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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,4,双极结型三极管及放大电路基础,4.1 BJT,4.3,放大电路的分析方法,4.4,放大电路静态工作点的稳定问题,4.5,共集电极放大电路和共基极放大电路,4.2,基本共射极放大电路,4.6,组合放大电路,4.7,放大电路的频率响应,*4.8,单级放大电路的瞬态响应,4.1 BJT,4.1.1 BJT,的结构简介,4.1.2,放大状态下,BJT,的工作原理,4.1.3 BJT,的,V,-,I,特性曲线,4.1.4 BJT,的主要参数,4.1.5,温度对,BJT,参数及特性的影响,半导体三极管有两大类型，,一是,双极型,半导体三极管,(BJT),二是,场效应,半导体三极管,(FET),双极型半导体三极管是由两种载流子参与导电的半导体器件，它由两个,PN,结组合而成，是一种,CCCS,器件,。,场效应型半导体三极管仅由一种载流子参与导电，是一种,VCCS,器件,。,(a),小功率管,(b),小功率管,(c),大功率管,(d),中功率管,4.1.1 BJT,的结构简介,半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类型,:,NPN,型和,PNP,型。,两种类型的三极管,发射结,(Je),集电结,(Jc),基极,，,用,B,或,b,表示（,Base,）,发射极,，,用,E,或,e,表示（,Emitter,）；,集电极,，,用,C,或,c,表示（,Collector,）。,发射区,集电区,基区,三极管符号,发射极的箭头代表发射极电流的实际方向,。,集成电路中典型,NPN,型,BJT,的截面图,结构特点：,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；,基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。,管芯结构剖面图,发射极、集电极不能互换。,4.1.2,放大状态下,BJT,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，通过载流子传输体现出来的。,1.,三极管放大条件,内部条件：,发射区杂质浓度大，集电区杂质浓度低，基区窄，杂质浓度低。,外部条件：,发射结正偏，集电结反偏。,2.,内部载流子的传输过程（三极管的放大原理）,发射区：发射载流子,集电区：收集载流子,基区：传送和控制载流子,以,NPN,型三极管的放大状态为例，来说明三极管,内部的电流关系,，见下图。,I,EN,I,CN,I,EP,I,CBO,I,E,I,C,I,B,I,BN,1.,内部载流子的传输过程,发射区向基区注入电子,发射结正偏，从发射区将有大量的电子向基区扩散，形成的电流为,I,EN,。与,PN,结中的情况相同。从基区向发射区也有空穴的扩散运动，但其数量小，形成的电流为,I,EP,。与电子流相比，这部分空穴流可忽略不计。这是因为发射区的掺杂浓度远大于基区的掺杂浓度,。,I,E,=I,EN,+I,EP,I,EN,I,EN,I,CN,I,EP,I,CBO,I,E,I,C,I,B,I,BN,电子在基区中的扩散和复合,电子流扩散到基区后，出现,少数,电子填充空穴的复合运动（因基区的空穴浓度低，被复合的机会较少）。又因基区很薄，在集电结反偏电压的作用下，,大多数,电子在基区停留的时间很短，很快就运动到了集电结的边上积累起来。,在基区被复合的电子形成的电流是,I,BN,。,电子空穴复合得越多，到达集电极的电子就越少，故要减少复合（基区薄，杂质浓度低）,I,EN,I,CN,I,EP,I,CBO,I,E,I,C,I,B,I,BN,集电极收集扩散过来的电子,在集电结反偏电压的作用下，运动到集电结的边上的电子，进入集电结的结电场区域，被集电极所收集，形成集电极电流,I,CN,。另外，因集电结反偏，使集电结区的少子形成漂移电流,I,CBO,（,值很小，但受温度影响大,）。