模拟电路-ch05-双极结型三极管课件

华中科技大学 张林1 5 5 双极结型三极管及其放大电路双极结型三极管及其放大电路5.1 BJT5.1 BJT5.2 5.2 基本共射极放大电路基本共射极放大电路5.3 BJT5.3 BJT放大电路的分析方法放大电路的分析方法5.4 BJT5.4 BJT放大电路静态工作点的稳定问题放大电路静态工作点的稳定问题5.5 5.5 共集电极放大电路和共基极放大电路共集电极放大电路和共基极放大电路5.6 FET5.6 FET和和BJTBJT及其基本放大电路性能的比较及其基本放大电路性能的比较5.7 5.7 多级放大电路多级放大电路5.8 5.8 光电三极管光电三极管 5 双极结型三极管及其放大电路5.1 BJT华中科技大学 张林25.1 BJT5.1.1 BJT的结构简介的结构简介5.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理5.1.3 BJT的的V-I 特性曲线特性曲线5.1.4 BJT的主要参数的主要参数5.1.5 温度对温度对BJT参数及特性的影响参数及特性的影响5.1 BJT5.1.1 BJT的结构简介3华中科技大学 张林5.1.1 BJT的结构简介的结构简介(a)小功率管小功率管 (b)小功率管小功率管 (c)大功率管大功率管 (d)中功率管中功率管5.1.1 BJT的结构简介(a)小功率管 4华中科技大学 张林5.1.1 BJT的结构简介的结构简介5.1.1 BJT的结构简介5华中科技大学 张林5.1.1 BJT的结构简介的结构简介 半半导体三极管的体三极管的结构示意构示意图如如图所示。它有两种所示。它有两种类型：型：NPN型和型和PNP型型。NPN型型PNP型型 5.1.1 BJT的结构简介 半导体三极管的结6华中科技大学 张林5.1.1 BJT的结构简介的结构简介 结构特点：结构特点：发射区的射区的掺杂浓度最高；度最高；集集电区区掺杂浓度低于度低于发射区，且面射区，且面积大；大；基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最度最低。低。集成集成电路中典型路中典型NPN型型BJT的截面的截面图5.1.1 BJT的结构简介 结构特点：发射区的掺杂7华中科技大学 张林载流子的传输过程载流子的传输过程5.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理 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，通过载流子流子传输体体现出来的。出来的。外部条件：外部条件：发射结正偏发射结正偏 集电结反偏集电结反偏1.内部内部载流子的流子的传输过程程发射区：射区：发射射载流子流子集集电区：收集区：收集载流子流子基区：基区：传送和控制送和控制载流子流子（以（以NPN为例）例）由于三极管内有两种由于三极管内有两种载流子流子(自由自由电子子和空穴和空穴)参与参与导电，故称，故称为双极型三极管双极型三极管或或BJT(Bipolar Junction Transistor)。IC=ICN+ICBOIE=IB+IC载流子的传输过程5.1.2 放大状态下BJT的工作原理 8华中科技大学 张林载流子的传输过程载流子的传输过程2.电流分配关系流分配关系根据根据传输过程可知程可知 IC=InC+ICBO通常通常 IC ICBO 为电流放大系数。它流放大系数。它只与管子的只与管子的结构尺寸和构尺寸和掺杂浓度有关，与外加度有关，与外加电压无关。无关。一般一般 =0.9=0.9 0.990.99。IE=IB+IC载流子的传输过程2.电流分配关系根据传输过程可知 IC=9华中科技大学 张林 是另一个是另一个电流放大系数。同流放大系数。同样，它也只与管，它也只与管子的子的结构尺寸和构尺寸和掺杂浓度有关，与外加度有关，与外加电压无关。无关。一般一般 11。根据根据IE=IB+IC IC=InC+ICBO且令且令ICEO=(1+)ICBO（穿透电流）（穿透电流）2.电流分配关系流分配关系 是另一个电流放大系数。同样，它也只与管子的结构尺10华中科技大学 张林3.三极管的三种三极管的三种组态共集共集电极接法极接法，集，集电极作极作为公共公共电极，极，简称称CC。共基极接法共基极接法，基极作，基极作为公共公共电极，极，简称称CB；共共发射极接法射极接法，发射极作射极作为公共公共电极，极，简称称CE；iEiCiBiCiBiEiC=iEiC=iBiE=(1+)iB输出出口口输入入口口输出出口口输入入口口输出出口口输入入口口3.三极管的三种组态共集电极接法，集电极作为公共电极，简称11华中科技大学 张林5.