模拟电子技术基础-第二章放大电路-课件

,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,*,第2章 双极型晶体管三极管 和基本放大电路,2.1 双极型晶体三极管,2.2 晶体管放大电路的性能指标和工作原理,2.3 晶体管放大电路的图解分析法,2.4 等效电路分析法,2.5 其他基本放大电路,2.6 组合放大单元电路,第2章 双极型晶体管三极管 和基本放大电路2.1 双,本章的重点与难点,本章所讲述的基本概念、基本电路和基本分析方法是学习后面各章的基础。,重点:,双极型晶体管的特性、,放大的概念、放大电路的主要指标参数、基本放大电路和放大电路的分析方法。包括共射、共集、共基放大电路的组成、工作原理、静态和动态分析,难点:,有关放大、动态和静态、等效电路等概念的建立;电路能否放大的判断；各种基本放大电路的性能分析等。而上述问题对于学好本课程至关重要。,本章的重点与难点本章所讲述的基本概念、基本电路和基本分析方法,第2章 双极型晶体管三极管 和基本放大电路,2.1.1 双极型晶体三极管的结构及类型,在同一个硅片上制造出三个掺杂区域，三个区分别叫发射区、基区和集电区。,2.1 双极型晶体三极管,引出的三个电极分别为：发射极e 、基极b和集电极c。,基区和集电区形成集电结，发射区和基区形成发射结。,第2章 双极型晶体管三极管 和基本放大电路2.1.1,集电区,集电结,基区,发射结,发射区,N,N,集电极,c,基极,b,发射极,e,P,e,c,b,符号,按照掺杂方式的不同分为,NPN型,和,PNP型,两种类型,NPN型,集电区集电结基区发射结发射区NN集电极c基极b发射极ePec,集电区,集电结,基区,发射结,发射区,P,P,集电极,c,基极,b,发射极,e,N,e,c,b,符号,PNP型,箭头方向,代表PN结指向,集电区集电结基区发射结发射区PP集电极c基极b发射极eNec,、两个,PN结,无外加电压,2.1.2 晶体管中的电流控制作用,（以,NPN型,为例说明）,载流子运动处于动平衡，净电流为零,、发射结加正向电压，,集电结加反向电压,、两个PN结无外加电压2.1.2 晶体管中的电流控制作用（,发射区向基区,发射电子,I,E,I,B,电子在基区,扩散与复合,集电区收集电子,电子流向电源正极形成,I,C,I,C,N,P,N,电源负极向发射,区补充电子形成,发射极电流,I,E,正极拉走电,子，补充被复,合的空穴，形,成,I,B,C,R,C,R,B,I,EP,I,BN,I,CBO,I,CN,I,EN,发射区向基区IEIB电子在基区集电区收集电子 电子流向电源正,（1）发射区向基区注入电子,e区的多子电子通过e结扩散到基区，形成扩散电流I,EN,；同时,基区的多子空穴扩散到e区，形成扩散电流I,EP,。二者实际方向,相同，因此发射极电流I,E,= I,EN,+ I,EP, I,EN,。,（2）电子在基区的扩散与复合,e区的电子注入b区后，在b区被复合(I,BN,)，大部分仍往c区扩散。,3、电子被集电极收集的情况,到达c结边界的电子为c结所吸收，记作I,CN,= I,EN,- I,BN,。,（1）发射区向基区注入电子e区的多子电子通过e结扩散到基区，,发射区发射的总电子数（对应于,），绝大部分被集电区收集（对应于,），极少部分在基区与空穴复合（对应于I,）,I,E,=,I,C,+ I,集电区收集的电子数与发射区发射电子数的比值定义为,电流放大系数,发射区发射的总电子数（对应于），绝大部分被集电区收集（对,推导可得:,、电流分配关系,推导可得:、电流分配关系,是到达集电区的电子数和在基区中复合的电子数之比,是到达集电区的电子数和在基区中复合的电子数之比,可以通过改变电流I,，获得较大的电流变化,是到达集电区的电子数和在基区中复合的电子数之比,其中,可以通过改变电流I，获得较大的电流变化是到达集电区,实现电流控制的条件,（）晶体管结构上的保证：三个浓度不同的掺杂区、基区薄，掺杂浓度低；集电结面积大。,（）外加直流电源保证：发射结正向偏置，集电结反向偏置。,实现电流控制的条件（）晶体管结构上的保证：三个浓度不同的掺,、共射接法中的电流关系,为共射直流电流放大系数,射极为公共端，I,B,为输入回路电流，I,C,为输出回路电流,、共射接法中的电流关系为共射直流电流放大系数射极为公共端,模拟电子技术基础-第二章放大电路-课件,晶体管工作在放大状态的外部条件是：,（1）发射结正向偏置；,（2）集电结反向偏置。