《南京郵電學(xué)院《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》第2章雙極型晶體管及其》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《南京郵電學(xué)院《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》第2章雙極型晶體管及其（151頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 1 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 21 雙 極 型 晶 體 管 的 工 作 原 理 22 晶 體 管 伏 安 特 性 曲 線 及 參 數(shù)23 晶 體 管 工 作 狀 態(tài) 分 析 及 偏 置 電 路24 放 大 器 的 組 成 及 其 性 能 指 標(biāo) 25 放 大 器 圖 解 分 析 法 26 放 大 器 的 交 流 等 效 電 路 分 析 法 27 共 集 電 極 放 大 器 和 共 基 極 放 大 器 28 放 大 器 的 級(jí) 聯(lián) 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 2 1.什 么 是

2、 勢(shì) 壘 電 容 ？ 什 么 是 擴(kuò) 散 電 容 ？2.什 么 是 晶 體 二 極 管 的 直 流 電 阻 和 交 流 電 阻 ？ 物 理 意 義 ？3.Page 19 1-1題4.Page 19 1-2題5.Page 20 1-5(a)題6.Page 20 1-6題上 次 課 內(nèi) 容 復(fù) 習(xí) ： 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 3 21 雙 極 型 晶 體 管 的 工 作 原 理 雙 極 型 晶 體 管 又 稱 為 半 導(dǎo) 體 三 極 管 、 晶 體 三 極 管 ， 簡(jiǎn) 稱 晶 體管 。 構(gòu) 成 ： 三 層 雜 質(zhì) 半 導(dǎo) 體 （ 三 個(gè) 區(qū) ） ： 發(fā) 射 區(qū) 、

3、 集 電 區(qū) 、 基 區(qū) 三 個(gè) 電 極 ： 基 極 b、 發(fā) 射 極 e、 集 電 極 c 兩 個(gè) PN結(jié) ： 基 區(qū) 與 發(fā) 射 區(qū) 之 間 的 PN結(jié) 稱 發(fā) 射 結(jié) （ e結(jié) ） 基 區(qū) 和 集 電 區(qū) 之 間 的 PN結(jié) 稱 集 電 結(jié) （ c結(jié) ） 分 類 ： NPN型 、 PNP型 結(jié) 構(gòu) ： 如 圖 21(a)所 示 。 特 點(diǎn) ： 發(fā) 射 區(qū) 相 對(duì) 基 區(qū) 重 摻 雜 ； 基 區(qū) 很 薄 ； c結(jié) 面 積 大 于 e結(jié) 面 積 。 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 4 P 集 電 極 基 極 發(fā) 射 極 集 電 結(jié)發(fā) 射 結(jié) 發(fā) 射 區(qū) 集 電 區(qū)

4、(a) NPN c e b PNP c e b b 基 區(qū) e c (b) N 襯 底 N型 外 延 PN c e b SiO 2 絕 緣 層 集 電 結(jié) 基 區(qū) 發(fā) 射 區(qū) 發(fā) 射 結(jié) 集 電 區(qū) (c) N N 圖 21晶 體 管 的 結(jié) 構(gòu) 與 符 號(hào) (a)NPN管 的 示 意 圖 ； (b)電 路 符 號(hào) ； (c)平 面 管 結(jié) 構(gòu) 剖 面 圖 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 5 211 放 大 狀 態(tài) 下 晶 體 管 中 載 流 子 的 傳 輸 過 程 晶 體 管 處 于 放 大 狀 態(tài) 的 基 本 條 件 是 ： 發(fā) 射 結(jié) 正 偏 、 集電 結(jié) 反

5、偏 。 對(duì) 晶 體 管 發(fā) 射 區(qū) 的 作 用 是 ： 向 基 區(qū) 注 入 載 流 子 ； 基 區(qū) 的 作 用 是 ： 傳 送 和 控 制 載 流 子 ； 集 電 區(qū) 的 作 用 是 ： 收 集 載 流 子 。 管 內(nèi) 載 流 子 的 運(yùn) 動(dòng) 情 況 如 圖 2-2所 示 。 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 6圖 22晶 體 管 內(nèi) 載 流 子 的 運(yùn) 動(dòng) 和 各 極 電 流 c IC e IE N P N I B R C UCC UBB R B ICBO 15V b IBN IEP IEN ICN 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 7 一 、

6、 發(fā) 射 區(qū) 向 基 區(qū) 注 入 電 子 e結(jié) 正 偏 ， 從 發(fā) 射 區(qū) 注 入 基 區(qū) 的 電 子 ， 形 成 電 子 注入 電 流 IEN。 同 時(shí) ， 從 基 區(qū) 注 入 發(fā) 射 區(qū) 的 空 穴 ， 形 成 空穴 注 入 電 流 IEP。 而 基 區(qū) 的 空 穴 濃 度 遠(yuǎn) 低 于 發(fā) 射 區(qū) 的 電子 濃 度 ， 所 以 IEPIEN， 即 發(fā) 射 結(jié) 電 流 IEIEN， 方 向 與電 子 注 入 方 向 相 反 。 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 8 二 、 電 子 在 基 區(qū) 中 的 擴(kuò) 散 與 復(fù) 合 注 入 基 區(qū) 的 電 子 ， 成 為 基 區(qū)

7、中 的 非 平 衡 少 子 ， 它 在 e結(jié)處 濃 度 最 大 ， 而 在 c結(jié) 處 濃 度 最 小 (因 c結(jié) 反 偏 ， 電 子 濃度 近 似 為 零 )。 因 此 ， 在 基 區(qū) 中 形 成 了 非 平 衡 電 子 的 濃度 差 。 在 該 濃 度 差 作 用 下 ， 注 入 基 區(qū) 的 電 子 將 繼 續(xù) 向 c結(jié) 擴(kuò) 散 。 在 擴(kuò) 散 過 程 中 ， 非 平 衡 電 子 會(huì) 與 基 區(qū) 中 的 空穴 相 遇 ， 使 部 分 電 子 因 復(fù) 合 而 失 去 。 但 由 于 基 區(qū) 很 薄且 空 穴 濃 度 又 低 ， 所 以 被 復(fù) 合 的 電 子 數(shù) 極 少 ， 而 絕 大部 分

