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1、北京郵電大學北京郵電大學 信息與通訊工程學信息與通訊工程學院院 xxx 電子電路根底Electronic and Circuit Foundation電子電路根底北京郵電大學 信息與通訊工程學院 孫文生第二章第二章 雙極型晶體管電路雙極型晶體管電路sws.ipchina.org版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.1 雙極型晶體管雙極型晶體管半導體三極管有兩大類型半導體三極管有兩大類型:雙極型半導體晶體三極管雙極型半導體晶體三極管兩種載流子參與導電的半導體器件，由兩個兩種載流子參與導電的半導體器件，由兩個 PN結(jié)組成，結(jié)組成，稱為雙極型結(jié)型晶體管，簡記為稱為雙極型結(jié)型晶體管，簡記為BJT。場

2、效應(yīng)半導體晶體三極管場效應(yīng)半導體晶體三極管僅一種載流子參與導電的半導體器件，簡記為僅一種載流子參與導電的半導體器件，簡記為MOS。半導體二極管：單導游電性半導體二極管：單導游電性半導體三極管：具有電流放大作用半導體三極管：具有電流放大作用版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生世界上第一只晶體管世界上第一只晶體管版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.1.1 晶體管的任務(wù)原理晶體管的任務(wù)原理n晶體管的構(gòu)造晶體管的構(gòu)造 雙極型晶體管的發(fā)射區(qū)摻雜濃度大，基區(qū)和集電區(qū)摻雜濃雙極型晶體管的發(fā)射區(qū)摻雜濃度大，基區(qū)和集電區(qū)摻雜濃度低，基區(qū)很薄，其厚度普通在幾微米至幾十微米。度低，基區(qū)很薄，其厚度普通在幾微米至

3、幾十微米。NPN型晶體管的構(gòu)造和電路符號型晶體管的構(gòu)造和電路符號三極：發(fā)射極、基極、集電極三極：發(fā)射極、基極、集電極二結(jié)：發(fā)射結(jié)、集電結(jié)二結(jié)：發(fā)射結(jié)、集電結(jié)三區(qū)：發(fā)射區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)三區(qū)：發(fā)射區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.1.1 晶體管的任務(wù)原理晶體管的任務(wù)原理n晶體管的構(gòu)造晶體管的構(gòu)造PNP型晶體管的構(gòu)造和電路符號型晶體管的構(gòu)造和電路符號版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.1.1 晶體管的任務(wù)原理晶體管的任務(wù)原理n晶體管的四種任務(wù)形狀晶體管的四種任務(wù)形狀任務(wù)形狀任務(wù)形狀發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電結(jié)放大放大正偏正偏反偏反偏飽和飽和正偏正偏正偏正偏截止截止反偏反偏反偏反

4、偏反向反向反偏反偏正偏正偏版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生運用舉例運用舉例VBE/VVCE/V任務(wù)形狀甲65乙0.70.4丙0.75 實驗測得甲、乙、丙三只硅實驗測得甲、乙、丙三只硅NPN晶體管的極間電壓如下表所晶體管的極間電壓如下表所示，試分析它們的任務(wù)形狀示，試分析它們的任務(wù)形狀(放大、截止、飽和放大、截止、飽和)。截止截止飽和飽和放大放大版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生電位最高電位最高電位最低電位最低例：放大電路中三個晶體管的各極電位如下，試填寫該表。例：放大電路中三個晶體管的各極電位如下，試填寫該表。NPN型晶體管型晶體管PNP型晶體管型晶體管電位最高電位最高電位最低電位最低N

5、NPNPP版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生晶體管中載流子的運動晶體管中載流子的運動雙極型晶體極管在任務(wù)時要加上適當?shù)闹绷髌珘弘p極型晶體極管在任務(wù)時要加上適當?shù)闹绷髌珘?在放大形狀：發(fā)射結(jié)正偏在放大形狀：發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏NPN型晶體管放大電路偏壓型晶體管放大電路偏壓 版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生晶體管中載流子的運動晶體管中載流子的運動發(fā)射區(qū)注入載流子發(fā)射區(qū)注入載流子載流子在基區(qū)載流子在基區(qū)分散和復合分散和復合集電區(qū)搜集載流子集電區(qū)搜集載流子iiiEEnEp%100EEnEii發(fā)射效率：發(fā)射效率：%100EnCnBii傳輸效率：傳輸效率：iiIiCCnCBOCnCBOE

6、pBpCEBiiiiiiCnEnBpiii+版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生晶體管中載流子的運動晶體管中載流子的運動+晶體管電流分配規(guī)律：晶體管電流分配規(guī)律：發(fā)射區(qū)每向基區(qū)提供一個復合用的載流子，就要向集電區(qū)提供發(fā)射區(qū)每向基區(qū)提供一個復合用的載流子，就要向集電區(qū)提供個載流子，因此到達集電區(qū)的載流子數(shù)等于在基區(qū)復合的個載流子，因此到達集電區(qū)的載流子數(shù)等于在基區(qū)復合的倍。倍。版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生晶體管的電流傳輸關(guān)系晶體管的電流傳輸關(guān)系 1.三種組態(tài)三種組態(tài) 晶體管為三端器件，根據(jù)輸入、輸出、公共端子的晶體管為三端器件，根據(jù)輸入、輸出、公共端子的不同，晶體管有三種銜接方式，也稱三

7、種組態(tài)不同，晶體管有三種銜接方式，也稱三種組態(tài).共集電極電路，集電極作為公共電極，用共集電極電路，集電極作為公共電極，用CC表示表示;共共 基基 極電路，基極作為公共電極，用極電路，基極作為公共電極，用CB表示。表示。共發(fā)射極電路，發(fā)射極作為公共電極，用共發(fā)射極電路，發(fā)射極作為公共電極，用CE表示；表示；晶體管的三種組態(tài)晶體管的三種組態(tài)版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.共基極組態(tài)的電流傳輸關(guān)系共基極組態(tài)的電流傳輸關(guān)系為闡明發(fā)射極電流為闡明發(fā)射極電流iE 對集電極電流對集電極電流iC的控制造用的控制造用,引入定引入定義義:iiCnEiiiiEnECnEnEB 稱為共基直流電流放大系數(shù)，表示

8、最后到達集稱為共基直流電流放大系數(shù)，表示最后到達集電極的電流電極的電流iCn與總發(fā)射極電流與總發(fā)射極電流iE的比值。的比值。的典型的典型值值:0.950.995。由由CBOCnCIiiICBO為集電極反向飽和電流為集電極反向飽和電流.ECBOECiIii得得 共基直流電路傳輸方程共基直流電路傳輸方程:版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生3.共射極電流傳輸關(guān)系共射極電流傳輸關(guān)系為求基極電流為求基極電流iB 對集電極電流對集電極電流iC的控制造用的控制造用,由由:得得BCEiiiCBOECIiiCEOBCIiIii11CBOB其中其中1共射直流電流放大系數(shù)共射直流電流放大系數(shù)典型值：幾十典型值：幾