,对于,NPN,型三极管应满足:,U,be, 0,U,bc, U,b, U,e,对于,PNP,型三极管应满足:,U,be, 0即 U,c, U,b,I,BQ,I,2,=I,1,U,B,几乎只与电阻和电源有关，与晶体管参数无关,（）基极电位U,B,的固定,RB1、RB2为基极分压电阻+VCCRCC1C2VTRLRB,（）电流,I,CQ,、 I,EQ,的稳定,上述稳定点的调整过程可表示为：,T(),I,C,(I,E,) U,E,(因为U,BQ,基本不变) U,BE,I,C,I,B,形成,负反馈,（）电流ICQ、 IEQ的稳定上述稳定点的调整过程可表示,r,be,U,o,U,i,I,b,I,b,R,C,R,L,R,2,R,1,R,I,e,+,+,-,-,Ri,R,i,A,u,=,R,C,/,R,L,r,be,+（1+,）,R,. 分压式偏置稳定共射放大电路的动态分析,画出微变等效电路,（）电压增益,rbe UoUi Ib IbRCRLR2R1,R,i,R,i,=,R,1,/,R,2,/,=,R,1,/,R,2,/ ,r,be,+（1+,）,R,注意：通过r,be,及R,的电流不同,。R,折合到输入回路等效为电流是I,b,时电阻增大了1+,倍。,（）输入电阻,r,be,U,o,U,i,I,b,I,b,R,C,R,L,R,2,R,1,R,I,e,+,+,-,-,Ri,（）输出电阻,RiRi = R1 / R2 / = R1 /,分压式偏置电路引入的射极电阻R,E,稳定了静态工作点，但降低了电压增益，提高了输入电阻,在R,E,上并联旁路电容C,E,可以在不影响动态性能的前提下，稳定静态点,+V,CC,R,C,C,1,C,2,VT,R,L,R,B2,R,E,+,+,R,B1,+,-,+,-,C,E,分压式偏置电路引入的射极电阻RE稳定了静态工作点，但降低了电,U,o,R,C,R,L,U,i,R,B2,R,B1,r,be,I,b,I,b,(1)电压增益,（）输入电阻,（）输出电阻,UoRCRLUiRB2RB1rbe IbIb(1),例 图示,电路中，,已知,三极管的,= ,()画出微变等效电路；,（）当Us=15mV时，计算输出电压Uo;,() 求输入电阻和输出电阻。,解,(1),PNP型管和NPN管的参数模型相同,例 图示电路中，已知三极管的 = ()画出微变等效,（2） 求,Uo,U,B,=,V,CC,R,B1,R,B2,R,B2,+,= -2.8,V,I,E,=,U,B,U,BEQ,R,E1,1.73mA,+R,E2,A,u,=,R,C,/,R,L,r,be,+（1+,）,R,1,=,8.9,（2） 求UoUB =VCCRB1RB2RB2+= -2.8,（2） 求输出电压,Uo,A,u,=,R,C,/,R,L,r,be,+（1+,）,R,1,=,8.9,输出电压,（） 输出电阻,（2） 求输出电压UoAu= RC/ RLrbe+（1,2.5. 基本共集放大电路(射极输出器）,、,共集放大电路,的特点和分析,(b)直流通路,从发射极输出,+V,CC,R,C,C,1,C,2,VT,R,L,R,E,+,+,R,B1,+,-,+,-,R,s,R,B,R,E,T,+V,CC,I,BQ,I,EQ,(1)静态工作点分析,2.5. 基本共集放大电路(射极输出器）、共集放大电路,、,共集放大电路,的特点和分析,（）电压增益,（）输入电阻,交流等效电路,(1+,),R,L,A,u,=,r,be,+ (1+,),R,L,其中,R,i,R,B,r,be,I,b,I,b,Uo,b,c,e,R,E,+,+,_,_,I,e,.,.,.,.,.,R,L,U,s,.,R,i,A,u,0（U,o,、U,i,同相），,A,u,1,U,o,U,i,，称,射极跟随器,、共集放大电路的特点和分析（）电压增益（）输入电阻交流,3. 输出电阻Ro,注意：,R,b、,r,be,折合到输出回路要除以(1+,),.,Uo,.,R,s,r,be,.,I,RE,.,R,B,I,b,I,b,b,c,e,R,E,+,_,I,e,.,.,.,I,o,.,R,s,（输入信号短路，去掉负载，在输出端加电压）,其中,3. 输出电阻Ro注意：Rb、 rbe折合到输出回路要,2.5. 