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1、第第三三章章 半导体三极管及放大电路基础半导体三极管及放大电路基础（模电）（模电）返回返回第三章第三章 半导体三极管及放大电路基础半导体三极管及放大电路基础 对你的期望：对你的期望：（1 1）掌握三极管工作原理，输入及输出特性；）掌握三极管工作原理，输入及输出特性；（2）熟悉放大、饱和、截止三种工作状态及特点；）熟悉放大、饱和、截止三种工作状态及特点；（3）了解三极管主要参数及其物理意义；）了解三极管主要参数及其物理意义；（4 4）掌握放大电路组成、原理及分析方法；）掌握放大电路组成、原理及分析方法；（5 5）熟悉放大电路三种基本组态；）熟悉放大电路三种基本组态；第三章第三章 半导体三极管及放
2、大电路基础半导体三极管及放大电路基础 3.1 3.1 半导体三极管半导体三极管3.2 3.2 共射极放大电路共射极放大电路 3.3 3.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法 3.4 3.4 放大电路工作点稳定问题放大电路工作点稳定问题 3.5 3.5 共集电极放大电路与共基极放大电路共集电极放大电路与共基极放大电路3.7 3.7 多级放大电路多级放大电路3.6 3.6 差分放大电路差分放大电路3.1 半导体三极管半导体三极管3.1.1 3.1.1 基本结构及符号基本结构及符号基本结构及符号基本结构及符号NNP基极基极基极基极发射极发射极发射极发射极集电极集电极集电极集电极NPNNPN型型型
3、型BECB BE EC CPNPPNP型型型型P PP PN N基极基极基极基极发射极发射极发射极发射极集电极集电极集电极集电极符号：符号：符号：符号：BECIBIEICBECIBIEICNPNNPN型三极管型三极管型三极管型三极管PNPPNP型三极管型三极管型三极管型三极管基区：最薄，基区：最薄，基区：最薄，基区：最薄，掺杂浓度最低掺杂浓度最低掺杂浓度最低掺杂浓度最低发射区：掺发射区：掺发射区：掺发射区：掺杂浓度最高杂浓度最高杂浓度最高杂浓度最高发射结发射结发射结发射结集电结集电结集电结集电结B B B BE E E EC C C CN N N NN N N NP P P P基极基极基极基极
4、发射极发射极发射极发射极集电极集电极集电极集电极结构特点：结构特点：结构特点：结构特点：集电区：集电区：集电区：集电区：面积最大面积最大面积最大面积最大3.1.2 电流分配和放大原理电流分配和放大原理1.1.三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件B BEC CN NN NP PEBRBE EC CRC发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏 PNPPNP发射结正偏发射结正偏发射结正偏发射结正偏 V VB B V VE E集电结反偏集电结反偏集电结反偏集电结反偏 V VC C V VE E集电结反偏集电结反
5、偏集电结反偏集电结反偏 V VC C V VB B ICVCCmA ARBIBVCCmA+IE实验线路2.2.各电极电流关系及电流放大作用各电极电流关系及电流放大作用各电极电流关系及电流放大作用各电极电流关系及电流放大作用I IB B(mA(mA)I IC C(mA(mA)I IE E(mA(mA)0 00.020.020.040.040.060.060.080.080.100.100.0010.0010.700.701.501.502.302.303.103.103.953.950.0010.0010.720.721.541.542.362.363.183.184.054.05结论结论结论结
6、论:1 1）三电极电流关系）三电极电流关系）三电极电流关系）三电极电流关系 I IE E=I IB B+I IC C2 2）I IC C I IB B ，I IC C I IE E 静态静态(直流直流)电流放大系数电流放大系数:动态动态(交流交流)电流放大系数电流放大系数:把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特性称为晶体管的电流放大作用。化的特性称为晶体管的电流放大作用。化的特性称为晶体管的电流放大作用。化的特性称为晶体管的电流放大作用。实质实质实质实
7、质:用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化，是变化，是变化，是变化，是CCCSCCCS器件器件器件器件。3)3)当当当当I IB B=0(=0(基极开路基极开路基极开路基极开路)时时时时,I IC C=I ICEOCEO,很小接近于。很小接近于。很小接近于。很小接近于。4)4)要使晶体管起电流放大作用，发射极必须正向偏置，要使晶体管起电流放大作用，发射极必须正向偏置，要使晶体管起电流放大作用，发射极必须正向偏置，要使晶体管起电流放大作用，发射极必须正向偏置，集电极必须反