9、十幾百幾百ICEO 基極開路時流過集電極與發(fā)射極的電流，稱為穿透電流基極開路時流過集電極與發(fā)射極的電流，稱為穿透電流.BCiiBCiiCBOCEOII)1(ICEO典型值：微安級典型值：微安級版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生4.共集電極電流傳輸關(guān)系共集電極電流傳輸關(guān)系為求基極電流為求基極電流iB 對發(fā)射極電流對發(fā)射極電流iE的控制造用的控制造用,由由:得得BCEiiiCEOBCIiiiiIEBCEO()1 從以上討論可以看出，無論哪種銜接方式輸入電流對輸從以上討論可以看出，無論哪種銜接方式輸入電流對輸出電流皆有控制造用，所以說晶體管是電流控制器件。出電流皆有控制造用，所以說晶體管是電流控制

10、器件。版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生單管共射放大電路圖例單管共射放大電路圖例單管共射放大電路單管共射放大電路版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生單管共射放大電路圖例單管共射放大電路圖例版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.1.2 晶體管的靜態(tài)特性曲線晶體管的靜態(tài)特性曲線n共發(fā)射極特性曲線共發(fā)射極特性曲線常數(shù)CEvBEBvfi)(常數(shù)BEvCECvfi)(常數(shù)BiCECvfi)(n輸出伏安特性曲線輸出伏安特性曲線n輸入伏安特性曲線輸入伏安特性曲線版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.1.2 晶體管的靜態(tài)特性曲線晶體管的靜態(tài)特性曲線1.輸入特性輸入特性 當當vCE=0時時,輸出短路輸出短

11、路if vBBEvCE數(shù)()常相當于兩個相當于兩個PN結(jié)并聯(lián)。結(jié)并聯(lián)。當當vCE增大時增大時,集電結(jié)逐漸由正集電結(jié)逐漸由正偏轉(zhuǎn)為反偏。偏轉(zhuǎn)為反偏。集電區(qū)搜集電子才干加強，集電區(qū)搜集電子才干加強，基極電流減小，曲線右移。基極電流減小，曲線右移。當當vCE1時時,iB與與vCE無關(guān)無關(guān),輸輸入特性曲線幾乎集中為一條曲入特性曲線幾乎集中為一條曲線。線。版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.1.2 晶體管的靜態(tài)特性曲線晶體管的靜態(tài)特性曲線基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)的影響基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)的影響1.輸入特性輸入特性 if vBBEvCE數(shù)()常版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.1.2 晶體管的靜態(tài)特性曲線晶

12、體管的靜態(tài)特性曲線2.輸出特性輸出特性(1)以以iB為參變量為參變量if vCCEiB()常數(shù)0BiBECEvv飽和區(qū)飽和區(qū):BCii0BiBECEvv放大區(qū)放大區(qū):CEOBCIii版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.1.2 晶體管的靜態(tài)特性曲線晶體管的靜態(tài)特性曲線2.輸出特性輸出特性(1)以以iB為參變量為參變量if vCCEiB()常數(shù)0BiBECEvv放大區(qū)放大區(qū):CEOBCIiiVA為厄爾利為厄爾利(Early)電壓電壓版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.1.2 晶體管的靜態(tài)特性曲線晶體管的靜態(tài)特性曲線2.輸出特性輸出特性(1)以以iB為參變量為參變量if vCCEiB()常數(shù)

13、CQCQCEQIVIVVrAAce晶體管輸出電阻晶體管輸出電阻rce的含義的含義版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.1.2 晶體管的靜態(tài)特性曲線晶體管的靜態(tài)特性曲線2.輸出特性輸出特性(1)以以iB為參變量為參變量if vCCEiB()常數(shù)截止區(qū)截止區(qū):CEOCIi 0BiBECEvv擊穿區(qū)擊穿區(qū):基區(qū)和集電區(qū)摻雜濃度低，雪崩擊穿；基區(qū)和集電區(qū)摻雜濃度低，雪崩擊穿；且隨著且隨著iB添加，擊穿電壓降低。添加，擊穿電壓降低。版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.1.2 晶體管的靜態(tài)特性曲線晶體管的靜態(tài)特性曲線2.輸出特性輸出特性(2)以以vBE為參變量為參變量常數(shù)BEvCECvfi)(版權(quán)：

14、孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.1.3 溫度對晶體管特性曲線的影響溫度對晶體管特性曲線的影響n溫度對發(fā)射結(jié)正向電壓降溫度對發(fā)射結(jié)正向電壓降vBE的影的影響響 溫度升高溫度升高 IS添加添加 正向電流增大。正向電流增大。假設(shè)假設(shè)堅持堅持iB不變，每升高不變，每升高1，vBE約減小約減小22.5mv，即發(fā)射結(jié)壓降即發(fā)射結(jié)壓降vBE具有負溫度系數(shù)。具有負溫度系數(shù)。n溫度對反向飽和電流溫度對反向飽和電流ICBO的影響的影響 ICBO由基區(qū)和集電區(qū)的少數(shù)載流子漂移運動產(chǎn)生，由基區(qū)和集電區(qū)的少數(shù)載流子漂移運動產(chǎn)生，隨溫度上升而增大，硅管比鍺管的熱穩(wěn)定性好。隨溫度上升而增大，硅管比鍺管的熱穩(wěn)定性好。n溫度

15、對電流放大系數(shù)溫度對電流放大系數(shù) 的影響的影響 溫度升高溫度升高 增大，每升高增大，每升高1,約添加約添加0.5%1%。溫度升高。溫度升高iC增大，輸出特性曲增大，輸出特性曲線上移，間距增大。線上移，間距增大。版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.1.4 晶體管的主要參數(shù)電流放大系數(shù)晶體管的主要參數(shù)電流放大系數(shù)n共射直流電流放大系數(shù)共射直流電流放大系數(shù)BCBCEOCIIIII當當vCE一定時一定時1n共基直流電流放大系數(shù)共基直流電流放大系數(shù)ECECBOCIIIII當當vCB一定時一定時版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.1.4 晶體管的主要參數(shù)電流放大系數(shù)晶體管的主要參數(shù)電流放大系數(shù)n共

16、射交流電流放大系數(shù)共射交流電流放大系數(shù)n共基交流電流放大系數(shù)共基交流電流放大系數(shù)0CEBCvii當當vCE不變，即不變，即 vCE 0時時當當vCB一定時一定時0CBECvii1當當ICBO和和ICEO很小時，很小時，、，可以不加區(qū)分。可以不加區(qū)分。版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.1.4 晶體管的主要參數(shù)電流放大系數(shù)晶體管的主要參數(shù)電流放大系數(shù)在輸出特性曲線上求在輸出特性曲線上求0CEBCvii當當vCE不變，即不變，即 vCE 0時時 圖圖 在輸出特性曲線上求在輸出特性曲線上求 在放大區(qū)在放大區(qū) 值根本不變，值根本不變，可在共射接法輸出特性曲線上，可在共射接法輸出特性曲線上，經(jīng)過垂直