8、電 子 都 能 擴(kuò) 散 到 c結(jié) 邊 沿 。 基 區(qū) 中 與 電 子 復(fù) 合 的 空穴 由 基 極 電 源 提 供 ， 形 成 基 區(qū) 復(fù) 合 電 流 I BN， 它 是 基 極電 流 IB的 主 要 部 分 。 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 9 三 、 擴(kuò) 散 到 集 電 結(jié) 的 電 子 被 集 電 區(qū) 收 集 集 電 結(jié) 反 偏 ， 在 結(jié) 內(nèi) 形 成 了 較 強(qiáng) 的 電 場(chǎng) ， 因 而 ，使 擴(kuò) 散 到 c結(jié) 邊 沿 的 電 子 在 該 電 場(chǎng) 作 用 下 漂 移 到 集 電 區(qū) ，形 成 集 電 區(qū) 的 收 集 電 流 ICN。 該 電 流 是 構(gòu) 成 集

9、電 極 電 流IC的 主 要 部 分 。 另 外 ， 集 電 區(qū) 和 基 區(qū) 的 少 子 在 c結(jié) 反 向 電 壓 作 用 下 ，向 對(duì) 方 漂 移 形 成 c結(jié) 反 向 飽 和 電 流 ICBO， 并 流 過 集 電 極和 基 極 支 路 ， 構(gòu) 成 IC 、 IB的 另 一 部 分 電 流 。 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 10 212電 流 分 配 關(guān) 系 1.晶 體 管 三 個(gè) 電 極 上 的 電 流 與 內(nèi) 部 載 流 子 傳 輸 形 成 的電 流 之 間 關(guān) 系 ： CNBNENE IIII (21a) (21b) CBOBNB III (21c) CB

10、OCNC III 2.共 發(fā) 射 極 直 流 電 流 放 大 系 數(shù) ： 反 映 擴(kuò) 散 到 集 電 區(qū)的 電 流 ICN與 基 區(qū) 復(fù) 合 電 流 IBN之 間 的 比 例 關(guān) 系 ， CBOB CBOCBNCN II IIII (22) 其 含 義 是 ： 基 區(qū) 每 復(fù) 合 一 個(gè) 電 子 ， 則 有 個(gè) 電 子 擴(kuò)散 到 集 電 區(qū) 去 。 值 一 般 在 20200之 間 。 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 11 確 定 了 值 之 后 ， 由 式 (21)、 (22)可 得 CEB CEOBCBOBE CEOBCBOBC III IIIII IIIII )

11、1()1()1( )1( (23a) (23b) (23c) 式 中 ： CBOCEO II )1( (24)稱 為 穿 透 電 流 。 因 ICBO很 小 ， 在 忽 略 其 影 響 時(shí) ， 則 有BE BC II II )1( (25a) (25b) 式 (25)是 今 后 電 路 分 析 中 常 用 的 關(guān) 系 式 。 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 12 3. 共 基 極 直 流 電 流 放 大 系 數(shù) ： 反 映 擴(kuò) 散 到 集 電 區(qū)的 電 流 ICN與 射 極 注 入 電 流 IEN的 比 例 關(guān) 系 ，E CBOCENCN I IIII (26)顯 然

12、 ， 1， 一 般 約 為 0.970.99。由 式 (26)、 (21)， 不 難 求 得 BCE ECBOEB ECBOEC III IIII IIII )1()1( (27a)(27c) (27b) 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 13 11BNBN BNCNEN CNENCN EE ECNE CNBNCN II III III II III III (28) (29)之 間 的 關(guān) 系與 4. ： 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 14 213 晶 體 管 的 放 大 作 用 若 在 圖 22的 UBB上 疊 加 一 幅 度 為 100

13、mV的 正 弦 電壓 ui， 則 正 向 e結(jié) 電 壓 會(huì) 引 起 相 應(yīng) 的 變 化 e極 會(huì) 產(chǎn) 生 一個(gè) 較 大 的 注 入 電 流 iE， 設(shè) 為 1mA IBN約 為10A， 該 電 流 為 信 號(hào) 源 的 輸 入 電 流 iE的 大 部 分 成 為iC0.99mA。 。 100 因 為 UCC較 高 ， 即 使 RC較 大 ， 仍 能 保 證 c結(jié) 反 偏 ，若 取 R C=2k， 則 RC上 得 到 的 信 號(hào) 電 壓 為 uo=iCRC=0.99 2=1.98V。 信 號(hào) 源 電 壓 由 100mV RC上 的 1.98V，放 大 了 約 20倍 。 第 2章 雙 極 型 晶

14、體 管 及 其 放 大 電 路 15 RC上 的 功 率 為 ： PO= mWui CC 198.199.02121 Wui iB 5.010100102121 3 而 信 號(hào) 源 的 輸 入 功 率 為 ： Pi=PO約 為 Pi的 2000倍 。 信 號(hào) 功 率 的 放 大 體 現(xiàn) 了 晶 體 管 的 放大 作 用 ， 這 是 其 區(qū) 別 于 其 它 無 源 元 件 的 電 流 和 電 壓 變 換的 主 要 特 征 。注 意 ： 晶 體 管 的 放 大 作 用 的 能 量 是由 UCC的 直 流 功 率 轉(zhuǎn) 換 而 來 的 ， 晶 體管 只 起 到 一 種 控 制 作 用 。 第 2章 雙

15、 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 16 1. 穩(wěn) 壓 二 極 管 的 特 性 ？2. 晶 體 管 的 構(gòu) 成 、 分 類 。3. 晶 體 管 處 于 放 大 狀 態(tài) 的 基 本 條 件 是 什 么 ？4. 共 發(fā) 射 極 直 流 電 流 放 大 系 數(shù) 、 共 基 極 直 流 電 流 放 大 系數(shù) 的 定 義 ， 兩 者 的 關(guān) 系 。上 次 課 內(nèi) 容 復(fù) 習(xí) ： 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 17 22 晶 體 管 伏 安 特 性 曲 線 及 參 數(shù) 晶 體 管 伏 安 特 性 曲 線 是 描 述 晶 體 管 各 極 電 流 與 極間 電 壓 關(guān) 系

16、 的 曲 線 。 三 種 基 本 接 法 (組 態(tài) )， 分 別 稱 為 共 發(fā) 射 極 、 共 集電 極 和 共 基 極 接 法 。 圖 23所 示 。 共 發(fā) 射 極 接 法 更 具 代 表 性 ， 所 以 我 們 主 要 討 論 共發(fā) 射 極 伏 安 特 性 曲 線 。 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 18(a) ce iE iC b (b) c e b iB iC (c) 輸 出 回 路輸 入 回 路 e c b iB iE 圖 23晶 體 管 的 三 種 基 本 接 法 (a)共 發(fā) 射 極 ； (b)共 集 電 極 ； (c)共 基 極 第 2章 雙 極

