1、2021/7/91北京邮电大学北京邮电大学 信息与通信工程学信息与通信工程学院院 xxx 电子电路基础Electronic and Circuit Foundation2021/7/92电子电路基础北京邮电大学 信息与通信工程学院 孙文生第二章第二章 双极型晶体管电路双极型晶体管电路http:/sws.ipchina.org版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/932.1 双极型晶体管双极型晶体管半导体三极管有两大类型半导体三极管有两大类型:n双极型半导体晶体三极管双极型半导体晶体三极管n两种载流子参与导电两种载流子参与导电的半导体器件，由两个的半导体器件，由两个 PN结组成，称结
2、组成，称为双极型结型晶体管，简记为为双极型结型晶体管，简记为BJT。n场效应半导体晶体三极管场效应半导体晶体三极管n仅仅一种载流子参与导电一种载流子参与导电的半导体器件，简记为的半导体器件，简记为MOS。n半导体二极管：单向导电性半导体二极管：单向导电性n半导体三极管：具有电流放大作用半导体三极管：具有电流放大作用版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/94世界上第一只晶体管世界上第一只晶体管版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/952.1.1 晶体管的工作原理晶体管的工作原理n晶体管的结构晶体管的结构 双极型晶体管的双极型晶体管的发射区掺杂浓度大发射区掺杂浓度大，基区和
3、集电区掺杂浓基区和集电区掺杂浓度低度低，基区很薄基区很薄，其厚度一般在几微米至几十微米。，其厚度一般在几微米至几十微米。NPN型晶体管的结构和电路符号型晶体管的结构和电路符号三极：发射极、基极、集电极三极：发射极、基极、集电极二结：发射结、集电结二结：发射结、集电结三区：发射区、基区、集电区三区：发射区、基区、集电区版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/962.1.1 晶体管的工作原理晶体管的工作原理n晶体管的结构晶体管的结构PNP型晶体管的结构和电路符号型晶体管的结构和电路符号版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/972.1.1 晶体管的工作原理晶体管的工作原理n晶体
4、管的四种工作状态晶体管的四种工作状态工作状态工作状态发射结发射结集电结集电结放大放大正偏正偏反偏反偏饱和饱和正偏正偏正偏正偏截止截止反偏反偏反偏反偏反向反向反偏反偏正偏正偏版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/98应用举例应用举例VBE/VVCE/V工作状态甲65乙0.70.4丙0.75 实验测得甲、乙、丙三只硅实验测得甲、乙、丙三只硅NPN晶体管的极间电压如下表所晶体管的极间电压如下表所示，试分析它们的工作状态示，试分析它们的工作状态(放大、截止、饱和放大、截止、饱和)。截止截止饱和饱和放大放大版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/99电位最高电位最高电位最低电位最低
5、例：放大电路中三个晶体管的各极电位如下，试填写该表。例：放大电路中三个晶体管的各极电位如下，试填写该表。NPN型晶体管型晶体管PNP型晶体管型晶体管电位最高电位最高电位最低电位最低NNPNPP版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/910晶体管中载流子的运动晶体管中载流子的运动双极型晶体极管在工作时要加上适当的直流偏压双极型晶体极管在工作时要加上适当的直流偏压.在放大状态：在放大状态：发射结正偏发射结正偏,集电结反偏集电结反偏NPN型晶体管放大电路偏压型晶体管放大电路偏压 版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/911晶体管中载流子的运动晶体管中载流子的运动发射区注入载流子
6、发射区注入载流子载流子在基区载流子在基区扩散和复合扩散和复合集电区收集载流子集电区收集载流子iiiEEnEp%100EEnEii发射效率发射效率：%100EnCnBii传输效率传输效率：iiIiCCnCBOCnCBOEpBpCEBiiiiiiCnEnBpiii+版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/912晶体管中载流子的运动晶体管中载流子的运动+晶体管电流分配规律：晶体管电流分配规律：发射区每向基区提供一个复合用的载流子，就要向集电区提供发射区每向基区提供一个复合用的载流子，就要向集电区提供 个个载流子，因此到达集电区的载流子数等于在基区复合的载流子，因此到达集电区的载流子数等于在
7、基区复合的 倍。倍。版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/913晶体管的电流传输关系晶体管的电流传输关系 1.三种组态三种组态 晶体管为三端器件，根据输入、输出、公共端子的不同，晶体晶体管为三端器件，根据输入、输出、公共端子的不同，晶体管有三种连接方式，也称三种管有三种连接方式，也称三种组态组态.共集电极电路共集电极电路，集电极作为公共电极，用，集电极作为公共电极，用CC表示表示;共共 基基 极电路极电路，基极作为公共电极，用基极作为公共电极，用CB表示。表示。共发射极电路共发射极电路，发射极作为公共电极，用，发射极作为公共电极，用CE表示；表示；晶体管的三种组态晶体管的三种组态版