17、于橫軸的直線求取經(jīng)過垂直于橫軸的直線求取iC/iB。版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.1.4 晶體管的主要參數(shù)極間反向電流晶體管的主要參數(shù)極間反向電流n反相飽和電流反相飽和電流 ICBOICBO:發(fā)射極開路時，集電結(jié)的反向飽和電流發(fā)射極開路時，集電結(jié)的反向飽和電流.n反相飽和電流反相飽和電流 IEBOIEBO:集電極開路時，發(fā)射結(jié)的反向飽和電流集電極開路時，發(fā)射結(jié)的反向飽和電流.n穿透電流穿透電流 ICEOICEO:基極開路時，集電極和發(fā)射極間的穿透電流基極開路時，集電極和發(fā)射極間的穿透電流.CBOCEO)1(II版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.1.4 晶體管的主要參數(shù)極限參數(shù)晶

18、體管的主要參數(shù)極限參數(shù)1.集電極最大允許電流集電極最大允許電流ICM 當集電極電流添加時，當集電極電流添加時，就要下降，當就要下降，當 值下降到線性放大值下降到線性放大區(qū)區(qū) 值的值的 2/3 時，所對應(yīng)的集電極電流稱時，所對應(yīng)的集電極電流稱 為集電極最大允許電流為集電極最大允許電流ICM。可見，當?？梢?，當 ICICM時，并不表示晶體管會損壞。時，并不表示晶體管會損壞。版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.1.4 晶體管的主要參數(shù)極限參數(shù)晶體管的主要參數(shù)極限參數(shù)2.反向擊穿電壓反向擊穿電壓(a)V(BR)CBO發(fā)射極開路時的發(fā)射極開路時的集電結(jié)擊穿電壓，通常為幾十伏。集電結(jié)擊穿電壓，通常為幾

19、十伏。(b)V(BR)EBO集電極開路時發(fā)集電極開路時發(fā)射結(jié)的擊穿電壓，通常為幾伏。射結(jié)的擊穿電壓，通常為幾伏。(c)V(BR)CEO基極開路時集電基極開路時集電極和發(fā)射極間的擊穿電壓。極和發(fā)射極間的擊穿電壓。(d)V(BR)CER發(fā)射極與基極間發(fā)射極與基極間接電阻時的擊穿電壓。接電阻時的擊穿電壓。(e)V(BR)CES發(fā)射極與基極短發(fā)射極與基極短路時的擊穿電壓。路時的擊穿電壓。V(BR)CBOV(BR)CESV(BR)CER V(BR)CEOV(BR)EBO(c)(d)版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.1.4 晶體管的主要參數(shù)極限參數(shù)晶體管的主要參數(shù)極限參數(shù)3.集電極最大允許耗散功率集

20、電極最大允許耗散功率PCM 集電極電流經(jīng)過集電結(jié)時產(chǎn)生功耗，集電極電流經(jīng)過集電結(jié)時產(chǎn)生功耗，PCM表示集電極允許功表示集電極允許功率損耗的最大值，率損耗的最大值，PCM與散熱條件有關(guān)。與散熱條件有關(guān)。PC=iCvCE 鍺管允許集電結(jié)溫度為鍺管允許集電結(jié)溫度為75C，硅管允許集電結(jié)溫為，硅管允許集電結(jié)溫為150 C。為了提高。為了提高PCM，通常采用加散熱安裝的方法。，通常采用加散熱安裝的方法。版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.1.4 晶體管的主要參數(shù)晶體管的主要參數(shù)4.晶體管的平安任務(wù)范圍晶體管的平安任務(wù)范圍 由由PCM、ICM和和V(BR)CEO在輸出特性曲線上可以確定過在輸出特性曲線

21、上可以確定過損耗區(qū)、過電流區(qū)和擊穿區(qū)，見以下圖所示。損耗區(qū)、過電流區(qū)和擊穿區(qū)，見以下圖所示。晶體管的平安任務(wù)范圍晶體管的平安任務(wù)范圍版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.1.4 晶體管的主要參數(shù)高頻參數(shù)晶體管的主要參數(shù)高頻參數(shù)n共射截止頻率共射截止頻率f 和特征頻率和特征頻率fT信號頻率 f 產(chǎn)生相移 由于晶體管中由于晶體管中PN結(jié)結(jié)電容的存在，交流放大系數(shù)結(jié)結(jié)電容的存在，交流放大系數(shù)是信號是信號頻率的函數(shù)，用頻率的函數(shù)，用 表示。用表示。用0表示低頻時的表示低頻時的。截止頻率截止頻率f ：下降到下降到 0的的 的頻的頻率率特征頻率特征頻率f T：的頻率的頻率2/11晶體管的混合晶體管的混合

22、模型模型版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.1.4 晶體管的主要參數(shù)高頻參數(shù)晶體管的主要參數(shù)高頻參數(shù)n共基截止頻率共基截止頻率f ffj10ff)1(0其中：其中：因此，共基極組態(tài)的頻率特性較好因此，共基極組態(tài)的頻率特性較好.fffT當當 f=f 時：時：021晶體管的頻率參數(shù)：晶體管的頻率參數(shù)：版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.1.5 集成電路中的晶體管集成電路中的晶體管多發(fā)射極晶體管的構(gòu)造與符號多發(fā)射極晶體管的構(gòu)造與符號多集電極晶體管的構(gòu)造與符號多集電極晶體管的構(gòu)造與符號版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.1.5 集成電路中的晶體管集成電路中的晶體管二極管的二極管的4種銜接方

23、式種銜接方式n集成電路中的二極管、電阻、電容集成電路中的二極管、電阻、電容n集成電路的特點集成電路的特點n具有良好的對稱性具有良好的對稱性n不宜制造大阻值電阻和大電不宜制造大阻值電阻和大電容容n不能制造電感不能制造電感版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生習題習題例：某晶體管的輸出特性曲線如以下圖所示，試求該管的例：某晶體管的輸出特性曲線如以下圖所示，試求該管的、ICEO、V(BR)CEO和和PCM。版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生習題習題例：某晶體管的輸出特性曲線如以下圖所示，試求該管的例：某晶體管的輸出特性曲線如以下圖所示，試求該管的、ICEO、V(BR)CEO和和PCM。版權(quán)：孫文生版

24、權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.2 放大電路的根本知識放大電路的根本知識放大電路的組成放大電路的組成n放大的概念放大的概念 放大電路主要用于放大微弱信號，輸出電壓放大電路主要用于放大微弱信號，輸出電壓或電流在幅度上得到了放大，輸出信號的能量或電流在幅度上得到了放大，輸出信號的能量得到了加強。得到了加強。輸出信號的能量實踐上是由直流電源提供輸出信號的能量實踐上是由直流電源提供的，只是經(jīng)過三極管的控制，使之轉(zhuǎn)換成信號的，只是經(jīng)過三極管的控制，使之轉(zhuǎn)換成信號能量，提供應(yīng)負載能量，提供應(yīng)負載.版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.2.1 放大電路的組成放大電路的組成 根本放大電路是指由一個晶體管與相應(yīng)元件

