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1、07 二月 2024模擬電子技術(shù)1第二章第二章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路2-1 雙極型晶體管的工作原理雙極型晶體管的工作原理2-1-1 放大狀態(tài)下晶體管中載流子的傳輸過程放大狀態(tài)下晶體管中載流子的傳輸過程一、發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子一、發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子二、電子在基區(qū)中邊擴散邊復(fù)合二、電子在基區(qū)中邊擴散邊復(fù)合三、擴散到集電結(jié)的電子被集電區(qū)收集三、擴散到集電結(jié)的電子被集電區(qū)收集2-1-2 電流分配關(guān)系電流分配關(guān)系一、直流電流放大系數(shù)一、直流電流放大系數(shù)二、二、IC、IE、IB、三者關(guān)系、三者關(guān)系07 二月 2024模擬電子技術(shù)222 晶體管伏安特性曲線及參數(shù)晶體管伏安特性曲

2、線及參數(shù)221 晶體管共發(fā)射極特性曲線晶體管共發(fā)射極特性曲線一、共發(fā)射極輸出特性曲線一、共發(fā)射極輸出特性曲線1.放大區(qū)2.飽和區(qū)3.截止區(qū)二、共發(fā)射極輸入特性曲線二、共發(fā)射極輸入特性曲線三、溫度對晶體管特性曲線的影響三、溫度對晶體管特性曲線的影響07 二月 2024模擬電子技術(shù)32-2-2 晶體管的主要參數(shù)晶體管的主要參數(shù) 一、電流放大系數(shù)一、電流放大系數(shù)二、極間反向電流二、極間反向電流三、三、結(jié)電容結(jié)電容四、晶體管的極限參數(shù)四、晶體管的極限參數(shù)23 晶體管直流工作狀態(tài)分析及偏置電路晶體管直流工作狀態(tài)分析及偏置電路231晶體管的直流模型晶體管的直流模型232晶體管直流工作狀態(tài)分析晶體管直流工作

3、狀態(tài)分析07 二月 2024模擬電子技術(shù)4233 放大狀態(tài)下的偏置電路放大狀態(tài)下的偏置電路一、固定偏流電路一、固定偏流電路二、電流負反饋型偏置電路二、電流負反饋型偏置電路三、分壓式偏置電路三、分壓式偏置電路24放大器的組成及其性能指標放大器的組成及其性能指標241 基本放大器的組成原則基本放大器的組成原則242 直流通路和交流通路直流通路和交流通路07 二月 2024模擬電子技術(shù)5243放大器的主要性能指標放大器的主要性能指標一、放大倍數(shù)一、放大倍數(shù)A二、輸入電阻二、輸入電阻 Ri三、輸出電阻三、輸出電阻Ro四、非線性失真系數(shù)四、非線性失真系數(shù)THD五、線性失真五、線性失真25 放大器圖解分析

4、法放大器圖解分析法251 直流圖解分析直流圖解分析252 交流圖解分析交流圖解分析253 直流工作點與放大器非線性失真的關(guān)系直流工作點與放大器非線性失真的關(guān)系07 二月 2024模擬電子技術(shù)626 放大器的交流等效電路分析法放大器的交流等效電路分析法261 晶體管交流小信號電路模型晶體管交流小信號電路模型一、混合一、混合型電路模型型電路模型二、低頻二、低頻H參數(shù)電路模型參數(shù)電路模型262 共射極放大器的交流等效電路分析法共射極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共集電極放大器和共基極放大器271共集電極放大器共集電極放大器272共基極放大器共基極放大器273 三種基本放

5、大器性能比較三種基本放大器性能比較07 二月 2024模擬電子技術(shù)728 放大器的級聯(lián)放大器的級聯(lián) 281級間耦合方式級間耦合方式282級聯(lián)放大器的性能指標計算級聯(lián)放大器的性能指標計算283 組合放大器組合放大器一、一、CCCE和和CECC組合放大器組合放大器二、二、CECB組合放大器組合放大器作業(yè)作業(yè)07 二月 2024模擬電子技術(shù)8（1）掌握雙極型晶體管的工作原理、特性和參數(shù)。）掌握雙極型晶體管的工作原理、特性和參數(shù)。（2）掌握雙極型晶體管的大信號和小信號模型。了）掌握雙極型晶體管的大信號和小信號模型。了解模型參數(shù)的含義。解模型參數(shù)的含義。（3）掌握晶體管基本放大器的組成、工作原理及性）掌

6、握晶體管基本放大器的組成、工作原理及性能特點。能特點。（4）掌握靜態(tài)工作點的基本概念和偏置電路的估算。）掌握靜態(tài)工作點的基本概念和偏置電路的估算。（5）掌握圖解分析方法和小信號等效電路分析方法，）掌握圖解分析方法和小信號等效電路分析方法，掌握動態(tài)參數(shù)（掌握動態(tài)參數(shù)（）的分析方法。）的分析方法。（6）掌握多級放大電路動態(tài)參數(shù)的分析方法。）掌握多級放大電路動態(tài)參數(shù)的分析方法。第二章第二章 雙極型晶體管及其放大電路雙極型晶體管及其放大電路07 二月 2024模擬電子技術(shù)9ecb發(fā)射極發(fā)射極基極基極集電極集電極發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電結(jié)基區(qū)基區(qū)發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)集電區(qū)NPNcbeNPNPNPcbe(a)

7、NPN管的管的原理結(jié)構(gòu)原理結(jié)構(gòu)示意圖示意圖(b)電路符號電路符號2-1 雙極型晶體管的工作原理雙極型晶體管的工作原理Base collector emitter BJT(Bipolar Junction Transistor)，簡稱晶體管晶體管或三極管。三極管。07 二月 2024模擬電子技術(shù)10(c)平面管結(jié)構(gòu)剖面圖平面管結(jié)構(gòu)剖面圖圖圖2-1 晶體管的結(jié)構(gòu)與符號晶體管的結(jié)構(gòu)與符號07 二月 2024模擬電子技術(shù)11結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點 1.三區(qū)二結(jié)三區(qū)二結(jié)2.基區(qū)很?。◣讉€微米至幾十個微米）基區(qū)很薄（幾個微米至幾十個微米）3.e區(qū)重摻雜、區(qū)重摻雜、c區(qū)輕摻雜、區(qū)輕摻雜、b區(qū)摻雜最輕區(qū)摻雜最輕4.