,I,EN,I,CN,I,EP,I,CBO,I,E,I,C,I,B,I,BN,I,E,=,I,EN,+,I,EP,且,I,EN,I,EP,I,C,= I,CN,+I,CBO,I,CN,= I,EN,-,I,BN,I,B,=,I,EP,+,I,BN,I,CBO,=,I,EP,+,I,EN,-,I,CN,I,CBO,=,I,E,-,I,C,注意图中画的是载流子的运动方向，空穴流与电流方向相同；电子流与电流方向相反。为此可确定三个电极的电流,发射区：发射载流子,集电区：收集载流子,基区：传送和控制载流子,以上看出，三极管内有两种载流子,(,自由电子和空穴,),参与导电，故称为双极型三极管。或,BJT,(Bipolar Junction Transistor),。,于是可得如下电流关系式：,I,E,=,I,EN,I,EP,I,EN,且有,I,EN,I,EP,I,EN,=,I,CN,+,I,BN,且有,I,EN,I,BN,，,I,CN,I,BN,I,C,=,I,CN,+,I,CBO,I,B,=,I,EP,+,I,BN,I,CBO,I,BN,I,CBO,I,C,+,I,B,=,I,CN,+,I,CBO,+,I,BN,I,CBO,=,I,E,动画,2.,电流分配关系,根据传输过程可知,I,C,=,I,NC,+,I,CBO,通常,I,C,I,CBO,I,E,=,I,B,+,I,C,放大状态下,BJT,中载流子的传输过程,I,B,=,I,BN,-,I,CBO,为,共基极直流,电流放大系数。它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般,= 0.90.99,。,根据,I,B,=,I,BN,I,CBO,I,C,=,I,CN,+,I,CBO,且令,I,CEO,= (1+,),I,CBO,（穿透电流）,是,共射极直流,电流放大系数。同样，它也只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般,1 。,称为共基极直流电流放大系数,称为共发射极接法直流电流放大系数,不论三极管外电路任何连接，其电流分配关系是固定的。控制,I,E,或,I,B,，就能控制,I,C,在满足放大条件的情况下，由发射区发射的载流子只有极少部分在基区复合，绝大部分被集电区收集。在基区复合一个载流子，就有,个载流子被集电区收集。,I,C,= I,B,+I,CEO,I,B,=I,BN,+I,CBO,I,E,= I,C,+I,B,结论,3.,三极管的三种组态,(c),共集电极接法,，集电极作为公共电极，用,CC,表示。,(b),共发射极接法,，发射极作为公共电极，用,CE,表示；,(a),共基极接法,，基极作为公共电极，用,CB,表示；,BJT,的三种组态,电路如何实现放大作用？,双极型三极管有三个电极，其中两个可以作为输入,两个可以作为输出，这样必然有一个电极是公共电极。三种接法也称三种,组态,。,4.,放大作用,放大电路是把电源提供的能量转化为变化的输出量，而输出量的变化是与输入量的变化成比例的。,能量是由电源供给的。,BJT,的一种最基本的应用就是把微弱电信号放大。,共基放大电路,电路构成：,e,与,b,构成输入回路；,c,与,b,构成输出回路。,当不外加交流信号时：,V,EE,I,E,输出,I,C,=I,E,基极,I,B,=,（,1-,）,I,E,输入回路中形成,当外加交流输入信号,v,I,时：,v,I,i,E,输出,i,C,=i,E,基极,i,B,=,（,1-,）,i,E,输入回路中形成,电路中交、直流并存，,是共基极直流电流放大系数，,是共基极交流电流放大系数（在通常情况下，两者接近，可混用）。总的电流为交直流总和：,i,E,=I,E,+i,E,=I,E,+i,e,i,C,=I,C,+i,C,=I,C,+i,c,i,B,=I,B,+i,B,=I,B,+i,b,所谓放大是指交流的（信号的）输出放大,共基极放大电路,4.,放大作用,若,v,I,= 20mV,电压放大倍数,使,i,E,=,-,1 mA,，,则,i,C,=,i,E,=,-,0.98 mA,，,v,O,=,-,i,C,R,L,= 0.98 V,，,当,= 0.98,时，,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，然后到达集电极而实现的。