半导体三极管及放大电路基础1

3.1 半导体三极管（半导体三极管（BJT）3.2 共射极放大电路共射极放大电路3.3 图解分析法图解分析法3.4 小信号模型分析法小信号模型分析法3.5 放大电路的工作点稳定问题放大电路的工作点稳定问题3.6 共集电极电路和共基极电路共集电极电路和共基极电路3.7 放大电路的频率响应放大电路的频率响应学习指导学习指导小结小结3.8 多级放大电路多级放大电路作业作业学习目标学习目标：1 1、掌握掌握BJTBJT的电流分配关系、放大条件及放大工作原理；的电流分配关系、放大条件及放大工作原理；2 2、掌握静态、动态、直流通路、交流通路、频率特性及温、掌握静态、动态、直流通路、交流通路、频率特性及温度漂移等基本概念；度漂移等基本概念；3 3、掌握结合具体电路进行合理近似的估算法；、掌握结合具体电路进行合理近似的估算法；4 4、学会用图解法分析放大电路的静态、动态工作情况；、学会用图解法分析放大电路的静态、动态工作情况；5 5、熟练掌握运用小信号模型等效电路法计算放大电路的动熟练掌握运用小信号模型等效电路法计算放大电路的动态性能指标；态性能指标；6 6、熟练掌握共射（包括工作点稳定电路）、共集和共基放、熟练掌握共射（包括工作点稳定电路）、共集和共基放大电路的工作原理及特点；大电路的工作原理及特点；7 7、掌握放大电路频率特性的相关概念；、掌握放大电路频率特性的相关概念；8 8、会画出近似波特图；、会画出近似波特图；9 9、定性了解多级放大电路频带宽度与单级的关系、定性了解多级放大电路频带宽度与单级的关系 。1010、多级放大电路的分析、多级放大电路的分析 3.1.1 BJT的结构简介的结构简介3.1 半导体三极管（半导体三极管（BJT）3.1.2 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理3.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线3.1.4 BJT的主要参数的主要参数 BJTBJT是通过一定的工艺，将两个是通过一定的工艺，将两个PNPN结结合在一结结合在一起的器件。由于两个起的器件。由于两个PNPN结之间的相互影响，使结之间的相互影响，使BJTBJT表现出不同于单个表现出不同于单个PNPN结的特性而具有电流放大作结的特性而具有电流放大作用，从而使用，从而使PNPN结的应用发生了质的飞跃。结的应用发生了质的飞跃。3.1.1 BJT的结构简介的结构简介 半导体三极管的结构示意图如下图所示。它有两种半导体三极管的结构示意图如下图所示。它有两种类型类型:NPN型和型和PNP型。型。两种类型的三极管两种类型的三极管发射结发射结(Je)集电结集电结(Jc)基极基极，用B或b表示（Base）发射极发射极，用E或e 表示（Emitter）；集电极集电极，用C或c 表示（Collector）。发射区发射区集电区集电区基区基区三极管符号三极管符号 结构特点：结构特点：发射区的掺杂浓度最高；发射区的掺杂浓度最高；集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。杂浓度最低。管芯结构剖面图管芯结构剖面图3.1.2 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理1.内部载流子的传输过程内部载流子的传输过程 三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的。过载流子传输体现出来的。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。发射区：发射载流子发射区：发射载流子 基区：传送和控制载流子基区：传送和控制载流子集电区：收集载流子集电区：收集载流子 载流子的传输过程载流子的传输过程 以上看出，三极管内有两种载流子以上看出，三极管内有两种载流子(自由自由电子和空穴电子和空穴)参与导电，故称为双极型三极管参与导电，故称为双极型三极管或或BJT(Bipolar Junction Transistor)。载流子运动载流子运动 动画四动画四2.电流分配关系电流分配关系发发射射极极注注入入电电流流传传输输到到集集电电极极的的电电流流设设 EnC II即根据传输过程可知根据传输过程可知 IC=InC+ICBOIB=IB-ICBO通常通常 IC ICBOECII 则有则有 、为电流放大系数，为电流放大系数，只只与管子的结构尺寸和掺杂与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无浓度有关，与外加电压无关关。一般。一般 =0.9 0.99，1IE=IB+IC载流子的传输过程载流子的传输过程1BCII3.三极管的三种组态三极管的三种组态共集电极接法共集电极接法：集电极作为公共电极，用：集电极作为公共电极，用CCCC表示。