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理 综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极射极电流能流能够通通过基区基区传输，然后到达集，然后到达集电极而极而实现的。的。实现这一一传输过程的两个条件是：程的两个条件是：（1）内部条件：内部条件：发射区射区杂质浓度度远大于基区大于基区杂质浓度，度，且基区很薄。且基区很薄。（2）外部条件：外部条件：发射射结正向偏置，集正向偏置，集电结反向偏置。反向偏置。5.1.2 放大状态下BJT的工作原理 综上12华中科技大学 张林5.1.3 BJT的的 I-V 特性曲线特性曲线+-bce共射极放大共射极放大电路路VBBVCCvBEiCiB+-vCE iB=f(vBE)vCE=const(2)当当vCE1V时，vCB=vCE-vBE0，集，集电结已已进入反偏状入反偏状态，收集，收集载流流子能力增子能力增强，基区复合减少，同，基区复合减少，同样的的vBE下下 IB减小，特性曲减小，特性曲线右移。右移。(1)当当vCE=0V时，相当于，相当于发射射结的正向伏安特性曲的正向伏安特性曲线。1.输入特性曲入特性曲线（以共射极放大（以共射极放大电路路为例）例）5.1.3 BJT的 I-V 特性曲线+-bce共射极放大13华中科技大学 张林5.1.3 BJT的的 I-V 特性曲线特性曲线(3)输入特性曲入特性曲线的三个部分的三个部分死区死区非非线性区性区近似近似线性区性区 iBvBE iBvBE iBvBE1.输入特性曲入特性曲线5.1.3 BJT的 I-V 特性曲线(3)输入特性曲线14华中科技大学 张林5.1.3 BJT的的 I-V 特性曲线特性曲线饱和区：和区：iC明明显受受vCE控制的区域，控制的区域，该区域内，一般区域内，一般vCE0.7V(硅管硅管)。此。此时，发射射结正偏，集正偏，集电结正偏或反偏正偏或反偏电压很小很小。iC=f(vCE)iB=const输出特性曲出特性曲线的三个区域的三个区域:截止区：截止区：iC接近零的区域，相接近零的区域，相当当iB=0的曲的曲线的下方。此的下方。此时，vBE小于死区小于死区电压。放大区：放大区：iC平行于平行于vCE轴的区的区域，曲域，曲线基本平行等距。此基本平行等距。此时，发射射结正偏，集正偏，集电结反反偏偏。2.输出特性曲出特性曲线5.1.3 BJT的 I-V 特性曲线饱和区：iC明显受v15华中科技大学 张林5.1.4 BJT的主要参数的主要参数 (1)共共发射极直流射极直流电流放大系数流放大系数 1.电流放大系数流放大系数 (2)共共发射极交流射极交流电流放大系数流放大系数 =IC/IB vCE=const5.1.4 BJT的主要参数 (1)共发射极直流电流16华中科技大学 张林5.1.4 BJT的主要参数的主要参数(3)共基极直流共基极直流电流放大系数流放大系数 =（ICICBO）/IEIC/IE (4)共基极交流共基极交流电流放大系数流放大系数 =IC/IE VCB=const当当ICBO和和ICEO很小很小时，、，可以不加区分。，可以不加区分。1.电流放大系数流放大系数 5.1.4 BJT的主要参数(3)共基极直流电流放大系17华中科技大学 张林5.1.4 BJT的主要参数的主要参数(1)集集电极基极极基极间反向反向饱和和电流流ICBO 发射极开路射极开路时，集，集电结的反向的反向饱和和电流。流。2.极极间反向反向电流流5.1.4 BJT的主要参数(1)集电极基极间反向饱18华中科技大学 张林5.1.4 BJT的主要参数的主要参数 (2)集集电极极发射极射极间的反向的反向饱和和电流流ICEO ICEO=（1+）ICBO 即即输出特性曲出特性曲线IB=0那那条曲条曲线所所对应的的Y坐坐标的数的数值。ICEO也称也称为集集电极极发射射极极间穿透穿透电流。流。2.极极间反向反向电流流5.1.4 BJT的主要参数 (2)集电极发射极19华中科技大学 张林5.1.4 BJT的主要参数的主要参数(1)集集电极最大允极最大允许电流流ICM(2)集集电极最大允极最大允许功率功率损耗耗PCM PCM=ICVCE 3.极限参数极限参数(3)反向反向击穿穿电压 V(BR)CBO发射极开路射极开路时的集的集电结反反 向向击穿穿电压。V(BR)EBO集集电极开路极开路时发射射结的反的反 向向击穿穿电压。V(BR)CEO基极开路基极开路时集集电极和极和发射射 极极间的的击穿穿电压。5.1.4 BJT的主要参数(1)集电极最大允许电流I20华中科技大学 张林5.1.4 BJT的主要参数的主要参数 由由PCM、ICM和和V(BR)CEO在在输出特性曲出特性曲线上可以确定上可以确定过损耗区、耗区、过电流区和流区和击穿区。穿区。