8、权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9142.共基极组态的电流传输关系共基极组态的电流传输关系为表明发射极电流为表明发射极电流iE 对集电极电流对集电极电流iC的控制作用的控制作用,引入定义引入定义:iiCnEiiiiEnECnEnEB 称为称为共基直流电流放大系数共基直流电流放大系数，表示最后到达集电极的电，表示最后到达集电极的电流流iCn与总发射极电流与总发射极电流iE的比值。的比值。的典型值的典型值:0.95 0.995。由由CBOCnCIiiICBO为集电极反向饱和电流为集电极反向饱和电流.ECBOECiIii得得 共基直流电路传输方程共基直流电路传输方程:版权：孙文生版权
9、：孙文生版权：孙文生2021/7/9153.共射极电流传输关系共射极电流传输关系为求基极电流为求基极电流iB 对集电极电流对集电极电流iC的控制作用的控制作用,由由:得得BCEiiiCBOECIiiCEOBCIiIii11CBOB其中其中1共射直流电流放大系数共射直流电流放大系数典型值：几十典型值：几十 几百几百ICEO 基极开路时流过集电极与发射极的电流，称为基极开路时流过集电极与发射极的电流，称为穿透电流穿透电流.BCiiBCiiCBOCEOII)1(ICEO典型值：微安级典型值：微安级版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9164.共集电极电流传输关系共集电极电流传输关系为求
10、基极电流为求基极电流iB 对发射极电流对发射极电流iE的控制作用的控制作用,由由:得得BCEiiiCEOBCIiiiiIEBCEO()1 从以上讨论可以看出，无论哪种连接方式从以上讨论可以看出，无论哪种连接方式输入电流对输输入电流对输出电流皆有控制作用，出电流皆有控制作用，所以说所以说晶体管是电流控制器件。晶体管是电流控制器件。版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/917单管共射放大电路图例单管共射放大电路图例单管共射放大电路单管共射放大电路版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/918单管共射放大电路图例单管共射放大电路图例版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/
11、7/9192.1.2 晶体管的静态特性曲线晶体管的静态特性曲线n共发射极特性曲线共发射极特性曲线常数CEvBEBvfi)(常数BEvCECvfi)(常数BiCECvfi)(n输出伏安特性曲线输出伏安特性曲线n输入伏安特性曲线输入伏安特性曲线版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9202.1.2 晶体管的静态特性曲线晶体管的静态特性曲线1.输入特性输入特性 当当vCE=0时时,输出短路输出短路if vBBEvCE数()常相当于两个相当于两个PN结并联。结并联。当当vCE增大时增大时,集电结逐渐由正偏集电结逐渐由正偏转为反偏。转为反偏。集电区收集电子能力加强，集电区收集电子能力加强，基
12、极电流减小，曲线右移。基极电流减小，曲线右移。当当vCE1时时,iB与与vCE无关无关,输入特输入特性曲线几乎集中为一条曲线。性曲线几乎集中为一条曲线。版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9212.1.2 晶体管的静态特性曲线晶体管的静态特性曲线基区宽度调制效应的影响基区宽度调制效应的影响1.输入特性输入特性 if vBBEvCE数()常版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9222.1.2 晶体管的静态特性曲线晶体管的静态特性曲线2.输出特性输出特性(1)以以iB为参变量为参变量if vCCEiB()常数0BiBECEvv饱和区饱和区:BCii0BiBECEvv放大
13、区放大区:CEOBCIii版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9232.1.2 晶体管的静态特性曲线晶体管的静态特性曲线2.输出特性输出特性(1)以以iB为参变量为参变量if vCCEiB()常数0BiBECEvv放大区放大区:CEOBCIiiVA为厄尔利为厄尔利(Early)电压电压版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9242.1.2 晶体管的静态特性曲线晶体管的静态特性曲线2.输出特性输出特性(1)以以iB为参变量为参变量if vCCEiB()常数CQCQCEQIVIVVrAAce晶体管输出电阻晶体管输出电阻rce的含义的含义版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生