表示。共基极接法共基极接法：基极作为公共电极，用：基极作为公共电极，用CBCB表示。表示。共发射极接法共发射极接法：发射极作为公共电极，用：发射极作为公共电极，用CECE表示。表示。BJTBJT的三种组态的三种组态RLecb1k共基极放大电路共基极放大电路4.放大作用放大作用若若 vI=20mV使使当则则电压放大倍数电压放大倍数4920mVV98.0IOV vvAVEEVCCVEBIBIEIC+-vI+vEBvO+-+iC+iE+iB iE=-1 mA，iC=iE =-0.98 mA，vO=-iC RL=0.98 V，=0.98 时，时，+-bceRL1k共射极放大电路共射极放大电路共射极放大电路VBBVCCVBEIBIEIC+-vI+vBEvO+-+iC+iE+iB vI=20mV 设设若若则则电压放大倍数电压放大倍数4920mVV98.0IOVvvA iB=20 uA vO=-iC RL=-0.98 V，=0.98mA98.01BBCiii使使4.放大作用放大作用 综上所述，三极管的放大作用，主要是依综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。达集电极而实现的。实现这一传输过程的两个条件是：实现这一传输过程的两个条件是：（1）内部条件：内部条件：发射区杂质浓度远大于基区发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。杂质浓度，且基区很薄。（2）外部条件：外部条件：发射结正向偏置，集电结反发射结正向偏置，集电结反向偏置。向偏置。BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理vCE=0V+-bce共射极放大电路VBBVCCvBEiCiB+-vCE iB=f(vBE)vCE=const(2)(2)当当v vCECE1V1V时，时，v vCBCB=v vCECE-v vBEBE00，集电结已进入反偏状，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，基区复合减少，同样的态，开始收集电子，基区复合减少，同样的v vBEBE下下I IB B减小，减小，特性曲线右移。特性曲线右移。vCE=0VvCE 1V(1)(1)当当v vCECE=0V=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。1.输入特性曲线输入特性曲线3.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线死区死区 非线性区非线性区 线性区线性区饱和区：饱和区：i iC C明显受明显受v vCECE控控制的区域，该区域内，制的区域，该区域内，一般一般v vCECE0.7V(0.7V(硅管硅管)。此时，此时，发射结正偏，集发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很电结正偏或反偏电压很小小。iC=f(vCE)iB=const2.2.输出特性曲线输出特性曲线3.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线截止区：截止区：i iC C接近零的接近零的区域，相当区域，相当i iB B=0=0的曲的曲线的下方。此时，线的下方。此时，v vBEBE小于死区电压小于死区电压。放大区：放大区：i iC C平行于平行于v vCECE轴的轴的区域，曲线基本平行等距。区域，曲线基本平行等距。此时，此时，发射结正偏，集电发射结正偏，集电结反偏结反偏。共射输出特性共射输出特性 动画五动画五+-bce共射极放大电路VBBVCCvBEiCiB+-vCE判断三极管工作状态的依据：判断三极管工作状态的依据：饱和区饱和区:发射结正偏，集电结正偏发射结正偏，集电结正偏截止区：截止区：发射结反偏，集电结反偏发射结反偏，集电结反偏或：或：Ube 0.5V（Si)|Ube|0.2V（Ge)放大区放大区:发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏3.1.4 BJT的主要参数的主要参数(1)1)共发射极直流电流放大系数共发射极直流电流放大系数1.电流放大系数电流放大系数 (2)共发射极交流电流放大系数共发射极交流电流放大系数 =IC/IB vCE=const(3)共基极直流电流放大系数共基极直流电流放大系数 IC/IE (4)4)共基极交流电流放大系数共基极交流电流放大系数 =IC/IE VCB=const (2)集电极发射极间的反向饱和电流集电极发射极间的反向饱和电流ICEO ICEO=（1+）ICBO 2.