17、型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 19 221 晶 體 管 共 發(fā) 射 極 特 性 曲 線 晶 體 管 特 性 曲 線 包 括 輸 入 和 輸 出 兩 組 特 性 曲 線 。 一 、 共 發(fā) 射 極 輸 出 特 性 曲 線 測(cè) 量 電 路 ： 如 圖 24所 示 。 定 義 ： 共 射 輸 出 特 性 曲 線 是 以 iB為 參 變 量 時(shí) ， iC與 uCE間 的 關(guān) 系 曲 線 ， 即 常 數(shù) BiCEC ufi )(典 型 的 共 射 輸 出 特 性 曲 線 ： 如 圖 25所 示 。 輸 出 特 性 可 以劃 分 為 三 個(gè) 區(qū) 域 ， 對(duì) 應(yīng) 于 三 種 工 作 狀 態(tài) 。 現(xiàn)

18、 分 別 討 論 如 下 。 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 20 A mA V V iB iC UCC UBB RC RB uBE uCE 圖 24共 發(fā) 射 極 特 性 曲 線 測(cè) 量 電 路 uCE/V5 10 15 0 1 2 3 4 飽 和 區(qū) 截 止 區(qū) IB 40A 30A 20A 10A 0A iB ICBO 放 大 區(qū) iC/mA uCE uBE圖 25 共 射 輸 出 特 性 曲 線 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 21 1 放 大 區(qū) e結(jié) 為 正 偏 ， c結(jié) 為 反 偏 的 工 作 區(qū) 域 為 放 大 區(qū) 。特 點(diǎn)

19、： a) iC的 大 小 主 要 受 iB的 控 制 。 可 用 共 發(fā) 射 極 交 流 電 流放 大 系 數(shù) 來 表 示 這 種 控 制 能 力 ， 即 常 數(shù) CEuBCII在 特 性 曲 線 上 為 兩 條 不 同 IB曲 線 的 間 隔 。b) uCE曲 線 微 微 上 翹 。 uCEc結(jié) 反 向 電 壓 c結(jié) 寬 度 基 區(qū) 寬 度 基 區(qū) 中 電 子 與空 穴 復(fù) 合 的 機(jī) 會(huì) iB， 要 保 持 iB不 變 ， 所 以 iC將 略 有 增 大 。這 種 現(xiàn) 象 稱 為 基 區(qū) 寬 度 調(diào) 制 效 應(yīng) ， 簡(jiǎn) 稱 基 調(diào) 效 應(yīng) 。 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放

20、大 電 路 22 由 于 基 調(diào) 效 應(yīng) 很 微 弱 ， uCE在 很 大 范 圍 內(nèi) 變 化 時(shí) IC基 本不 變 。 因 此 ， 當(dāng) IB一 定 時(shí) ， 集 電 極 電 流 具 有 恒 流 特 性 。 2 飽 和 區(qū) e結(jié) 和 c結(jié) 均 處 于 正 偏 的 區(qū) 域 為 飽 和 區(qū) 。 通 常 把uCE=uBE(即 c結(jié) 零 偏 )的 情 況 稱 為 臨 界 飽 和 ， 對(duì) 應(yīng) 點(diǎn) 的 軌 跡為 臨 界 飽 和 線 。 特 點(diǎn) ：a) 在 飽 和 區(qū) ， i C不 受 iB控 制 。b) 飽 和 時(shí) ， c、 e間 的 電 壓 稱 為 飽 和 壓 降 ， 記 作 UCE(sat)。 深飽 和

21、 時(shí) ， UCE(sat)很 小 ， 此 時(shí) 三 個(gè) 電 極 間 的 電 壓 很 小 ，各 極 電 流 主 要 由 外 電 路 決 定 。 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 23 3 截 止 區(qū)e結(jié) 和 c結(jié) 均 處 于 反 偏 ， 且 iB-ICBO的 區(qū) 域 為 截 止 區(qū) 。 特 點(diǎn) ：a) 對(duì) 小 功 率 管 可 忽 略 ICEO的 影 響 認(rèn) 為 iB0時(shí) ， 管 子 即 處 于 截止 狀 態(tài) ； 對(duì) 大 功 率 管 必 須 以 iB-ICBO作 為 截 止 條 件 。b) 晶 體 管 截 止 時(shí) ， 三 個(gè) 電 極 上 的 電 流 均 為 反 向 電 流 ，

22、 相 當(dāng)于 極 間 開 路 ， 此 時(shí) 各 極 電 位 主 要 由 外 電 路 確 定 。 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 24 二 、 共 發(fā) 射 極 輸 入 特 性 曲 線 測(cè) 量 電 路 見 圖 24。 常 數(shù) CEuBEB ufi )(共 射 輸 入 特 性 曲 線 是 以 uCE為 參 變 量 時(shí) ， iB與 uBE間 的 關(guān) 系曲 線 ， 即 iB/A uBE/V0 60 90 0.5 0.7 0.9 30 UCE 0 UCE 1圖 26 共 發(fā) 射 極 輸 入 特 性 曲 線 典 型 的 共 發(fā) 射 極 輸 入 特性 曲 線 如 圖 26所 示 。 第

23、2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 25 (1)uCE1V時(shí) ， 當(dāng) uBE UBE(on)時(shí) ， 隨 著 uBE的 增 大 ， iB開 始 按 指 數(shù) 規(guī) 律 增 加 ， 而 后 近 似 按 直 線 上 升 。 (2) uCE =0時(shí) ， 晶 體 管 相 當(dāng) 于 兩 個(gè) 并 聯(lián) 的 二 極 管 ， 當(dāng) uBE0時(shí) ， iB很 大 ， 曲 線 明 顯 左 移 。 見 圖 26。 (3) 1 uCE 0時(shí) ， uCE， 曲 線 右 移 ， 特 別 工 作 在 飽 和 區(qū) 時(shí) ，移 動(dòng) 量 更 大 。(4) u BE0時(shí) ， 晶 體 管 截 止 ， iB為 反 向 電 流 。 反

24、 向 電 壓 超 過某 一 值 時(shí) ， e結(jié) 反 向 擊 穿 。 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 26 三 、 溫 度 對(duì) 晶 體 管 特 性 曲 線 的 影 響 溫 度 對(duì) 晶 體 管 的 uBE、 ICBO和 有 不 容 忽 視 的 影 響 。對(duì) uBE 、 ICBO隨 溫 度 變 化 的 規(guī) 律 與 PN結(jié) 相 同 ， 即 ：溫 度 每 升 高 1 ， uBE減 小 22.5mV；溫 度 每 升 高 10 ， ICBO增 大 一 倍 。溫 度 每 升 高 1 ， 值 增 大 0.5%1%。溫 度 對(duì) u BE、 ICBO和 的 影 響 ， 集 中 反 映 在 i