,即,表现为很小的发射结电压的变化引起较大的电流变化。,不论哪种组态，其放大作用均是由于内部,固定的电流控制关系,产生的，因此，,BJT,被称为电流控制器件。,实现信号放大的两个条件是：,（,1,）,内部条件：,发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄,。,（,2,）,外部条件：,发射结正向偏置，集电结反向偏置。,1.,既然,BJT,具有两个,PN,结，可否用两个二极管相联以构成一只,BJT,，试说明其理由。,？,思 考 题,2.,能否将,BJT,的,e,、,c,两个电极交换使用，为什么？,3.,为什么说,BJT,是电流控制器件？,4.,可否依据,BJT,各极对地电位或各极电流判断处于放大状态下管子的类型？（硅？锗？,PNP,？,NPN,？）,例：工作在放大电路中的三极管,三个电极对地电位分别为：,V,A,= 6V,、,V,B,=11.3V,、,V,C,= 12V,，,则三极管对应的电极是：,A,为,极、,B,为,极、,C,为,极。,晶体管属,型,三极管；,集电,基,发射,PNP,硅,4.1.3 BJT,的,V,-,I,特性曲线,（以共射极放大电路为例）,B,是输入电极，,C,是输出电极，,E,是公共电极。两条特性曲线（电压,-,电流关系曲线）是：,输入特性曲线,i,B,=,f,(,v,BE,),输出特性曲线,i,C,=,f,(,v,CE,),i,B,是输入电流，,v,BE,是输入电压，加在,B,、,E,两电极之间。,i,C,是输出电流，,v,CE,是输出电压，从,C,、,E,两电极取出。,i,B,=,f,(,v,BE,),v,CE,=const.,(2),当,v,CE,=1V,时，,v,CB,=,v,CE,-,v,BE,0,，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,v,BE,下,I,B,减小，特性曲线右移。,(1),当,v,CE,=0V,时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。,1.,输入特性曲线,共射极连接,(3),当,v,CE,1V,后， 基本上与,v,CE,=1V,重合（发射区电子数目一定）,(4),输入特性曲线的三个部分,死区,非线性区,线性区,导通电压典型值：硅,0.7V,锗,0.2V,死区电压典型值：硅,0.5V,锗,0.1V,导通后,v,BE,变化较小,i,C,=,f,(,v,CE,),i,B,=const.,2.,输出特性曲线,(2),v,CE, 1V,后，集电区收集大部分电子，,i,C,随,v,CE,增加较,少，曲线平坦。,(1),起始段，,v,CE,1V, i,C,随,v,CE,增长较快。,(3),v,CE,继续增加，集电结反偏增大，空间电荷区加宽，基区变窄，被复合的电子减少，,i,C,增大，曲线略向上倾斜。（基区宽度调制效应）,饱和区：,i,C,明显受,v,CE,控制的区域，该区域内，一般,v,CE,0.7V (,硅管,),。此时，,发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小,。,输出特性曲线的三个区域,:,截止区：,i,C,接近零的区域，相当,i,B,=0,的曲线的下方。此时，,v,BE,小于死区电压,。,放大区：,i,C,平行于,v,CE,轴的区域，曲线基本平行等距。此时，,发射结正偏，集电结反偏,。,例,1,：,测量三极管三个电极对地电位如图,所示，试判断三极管的工作状态。,放大,例,2,：用数字电压表测得,V,B,=4.5,V,、,V,E,= 3.8,V,、,V,C,=8,V,，试判断三极管的工作状态,。,(,1),共发射极直流电流放大系数,=,（,I,C,I,CEO,）,/,I,B,I,C,/,I,B,v,CE,=const.,1.,电流放大系数,4.1.4 BJT,的主要参数,(2),共发射极交流电流放大系数,=,i,C,/,i,B,v,CE,=const.,(,3),共基极直流电流放大系数,=,（,I,C,I,CBO,）,/,I,E,I,C,/,I,E,(,4),共基极交流电流放大系数,=,i,C,/,i,E,v,CB,=const.,当,I,CBO,和,I,CEO,很小时， ,、 ,，可以不加区分。