25、組成的電路。根本放大電路是指由一個晶體管與相應(yīng)元件組成的電路。放大電路的特點是交、直流共存，交流信號疊加在直流任務(wù)放大電路的特點是交、直流共存，交流信號疊加在直流任務(wù)點之上。在分析計算時，可以將直流點之上。在分析計算時，可以將直流(靜態(tài)靜態(tài))和交流和交流(動態(tài)動態(tài))分開處置。分開處置。根本單管共射放大電路根本單管共射放大電路n靜態(tài)：靜態(tài)：vs=0時放大電時放大電路的任務(wù)形狀，也稱直路的任務(wù)形狀，也稱直流任務(wù)形狀。流任務(wù)形狀。n動態(tài)：動態(tài)：vs 0時放大電時放大電路的任務(wù)形狀，也稱交路的任務(wù)形狀，也稱交流任務(wù)形狀。流任務(wù)形狀。版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.2.1 放大電路的組成放大電路

26、的組成n直流任務(wù)點的設(shè)置直流任務(wù)點的設(shè)置 放大電路建立正確的靜態(tài)，是保證動態(tài)任務(wù)的前提。在放大電路建立正確的靜態(tài)，是保證動態(tài)任務(wù)的前提。在分析放大電路時，必需求正確地域分靜態(tài)和動態(tài)，正確地域分析放大電路時，必需求正確地域分靜態(tài)和動態(tài)，正確地域分直流通路和交流通路。分直流通路和交流通路。靜態(tài)任務(wù)點：靜態(tài)任務(wù)點：(VBEQ,IBQ;VCEQ,ICQ)BBIBEiRvvCCCCCEOiRVvvVBB：基極直流電壓：基極直流電壓VCC：集電極直流電壓：集電極直流電壓版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.2.1 放大電路的組成放大電路的組成n交流信號的放大交流信號的放大ocecc )b(cbbesvv

27、Riiiivv版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.2.1 放大電路的組成放大電路的組成直流通路直流通路交流通路交流通路單管共射放大電路單管共射放大電路n放大電路的分析放大電路的分析版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.2.1 放大電路的組成放大電路的組成靜態(tài)分析：直流通路定靜態(tài)分析：直流通路定Q點點 求靜態(tài)任務(wù)點求靜態(tài)任務(wù)點Q(VBEQ,IBQ;VCEQ,ICQ)單管共射放大電路單管共射放大電路 直流通路直流通路版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.2.1 放大電路的組成放大電路的組成動態(tài)分析：交流通路求目的動態(tài)分析：交流通路求目的 求動態(tài)目的：求動態(tài)目的：Av，Ri，Ro 假設(shè)直流電

28、源內(nèi)阻為零，交流信號流過直流電源時，沒有壓降，假設(shè)直流電源內(nèi)阻為零，交流信號流過直流電源時，沒有壓降，相當于短路。當電路中的電容相當于短路。當電路中的電容 足夠大時，其上的交流壓降近似為零，足夠大時，其上的交流壓降近似為零，也相當于短路。也相當于短路。單管共射放大電路單管共射放大電路 交流通路交流通路版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.2.1 放大電路的組成放大電路的組成n放大電路交、直流共存，交流信號疊加在放大電路交、直流共存，交流信號疊加在Q點之上，點之上，分析計算時，可將直流和交流分開計算。分析計算時，可將直流和交流分開計算。n直流通路定直流通路定Q點，交流通路求目的。點，交流通路求

29、目的。n對放大電路的要求對放大電路的要求(放大電路的組成原那么放大電路的組成原那么)：n直流偏置量必需正確：發(fā)射結(jié)正偏；集電結(jié)反偏。直流偏置量必需正確：發(fā)射結(jié)正偏；集電結(jié)反偏。n交流信號交流信號vs vo傳送暢通。傳送暢通。n 此時，電路就有能夠放大交流信號。此時，電路就有能夠放大交流信號。n在交流通路中，直流電源和耦合電容對交流相當于在交流通路中，直流電源和耦合電容對交流相當于短路。短路。版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生運用舉例試分析以下各電路對交流正弦信號有運用舉例試分析以下各電路對交流正弦信號有無放大作用。無放大作用?；鶚O無直流偏壓基極無直流偏壓VBB交流短路交流短路直流偏壓極性錯誤

30、直流偏壓極性錯誤版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生運用舉例試分析以下各電路對交流正弦信號有運用舉例試分析以下各電路對交流正弦信號有無放大作用。無放大作用?；鶚O交流短路基極交流短路基極無直流偏壓基極無直流偏壓版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.2.2 放大電路的主要性能目的放大電路的主要性能目的 用于評價放大電路的質(zhì)量，如：放大才干、保真度等。用于評價放大電路的質(zhì)量，如：放大才干、保真度等。輸入阻抗輸入阻抗輸出阻抗輸出阻抗放大倍數(shù)放大倍數(shù) (增益增益)通頻帶通頻帶非線性失真非線性失真最大輸出功率、效率最大輸出功率、效率版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生1.輸入阻抗輸入阻抗表征放大電路從信

31、號源汲取電流的大小，對信號源電壓的衰減程度。表征放大電路從信號源汲取電流的大小，對信號源電壓的衰減程度。對于純阻性網(wǎng)絡(luò)，可用輸入電阻對于純阻性網(wǎng)絡(luò)，可用輸入電阻Ri替代輸入阻抗替代輸入阻抗 Zi。iiiIVZiiiIVR思索電抗元件的作用思索電抗元件的作用 中頻區(qū)中頻區(qū),純阻性網(wǎng)絡(luò)純阻性網(wǎng)絡(luò) siiiVRRRVs版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.輸出阻抗輸出阻抗 輸出阻抗是表征放大電路帶負載的才干。輸出阻抗是表征放大電路帶負載的才干。對于純阻性網(wǎng)絡(luò)，可用輸出電阻對于純阻性網(wǎng)絡(luò)，可用輸出電阻Ro替代輸出阻抗替代輸出阻抗 Zo。思索電抗元件的作用思索電抗元件的作用 中頻區(qū)中頻區(qū),純阻性網(wǎng)絡(luò)純

32、阻性網(wǎng)絡(luò) ZVIoooRVLi0RVIoooRVLi0ooLLoVRRRV版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.輸出阻抗和輸出電阻輸出阻抗和輸出電阻n外加電壓法求輸出阻抗外加電壓法求輸出阻抗0LiVRoIVZn實驗法求輸出阻抗實驗法求輸出阻抗Looo)1(RVVR版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生3.增益增益(放大倍數(shù)放大倍數(shù))衡量放大電路對信號的放大才干。衡量放大電路對信號的放大才干。對放大電路而言，常用的有電壓增益、電流增益、功率增益對放大電路而言，常用的有電壓增益、電流增益、功率增益,通常它們都是按正弦量定義的。通常它們都是按正弦量定義的。電壓增益電壓增益源電壓增益源電壓增益ioVV

33、AvvisisiiosovsARRR VVVVVVA留意：增益、輸入電阻、輸出電阻通常都是在留意：增益、輸入電阻、輸出電阻通常都是在正弦信號下的交流參數(shù)，只需在放大電路處于正弦信號下的交流參數(shù)，只需在放大電路處于放大形狀且輸出不失真的條件下才有意義。放大形狀且輸出不失真的條件下才有意義。vvAAlg20)dB(版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生3.增益增益電流增益電流增益源電流增益源電流增益ioiIIAiiAAlg20)dB(iisssiiosoisARRRIIIIIIA 功率增益功率增益iviioopAAIVIVPPGioppGGlg10)dB(衡量放大電路對信號的放大才干。衡量放大電路對

