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1、华成英 模拟电子技术基础 第四章 晶体三极管及其基本放大电路华成英 第四章 晶体三极管及其基本放大电路4.1 4.1 晶体三极管晶体三极管4.2 4.2 放大电路的组成原则放大电路的组成原则4.3 4.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法4.4 4.4 晶体管放大电路的三种接法晶体管放大电路的三种接法4.5 4.5 放大电路的频率响应放大电路的频率响应华成英 4.1 4.1 晶体三极管一、晶体管的结构和符号一、晶体管的结构和符号二、晶体管的放大原理二、晶体管的放大原理三、晶体管的共射输入特性和输出特性三、晶体管的共射输入特性和输出特性四、温度对晶体管特性的影响四、温度对晶体管特性的影响五、
2、主要参数五、主要参数华成英 一、晶体管的结构和符号多子浓度高多子浓度高多子浓度很多子浓度很低，且很薄低，且很薄面积大面积大晶体管有三个极、三个区、两个晶体管有三个极、三个区、两个PN结。结。小功率管小功率管中功率管中功率管大功率管大功率管为什么有孔？为什么有孔？华成英 二、晶体管的放大原理（集电结反偏），即（发射结正偏）放大的条件BECECBonBE0uuuUu 扩散运动形成发射极电流扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极，复合运动形成基极电流电流IB，漂移运动形成集电极电流，漂移运动形成集电极电流IC。少数载流少数载流子的运动子的运动因发射区多子浓度高使大量电子从发因发射区多子浓度高使
3、大量电子从发射区扩散到基区射区扩散到基区因基区薄且多子浓度低，使扩散到基因基区薄且多子浓度低，使扩散到基区的电子（非平衡少子）中的极少数区的电子（非平衡少子）中的极少数与空穴复合与空穴复合因集电区面积大，在外电场作用下大因集电区面积大，在外电场作用下大部分扩散到基区的电子漂移到集电区部分扩散到基区的电子漂移到集电区基区空穴基区空穴的扩散的扩散华成英 o电流分配：电流分配： I IE EI IB BI IC C I IE E扩散运动形成的电流扩散运动形成的电流 I IB B复合运动形成的电流复合运动形成的电流 I IC C漂移运动形成的电流漂移运动形成的电流CBOCEOBCBC)(1 IIiiI
4、I穿透电流穿透电流集电结反向电流集电结反向电流直流电流直流电流放大系数放大系数交流电流放大系数交流电流放大系数为什么基极开路集电极回为什么基极开路集电极回路会有穿透电流？路会有穿透电流？华成英 三、晶体管的共射输入特性和输出特性CE)(BEBUufi 为什么为什么UCE增大曲线右移？增大曲线右移？ 对于小功率晶体管，对于小功率晶体管，UCE大于大于1V的一条输入特性曲线的一条输入特性曲线可以取代可以取代UCE大于大于1V的所有输入特性曲线。的所有输入特性曲线。为什么像为什么像PN结的伏安特性？结的伏安特性？为什么为什么UCE增大到一定值曲线增大到一定值曲线右移就不明显了？右移就不明显了？1.