,2.,极间反向电流,(1),集电极基极间反向饱和电流,I,CBO,发射极开,路时，集电结的反向饱和电流。,(2),集电极发射极间的反向饱和电流,I,CEO,I,CEO,=,（,1+,）,I,CBO,(1),集电极最大允许电流,I,CM,(2),集电极最大允许功率损耗,P,CM,P,CM,=,I,C,V,CE,3.,极限参数,(,3),反向击穿电压,V,(BR)CBO,发射极开路时的集电结反 向击穿电压。,V,(BR) EBO,集电极开路时发射结的反 向击穿电压。,V,(BR)CEO,基极开路时集电极和发射,极间的击穿电压。,几个击穿电压有如下关系,V,(BR)CBO,V,(BR)CEO,V,(BR) EBO,4.1.5,温度对,BJT,参数及特性的影响,(1),温度对,I,CBO,的影响,温度每升高,10,，,I,CBO,约增加一倍。,(2),温度对,的影响,温度每升高,1,，,值约增大,0.5%1%,。,(3),温度对反向击穿电压,V,(BR)CBO,、,V,(BR)CEO,的影响,温度升高时，,V,(BR)CBO,和,V,(BR)CEO,都会有所提高。,2.,温度对,BJT,特性曲线的影响,1.,温度对,BJT,参数的影响,返回,曲线上移、间距加大,4.2,基本共射极放大电路,4.2.1,基本共射极放大电路的组成,4.2.2,基本共射极放大电路的工作原理,放大的概念,基本放大电路一般是指由一个三极管组成的三种基本组态放大电路,。,1.,放大电路主要用于放大微弱信号，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,。,2.,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，使之转换成信号能量，提供给负载,。,放大电路的主要技术指标,正弦信号下的交流参数：放大倍数、输入电阻、输出电阻、通频带等。,4.2.1,基本共射极放大电路的组成,基本共射极放大电路,输入回路（基极回路）,输出回路（集电极回路）,三 极 管,T,起放大作用,。,负载电阻,R,C,将变化的集电极电流转换为电压输出,。,偏置电路,V,BB,，,R,b,给电路提供一个合适的静态工作点,Q,，使三极管工作在线性区,。,耦合电容,C,1,，,C,2,“,隔直通交“,输入电容,C,1,保证信号加到发射结，不影响发射结偏置,。,输出电容,C,2,保证信号输送到负载，不影响集电结偏置,。,1.,电路组成,习惯画法动画,共射极基本放大电路,2.,简化电路及习惯画法,3.,简单工作原理,v,i,=0,v,i,=V,m,sin,t,4.,放大电路的静态和动态,静态：,输入信号为零（,v,i,= 0,或,i,i,= 0,）时，放大电路的工作状态，也称,直流工作状态,。,动态：,输入信号不为零时，放大电路的工作状态，也称,交流工作状态,。,电路处于静态时，三极管各个电极的电压、电流在特性曲线上确定为一点，称为,静态工作点,，常称为,Q,点。一般用,I,B,、,I,C,、和,V,CE,（或,I,BQ,、,I,CQ,、和,V,CEQ,）表示。,#,放大电路为什么要建立正确的静态？,5.,直流通路和交流通路,直流通路,，,即能通过直流的通路。从,C,、,B,、,E,向外看，有直流负载电阻,R,c,、,R,b,。,交流通路,，,即,能通过交流的电路通路。如从,C,、,B,、,E,向外看，有等效的交流负载电阻,R,c,/,R,L,、,R,b,。,直流电源和耦合电容对交流相当于短路。,因为按叠加原理，交流电流流过,直流电源,时，,没有压降（交流接地）。,设,C,1,、,C,2,足够大，在中频区容抗小（,C=10f,，,f=1000HZ,，,XC=1/2fC=15.9,），对信号而言，其上的交流压降近似为零，在交流通路中，可将,耦合电容短路。