输出特性曲出特性曲线上的上的过损耗区和耗区和击穿区穿区过流区流区过压区区5.1.4 BJT的主要参数 由21华中科技大学 张林5.1.5 温度对温度对BJT参数及特性的影响参数及特性的影响(1)温度温度对ICBO的影响的影响温度每升高温度每升高10，ICBO约增加一倍。增加一倍。(2)温度温度对 的影响的影响温度每升高温度每升高1，值约增大增大0.5%1%。(3)温度温度对反向反向击穿穿电压V(BR)CBO、V(BR)CEO的影响的影响温度升高温度升高时，V(BR)CBO和和V(BR)CEO都会有所提高。都会有所提高。2.温度温度对BJT特性曲特性曲线的影响的影响1.温度温度对BJT参数的影响参数的影响5.1.5 温度对BJT参数及特性的影响(1)温度对IC华中科技大学 张林225.2 基本共射极放大电路基本共射极放大电路5.2.1 基本共射极放大电路的组成基本共射极放大电路的组成5.2.2 基本共射极放大电路的工作原基本共射极放大电路的工作原理理5.2 基本共射极放大电路23华中科技大学 张林5.2.2 基本共射极放大电路的工作原理基本共射极放大电路的工作原理1.静静态 输入信号入信号vi0时，放大放大电路的工作状路的工作状态称称为静静态或直流工作状或直流工作状态。直流通路直流通路 VCEQ=VCCICQRc 5.2.2 基本共射极放大电路的工作原理1.静态 24华中科技大学 张林5.2.2 基本共射极放大电路的工作原理基本共射极放大电路的工作原理2.动态 输入正弦信号入正弦信号vs后，后，电路路将将处在在动态工作情况。此工作情况。此时，BJT各极各极电流及流及电压都将在都将在静静态值的基的基础上随上随输入信号入信号作相作相应的的变化。化。交流通路交流通路 5.2.2 基本共射极放大电路的工作原理2.动态 25华中科技大学 张林BJT放大电路的其它组成形式放大电路的其它组成形式信号源不共地信号源不共地BJT放大电路的其它组成形式信号源不共地26华中科技大学 张林BJT放大电路的其它组成形式放大电路的其它组成形式BJT放大电路的其它组成形式华中科技大学 张林275.3 BJT放大电路的分析方法放大电路的分析方法5.3.1 BJT放大电路的图解分析法放大电路的图解分析法5.3.2 BJT放大电路的小信号模型分析放大电路的小信号模型分析法法5.3 BJT放大电路的分析方法28华中科技大学 张林5.3.1 BJT放大电路的图解分析法放大电路的图解分析法1.静静态工作点的工作点的图解分析解分析 采用采用该方法分析静方法分析静态工作点，必工作点，必须已知三极管的已知三极管的输入入输出出特性曲特性曲线。共射极放大共射极放大电路路 首先，画出直流通路首先，画出直流通路直流通路直流通路 5.3.1 BJT放大电路的图解分析法1.静态工作点的29华中科技大学 张林5.3.1 BJT放大电路的图解分析法放大电路的图解分析法 列列输入回路方程入回路方程vBE=VBBiBRb 列列输出回路方程出回路方程 （直流（直流负载线）vCE=VCCiCRc直流通路直流通路 1.静静态工作点的工作点的图解分析解分析5.3.1 BJT放大电路的图解分析法 列输入回路方程30华中科技大学 张林5.3.1 BJT放大电路的图解分析法放大电路的图解分析法 在在输入特性曲入特性曲线上，作出直上，作出直线 vBE=VBBiBRb，两，两线的交点即的交点即是是Q点，得到点，得到IBQ。在在输出特性曲出特性曲线上，作出直流上，作出直流负载线 vCE=VCCiCRc，与，与IBQ曲曲线的交点即的交点即为Q点，从而得到点，从而得到VCEQ 和和ICQ1.静静态工作点的工作点的图解分析解分析5.3.1 BJT放大电路的图解分析法 在输入特性曲31华中科技大学 张林5.3.1 BJT放大电路的图解分析法放大电路的图解分析法2.动态工作情况的工作情况的图解分析解分析 根据根据vs的波形，在的波形，在BJT的的输入特入特性曲性曲线图上画出上画出vBE、iB的波形的波形5.3.1 BJT放大电路的图解分析法2.动态工作情况32华中科技大学 张林5.3.1 BJT放大电路的图解分析法放大电路的图解分析法2.动态工作情况的工作情况的图解分析解分析 根据根据iB的的变化范化范围在在输出特性曲出特性曲线图上画出上画出iC和和vCE 的的波形波形5.3.1 BJT放大电路的图解分析法2.动态工作情况33华中科技大学 张林5.3.1 BJT放大电路的图解分析法放大电路的图解分析法2.动态工作情况的工作情况的图解分析解分析5.3.1 BJT放大电路的图解分析法2.动态工作情况2.2.动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析 共射极放大电路中的电压、共射极放大电路中的电压、电流波形电流波形2.