25、C隨 溫 度 的 升 高而 增 大 。 在 輸 出 特 性 曲 線 上 表 現(xiàn) 為 ： 溫 度 升 高 ， 曲 線上 移 且 間 隔 增 大 。 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 27 一 、 電 流 放 大 系 數(shù) 1共 發(fā) 射 極 直 流 電 流 放 大 系 數(shù) 和 交 流 電 流 放 大系 數(shù) 和 分 別 由 式 (22)、 (210)定 義 ， 其 數(shù) 值 可 以從 輸 出 特 性 曲 線 上 求 出 。 2 共 基 極 直 流 電 流 放 大 系 數(shù) 和 交 流 電 流 放 大系 數(shù) 由 式 (26)定 義 ， 而 定 義 為 ， u CB為 常 數(shù) 時(shí) ，

26、集電 極 電 流 變 化 量 IC與 發(fā) 射 極 電 流 變 化 量 IE之 比 ， 即 常 數(shù) BuECII (211) 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 28 說 明 ： 1. 由 于 ICBO、 ICEO都 很 小 ， 在 數(shù) 值 上 , 。 所 以 在 以 后 的 計(jì) 算 中 ， 不 再 加 以 區(qū) 分 。 2. 值 與 測(cè) 量 條 件 有 關(guān) 。 在 iC很 大 或 很 小 時(shí) ， 值 較小 。 只 有 在 iC不 大 、 不 小 時(shí) ， 值 才 比 較 大 ， 且 基 本 不隨 iC而 變 化 。 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 2

27、9 二 、 極 間 反 向 電 流 1.集 電 極 反 向 飽 和 電 流 ICBO 指 發(fā) 射 極 開 路 時(shí) ， 集 電 極基 極 間 的 反 向 電 流 。 2.集 電 極 穿 透 電 流 ICEO 指 基 極 開 路 時(shí) ， 集 電 極發(fā) 射 極 間 的 反 向 電 流 。 3. IEBO 指 集 電 極 開 路 時(shí) ， 發(fā) 射 極 基 極 間 的 反 向 電 流 。 三 、 結(jié) 電 容 結(jié) 電 容 包 括 發(fā) 射 結(jié) 電 容 C e(或 Cbe)和 集 電 結(jié) 電 容Cc(或 Cbc)。 結(jié) 電 容 影 響 晶 體 管 的 頻 率 特 性 。 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其

28、 放 大 電 路 30 四 、 晶 體 管 的 極 限 參 數(shù) 1 擊 穿 電 壓 U(BR)CBO： 指 發(fā) 射 極 開 路 時(shí) ， 集 電 極基 極 間 的 反 向 擊 穿電 壓 。 U(BR)CEO： 指 基 極 開 路 時(shí) ， 集 電 極發(fā) 射 極 間 的 反 向 擊 穿電 壓 。 U(BR)CEOU(BR)CBO。 U(BR)EBO： 指 集 電 極 開 路 時(shí) ， 發(fā) 射 極基 極 間 的 反 向 擊穿 電 壓 。 普 通 晶 體 管 該 電 壓 值 比 較 小 ， 只 有 幾 伏 。 2 集 電 極 最 大 允 許 電 流 I CM ICM指 下 降 到 正 常 值 的 2/3時(shí)

29、 所 對(duì) 應(yīng) 的 集 電 極 電 流（ ic） 。 當(dāng) ic ICM時(shí) ， 將 嚴(yán) 重 下 降 。 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 31 3 集 電 極 最 大 允 許 耗 散 功 率 PCM 指 Jc因 受 熱 而 引 起 管 子 參 數(shù) 變 化 不 超 過 規(guī) 定 值 時(shí) ， 允 許Jc耗 散 的 最 大 功 率 。 PCM與 管 芯 的 材 料 、 大 小 、 散 熱 條 件及 環(huán) 境 溫 度 等 因 素 有 關(guān) 。 由 PCM=ICUCE可 知 ， PCM在 輸 出特 性 曲 線 上 為 一 條 雙 曲 線 ， 稱 為 PCM功 耗 線 。 在 共 射 極 輸

30、 出 特 性 曲 線 上 ， 由 極 限 參 數(shù) ICM、 U（ BR） CEO和PCM所 限 定 的 區(qū) 域 稱 為 晶 體 管 的 安 全 工 作 區(qū) 。 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 32uCE工 作 區(qū) iC 0 安 全 ICM U(BR)CEO PCM 圖 27 晶 體 管 的 安 全 工 作 區(qū) 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 33 23 晶 體 管 工 作 狀 態(tài) 分 析 及 偏 置 電 路 231晶 體 管 的 直 流 模 型 1 靜 態(tài) 工 作 點(diǎn) （ 簡(jiǎn) 稱 Q點(diǎn) ） ： 由 外 電 路 偏 置 的 晶 體 管 ， 其

31、各 極 直 流 電 流 和 極 間直 流 電 壓 所 對(duì) 應(yīng) 的 伏 安 特 性 曲 線 上 的 一 個(gè) 點(diǎn) 。 2 晶 體 管 伏 安 特 性 的 折 線 近 似 晶 體 管 輸 入 、 輸 出 特 性 曲 線 的 折 線 近 似 如 圖 2-8所 示 3 晶 體 管 三 種 工 作 狀 態(tài) 的 直 流 模 型 如 圖 2-9所 示 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 34圖 28晶 體 管 伏 安 特 性 曲 線 的 折 線 近 似(a)輸 入 特 性 近 似 ； (b)輸 出 特 性 近 似uBE 0 uCE iC 0 iB (a) UBE(on) UCE(sat)

32、 IB 0 (b) 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 35(a)e b c (b) e b c IB IB UBE(on) (c) e b c UBE(on) UCE(sat) 圖 29晶 體 管 三 種 狀 態(tài) 的 直 流 模 型 (a)截 止 狀 態(tài) 模 型 ； (b)放 大 狀 態(tài) 模 型 ； (c)飽 和 狀 態(tài) 模 型 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 36 例 1 晶 體 管 電 路 如 圖 210(a)所 示 。 若 已 知 晶 體 管工 作 在 放 大 狀 態(tài) ， =100， 試 計(jì) 算 晶 體 管 的 IBQ,ICQ和UCEQ。