,共射极放大电路,电容短路,V,CC,交流接地,画出其他元器件,交流通路,直流通路,耦合电容：通交流、隔直流,直流电源：内阻为零,直流电源和耦合电容对交流相当于短路,共射极放大电路,6.,放大原理,输入信号通过耦合电容加在三极管的发射结，于是有下列过程：,三极管放大作用,变化的,ic,通过,Rc,转变为变化的电压,7.,主要技术指标及分析方法,确定,Q,点，放大倍数 ，输入电阻,R,i,，输出电阻,R,o,，允许放大的频率范围,分析方法：,静态（求,Q,点）：近似估算法，图解法,动态（ ，,R,i,，,R,o,）：图解法，等效电路法,1.,与放大管种类匹配的正确的电源极性。（发射结正偏，集电结反偏。）,2.,必须设置直流（静态）工作点,Q,。,3.,外加输入信号,v,i,不能被短路，一定要加在发射结上。,4.,电压放大是指电压输出量相对于电压输入量的大小关系，应将,ic,交流量转换成电压，所以输出端必须接负载电阻,R,C,。,以上四点可用于判断电路是否对输入交流信号具有放大作用。,8.,放大电路的构成原则,4.2.2,基本共射极放大电路的工作原理,1.,静态,(,直流工作状态,),输入信号,v,i,0,时，放大电路的工作状态称为静态或直流工作状态。,直流通路,V,CEQ,=,V,CC,I,CQ,R,c,电路如图所示，设,V,BE,=0.6V,，,=60,，,R,C,=2K,设计电路参数，使,V,CEQ,=2.5V,。,V,CC,=V,BB,=5V,2.,动态,输入正弦信号,v,s,后，电路将处在动态工作情况。此时，,BJT,各极电流及电压都将在静态值的基础上随输入信号作相应的变化。,交流通路,4.3,放大电路的分析方法,4.3.1,图解分析法,4.3.2,小信号模型分析法,1.,静态工作点的图解分析,2.,动态工作情况的图解分析,3.,非线性失真的图解分析,4.,图解分析法的适用范围,1. BJT,的,H,参数及小信号模型,2.,用,H,参数小信号模型分析基本共射极放大电路,3.,小信号模型分析法的适用范围,4.3.1,图解分析法,1.,静态工作点的图解分析,采用该方法分析静态工作点，必须已知三极管的输入输出特性曲线。,共射极放大电路,列输入回路方程,列输出回路方程（直流负载线）,v,CE,=,V,CC,i,C,R,c,首先，画出直流通路,直流通路,在输出特性曲线上，作出直流负载线,v,CE,=,V,CC,i,C,R,c,，与,I,BQ,曲线的交点即为,Q,点，从而得到,V,CEQ,和,I,CQ,。,在输入特性曲线上，作出直线,，两线的交点即是,Q,点，得到,I,BQ,。,直流负载线的确定方法：,*,1.,在输入回路列方程式,v,BE,=V,BB,i,B,R,b,*2.,在输入特性曲线上，作出输入负载线，两线的交点即是,Q,。得到,I,BQ,。,（也可通过计算得到：）,3.,由直流负载列出方程式,v,CE,=,V,CC,i,C,R,c,4.,在输出特性曲线,X,轴及,Y,轴上确定,两个特殊点,V,CC,和,V,CC,/,R,C,即可画出直流负载线。,5.,两线交点即为,Q,点，得到参数,I,BQ,、,I,CQ,和,V,CEQ,。,由交流通路得纯交流负载线：,共射极放大电路,交流通路,i,c,v,ce,+,-,v,ce,= -,i,c,(,R,c,/,R,L,),因为交流负载线必过,Q,点，即,v,ce,=,v,CE,- V,CEQ,i,c,=,i,C,- I,CQ,同时，令,R,L,=,R,c,/,R,L,1.,交流通路及交流负载线,则交流负载线为,v,CE,- V,CEQ,= -(,i,C,-,I,CQ,),R,L,即,i,C,= (-1/,R,L,),v,CE,+,(1/,R,L,),V,CEQ,+,I,CQ,过输出特性曲线上的,Q,点做一条斜率为,-,1/,R,L,直线，该直线即为交流负载线。,R,L,=,R,L,R,c,， 是交流负载电阻。,交流负载线是有交流输入信号时,Q,点的运动轨迹。,2.,动态工作情况的图解分析,交流负载线确定方法：,通过输出特性曲线上的,Q,点做一条直线，其斜率为,1/R,L,。,两个特殊点,0,，（,V,CE,+,I,C,R,L,）,/,R,L,，（,V,CE,+ I,C,R,L,，,0,）,结论：,1.,交流负载线与直流负载线交于,Q,点。,2.,直流负载线反映静态时电压、电流变化关系，用于确定静态工作点,Q,交流负载线反映动态时电压、电流变化关系，是有交流输入信号时，工作点,Q,的运动轨迹。 即由,i,b,画,i,c,、,v,ce,的波形时要按交流负载线（除非,R,L,=,，两线重合）。