8、偏。集电极必须反偏。集电极必须反偏。集电极必须反偏。共集电极：共集电极：集电极作为公共端，用集电极作为公共端，用CC表示；表示；共发射极：共发射极：发射极作为公共端，用发射极作为公共端，用CE表示。表示。共基极：共基极：基极作为公共端，用基极作为公共端，用CB表示表示。3、三极管三种组态、三极管三种组态3.1.3 特性曲线特性曲线 即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是分析放大电路的依据。分析放大电路的依据。为什么要研究特性曲线：为什么要研究特性曲线：为什么
9、要研究特性曲线：为什么要研究特性曲线：1 1 1 1）直观地分析管子的工作状态）直观地分析管子的工作状态）直观地分析管子的工作状态）直观地分析管子的工作状态 2 2 2 2）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的电路电路电路电路 重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线发射极是输入回路、输出回路的公共端发射极是输入回路、输出回路的公共端发射极是输入回路、输出回路的公共端发射极是输入回路、输出回路的公共端 共发射极电路共发射极
10、电路输入回路输入回路输出回路输出回路 测量晶体管特性的实验线路测量晶体管特性的实验线路测量晶体管特性的实验线路测量晶体管特性的实验线路ICVCCmA AVUCEUBERBIBVCCV+1.1.输入特性输入特性输入特性输入特性IB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1V特点特点特点特点:非线性非线性非线性非线性死区电压：死区电压：死区电压：死区电压：硅管硅管硅管硅管0.50.50.50.5V V，锗管锗管锗管锗管0.10.10.10.1V V。正常工作时发射结电压：正常工作时发射结电压：正常工作时发射结电压：正常工作时发射结电压：NPNNPN型硅管型硅管型硅管型硅管 U UBE
11、 BE 0.60.7V 0.60.7VPNPPNP型锗管型锗管型锗管型锗管 U UBE BE 0.2 0.2 0.3V 0.3V2.输出特性输出特性IB=020 A40 A60 A80 A100 A36IC(mA )1234UCE(V)9120放大区放大区输出特性曲线通常分三个工作区：输出特性曲线通常分三个工作区：输出特性曲线通常分三个工作区：输出特性曲线通常分三个工作区：(1)(1)放大区放大区放大区放大区放大区放大区曲线基本平行部分曲线基本平行部分条件：条件：发射结正偏，发射结正偏，集电结反偏。集电结反偏。特点：特点：VCE较大较大 iC=iB I IB B=0=02020 A A4040
12、 A A6060 A A8080 A A100100 A A3 36 6I IC C(mmA A )1 12 23 34 4U UCECE(V)(V)9 912120 0饱饱饱饱和和和和区区区区（2）饱和区）饱和区饱和区饱和区iC受受vCE显著控制的显著控制的 区域。区域。特点：特点：该区域内该区域内vCE的数值较小。的数值较小。一般一般vCE0.7 V(硅管硅管)。饱和压降饱和压降 VCES=0.3V Si0.1V GeICS iB 外电路决定外电路决定条件：发射结正偏，集电结正偏（或零偏）。条件：发射结正偏，集电结正偏（或零偏）。（2 2）截止区）截止区）截止区）截止区I IB B=0=0
13、 以下区域为以下区域为以下区域为以下区域为截止区，有截止区，有截止区，有截止区，有 I IC C 0 0 。在截止区发射结处于反向偏置，集电结处于反在截止区发射结处于反向偏置，集电结处于反在截止区发射结处于反向偏置，集电结处于反在截止区发射结处于反向偏置，集电结处于反向偏置，晶体管工作于截止状态。向偏置，晶体管工作于截止状态。向偏置，晶体管工作于截止状态。向偏置，晶体管工作于截止状态。I IB B=0=02020 A A4040 A A6060 A A8080 A A100100 A A3 36 6I IC C(mmA A )1 12 23 34 4U UCECE(V)(V)9 912120
14、0截止区截止区截止区截止区ICEOBJT能实现电流控制作用及放大作用。能实现电流控制作用及放大作用。内部条件：内部条件：BJT结构结构外部条件：外加电压极性外部条件：外加电压极性发射结加正向电压，集电结加反向电压。发射结加正向电压，集电结加反向电压。双极型性器件双极型性器件：两种载流子（自由电子、空穴）参与导电。两种载流子（自由电子、空穴）参与导电。结论：结论：NPN、PNP型三极管分别处于放大区时，其三型三极管分别处于放大区时，其三个极电位有何关系？个极电位有何关系？测量测量BJTBJT三个电极对地电位如图所示，三个电极对地电位如图所示，试判断试判断BJTBJT的工作区域的工作区域？放大放大