动态工作情况的图解分析 共射极放大电路中的电压、电流35华中科技大学 张林5.3.1 BJT放大电路的图解分析法放大电路的图解分析法3.静静态工作点工作点对波形失真的影响波形失真的影响静静态工作点太高容易出工作点太高容易出现饱和失真和失真饱和失真的波形和失真的波形5.3.1 BJT放大电路的图解分析法3.静态工作点对36华中科技大学 张林5.3.1 BJT放大电路的图解分析法放大电路的图解分析法3.静静态工作点工作点对波形失真的影响波形失真的影响静静态工作点太低容易出工作点太低容易出现截止失真截止失真截止失真的波形截止失真的波形 5.3.1 BJT放大电路的图解分析法3.静态工作点对37华中科技大学 张林5.3.1 BJT放大电路的图解分析法放大电路的图解分析法例例5.3.1 阻容耦合共射极放大阻容耦合共射极放大电路路图解解与前一个与前一个电路相比，静路相比，静态时输入回路方程略有差入回路方程略有差别vBE=VCCiBRb输出回路方程相同出回路方程相同 vCE=VCCiCRc动态时，输入信号入信号vi叠加叠加Cb1上已充的上已充的静静态电压VBEQ，然后加在，然后加在BJT的的b-e间，即即 且且电容容Cb1充充电完成后，其完成后，其电压等于等于VBEQ vBE=VBEQ+vi5.3.1 BJT放大电路的图解分析法例5.3.1 阻容38华中科技大学 张林5.3.1 BJT放大电路的图解分析法放大电路的图解分析法例例5.3.1 阻容耦合共射极放大阻容耦合共射极放大电路路图解解由于由于输出端有隔直出端有隔直电容，所以容，所以动态和和静静态时有差有差别。由交流通路可得交流由交流通路可得交流负载线：交流通路交流通路vce=-ic (Rc|RL)因因为交流信号交流信号过零零时，电路中路中电压、电流流值就等于静就等于静态值，所以，所以交流交流负载线必必过Q点，即点，即 vce=vCE-VCEQ ic=iC-ICQ 同同时，令，令R L=Rc|RL则交流交流负载线为iC=(-1/R L)vCE+(1/R L)VCEQ+ICQ5.3.1 BJT放大电路的图解分析法例5.3.1 阻容39华中科技大学 张林5.3.1 BJT放大电路的图解分析法放大电路的图解分析法 交流交流负载线是有交流是有交流输入信入信号号时Q点的运点的运动轨迹。迹。交流交流负载线例例5.3.1 阻容耦合共射极放大阻容耦合共射极放大电路路图解解iC=(-1/R L)vCE+(1/R L)VCEQ+ICQ5.3.1 BJT放大电路的图解分析法 交流40华中科技大学 张林5.3.2 BJT放大电路的小信号模型分析法放大电路的小信号模型分析法1.BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 与与FET类似，也可通似，也可通过BJT的小信号模型来分析其的小信号模型来分析其放大放大电路的路的动态指指标。当放大当放大电路的路的输入信号入信号电压很小很小时，就可以把，就可以把BJT小范小范围内的特性曲内的特性曲线近似地用直近似地用直线来代替，从而可以把来代替，从而可以把三极管三极管这个非个非线性器件所性器件所组成的成的电路当作路当作线性性电路来路来处理。理。5.3.2 BJT放大电路的小信号模型分析法1.BJT41华中科技大学 张林1.BJT的的H参数及小信号模参数及小信号模型型 H参数的引出参数的引出 在小信号情况下，在小信号情况下，对上两式取全微分得上两式取全微分得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 对于于BJT双口网双口网络，已知，已知输入入输出特出特性曲性曲线如下：如下：iB=f(vBE)vCE=constiC=f(vCE)iB=const可以写成：可以写成：BJT双口网双口网络1.BJT的H参数及小信号模型 H参数的引出 42华中科技大学 张林输出端交流短路出端交流短路时的的输入入电阻；阻；输出端交流短路出端交流短路时的正向的正向电流流传输比或比或电流放大系数；流放大系数；输入端交流开路入端交流开路时的反向的反向电压传输比；比；输入端交流开路入端交流开路时的的输出出电导。其中：其中：四个参数量四个参数量纲各不相同，故称各不相同，故称为混合参数（混合参数（H参数）。参数）。H参数的引出参数的引出vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce1.BJT的的H参数及小信号模参数及小信号模型型输出端交流短路时的输入电阻；输出端交流短路时的正向电流传输比43华中科技大学 张林 H参数小信号模型参数小信号模型根据根据可得小信号模型可得小信号模型BJT的的H参数模型参数模型BJT双口网双口网络vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce 受控受控电流源流源hfeib，反映了，反映了BJT的基极的基极电流流对集集电极极电流的控制流的控制作用。