33、 ICQ UCEQ 270kRB UBB 6V IBQ UCC12V RC3k (a) 圖 210晶 體 管 直 流 電 路 分 析 (a)電 路 ； (b)直 流 等 效 電 路 e RB (b) UBE(on) b IBQ IBQ c ICQ UCC RC UCEQ 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 37 解 因 為 UBB使 Je正 偏 ， UCC使 Jc反 偏 ， 所 以 晶 體 管可 以 工 作 在 放 大 狀 態(tài) 。 用 圖 29(b)的 模 型 代 替 晶 體 管 ，便 得 到 圖 2-10(b)所 示 的 直 流 等 效 電 路 ， 則)(onBEBBQ

34、BB URIU mRUUI B onBEBBBQ 02.02707.06)(所 以 mII BQCQ 202.0100 VRIUU CCQCCCEQ 63212 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 38 232晶 體 管 工 作 狀 態(tài) 分 析 通 常 情 況 下 ， 晶 體 管 可 化 為 圖 211(a)所 示 的 一 般 形 式 。 1.若 U BBUEE+UBE(on),且 UBB IBQ， 因 此 ，RB1、 RB2越 小 越 好 ， 但 過 小 將 增 大 UCC的 無 謂 損 耗 。 兩 者 要兼 顧 ， 通 常 取 1I 鍺 管 ）硅 管 ）()2010(

35、 ()105( BQBQII (216a)并 兼 顧 RE和 UCEQ而 取 CCB UU )3151( (216b) 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 51 RB1 UCC RC RE (a) RB2 圖 215分 壓 式 偏 置 電 路 (a)電 路 ； (b)用 戴 文 寧 定 理 等 效 后 的 電 路 UCC RC RE (b) RB ICQ UBB IBQ 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 52 分 析 ： 電 路 的 基 極 端 用 戴 維 南 定 理 等 效 ， 如 圖215(b) 。 其 中 ： RB=RB1RB2,UBB=UC

36、CRB2/(RB1+RB2)。 工 作 點(diǎn) 估 算 為 （ RB1、 RB2取 值 不 大 ） ： CCBB BBBB E onBEBBEQCQ URR RUU RUUII 21 2 )( (217a)(217b) 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 53 例 3 電 路 如 圖 215(a)所 示 。 已 知=100,UCC=12V,RB1=39k,RB2=25k,RC=RE=2k， 試 計(jì)算 工 作 點(diǎn) ICQ和 UCEQ。 解 kRRR BBB 15253921 VRRIUU ECCQCCCEQ 4.4)22(9.112)( mAII BQCQ 9.1019.010

37、0 mARR UUI EB onBEBBBQ 019.0210115 7.07.4)1( )( VURR RU CCBB BBB 4.11225392521 2 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 54 若 按 估 算 法 直 接 求 ICQ， 由 式 (217a)可 得 mARUUI E onBEBBCQ 22 7.07.4)( 顯 然 兩 者 誤 差 很 小 。 因 此 ， 在 今 后 分 析 中 可 按 估 算法 來 求 工 作 點(diǎn) 。 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 55 上 次 課 內(nèi) 容 復(fù) 習(xí) ：1.靜 態(tài) 工 作 點(diǎn) 的 概 念

38、。2.畫 出 晶 體 管 三 種 工 作 狀 態(tài) 下 直 流 模 型 。3.判 斷 圖 示 電 路 的 工 作 狀 態(tài) 。 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 56 24放 大 器 的 組 成 及 其 性 能 指 標(biāo) 所 謂 放 大 ， 是 在 保 持 信 號(hào) 不 失 真 的 前 提 下 ， 使 其 由 小 變大 、 由 弱 變 強(qiáng) 。本 節(jié) 介 紹 ： 小 信 號(hào) 放 大 器 的 組 成 原 理 ， 簡(jiǎn) 要 介 紹 放 大 器的 性 能 指 標(biāo) ， 二 端 口 網(wǎng) 絡(luò) 的 一 般 模 型 。 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 57 241基 本

39、放 大 器 的 組 成 原 則 由 一 個(gè) 晶 體 管 構(gòu) 成 的 單 級(jí) 放 大 器 稱 為 基 本 放 大 器 。 根 據(jù) 輸 入 、 輸 出 回 路 公 共 端 所 接 的 電 極 不 同 ， 實(shí) 際 有共 射 極 、 共 集 電 極 和 共 基 極 三 種 基 本 (組 態(tài) )放 大 器 。 下 面 以 最 常 用 的 共 射 電 路 為 例 來 說 明 放 大 器 的 一 般 組成 原 理 。 共 射 極 放 大 電 路 如 圖 216所 示 。U CC為 直 流 電 源 RB為 基 極 偏 置 電 阻RC為 集 電 極 負(fù) 載 電 阻 。 RL： 負(fù) 載 電 阻C1、 C2： 隔

40、直 電 容 或 耦 合 電 容 ， “ 隔 直 通 交 ” ， 這 種 方式 連 接 的 放 大 器 稱 為 阻 容 耦 合 放 大 器 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 58 RC Uo Us V Rs Ui C1 RB (UCC) C2 RL UCC 圖 216共 射 極 放 大 電 路 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 59 晶 體 管 組 成 放 大 器 的 原 則 ： (1) 晶 體 管 必 須 偏 置 在 放 大 狀 態(tài) ， 并 設(shè) 置 有 合 適 的工 作 點(diǎn) 。 (2)輸 入 信 號(hào) 必 須 加 在 Je上 。 (3)必 須 設(shè)

41、置 合 理 的 信 號(hào) 通 路 。 不 能 破 壞 已 設(shè) 定 好的 直 流 工 作 點(diǎn) ， 并 盡 可 能 減 小 信 號(hào) 通 路 中 的 損 耗 。 因此 常 采 用 阻 容 耦 合 連 接 方 式 。 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 60 242直 流 通 路 和 交 流 通 路 放 大 器 的 定 量 分 析 主 要 是 兩 個(gè) 方 面 ： 直 流 （ 靜 態(tài) ） 工 作 點(diǎn) 分 析 （ ui=0時(shí) ） 分 析 對(duì) 象 ： 直 流 成分 直 流 通 路 交 流 （ 動(dòng) 態(tài) ） 性 能 分 析 分 析 對(duì) 象 ： 交 流 成 分 交 流 通 路 作 直 流 通

42、路 方 法 ： C開 路 ， L短 路 ， 直 流 電 源 保 留 。作 交 流 通 路 方 法 ： 電 抗 極 小 的 大 C和 小 L短 路 ， 電 抗 極 大 的小 C和 大 L開 路 ， 電 抗 不 容 忽 略 的 C和 L保 留 ， 直 流 電 源 短 路 。（ 一 般 ： C短 路 ， L開 路 ， 直 流 電 源 短 路 ） 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 61 圖 2-16的 直 流 通 路 和 交 流 通 路 如 圖 2-17所 示 圖 217共 射 放 大 器 的 交 、 直 流 通 路 (a)直 流 通 路 ； (b)交 流 通 路RB UCCR