34、信號的放大才干。對放大電路而言，常用的有電壓放增益、電流增益、功率增益對放大電路而言，常用的有電壓放增益、電流增益、功率增益,通常它們都是按正弦量定義的。通常它們都是按正弦量定義的。版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生4.頻率呼應(yīng)頻率呼應(yīng) 放大電路普通含有電抗元件，因此它對不同頻率的信號具有放大電路普通含有電抗元件，因此它對不同頻率的信號具有不同的放大才干，增益是頻率的函數(shù)：不同的放大才干，增益是頻率的函數(shù)：feAAjvv2 ,)()(表示電壓增益與頻率的關(guān)系，稱為幅頻特性。表示電壓增益與頻率的關(guān)系，稱為幅頻特性。)()(vA表示電壓增益的相位與頻率的關(guān)系，稱為相頻特性。表示電壓增益的相位與頻

35、率的關(guān)系，稱為相頻特性。下限截止頻率：下限截止頻率：fL，上限截止頻率：，上限截止頻率：fH，通頻帶通頻帶BW fHfL幅頻特性相頻特性版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生5.非線性失真非線性失真n根本特征根本特征n假設(shè)輸入為正弦波假設(shè)輸入為正弦波n假設(shè)輸入信號幅度較大時，輸出信號中將產(chǎn)生新的頻假設(shè)輸入信號幅度較大時，輸出信號中將產(chǎn)生新的頻率分量。率分量。n緣由：晶體管、場效應(yīng)管的非線性，直流電源電壓的緣由：晶體管、場效應(yīng)管的非線性，直流電源電壓的限制。限制。n非線性失真系數(shù)非線性失真系數(shù)n如何防止如何防止n選擇適宜的靜態(tài)任務(wù)點選擇適宜的靜態(tài)任務(wù)點n輸入信號幅度足夠小輸入信號幅度足夠小1001

36、2322AAAD版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生6.最大輸出幅度、最大輸出功率與效率最大輸出幅度、最大輸出功率與效率 n最大輸出幅度最大輸出幅度maxmax)(,)(omomIVDCoPP 受晶體管非線性和電源電壓的限制，假設(shè)輸入信號幅度加大，受晶體管非線性和電源電壓的限制，假設(shè)輸入信號幅度加大，非線性失真系數(shù)非線性失真系數(shù)D加大。當加大。當D到達某一規(guī)定值到達某一規(guī)定值(例如例如 5%或或 10%)時的輸出幅值稱為最大輸出幅度。時的輸出幅值稱為最大輸出幅度。n最大輸出功率最大輸出功率 Pomax非線性失真系數(shù)非線性失真系數(shù)D符合規(guī)定值時，輸出功率的最大值。符合規(guī)定值時，輸出功率的最大值。

37、n轉(zhuǎn)換效率轉(zhuǎn)換效率版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.3 根本共射放大電路的任務(wù)原理及分析方法根本共射放大電路的任務(wù)原理及分析方法n圖解法圖解法n適用范圍適用范圍:大信號任務(wù)條件下大信號任務(wù)條件下;無負反響的電路無負反響的電路n直流分析直流分析:確定靜態(tài)任務(wù)點確定靜態(tài)任務(wù)點n交流分析交流分析:求目的求目的,波形波形n等效電路法等效電路法(計算分析法計算分析法 近似計算法近似計算法)n計算機輔助分析法計算機輔助分析法n目的目的:求求Ri,Ro,Av 版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.3.1 根本放大電路的任務(wù)原理根本放大電路的任務(wù)原理ocecc )b(cbbesvvRiiiivvn放大

38、任務(wù)原理放大任務(wù)原理缺陷：缺陷：1 信號源在信號源在RB上有衰減；上有衰減；2 信號源必需有直流通路；信號源必需有直流通路；3 需求雙電源供電。需求雙電源供電。版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.3.2 直流通路與交流通路直流通路與交流通路n直流通路直流通路 n電容視為開路電容視為開路n電感線圈視為短路忽略線圈電阻電感線圈視為短路忽略線圈電阻n交流信號源視為短路，保管其內(nèi)阻交流信號源視為短路，保管其內(nèi)阻n交流通路交流通路 n容量大的電容如耦合電容視為短路容量大的電容如耦合電容視為短路n電感線圈視為開路電感線圈視為開路n直流電源視為短路直流電源視為短路 放大電路的特點是交、直流共存，交流信號

39、疊加在直流之上。放大電路的特點是交、直流共存，交流信號疊加在直流之上。在分析計算時，可以將直流在分析計算時，可以將直流(靜態(tài)靜態(tài))和交流和交流(動態(tài)動態(tài))分開處置。分開處置。版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.3.3 圖解法圖解法例：下面的電路為阻容耦合單管共射放大電路，試闡明電容例：下面的電路為阻容耦合單管共射放大電路，試闡明電容C1、C2的作用，并用圖解法求電路的靜態(tài)任務(wù)點、電壓增益、輸?shù)淖饔?，并用圖解法求電路的靜態(tài)任務(wù)點、電壓增益、輸 出電壓出電壓vo的波形和動態(tài)范圍。設(shè)輸入信號為：的波形和動態(tài)范圍。設(shè)輸入信號為：tVvsmssin普通畫法普通畫法習慣畫法習慣畫法版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫

40、文生版權(quán)：孫文生一一 靜態(tài)任務(wù)點分析靜態(tài)任務(wù)點分析1.畫出直流通路畫出直流通路2.從輸入特性曲線上求出從輸入特性曲線上求出IBQ、VBEQBBECCBBEBRVVIVfI )(1輸入特性曲線輸入回路直流負載線版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生一一 靜態(tài)任務(wù)點分析靜態(tài)任務(wù)點分析3.從輸出特性曲線上求出從輸出特性曲線上求出ICQ、VCEQ )(2CCECCCIiCECRVVIVfIBQB版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生二二 動態(tài)圖解分析動態(tài)圖解分析1.畫出交流通路畫出交流通路tVvsmssin2.根據(jù)輸入信號求根據(jù)輸入信號求iB的波形，確定的波形，確定IBm版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文

41、生二二 動態(tài)圖解分析動態(tài)圖解分析3.做交流負載線，根據(jù)做交流負載線，根據(jù)iB波形，求波形，求iC和和vCE波形波形源電壓增益源電壓增益smomvsVVA 交流負載線畫法法：經(jīng)過交流負載線畫法法：經(jīng)過輸出特性曲線的輸出特性曲線的Q點做一條直點做一條直線，斜線，斜 率為率為-1/RL 交流負載線是有交流輸交流負載線是有交流輸入信號時，任務(wù)點的運動軌入信號時，任務(wù)點的運動軌跡，交流負載線與直流負載跡，交流負載線與直流負載線相交線相交Q點。點。cLceiRvLLCQCEQCELC1RRIVvRi)(CQCCEQCEIiRVvL版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生二二 動態(tài)圖解分析動態(tài)圖解分析n截止失真