作用。电流源的流向由流源的流向由ib的流向的流向决定。决定。hrevce是一个受控是一个受控电压源。反源。反映了映了BJT输出回路出回路电压对输入回入回路的影响。路的影响。1.BJT的的H参数及小信号模参数及小信号模型型 H参数小信号模型根据可得小信号模型BJT的H参数模型BJ44华中科技大学 张林 H参数小信号模型参数小信号模型 H参数都是小信号参数，即微参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。参数或交流参数。H参数与工作点有关，在放大参数与工作点有关，在放大区基本不区基本不变。H参数都是微参数都是微变参数，所以只参数，所以只适合适合对交流信号的分析。交流信号的分析。模型的模型的简化化 hre和和hoe都很小，常忽略都很小，常忽略它它们的影响。常用的影响。常用习惯符号符号rbe=hie，=hfeBJT的的H参数数量参数数量级一般一般为1.BJT的的H参数及小信号模参数及小信号模型型 H参数小信号模型 H参数都是小信号参数，即微变参数或45华中科技大学 张林 H参数的确定参数的确定 一般用一般用测试仪测出出rbe 与与Q点有关，可用点有关，可用图示示仪测出出一般也用公式估算一般也用公式估算 rbe（忽略（忽略 r e）=rb+(1+)re对于低于低频小功率管小功率管 rb200 则 而而 (T=300K)(估算公式估算公式)1.BJT的的H参数及小信号模参数及小信号模型型 H参数的确定 一般用测试仪测出rbe 与Q点有关，可用46华中科技大学 张林5.3.2 BJT放大电路的小信号模型分析法放大电路的小信号模型分析法2.用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路（1）利用直流通路求）利用直流通路求Q点点 共射极放大电路共射极放大电路一般硅管一般硅管VBE=0.7V，锗管管VBE=0.2V，已知已知。vs=05.3.2 BJT放大电路的小信号模型分析法2.用H参数47华中科技大学 张林5.3.2 BJT放大电路的小信号模型分析法放大电路的小信号模型分析法（2）画小信号等效）画小信号等效电路路2.用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路H参数小信号等效电路参数小信号等效电路5.3.2 BJT放大电路的小信号模型分析法（2）画小信号48华中科技大学 张林5.3.2 BJT放大电路的小信号模型分析法放大电路的小信号模型分析法（3）求放大）求放大电路路动态指指标已知已知 ，估算，估算rbe则电压增益增益为（可作（可作为公式）公式）电压增益增益2.用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路根据根据5.3.2 BJT放大电路的小信号模型分析法（3）求放大电49华中科技大学 张林5.3.2 BJT放大电路的小信号模型分析法放大电路的小信号模型分析法输入入电阻阻（3）求放大）求放大电路路动态指指标2.用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路令令Ro=Rc 所以所以输出出电阻阻5.3.2 BJT放大电路的小信号模型分析法输入电阻（3）50华中科技大学 张林 1.放大放大电路如路如图所示。已知所示。已知BJT的的=80，Rb=300k ，Rc=2k，VCC=+12V，求：，求：（1）放大）放大电路的路的Q点。此点。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，放大电路的路的Q点。此点。此时BJT工作在哪个区域？（忽略工作在哪个区域？（忽略BJT的的饱和和压降）降）解：解：（1）（2）当）当Rb=100k 时，静静态工作点工作点为Q（40 A，3.2mA，5.6V），），BJT工作在放大区。工作在放大区。其最小其最小值也只能也只能为0，即，即IC的最大的最大电流流为：，所以，所以BJT工作在工作在饱和区。和区。VCE不可能不可能为负值，此此时，Q（120uA，6mA，0V），），例题例题例题例题 1.放大电路如图所示。已知BJ51华中科技大学 张林 解：解：（1）（2）2.放大放大电路如路如图所示。所示。试求：（求：（1）Q点；点；（2）、。已知。已知 =50。例题例题例题例题 解：（1）（2）2.放大电路如图所示。试求：（1）Q点52华中科技大学 张林2.放大放大电路如路如图所示。所示。试求：（求：（1）Q点；点；（2）、。