8、Sc結(jié)結(jié)Se結(jié)結(jié)07 二月 2024模擬電子技術(shù)12 2-1-1放大狀態(tài)下晶體管中載流子的傳輸過程放大狀態(tài)下晶體管中載流子的傳輸過程一、發(fā)射區(qū)向基區(qū)一、發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入注入電子電子二、電子在基區(qū)中邊二、電子在基區(qū)中邊擴散擴散邊復(fù)合邊復(fù)合三、擴散到集電結(jié)的電子被集電區(qū)三、擴散到集電結(jié)的電子被集電區(qū)收集收集（發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏）（發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏）基區(qū)從厚變薄，兩個基區(qū)從厚變薄，兩個PN結(jié)演變?yōu)槿龢O管，這是量結(jié)演變?yōu)槿龢O管，這是量變引起質(zhì)變的一個實例。變引起質(zhì)變的一個實例。07 二月 2024模擬電子技術(shù)13圖圖22 晶體管內(nèi)載流子的運動和各極電流晶體管內(nèi)載流子的運動和各極電流cICeI

9、ENPNIBRCUCCUBBRBICBO15VbIBNIEPIENICN雙極型三極管的電流傳輸關(guān)系雙極型三極管的電流傳輸關(guān)系.avi07 二月 2024模擬電子技術(shù)142-1-2 電流分配關(guān)系電流分配關(guān)系cICeIENPNIBRCUCCUBBRBICBObIBNIEPIENICNIBICIE跨越兩個跨越兩個PN節(jié)，體現(xiàn)了放大作用節(jié)，體現(xiàn)了放大作用07 二月 2024模擬電子技術(shù)15 一、直流電流放大系數(shù)一、直流電流放大系數(shù)基區(qū)傳輸效率發(fā)射區(qū)發(fā)射效率一般cICeIENPNIBRCUCCUBBRBICBObIBNIEPIENICN07 二月 2024模擬電子技術(shù)16一般cICeIENPNIBRCU

10、CCUBBRBICBObIBNIEPIENICN07 二月 2024模擬電子技術(shù)17共射、共基直流電流放大系數(shù) 、間關(guān)系07 二月 2024模擬電子技術(shù)18 若忽略 ICBO,則二、二、IC、IE、IB、三者關(guān)系三者關(guān)系：07 二月 2024模擬電子技術(shù)1922 晶體管伏安特性曲線及參數(shù)晶體管伏安特性曲線及參數(shù)全面描述晶體管各極電流與極間電壓關(guān)系的曲線。圖23晶體管的三種基本接法（組態(tài)）cebiBiC輸出回路輸入回路(a)共發(fā)射極(Common Emitter)(b)共集電極(Common Collecter)(c)共基極(Common Base)輸入回路輸入回路（接信號源，加入信號）；輸出回

11、路輸出回路（接負載，取出信號）；ecbiBiEceiEiCb07 二月 2024模擬電子技術(shù)20 221 晶體管共發(fā)射極特性曲線晶體管共發(fā)射極特性曲線一、共發(fā)射極輸出特性曲線一、共發(fā)射極輸出特性曲線圖24共發(fā)射極特性曲線測量電路 AmAVViBiCUCCUBBRCRBuBEuCE07 二月 2024模擬電子技術(shù)21圖25 共射輸出特性曲線共發(fā)射極接法輸出特性曲線共發(fā)射極接法輸出特性曲線.aviActive RegionCutoff RegionSaturation Region07 二月 2024模擬電子技術(shù)22cICeIENPNIBRCUCCUBBRBICBObIBNIEPIENICN1.放

12、大區(qū)（發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏）（1）uCE 變化時,IC 影響很?。ê懔魈匦裕?）基極電流 iB 對集電極電流 iC 的控制作用很強（3）交流電流放大倍數(shù)07 二月 2024模擬電子技術(shù)23cICeIENPNIBRCUCCUBBRBb2.飽和區(qū)（發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于正向偏置）E結(jié)正偏結(jié)正偏C結(jié)零偏的正向傳輸結(jié)零偏的正向傳輸（1）i B 一定時，i C 比放大時要?。?）U CE 一定時 i B 增大，i C 基 本不變C結(jié)正偏結(jié)正偏E結(jié)零偏的反向傳輸結(jié)零偏的反向傳輸內(nèi)部載流子的傳輸過程分解為內(nèi)部載流子的傳輸過程分解為07 二月 2024模擬電子技術(shù)24臨界飽和：UCE=UBE，即UCB=0（

13、C結(jié)零偏）。飽和壓降（一般飽和|深度飽和）UCE(sat)=0.5V|0.3V（小功率Si管）；UCE(sat)=0.2V|0.1V（小功率Ge管）。飽和（saturation）關(guān)于飽和區(qū)的說明關(guān)于飽和區(qū)的說明07 二月 2024模擬電子技術(shù)25cICeIENPNIBRCUCCUBBRBb3.截止區(qū)（發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于反向偏置）三個電極均為反向電流，所以數(shù)值很小。（1）i B=-i CBO（此時i E=0）以下稱為截止區(qū)（2）工程上認為：i B=0 以下即為截止區(qū)。因為在i B=0 和i B=-i CBO 間，放大作用很弱ICBOIEBO07 二月 2024模擬電子技術(shù)26 c 結(jié)結(jié)e 結(jié)結(jié)