5、输入特性华成英 2. 输出特性B)(CECIufi 是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下 ?对应于一个对应于一个IB就有一条就有一条iC随随uCE变化的曲线。变化的曲线。 为什么为什么uCE较小时较小时iC随随uCE变变化很大？为什么进入放大状态化很大？为什么进入放大状态曲线几乎是横轴的平行线？曲线几乎是横轴的平行线？饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区BiCi常量CEBCUii华成英 晶体管的三个工作区域 晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流 iC几乎仅仅几乎仅仅决定于输入回路的电流决定于输入回路的电流 iB，即
6、可将输出回路等效为电流，即可将输出回路等效为电流 iB 控制的电流源控制的电流源iC 。状态状态uBEiCuCE截止截止UonICEOVCC放大放大 UoniB uBE饱和饱和 UoniB uBE华成英 四、温度对晶体管特性的影响BEBBBECEO )(uiiuIT不变时，即不变时华成英 五、主要参数 直流参数直流参数： 、 、ICBO、 ICEOc-e间击穿电压间击穿电压最大集电最大集电极电流极电流最大集电极耗散功最大集电极耗散功率，率，PCMiCuCE安全工作区安全工作区 交流参数：交流参数：、fT（使1的信号频率） 极限参数极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEOECII1ECii华成
7、英 讨论一由图示特性求出由图示特性求出PCM、ICM、U （BR）CEO 、。CECCMuiP2.7CEBCUiiuCE=1V时的时的iC就是就是ICMU（BR）CEO华成英 o 利用利用Multisim分析图分析图示电路在示电路在V2小于何值小于何值时晶体管截止、大于时晶体管截止、大于何值时晶体管饱和。何值时晶体管饱和。讨论二约小于约小于0.5V时时截止截止约大于约大于1V时时饱和饱和o 以以V2作为输入、以节作为输入、以节点点1作为输出，采用直作为输出，采用直流扫描的方法可得输出流扫描的方法可得输出电压与输出电压之间函电压与输出电压之间函数关系的曲线，即电压数关系的曲线，即电压传输特性。传
8、输特性。华成英 4.2 放大电路的组成原则一、基本共射放大电路的工作原理一、基本共射放大电路的工作原理二、如何组成放大电路二、如何组成放大电路华成英 一、基本共射放大电路的工作原理VBB、Rb：使：使UBE Uon，且有，且有合适的合适的IB。VCC：使：使UCEUBE，同时作为负，同时作为负载的能源载的能源。Rc：将：将iC转换成转换成uCE(uO) 。)( oCECBIcuuuiiuR动态信号作用时：动态信号作用时： 输入电压输入电压ui为零时，晶体管各极的电流、为零时，晶体管各极的电流、b-e间的电间的电压、管压降称为静态工作点压、管压降称为静态工作点Q，记作，记作IBQ、 ICQ（IE
9、Q）、）、 UBEQ、 UCEQ。共射共射1. 电路的组成及各元件的作用华成英 2. 设置静态工作点的必要性 输出电压必然失真！输出电压必然失真！ 设置合适的静态工作点，首先要解决失真问题，但设置合适的静态工作点，首先要解决失真问题，但Q点点几乎影响着所有的动态参数！几乎影响着所有的动态参数！ 为什么放大的对象是动态信号，却要晶体管在信号为零为什么放大的对象是动态信号，却要晶体管在信号为零时有合适的直流电流和极间电压？时有合适的直流电流和极间电压？华成英 三、基本共射放大电路的波形分析t tuCEUCEQVCCOt tuCEUCEQVCCO饱和失真饱和失真底部失真底部失真截止失真截止失真顶部失