已知。已知 =50。例题例题例题例题2.放大电路如图所示。试求：（1）Q点；（2）、。已知华中科技大学 张林535.4 BJT放大电路静态工作放大电路静态工作点的稳定问题点的稳定问题5.4.1 温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响5.4.2 射极偏置电路射极偏置电路5.4 BJT放大电路静态工作点的稳定问题54华中科技大学 张林5.4.1 温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响5.1节曾曾讨论过，温度，温度变化将化将导致下列致下列结果：果：要想使要想使ICQ基本基本稳定不定不变，就要求在温度升高，就要求在温度升高时，电路路能自能自动地适当减小基极地适当减小基极电流流IBQ。温度温度T (内部内部)VBE ICBO、ICEO、ICQ 5.4.1 温度对静态工作点的影响5.1节曾讨论过，温度变55华中科技大学 张林5.4.2 射极偏置电路射极偏置电路（1）稳定工作点的原理定工作点的原理目目标：温度：温度变化化时，使，使ICQ维持恒定持恒定 如果温度如果温度变化化时，b点点电位能基本位能基本不不变，则可可实现静静态工作点的工作点的稳定。定。T 稳定原理：稳定原理：ICQ IEQ VE、VB不变不变 VBEQ IBQ ICQ（反馈控制）（反馈控制）1.基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路5.4.2 射极偏置电路（1）稳定工作点的原理目标：温度变56华中科技大学 张林5.4.2 射极偏置电路射极偏置电路b点电位基本不变的条件点电位基本不变的条件：I1 IBQ，此此时，VB与温度无关与温度无关VB VBEQRe取取值越大，反越大，反馈控制作用越控制作用越强一般取一般取 I1=(510)IBQ，VB=35V（1）稳定工作点的原理定工作点的原理1.基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路直流通路直流通路5.4.2 射极偏置电路b点电位基本不变的条件：I1 57华中科技大学 张林5.4.2 射极偏置电路射极偏置电路（2）放大）放大电路指路指标分析分析静静态工作点工作点1.基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路直流通路直流通路5.4.2 射极偏置电路（2）放大电路指标分析静态工作点58华中科技大学 张林5.4.2 射极偏置电路射极偏置电路电压增益增益画小信号等效画小信号等效电路路（2）放大）放大电路指路指标分析分析1.基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路5.4.2 射极偏置电路电压增益画小信号等效电路（59华中科技大学 张林电压增益增益输出回路：出回路：输入回路：入回路：电压增益：增益：确定模型参数确定模型参数 已知，求已知，求rbe增益增益（2）放大）放大电路指路指标分析分析（可作（可作为公式用）公式用）电压增益输出回路：输入回路：电压增益：确定模型参数60华中科技大学 张林输入入电阻阻根据定根据定义由由电路列出方程路列出方程则输入入电阻阻放大放大电路的路的输入入电阻不包含信号源的内阻阻不包含信号源的内阻（2）放大）放大电路指路指标分析分析输入电阻根据定义由电路列出方程则输入电阻放大电路的输入电阻61华中科技大学 张林输出出电阻阻求求输出出电阻的等效阻的等效电路路 网网络内独立源置零内独立源置零 负载开路开路 输出端口加出端口加测试电压对回路回路1和和2列列KVL方程方程为便于分析考便于分析考虑rce的影响的影响其中其中当当时，一般一般（）12则（2）放大）放大电路指路指标分析分析输出电阻求输出电阻的等效电路 网络内独立源置零 负载开路 62华中科技大学 张林5.4.2 射极偏置电路射极偏置电路2.含有双电源的射极偏置电路含有双电源的射极偏置电路稳定工作点作用？定工作点作用？（1）阻容耦合阻容耦合静静态工作点工作点5.4.2 射极偏置电路2.含有双电源的射极偏置电路稳63华中科技大学 张林5.4.2 射极偏置电路射极偏置电路电压增益增益小信号等效小信号等效电路路2.含有双电源的射极偏置电路含有双电源的射极偏置电路（1）阻容耦合阻容耦合5.4.2 射极偏置电路电压增益小信号等效电路2.含64华中科技大学 张林5.4.2 射极偏置电路射极偏置电路（2）直接耦合直接耦合电路如路如图所示，求：所示，求：（1）静）静态工作点工作点（2）画出小信号等效）画出小信号等效电路路（3）电压增益增益（A Av v=vo o/vi i）、输入入电阻和阻和输出出电阻阻Re2.