,3.,交流负载电阻,R,L,= R,L,R,c,。,交流负载线更陡。,根据,v,s,的波形，在,BJT,的输入特性曲线图上画出,v,BE,、,i,B,的波形,2.,输入交流信号时的图解分析,根据,i,B,的变化范围在输出特性曲线图上画出,i,C,和,v,CE,的波形,共射极放大电路中的电压、电流波形,#,动态工作时，,i,B,、,i,C,的实际电流方向是否改变，,v,CE,的实际电压极性是否改变？,3.,静态工作点对波形失真的影响,截止失真的波形,饱和失真的波形,饱和失真,截止失真,由于放大电路的工作点达到了三极管,的饱和区而引起的非线性失真。对于,NPN,管，,输出电压表现为底部失真。,由于放大电路的工作点达到了三极管,的截止区而引起的非线性失真。对于,NPN,管，,输出电压表现为顶部失真。,注意：对于,PNP,管，由于是负电源供电，失真的表现形式，与,NPN,管正好相反。,#,放大区是否为绝对线性区？,动画,波形的失真,放大电路的动态范围,放大电路要想获得大的不失真输出幅度，要求：,工作点,Q,要设置在交流负载线线放大区的中间部位；（保证不产生失真和一定电压放大倍数的前提下，可把,Q,选得低一些，以降低直流电源的能耗。）,有合适的交流负载线。,动画,-1,动画,-2,i,C,v,CE,v,o,可输出的最大不失真信号,选择静态工作点,i,b,i,C,v,CE,v,o,A.,Q,点过低，信号进入截止区,放大电路产生,截止失真,输出波形,输入波形,i,b,i,C,v,CE,B.,Q,点过高，信号进入饱和区,放大电路产生,饱和失真,i,b,输入波形,v,o,输出波形,总结,BJT,的四个工作区,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：,i,C,不再随,i,B,的增加而线性增加，即,此时,截止区特点：,i,B,=0,，,i,C,=,I,CEO,v,CE,=,V,CES,，典型值为,0.3V,V,CE,0.7,I,B,I,CM,I,CM,V,CC,/R,C,V,CE,VCC,、,V,BE,0.5,I,B,=0,，,I,C,=,I,CEO,0,I,C,=,I,B,且,I,C,=,I,B,发射结正偏，集电结反偏,当,V,SB,=-2V,时：,I,C,V,CE,I,B,V,SC,R,B,V,SB,C,B,E,R,C,V,BE,I,B,=0,，,I,C,=,0,I,C,最大饱和电流：,Q,位于截止区,1,、,=50,，,U,SC,=12V,，,R,B,=70k,，,R,C,=6k,当,V,SB,=,-2V,，,2V,，,5V,时，,晶体管的静态工作点,Q,位,于哪个区？,例题,I,C,I,BQ,，,此时，,V,BQ,与温度无关,V,BQ,V,BEQ,R,e,取值越大，反馈控制作用越强,一般取,I,1,=(510),I,BQ,，,V,BQ,=35,V,（,2,）放大电路指标分析,静态工作点,电压增益,画小信号等效电路,（,2,）放大电路指标分析,电压增益,输出回路：,输入回路：,电压增益：,画小信号等效电路,确定模型参数,已知，求,r,be,增益,（可作为公式用）,基本共射电路的输入输出回路是无关的，而射极偏置电路的输入输出回路是相互联系的。（有反馈）,净输入电压被,Re,分掉一部分， 减小。,要使 同基本共射电路，,Re,旁并上一个旁路电容,Ce,，,Ce,对交流短路，但不影响直流，使工作点稳定。,输入电阻,则输入电阻,放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻,加入,Re,后，输入电阻加大。,输出电阻,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,输出端口加测试电压,其中,则,当,时，,一般,（,）,集电极输出电路，其输出电阻均可近似认为是,Rc,2.,含有双电源的射极偏置电路,（,1,）,阻容耦合,静态工作点,V,B,=0,（,2,）,直接耦合,V,B,=0,V,C,=0,3.,含有恒流源的射极偏置电路,静态工作点电流由恒流源提供,分析该电路的,Q,点及,、 、,例,:,已知图所示电路中的,V,CC,=16V,，,R,b1,=56k,，,R,b2,=20k,，,R,e,=2k ,，,R,c,=3.3k ,R,L,=6.2k ,，,R,s,=500 ,BJT,的,=80,，,ce,=100k ,V,BEQ,=0.7V,，设,C,1,、,C,2,对交流信号可视为短路。