10、真顶部失真输出和输入反相！输出和输入反相！动态信号动态信号驮载在静驮载在静态之上态之上与与iC变化变化方向相反方向相反 要想不失真，就要要想不失真，就要在信号的整个周期内在信号的整个周期内保证晶体管始终工作保证晶体管始终工作在放大区！在放大区！华成英 二、如何组成放大电路o 静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电路参数。静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电路参数。o 动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负载上能够动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负载上能够获得放大了的动态信号。获得放大了的动态信号。o 对实用放大电路的要求：对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类尽可能少、共地、直
11、流电源种类尽可能少、负载上无直流分量。负载上无直流分量。1. 组成原则华成英 2. 两种实用放大电路：（1 1）直接耦合放大电路直接耦合放大电路问题：问题：1. 两种电源两种电源2. 信号源与放大电路不信号源与放大电路不“共地共地”共地，且要使信号共地，且要使信号驮载在静态之上驮载在静态之上静态时，静态时，b1BEQRUU动态时，动态时，b-e间电压是间电压是uI与与VCC的共同作用的结果。的共同作用的结果。将两个电源将两个电源合二为一合二为一有直流分量有直流分量有交流损失有交流损失华成英 （2 2）阻容耦合放大电路阻容耦合放大电路 耦合电容的容量应足够耦合电容的容量应足够大，即对于交流信号近
12、似大，即对于交流信号近似为短路。其作用是为短路。其作用是“隔离隔离直流、通过交流直流、通过交流”。静态时，静态时，C1、C2上电压？上电压？CEQC2BEQC1UUUU，动态时，动态时，C1、C2为耦合电容！为耦合电容！UBEQUCEQuBEuIUBEQ，信号驮载在静态之上。，信号驮载在静态之上。负载上只有交流信号。负载上只有交流信号。华成英 讨论：试用PNP型管分别组成直接耦合和阻容耦合共射放大电路。华成英 4.3 4.3 放大电路的分析方法一、放大电路的直流通路和交流通路一、放大电路的直流通路和交流通路二、二、等效电路法等效电路法三、三、图解法图解法华成英 一、放大电路的直流通路和交流通路
13、1. 直流通路： Us=0，保留，保留Rs；电容开路；电容开路； 电感相当于短路（线圈电阻近似为电感相当于短路（线圈电阻近似为0）。）。2. 交流通路：大容量电容相当于短路；大容量电容相当于短路；直流电直流电源相当于短路（内阻为源相当于短路（内阻为0）。）。 通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共存，这使得电路的分析复杂化。为简化的作用共存，这使得电路的分析复杂化。为简化分析，将它们分开作用，引入直流通路和交流通分析，将它们分开作用，引入直流通路和交流通路的概念。路的概念。华成英 cCQCCCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVI基
14、本共射放大电路的直流通路和交流通路 列晶体管输入、输出回路方程，将列晶体管输入、输出回路方程，将UBEQ作为已知条件，作为已知条件，令令ICQIBQ，可估算出静态工作点。，可估算出静态工作点。VBB越大，越大，UBEQ取不同的值所引取不同的值所引起的起的IBQ的误差越的误差越小。小。华成英 cCQCCCEQBQCQbBEQCCBQ RIVUIIRUVI当当VCCUBEQ时，时，bCCBQRVI已知：已知：VCC12V， Rb600k， Rc3k ， 100。 Q？直流通路直流通路阻容耦合单管共射放大电路的直流通路和交流通路华成英 二、等效电路法o 半导体器件的非线性特性使放大电路的分析复杂化。
15、利用半导体器件的非线性特性使放大电路的分析复杂化。利用线性元件建立模型，来描述非线性器件的特性。线性元件建立模型，来描述非线性器件的特性。1. 直流模型：适于：适于Q点的分析点的分析理想二极管理想二极管利用估算法求解静态工作点，实质上利用了直流模型。利用估算法求解静态工作点，实质上利用了直流模型。cCQCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVICC输入回路等效为输入回路等效为恒压源恒压源输出回路等效为电流控制的电流源输出回路等效为电流控制的电流源华成英 2. 晶体管的h参数等效模型（交流等效模型）o 在交流通路中可将晶体管看成在交流通路中可将晶体管看成为一个二端口网络，输入回路、为一