43、C RC UoUs Rs RB RL (a) (b) 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 62 243放 大 器 的 主 要 性 能 指 標(biāo) 放 大 器 可 等 效 為 一 個(gè) 有 源 二 端 口 網(wǎng) 絡(luò) 如 圖 2-18所 示 。 線 性 放 大 器 I o RL Uo Ui I i圖 218放 大 器 等 效 為 有 源 二 端 口 網(wǎng) 絡(luò) 的 框 圖 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 63 一 、 放 大 倍 數(shù) （ 或 增 益 ） A 放 大 器 的 輸 出 量 與 輸 入 量 的 比 值 。 根 據(jù) 處 理 的 輸入 量 和 所 需 的

44、輸 出 量 不 同 ， 有 如 下 四 種 不 同 定 義 的 放大 倍 數(shù) ： 電 壓 放 大 倍 數(shù) （ 無 量 綱 ）電 流 放 大 倍 數(shù) （ 無 量 綱 ）互 導(dǎo) 放 大 倍 數(shù) （ 西 門 子 ）互 阻 放 大 倍 數(shù) （ 歐 姆 ） ior iog ioi iou IUA UIA IIA UUA (219a) (219b) (219c) (219d) 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 64 有 時(shí) ， Au和 Ai可 取 分 貝 (dB)為 單 位 ， 即 ),(lg20),(lg20 dBIIAdBUUA ioiiou (220) 二 、 輸 入 電 阻

45、 Ri 定 義 ： 從 放 大 器 輸 入 端 看 進(jìn) 去 的 電 阻 ， 即 iii IUR (221) Ri表 征 放 大 器 從 信 號(hào) 源 獲 得 信 號(hào) 的 多 少 。 對(duì) 低 阻電 壓 源 ， Ri越 大 ， 放 大 器 從 信 號(hào) 源 獲 得 的 電 壓 就 越 大 ；對(duì) 高 阻 電 流 源 ， Ri越 小 ， 放 大 器 從 信 號(hào) 源 獲 得 的 電 流就 越 大 。 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 65 三 、 輸 出 電 阻 Ro 定 義 ： 從 放 大 器 輸 出 端 看 進(jìn) 去 的 電 阻 。 由 圖 218所 示 ， 根 據(jù) 戴 維 南 定

46、 理 ， 可 得0I0 s 或sUooo IUR (222)Ro是 一 個(gè) 表 征 放 大 器 帶 負(fù) 載 能 力 的 參 數(shù) 。 電 壓 輸 出 。 Ro越 小 ， 帶 負(fù) 載 能 力 越 強(qiáng) ， 即 負(fù) 載 變 化 時(shí)放 大 器 輸 出 給 負(fù) 載 的 電 壓 基 本 不 變 。 電 流 輸 出 。 Ro越 大 ， 帶 負(fù) 載 能 力 越 強(qiáng) ， 即 負(fù) 載 變 化 時(shí)放 大 器 輸 出 給 負(fù) 載 的 電 流 基 本 不 變 。 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 66 如 圖 219所 示 。 圖 中 ， Auo,Aro分 別 表 示 負(fù) 載 開 路時(shí) 的 電 壓

47、 、 互 阻 放 大 倍 數(shù) ， 而 Ais,Ags則 分 別 表 示 負(fù) 載 短路 時(shí) 的 電 流 、 互 導(dǎo) 放 大 倍 數(shù) 。 Is AisIi RLRs Ri Ro (b) IoIi Us AuoUi RL Rs Ui Ri Ro Uo (a) AgsUi RLRi Ro (c) Io Us Rs Ui AroIi RLRi Ro Uo (d) Is Ii Ro 圖 219放 大 器 二 端 口 網(wǎng) 絡(luò) 模 型 (a)電 壓 放 大 器 ； (b)電 流 放 大 器 ； (c)互 導(dǎo) 放 大 器 ； (d)互 阻 放 大 器 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 6

48、7 四 、 非 線 性 失 真 系 數(shù) THD 當(dāng) 輸 入 某 一 頻 率 的 正 弦 信 號(hào) 時(shí) ， 其 輸 出 電 流 波 形 中除 基 波 成 分 之 外 ， 還 包 含 有 一 定 數(shù) 量 的 諧 波 。 定 義 放大 器 非 線 性 失 真 系 數(shù) 為 ： mn nmI ITHD 12 2 (223) 式 中 I1m為 輸 出 電 流 的 基 波 幅 值 ， Inm為 二 次 諧 波 以上 的 各 諧 波 分 量 幅 值 。 由 于 小 信 號(hào) 放 大 時(shí) 非 線 性 失 真很 小 ， 所 以 只 有 在 大 信 號(hào) 工 作 時(shí) 才 考 慮 THD指 標(biāo) 。 第 2章 雙 極 型 晶

49、 體 管 及 其 放 大 電 路 68 五 、 線 性 失 真 放 大 電 路 中 電 抗 元 件 (主 要 是 電 容 )的 存 在 ， 因 而放 大 器 對(duì) 信 號(hào) 中 的 不 同 頻 率 分 量 具 有 不 同 的 放 大 倍 數(shù)和 附 加 相 移 ， 造 成 輸 出 信 號(hào) 中 各 頻 率 分 量 間 大 小 比 例和 相 位 關(guān) 系 發(fā) 生 變 化 ， 從 而 導(dǎo) 致 輸 出 波 形 相 對(duì) 于 輸 入波 形 產(chǎn) 生 畸 變 。 通 常 將 這 種 輸 出 波 形 的 畸 變 稱 為 放 大器 的 線 性 失 真 或 頻 率 失 真 。 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放

50、大 電 路 69 各 類 符 號(hào) 的 表 示 說 明 ： (以 集 電 極 電 流 為 例 ) ICQ-集 電 極 靜 態(tài) 電 流 ic集 電 極 電 流 交 流 分 量 iC集 電 極 總 電 流 (iC=ICQ+ic) Ic集 電 極 電 流 交 流 分 量 有 效 值 Icm集 電 極 電 流 交 流 分 量 最 大 值 IC集 電 極 電 流 變 化 量 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 70 放 大 器 的 分 析 方 法 主 要 有 兩 種 ： 圖 解 法 ： 在 晶 體 管 特 性 曲 線 上 通 過 作 圖 確 定 工 作 點(diǎn) 及 其在 信 號(hào) 作 用