极间反向电流极间反向电流ICEO(1)集电极基极间反向饱和电流集电极基极间反向饱和电流ICBO 发射极开发射极开路时，集电结的反向饱和电流。路时，集电结的反向饱和电流。3.1.4 BJT的主要参数的主要参数 即输出特性曲即输出特性曲线线IB=0那条曲线所那条曲线所对应的对应的Y坐标的数值。坐标的数值。ICEO也称为集电极也称为集电极发射极间穿透电流。发射极间穿透电流。+bce-uAIe=0VCCICBO+bce-VCCICEOuA(1)(1)集电极最大允许电流集电极最大允许电流I ICMCM(2)(2)集电极最大允许功率损耗集电极最大允许功率损耗P PCMCM PCM=ICVCE 3.极限参数极限参数3.1.4 BJT的主要参数的主要参数 当集电极电流增加时，当集电极电流增加时，就要下就要下降，当降，当 值值下降到线性放大区下降到线性放大区 值的值的2/32/3时所对应的最大集电极电流。时所对应的最大集电极电流。I IC CI ICMCM时，并不表示三极管会损坏。只是管子的时，并不表示三极管会损坏。只是管子的放大倍数降低。放大倍数降低。(3)3)反向击穿电压反向击穿电压V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR)EBO 由由PCM、ICM和和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。确定过损耗区、过电流区和击穿区。输出特性曲线上的过损耗区和击穿区输出特性曲线上的过损耗区和击穿区 基本放大电路组成基本放大电路组成 简单工作原理简单工作原理 放大电路的静态和动态放大电路的静态和动态 直流通路和交流通路直流通路和交流通路 放大的概念放大的概念3.2 共射极放大电路共射极放大电路 基本放大电路基本放大电路一般是指由一个三极管组成一般是指由一个三极管组成的三种基本组态放大电路。的三种基本组态放大电路。1.1.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得到了放大，输输出电压或电流在幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。出信号的能量得到了加强。2.2.输出信号的能量实际上是由直流电源输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，只是经过三极管的控制，使之提供的，只是经过三极管的控制，使之转转换成信号能量换成信号能量，提供给负载。，提供给负载。1、放大的概念、放大的概念三三 极极 管管T负载电阻负载电阻RC、RL偏置电路偏置电路VBB、Rb耦合电容耦合电容Cb1、Cb2电源电源VBB 、VCC起放大作用起放大作用将变化的集电极电流转换为电压输出使三极管工作在线性区使三极管工作在线性区给输出信号提供能量给输出信号提供能量起隔直作用起隔直作用对交流起耦合的作用对交流起耦合的作用组成原则：组成原则：1 1、发射结正偏，集电结反偏、发射结正偏，集电结反偏2 2、输入信号能加到三极管上、输入信号能加到三极管上3 3、输出信号能有效地传送到负载、输出信号能有效地传送到负载4 4、不失真地放大信号、不失真地放大信号2、基本、基本放大电路的组成放大电路的组成发射结正偏，极电结反偏发射结正偏，极电结反偏Vi=0Vi=Vsin t3.2 共共射极放射极放大电路大电路3 3、简单工作原理简单工作原理工作点合适工作点合适工作点偏低工作点偏低 静态：静态：输入信号为零时，放大电输入信号为零时，放大电路的工作状态，也称路的工作状态，也称直流工作状态直流工作状态。动态：动态：输入信号不为零时，放大电输入信号不为零时，放大电路的工作状态，也称路的工作状态，也称交流工作状态交流工作状态。电路处于静态时电路处于静态时,三极管各电极三极管各电极的电压、电流在特性曲线上确定为的电压、电流在特性曲线上确定为一点一点,称为称为静态工作点静态工作点,常称为常称为Q Q点点.常用常用IB、IC和和VCE(或或IBQ、ICQ和和VCEQ)表示。表示。#放大电路为什么要建立合适放大电路为什么要建立合适的静态工作点？的静态工作点？4.放大电路的静态和动态放大电路的静态和动态 共射极放大电路共射极放大电路5.5.简化电路形式简化电路形式放大电路的分析放大电路的分析指标指标:增益增益(放大倍数放大倍数)、输入阻抗、输出输入阻抗、输出阻抗、非线性失阻抗、非线性失真、频率响应等。真、频率响应等。交流通路交流通路 直流通路直流通路直流电源：内阻为零直流电源：内阻为零,电压变化电压变化量为量为0耦合电容：通交流、隔直流耦合电容：通交流、隔直流直流电源和耦合电容对交流相当于短直流电源和耦合电容对交流相当于短路路 共射极放大电路共射极放大电路6.