15、截止截止饱和饱和3.1.4 主要参数主要参数1.1.1.1.电流放大系数电流放大系数电流放大系数电流放大系数，直流电流放大系数直流电流放大系数直流电流放大系数直流电流放大系数交流电流放大系数交流电流放大系数交流电流放大系数交流电流放大系数当晶体管接成发射极电路时，当晶体管接成发射极电路时，当晶体管接成发射极电路时，当晶体管接成发射极电路时，表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。管的参数也
16、是设计电路、选用晶体管的依据。管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。注意：注意：注意：注意：和和和和 的含义不同，但在特性曲线近于平行等的含义不同，但在特性曲线近于平行等的含义不同，但在特性曲线近于平行等的含义不同，但在特性曲线近于平行等距并且距并且距并且距并且I ICE0 CE0 较小的情况下，两者数值接近。较小的情况下，两者数值接近。较小的情况下，两者数值接近。较小的情况下，两者数值接近。常用晶体管的常用晶体管的常用晶体管的常用晶体管的 值在值在值在值在20 20020 200之间。之间。之间。之间。例：在例：在例：在例：在U UCECE=6 V=6 V时，时，时，时，在在在在 Q Q1
17、 1 点点点点I IB B=40=40 A,A,I IC C=1.5mA=1.5mA；在在在在 Q Q2 2 点点点点I IB B=60=60 A,A,I IC C=2.3mA=2.3mA。在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理：=。I IB B=0=02020 A A4040 A A6060 A A8080 A A100100 A A3 36 6I IC C(mmA A )1 12 23 34 4U UCECE(V)(V)9 912120 0QQ1 1QQ2 2在在在在 Q Q1 1 点，有点，有点，有点
18、，有由由由由 Q Q1 1 和和和和Q Q2 2点，得点，得点，得点，得二、二、极间反向电流极间反向电流 (1)(1)(1)(1)集集集集-基极反向截止电流基极反向截止电流基极反向截止电流基极反向截止电流 I ICBOCBO I ICBOCBO是由少数载流子的是由少数载流子的是由少数载流子的是由少数载流子的漂移运动所形成的电流，漂移运动所形成的电流，漂移运动所形成的电流，漂移运动所形成的电流，受温度的影响大。受温度的影响大。受温度的影响大。受温度的影响大。温度温度温度温度I ICBOCBO ICBO A+EC(2)(2)(2)(2)集集集集-射极反向截止电流射极反向截止电流射极反向截止电流射极
19、反向截止电流(穿透电流穿透电流穿透电流穿透电流)I ICEOCEO AICEOIB=0+I ICEOCEO受温度的影响大。受温度的影响大。受温度的影响大。受温度的影响大。温度温度温度温度I ICEOCEO ，所以所以所以所以I IC C也相应增加。也相应增加。也相应增加。也相应增加。三极管的三极管的三极管的三极管的温度特性较差。温度特性较差。温度特性较差。温度特性较差。三、三、极限参数：极限参数：1 集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM过流区过流区IC ICM时，管时，管子性能将显著下子性能将显著下降，甚至会损坏降，甚至会损坏三极管。三极管。2 集电极最大允许损耗集电极最大允许损耗PCM
20、集电结上允许损耗功率最大值。集电结上允许损耗功率最大值。PCMICVCE 3 反向击穿电压：反向击穿电压：V(BR)CEOb开路时开路时c、e间的击穿电压间的击穿电压安安 全全工作区工作区3.1.5 3.1.5 温度对晶体管参数的影响温度对晶体管参数的影响若若T ICBOICEO2.对对VBE的影响：的影响：若若T （1oC）VBE(2.2mV)3.对对 的影响：的影响：若若T （1oC）（0.5%1%）1.对对ICBO的影响：的影响：1 1、BJTBJT必须工作在安全工作区必须工作在安全工作区 2 2、要依使用要求：要依使用要求：小功率还是大功率，低频还是高频，小功率还是大功率，低频还是高频