16、个二端口网络，输入回路、输出回路各为一个端口。输出回路各为一个端口。)()(CEBCCEBBEuifiuifu，低频小信号模型低频小信号模型华成英 ce22b21cce12b11be UhIhIUhIhU在低频、小信号作用下的关系式在低频、小信号作用下的关系式CECECBBCCCECEBEBBBEBEddddddBCEBCEuuiiiiiuuuiiuuIUIU交流等效模型（按式子画模型）交流等效模型（按式子画模型）电阻电阻无量纲无量纲无量纲无量纲电导电导华成英 h h参数的物理意义参数的物理意义beBBE11CEriuhUBCEBE12IuuhCEBC21UiihceCEC221Bruihib
17、-e间的间的动态电阻动态电阻内反馈内反馈系数系数电流放大系数电流放大系数c-e间的电导间的电导分清主次，合理近似！什么情况下分清主次，合理近似！什么情况下h12和和h22的作用可忽略不计？的作用可忽略不计？华成英 简化的简化的h h参数等效电路参数等效电路交流等效模型交流等效模型EQTbbebbbbbebe)1 ( IUrrrIUr查阅手册查阅手册基区体电阻基区体电阻发射结电阻发射结电阻发射区体电阻发射区体电阻数值小可忽略数值小可忽略利用利用PN结的电流方程可求得结的电流方程可求得由由IEQ算出算出在输入特性曲线上，在输入特性曲线上，Q点越高，点越高，rbe越小！越小！华成英 3. 放大电路的
18、动态分析)()(bebbbebiirRIrRIUccoRIUbebcio rRRUUAubebiiirRIURcoRR 放大电路的放大电路的交流等效电路交流等效电路华成英 阻容耦合共射放大电路的动态分析阻容耦合共射放大电路的动态分析beLbebLcio )(rRrIRRIUUAcubebebirrRRuuARRRUUUUUUAisiiosisoscoRR 输入电输入电阻中不阻中不应含有应含有Rs!输出电输出电阻中不阻中不应含有应含有RL!华成英 三、图解法bBBBBERiVucCCCCERiVu输入回路输入回路负载线负载线QIBQUBEQIBQQICQUCEQ负载线负载线1. 静态分析：图解二
19、元方程：图解二元方程华成英 2. 电压放大倍数的分析符号为“”。反相，与给定uuAuuuuAuuiiuIOIOOCECBI)(bBIBBBERiuVuIuBBQBiIICiCEu斜率不变斜率不变华成英 3. 失真分析o截止失真截止失真消除方法：增大消除方法：增大VBB，即向上平移输入回路负载线。，即向上平移输入回路负载线。t截止失真是在输入回路首先产生失真！截止失真是在输入回路首先产生失真！减小减小Rb能消除截止失真吗？能消除截止失真吗？华成英 o饱和失真饱和失真o 消除方法：消除方法：增大增大Rb，减小，减小Rc，减小，减小，减小减小VBB，增大增大VCC。 Q QRb或或或或VBB Rc或
20、或VCC：饱和失真是输出回路产生失真。：饱和失真是输出回路产生失真。2o 最大不失真输出电压最大不失真输出电压Uom ：比较：比较UCEQ与（与（ VCC UCEQ ），取），取其小者，除以其小者，除以 。这可不是这可不是好办法！好办法！华成英 讨论一：基本共射放大电路带负载情况下的静态分析和动态分析基本共射放大电路带负载情况下的静态分析和动态分析11)(bebLcrRRRAuk3coRR20080bbrQIBQ35AUBEQ0.65VV8 . 3mA8 . 2cCQCCCEQBQCQRIVUII 为什么用为什么用图解法求解图解法求解IBQ和和UBEQ？k11bebirRR952)1 (EQT
21、bbbeIUrr华成英 讨论二：电路如图：电路如图o 如何增大电压放大倍数？如何增大电压放大倍数？o 直流负载线和交流负载线？直流负载线和交流负载线？o 在在Rb变化使变化使Q点变化时，在不失真的情况下，电压放大倍数的点变化时，在不失真的情况下，电压放大倍数的数值如何变化？数值如何变化？Uom可能如何变化？可能如何变化？o 在在Ui不变的情况下，不变的情况下， Rb减小，减小，Uo如何变化？如何变化？Au如何变化？如何变化？当当Uo最大时，再减小最大时，再减小Rb，会出现失真吗？，会出现失真吗？o 在什么情况下，空载时输出电压失真，带上负载后不失真了？在什么情况下，空载时输出电压失真，带上负载