直流通路和交流通路直流通路和交流通路3.3 图解分析法图解分析法 用近似估算法求静态工作点用近似估算法求静态工作点 用图解分析法确定静态工作点用图解分析法确定静态工作点 交流通路及交流负载线交流通路及交流负载线 输入交流信号时的图解分析输入交流信号时的图解分析 BJT的三个工作区与波形失真的三个工作区与波形失真 输出功率和功率三角形输出功率和功率三角形 3.3.1 静态工作情况分析静态工作情况分析 3.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析静态静态v vi i=0=0时，放大电路的工作状态，也称时，放大电路的工作状态，也称直流工作状态直流工作状态。静态分析静态分析确定放大电路的静态值确定放大电路的静态值I IBQBQ、I ICQCQ、V VCEQCEQ,即静即静态工作点态工作点Q Q。静态工作点的位置直接影响放。静态工作点的位置直接影响放大电路的质量。大电路的质量。静态分析方法静态分析方法计算法图解分析法 要借助于放大电路的要借助于放大电路的直流通路，直流通路，直流通路直流通路是通过直流的通道。是通过直流的通道。只要将电路中的耦合电容和旁路只要将电路中的耦合电容和旁路电容开路，即可得到直流通路。电容开路，即可得到直流通路。VoViVCC3.3.1 静态工作情况分析静态工作情况分析VCCIBQICQVBEQVCEQSi管：管：VBEQ=0.6V0.7VGe管管:VBEQ=0.2V0.3VbBEQCCBQRVVI（2）求静态值）求静态值bCCRVBQCQII（1）首先画出直流通路首先画出直流通路求解顺序是先求求解顺序是先求IBQICQVCEQVCEQ=VCC-ICQRC1.1.计算法求计算法求Q Q3.3.1 静态工作情况分析静态工作情况分析2.2.图解法图解法-求求Q Q放大电路的输入和输出直流负载线放大电路的输入和输出直流负载线三极管的输入和输出特性曲线三极管的输入和输出特性曲线确定静态工作点确定静态工作点（1）由输入特性曲线和输入直流负载线求）由输入特性曲线和输入直流负载线求IBQ、VBEQVCCIBICVBEVCEVBE=VCC-IBRb 直流负载线直流负载线iBVBEVcc/RbVccIBQVBEQQ-1/Rb作出直流负载线，直流负载线和输入作出直流负载线，直流负载线和输入特性曲线的交点即是静态工作点特性曲线的交点即是静态工作点Q，由，由Q可确定可确定IBQ、VBEQVCE=VCC-ICRc 直流负载线直流负载线（1）由输入特性曲线和输入直流负）由输入特性曲线和输入直流负载线求载线求IBQ、VBEQ（2）由输出特性曲线和输出直流负）由输出特性曲线和输出直流负载线求载线求ICQ、VCEQVCCIBICVBEVCE求两点求两点IC=0 VCE=VCCVCE=0 IC=VCC/Rc作出直流负载线，它和输出特性曲线有作出直流负载线，它和输出特性曲线有多个交点多个交点。只有与。只有与i iB B=I=IBQBQ对应的那条曲线对应的那条曲线的交点才是静态工作点。的交点才是静态工作点。2.2.图解法图解法若改变IB，便可改变静态工作点的位置，从而影响放大电路的放大质量。动态动态输入信号输入信号v vi i00时放大电时放大电路的工作状态，也称路的工作状态，也称交交流工作状态。流工作状态。动态分析要借助于交流通路动态动态分析分析确定放大电路的放大倍数确定放大电路的放大倍数A AV V 或或A AI I输入电阻输入电阻r ri i和输出电阻和输出电阻r ro o(1)(1)将放大电路中电容视作短路；将放大电路中电容视作短路；1、交流通路的画法：(2)(2)直流电源内阻很小，对交直流电源内阻很小，对交流信号可视作短路。流信号可视作短路。voviVCCvoviIiIcIb3.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析vivBEVBEtvCEVCEvovoviVCCvoviIiIcIbv vo o与与v vi i的的相相差差为为1801800 02.2.放放大电大电路的路的工作工作过程过程当交流信号当交流信号加到放大器输入端时加到放大器输入端时,管子各点的电压和电流将在静管子各点的电压和电流将在静态值基础上叠加一交流分量态值基础上叠加一交流分量,电路中的信号既有直流又有交流。电路中的信号既有直流又有交流。由交流通路得纯交流负载线：由交流通路得纯交流负载线：共射极放大电路共射极放大电路交流通路交流通路icvce+-vce=-ic (Rc/RL)因为交流负载线必过因为交流负载线必过Q点，点，即即 vce=vCE-VCEQ ic=iC-ICQ 同时，令同时，令R L=Rc/RL3.3.