14、2021/7/9252.1.2 晶体管的静态特性曲线晶体管的静态特性曲线2.输出特性输出特性(1)以以iB为参变量为参变量if vCCEiB()常数截止区截止区:CEOCIi 0BiBECEvv击穿区击穿区:基区和集电区掺杂浓度低，雪崩击穿；基区和集电区掺杂浓度低，雪崩击穿；且随着且随着iB增加，击穿电压降低。增加，击穿电压降低。版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9262.1.2 晶体管的静态特性曲线晶体管的静态特性曲线2.输出特性输出特性(2)以以vBE为参变量为参变量常数BEvCECvfi)(版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9272.1.3 温度对晶体管特
15、性曲线的影响温度对晶体管特性曲线的影响n温度对发射结正向电压降温度对发射结正向电压降vBE的影响的影响 温度升高温度升高 IS增加增加 正向电流增大。正向电流增大。若保若保持持iB不变，不变，每升高每升高1，vBE约减小约减小22.5mv，即，即发射结压降发射结压降vBE具有负温度系数。具有负温度系数。n温度对反向饱和电流温度对反向饱和电流ICBO的影响的影响 ICBO由基区和集电区的少数载流子漂移运动产生，由基区和集电区的少数载流子漂移运动产生，随温度上升而增大，硅管比锗管的热稳定性好。随温度上升而增大，硅管比锗管的热稳定性好。n温度对电流放大系数温度对电流放大系数 的影响的影响 温度升高温
16、度升高 增大，增大，每升高每升高1,约增加约增加0.5%1%。温度升高。温度升高iC增大，增大，输出特性曲输出特性曲线上移，间距增大。线上移，间距增大。版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9282.1.4 晶体管的主要参数晶体管的主要参数电流放大系数电流放大系数n共射直流电流放大系数共射直流电流放大系数BCBCEOCIIIII当当vCE一定时一定时1n共基直流电流放大系数共基直流电流放大系数ECECBOCIIIII当当vCB一定时一定时版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9292.1.4 晶体管的主要参数晶体管的主要参数电流放大系数电流放大系数n共射交流电流放大系数
17、共射交流电流放大系数n共基交流电流放大系数共基交流电流放大系数0CEBCvii当当vCE不变，即不变，即 vCE 0时时当当vCB一定时一定时0CBECvii1当当ICBO和和ICEO很小时，很小时，、，可以不加区分。可以不加区分。版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9302.1.4 晶体管的主要参数晶体管的主要参数电流放大系数电流放大系数在输出特性曲线上求在输出特性曲线上求0CEBCvii当当vCE不变，即不变，即 vCE 0时时 图图 在输出特性曲线上求在输出特性曲线上求 在放大区在放大区 值基本不变，可值基本不变，可在共射接法输出特性曲线上，通在共射接法输出特性曲线上，通过
18、垂直于横轴的直线求取过垂直于横轴的直线求取 iC/iB。版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9312.1.4 晶体管的主要参数晶体管的主要参数极间反向电流极间反向电流n反相饱和电流反相饱和电流 ICBOICBO:发射极开路时，集电结的反向饱和电流发射极开路时，集电结的反向饱和电流.n反相饱和电流反相饱和电流 IEBOIEBO:集电极开路时，发射结的反向饱和电流集电极开路时，发射结的反向饱和电流.n穿透电流穿透电流 ICEOICEO:基极开路时，集电极和发射极间的穿透电流基极开路时，集电极和发射极间的穿透电流.CBOCEO)1(II版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/
19、9322.1.4 晶体管的主要参数晶体管的主要参数极限参数极限参数1.集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM 当集电极电流增加时，当集电极电流增加时，就要下降，当就要下降，当 值值下降到线性放大区下降到线性放大区 值的值的 2/3 时，所对应的集电极电流称时，所对应的集电极电流称 为集电极最大允许电流为集电极最大允许电流ICM。可见，当。可见，当 ICICM时，并不表示晶体管会损坏。时，并不表示晶体管会损坏。版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9332.1.4 晶体管的主要参数晶体管的主要参数极限参数极限参数2.反向击穿电压反向击穿电压(a)V(BR)CBO发射极开路时的集电
20、发射极开路时的集电结击穿电压，通常为几十伏。结击穿电压，通常为几十伏。(b)V(BR)EBO集电极开路时发射结集电极开路时发射结的击穿电压，通常为几伏。的击穿电压，通常为几伏。(c)V(BR)CEO基极开路时集电极和基极开路时集电极和发射极间的击穿电压。发射极间的击穿电压。(d)V(BR)CER发射极与基极间接电发射极与基极间接电阻时的击穿电压。阻时的击穿电压。(e)V(BR)CES发射极与基极短路时发射极与基极短路时的击穿电压。的击穿电压。V(BR)CBOV(BR)CESV(BR)CER V(BR)CEOV(BR)EBO(c)(d)版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9342.