试：,（,1,）估算静态电流,I,CQ,、,I,BQ,和电压,V,CEQ,；,（,2,）计算,A,v,、,R,i,、,A,vs,=v,o,/v,s,及,R,o,；,（,3,）若在,R,e,两端并联,50uF,的电容,C,e,，重复求解（,1,）、（,2,）。,解,（,1,）,（,2,）画小信号等效电路,因为,时，,一般,（,）,（,3,）,在,R e,两端并联,50uF,的电容,Ce,，由于电容对直流开路，,因此对静态工作点的计算结果没有影响。,对于动态指标，由于旁路电容对交流等效于短路，,所以,R e,被短路,由于并联旁路电容，解决了稳定静态工作点与提高增益的矛盾,4.5,共集电极放大电路和共基极放大电路,4.5.1,共集电极放大电路,4.5.2,共基极放大电路,4.5.3,放大电路三种组态的比较,4.5.1,共集电极放大电路,共集电极电路结构如图示,该电路也称为,射极输出器,电路结构特点（识图关键）：输入加在基极对地，输出在射极对地，而交流接地点是集电极，故为共集电路,.,电路分析动画,4.5.1,共集电极放大电路,1.,静态分析,由,得,直流通路,小信号等效电路,2.,动态分析,交流通路,电压增益,输出回路：,输入回路：,电压增益：,其中,一般,，则电压增益接近于,1,，,电压跟随器,即,。,#,既然共集电极电路的电压增益小于,1,（接近于,1,），那么它对电压放大没有任何作用。这种说法是否正确？,输入电阻,当,，,时，,输入电阻大,输出电阻,由电路列出方程,其中,则,输出电阻,当,，,时，,输出电阻小,共集电极电路特点：,电压增益小于,1,但接近于,1,，,输入电阻大，对电压信号源衰减小,输出电阻小，带负载能力强,用于多级放大器的输出级（,R,o,小）用于输入级（,R,i,大，并可进一步提高）用于中间缓冲级，起阻抗变换作用（,R,i,大，,R,o,小）,4.5.2,共基极放大电路,1.,静态工作点,直流通路与射极偏置电路相同,2.,动态指标,电压增益,输出回路：,输入回路：,电压增益：,交流通路,小信号等效电路,输入电阻,输出电阻,小信号等效电路,#,共基极电路的输入电阻很小，最适合用来放大何种信号源的信号？,4.5.3,放大电路三种组态的比较,1.,三种组态的判别,以输入、输出信号的位置为判断依据：,信号由基极输入，集电极输出,共射极放大电路,信号由基极输入，发射极输出,共集电极放大电路,信号由射极输入，集电极输出,共基极电路,2.,三种组态的比较,3.,三种组态的特点及用途,共射极放大电路：,电压和电流增益都大于,1,，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集电极电阻有很大关系。适用于低频情况下，作多级放大电路的中间级。,共集电极放大电路：,只有电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。在三种组态中，输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好。可用于输入级、输出级或缓冲级。,共基极放大电路：,只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电阻小，输出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好，常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能。,4.6,组合放大电路,4.6.2,共射,-,共基放大电路,4.6.3,共集,-,共集放大电路, 4.6.1,多级放大器级连,1.,阻容耦合,2.,直接耦合,4.6.1,多级放大器级连,耦合方式：,直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。,耦合：,即信号的传送。,多级放大电路对耦合电路要求：,1.,静态：保证各级,Q,点设置,2.,动态,:,传送信号。