14、正偏正偏反偏反偏正偏正偏 反偏反偏晶體管的工作狀態(tài)總結(jié)晶體管的工作狀態(tài)總結(jié)飽和飽和放大放大截止截止倒置放大倒置放大07 二月 2024模擬電子技術(shù)27 二、共發(fā)射極輸入特性曲線二、共發(fā)射極輸入特性曲線（1）U CE=0 時，晶體管相當于兩個并聯(lián)二極管，i B 很大，曲線明顯左移。（2）0 UCE 1 時，隨著 UCE 增加，曲線右移，特別在 0 UCE1 時，曲線近似重合。07 二月 2024模擬電子技術(shù)28三、溫度對晶體管特性曲線的影響三、溫度對晶體管特性曲線的影響T，uBE：T，ICBO ：T，：T，IC ：結(jié)結(jié) 論論 07 二月 2024模擬電子技術(shù)292-2-2 晶體管的主要參數(shù)晶體管

15、的主要參數(shù) 一、電流放大系數(shù)一、電流放大系數(shù)1.共射直流放大系數(shù)反映靜態(tài)時集電極電流與基極電流之比。2.共射交流放大系數(shù)反映動態(tài)時的電流放大特性。在以后的計算中，不必區(qū)分。由于 ，呈線性關(guān)系因此07 二月 2024模擬電子技術(shù)304.共基交流放大系數(shù) 3.共基直流放大系數(shù)在以后的計算中，不必區(qū)分。由于 ，呈線性關(guān)系因此07 二月 2024模擬電子技術(shù)31二、極間反向電流二、極間反向電流1 ICBO發(fā)射極開路時，集電極基極間的反向電流，稱為集電極反向飽和電流。2 ICEO基極開路時，集電極發(fā)射極間的反向電流，稱為集電極穿透電流。3 IEBO集電極開路時，發(fā)射極基極間的反向電流。07 二月 202

16、4模擬電子技術(shù)32三、三、結(jié)電容結(jié)電容包括發(fā)射結(jié)電容Ce 和集電結(jié)電容Cc 四、晶體管的極限參數(shù)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，集電極基極間的反向擊穿電壓。U(BR)CEO指基極開路時，集電極發(fā)射極間的反向擊穿電壓。U(BR)CEO ICM時，雖然管子不致于損壞，但值已經(jīng)明顯減小。例如：3DG6(NPN)，U(BR)CBO=115V，U(BR)CEO=60V，U(BR)EBO=8V。07 二月 2024模擬電子技術(shù)343 集電極最大允許耗散功率PCM PCM(Maximum Power Dissipation)表示集電極上允許損耗功率的最大值。超過此值就會使管

17、子性能變壞或燒毀。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)。PCM=ICUCE07 二月 2024模擬電子技術(shù)35圖27 晶體管的安全工作區(qū) 功耗線過損耗區(qū)擊穿區(qū)過流區(qū)Safe Operating Area 07 二月 2024模擬電子技術(shù)3623 晶體管直流工作狀態(tài)分析及偏置電路晶體管直流工作狀態(tài)分析及偏置電路直流工作狀態(tài)分析（靜態(tài)分析）將輸入、輸出特性曲線線性化（即用若干直線段表示）等效電路（模型）靜態(tài)：由電源引起的一種工作狀態(tài)07 二月 2024模擬電子技術(shù)37(a)輸入特性近似 圖28晶體管伏安特性曲線的折線近似uBE0iBUBE(on)0uCEiCUCE(sat)IB

18、0(b)輸出特性近似 231晶體管的直流模型晶體管的直流模型07 二月 2024模擬電子技術(shù)38 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(b)ebcIBIBUBE(on)(a)ebc(c)ebcUBE(on)UCE(sat)07 二月 2024模擬電子技術(shù)39例例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，試計算晶體管的IBQ，ICQ和UCEQ。ICQUCEQ270kRBUBB6VIBQUCC12VRC3k(a)電路07 二月 2024模擬電子技術(shù)40(b)直流等效電路圖210晶體管直流電路分析eRBUBE(on)

19、bIBQIBQcICQUCCRCUCEQ07 二月 2024模擬電子技術(shù)41 解解 因為UBB使e結(jié)正偏，UCC使c結(jié)反偏，所以晶體管可以工作在放大狀態(tài)。這時用圖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。由圖可知故有07 二月 2024模擬電子技術(shù)42 232晶體管工作狀態(tài)分析晶體管工作狀態(tài)分析RBUBBUEERERCUCC(a)電路07 二月 2024模擬電子技術(shù)43RBUBBRCUCCUEEREUBE(on)IB(b)放大狀態(tài)下的等效電路07 二月 2024模擬電子技術(shù)44 圖211晶體管直流分析的一般性電路RBUBBRCUCCUEEREUBE(on)(c)飽和

20、狀態(tài)下的等效電路UCE(sat)07 二月 2024模擬電子技術(shù)451.先判斷晶體管是否處于截止狀態(tài)：則晶體管處于截止狀態(tài)；2.再判斷晶體管是處于放大狀態(tài)還是飽和狀態(tài)：晶體管工作狀態(tài)的判斷方法晶體管工作狀態(tài)的判斷方法07 二月 2024模擬電子技術(shù)46 UBB-UEE-UBE(on)=IBQRB+(1+)IBQRE方法1：則晶體管處于放大狀態(tài)；則晶體管處于飽和狀態(tài)；07 二月 2024模擬電子技術(shù)47方法2：則晶體管處于放大狀態(tài)；則晶體管處于飽和狀態(tài)；07 二月 2024模擬電子技術(shù)48晶體管處于飽和狀態(tài)時：07 二月 2024模擬電子技術(shù)49補充例題1電路補補充充例例題題1 晶體管電路如下圖

21、所示。已知=100，試判斷晶體管的工作狀態(tài)。5VRBUBBRERCUCC500K1K2K 12V07 二月 2024模擬電子技術(shù)501.先判斷晶體管是否處于截止狀態(tài)：晶體管不處于截止狀態(tài)；2.再判斷晶體管是處于放大狀態(tài)還是飽和狀態(tài)：UBB-UBE(on)=IBQRB+(1+)IBQRE07 二月 2024模擬電子技術(shù)51晶體管處于放大狀態(tài)；07 二月 2024模擬電子技術(shù)52補充例題2電路補補充充例例題題2 晶體管電路如下圖所示。已知=100，試判斷晶體管的工作狀態(tài)。5VRBUBBRCUCC50K2K 12V07 二月 2024模擬電子技術(shù)531.先判斷晶體管是否處于截止狀態(tài)：晶體管不處于截止

