第4章三极管及放大电路基础课件.ppt

1、4.1 半导体三极管（半导体三极管（BJT）4.2 共射极放大电路共射极放大电路4.3 图解分析法图解分析法4.4 小信号模型分析法小信号模型分析法4.5 放大电路的工作点稳定问题放大电路的工作点稳定问题4.6 共集电极电路和共基极电路共集电极电路和共基极电路4.7 放大电路的频率响应放大电路的频率响应4.1.1 BJT的结构简介的结构简介4.1 半导体三极管（半导体三极管（BJT）4.1.2 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理3.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线4.1.4 BJT的主要参数的主要参数4.1.1 BJT的结构简介的结构简介 半导体三极管的结构示意图如图半导体三极管

2、的结构示意图如图03.1.01所示。它所示。它有两种类型有两种类型:NPN型和型和PNP型。型。两种类型的三极管两种类型的三极管发射结发射结(Je)集电结集电结(Jc)基极基极，用B或b表示（Base）发射极发射极，用E或e表示（Emitter）；集电极集电极，用C或c表示（Collector）。发射区发射区集电区集电区基区基区三极管符号三极管符号 结构特点：结构特点：发射区厚、掺杂浓度最高；发射区厚、掺杂浓度最高；集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。掺杂浓度最低。

3、管芯结构剖面图管芯结构剖面图3.1.2 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理1.内部载流子的传输过程内部载流子的传输过程 三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的。过载流子传输体现出来的。外部条件：外部条件：发射结正偏，集电结反偏。发射结正偏，集电结反偏。发射区：发射载流子发射区：发射载流子集电区：收集载流子集电区：收集载流子基区：传送和控制载流子基区：传送和控制载流子 （以（以NPN为例）为例）以上看出，三极管内有两种载流子以上看出，三极管内有两种载流子(自由电子和空穴自由电子和空穴)参与导电，故称为双参与导电，

4、故称为双极型晶体三极管简称晶体管。或极型晶体三极管简称晶体管。或BJT(Bipolar Junction Transistor)。载流子的传输过程载流子的传输过程 IC=InC+ICBOIE=IB+IC4.1.2放大状态BJT的工作原理2.电流分配关系电流分配关系根据传输过程可知根据传输过程可知 IC=InC+ICBOIE=IB+IC载流子的传输过程载流子的传输过程IE ICIB增大，IC也增大，IC受IB的控制。CBII 1IE IC=（1+）IB3.三极管的三种组态三极管的三种组态共集电极接法共集电极接法，集电极作为公共电极，用，集电极作为公共电极，用CC表示表示;共基极接法共基极接法，基

5、极作为公共电极，用基极作为公共电极，用CB表示。表示。共发射极接法共发射极接法，发射极作为公共电极，用，发射极作为公共电极，用CE表示；表示；BJT的三种组态的三种组态 综上所述，三极管的放大作用，主要是依综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。达集电极而实现的。实现这一传输过程的两个条件是：实现这一传输过程的两个条件是：（1）内部条件：内部条件：发射区杂质浓度远大于基区发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。杂质浓度，且基区很薄。（2）外部条件：外部条件：发射结正向偏置，集电结反发射结正向偏置

6、，集电结反向偏置。从电位上来看对于向偏置。从电位上来看对于NPN型三极管，型三极管，UCUBUE4.1.2 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理vCE=0V+-bce共射极放大电路VBBVCCvBEiCiB+-vCE iB=f(vBE)vCE=const(2)当当vCE1V时，时，vCB=vCE-vBE0，集电结已进入反偏状态，开始收，集电结已进入反偏状态，开始收 集电子，基区复合减少，同样的集电子，基区复合减少，同样的vBE下下 IB减小，特性曲线右移。减小，特性曲线右移。vCE=0VvCE 1V(1)当当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。时，相当于发射结的正向伏安特

7、性曲线。1.输入特性曲线输入特性曲线4.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线（以共射极放大电路为例）（以共射极放大电路为例）(3)输入特性曲线的三个部分输入特性曲线的三个部分死区死区非线性区非线性区线性区线性区1.输入特性曲线输入特性曲线4.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线饱和区：饱和区：iC明显受明显受vCE控制的区域，该区域内，一般控制的区域，该区域内，一般vCE0.7V(硅管硅管)。此时，。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小或对于或对于NPN：UBUC、UBUE；对于；对于PNP：UBUC、UBUE，三极管无放大作用。三极管无放大作用。对于硅管

8、UCES=0.3V,对于锗管UCES=0V。晶体管饱和，C、E之间相当于一个闭合的开关。iC=f(vCE)iB=const2.2.输出特性曲线输出特性曲线输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域:4.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线放大区：放大区：iC平行于平行于vCE轴的区域，曲线基本轴的区域，曲线基本平行等距。此时，平行等距。此时，发射结正偏，集电结反发射结正偏，集电结反偏偏。三极管具有放大作用。对于。三极管具有放大作用。对于NPN：UCUBUE，对于PNP：UCUBUE。(2)共发射极交流电流放大系数共发射极交流电流放大系数 =IC/IB vCE=const4.1.4 BJT的主要