22、后不失真了？ 不能将电子电路中动态参数的表达式看成纯数学式子，注不能将电子电路中动态参数的表达式看成纯数学式子，注意每个字母的物理意义！意每个字母的物理意义！EQTbbLcbeLio)1 ()( IUrRRrRUUAu增大，不可行！增大，不可行！增大时要适增大时要适可而止！可而止！增大，不增大，不一定行！一定行！华成英 直流负载线和交流负载线直流负载线和交流负载线Uom=? Q点在什么位置点在什么位置Uom最大？最大？交流负载线应过交流负载线应过Q点，且点，且斜率决定于（斜率决定于（RcRL）BRILCQ华成英 4.4 晶体管放大电路的三种接法一、静态工作点稳定的共射放大电路一、静态工作点稳定
23、的共射放大电路二、基本共集放大电路二、基本共集放大电路三、基本共基放大电路三、基本共基放大电路四、三种接法的比较四、三种接法的比较华成英 一、静态工作点稳定的共射放大电路静态工作点稳定的共射放大电路 所谓所谓Q点稳定，是指点稳定，是指ICQ和和UCEQ在温度变化时基本不变，在温度变化时基本不变，这是靠这是靠IBQ的变化得来的。的变化得来的。 若温度升高时要若温度升高时要Q回到回到Q，则只有减小则只有减小IBQ。T（ ）ICQQICEO若若UBEQ不变不变IBQQ1. 温度对静态工作点的影响华成英 2、静态工作点稳定的典型电路 直流通路？直流通路？Ce为旁路电容，在交流为旁路电容，在交流通路中可
24、视为短路通路中可视为短路（1 1）电路组成）电路组成华成英 CCb21b1bBQVRRRUeBEQBQEQ RUUI（2 2）稳定原理）稳定原理 为了稳定为了稳定Q点，通常点，通常I1 IB，即，即I1 I2；因此；因此基本不随温度变化。基本不随温度变化。设设UBEQ UBEUBE，若，若UBQ UBEUBE，则，则IEQ稳定。稳定。华成英 Re 的的作用：作用：T()ICUE UBE（UB基本不变）基本不变） IB IC Re起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，Q点越稳定。点越稳定。关于反馈的一些概念：关于反馈的一些概念： 将输出量通过一定的方式引回输
25、入回路影响输入量的措将输出量通过一定的方式引回输入回路影响输入量的措施称为反馈。施称为反馈。 直流通路中的反馈称为直流反馈。直流通路中的反馈称为直流反馈。 反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈，反之称反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈，反之称为正反馈。为正反馈。Re有上、下限值吗？有上、下限值吗？IC通过通过Re转换为转换为UE影响影响UBE温度升高温度升高IC增大，反馈的结果使之减小增大，反馈的结果使之减小华成英 （3 3） Q 点分析点分析b21bbCCb21b1bBBRRRVRRRVeBEQBQEQCCb21b1bBQRUUIVRRRU)( ecEQCCeEQcCQCCCEQR
26、RIVRIRIVU1EQBQII分压式电流负反馈工作点稳定电路分压式电流负反馈工作点稳定电路Rb上静态电压是上静态电压是否可忽略不计？否可忽略不计？eEQBEQbBQBBRIURIV?)1 (eb2b1RRR判断方法：判断方法：华成英 （4 4）动态分析）动态分析beLio rRUUAubeb2b1irRRRcoRR ee)1 ( )( beLebebLcbioRrRRIrIRRIUUAu)1 (ebeb2b1iRrRRR利利?弊弊?eLbee)1 (RRArRu，则若无旁路电容无旁路电容Ce时：时：如何提高电压如何提高电压放大能力？放大能力？华成英 3. 稳定静态工作点的方法o引入直流负反馈