22、狀態(tài)；2.再判斷晶體管是處于放大狀態(tài)還是飽和狀態(tài)：UBB-UBE(on)=IBQRB07 二月 2024模擬電子技術(shù)54則晶體管不可能處于放大區(qū)，而應(yīng)工作在飽和區(qū)；07 二月 2024模擬電子技術(shù)55例例2 晶體管電路及其輸入電壓ui的波形如圖2-12(a),(b)所示。已知=50，試求ui作用下輸出電壓uo的值，并畫出波形圖。R33kUCC5VRB39kuiuo(a)電路07 二月 2024模擬電子技術(shù)56 圖212例題2電路及ui,uo波形圖05tuo/V0.3(c)uo波形圖03tui/V(b)ui波形圖07 二月 2024模擬電子技術(shù)57 解解當ui=0時，UBE=0，則晶體管截止。此

23、時，ICQ=0,uo=UCEQ=UCC=5V。當ui=3V時，晶體管導(dǎo)通且有 而集電極臨界飽和電流為 因為 07 二月 2024模擬電子技術(shù)58所以晶體管處于飽和。ICQIC(sat)=1.4mA，uo=UCEQ=UCE(sat)=0.3V。uo波形如圖212(c)所示。07 二月 2024模擬電子技術(shù)59 233 放大狀態(tài)下的偏置電路放大狀態(tài)下的偏置電路 一、固定偏流電路一、固定偏流電路圖213固定偏流電路RBUCCRC只要合理選擇RB，RC的阻值，晶體管將處于放大狀態(tài)。07 二月 2024模擬電子技術(shù)60若 T，則IC 導(dǎo)致 UC 即：電路的靜態(tài)工作點Q(UCEQ,ICQ)不穩(wěn)定。RBUC

24、CRC固定偏流電路的缺點固定偏流電路的缺點07 二月 2024模擬電子技術(shù)61二、電流負反饋型偏置電路二、電流負反饋型偏置電路圖214 電流負反饋型偏置電路RBUCCRCRE若 ICQIEQUEQ(=IEQRE)UBEQ(=UBQ-UEQ)IBQICQ07 二月 2024模擬電子技術(shù)62三、分壓式偏置電路三、分壓式偏置電路(a)電路RB1UCCRCRERB2圖215分壓式偏置電路兼顧UCEQ為確保UB固定I1 I2 IBQRB1、RB2的取值愈小愈好增大電源UCC的無謂損耗取I1I2UB=?07 二月 2024模擬電子技術(shù)63RB1UCCRCRERB2(b)用戴維南定理等效后的電路UCCRCR

25、ERBUBB圖215分壓式偏置電路baRCRERB1UCCRB2ba RB=RB1RB207 二月 2024模擬電子技術(shù)64UCCRCRERBICQUBBIBQI1 I2 IBQ與等價I1 I2 IBQ當時所以07 二月 2024模擬電子技術(shù)65RB1UCCRCRERB2 UEQ(=IEQRE)ICQ分壓式偏置電路如何穩(wěn)定Q點?若 ICQIEQUBEQ(=UBQ-UEQ)IBQ07 二月 2024模擬電子技術(shù)66例例3 電路如圖215(a)所示。已知=100,UCC=12V,RB1=39k,RB2=25k,RC=RE=2k，試計算工作點ICQ和UCEQ。解解 RB1UCCRCRERB207 二

26、月 2024模擬電子技術(shù)67若按估算法直接求ICQ，則：RB1UCCRCRERB2誤差：07 二月 2024模擬電子技術(shù)6824放大器的組成及其性能指標放大器的組成及其性能指標 圖216共射極放大電路RCUoVUsRsUiC1RB(UCC)C2RLUS、RS：正弦信號源電壓及內(nèi)阻正弦信號源電壓及內(nèi)阻UCC：直流電源直流電源RB：基極偏置電阻基極偏置電阻RC：集電極負載電阻集電極負載電阻RL：負載電阻負載電阻C1(C2)：耦合電容耦合電容UCC07 二月 2024模擬電子技術(shù)69（1）直流偏置使放大器工作在放大區(qū)。）直流偏置使放大器工作在放大區(qū)。（2）當靜態(tài)工作點設(shè)置在放大區(qū)后，就要疊加需）當靜

27、態(tài)工作點設(shè)置在放大區(qū)后，就要疊加需要放大的交流小信號要放大的交流小信號US，為了，為了不影響電路的直流工不影響電路的直流工作作(靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點)。必須選擇合理的疊加方式。該圖。必須選擇合理的疊加方式。該圖采用采用阻容耦合連接方式阻容耦合連接方式。選擇合適的電容。選擇合適的電容C1、C2使使其電容阻抗對交流信號近似短路，這樣交流信號可其電容阻抗對交流信號近似短路，這樣交流信號可以無損耗的送入輸入端。而電容對直流信號而言，以無損耗的送入輸入端。而電容對直流信號而言，又近似開路。又近似開路。放大電路中各元件的作用放大電路中各元件的作用07 二月 2024模擬電子技術(shù)70 241基本放大器基本放

28、大器的組成原則的組成原則(1)晶體管偏置在放大狀態(tài)，且有合適的工作點。(2)輸入信號必須加在基極發(fā)射極回路。(3)須有合理的信號通路。只有一個放大管的放大器，共有三種組態(tài)。需進行交流分析需進行直流分析RCUoUsVRsUiC1RB(UCC)C2RLUCC07 二月 2024模擬電子技術(shù)71 242直流通路和交流通路直流通路和交流通路分析對象：直流成份、直流通路（偏置電路）分析對象：直流成份、直流通路（偏置電路）直流（靜態(tài)）分析：直流（靜態(tài)）分析：交流（動態(tài)）分析交流（動態(tài)）分析：加入交流信號，加入交流信號，即即ui0當放大器沒有送入交流信號時，即當放大器沒有送入交流信號時，即ui=0=0分析對