含有双电源的射极偏置电路含有双电源的射极偏置电路5.4.2 射极偏置电路（2）直接耦合电路如图所示，求：R65华中科技大学 张林5.4.2 射极偏置电路射极偏置电路静静态工作点由恒流源提供工作点由恒流源提供分析分析该电路的路的Q点及点及、3.含有恒流源的射极偏置电路含有恒流源的射极偏置电路恒流源恒流源对交流信号交流信号而言相当于开路而言相当于开路5.4.2 射极偏置电路静态工作点由恒流源提供分析该电路的华中科技大学 张林665.5 共集电极放大电路和共集电极放大电路和共基极放大电路共基极放大电路5.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路5.5.2 共基极放大电路共基极放大电路5.5.3 BJT放大电路三种组态的比较放大电路三种组态的比较5.5 共集电极放大电路和共基极放大电路5.5.1 共67华中科技大学 张林5.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路1.静静态分析分析共集共集电极极电路路结构如构如图示示该电路也称路也称为射极射极输出器出器直流通路直流通路 由由得得5.5.1 共集电极放大电路1.静态分析共集电极电路结构如68华中科技大学 张林5.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路小信号等效小信号等效电路路2.动态分析分析5.5.1 共集电极放大电路小信号等效电路2.动态分析69华中科技大学 张林5.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路电压增益增益输入回路：入回路：2.动态分析分析输出回路：出回路：电压增益：增益：其中其中一般一般，则电压增益接近于增益接近于1，电压跟随器电压跟随器即即。5.5.1 共集电极放大电路电压增益输入回路：2.动态分70华中科技大学 张林5.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路输入入电阻阻根据定根据定义由由电路列出方程路列出方程则输入入电阻阻当当，时，时，输入入电阻大阻大2.动态分析分析5.5.1 共集电极放大电路输入电阻根据定义由电路列出方71华中科技大学 张林5.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路输出出电阻阻由由电路列出方程路列出方程当当，时，输出出电阻小阻小2.动态分析分析其中其中则输出出电阻阻5.5.1 共集电极放大电路输出电阻由电路列出方程当，时72华中科技大学 张林5.5.1 共集电极放大电路共集电极放大电路#既然共集既然共集电极极电路的路的电压增益小于增益小于1（接近于（接近于1），那），那么它么它对电压放大没有任何作用。放大没有任何作用。这种种说法是否正确？法是否正确？共集共集电极极电路特点：路特点：电压增益小于增益小于1但接近于但接近于1，输入入电阻大，阻大，对电压信号源衰减小信号源衰减小 输出出电阻小，阻小，带负载能力能力强5.5.1 共集电极放大电路#既然共集电极电路的73华中科技大学 张林5.5.2 共基极放大电路共基极放大电路1.静静态工作点工作点直流通路与射极偏置直流通路与射极偏置电路相同路相同5.5.2 共基极放大电路1.静态工作点直流通路与射极偏置74华中科技大学 张林5.5.2 共基极放大电路共基极放大电路2.动态指指标交流通路交流通路 小信号等效小信号等效电路路5.5.2 共基极放大电路2.动态指标交流通路 小信号等效75华中科技大学 张林5.5.2 共基极放大电路共基极放大电路2.动态指指标电压增益增益输出回路：出回路：输入回路：入回路：电压增益：增益：输入入电阻阻5.5.2 共基极放大电路2.动态指标电压增益输出回路：76华中科技大学 张林5.5.2 共基极放大电路共基极放大电路#共基极共基极电路的路的输入入电阻很小，最适合用来放大何种信阻很小，最适合用来放大何种信号源的信号？号源的信号？输出出电阻阻2.动态指指标5.5.2 共基极放大电路#共基极电路的输入电阻77华中科技大学 张林5.5.3 BJT放大电路三种组态的比较放大电路三种组态的比较5.5.3 BJT放大电路三种组态的比较78华中科技大学 张林5.5.3 BJT放大电路三种组态的比较放大电路三种组态的比较三种三种组态的特点及用途的特点及用途共射极放大共射极放大电路：路：电压和和电流增益都大于流增益都大于1，输入入电阻在三种阻在三种组态中居中，中居中，输出出电阻与集阻与集电极极电阻有很大关系。适用于低阻有很大关系。适用于低频情况下，作多情况下，作多级放大放大电路的中路的中间级。