42、截止失真n電路任務(wù)點選擇偏低電路任務(wù)點選擇偏低.n晶體管在輸入信號的負峰值附近一段時間進入晶體管在輸入信號的負峰值附近一段時間進入截止區(qū)截止區(qū).任務(wù)點偏低引起的截止失真任務(wù)點偏低引起的截止失真版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生二二 動態(tài)圖解分析動態(tài)圖解分析n飽和失真飽和失真任務(wù)點偏高引起的飽和失真任務(wù)點偏高引起的飽和失真n電路任務(wù)點選擇偏高電路任務(wù)點選擇偏高.n晶體管在輸入信號的正峰值晶體管在輸入信號的正峰值附近一段時間進入飽和區(qū)附近一段時間進入飽和區(qū).版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生二二 動態(tài)圖解分析動態(tài)圖解分析n靜態(tài)任務(wù)點的選擇靜態(tài)任務(wù)點的選擇CE(Sat)omCEQCEQcmCQV

43、VVIII版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生二二 動態(tài)圖解分析動態(tài)圖解分析晶體管未出現(xiàn)飽和失真：晶體管未出現(xiàn)飽和失真：晶體管未出現(xiàn)截止失真：晶體管未出現(xiàn)截止失真：最大輸出電壓幅度：最大輸出電壓幅度：)Sat(1CECEQomVVVCQLomIRV2,21omomomVVMinVn動態(tài)范圍動態(tài)范圍 在電路參數(shù)已定條件下在電路參數(shù)已定條件下,輸出端不產(chǎn)輸出端不產(chǎn)生飽和、截止失真的輸出電壓的最大幅值。生飽和、截止失真的輸出電壓的最大幅值。版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.3.3 圖解法圖解法經(jīng)過圖解分析，可得如下結(jié)論：經(jīng)過圖解分析，可得如下結(jié)論：.vi.vi vBE vBE iB iB iC

44、 iC vCE vCE vo vo，vo vo與與vivi相位相反；相位相反；.可以丈量出放大電路的電壓增益；可以丈量出放大電路的電壓增益；.可以確定放大電路的動態(tài)范圍?？梢源_定放大電路的動態(tài)范圍。要想獲得較大的不失真輸出幅度，需求：要想獲得較大的不失真輸出幅度，需求：有適宜的交流負載線有適宜的交流負載線.任務(wù)點設(shè)在交流負載線的中間任務(wù)點設(shè)在交流負載線的中間.版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.3.4 等效電路法等效電路法n靜態(tài)計算：求電路的直流任務(wù)點靜態(tài)計算：求電路的直流任務(wù)點nIBQ，VBEQ，ICQ，VCEQn采用晶體管簡化直流模型采用晶體管簡化直流模型n動態(tài)計算：求電路的動態(tài)參數(shù)動

45、態(tài)計算：求電路的動態(tài)參數(shù)nRi，Ro，Avn采用晶體管的混合采用晶體管的混合 模型模型(交流小信號模型交流小信號模型)等效電路法是一種解析分析法，根本思緒：將晶體管用適宜的等效電路法是一種解析分析法，根本思緒：將晶體管用適宜的模型替代，與其它元件一同組成線性電路，再用解電路的方法進展模型替代，與其它元件一同組成線性電路，再用解電路的方法進展分析計算。分析計算。版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.3.4 等效電路法等效電路法 例：單管共射放大電路如所示，試計算：例：單管共射放大電路如所示，試計算：(1)(1)電路的靜態(tài)任務(wù)點電路的靜態(tài)任務(wù)點Q;Q;(2)(2)電壓增益電壓增益AvAv、輸入電

46、阻、輸入電阻RiRi、輸出電阻、輸出電阻RoRo。版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生靜態(tài)計算晶體管的簡化直流模型靜態(tài)計算晶體管的簡化直流模型1.輸入輸入/輸出特性曲線輸出特性曲線2.簡化直流模型簡化直流模型版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生靜態(tài)計算靜態(tài)任務(wù)點的計算靜態(tài)計算靜態(tài)任務(wù)點的計算解：計算電路電路的靜態(tài)任務(wù)點。解：計算電路電路的靜態(tài)任務(wù)點。(1)畫出直流等效電路畫出直流等效電路;CCQCCCEQBQCQRIVVII(3)利用輸出回路求利用輸出回路求ICQ、VCEQ:BBEQCCBQBEQ0.7VRVVIV(2)利用輸入回路求利用輸入回路求VBEQ、IBQ:版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)

47、：孫文生動態(tài)計算兩個問題動態(tài)計算兩個問題1.晶體管在什么情況下晶體管在什么情況下,可以用線性電路來等效可以用線性電路來等效?在小信號輸入在小信號輸入(幾個毫伏幾個毫伏,Q點附近變化點附近變化),并只計算交流量并只計算交流量的條件下的條件下,晶體管可用線性電路來等效晶體管可用線性電路來等效.2.如何推導這個等效電路如何推導這個等效電路?采用晶體管瞬態(tài)模型采用晶體管瞬態(tài)模型(EM2模型模型)在放大區(qū)：忽略發(fā)射區(qū)、集電區(qū)的體電阻在放大區(qū)：忽略發(fā)射區(qū)、集電區(qū)的體電阻,將將EM2模型變模型變形為形為 混合混合模型模型(交流小信號模型交流小信號模型).版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生晶體管交流小信號模

48、型的推導晶體管交流小信號模型的推導在交流小信號情況下：在交流小信號情況下：1.忽略發(fā)射區(qū)和集電區(qū)的體忽略發(fā)射區(qū)和集電區(qū)的體電阻。電阻。2.PN結(jié)均用其動態(tài)電阻來結(jié)均用其動態(tài)電阻來表示。表示。3.基區(qū)寬度調(diào)制效運用電阻基區(qū)寬度調(diào)制效運用電阻rce來等效。來等效。晶體管的構(gòu)造表示圖晶體管的構(gòu)造表示圖晶體管的混合晶體管的混合模型模型版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生BQTEQTmebIVIVgr)1(應(yīng)留意的幾個問題應(yīng)留意的幾個問題:n 受控電流源受控電流源;n留意留意ib(vbe)和受控源的參考方向和受控源的參考方向.n該模型只能計算交流量；該模型只能計算交流量；n該模型適宜該模型適宜 f fT

49、/3 時的情況時的情況.n模型的參數(shù)值與模型的參數(shù)值與Q點位置有關(guān)：點位置有關(guān)：n跨導跨導:表示輸入電壓對輸出電流的控制才干表示輸入電壓對輸出電流的控制才干 n發(fā)射結(jié)的動態(tài)電阻發(fā)射結(jié)的動態(tài)電阻:gvimb ebgivIVmCCB EQCQT解題三步曲：解題三步曲：找找 Q點點定參量定參量求目的求目的CQCQCEQIVIVVrAAce版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生晶體管的中頻、高頻交流小信號模型晶體管的中頻、高頻交流小信號模型晶體管的混合晶體管的混合模型模型晶體管的中頻模型晶體管的中頻模型晶體管的高頻模型晶體管的高頻模型版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生動態(tài)計算計算電路的動態(tài)參數(shù)動態(tài)計算