29、象：交流成分、交流通路分析對象：交流成分、交流通路07 二月 2024模擬電子技術(shù)72（1）畫直流通路的原則C開路L短路（2）畫交流通路的原則C短路 L保留直流電源對地短路（恒壓源處理）直流電源作恒壓源處理07 二月 2024模擬電子技術(shù)73圖217(a)共射放大器的直流通路RBUCCRCRCUoUsVRsUiC1RB(UCC)C2RLUCC07 二月 2024模擬電子技術(shù)74RCUoUsRsRBRLIiIo習慣用有效值畫交、直流通路練習題幾種常見的偏置電路圖217(b)共射放大器的交流通路RCUoUsVRsUiC1RB(UCC)C2RLUCC07 二月 2024模擬電子技術(shù)75 243放大器

30、的主要性能指標放大器的主要性能指標圖218 放大器等效為有源二端口網(wǎng)絡(luò)的框圖線性放大的基本概念幅度增大（放大）頻譜不變（波形）07 二月 2024模擬電子技術(shù)76線性放大器Io+_Uo+_UiIi信信號號源源負負 載載信信號號源源負負 載載放大器二端口網(wǎng)絡(luò)通用模型UoIoUiIi電壓放大器電壓放大器互導(dǎo)放大器互導(dǎo)放大器互阻放大器互阻放大器電流放大器電流放大器07 二月 2024模擬電子技術(shù)77UsAuoUiRLRsUiRiRoUoIsAisIiRLRsRiRoIoIiAroIiRLRiRoUoIsIiRoAgsUiRLRiRoIoUsRsUi 圖219放大器二端口網(wǎng)絡(luò)模型(a)電壓放大器(b)

31、電流放大器(c)互導(dǎo)放大器(d)互阻放大器低頻小信號放大器的三個主要指標:放大倍數(shù)放大倍數(shù)、輸入電阻、輸入電阻、輸出電阻、輸出電阻07 二月 2024模擬電子技術(shù)78 一、放大倍數(shù)一、放大倍數(shù)A電壓放大倍數(shù)電流放大倍數(shù)互導(dǎo)放大倍數(shù) 互阻放大倍數(shù)其中，Au和Ai為無量綱的數(shù)值，而Ag的單位為西門子(S)，Ar的單位為歐姆()。有時為了方便，Au和Ai可取分貝(dB)為單位，即07 二月 2024模擬電子技術(shù)79二、輸入電阻二、輸入電阻 Ri(Input Resistance)UsAuoUiRLRsUiRiRoUo(a)電壓放大器Ii07 二月 2024模擬電子技術(shù)80三、輸出電阻三、輸出電阻Ro

32、(Output Resistance)UsAuoUiRLRsUiRiRoUo(a)電壓放大器IiIo加壓求流法07 二月 2024模擬電子技術(shù)81 四、非線性失真系數(shù)四、非線性失真系數(shù)THD由于小信號非線性失真很小，一般只在大信號工作時才考慮THD指標。普通功放THD在（110%），高保真功放在1%之內(nèi)。當輸入某一頻率的正弦信號時，其輸出波形中除基波I1m成分之外，還包含有一定數(shù)量的諧波In,n=2,3,，該失真為非線性失真。它是由放大電路中的非線性器件引起。07 二月 2024模擬電子技術(shù)82放大器對輸入信號中的不同頻率分量具有不同的放大倍數(shù)和附加相移，輸出波形相對輸入波形產(chǎn)生畸變，稱為放大

33、器的線性失真或頻率失真。這是由于放大器中含有線性電抗元件引起。五、線性失真五、線性失真兩種失真的區(qū)別 線性失真僅使信號中各頻率分量的幅度和相位發(fā)生相對變化，但不會產(chǎn)生新的頻率分量；非線性失真則產(chǎn)生了新的頻率分量。07 二月 2024模擬電子技術(shù)83下次課預(yù)習要求下次課預(yù)習要求.預(yù)習預(yù)習25 放大器圖解分析法放大器圖解分析法.什么叫直流負載線？什么叫交流負載線？它們的斜什么叫直流負載線？什么叫交流負載線？它們的斜率如何確定？率如何確定？.如何確定放大器的輸出動態(tài)范圍？如何確定放大器的輸出動態(tài)范圍？2-82-102-13作作 業(yè)業(yè)07 二月 2024模擬電子技術(shù)84動態(tài)：由交流信號源引起的一種工作

34、狀態(tài)。動態(tài)分析方法：圖解法、等效電路法。圖解法：在晶體管特性曲線上通過作圖確定信號變化量之間的關(guān)系。特點：形象、直觀，便于理解放大原理、波形關(guān)系及非線性失真；適用于大信號分析，對于小信號放大器，用圖解法難以準確地進行定量分析。等效電路法：利用器件的小信號模型進行電路分析，確定信號變化量之間的關(guān)系。特點：適用于小信號，運算簡便，誤差小。07 二月 2024模擬電子技術(shù)8525 放大器圖解分析法放大器圖解分析法 251直流圖解分析直流圖解分析 1.輸出回路分析輸出回路分析07 二月 2024模擬電子技術(shù)86圖220共射放大器的直流、交流通路RBUCCRCIBQICQUCEQRCUoUiRBRLiB

35、iCUCE(a)直流通路(b)交流通路07 二月 2024模擬電子技術(shù)87iBIBQuCE0NQMiCUCEQUCCICQUCCRC(a)直流負載線與Q點由于UCC，導(dǎo)致收音機聲音混濁不清。圖221放大器的直流圖解分析07 二月 2024模擬電子技術(shù)88圖221放大器的直流圖解分析(b)Q點與RB、RC的關(guān)系uCE/V21012012340A30A20A10AiC/mA4684MNQRBQ3Q2Q4RCRBQ1RC07 二月 2024模擬電子技術(shù)89例例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。