27、引入直流负反馈o温度补偿：利用对温度敏温度补偿：利用对温度敏感的元件，在温度变化时感的元件，在温度变化时直接影响输入回路。直接影响输入回路。o例如，例如，Rb1或或Rb2采用热敏采用热敏电阻。电阻。 它们的它们的温度系数？温度系数？Bb1CBBEEC )(URIIUUIT 华成英 讨论一图示两个电路中是否采用了措施来稳定静态工作点？图示两个电路中是否采用了措施来稳定静态工作点？若采用了措施，则是什么措施？若采用了措施，则是什么措施？SI华成英 二、基本共集放大电路eEQCEQCCeEQBEQbBQBBRIUVRIURIVeEQCCCEQBQEQebBEQBBBQ)1 ()1 (RIVUIIRR
28、UVI1. 静态分析华成英 2. 动态分析：电压放大倍数：电压放大倍数ebebeeebebbeeio)1 ()1 ( )(RrRRRIrRIRIUUAu。，即，则）若（ 1 1iobebeUUArRRu故称之为射故称之为射极跟随器极跟随器Uo Ui华成英 2. 动态分析：输入电阻的分析：输入电阻的分析ebebbiiii)1 (RrRIUIURRi与负载有关！与负载有关！RL)/)(1 (LebebiRRrRR带负载电阻后带负载电阻后从基极看从基极看Re，被增，被增大到（大到（1+）倍）倍华成英 2. 动态分析：输出电阻的分析（：输出电阻的分析（“加压求流法加压求流法”）1 )1 (bebebe
29、boeooeooooerRRrRURUUIIUIURRRo与信号源内阻有关！与信号源内阻有关！3. 特点：输入电阻大，输出电阻小；只放大电流，不放大电输入电阻大，输出电阻小；只放大电流，不放大电压；在一定条件下有电压跟随作用！压；在一定条件下有电压跟随作用！ oU令令Us为零，保留为零，保留Rs，在输出端加，在输出端加Uo，产生，产生Io, 。oooIUR 从射极看基极回路电阻，被减从射极看基极回路电阻，被减小到（小到（1+）倍）倍华成英 三、基本共基放大电路eBEQBBEQRUVI1EQBQIIBEQcEQCCCEQURIVUCCBEQCEQeCQBBeEQBEQVUURIVRIU1. 静态
30、分析华成英 2. 动态分析3. 特点：输入电阻小，频带宽！只放大电压，不放大电流！输入电阻小，频带宽！只放大电压，不放大电流！1beeirRRcoRR ebecbebeeccio)1 ( RrRrIRIRIUUAu华成英 四、三种接法的比较：空载情况下空载情况下 接法接法 共射共射 共集共集 共基共基 Au 大大 小于小于1 大大 Ai 1 Ri 中中 大大 小小 Ro 大大 小小 大大 频带频带 窄窄 中中 宽宽华成英 讨论二： 图示电路为哪种基本接法的放大电路？它们的静态工作点图示电路为哪种基本接法的放大电路？它们的静态工作点有可能稳定吗？求解静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和有可能稳定
31、吗？求解静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的表达式。输出电阻的表达式。接法接法共射共射共集共集共基共基输入输入bbe输出输出cec华成英 4.54.5 放大电路的频率响应一、频率响应的有关概念一、频率响应的有关概念二、晶体管的高频等效电路二、晶体管的高频等效电路三、单管共射放大电路的频率响应三、单管共射放大电路的频率响应华成英 一、频率响应的有关概念频率响应的有关概念 放大电路对信号频率的适应程度，即信号频率放大电路对信号频率的适应程度，即信号频率对放大倍数的影响。对放大倍数的影响。 由于放大电路中耦合电容、旁路电容、半导体由于放大电路中耦合电容、旁路电容、半导体器件极间电容的存在，
32、使放大倍数为频率的函数。器件极间电容的存在，使放大倍数为频率的函数。 在使用一个放大电路时应了解其信号频率的适在使用一个放大电路时应了解其信号频率的适用范围，在设计放大电路时，应满足信号频率的用范围，在设计放大电路时，应满足信号频率的范围要求。范围要求。1. 要研究的问题华成英 2. 高通电路和低通电路。超前，时；，当超前900 0 iooioUUUfUU（2 2）低通电路）低通电路: :信号频率越低，输出电压越接近输入电压。信号频率越低，输出电压越接近输入电压。Ui.Uo.I.。滞后，时；，当滞后900 iooioUUUfUU 使输出电压幅值下降到使输出电压幅值下降到70.7%，相位为，相位