51、下 的 相 對(duì) 變 化 量 。 （ 輔 助 方 法 ） 特 點(diǎn) ： 形 象 、 直 觀 ， 對(duì) 理 解 放 大 原 理 、 波 形 關(guān) 系 及 非線 性 失 真 有 幫 助 ， 但 對(duì) 于 小 信 號(hào) 放 大 器 ， 用 圖 解 法 難以 準(zhǔn) 確 地 進(jìn) 行 定 量 分 析 。 等 效 電 路 法 ： 利 用 器 件 模 型 進(jìn) 行 電 路 分 析 的 方 法 。 （ 主要 方 法 ） 特 點(diǎn) ： 運(yùn) 算 簡(jiǎn) 便 ， 結(jié) 果 誤 差 小 25 放 大 器 圖 解 分 析 法 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 71 251直 流 圖 解 分 析 直 流 圖 解 分 析 是

52、 在 晶 體 管 特 性 曲 線 上 ， 用 作 圖 的方 法 確 定 出 直 流 工 作 點(diǎn) ， 求 出 IBQ、 UBEQ和 ICQ、 UCEQ。一 、 IBQ、 UBEQ的 求 解 一 般 不 用 圖 解 法 確 定 ， 而 用 估 算 法 。 UBEQ=0.7（ 硅 管 ） 或 0.3（ 鍺 管 ）二 、 I CQ、 UCEQ的 求 解 對(duì) 圖 2-16 可 作 其 直 流 通 路 如 圖 2-20(a)所 示 在 集 電 極 輸 出回 路 ， 可 列 出 如 下 一 組 方 程 ： B onBECCBQ RUUI )(無 RE時(shí) ： 此 式 視 具 體 電 路 而 不 同 第 2章

53、雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 72 RB UCC RC (a) RC Uo Ui RB RL (b) IBQ ICQ UCEQ iB iC UCE圖 220共 射 放 大 器 的 直 流 、 交 流 通 路 (a)直 流 通 路 ； (b)交 流 通 路 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 73 如 圖 221(a)所 示 。 M(0， Ucc/Rc)、 N(Ucc， 0)，MN的 斜 率 為 -1/Rc， MN與 iB=IBQ的 交 點(diǎn) 為 Q點(diǎn) ， Q點(diǎn) 是上 述 兩 個(gè) 方 程 組 成 方 程 組 的 解 。 因 而 ， 量 得 Q點(diǎn) 的 縱 坐標(biāo)

54、 為 ICQ， 橫 坐 標(biāo) 則 為 UCEQ。 直 流 負(fù) 載 線 方 程特 性 曲 線 方 程 CCCCCE IiCEC RiUu ufi BQB)( (224a) (224b) 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 74 iB IBQ u CE 0 N Q M iC U CEQ U CC I CQ UCC RC (a) 圖 221放 大 器 的 直 流 圖 解 分 析 (a)直 流 負(fù) 載 線 與 Q點(diǎn) ； (b)Q點(diǎn) 與 RB、 RC的 關(guān) 系 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 75 圖 221放 大 器 的 直 流 圖 解 分 析 (a)直

55、流 負(fù) 載 線 與 Q點(diǎn) ； (b)Q點(diǎn) 與 RB、 RC的 關(guān) 系(b) uCE/V2 10 1201 23 40A30A20A10AiC/mA 4 6 84 M NQ RBQ3Q2 Q4RC RB Q1 RC 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 76 例 4 在 圖 220(a)電 路 中 ， 若 RB=560k,RC=3k, UCC=12V， 晶 體 管 的 輸 出 特 性 曲 線 如 圖 221(b)所 示 ，試 用 圖 解 法 確 定 直 流 工 作 點(diǎn) 。 解 取 UBEQ=0.7V， 則 2002.05607.012 mRUUI B BEQCCBQ 在 特

56、性 曲 線 上 找 出 M、 N點(diǎn) M (0， Ucc/Rc)即 M(0V， 4mA)； N(Ucc， 0)即 N(12V， 0mA) 連 接 MN得 直 流 負(fù) 載 線 ， 其 與 I BQ=20A特 性 曲 線 的 交 點(diǎn) Q即 為直 流 工 作 點(diǎn) ， 從 圖 中 測(cè) 得 Q點(diǎn) 坐 標(biāo) 為 ICQ=2mA， UCEQ=6V。 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 77 從 圖 2-20(b)， 可 見 ：RB IBQ Q點(diǎn) 沿 直 流 負(fù) 載 線 下 移 ， 靠 近 截 止 區(qū)RB IBQ Q點(diǎn) 沿 直 流 負(fù) 載 線 上 移 ， 靠 近 飽 和 區(qū)RC M點(diǎn) 沿 縱

57、 軸 下 移（ N點(diǎn) 不 變 ） Q點(diǎn) 沿 特 性 曲 線 左移 ， 靠 近 飽 和 區(qū) 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 78 252交 流 圖 解 分 析 LCEC R1uik (225) 對(duì) 圖 2-16 可 作 其 交 流 通 路 如 圖 2-20(b)所 示 。 Je的 電 壓 uB=Ui+UBEQ， 所 以 Q點(diǎn) 沿 輸 入 特 性 曲 線 上 下 移 動(dòng) ，使 iB也 形 成 如 圖 2-22所 示 的 變 化 曲 線 。 根 據(jù) iB的 變 化 可 在 輸 出 特 性 曲 線 上 依 據(jù) 交 流 負(fù) 載 線 ， 分 別作 出 iC、 uCE的 變 化 曲

58、 線 。 一 、 交 流 負(fù) 載 線 的 定 義iB變 化 時(shí) 瞬 時(shí) 工 作 點(diǎn) 移 動(dòng) 的 軌 跡 稱 為 交 流 負(fù) 載 線 。二 、 交 流 負(fù) 載 線 的 斜 率由 交 流 通 路 可 知 ， 集 電 極 回 路 約 束 i C和 uCE的 關(guān) 系 為 ： 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 79 依 據(jù) 交 流 負(fù) 載 線 作 出 的 iC、 uCE的 變 化 曲 線 如 圖 2-22(b)所 示 。(iCuCE) 三 、 交 流 負(fù) 載 線 的 作 法具 體 作 法 為 ： 令 iC=ICQ， 在 橫 坐 標(biāo) 上 從 UCEQ點(diǎn) 向 右 量 取 ICQ的 電