共集共集电极放大极放大电路：路：只有只有电流放大作用，没有流放大作用，没有电压放大，有放大，有电压跟随作用。在三种跟随作用。在三种组态中，中，输入入电阻最阻最大大，输出出电阻最小，阻最小，频率特性好。可用于率特性好。可用于输入入级、输出出级或或缓冲冲级。共基极放大共基极放大电路：路：只有只有电压放大作用，没有放大作用，没有电流放大，有流放大，有电流跟随作用，流跟随作用，输入入电阻小，阻小，输出出电阻与集阻与集电极极电阻有关。高阻有关。高频特性特性较好，常用于高好，常用于高频或或宽频带低低输入入阻抗的阻抗的场合，模合，模拟集成集成电路中亦兼有路中亦兼有电位移位移动的功能。的功能。5.5.3 BJT放大电路三种组态的比较三种组态的特点及用华中科技大学 张林795.7 多级放大电路多级放大电路5.7.1 共射共射-共基放大电路共基放大电路5.7.2 共集共集-共集放大电路共集放大电路5.7.3 共源共源-共基放大电路共基放大电路5.7 多级放大电路5.7.1 共射-共基放大电路80华中科技大学 张林5.7.1 共射共射-共基放大电路共基放大电路共射共基放大共射共基放大电路路5.7.1 共射-共基放大电路共射共基放大电路81华中科技大学 张林5.7.1 共射共射-共基放大电路共基放大电路其中其中所以所以因因为因此因此 组合放大合放大电路路总的的电压增益等于增益等于组成它的各成它的各级单管放大管放大电路路电压增益增益的乘的乘积。前一前一级的的输出出电压是后一是后一级的的输入入电压，后一，后一级的的输入入电阻是前一阻是前一级的的负载电阻。阻。电压增益增益5.7.1 共射-共基放大电路其中 82华中科技大学 张林5.7.1 共射共射-共基放大电路共基放大电路输入入电阻阻RiRb|rbe1Rb11|Rb21|rbe1 输出出电阻阻Ro Rc2 5.7.1 共射-共基放大电路输入电阻RiRb|rb83华中科技大学 张林5.7.2 共集共集-共集放大电路共集放大电路T1、T2构成复合管，可等效构成复合管，可等效为一个一个NPN管管(a)原理原理图(b)交流通路交流通路5.7.2 共集-共集放大电路T1、T2构成复合管，可等效84华中科技大学 张林5.7.2 共集共集-共集放大电路共集放大电路5.7.2 共集-共集放大电路85华中科技大学 张林5.7.2 共集共集-共集放大电路共集放大电路1.复合管的主要特性复合管的主要特性两只两只NPN型型BJT组成的复合管成的复合管 rberbe1(1 1)rbe2 两只两只PNP型型BJT组成的复合管成的复合管 5.7.2 共集-共集放大电路1.复合管的主要特性两只N86华中科技大学 张林5.7.2 共集共集-共集放大电路共集放大电路PNP与与NPN型型BJT组成的复合管成的复合管 NPN与与PNP型型BJT组成的复合管成的复合管 rberbe11.复合管的主要特性复合管的主要特性5.7.2 共集-共集放大电路PNP与NPN型BJT组成的87华中科技大学 张林5.7.2 共集共集-共集放大电路共集放大电路2.共集共集 共集放大共集放大电路的路的Av、Ri、Ro 式中式中 1 2 rberbe1(1 1)rbe2 R LRe|RL RiRb|rbe(1)R L 5.7.2 共集-共集放大电路2.共集共集放大电路的A88华中科技大学 张林5.8 光电三极管光电三极管1.工作原理工作原理 三个区域两个三个区域两个PN结，多数情况下基区，多数情况下基区没有引出没有引出电极极 当光当光线通通过管壳上的通光窗口照射到集管壳上的通光窗口照射到集电结的耗尽区的耗尽区时，可，可以激以激发出更多的少数出更多的少数载流子流子电子子-空穴空穴对，电子和空穴在子和空穴在电场力力作用下分作用下分别向集向集电区和基区漂移，形成光生区和基区漂移，形成光生电流流IphN和和IphP。5.8 光电三极管1.工作原理 三个区域89华中科技大学 张林5.8 光电三极管光电三极管1.工作原理工作原理 构成构成IphP的空穴的空穴在基区与在基区与发射区射区扩散散到基区的到基区的电子复合，子复合，形成相当于普通三极形成相当于普通三极管中的基极管中的基极电流。流。若三极管的若三极管的电流放大系数流放大系数为，则有有 IE=IEN=ICN+IBN=IphP+IphP=(+1)IphP和和 IC=ICN+IphN=ICN+IphP=(+1)IphP=IE。5.8 光电三极管1.工作原理 构成Ip90华中科技大学 张林5.8 光电三极管光电三极管2.等效等效电路和特性曲路和特性曲线（a）等效电路）等效电路 （b）符号）符号 （c）输出特性曲线）输出特性曲线end5.8 光电三极管2.等效电路和特性曲线（a）等效电路 91华中科技大学 张林失真系列失真系列1：失真系列1：92华中科技大学 张林失真系列失真系列2：失真系列失真系列3：失真系列2：失真系列3：