21、1.4 晶体管的主要参数晶体管的主要参数极限参数极限参数3.集电极最大允许耗散功率集电极最大允许耗散功率PCM 集电极电流通过集电结时产生功耗，集电极电流通过集电结时产生功耗，PCM表示集电极允许功表示集电极允许功率损耗的最大值，率损耗的最大值，PCM与散热条件有关。与散热条件有关。PC=iCvCE 锗管允许集电结温度为锗管允许集电结温度为75C，硅管允许集电结温为，硅管允许集电结温为150 C。为了提高为了提高PCM ，通常采用加散热装置的方法。，通常采用加散热装置的方法。版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9352.1.4 晶体管的主要参数晶体管的主要参数4.晶体管的安全工作
22、范围晶体管的安全工作范围 由由PCM、ICM和和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以确定过损耗区、在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区，见下图所示。过电流区和击穿区，见下图所示。晶体管的安全工作范围晶体管的安全工作范围版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9362.1.4 晶体管的主要参数晶体管的主要参数高频参数高频参数n共射截止频率共射截止频率f 和特征频率和特征频率fT信号频率 f 产生相移 由于晶体管中由于晶体管中PN结结电容的存在，交流放大系数结结电容的存在，交流放大系数 是信号是信号频率的函数，用频率的函数，用 表示。表示。用用 0表示表示低频时的低频时的。
23、截止频率截止频率f ：下降到下降到 0的的 的频率的频率特征频率特征频率f T：的频率的频率2/11晶体管的混合晶体管的混合 模型模型版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9372.1.4 晶体管的主要参数晶体管的主要参数高频参数高频参数n共基截止频率共基截止频率f ffj10ff)1(0其中其中：因此因此，共基极组态的频率特性较好共基极组态的频率特性较好.fffT当当 f=f 时时：021晶体管的频率参数：晶体管的频率参数：版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9382.1.5 集成电路中的晶体管集成电路中的晶体管多发射极晶体管的结构与符号多发射极晶体管的结构与符号多
24、集电极晶体管的结构与符号多集电极晶体管的结构与符号版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9392.1.5 集成电路中的晶体管集成电路中的晶体管二极管的二极管的4种连接方式种连接方式n集成电路中的二极管、电阻、电容集成电路中的二极管、电阻、电容n集成电路的特点集成电路的特点n具有良好的对称性具有良好的对称性n不宜制作大阻值电阻和大电容不宜制作大阻值电阻和大电容n不能制作电感不能制作电感版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/940习题习题例：某晶体管的输出特性曲线如下图所示，试求该管的例：某晶体管的输出特性曲线如下图所示，试求该管的、ICEO、V(BR)CEO和和PCM。版
25、权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/941习题习题例：某晶体管的输出特性曲线如下图所示，试求该管的例：某晶体管的输出特性曲线如下图所示，试求该管的、ICEO、V(BR)CEO和和PCM。版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9422.2 放大电路的基本知识放大电路的基本知识放大电路的组成放大电路的组成n放大的概念放大的概念 放大电路主要用于放大电路主要用于放大微弱信号放大微弱信号，输出电压或电流在幅度上，输出电压或电流在幅度上得到了放大，输出信号的得到了放大，输出信号的能量能量得到了加强。得到了加强。输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，只是经过三极输出信号的能量实际
26、上是由直流电源提供的，只是经过三极管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载.版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9432.2.1 放大电路的组成放大电路的组成 基本放大电路基本放大电路是指由一个晶体管与相应元件组成的电路。是指由一个晶体管与相应元件组成的电路。放大电路的特点是放大电路的特点是交、直流共存，交流信号叠加在直流工作交、直流共存，交流信号叠加在直流工作点之上。点之上。在分析计算时，可以将在分析计算时，可以将直流直流(静态静态)和和交流交流(动态动态)分开处理。分开处理。基本单管共射放大电路基本单管共射放大电路n静态静态：vs=0时