36、解解 取UBEQ=0.7V，由估算法可得在輸出特性上找兩個特殊點：當uCE=0時，iC=UCC/RC=12/3=4mA，得M點；當iC=0時，uCE=UCC=12V，得N點。由圖中Q點的坐標可得，ICQ=2mA,UCEQ=6V。07 二月 2024模擬電子技術(shù)90252交流圖解分析交流圖解分析瞬時值 直流值 交流值 1.輸入回路分析輸入回路分析RCUoUiRBRLiBUBE07 二月 2024模擬電子技術(shù)91iBIBQtiBIBQuBEuBEtiBmaxiBminQUBEQ圖222放大器的交流圖解分析(a)輸入回路的工作波形07 二月 2024模擬電子技術(shù)92 2.輸出回路分析輸出回路分析RC

37、UoUiRBRLiCuCE交流負載線方程07 二月 2024模擬電子技術(shù)93圖222放大器的交流圖解分析(b)輸出回路的工作波形QiCiBmaxiBminiCICQttuCEuCEUCCUCEQICQRLICQUCCRC交流負載線 kRL1Q1Q2IBQA放大電路的動態(tài)圖解分析放大電路的動態(tài)圖解分析.avi07 二月 2024模擬電子技術(shù)94圖223共射極放大器的電壓、電流波形RCUoUsVRsUiC1RB(UCC)C2RLUCCtui0tuBEUBE Q0uCEtUCEQ0uo0tiBtIBQ0iCtICQ007 二月 2024模擬電子技術(shù)952-5-3直流工作點與放大器非線性失真的關(guān)系直流

38、工作點與放大器非線性失真的關(guān)系Q交流負載線iC0t0iCiBuCEuCE0t圖224 Q點不合適產(chǎn)生的非線性失真(a)截止失真07 二月 2024模擬電子技術(shù)96圖224 Q點不合適產(chǎn)生的非線性失真(b)飽和失真Q交流負載線iCiCiB0tuCEuCE0t0放大器的截止失真和飽和失真放大器的截止失真和飽和失真.avi07 二月 2024模擬電子技術(shù)97 Uopp=2Uom 放大器輸出動態(tài)范圍：受截止失真限制，其最大不失真輸出電壓的幅度為因飽和失真的限制，最大不失真輸出電壓的幅度為其中較小的即為放大器最大不失真輸出電壓的幅度，而輸出動態(tài)范圍Uopp則為該幅度的兩倍，即放大器的最大不失真輸出幅度放

39、大器的最大不失真輸出幅度.avi07 二月 2024模擬電子技術(shù)9826 放大器的交流等效電路分析法放大器的交流等效電路分析法261 晶體管交流小信號電路模型晶體管交流小信號電路模型交流工作狀態(tài)分析（動態(tài)分析）在Q點處對輸入、輸出特性曲線線性化（即用直線段表示）Q點處的交流小信號等效電路（線性等效模型）便于交流參數(shù)計算，適用于小信號狀態(tài)。07 二月 2024模擬電子技術(shù)99 一、混合一、混合型電路模型型電路模型 圖225晶體管放大過程分析及電路模型uceibubeicgmubeubeucerbercerbcbce(a)共發(fā)射極晶體管(b)電路模型07 二月 2024模擬電子技術(shù)100gmub

40、eubeucercebcerbbCb crb ebrb cCb e(a)高頻時的電路模型圖227完整的混合型電路模型07 二月 2024模擬電子技術(shù)101(b)低頻時的電路模型圖227完整的混合型電路模型gmub eubeucercebcerbbrb ebrb c07 二月 2024模擬電子技術(shù)102 二、低頻二、低頻H參數(shù)電路模型參數(shù)電路模型適用范圍：線性四端網(wǎng)絡(luò)uBEuCEiBiC取iB和uCE為自變量，則有：電路的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)很多，如：Z參數(shù)，Y參數(shù)，A參數(shù)，H參數(shù)等。低頻、小信號（振幅低頻、小信號（振幅2.6mV左右）交流信號。左右）交流信號。07 二月 2024模擬電子技術(shù)103因為，在

41、Q點處，將輸入、輸出特性曲線線性化所以，duBE、diC等式成立 uBE、iC等式成立ube、ic等式成立 Ube、Ic等式成立交流值有效值（正弦量）07 二月 2024模擬電子技術(shù)104輸出交流短路時的輸入電阻輸入交流開路時的反向電壓傳輸系數(shù)輸出交流短路時的電流放大系數(shù)輸入交流開路時的輸出電導(dǎo)07 二月 2024模擬電子技術(shù)105UbeUcebcehiehoe1hfeIbIcIbhreUce圖228 共發(fā)射極晶體管H參數(shù)電路模型07 二月 2024模擬電子技術(shù)106圖229在特性曲線上求H參數(shù)的方法uBEQIBQuBEiB(a)iB0UBEQuCEUCEQ輸入電阻07 二月 2024模擬電子

42、技術(shù)107uBEQIBQuBEiB(b)0uBE1uCE1uCE2uCEuBE2圖229在特性曲線上求H參數(shù)的方法反向電壓傳輸系數(shù)07 二月 2024模擬電子技術(shù)108圖229在特性曲線上求H參數(shù)的方法電流放大系數(shù)0iCuCE(c)QUCEQIB2IB1IBiC1iC2iC07 二月 2024模擬電子技術(shù)1090iCuCE(d)QUCEQIBQiC2iC1iCuCE2uCE1uCE圖229在特性曲線上求H參數(shù)的方法輸出電導(dǎo)07 二月 2024模擬電子技術(shù)110iCUA0UCEQuCEICQuCEQ iCIBQ圖230利用厄爾利電壓求hoe厄爾利電壓(Early Voltage)07 二月 20