50、計算電路的動態(tài)參數(shù)解：計算電路電路的動態(tài)參數(shù)。解：計算電路電路的動態(tài)參數(shù)。(2)畫出交流等效電路畫出交流等效電路.(1)畫出交流通路畫出交流通路.交流通路交流通路交流等效電路交流等效電路(3)計算動態(tài)目的計算動態(tài)目的版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生動態(tài)計算電壓增益動態(tài)計算電壓增益(3)計算電壓增益計算電壓增益:bebebbbbiLborIrrIVRIV)(beLiovrRVVA vvsAALC/RRrRceL交流等效電路交流等效電路版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生動態(tài)計算輸入電阻、輸出電阻動態(tài)計算輸入電阻、輸出電阻(4)計算輸入電阻計算輸入電阻:bebiirIVR交流等效電路交流等效電

51、路beBiBiiirRRRIVR/版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生動態(tài)計算輸入電阻、輸出電阻動態(tài)計算輸入電阻、輸出電阻CceoRrIVR/(5)計算輸出電阻計算輸出電阻:求輸出電阻的電路求輸出電阻的電路版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生圖解法與等效電路法的比較圖解法與等效電路法的比較n圖解法圖解法n簡單電路的大信號分析，直觀簡單電路的大信號分析，直觀n分析靜態(tài)任務(wù)點、增益、信號輸出幅度、分析靜態(tài)任務(wù)點、增益、信號輸出幅度、動態(tài)范圍動態(tài)范圍n等效電路法等效電路法n解析方法，適用于復雜電路分析；小信解析方法，適用于復雜電路分析；小信號電路分析號電路分析n增益、輸入電阻、輸出電阻增益、輸入電阻

52、、輸出電阻解題三步曲解題三步曲找找Q點點定參量定參量求目的求目的找找Q點點定參量定參量畫模型畫模型求目的求目的先靜態(tài)先靜態(tài) 后動態(tài)后動態(tài)版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.4 放大電路的靜態(tài)任務(wù)點穩(wěn)定問題放大電路的靜態(tài)任務(wù)點穩(wěn)定問題n動態(tài)性能目的依賴于靜態(tài)任務(wù)點動態(tài)性能目的依賴于靜態(tài)任務(wù)點beBirRR/beLvrRA EQTebIVr)1(n影響靜態(tài)任務(wù)點穩(wěn)定的要素影響靜態(tài)任務(wù)點穩(wěn)定的要素n電源電壓的動搖電源電壓的動搖n元件參數(shù)的變化元件參數(shù)的變化n晶體管老化晶體管老化n環(huán)境溫度的變化環(huán)境溫度的變化 靜態(tài)任務(wù)點靜態(tài)任務(wù)點不僅要適宜，而不僅要適宜，而且要穩(wěn)定。且要穩(wěn)定。版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫

53、文生版權(quán)：孫文生2.4.2 典型的靜態(tài)任務(wù)點穩(wěn)定電路典型的靜態(tài)任務(wù)點穩(wěn)定電路n分壓式電流負反響偏置電路的共射放大電路分壓式電流負反響偏置電路的共射放大電路n分壓式電路固定基極電位分壓式電路固定基極電位n發(fā)射極接反響電阻發(fā)射極接反響電阻RE實現(xiàn)自動調(diào)理實現(xiàn)自動調(diào)理典型的典型的Q點穩(wěn)定電路及直流通路點穩(wěn)定電路及直流通路版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生戴維南定理戴維南定理 恣意有源二端網(wǎng)絡(luò)均可以用電壓源恣意有源二端網(wǎng)絡(luò)均可以用電壓源來等效，該電壓源的電壓來等效，該電壓源的電壓V0等于二端等于二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓，其內(nèi)阻網(wǎng)絡(luò)的開路電壓，其內(nèi)阻R0等于該網(wǎng)等于該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)一切電源不起作用，僅保管其內(nèi)絡(luò)內(nèi)一

54、切電源不起作用，僅保管其內(nèi)阻時，二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻輸入電阻時，二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻輸入電阻。阻。+-+-VVV0R0版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.4.2 典型的靜態(tài)任務(wù)點穩(wěn)定電路典型的靜態(tài)任務(wù)點穩(wěn)定電路n靜態(tài)任務(wù)點的計算靜態(tài)任務(wù)點的計算(1)利用戴維南定理，畫出直流通路利用戴維南定理，畫出直流通路21212/BBBCCBBBBBRRRVRRRV版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.4.2 典型的靜態(tài)任務(wù)點穩(wěn)定電路典型的靜態(tài)任務(wù)點穩(wěn)定電路(2)計算靜態(tài)任務(wù)點計算靜態(tài)任務(wù)點CQECCCCEQBQCQEBBEQBBBQIRRVVIIRRVVI)()1(EBBBEBBBBRIIVRIV)(版

55、權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.4.2 典型的靜態(tài)任務(wù)點穩(wěn)定電路典型的靜態(tài)任務(wù)點穩(wěn)定電路n交流目的的計算交流目的的計算交流通路交流通路交流等效電路交流等效電路(1)畫出交流通路和交流等效電路畫出交流通路和交流等效電路版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.4.2 典型的靜態(tài)任務(wù)點穩(wěn)定電路典型的靜態(tài)任務(wù)點穩(wěn)定電路(2)計算動態(tài)參數(shù)計算動態(tài)參數(shù)EbbebEebebiRIrIRIrIV)1(LbLcoRIRIVEbeLiovRrRVVA)1()1(/EbeBiBiRrRRRRCCceoRRrR/visivsARRRA版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生典型的靜態(tài)任務(wù)點穩(wěn)定電路典型的靜態(tài)任務(wù)點穩(wěn)

56、定電路計算輸出電阻計算輸出電阻:T1的動態(tài)電阻的動態(tài)電阻 rd2 時時版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生1.根本鏡像電流源根本鏡像電流源根本型的鏡像電流源的缺陷根本型的鏡像電流源的缺陷 RVVIBECCRIIIRR0112/、VBE均對溫度敏感均對溫度敏感n鏡像精度不高，鏡像精度不高，I0 與與 IR 的鏡像精度由的鏡像精度由決議決議.nI0 受電源電壓影響大受電源電壓影響大.nI0 做不到很小，在做不到很小，在IC中不宜制造高阻值電阻中不宜制造高阻值電阻.n輸出電阻輸出電阻 Ro 不夠大，恒流特性不理想不夠大，恒流特性不理想.nI0 的溫度穩(wěn)定性不是很好的溫度穩(wěn)定性不是很好.版權(quán)：孫文生版

57、權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生根本電流源的改良方式根本電流源的改良方式 在根本鏡象電流源電路在根本鏡象電流源電路的根底上，添加的根底上，添加T3管，緩管，緩沖沖T1和和T2管的基極對管的基極對IR的的分流作用，提高鏡像精度。分流作用，提高鏡像精度。鏡像電流鏡像電流:RII)1(/211310動態(tài)電阻動態(tài)電阻:參考電流參考電流:RVVIR/)2(BECC2ceorR 3100301/2 12IIIIIBR版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生根本電流源的改良方式根本電流源的改良方式 在根本鏡象電流源電路的在根本鏡象電流源電路的根底上，添加兩個發(fā)射極電阻，根底上，添加兩個發(fā)射極電阻，以進一步提高輸出電阻。以