27、放大电路时放大电路的工作状态，也称的工作状态，也称直流工直流工作状态。作状态。n动态动态：vs 0时放大电路时放大电路的工作状态，也称的工作状态，也称交流工交流工作状态。作状态。版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9442.2.1 放大电路的组成放大电路的组成n直流工作点的设置直流工作点的设置 放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的前提。在放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的前提。在分析放大电路时，必须要正确地区分静态和动态，正确地区分析放大电路时，必须要正确地区分静态和动态，正确地区分直流通路和交流通路。分直流通路和交流通路。静态工作点：静态工作点：(VBEQ,IBQ;V
28、CEQ,ICQ)BBIBEiRvvCCCCCEOiRVvvVBB：基极直流电压：基极直流电压VCC：集电极直流电压：集电极直流电压版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9452.2.1 放大电路的组成放大电路的组成n交流信号的放大交流信号的放大ocecc )b(cbbesvvRiiiivv版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9462.2.1 放大电路的组成放大电路的组成直流通路直流通路交流通路交流通路单管共射放大电路单管共射放大电路n放大电路的分析放大电路的分析版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9472.2.1 放大电路的组成放大电路的组成静态分析：静
29、态分析：直流通路定直流通路定Q点点 求静态工作点求静态工作点Q(VBEQ,IBQ;VCEQ,ICQ)单管共射放大电路单管共射放大电路 直流通路直流通路版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9482.2.1 放大电路的组成放大电路的组成动态分析：动态分析：交流通路求指标交流通路求指标 求动态指标：求动态指标：Av，Ri，Ro 若直流电源内阻为零，交流信号流过直流电源时，没有压降，若直流电源内阻为零，交流信号流过直流电源时，没有压降，相当于短路。当电路中的电容相当于短路。当电路中的电容 足够大时，其上的交流压降近似为零，足够大时，其上的交流压降近似为零，也相当于短路。也相当于短路。单管
30、共射放大电路单管共射放大电路 交流通路交流通路版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9492.2.1 放大电路的组成放大电路的组成n放大电路交、直流共存，放大电路交、直流共存，交流信号叠加在交流信号叠加在Q点之上点之上，分析计算时，可将直流和交流分开计算。分析计算时，可将直流和交流分开计算。n直流通路定直流通路定Q点，交流通路求指标。点，交流通路求指标。n对放大电路的要求对放大电路的要求(放大电路的组成原则放大电路的组成原则)：n直流偏置量必须正确：发射结正偏；集电结反偏。直流偏置量必须正确：发射结正偏；集电结反偏。n交流信号交流信号vs vo传递畅通。传递畅通。此时，电路就有可能
31、放大交流信号。此时，电路就有可能放大交流信号。n在交流通路中，直流电源和耦合电容对交流相当于在交流通路中，直流电源和耦合电容对交流相当于短路。短路。版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/950应用举例应用举例试分析下列各电路对交流正弦信号有无放大作用。试分析下列各电路对交流正弦信号有无放大作用。基极无直流偏压基极无直流偏压VBB交流短路交流短路直流偏压极性错误直流偏压极性错误版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/951应用举例应用举例试分析下列各电路对交流正弦信号有无放大作用。试分析下列各电路对交流正弦信号有无放大作用。基极交流短路基极交流短路基极无直流偏压基极无直流偏
32、压版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9522.2.2 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标 用于评价放大电路的质量，如：放大能力、保真度等。用于评价放大电路的质量，如：放大能力、保真度等。n输入阻抗输入阻抗n输出阻抗输出阻抗n放大倍数放大倍数 (增益增益)n通频带通频带n非线性失真非线性失真n最大输出功率、效率最大输出功率、效率版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9531.输入阻抗输入阻抗表征放大电路从信号源吸取电流的大小，对信号源电压的衰减程度。表征放大电路从信号源吸取电流的大小，对信号源电压的衰减程度。对于纯阻性网络，可用对于纯阻性网络，可用输入电阻输
33、入电阻Ri代替代替输入阻抗输入阻抗 Zi。iiiIVZiiiIVR考虑电抗元件的作用考虑电抗元件的作用 中频区中频区,纯阻性网络纯阻性网络 siiiVRRRVs版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9542.输出阻抗输出阻抗 输出阻抗是表征放大电路带负载的能力。输出阻抗是表征放大电路带负载的能力。对于纯阻性网络，可用对于纯阻性网络，可用输出电阻输出电阻Ro代替代替输出阻抗输出阻抗 Zo。考虑电抗元件的作用考虑电抗元件的作用 中频区中频区,纯阻性网络纯阻性网络 ZVIoooRVLi0RVIoooRVLi0ooLLoVRRRV版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9552.