基本共基放大电路,、共基放大电路静态分析,B,R,C,I,C,R,B1,I,B,V,CC,I,E,R,B2,R,e,+Vcc,+,-,+,-,R,s,R,E,R,B2,R,L,R,B1,R,c,C,1,C,b,C,2,U,s,.,.,U,o,2.5. 基本共基放大电路、共基放大电路静态分析BRC,+,-,+,-,R,s,R,e,R,L,R,c,U,s,.,.,U,o,(a)交流通路,Ri,、共基放大电路的动态分析,+Vcc,+,-,+,-,R,s,R,e,R,b1,R,L,R,b2,R,c,C,1,C,b,C,2,U,s,.,.,U,o,+-+-RsReRLRcUs.Uo(a)交流通路Ri、共,、共基放大电路的动态分析,（）电压增益,（）输入电阻,（）输出电阻,其中,U,i,R,E,R,L,r,be,I,b,+,-,+,-,I,e,e,b,c,.,.,.,R,o,U,s,+,-,R,s,.,I,b,.,.,.,I,i,U,o,R,i,R,i,R,C,输入电阻很小,Uo与Ui相位相同,、共基放大电路的动态分析（）电压增益（）输入电阻（）,2.5.4 三种晶体管基本放大电路的比较,电路组成上的区别主要在于输入和输出信号接在晶体管的哪个极,（1）,共射,电路信号从,基极输入、集电极输出,，电路具有电流、电压和功率的放大作用。但输出电阻较大，带负载能力不强，不适合功率放大电路。,2.5.4 三种晶体管基本放大电路的比较电路组成上的区别,2.5.4 三种晶体管基本放大电路的比较,（2）,共集,电路信号从,基极输入、发射极输出,，实现“,电压跟随,”无电压放大作用，只有电流放大作用，所以仍 具功率放大作用。因输出电阻小，带负载能力强，适合作功率放大。,（3）,共基,电路信号从,射极输入、集电极输出,，实现“,电流跟随,”无电流放大作用，只有电压放大作用。因输出电阻大，不适合作功率放大。,2.5.4 三种晶体管基本放大电路的比较（2）共集电路信,三种基本放大电路的比较,输出与输入电压相位关系,共射 共集 共基,电压增益,电流增益,输 入 电 阻,输 出 电 阻,大,大,大,大,适中,较大,最大,最小,小,较大,用 途,低频电压,放大电路,输入级,输出级,宽频带,放大电路,信号输入端,信号输出端,b,b,e,e,c,c,相,反,相,同,相,同,三种基本放大电路的比较输出与输入电压相位关系共射,2.6 晶体管基本放大电路的派生电路,2.6.1 共集共集放大电路,两个晶体管以不同的电路组态联合使用构成组合放大单元电路,复合管,2.6 晶体管基本放大电路的派生电路 2.6.1 共集共集,i,c,i,b,i,e,i,b,=,i,b1,VT1,VT2,i,c,1,i,e,=,i,e,2,i,c,2,i,e,1,=,i,b2,i,c,等效电流放大系数,NPN型+,NPN型,复合管为,NPN型,等效输入电阻,icibieib=ib1VT1VT2ic1ie=ie2ic2,VT1,VT2,i,c,1,i,c,2,i,b,=,i,b1,i,e,1,=,i,b2,i,c,i,c,i,b,i,e,复合管为NPN型,NPN型,PNP型,VT1VT2ic1ic2ib=ib1ie1=ib2icici,i,c,i,b,i,e,复合管为NPN型,NPN型,PNP型,VT1,VT2,i,b,i,e,i,c,icibie复合管为NPN型NPN型PNP型VT1VT2i,复合管为PNP型,PNP型,PNP型,VT1,VT2,i,c,i,b,i,e,PNP型,NPN型,VT2,VT1,i,c,i,b,i,e,复合管为PNP型PNP型PNP型VT1VT2icibieP,复合管的组成原则：,）每个管子的各极电流均有合适的通路，,第一只管的集电极或发射极与第二只管的基极相连。,）外加电压保证晶体管工作在放大区,）复合管的,类型与第一只管类型相同,。,复合管的组成原则：,2.6.2 共集共射放大电路,电压增益,2.6.2 共集共射放大电路 电压增益,2.6.2 共集共射放大电路,输入电阻较大,2.6.2 共集共射放大电路 输入电阻较大,2.6.2 共,射,共基放大电路,基极电位,可以求得,2.6.2 共射共基放大电路 基极电位可以求得,2.6.2 共,射,共基放大电路,组合电路的电压增益,与单管共射放大电路近似,优点在于有,较宽的频带,2.6.2 共射共基放大电路 组合电路的电压增益与单管共射,