21、，值大小值大小等要求等要求3 3、注意对应型号选用。、注意对应型号选用。4 4、要特别注意、要特别注意温度温度对三极管的影响对三极管的影响 。3.1.6 3.1.6 三极管的选择及注意事项三极管的选择及注意事项例：例：思考题思考题 1、可否用两个二极管背靠背地相联以构成一个可否用两个二极管背靠背地相联以构成一个BJT？2、BJT符号中的箭头方向代表什么？符号中的箭头方向代表什么？3、能否将能否将BJT的的e、c两电极交换使用？两电极交换使用？4、要使、要使BJT具有放大作用，具有放大作用，Je和和Jc的偏置电压应如何连接？的偏置电压应如何连接？5、如何判断、如何判断BJT 的三种组态？的三种组
22、态？6、有哪几个参数确定、有哪几个参数确定BJT的安全工作区的安全工作区第三章第三章 半导体三极管及放大电路基础半导体三极管及放大电路基础 3.2 3.2 共射极放大电路共射极放大电路 3.3 3.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法 3.4 3.4 放大电路工作点稳定问题放大电路工作点稳定问题 3.5 3.5 共集电极放大电路与共基极放大电路共集电极放大电路与共基极放大电路3.7 3.7 多级放大电路多级放大电路3.1 3.1 半导体三极管半导体三极管3.6 3.6 差分放大电路差分放大电路3.2.1 放大电路基本知识放大电路基本知识（参考教材 P719）一、放大电路基本任务：一、放大电
23、路基本任务：将将微弱微弱信号信号增强增强至所要求数值且保持至所要求数值且保持不失真或失真不失真或失真尽量小尽量小。输出电压或电流在幅度上得到了放大，输出信号的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能量得到了加强。3.2基本共射极放大电路包括：电压放大电路、功率放大电路等。包括：电压放大电路、功率放大电路等。扩音机示意图扩音机示意图二、二、放大放大等效电路形式等效电路形式：v 输入端等效为输入电阻。输入端等效为输入电阻。v 输出端根据不同情况等效为不同电路形式。输出端根据不同情况等效为不同电路形式。usRsioRLRiRo+ui-ii+uo-Avoui三、三、放大电路主要技术
24、指标放大电路主要技术指标：1 放大倍数放大倍数（增益）：（增益）：电压放大倍数（电压增益）：电压放大倍数（电压增益）：反映放大电路在输入信号控制下，将电源能量转换反映放大电路在输入信号控制下，将电源能量转换为输出信号能量的能力为输出信号能量的能力2 输入电阻输入电阻Ri ri越大越好。越大越好。ri越大，越大，ii就越小，就越小，ui就越接近就越接近uS 3 输出电阻输出电阻Ro 表明放大电路带负载的能力。表明放大电路带负载的能力。Ro大，表明放大电路带负载的能力差，反之则强。大，表明放大电路带负载的能力差，反之则强。RS4 通频带通频带 BW 放大电路的增益放大电路的增益A(f)是频率的函数
25、。在低频段是频率的函数。在低频段和高频段放大倍数通常都要下降。当和高频段放大倍数通常都要下降。当A(f)下降到下降到中频电压放大倍数中频电压放大倍数A0的的 时，即时，即 A(fL)=A(fH)=fL-下限频率下限频率fH-上限频率上限频率 带宽带宽BW=BW=fH-fL 低频区低频区高频区高频区中频区中频区3.2.2 共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成1 1、共发射极基本放大共发射极基本放大共发射极基本放大共发射极基本放大电路组成电路组成电路组成电路组成 共发射极基本电路共发射极基本电路共发射极基本电路共发射极基本电路UCCRSesRBUBBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBE
26、uCE iCiBiE3.2.2共发射极共发射极放大电路的组成放大电路的组成2 2、基本放大电路各元件作用、基本放大电路各元件作用、基本放大电路各元件作用、基本放大电路各元件作用 晶体管晶体管晶体管晶体管T T T T-放大元件放大元件放大元件放大元件,i iC C=i iB B。要保证集要保证集要保证集要保证集电结反偏电结反偏电结反偏电结反偏,发射结正发射结正发射结正发射结正偏偏偏偏,使晶体管工作在使晶体管工作在使晶体管工作在使晶体管工作在放大区放大区放大区放大区 。基极电源基极电源基极电源基极电源U UBBBB与基极与基极与基极与基极电阻电阻电阻电阻R R R RB B-使发射结使发射结使发
27、射结使发射结 处于正偏，并提供处于正偏，并提供处于正偏，并提供处于正偏，并提供大小适当的基极电大小适当的基极电大小适当的基极电大小适当的基极电流。流。流。流。共发射极基本电路共发射极基本电路共发射极基本电路共发射极基本电路UCCRSesRBUBBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCE iCiBiE3.2.2共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成2 2、基本放大基本放大基本放大基本放大电路各元件作用电路各元件作用电路各元件作用电路各元件作用 集电极电源集电极电源集电极电源集电极电源U UCC CC-为为为为电路提供能量。并保电路提供能量。并保电路提供能量。并保电路提供能量。并保证集