34、输出阻抗和输出电阻输出阻抗和输出电阻n外加电压法求输出阻抗外加电压法求输出阻抗0LiVRoIVZn实验法求输出阻抗实验法求输出阻抗Looo)1(RVVR版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9563.增益增益(放大倍数放大倍数)衡量放大电路对信号的放大能力衡量放大电路对信号的放大能力。对放大电路而言，常用的有对放大电路而言，常用的有电压增益电压增益、电流增益电流增益、功率增益功率增益,通常它们都是按正弦量定义的通常它们都是按正弦量定义的。电压增益电压增益源电压增益源电压增益ioVVAvvisisiiosovsARRR VVVVVVA注意：增益、输入电阻、输出电阻通常都是在注意：增益
35、、输入电阻、输出电阻通常都是在正弦信号下的交流参数，只有在放大电路处于正弦信号下的交流参数，只有在放大电路处于放大状态且输出不失真的条件下才有意义。放大状态且输出不失真的条件下才有意义。vvAAlg20)dB(版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9573.增益增益电流增益电流增益源电流增益源电流增益ioiIIAiiAAlg20)dB(iisssiiosoisARRRIIIIIIA 功率增益功率增益iviioopAAIVIVPPGioppGGlg10)dB(衡量放大电路对信号的放大能力衡量放大电路对信号的放大能力。对放大电路而言，常用的有对放大电路而言，常用的有电压放增益电压放增益
36、、电流增益电流增益、功率增益功率增益,通常它们都是按正弦量定义的通常它们都是按正弦量定义的。版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9584.频率响应频率响应 放大电路一般含有电抗元件，因而它对不同频率的信号具有放大电路一般含有电抗元件，因而它对不同频率的信号具有不同的放大能力，不同的放大能力，增益是频率的函数增益是频率的函数：feAAjvv2 ,)()(表示电压增益与频率的关系，称为表示电压增益与频率的关系，称为幅频特性幅频特性。)()(vA表示电压增益的相位与频率的关系，称为表示电压增益的相位与频率的关系，称为相频特性相频特性。下限截止频率：下限截止频率：fL，上限截止频率：，上
37、限截止频率：fH，通频带通频带BW fHfL幅频特性相频特性版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9595.非线性失真非线性失真n基本特征基本特征n假设输入为正弦波假设输入为正弦波n若输入信号幅度较大时，输出信号中将若输入信号幅度较大时，输出信号中将产生新的频率分量产生新的频率分量。n原因：晶体管、场效应管的非线性，直流电源电压的限制。原因：晶体管、场效应管的非线性，直流电源电压的限制。n非线性失真系数非线性失真系数n如何避免如何避免n选择合适的静态工作点选择合适的静态工作点n输入信号幅度足够小输入信号幅度足够小10012322AAAD版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/
38、7/9606.最大输出幅度、最大输出功率与效率最大输出幅度、最大输出功率与效率 n最大输出幅度最大输出幅度maxmax)(,)(omomIVDCoPP 受晶体管非线性和电源电压的限制，若输入信号幅度加大，受晶体管非线性和电源电压的限制，若输入信号幅度加大，非线性失真系数非线性失真系数D加大。当加大。当D达到某一规定值达到某一规定值(例如例如 5%或或 10%)时的输出幅值称为时的输出幅值称为最大输出幅度最大输出幅度。n最大输出功率最大输出功率 Pomax非线性失真系数非线性失真系数D符合规定值时，输出功率的最大值。符合规定值时，输出功率的最大值。n转换效率转换效率版权：孙文生版权：孙文生版权：
39、孙文生2021/7/9612.3 基本共射放大电路的工作原理及分析方法基本共射放大电路的工作原理及分析方法n图解法图解法n适用范围适用范围:大信号工作条件下大信号工作条件下;无负反馈的电路无负反馈的电路n直流分析直流分析:确定静态工作点确定静态工作点n交流分析交流分析:求指标求指标,波形波形n等效电路法等效电路法(计算分析法计算分析法 近似计算法近似计算法)n计算机辅助分析法计算机辅助分析法n目的目的:求求Ri,Ro,Av 版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9622.3.1 基本放大电路的工作原理基本放大电路的工作原理ocecc )b(cbbesvvRiiiivvn放大工作原理
