
15、RRrRRrRRrIVrESBEESBEOOEBBOIIIIBBEOIIII632.3 射极输出器射极输出器n动态动态ro SBESBESBEBSBERr1Rr1RrE1)R/R(rEo)1(/R/Rr ib折合成折合成ie，电流扩大（，电流扩大（1 ）倍，因此电阻要缩）倍，因此电阻要缩小（小（1 ）倍。）倍。r ro o很小很小，电路带负载能力，电路带负载能力强强R RL L改变，但改变，但V Vo o大小不变大小不变A Av不变，约为不变，约为1 1642.3 射极输出器射极输出器n射极输出器的特点射极输出器的特点nAv小于小于1，接近，接近1射极跟随器射极跟随器nri很大很大电路承接信号
16、源电压能力很强电路承接信号源电压能力很强nro很小很小电路带负载能力强电路带负载能力强n在多级放大器中的应用在多级放大器中的应用n输入级输入级 ri很大很大n输出级输出级 ro很小很小n缓冲级缓冲级65放大电路的频率特性放大电路的频率特性n放大电路的频率特性放大电路的频率特性n放大信号由多个频率组合的复杂信号放大信号由多个频率组合的复杂信号n放大电路的放大倍数是频率的函数放大电路的放大倍数是频率的函数n幅频特性和相频特性幅频特性和相频特性vvAAff 幅频特性幅频特性相频特性相频特性662.2.5 放大电路的动态性能指标放大电路的动态性能指标n下限频率、上限频率和通频带下限频率、上限频率和通频
17、带中频电压放大倍数中频电压放大倍数Av0 通频带通频带BW：BW=fH fL 通频带的宽度表明了通频带的宽度表明了放大电路对输入信号放大电路对输入信号频率变化的适应能力频率变化的适应能力 672.2.5 放大电路的动态性能指标放大电路的动态性能指标n频率失真频率失真线性失真线性失真n幅度失真：对各频率分量的放大倍数的幅值不幅度失真：对各频率分量的放大倍数的幅值不同同n相位失真：对各频率分量放大后相位移不同相位失真：对各频率分量放大后相位移不同n避免产生频率失真的方法：避免产生频率失真的方法：输入信号的频带在放大电路的带宽之内。输入信号的频带在放大电路的带宽之内。682.4 多级放大电路多级放大
18、电路n微弱信号需进行多级放大微弱信号需进行多级放大n耦合：放大器级与级的连接。耦合：放大器级与级的连接。n方式：方式：n阻容耦合阻容耦合n直接耦合直接耦合n变压器耦合变压器耦合692.4.1 阻容耦合阻容耦合阻容耦合：两极之间通阻容耦合：两极之间通过耦合电容和下级输过耦合电容和下级输入电阻连接入电阻连接n电容：通交隔直电容：通交隔直n交流：交流：(C(C短路短路)信号畅信号畅通无阻地传递通无阻地传递n直流：直流：(C(C开路开路)两级两级Q Q点互不影响。点互不影响。缺点：耦合电容容量有限，若信号缺点：耦合电容容量有限，若信号f太低，耦合电太低，耦合电容呈现的容抗大，信号传递过程衰减较大。对大
19、容容呈现的容抗大，信号传递过程衰减较大。对大容容的电容，不易集成。容的电容，不易集成。702.4.2 直接耦合直接耦合直接耦合：直接耦合：前后级直接连接前后级直接连接n优点优点n低频性能好低频性能好n没有大电容，易于集成没有大电容，易于集成n需解决级间电平配置需解决级间电平配置n前后级前后级Q点相互牵制点相互牵制n解决方法：提高后一级解决方法：提高后一级基极基极电位电位n接接REn接一级接一级PNP管管降低降低V VCQCQn工作点漂移（零漂）工作点漂移（零漂）差分放大器差分放大器12BEQ2BQ1CQTV7.0VVV 趋于饱和趋于饱和Vcc712.4.3 变压器耦合变压器耦合变压器耦合电路：
20、变压器耦合电路：前后级靠磁路耦合前后级靠磁路耦合n通交流。隔直流。通交流。隔直流。nQ点独立，便于分点独立，便于分析、设计。析、设计。n可实现输出级与负可实现输出级与负载的阻抗匹配。载的阻抗匹配。n低频特性差，笨重，低频特性差，笨重，不易集成不易集成微变等效电路：微变等效电路：722.4.3 变压器耦合变压器耦合n阻抗变换阻抗变换nP1P2电压放大倍数：电压放大倍数：L22L21RIRI L212L)(RIIR L21RRNN LLLR)NN(R221 2112NNII BELrRAv 73n多级放大电路的性能指标多级放大电路的性能指标n放大倍数：放大倍数：AvAv1Av2Avnn多级放大器：