28、电结反偏。证集电结反偏。证集电结反偏。证集电结反偏。集电极电阻集电极电阻集电极电阻集电极电阻R RC C-将将将将变化的电流转变为变化的电流转变为变化的电流转变为变化的电流转变为变化的电压。变化的电压。变化的电压。变化的电压。共发射极基本电路共发射极基本电路共发射极基本电路共发射极基本电路耦合电容耦合电容耦合电容耦合电容C C1 1、C C2 2-隔离输入、输出隔离输入、输出隔离输入、输出隔离输入、输出与放大电路直流的与放大电路直流的与放大电路直流的与放大电路直流的联系，同时使信号联系，同时使信号联系，同时使信号联系，同时使信号顺利输入、输出。顺利输入、输出。顺利输入、输出。顺利输入、输出。信
29、信信信号号号号源源源源负载负载负载负载UCCRSesRBUBBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCE iCiBiE3.2.2共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成单电源供电时常用的画法单电源供电时常用的画法+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCE iCiBiE共发射极基本电路共发射极基本电路共发射极基本电路共发射极基本电路UCCRSesRBVBBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCE iCiBiE3.2.3共发射极共发射极放大电路的工作原理放大电路的工作原理1、符号表示规则：、符号表示规则：总瞬时值：总瞬时值：小小大大 如如 iB直流分量：直流分量
30、：大大大大 如如 IB交流分量：交流分量：瞬时值瞬时值：小小小小 如如 ib峰峰 值值：大大小小m 如如 Ibm有效值有效值：大大小小 如如 Ib相相 量量：大大小小 如如 Ib=IB+ibA XA 主要符号主要符号 X 下标符号下标符号uBEtiBtiCtUBEIBICUCE无输入信号无输入信号(ui=0)时时:uo=0uC1=UBEuC2=UCEuCEt+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCE iCiBiE3.2.3共发射极共发射极放大电路的工作原理放大电路的工作原理2、原理：、原理：uituotuBEtUBEtiBIBuCEtUCE无输入信号无输入信号(ui=0)时时:uo=
31、0uC1=UBEuC2=UCE？有输入信号有输入信号有输入信号有输入信号(u ui i 0)0)时时时时 uCE=UCC iC RC uo 0uC1 UBEuC2 UCEiCtIC+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCE iCiBiE结论：结论：1 1）无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定）无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定）无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定）无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定 的电压和电流的电压和电流的电压和电流的电压和电流:I IB B、U UBEBE和和和和 I IC C、U UCECE 。(I IB B、U UBEBE)和和(I IC C、U
32、 UCECE)分别对应于输入、输分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点称为出特性曲线上的一个点称为静态工作点静态工作点。IBUBEQQI IB BU UBEBEICUCEQU UCECEIC2)2)加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大 小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了 一个交流量，但方向始终不变。一个交流量，但方向始终不变。一个交流量，但方向始终