40、放大工作原理缺点：缺点：1 信号源在信号源在RB上有衰减；上有衰减；2 信号源必须有直流通路；信号源必须有直流通路；3 需要双电源供电。需要双电源供电。版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9632.3.2 直流通路与交流通路直流通路与交流通路n直流通路直流通路 n电容视为开路电容视为开路n电感线圈视为短路（忽略线圈电阻）电感线圈视为短路（忽略线圈电阻）n交流信号源视为短路，保留其内阻交流信号源视为短路，保留其内阻n交流通路交流通路 n容量大的电容（如耦合电容）视为短路容量大的电容（如耦合电容）视为短路n电感线圈视为开路电感线圈视为开路n直流电源视为短路直流电源视为短路 放大电路的
41、特点是放大电路的特点是交、直流共存，交流信号叠加在直流之上。交、直流共存，交流信号叠加在直流之上。在分析计算时，可以将在分析计算时，可以将直流直流(静态静态)和和交流交流(动态动态)分开处理。分开处理。版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9642.3.3 图解法图解法例：下面的电路为阻容耦合单管共射放大电路，试说明电容例：下面的电路为阻容耦合单管共射放大电路，试说明电容C1、C2的作用，并用图解法求电路的静态工作点、电压增益、输的作用，并用图解法求电路的静态工作点、电压增益、输 出电压出电压vo的波形和动态范围。设输入信号为：的波形和动态范围。设输入信号为：tVvsmssin一般
42、画法一般画法习惯画法习惯画法版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/965一一 静态工作点分析静态工作点分析1.画出直流通路画出直流通路2.从输入特性曲线上求出从输入特性曲线上求出IBQ、VBEQBBECCBBEBRVVIVfI )(1输入特性曲线输入回路直流负载线版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/966一一 静态工作点分析静态工作点分析3.从输出特性曲线上求出从输出特性曲线上求出ICQ、VCEQ )(2CCECCCIiCECRVVIVfIBQB版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/967二二 动态图解分析动态图解分析1.画出交流通路画出交流通路tVvsm
43、ssin2.根据输入信号求根据输入信号求iB的波形，确定的波形，确定IBm版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/968二二 动态图解分析动态图解分析3.做交流负载线，根据做交流负载线，根据iB波形，求波形，求iC和和vCE波形波形源电压增益源电压增益smomvsVVA 交流负载线画法法：交流负载线画法法：通过通过输出特性曲线的输出特性曲线的Q点做一条直点做一条直线，斜线，斜 率为率为-1/RL 交流负载线是有交流输交流负载线是有交流输入信号时，工作点的运动轨入信号时，工作点的运动轨迹，迹，交流负载线与直流负载交流负载线与直流负载线相交线相交Q点。点。cLceiRvLLCQCEQCE
44、LC1RRIVvRi)(CQCCEQCEIiRVvL版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/969二二 动态图解分析动态图解分析n截止失真截止失真n电路工作点选择偏低电路工作点选择偏低.n晶体管在输入信号的负峰值附近一段时间进入截止区晶体管在输入信号的负峰值附近一段时间进入截止区.工作点偏低引起的截止失真工作点偏低引起的截止失真版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/970二二 动态图解分析动态图解分析n饱和失真饱和失真工作点偏高引起的饱和失真工作点偏高引起的饱和失真n电路工作点选择偏高电路工作点选择偏高.n晶体管在输入信号的正峰值晶体管在输入信号的正峰值附近一段时间进入饱