21、多级放大器：n后一级的输入电阻相当于前一级的负载后一级的输入电阻相当于前一级的负载n前一级的输出电阻相当于后一级的信号源内阻前一级的输出电阻相当于后一级的信号源内阻n多级放大电路的输入电阻是第一级的输入电阻。多级放大电路的输入电阻是第一级的输入电阻。n多级放大电路的输出电阻是最后一级的输出电阻。多级放大电路的输出电阻是最后一级的输出电阻。2.4 多级放大电路多级放大电路74 死区电压死区电压第第2章章晶体三极管及电压放大电路晶体三极管及电压放大电路小结小结n晶体三极管晶体三极管n分类：分类：NPN型和型和PNP型型n结构：三极结构：三极n伏安特性伏安特性n输入特性曲线：是组曲线族，输入特性曲线
22、：是组曲线族，曲线形状与二极管伏安特性曲线相似曲线形状与二极管伏安特性曲线相似n输出特性曲线：输出特性曲线：四个区：特点及外电压条件四个区：特点及外电压条件n放大：放大：iCiB电流控制电流控制n开关特性开关特性75第第2章章晶体三极管及电压放大电路晶体三极管及电压放大电路小结小结n晶体三极管的小信号等效电路晶体三极管的小信号等效电路n等效条件：等效条件：Q点设置合适、交流小信号输入点设置合适、交流小信号输入)()(26)1(300mAEQImVBEr76第第2章章晶体三极管及电压放大电路晶体三极管及电压放大电路小结小结n单管电压放大电路单管电压放大电路n共发射极电路：偏置电路、反相放大共发射
23、极电路：偏置电路、反相放大n电压放大原理电压放大原理n分析：分析：先静态、后动态先静态、后动态 静态：静态：IBQ、ICQ、VCEQ 动态：动态：n微变等效电流分析法：画直流通路和交流通路微变等效电流分析法：画直流通路和交流通路 直流通路：电容开路；电感线圈短路；信号源短路直流通路：电容开路；电感线圈短路；信号源短路 交流通路：大容量电容短路；交流通路：大容量电容短路；Vcc短路短路Av、ri、ro（指标指标）77第第2章章晶体三极管及电压放大电路晶体三极管及电压放大电路小结小结IBQ（VCCVBE）/RB VCC/RBICQ IBQVCEQVCCICQRCVCEQ0：ICQVCC/RCICQ
24、0:VCEQVCC波形非线性失真的分析波形非线性失真的分析Q过低：过低：截止失真，解决方法截止失真，解决方法Q过高：过高：饱和失真，解决方法饱和失真，解决方法78分压式偏置电路的静态工作点分压式偏置电路的静态工作点和和动态性能指标动态性能指标计算计算n 分析遵循的原则：先静态、后动态分析遵循的原则：先静态、后动态CCB2B1B2BQVRRRV(1)(1)静态分析静态分析:求静态工作点求静态工作点 VEQ=VBQVBEQ IBQ=ICQ/ICQ IEQ=EEQRV直流通路直流通路 I1IBQ VCEQ=VCCICQ(RC+RE)79分压式偏置电路的静态工作点分压式偏置电路的静态工作点和和动态性能
25、指标动态性能指标计算计算ioVVAvBELC/rRRsoVVAvssiiRrrAvirBEB2B1/rRRn有旁路电容有旁路电容CE当当RL-，BErCRvACRr o80第第2章章晶体三极管及电压放大电路晶体三极管及电压放大电路小结小结n射极输出器：共集电极电路射极输出器：共集电极电路n分析分析 静态静态 Q（IBQ、ICQ、VCEQ）动态动态Av、ri、ron特点特点nAv接近接近1射极跟随器射极跟随器nri很大很大nro很小很小81第第2章章晶体三极管及电压放大电路晶体三极管及电压放大电路小结小结n多级放大电路多级放大电路n放大倍数：放大倍数：AvAv1Av2n多级放大器：多级放大器：n后一级的输入电阻相当于前一级的负载后一级的输入电阻相当于前一级的负载n前一级的输出电阻相当于后一级的信号源内阻前一级的输出电阻相当于后一级的信号源内阻n方式（优点、缺点、解决问题方法）方式（优点、缺点、解决问题方法）n阻容耦合阻容耦合n直接耦合直接耦合n变压器耦合：调谐放大电路变压器耦合：调谐放大电路