交流通路及交流负载线交流通路及交流负载线则交流负载线为则交流负载线为vCE-VCEQ=-(iC-ICQ)R L 即即 iC=(-1/R L)vCE+(1/R L)VCEQ+ICQ斜率斜率-1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率-1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率-1Rc斜率斜率1Rc/RLQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC 过输出特性曲线上过输出特性曲线上的的Q点做一条斜率为点做一条斜率为-1/R L 直线，该直线即为直线，该直线即为交流负载线。交流负载线。RL=RLRc，是是交流负载电阻。交流负载电阻。交流负载线是有交流交流负载线是有交流输入信号时输入信号时Q点的运动轨迹。点的运动轨迹。IbmIcmUom不截止不截止Ucm1不饱和不饱和Ucm24.输入交流信号时的图解分析输入交流信号时的图解分析 3.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析 共射极放大电路共射极放大电路QIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uAQQQIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uAQQQIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uA204060QICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线交流负载线QQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线交流负载线20uA40uA60uAQQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线交流负载线20uA40uA60uAQQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线交流负载线20uA40uA60uA通过图解分析，可得如下结论：通过图解分析，可得如下结论：1.1.vi vBE iB iC vCE|-vo|2.2.vo与与vi相位相反；相位相反；3.3.可以测量出放大电路的电压放大倍数；可以测量出放大电路的电压放大倍数；4.4.可以确定最大不失真输出幅度可以确定最大不失真输出幅度minmin（V VCEQCEQ，I ICQCQ.R.RL L）。5.BJT5.BJT的三个工作区与波形失真的三个工作区与波形失真QQ1Q2vCE/ViC/mA放大区放大区0iB=40uA80uA120uA160uA200uA饱和区饱和区截止区截止区当工作点进入饱和区或截止区时，将产生非线性失真当工作点进入饱和区或截止区时，将产生非线性失真。饱和区特点：饱和区特点：iC不再随不再随iB的增加而线性增加，即的增加而线性增加，即BCii 此时此时CBii 截止区特点：截止区特点：iB=0，iC=ICEOvCE=VCES ，典型值为，典型值为0.3ViCuCE Q Q点过低，动态工作点进点过低，动态工作点进入截止区会产生截止失真入截止区会产生截止失真uo输出波形输出波形输入波形输入波形ib 由于放大电路的工作点达由于放大电路的工作点达到了三极管的截止区而引起到了三极管的截止区而引起的非线性失真。对于的非线性失真。对于NPN管，管，输出电压表现为顶部失真。输出电压表现为顶部失真。截止失真截止失真iCuCEib输入波输入波形形uo输出波形输出波形 由于放大电路的工作由于放大电路的工作点到达了三极管的饱和点到达了三极管的饱和区而引起的非线性失真。区而引起的非线性失真。对于对于NPN管，输出电压管，输出电压表现为底部失真。表现为底部失真。Q Q点过高，动态工作点进点过高，动态工作点进入饱和区会产生饱和失真入饱和区会产生饱和失真饱和失真饱和失真饱和失真截止失真原因：工作点在饱和区原因：工作点在饱和区消除：调节消除：调节b增大增大或减小或减小原因：原因：工作点工作点工作点工作点消除：调节消除：调节b减小减小波形的失真波形的失真双向失真 放大电路要想获得大的不失真输出幅度，需要：1.1.工作点工作点Q Q要设置在输出特性曲线放大区的中间部位。要设置在输出特性曲线放大区的中间部位。2.2.要有合适的交流负载线。要有合适的交流负载线。3.3.输入信号的幅度不能太大。输入信号的幅度不能太大。原因：静态工作点位原因：静态工作点位置合适，但信号过大置合适，但信号过大消除：减小输入，或消除：减小输入，或增大电源增大电源 共射极放大电路共射极放大电路 放大电路如图所示。已知放大电路如图所示。已知BJT的的=80，Rb=300k，Rc=2k，VCC=+12V，求：求：（1）放大电路的）放大电路的Q点。此时点。此时BJT工作在哪个区域？工作在哪个区域？（2）当）当Rb=100k时，放大电路的时，放大电路的Q点。此点。此时时BJT工作在哪个区域？（忽略工作在哪个区域？