33、为45的信号频率为的信号频率为截止频率。截止频率。Ui.Uo.I.（1 1）高通电路高通电路:信号频率越高，输出电压越接近输入电压。信号频率越高，输出电压越接近输入电压。华成英 3. 放大电路中的频率参数 在低频段，随着信号频率逐渐降低，耦合电容、旁路电在低频段，随着信号频率逐渐降低，耦合电容、旁路电容等的容抗增大，使动态信号损失，放大能力下降。容等的容抗增大，使动态信号损失，放大能力下降。高通高通电路电路低通低通电路电路 在高频段，随着信号频率逐渐升高，晶体管极间电容和在高频段，随着信号频率逐渐升高，晶体管极间电容和分布电容、寄生电容等杂散电容的容抗减小，使动态信号分布电容、寄生电容等杂散电
34、容的容抗减小，使动态信号损失，放大能力下降。损失，放大能力下降。下限频率下限频率上限频率上限频率LHbwfff结电容结电容华成英 (1(1) )模型的建立模型的建立：由结构而建立，形状像由结构而建立，形状像，参数量纲各不相同。，参数量纲各不相同。 gm为跨导，它不随信为跨导，它不随信号频率的变化而变。号频率的变化而变。阻值小阻值小阻值大阻值大连接了输入回路连接了输入回路和输出回路和输出回路二、晶体管的高频等效电路1. 混合模型华成英 （2 2）混合）混合模型的单向化模型的单向化（使信号单向传递）（使信号单向传递）Lmebceeb)1 (RgkXUkXUUICCCLmeb 1RgXIUXCCCL
35、m)1 (CRgC 1CkkC同理可得，等效变换后电流不变等效变换后电流不变华成英 （3 3）晶体管简化的高频等效电路）晶体管简化的高频等效电路EQT0ebbb)1 (CCCIUrCr可从手册查得、TEQeb0mebbmebmb0 UIrgrIgUgI？如何得到模型中的参数？为什么不考虑 C？华成英 2、电流放大倍数的频率响应CEbc UIILm 0CCCRgk所以，因为)( 21j1 )( j1 eb0ebebebmCCrfffCCrUUg为什么短路？为什么短路？（1 1）适于频率从）适于频率从0 0至无穷大的表达式至无穷大的表达式华成英 （2 2）电流放大倍数的频率特性曲线）电流放大倍数的
36、频率特性曲线ffffff1200tg )(1j1 -90 0 -45 707. 02 0000，时，；时，；，时，；时，fffffffffo华成英 （3 3）电流放大倍数的波特图）电流放大倍数的波特图: : 采用对数坐标系采用对数坐标系71. 5， lg20 采用对数坐标系，横轴为采用对数坐标系，横轴为lg f，可开阔视野；纵轴为，可开阔视野；纵轴为 单位为单位为“分贝分贝” （dB），使得），使得 “ ” “ ” 。lg fdB32lg20注意折线化曲线的误差注意折线化曲线的误差20dB/十倍频折线化近似画法折线化近似画法华成英 3.晶体管的频率参数 1 0TTffff 时的频率为使)CC(
37、rfffeb0 21 j1 。、)(obTCCfff共射共射截止频率截止频率共基共基截止频率截止频率特征频率特征频率集电结电容集电结电容通过以上分析得出的结论：通过以上分析得出的结论： 低频段和高频段放大倍数的表达式；低频段和高频段放大倍数的表达式； 截止频率与时间常数的关系；截止频率与时间常数的关系； 波特图及其折线画法；波特图及其折线画法； C的求法。的求法。手册手册查得查得华成英 讨论一1. 若干个放大电路的放大倍数分别为若干个放大电路的放大倍数分别为1、10、102、103、104、105，它们的增益分别为多少？，它们的增益分别为多少？2. 为什么波特图开阔了视野？同样长度的横轴，在为
38、什么波特图开阔了视野？同样长度的横轴，在单位长度不变的情况下，采用对数坐标后，最高频单位长度不变的情况下，采用对数坐标后，最高频率是原来的多少倍？率是原来的多少倍？102030405060Of10102103104105106lg f华成英 讨论二 电路如图。已知各电阻阻值；电路如图。已知各电阻阻值；静态工作点合适，集电极电流静态工作点合适，集电极电流ICQ2mA；晶体管的；晶体管的rbb=200，Cob=5pF， f=1MHz。 试求解该电路中晶体管高频等试求解该电路中晶体管高频等效模型中的各个参数。效模型中的各个参数。ebmCQrgI、Lcmob)(CRRgCC、ebob)(CrCCf、C