33、不变。一个交流量，但方向始终不变。iCtiCtIC+集电极电流集电极电流直流分量直流分量交流分量交流分量静态分析静态分析动态分析动态分析iCtic3)3)若参数选取得当，输出电压可比输入电压大，若参数选取得当，输出电压可比输入电压大，若参数选取得当，输出电压可比输入电压大，若参数选取得当，输出电压可比输入电压大，即电路具有电压放大作用。即电路具有电压放大作用。即电路具有电压放大作用。即电路具有电压放大作用。4)4)输出电压与输入电压在相位上相差输出电压与输入电压在相位上相差输出电压与输入电压在相位上相差输出电压与输入电压在相位上相差180,180,即即即即 共发射极电路具有反相作用。共发射极电
34、路具有反相作用。共发射极电路具有反相作用。共发射极电路具有反相作用。uituot实现放大的条件实现放大的条件实现放大的条件实现放大的条件 1 1 1 1）晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集）晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集）晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集）晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集 电结反偏。电结反偏。电结反偏。电结反偏。2 2 2 2）正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。）正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。）正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。）正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。3 3 3 3）输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流
35、。）输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。）输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。）输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。4 4 4 4）输出回路将变化的集电极电流转化成变化的）输出回路将变化的集电极电流转化成变化的）输出回路将变化的集电极电流转化成变化的）输出回路将变化的集电极电流转化成变化的 集电极电压，经电容耦合只输出交流信号。集电极电压，经电容耦合只输出交流信号。集电极电压，经电容耦合只输出交流信号。集电极电压，经电容耦合只输出交流信号。3 3 3 3、直流通路和交流通路、直流通路和交流通路、直流通路和交流通路、直流通路和交流通路 因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中如
36、因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中如因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中如因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中如果电容的容量足够大，可以认为它对交流分量不起果电容的容量足够大，可以认为它对交流分量不起果电容的容量足够大，可以认为它对交流分量不起果电容的容量足够大，可以认为它对交流分量不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路。这作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路。这作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路。这作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路。这样，交直流所走的通路是不同的。样，交直流所走的通路是不同的。样，交直流所走的通路是不同的。样，交直流所走的通路是不同的。直
37、流通路：直流通路：直流通路：直流通路：无交流信号时电流（直流电流）的通路，无交流信号时电流（直流电流）的通路，无交流信号时电流（直流电流）的通路，无交流信号时电流（直流电流）的通路，用来计算静态工作点。用来计算静态工作点。用来计算静态工作点。用来计算静态工作点。交流通路：交流通路：交流通路：交流通路：有交流信号时交流分量（变化量）的通有交流信号时交流分量（变化量）的通有交流信号时交流分量（变化量）的通有交流信号时交流分量（变化量）的通 路，用来计算电压放大倍数、输入电阻、路，用来计算电压放大倍数、输入电阻、路，用来计算电压放大倍数、输入电阻、路，用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参