9、参数的主要参数1.电流放大系数电流放大系数 (2)集电极发射极间的反向饱和电流集电极发射极间的反向饱和电流ICEO ICEO=（1+）ICBO 2.极间反向电流极间反向电流ICEO(1)集电极基极间反向饱和电流集电极基极间反向饱和电流ICBO 发射极开发射极开路时，集电结的反向饱和电流。路时，集电结的反向饱和电流。4.1.4 BJT的主要参数的主要参数 即输出特性曲即输出特性曲线线IB=0那条曲线所那条曲线所对应的对应的Y坐标的数值。坐标的数值。ICEO也称为集电极也称为集电极发射极间穿透电流。发射极间穿透电流。+bce-uAIe=0VCCICBO+bce-VCCICEOuA(1)集电极最大允

10、许电流集电极最大允许电流ICM(2)集电极最大允许功率损耗集电极最大允许功率损耗PCM PCM=ICVCE 3.极限参数极限参数4.1.4 BJT的主要参数的主要参数(3)反向击穿电压反向击穿电压 V(BR)CBO发射极开路时的集电结发射极开路时的集电结反反 向击穿电压。向击穿电压。V(BR)EBO集电极开路时发射结的反集电极开路时发射结的反 向击穿电压。向击穿电压。V(BR)CEO基极开路时集电极和发射基极开路时集电极和发射 极间的击穿电压。极间的击穿电压。几个击穿电压有如下关系几个击穿电压有如下关系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR)EBO 3.极限参数极限参数4.1.4 BJT的

11、主要参数的主要参数 由由PCM、ICM和和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。确定过损耗区、过电流区和击穿区。输出特性曲线上的过损耗区和击穿区输出特性曲线上的过损耗区和击穿区end3.1 BJT1.既然既然BJT具有两个具有两个PN结，可否用两个二极管结，可否用两个二极管相联以构成一只相联以构成一只BJT，试说明其理由。，试说明其理由。2.能否将能否将BJT的的e、c两个电极交换使用，为什么？两个电极交换使用，为什么？3.BJT是电流控制器件，还是电压控制器件？是电流控制器件，还是电压控制器件？end4.放大电路输出端增加的能量是从哪里来的？

12、放大电路输出端增加的能量是从哪里来的？4.2 共射极放大电路共射极放大电路 电路组成电路组成 简化电路及习惯画法简化电路及习惯画法 简单工作原理简单工作原理 放大电路的放大电路的静态和动态静态和动态 直流通路和交流通路直流通路和交流通路4.2 共射极放大电路共射极放大电路1.电路组成电路组成输入回路（基极回路）输入回路（基极回路）输出回路（集电极回路）输出回路（集电极回路）2.简化电路及习惯画法简化电路及习惯画法习惯画法习惯画法 共射极基本放大电路共射极基本放大电路3.2 共共射极放射极放大电路大电路注意：判断一个电路能否正常放大一般从以下几点考虑（1）保证三极管处于放大状态，因此直流电源及其

13、极性要接正确。直流电源要保证发射结正偏、集电结反偏。（2）输入信号Ui能够加在三极管的B、E之间（RB不能为0），输出信号U0能够从C、E两点取出（RC不能为0）。（3）耦合电容作用是通交流阻直流。它的极性及位置要接正确4.放大电路的放大电路的静态和动态静态和动态 静态：静态：输入信号为零（输入信号为零（v vi i=0=0 或或 i ii i=0=0）时，）时，放大电路的工作状态，也称放大电路的工作状态，也称直流工作状态直流工作状态。动态：动态：输入信号不为零时，放大电路的工作输入信号不为零时，放大电路的工作状态，也称状态，也称交流工作状态交流工作状态。电路处于静态时，三极管各电极的电压、电

14、电路处于静态时，三极管各电极的电压、电流在特性曲线上确定为一点，称为流在特性曲线上确定为一点，称为静态工作点静态工作点，常称为常称为Q点。一般用点。一般用IB、IC、和、和VCE（或（或IBQ、ICQ、和和VCEQ ）表示。）表示。4.2 共共射极放射极放大电路大电路4.2 共共射极放射极放大电路大电路工作点合适工作点合适工作点偏低工作点偏低4.2 共共射极放射极放大电路大电路5.直流通路和交流通路直流通路和交流通路 直流通路直流通路直流通路：在直流电源作用下，只有直流电流流过的通路。在直流通路中（1）电容被视为开路，电感被视为短路；（2）交流信号源不起作用，按零处理，其内阻保留。共射极放大电