39、CC华成英 三、单管共射放大电路的频率响应适用于信号频率从适用于信号频率从0的的交流等效电路交流等效电路中频段：中频段：C 短路，短路， 开路。开路。CC低频段：考虑低频段：考虑C 的影响，的影响， 开路。开路。高频段：考虑高频段：考虑 的影响，的影响，C 开路。开路。C华成英 1. 中频电压放大倍数eboiebsisosmUUUUUUUUAu)( LcmbeebisismRRgrrRRRAu带负载时：带负载时：)( cmbeebisismoRgrrRRRAu空载时：空载时：华成英 2. 低频电压放大倍数: :定性分析定性分析0U.ooU.oI.o。超前，时，当超前900 0 oooooooU
40、UUfUU)(cmbeebisismoRgrrRRRAuAu.Ui.Uoo.Uo.CRLsURs华成英 2. 低频电压放大倍数：定量分析：定量分析 j1LcLsmoooosoososlRCRRAUUUUUUAuuCRRARRRRRCRRAAuuu)(j11j1LcsmLcLcLcLsmosl)(cmbeebisismoRgrrRRRAuCRRfffffAffAAuuu)(21 j1) j ()(j1LcLLLsmLsmslC所在回路的时间常数？所在回路的时间常数？Au.Ui.Uoo.Uo.CRLsURs华成英 2. 低频电压放大倍数：低频段频率响应分析：低频段频率响应分析)arctan90(1
41、80 )(11lg20lg20lg20L2LsmslffffAAuuCRRfffffAAuu)( 21 j1)j ( LcLLLsmsl135 dB3lg20 sL，下下降降时时，uAff)lg(20lg20 LsmsLffAAffuu时，。，时，90 0 0suAfsmsLlg20lg20 uuAAff时，中频段中频段20dB/十倍频十倍频华成英 3. 高频电压放大倍数 )( 21 21 j1sbbbebHHsmsoshCRRrrRCfffAUUAuu)(sbbbebRRrrRAu.Uo.RLsURbe低通电路低通电路华成英 3. 高频电压放大倍数：高频段频率响应分析：高频段频率响应分析 )
42、( 21 j1sbbbebHHsmsoshCRRrrfffAUUAuu-225 dB3lg20 shH，下下降降时时，uAffH2Hmsharctan180 )(1lg20lg20lg20ffffAAuu；下降倍，每增大时，dB20lg20 10 shHuAfff。，时，-270 0 shuAf；时时，smshHlg20lg20 uuAAff华成英 4. 电压放大倍数的波特图 )j1)( j1 ()j1)(j1 ()j (HLsmHLLsmsosffffAffffffAUUAuuu全频段放大倍数表达式：全频段放大倍数表达式：华成英 5. 带宽增益积：定性分析：定性分析fbw fH fL fH
43、)( 21sbbbebHCRRrrfLm)1 (CRgCCHmbwm fAfAuu带宽增益积mLmHLmuARgfCRg)( LcmbeebisismRRgrrRRRAu矛盾矛盾 当提高增益时，当提高增益时，带宽将变窄；反带宽将变窄；反之，增益降低，之，增益降低，带宽将变宽。带宽将变宽。华成英 5. 带宽增益积：定量分析：定量分析 )( 21sbbbebHCRRrrfLm)1 (CRgCC)( LcmbeebisismRRgrrRRRAu若若rbeRb、 RsRb、 ，则可以证明，则可以证明图示电路的图示电路的LmLm1CRgRg、sbbHm)(21CRrfAu说明决定于说明决定于管子参数管子
44、参数 对于大多数放大电路，增益提高，带宽都将变窄。对于大多数放大电路，增益提高，带宽都将变窄。 要想制作宽频带放大电路需用高频管，必要时需采用共要想制作宽频带放大电路需用高频管，必要时需采用共基电路。基电路。约为常量约为常量根据根据华成英 讨论：如何利用：如何利用Multisim求解频率响应求解频率响应Rc10kOhm Rb220kOhm RL10kOhm Rb1860 Ohm Q12N2222AVCC15VC15uF V110mV 1kHz 0Deg 1VCC2056静态工作点静态工作点频率响应频率响应 首先分析静态工作点是否合首先分析静态工作点是否合适，然后利用适，然后利用“交流分析交流分析”获获得频率响应。得频率响应。