58、進一步提高輸出電阻。鏡像電流鏡像電流:RII/2110參考電流參考電流:動態(tài)電阻動態(tài)電阻:)/()(E1BECCRRVVIR)1(E2BE2RRrRrRbeceo闡明：闡明：1.RE1=RE2 2.輸出電阻高輸出電阻高 3.溫度特性好溫度特性好RE1=RE2版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生根本電流源的改良方式根本電流源的改良方式計算輸出電阻計算輸出電阻:T1的動態(tài)電阻的動態(tài)電阻 rdRE2，故，故)(2BbeE2ceE2E2ceERRrRrRRrIV版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.比例電流源比例電流源 在根本鏡象電流源電路中，為提高輸出電阻在根本鏡象電流源電路中，為提高輸出電阻Ro

59、，添加兩個發(fā)，添加兩個發(fā)射極電阻射極電阻RE1和和RE2；假設(shè)使其阻值不同，即可構(gòu)成比例電流源。；假設(shè)使其阻值不同，即可構(gòu)成比例電流源。E2E2BE2E1E1BE1BRIVRIVV思索電位思索電位VB忽略基極電流的影響，那么：忽略基極電流的影響，那么：E20BE2E1RBE1RIVRIVRE2E1E2E1RBE2BE10 )(IRRRRIVVIVB版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.比例電流源比例電流源 RVIrRrRRoceE2beBE2()1RE2E1E2E1RBE2BE10 )(IRRRRIVVI鏡像電流鏡像電流I0E1BECCRRVVIR參考電流參考電流IR輸出電阻輸出電阻Ro 在

60、根本鏡象電流源電路中，在根本鏡象電流源電路中，使添加的電阻使添加的電阻RE1和和RE2的阻的阻值不同，構(gòu)成比例電流源。值不同，構(gòu)成比例電流源。版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生3.微電流源微電流源n將將RE1去掉去掉,RE2換成小電阻換成小電阻RE構(gòu)成微電流源構(gòu)成微電流源,適用微功耗集成電適用微功耗集成電路路.n負反響電阻負反響電阻RE提高輸出電阻提高輸出電阻,恒流特性好。恒流特性好。nI0受電源電壓的影響小。受電源電壓的影響小。0RETEE2E1TEBE2BE1E2E1RBE2BE10ln )/ln()(IIRVRIIVRVVRRIVVIRVIrRrRRoceE2beBE2()1RVVIR

61、BECCVVIIBETEESln()TBE/ESEVVeII 版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生4.威而遜電流源威而遜電流源n在根本鏡像電流源的根底上添加在根本鏡像電流源的根底上添加T3管，提高鏡像精度。管，提高鏡像精度。n放大管放大管T3改善了電流源的溫度特性。改善了電流源的溫度特性。n輸出電阻大。輸出電阻大。RRIII)2221(20鏡像電流鏡像電流I0Rroce3121()輸出電阻輸出電阻RoT1、T2和和T3的的值一樣值一樣版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生5.多路電流源多路電流源多路電流源電路多路電流源電路 IR為基準電流，為基準電流，I01、I02、I0(n-1)為多個恒定輸出

62、電流。為多個恒定輸出電流。EnE1Cn1)-0(nE3E1C202E2E1C101RRIIRRIIRRII版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生5.多路電流源多路電流源n改良型多路電流源改良型多路電流源11BCRIII版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生5.多路電流源多路電流源 以下圖所示電路為多集電極管構(gòu)成的多路電流源，以下圖所示電路為多集電極管構(gòu)成的多路電流源，T T為橫向為橫向PNPPNP型管。當基極電流一定時，集電極電流之比等于其集電區(qū)面型管。當基極電流一定時，集電極電流之比等于其集電區(qū)面積之比。設(shè)各集電區(qū)面積分別為積之比。設(shè)各集電區(qū)面積分別為S0S0、S1S1、S2S2，那么，那么 0

63、101SSIICC0202SSIICC版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生運用舉例運用舉例 分析各晶體管組成何種電流源；分析各晶體管組成何種電流源；估算基準電流估算基準電流IR；估算估算T13的集電極電流；的集電極電流；假設(shè)要求假設(shè)要求IC028A，試估算，試估算電阻電阻 R4的阻值。的阻值。集成運放集成運放F007的部分偏置電路的部分偏置電路mA365.073.02/211/21113RCIIk3028.073.0ln028.026ln1011104CCCTIIIVRC10R4T0C1lnIIRVI版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生運用舉例運用舉例版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.6

64、.2 電流源的主要運用電流源的主要運用 1.作直流偏置電路作直流偏置電路 單管共集放大電路單管共集放大電路 晶體管晶體管T2和和T3組成鏡像組成鏡像電流源為放大管電流源為放大管T1提供穩(wěn)定提供穩(wěn)定的偏置電流的偏置電流I0，該電流不受，該電流不受基極直流偏壓動搖的影響。基極直流偏壓動搖的影響。版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.6.2 電流源的主要運用電流源的主要運用采用有源負載的單管共射放大電路采用有源負載的單管共射放大電路2.作有源負載作有源負載 以電流源取代電阻以電流源取代電阻RC，作為放大電路的負載，稱為有源負載。，作為放大電路的負載，稱為有源負載。電流源具有直流電阻小，交流電阻大的

65、特性，采用有源負載，可電流源具有直流電阻小，交流電阻大的特性，采用有源負載，可在不提高電源電壓的條件下，獲得較高的電壓增益和較寬的動態(tài)范圍。在不提高電源電壓的條件下，獲得較高的電壓增益和較寬的動態(tài)范圍。版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.6.2 電流源的主要運用電流源的主要運用n直流分析直流分析 可見電路中并不需求很高的電源可見電路中并不需求很高的電源電壓，只需電壓，只需VCCVCC和和R R相配合，就可設(shè)置相配合，就可設(shè)置適宜的適宜的Q Q點。點。RVVIBE3CCRRC2C1/211III采用有源負載的單管共射放大電路采用有源負載的單管共射放大電路版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2

66、.6.2 電流源的主要運用電流源的主要運用n交流分析交流分析采用有源負載的單管共射放大電路采用有源負載的單管共射放大電路be1ce2ce11be1L1/RrrrrVVAiov12/OceceRrr12/LceceRrr版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.6.2 電流源的主要運用電流源的主要運用2.作有源負載作有源負載單管共集放大電路單管共集放大電路ce3ce11be1ce3ce11/1/1 rrrrrVVAiov版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.7 差分放大電路差分放大電路在集成運放中，為什么要采用差分放大電路？在集成運放中，為什么要采用差分放大電路？多級放大電路通常采用如下耦合方式。多級放大電路通常采用如下耦合方式。對于直接耦合電路，零點漂移對于直接耦合電路，零點漂移(即任務(wù)點的漂移即任務(wù)點的漂移)是影響電是影響電路性能的主要要素，第一級電路的影響尤其明顯。路性能的主要要素，第一級電路的影響尤其明顯。思索到元件的集成問題，集成運放均采用直接耦合方式。思索到元件的集成問題，集成運放均采用直接耦合方式。版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生版權(quán)：孫文生2.7.1 差分放大電路的組成及特性差分