43、24模擬電子技術(shù)111Uce 0UbercebcerbbrbebrbcIbgmUb e Ic圖231求H參數(shù)用的混合型電路(a)輸出交流短路的混合型電路 07 二月 2024模擬電子技術(shù)112圖231求H參數(shù)用的混合型電路(b)輸入交流開路的混合型電路Ubercebcerbbrbebrb cgmUb e IcIb 0Uce07 二月 2024模擬電子技術(shù)11307 二月 2024模擬電子技術(shù)114如果忽略r bc的影響，則式(240)可簡化為1K左右2020010-510-310-407 二月 2024模擬電子技術(shù)115圖232 實用的低頻H參數(shù)電路模型07 二月 2024模擬電子技術(shù)116

44、2-6-2 共射極放大器的交流等效電路分析法共射極放大器的交流等效電路分析法根據(jù)直流通路估算直流工作點確定放大器交流通路、交流等效電路計算放大器的各項交流指標07 二月 2024模擬電子技術(shù)117UoUiUsRsRB2C1RECERLUCCRCRB1C2圖233共射極放大器及其交流等效電路(a)電路07 二月 2024模擬電子技術(shù)118(b)交流等效電路圖233共射極放大器及其交流等效電路UiRiRsRB2rbeIiRCRLUoeIbIbrceRoIcIobcRB107 二月 2024模擬電子技術(shù)1191.電壓放大倍數(shù)Au輸出、輸入電壓反相07 二月 2024模擬電子技術(shù)120關(guān)于電壓放大倍數(shù)

45、Au的討論07 二月 2024模擬電子技術(shù)121 2.電流放大倍數(shù)Ai07 二月 2024模擬電子技術(shù)122 3.輸入電阻Ri4.輸出電阻Ro5.源電壓放大倍數(shù)Aus07 二月 2024模擬電子技術(shù)123 6.發(fā)射極接有電阻RE時的情況 圖235 發(fā)射極接電阻時的交流等效電路07 二月 2024模擬電子技術(shù)124Ri=RB1RB2R07 二月 2024模擬電子技術(shù)125例例5 在圖233(a)電路中，若RB1=75k，RB2=25k,RC=RL=2k,RE=1k,UCC=12V，晶體管采用3DG6管，=80,r bb=100,Rs=0.6k,試求該放大器的直流工作點ICQ、UCEQ及Au,Ri

46、,Ro和Aus等項指標。解解 按估算法計算Q點：07 二月 2024模擬電子技術(shù)12607 二月 2024模擬電子技術(shù)127例例6 在上例中，將RE變?yōu)閮蓚€電阻RE1和RE2串聯(lián)，且RE1=100,RE2=900，而旁通電容CE接在RE2兩端，其它條件不變，試求此時的交流指標。解解 由于RE=RE1+RE2=1k，所以Q點不變。對于交流通路，現(xiàn)在射極通過RE1接地。此時，各項指標分別為07 二月 2024模擬電子技術(shù)128可見，RE1的接入，使得Au減小了約10倍。但是，由于輸入電阻增大，因而Aus與Au的差異明顯減小了。07 二月 2024模擬電子技術(shù)13027 共集電極放大器和共基極放大器

47、共集電極放大器和共基極放大器 271共集電極放大器共集電極放大器UoUiUsRsRB2C1RERLUCCRB1C2(a)電路07 二月 2024模擬電子技術(shù)131圖236共集電極放大器及交流等效電路(b)交流等效電路UiRiRsUsRB1IbRoRB2rbeIbbcIcIeRERLIoRiIie07 二月 2024模擬電子技術(shù)1321.電壓放大倍數(shù)Au因而 式中：07 二月 2024模擬電子技術(shù)133 2.電流放大倍數(shù)Ai在圖236(b)中，當忽略RB1、RB2的分流作用時，則Ib=Ii，而流過RL的輸出電流Io為由此可得 07 二月 2024模擬電子技術(shù)1343.輸入電阻Ri07 二月 20

48、24模擬電子技術(shù)1354.輸出電阻Ro 圖237求共集放大器Ro的等效電路式中：而07 二月 2024模擬電子技術(shù)136所以，輸出電阻07 二月 2024模擬電子技術(shù)137 272共基極放大器共基極放大器C1UiREC2RCRB1RB2CBUoRLUCC(a)共基極放大電路07 二月 2024模擬電子技術(shù)138 圖238共基極放大器及其交流等效電路(b)交流等效電路IiUiRERiIerbeRiIbIcRCRoRLIoUoIb07 二月 2024模擬電子技術(shù)1391.電壓放大倍數(shù)AuIiUiRERiIerbeRiIbIcRCRoRLIoUoIb07 二月 2024模擬電子技術(shù)140 2.電流放

49、大倍數(shù)AiIiUiRERiIerbeRiIbIcRCRoRLIoUoIb07 二月 2024模擬電子技術(shù)1413.輸入電阻RiIiUiRERiIerbeRiIbIcRCRoRLIoUoIb07 二月 2024模擬電子技術(shù)1424.輸出電阻RoIiUiRERiIerbeRiIbIcRCRoRLIoUoIb07 二月 2024模擬電子技術(shù)143 273 三種基本放大器性能比較三種基本放大器性能比較07 二月 2024模擬電子技術(shù)14407 二月 2024模擬電子技術(shù)14528 放大器的級聯(lián)放大器的級聯(lián) 281級間耦合方式級間耦合方式3.直接耦合直接耦合方式方式1.阻容耦合方式阻容耦合方式2.變壓器

50、耦合方式變壓器耦合方式如：收音機中用的中周（中頻變壓器）。廣泛用于集成電路中。4.光電耦合方式光電耦合方式07 二月 2024模擬電子技術(shù)146282級聯(lián)放大器的性能指標計算級聯(lián)放大器的性能指標計算07 二月 2024模擬電子技術(shù)147283 組合放大器組合放大器一、一、CCCE和和CECC組合放大器組合放大器UoRB1RiRB2RC2RLRoUiUsRsRE1Ro1V1V2(a)CCCE電路07 二月 2024模擬電子技術(shù)148圖242 CCCE和CECC組合放大器(b)CECC電路UoRB1RiRB2RLRoUiV1RC1Ri2RE2V207 二月 2024模擬電子技術(shù)149例例8 放大電