38、数。输出电阻等动态参数。输出电阻等动态参数。输出电阻等动态参数。+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCE iCiBiE叠加定理分析电路叠加定理分析电路单单独独作作用用单单独独作作用用例：例：例：例：画出下面放大电路的直流通路画出下面放大电路的直流通路画出下面放大电路的直流通路画出下面放大电路的直流通路直流通路直流通路直流通路用来计算静态工作点直流通路用来计算静态工作点直流通路用来计算静态工作点直流通路用来计算静态工作点QQ(IB、IC、UCE)对直流信号电容对直流信号电容C可看作开路（即将电容断开）可看作开路（即将电容断开）断开断开断开断开+UCCRSesRBRCC1C
39、2T+RLui+uo+uBEuCE iCiBiE+UCCRBRCT+UBEUCE ICIB对交流信号对交流信号对交流信号对交流信号(有输入信号有输入信号有输入信号有输入信号u ui i时的交流分量时的交流分量时的交流分量时的交流分量)XC 0，C 可看作短可看作短路。忽略电源的内阻，路。忽略电源的内阻，电源的端电压恒定，电源的端电压恒定，直流电源对交流可看直流电源对交流可看作短路。作短路。+UCCRBRCC1C2RLuo+esRS+短路短路短路短路对地短路对地短路RBRCuiuoRLRSes+交流通路交流通路交流通路交流通路 用来计算电压用来计算电压用来计算电压用来计算电压放大倍数、输入放大倍
40、数、输入放大倍数、输入放大倍数、输入电阻、输出电阻电阻、输出电阻电阻、输出电阻电阻、输出电阻等动态参数。等动态参数。等动态参数。等动态参数。第三章第三章 半导体三极管及放大电路基础半导体三极管及放大电路基础 3.2 3.2 共射极放大电路共射极放大电路 3.3 3.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法 3.4 3.4 放大电路工作点稳定问题放大电路工作点稳定问题 3.5 3.5 共集电极放大电路与共基极放大电路共集电极放大电路与共基极放大电路3.7 3.7 多级放大电路多级放大电路3.1 3.1 半导体三极管半导体三极管3.6 3.6 差分放大电路差分放大电路静态：静态：静态：静态：放大电
41、路无信号输入（放大电路无信号输入（ui=0）时的工作状态。时的工作状态。3.3.1 放大电路的静态分析放大电路的静态分析分析方法：分析方法：分析方法：分析方法：估算法、图解法。估算法、图解法。分析对象：分析对象：分析对象：分析对象：各极电压电流的直流分量。各极电压电流的直流分量。所用电路：所用电路：所用电路：所用电路：放大电路的直流通路。放大电路的直流通路。设置设置设置设置QQ点的目的：点的目的：点的目的：点的目的：1)1)使放大电路不失真的放大信号；使放大电路不失真的放大信号；使放大电路不失真的放大信号；使放大电路不失真的放大信号；2)2)使放大电路工作在较佳的工作状态，静态是动使放大电路工
42、作在较佳的工作状态，静态是动使放大电路工作在较佳的工作状态，静态是动使放大电路工作在较佳的工作状态，静态是动 态的基础。态的基础。态的基础。态的基础。静态工作点静态工作点Q：IB、IC、UCE 。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。3.3 共发射极放大电路的分析共发射极放大电路的分析1、用估算法确定静态值用估算法确定静态值1)1)直流通路估算直流通路估算直流通路估算直流通路估算 I IB B根据电流放大作用根据电流放大作用2)2)由直流通路估算由直流通路估算由直流通路估算由直流通路估算U UCECE、I IC C当当UBE UCC时，时，+UCCRBRCT+UBEUC
43、E ICIB例例例例1 1：用估算法计算静态工作点。用估算法计算静态工作点。用估算法计算静态工作点。用估算法计算静态工作点。已知：已知：UCC=12V，RC=4K，RB=300K，=37.5。解：解：注意：注意：注意：注意：电路中电路中电路中电路中I IB B 和和和和 I IC C 的数量级不同的数量级不同的数量级不同的数量级不同+UCCRBRCT+UBEUCE ICIB例例例例2 2：用估算法计算图示电路的静态工作点。用估算法计算图示电路的静态工作点。用估算法计算图示电路的静态工作点。用估算法计算图示电路的静态工作点。+UCC 由例由例由例由例1 1 1 1、例、例、例、例2 2 2 2可