,第一级,放大电路,输 入,输 出,第二级,放大电路,第,n,级,放大电路, ,第,n-,1,级,放大电路,功放级,要求：,波形不失真，减少压降损失。,设,:,1,=,2,=50,r,be,1,= 2.9k,r,be,2,= 1.7 k,前级,后级,+V,CC,R,S,1M,(+24V),R,1,20k,27k,C,2,C,3,R,3,R,2,R,L,R,E,2,82k,43k,10k,8k,10k,C,1,R,C2,T,1,R,E,1,C,E,T,2,1.,阻容耦合,关键,:,考虑级间影响。,1),静态,:,Q,点同单级。,2),动态性能,:,方法,:,R,i,2,=,R,L,1,R,i,2,+,V,CC,R,S,1M,(+24V),R,1,20k,27k,C,2,C,3,R,3,R,2,R,L,R,E,2,82k,43k,10k,8k,10k,C,1,R,C2,T,1,R,E,1,C,E,T,2,1.,阻容耦合,考虑级间影响,2,R,i,R,o,:,概念同单级,1,R,i,R,o,R,i,2,+,V,CC,R,S,1M,(+24V),R,1,20k,27k,C,2,C,3,R,3,R,2,R,L,R,E,2,82k,43k,10k,8k,10k,C,1,R,C2,T,1,R,E,1,C,E,T,2,微变等效电路,:,R,i,2,+,V,CC,R,S,1M,(+24V),R,1,20k,27k,C,2,C,3,R,3,R,2,R,L,R,E,2,82k,43k,10k,8k,10k,C,1,R,C2,T,1,R,E,1,C,E,T,2,R,E,1,R,2,R,3,R,C,2,R,L,R,S,R,1,1.,R,i,=,R,1,/, r,be,1,+,（,+,1,),R,L,1,其中,:,R,L,1,= R,E,1,/,R,i,2,= R,E,1,/,R,2,/,R,3,/,r,be,1,=R,E,1,/,R,L,1,= R,E,1,/,R,i,2,= 27 / 1.7,1.7k,R,i,=1000/(2.9+511.7),82k,2.,R,o,=,R,C,2,= 10k,R,E,1,R,2,R,3,R,C,2,R,L,R,S,R,1,3.,中频电压放大倍数,:,其中：,R,E,1,R,2,R,3,R,C,2,R,L,R,S,R,1,R,E,1,R,2,R,3,R,C,2,R,L,R,S,R,1,多级阻容耦合放大器的特点：,(1),由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。,(2),前一级的输出电压是后一级的输入电压。,(3),后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。,(4),总电压放大倍数,=,各级放大倍数的乘积。,(5),总输入电阻,R,i,即为第一级的输入电阻,R,i,1,。,(6),总输出电阻即为最后一级的输出电阻。,由上述特点可知，射极输出器接在多级放大电路的首级可提高输入电阻；接在末级可减小输出电阻；接在中间级可起匹配作用，从而改善放大电路的性能。,例题,1.,放大电路如图所示。试求,。,已知,=50,。,解：,两者比较可看出增益明显提高,例,2,：,放大电路由下面两个基本放大电路组成。已知,V,CC,=15V,，,R,1,=100k,，,R,2,=33k,，,R,E,1,=2.5k,，,R,C,=5k,，,1,=60,，；,R,B,=570k,，,R,E,2,=5.6k,，,2,=100,，,R,S,=20k,，,R,L,=5k,+V,CC,R,1,R,C,C,11,C,12,R,2,C,E,R,E,1,v,i,R,i,v,o,T,1,放大电路一,R,B,+,V,CC,C,21,C,22,R,E,2,v,i,v,o,T,2,放大电路二,+V,CC,R,1,R,C,C,11,C,12,R,2,C,E,R,E,1,v,i,R,i,v,o,T,1,R,B,+,V,CC,C,21,C,22,R,E,2,v,i,v,o,T,2,求直接采用放大电路一的放大倍数,A,v,和,
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