51、路如圖243所示。已知晶體管=100,rbe1=3k,rbe2=2k,rbe3=1.5k，試求放大器的輸入電阻、輸出電阻及源電壓放大倍數(shù)。圖243 例8電路 RsUsRE15.3kRRC23kRE33kUEE(6V)RLUo0.2kVD1V1V2V3(6V)UCC2kVZ07 二月 2024模擬電子技術(shù)150解解 該電路為共集、共射和共集三級直接耦合放大器。(1)輸入電阻Ri：RsUsRE15.3kRRC23kRE33kUEE(6V)RLUo0.2kVD1V1V2V3(6V)UCC2kVZ07 二月 2024模擬電子技術(shù)151(2)輸出電阻Ro:RsUsRE15.3kRRC23kRE33kUE

52、E(6V)RLUo0.2kVD1V1V2V3(6V)UCC2kVZ07 二月 2024模擬電子技術(shù)152(3)源電壓放大倍數(shù)Aus:RsUsRE15.3kRRC23kRE33kUEE(6V)RLUo0.2kVD1V1V2V3(6V)UCC2kVZ07 二月 2024模擬電子技術(shù)15307 二月 2024模擬電子技術(shù)154二、二、CECB組合放大器組合放大器RB3UsRsUiC1RB2C3RB1RCC2UCCUoCERERLV2V1Uo1(a)電路07 二月 2024模擬電子技術(shù)155圖244 CECB組合放大器(b)交流通路UsRsRiRBUiV1Ri2V2Uo1RCRLRoUo07 二月 2

53、024模擬電子技術(shù)156作作 業(yè)業(yè)2.12.32.607 二月 2024模擬電子技術(shù)158uCEtUcemuCE(max)uCE(min)注意：注意：主字母主字母大小寫，大小寫，腳標腳標大小寫的用法大小寫的用法瞬時值UCEtucet=+直流分量交流分量07 二月 2024模擬電子技術(shù)159式中：稱為穿透電流。cICEOeNPNIBRCUCCICBO15VbIBNIENICN=0cbeRCUCC15VICEOIEP07 二月 2024模擬電子技術(shù)160圖26 共發(fā)射極輸入特性曲線 07 二月 2024模擬電子技術(shù)161UiRi2A2UoRi1Us2Rs2RLRinUs(n+1)Rs(n+1)Us

54、nRsnRoRiA1An-1An級聯(lián)放大器的框圖級聯(lián)放大器的框圖UsRs(1)第第i級的負載是第級的負載是第i+1級的輸入電阻級的輸入電阻(1in)；(2)第第i級的信號源內(nèi)阻是第級的信號源內(nèi)阻是第i-1級的輸出電阻；級的輸出電阻；07 二月 2024模擬電子技術(shù)162常見雙極型晶體三極管型號的含義常見雙極型晶體三極管型號的含義3 D G 6三極管NPN型 Si材料高頻小功率管序號A：PNP型 Ge材料B：NPN型 Ge材料C：PNP型 Si材料A：高頻大功率管D：低頻大功率管G：高頻小功率管#*D：NPN型 Si材料X：低頻小功率管07 二月 2024模擬電子技術(shù)163交流小信號情況下三極管

55、伏安特性的近似及簡化的三極管等效電路交流小信號情況下三極管伏安特性的近似及簡化的三極管等效電路iBuBEQObeuCEOiCQcebece07 二月 2024模擬電子技術(shù)164cebrbbrccPNNNCb cCb ereeb 圖226平面管結(jié)構(gòu)示意圖b：基 區(qū) 的理 論 基 極r bb通常取值20007 二月 2024模擬電子技術(shù)165rbbrb ebbce考慮基區(qū)體電阻及引線接觸電阻引入的參數(shù)e07 二月 2024模擬電子技術(shù)166考慮基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)和PN結(jié)的電容效應(yīng)時如何修改等效模型？iBuBEQOuCEOiCQ07 二月 2024模擬電子技術(shù)167見圖1見圖2圖1ubeucebcer

56、bbb07 二月 2024模擬電子技術(shù)168ubeucebcerbbb圖207 二月 2024模擬電子技術(shù)169ubeucebcerbbb考慮基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)引入的參數(shù)07 二月 2024模擬電子技術(shù)170ucercebcerbbrb ebrb c圖圖227(a)完整的混合完整的混合型電路模型型電路模型(高頻模型高頻模型)eceCbCbube考慮PN結(jié)電容引入的參數(shù)07 二月 2024模擬電子技術(shù)171rbbrb ebbce實用的低頻混合實用的低頻混合型電路模型型電路模型07 二月 2024模擬電子技術(shù)172畫出下圖電路的交、直流通路07 二月 2024模擬電子技術(shù)173畫出下圖電路的交、直流

57、通路07 二月 2024模擬電子技術(shù)174輸出接負載07 二月 2024模擬電子技術(shù)175帶負載時輸入、輸出波形輸入輸出07 二月 2024模擬電子技術(shù)176輸出不接負載07 二月 2024模擬電子技術(shù)177無負載時輸入、輸出波形輸入輸出07 二月 2024模擬電子技術(shù)178空載時的非線性失真系數(shù)有載時的非線性失真系數(shù)07 二月 2024模擬電子技術(shù)179iBIBQtiBIBQuBEuBEtUBEQQ點不合適產(chǎn)生的截止失真07 二月 2024模擬電子技術(shù)180圖239阻容耦合與變壓器耦合的方框圖UiRi2A1A2UoC(a)阻容耦合框圖UiRi2A1A2UoN2N1Ri2(b)變壓器耦合框圖07 二月 2024模擬電子技術(shù)181UoRE2UCCUoUCC(a)墊高后級的發(fā)射極電位07 二月 2024模擬電子技術(shù)182(b)穩(wěn)壓管電平移位UoUCC07 二月 2024模擬電子技術(shù)183(c)電阻和恒流源電平移位UCCUoQUiQRIoUoUCCNPNPNP圖240直接耦合電平配置方式實例(d)NPN、PNP管級聯(lián)