44、知，当电路不同时，计算可知，当电路不同时，计算可知，当电路不同时，计算可知，当电路不同时，计算静态值静态值静态值静态值的公式也不同。的公式也不同。的公式也不同。的公式也不同。由由KVL可得：可得：由由KVL可得：可得：RBRCT+UBEUCE ICIBIERE条件：已知条件：已知BJT的输入、输出特性曲线的输入、输出特性曲线共射极放大电路共射极放大电路：共射极放大电路共射极放大电路1 画出直流通路：画出直流通路：2 输入回路方程：输入回路方程：VCE=VCCICRC VBE=VCCIBRb 3 输出回路方程：输出回路方程：2、用图解分析法求静态工作点、用图解分析法求静态工作点Q直流通路直流通路
45、5 在输出特性曲线上画出直线：在输出特性曲线上画出直线：VCE=VCCICRC （直流负载线）直流负载线）VCC/RCVCC斜率斜率IBQQICQVCEQ与曲线与曲线IBQ的交点即为的交点即为Q（ICQ、VCEQ）4 在输入特性曲线上画出直线：在输入特性曲线上画出直线：VBE=VCCIBRb 交点为交点为Q（IBQ）3.3.2 放大电路的动态分析放大电路的动态分析动态：动态：动态：动态：放大电路有信号输入（放大电路有信号输入（放大电路有信号输入（放大电路有信号输入（u ui i 0 0 0 0）时的工作状态。时的工作状态。时的工作状态。时的工作状态。分析方法：分析方法：分析方法：分析方法：图解
46、法，微变等效电路法。图解法，微变等效电路法。图解法，微变等效电路法。图解法，微变等效电路法。所用电路：所用电路：所用电路：所用电路：放大电路的交流通路。放大电路的交流通路。放大电路的交流通路。放大电路的交流通路。动态分析动态分析动态分析动态分析:计算电压放大倍数计算电压放大倍数计算电压放大倍数计算电压放大倍数A Au u、输入电阻输入电阻输入电阻输入电阻r ri i、输出电阻输出电阻输出电阻输出电阻r ro o等。等。等。等。分析对象：分析对象：分析对象：分析对象：各极电压和电流的交流分量。各极电压和电流的交流分量。各极电压和电流的交流分量。各极电压和电流的交流分量。目的：目的：目的：目的：找
47、出找出找出找出A Au u、r ri i、r ro o与电路参数的关系，为设计与电路参数的关系，为设计与电路参数的关系，为设计与电路参数的关系，为设计 打基础。打基础。打基础。打基础。1、用图解法分析动态、用图解法分析动态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)交流负载线必过交流负载线必过Q点，同点，同时斜率为时斜率为 Rc/RL的倒数的倒数（1）交流通路及交流负载线交流通路及交流负载线 过过输输出出特特性性曲曲线线上上的的Q点点做做一一条条斜斜率率为为-1/R L 直直线线，该该直直线线即即为
48、交流负载线为交流负载线。RL=RLRc，是是交流负载电阻。交流负载电阻。交流负载线是交流负载线是有交流输入信号时有交流输入信号时Q点的运动轨迹。点的运动轨迹。（2）输入交流信号时的图解分析输入交流信号时的图解分析 共射极放大电路共射极放大电路通过图解分析，可得如下结论：通过图解分析，可得如下结论：1.1.vo与与vi相位相反；相位相反；2.2.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；3.3.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。2 2、静态工作点对波形非线性失真的影响：、静态工作点对波形非线性失真的影响：非线性失真非线性失真：由于由于BJTBJT存在
49、非线性，使输存在非线性，使输 出信号产生的失真。出信号产生的失真。截止失真截止失真-放大电路工作点达到了放大电路工作点达到了BJTBJT的的 截止区，截止区，而引起的非线性失真而引起的非线性失真。饱和失真饱和失真-放大电路的工作点达到了放大电路的工作点达到了BJTBJT的的 饱和区，饱和区，而引起的非线性失真而引起的非线性失真。QuCE/VttiB B/AIBtiC C/mAICiB B/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC C/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuo若若若若Q Q设置合适设置合适设置合适设置合适 如果如果如果如果Q Q设置不合适，晶体管进入截止区或饱和区工设
50、置不合适，晶体管进入截止区或饱和区工设置不合适，晶体管进入截止区或饱和区工设置不合适，晶体管进入截止区或饱和区工作，将造成作，将造成作，将造成作，将造成非线性失真非线性失真非线性失真非线性失真。若若若若Q Q设置过高，设置过高，设置过高，设置过高，晶体管进入饱晶体管进入饱晶体管进入饱晶体管进入饱和区工作，造成和区工作，造成和区工作，造成和区工作，造成饱和失真。饱和失真。饱和失真。饱和失真。Q2uo 适当减小基极适当减小基极适当减小基极适当减小基极电流可消除失真。电流可消除失真。电流可消除失真。电流可消除失真。UCEQuCE/VttiC C/mAICiC C/mAuCE/VOOOQ1注意：注意：