45、和区附近一段时间进入饱和区.版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/971二二 动态图解分析动态图解分析n静态工作点的选择静态工作点的选择CE(Sat)omCEQCEQcmCQVVVIII版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/972二二 动态图解分析动态图解分析晶体管未出现饱和失真：晶体管未出现饱和失真：晶体管未出现截止失真：晶体管未出现截止失真：最大输出电压幅度：最大输出电压幅度：)Sat(1CECEQomVVVCQLomIRV2,21omomomVVMinVn动态范围动态范围 在电路参数已定条件下在电路参数已定条件下,输出端不产生饱和、截止输出端不产生饱和、截止失真的
46、输出电压的最大幅值。失真的输出电压的最大幅值。版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9732.3.3 图解法图解法通过图解分析，可得如下结论：通过图解分析，可得如下结论：.vi vBE iB iC vCE vo ，vo与与vi相位相反；相位相反；.可以测量出放大电路的电压增益；可以测量出放大电路的电压增益；.可以确定放大电路的动态范围。可以确定放大电路的动态范围。要想获得较大的不失真输出幅度，需要：要想获得较大的不失真输出幅度，需要：有合适的交流负载线有合适的交流负载线.工作点设在交流负载线的中间工作点设在交流负载线的中间.版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/9742
47、.3.4 等效电路法等效电路法n静态计算：求电路的直流工作点静态计算：求电路的直流工作点nIBQ，VBEQ，ICQ，VCEQn采用晶体管简化直流模型采用晶体管简化直流模型n动态计算：求电路的动态参数动态计算：求电路的动态参数nRi，Ro，Avn采用晶体管的混合采用晶体管的混合 模型模型(交流小信号模型交流小信号模型)等效电路法是一种解析分析法，基本思路：等效电路法是一种解析分析法，基本思路：将晶体管用合适的将晶体管用合适的模型代替，与其它元件一起组成线性电路，再用解电路的方法进行模型代替，与其它元件一起组成线性电路，再用解电路的方法进行分析计算。分析计算。版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2
48、021/7/9752.3.4 等效电路法等效电路法 例：例：单管共射放大电路如所示，试计算：单管共射放大电路如所示，试计算：(1)电路的静态工作点电路的静态工作点Q;(2)电压增益电压增益Av、输入电阻、输入电阻Ri、输出电阻、输出电阻Ro。版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/976静态计算静态计算晶体管的简化直流模型晶体管的简化直流模型1.输入输入/输出特性曲线输出特性曲线2.简化直流模型简化直流模型版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/977静态计算静态计算静态工作点的计算静态工作点的计算解：解：计算电路电路的静态工作点。计算电路电路的静态工作点。(1)画出直流等
49、效电路画出直流等效电路;CCQCCCEQBQCQRIVVII(3)利用输出回路求利用输出回路求ICQ、VCEQ:BBEQCCBQBEQ0.7VRVVIV(2)利用输入回路求利用输入回路求VBEQ、IBQ:版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/978动态计算动态计算两个问题两个问题1.晶体管在什么情况下晶体管在什么情况下,可以用线性电路来等效可以用线性电路来等效?n在小信号输入在小信号输入(几个毫伏几个毫伏,Q点附近变化点附近变化),并只计算交流量的条并只计算交流量的条件下件下,晶体管可用线性电路来等效晶体管可用线性电路来等效.2.如何推导这个等效电路如何推导这个等效电路?n采用晶体
50、管瞬态模型采用晶体管瞬态模型(EM2模型模型)n在放大区：忽略发射区、集电区的体电阻在放大区：忽略发射区、集电区的体电阻,将将EM2模型变形为模型变形为 混合混合 模型模型(交流小信号模型交流小信号模型).版权：孙文生版权：孙文生版权：孙文生2021/7/979晶体管交流小信号模型的推导晶体管交流小信号模型的推导在交流小信号情况下：在交流小信号情况下：1.忽略发射区和集电区的体电阻。忽略发射区和集电区的体电阻。2.PN结均用其动态电阻来表示。结均用其动态电阻来表示。3.基区宽度调制效应用电阻基区宽度调制效应用电阻rce来等效。来等效。晶体管的结构示意图晶体管的结构示意图晶体管的混合晶体管的混合