（忽略BJT的饱的饱和压降）和压降）解：解：（1）uA40300k2V1bBECCB RVVI（2）当）当Rb=100k时，时，3.2mAuA4080BC II 5.6V3.2mA2k-V12CcCCCE IRVV静态工作点为静态工作点为Q（40uA，3.2mA，5.6V），），BJT工作在放大区。工作在放大区。其最小值也只能为其最小值也只能为0，即，即IC的最大电流为：的最大电流为：uA120100k2V1bCCB RVImA6.9uA12080BC II V2.79.6mA2k-V12CcCCCE IRVVmA62k2V1cCESCCCM RVVICMB II 由由于于所以所以BJT工作在饱和区。工作在饱和区。VCE不可能为负值，不可能为负值，此时，此时，Q（120uA，6mA，0V），），3.4 小信号模型分析法小信号模型分析法3.4.1 BJT的小信号建模的小信号建模3.4.2 共射极放大电路的小信号模型分析（）共射极放大电路的小信号模型分析（）H参数的引出参数的引出 H参数小信号模型参数小信号模型 模型的简化模型的简化 H参数的确定参数的确定（意义、思路）（意义、思路）利用直流通路求利用直流通路求Q点点 画小信号等效电路画小信号等效电路 求放大电路动态指标求放大电路动态指标建立小信号模型的意义建立小信号模型的思路 当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，从极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，从而可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作而可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处理。线性电路来处理。由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的分析非常困难。建立小信号模型，就是将非线性器件分析非常困难。建立小信号模型，就是将非线性器件做线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。做线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。3.4.1 BJT的小信号建模的小信号建模1.H参数的引出参数的引出),(CEBBEvifv 在小信号情况下，对上两式取全微分得在小信号情况下，对上两式取全微分得CECEBEBBBEBEBCEdvvvdiivdvIV 用小信号交流分量表示用小信号交流分量表示vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce 对于对于BJTBJT双口网络，其输双口网络，其输入输出特性曲线如下：入输出特性曲线如下：iB=f(vBE)vCE=constiC=f(vCE)iB=const可以写成：可以写成：),(CEBCvifi CECECBBCCBCEdvvidiiidiIV vBEvCEiBcebiCBJT双口网络双口网络CEBBEie Vivh CEBCfe Viih BCEBEre Ivvh BCECoe Ivih 四个参数量纲各不相同，四个参数量纲各不相同，故称为混合参数故称为混合参数(H(H参数参数)。输出端交流短路输出端交流短路时的输入电阻时的输入电阻输出端交流短路时输出端交流短路时的正向电流传输比的正向电流传输比或电流放大系数或电流放大系数输入端交流开路时输入端交流开路时的反向电压传输比的反向电压传输比输入端交流开路输入端交流开路时的输出电导时的输出电导3.4.1 BJT的小信号的小信号建模建模2.H参数小信号模型参数小信号模型BJT的的H参数模型参数模型hfeibicvceibvbehrevcehiehoevbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevcevBEvCEiBcebiCBJT双口网络双口网络 H H参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。H H参数与静态工作点有关，在放大区基本不变。参数与静态工作点有关，在放大区基本不变。H H参数都是微变参数，所以参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。只适合对交流信号的分析。3.4.1 BJT的小信号的小信号建模建模3.模型的简化模型的简化hfeibicvceibvbehrevcehiehoe即即 rbe=hie =hfe ur=hre rce=1/hoe一般采用习惯符号一般采用习惯符号则则BJT的的H参数模型为参数模型为 ibicvceibvbeur vcerberce ur很小，一般为很小，一般为10-3 10-4，rce很大，约为很大，约为100k。