59、 壓 即 可 得 A點(diǎn) ， 連 接 AQ即 得 交 流 負(fù) 載 線 。 如 圖 2-22(b)所 示 。 LR 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 80 圖 222放 大 器 的 交 流 圖 解 分 析 (a)輸 入 回 路 的 工 作 波 形 ； (b)輸 出 回 路 的 工 作 波 形 iB IBQ t iB IBQ uBE uBE t iBmax iBmin Q UBEQ (a) 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 81 圖 222放 大 器 的 交 流 圖 解 分 析 (a)輸 入 回 路 的 工 作 波 形 ； (b)輸 出 回 路 的 工

60、 作 波 形 Q iC iBmax iBmin iC ICQ t t uCE uCE UCCUCEQ I CQRL ICQ UCC RC 交 流 負(fù) 載 線 k RC 1 Q1 Q2 IBQ (b) A L 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 82 輸 入 正 弦 電 壓 下 ， 放 大 管 各 極 電 流 和 極 間 電 壓 的波 形 ， 如 圖 223所 示 。 觀 察 這 些 波 形 ， 可 以 得 出 以 下幾 點(diǎn) 結(jié) 論 ： (1)各 極 電 流 方 向 、 極 間 電 壓 極 性 保 持 不 變 。 在 Q點(diǎn) 附 近 按 輸 入 信 號(hào) 規(guī) 律 變 化 。 即

61、 在 Q點(diǎn) 處 的 直 流 量 上 疊加 一 個(gè) 交 流 分 量 ， 所 以 分 析 時(shí) 直 流 計(jì) 算 和 交 流 計(jì) 算 可分 開 。 (2)直 流 量 保 證 了 交 流 量 的 不 失 真 。 (3)放 大 器 的 輸 出 與 輸 入 信 號(hào) 是 反 相 （ 或 稱 倒 相 ）的 。 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 83 t ui t uBE UBEQ iB t IBQ iC t ICQ uCE t UCEQ uo 0 0 0 0 0 0 t 圖 223共 射 極 放 大 器 的 電 壓 、 電 流 波 形 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電

62、 路 84 253直 流 工 作 點(diǎn) 與 放 大 器 非 線 性 失 真 的 關(guān) 系 Q點(diǎn) 過 低 動(dòng) 態(tài) 工 作 點(diǎn) 進(jìn) 入 截 止 區(qū) ， 出 現(xiàn) 截 止 失 真 。對(duì) NPN管 的 共 射 極 放 大 器 ， 發(fā) 生 截 止 失 真 時(shí) ， 其 輸 出 電壓 出 現(xiàn) “ 胖 頂 ” 的 現(xiàn) 象 （ 頂 部 限 幅 ） ， 如 圖 2-24(a)所 示 。 Q點(diǎn) 過 高 動(dòng) 態(tài) 工 作 點(diǎn) 進(jìn) 入 飽 和 區(qū) ， 出 現(xiàn) 飽 和 失 真 。對(duì) NPN管 的 共 射 極 放 大 器 ， 發(fā) 生 飽 和 失 真 時(shí) ， 其 輸 出 電壓 出 現(xiàn) “ 削 頂 ” 現(xiàn) 象 （ 底 部 限 幅 ）

63、， 如 圖 2-24(b)所 示 。 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 85 Q 交 流 負(fù) 載 線 iC 0t0 iC i B uCE uCE 0 t (a)圖 224 Q點(diǎn) 不 合 適 產(chǎn) 生 的 非 線 性 失 真 (a)截 止 失 真 ； (b)飽 和 失 真 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 86圖 224 Q點(diǎn) 不 合 適 產(chǎn) 生 的 非 線 性 失 真 (a)截 止 失 真 ； (b)飽 和 失 真 Q 交 流 負(fù) 載 線 iC iC iB 0t u CE uCE 0 (b) t 0 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大

64、 電 路 87 保 證 輸 出 不 失 真 的 輸 出 電 壓 的 最 大 值 稱 為 放 大 器輸 出 動(dòng) 態(tài) 范 圍 。 截 止 失 真 確 定 的 最 大 不 失 真 輸 出 電 壓 的 幅 度 為 ： LCQom RIU (226a) 飽 和 失 真 確 定 的 最 大 不 失 真 輸 出 電 壓 的 幅 度 為 ：(226b) CESCEQom UUU 上 兩 式 中 ， 較 小 的 即 為 放 大 器 最 大 不 失 真 輸 出 電 壓 的 幅 度 ，而 輸 出 動(dòng) 態(tài) 范 圍 則 為 該 幅 度 的 兩 倍 ， 即 ： Uopp=2Uom 要 使 晶 體 管 的 輸 出 動(dòng) 態(tài)

65、范 圍 最 大 ， Q點(diǎn) 應(yīng) 選 在 直 流 負(fù) 載 線 的中 點(diǎn) 處 。 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 88 26 放 大 器 的 交 流 等 效 電 路 分 析 法 261 晶 體 管 交 流 小 信 號(hào) 電 路 模 型 根 據(jù) 導(dǎo) 出 的 方 法 不 同 ， 晶 體 管 交 流 小 信 號(hào) 電路 模 型 可 分 為 兩 類 ： 物 理 型 電 路 模 型 （ 如 ： 混 合 型 電 路 模 型 ） ； 網(wǎng) 絡(luò) 參 數(shù) 模 型 （ 如 ： H參 數(shù) 電 路 模 型 ）它 們 是 等 價(jià) 的 ， 相 互 之 間 可 以 進(jìn) 行 轉(zhuǎn) 換 。 第 2章 雙 極 型 晶

66、 體 管 及 其 放 大 電 路 89 一 、 混 合 型 電 路 模 型 工 作 在 放 大 狀 態(tài) 下 的 共 射 極 晶 體 管 如 圖 225(a)所 示 。 圖 225晶 體 管 放 大 過 程 分 析 及 電 路 模 型 (a)共 發(fā) 射 極 晶 體 管 ； (b)電 路 模 型uceib ube ic(a) gmubeube ucerbe rcerbcb ce(b) 第 2章 雙 極 型 晶 體 管 及 其 放 大 電 路 90 1.交 流 結(jié) 電 阻 rbe： 等 效 晶 體 管 輸 入 端 ube控 制 iB的 作 用 ， 其大 小 為 靜 態(tài) 工 作 點(diǎn) 處 uBE對(duì) iB的 偏 導(dǎo) 值 ， 即 beQBEebeQEBEe eQEBEBEQBBEbbebe iiiiiuiur riuiiiuiur 1, )1(式 中 (228) Je交 流 電 阻 Re等 效 到 基 極 的 折 合 系 數(shù)TBEUuSE eIi EQTUSTQBEEe IUeIUuir TUBEQ /1 11又 因 為 ： 則 （ 一 ） 忽 略 寄 生 效 應(yīng) 分 析 第 2章 雙 極 型 晶