故一。故一般可忽略它们的影响，得到般可忽略它们的影响，得到简化电路简化电路 ib 是受控电流源是受控电流源，其方向，其方向与与ib的方向是关联的。的方向是关联的。3.4.1 BJT的小信号的小信号建模建模4.H参数的确定参数的确定 一般用测试仪测出；一般用测试仪测出；rbe 与与Q点有关，可用图点有关，可用图示仪测出。示仪测出。一般也用公式估算一般也用公式估算 rbe rbe=rb+(1+)re其中对于低频小功率管其中对于低频小功率管 rb200 则则 )mA()mV(26)1(200EQbeIr )mA()mV()mA()mV(EQEQTeIIVr26而而 (T=300K)3.4.2 用用H参数小信号模型分析共参数小信号模型分析共 射极基本放大电路射极基本放大电路 共射极放大电路共射极放大电路1.1.利用直流通路求利用直流通路求Q Q点点bBECCBRVVI 一般硅管一般硅管VBE=0.7V，锗管，锗管VBE=0.2V，已知。已知。BCII cCCCCERIVV VCCIBICVBEVCEbIcIbIbIcIbI2.2.画出小信号等效电路画出小信号等效电路RbbIcIbIviRbiVbIcIOVbIRbviRciVbIcIOVbI共射极放大电路共射极放大电路icvce+-交流通路交流通路RbviRcRLiVbIcIOVbIH参数小信号等效电路参数小信号等效电路画微变等效电路的基本步骤：画微变等效电路的基本步骤：画出交流通路画出交流通路三极管的等效电路，参考地点三极管的等效电路，参考地点补齐输入回路、输出回路的其他元器件补齐输入回路、输出回路的其他元器件标注极性标注极性模拟信号的放大模拟信号的放大电压增益（电压放大倍数）电压增益（电压放大倍数）Rs放大电路放大电路IoIi+Vo+Vs+ViRLioVVAV 电流增益电流增益ioIIAI 互阻增益互阻增益)(io IVAR互导增益互导增益)S(ioVIAG 信号源信号源负载负载模拟信号的放大模拟信号的放大Rs放大电路放大电路IoIi+Vo+Vs+ViRLioVVAV 信号源信号源负载负载 另一方面，考虑到输入回路对信号源的衰减另一方面，考虑到输入回路对信号源的衰减有有sisiiVRRRV VsiiVSARRRA（1）输入电阻输入电阻iiiIVR Rs+VsVi+RiIi放放大大电电路路 对对Ri的要求的要求:尽可能大些尽可能大些 是衡量放大电路对信号源衰减程度的一个重要指标是衡量放大电路对信号源衰减程度的一个重要指标 放大电路放大电路IT+VTRo+Vs=0对对R0的要求的要求:尽可能小些尽可能小些是衡量放大电路带负载能力的一个重要指标是衡量放大电路带负载能力的一个重要指标(2)输出电阻输出电阻0TTosVIVRToRVVVL。处外加一电压在令,0s3.3.求电压增益求电压增益根据根据RbviRcRLiVbIcIOVbIbebirIV bcII )/(LccORRIV 则电压增益为则电压增益为beLcbebLcbbebLcciO)/()/()/(rRRrIRRIrIRRIVVAV IOVVVA./4.4.求输入电阻：从输入端看过去整个电路的求输入电阻：从输入端看过去整个电路的等效电阻等效电阻RbRcRLiVbIcIOVbIRobebiii/rRIVR RbRcRLiVbIcIOVbIRiiIRbRcRLiVbIcIOVbIRoToRVVVL。处外加一电压在令,0i0b I0b I Ro=Rc 所以所以TV5.5.求输出电阻：求输出电阻：负载开路，信号源短路条件下，输出短看过负载开路，信号源短路条件下，输出短看过来，整个电路的等效电阻来，整个电路的等效电阻例题例题 解：解：（1）4Vk4mA212cCCCCE RIVVmA2uA4050BC IIuA40k300V12bCCbBECCB RVRVVIioVVVA soVSVVA 2.放大电路如图所示。试求：（放大电路如图所示。试求：（1）Q点；（点；（2）、oi RR、。已知已知=50。RSRbRLRCVCCIBICVBEVCEbIcIbIbIcIbIRbbIcIbIviRbiVbIcIOVbIRbviRciVbIcIOVbIRbviRcRLiVbIcIOVbIH参数小信号等效电路参数小信号等效电路RSRbRLRCRSicvce+-交流通路交流通路RS(2)863)mA()mV(26)1(200)mA()mV(26)1(200CEbeIIr 87.115)/(beLcioV rRRVVA 863/bebebirrRRk4co RR36.73)87.115(500863863VsiiVS ARRRAbIcIbIbIcIbIRbbIcIbIviRbiVbIcIOVbIRbviRciVbIcIOVbIRbviRcRLiVbIcIOVbIH参数小信号等效电路参数小信号等效电路RSRiRiRoTV