15、路共射极放大电路end交流通路：在输入交流信号源作用下，只有交流电流流过的通路。在交流通路中（1）电容一般按短路处理，电感按开路处理。直流电源按短路处理。在直流通路中求静态工作点，在交流通路中求放大倍数，输入电阻、输出电阻等。交流通路交流通路TVBBCbRcRb(a)TVCCCb1RcCb2(b)(c)T-VCC Cb1 Rc Cb2 Rb T+VCC Cb1 Rc Cb2 Rb(d)(f)TVCCCb1RcCb2VBBRbT-VCCCb1RcCb2(e)3.2 1.下列下列af电路哪些具有放大作用？电路哪些具有放大作用？end4.3 图解分析法图解分析法 用近似估算法求静态工作点用近似估算法

16、求静态工作点 用图解分析法确定静态工作点用图解分析法确定静态工作点 交流通路及交流负载线交流通路及交流负载线 输入交流信号时的图解分析输入交流信号时的图解分析 BJT的三个工作区的三个工作区 输出功率和功率三角形输出功率和功率三角形 4.3.1 静态工作情况分析静态工作情况分析 4.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析 共射极放大电路共射极放大电路 4.3.1 静态工作情况分析静态工作情况分析1.用近似估算法求静态工作点用近似估算法求静态工作点bBECCBRVVI根据直流通路可知：根据直流通路可知：采用该方法，必须已知三极管的采用该方法，必须已知三极管的 值值。一般硅管一般硅管VBE=0.

17、7V，锗管，锗管VBE=0.2V。直流通路直流通路+-BCIIcCCCCERIVV 采用该方法分析静态工作点，必须已知三极采用该方法分析静态工作点，必须已知三极管的输入输出特性曲线。管的输入输出特性曲线。共射极放大电路共射极放大电路2.用图解分析法确定静态工作点用图解分析法确定静态工作点 首先，画出直流通路首先，画出直流通路直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+-4.3.1 静态工作情况分析静态工作情况分析3.3 图解图解分析法分析法一般情况下IBO是通过直流通路求出来的。直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+-列输入回路方程：列输入回路方程：VBE=VCCIBRb 列输出回路方程（直

18、流负载线）：列输出回路方程（直流负载线）：VCE=VCCICRc 在输入特性曲线上，作出直线在输入特性曲线上，作出直线 VBE=VCCIBRb，两，两线的交点即是线的交点即是Q点，得到点，得到IBQ。在输出特性曲线上，作出直流负载线在输出特性曲线上，作出直流负载线 VCE=VCCICRc，与与IBQ曲线的交点即为曲线的交点即为Q点，从而得到点，从而得到VCEQ 和和ICQ。vCEiC斜率斜率-1RcRcVCCVCCvCEiC斜率斜率-1RcIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率-1RcQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率-1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率-

19、1RcQICQIBQRcVCCVCCvCEiC由上可得出用图解法求Q点的步骤：(1)在输出特性曲线坐标中，按直流负载线方程VBE=VCCIBRb，作出直流负载线。(2)由基极回路求出IBQ。(3)找出iB=IBQ这一条输出特性曲线，与直流负载线的交点即为Q点。读出Q点坐标的电流、电压值即为所求 4.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析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)因为交流负载线必过因为交流负载线必过Q点，点，1.交流通路及交流负载线交流通路及交流负载线4.3 图解图解分析法分析法斜

20、率斜率-1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率-1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率-1Rc斜率斜率1Rc/RLQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC 过输出特性曲线上过输出特性曲线上的的Q点做一条斜率为点做一条斜率为-1/R L 直线，该直线即为直线，该直线即为交流负载线交流负载线。RL=RLRc，是是交流负载电阻。交交流负载电阻。交流负载线的斜率为流负载线的斜率为-1/RL 4.3 图解图解分析法分析法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 4.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析 共射极放大电路共射极放大电路Q

21、IBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uAQQQIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uAQQQIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uA204060QICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线交流负载线QQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线交流负载线20uA40uA60uAQQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线交流负载线20uA40uA60uAQQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线交流负载线20uA40uA60u

22、A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.vi vBE iB iC vCE|-vo|2.2.vo与与vi相位相反；相位相反；3.3.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；4.4.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。图4.11 静态工作点不合适产生的非线性失真 (a)截止失真；(b)饱和失真波形的顶部失真是截止失真，波形的底部失真是饱和失真，静态工作点选在交、直流负载线的中间附近较好。共射极放大电路共射极放大电路 放大电路如图所示。已知放大电路如图所示。已知BJT的的=80，Rb=300k，Rc=2k，VCC=+12V，求：

23、，求：（1）放大电路的）放大电路的Q点。此时点。此时BJT工作在哪个区域？工作在哪个区域？（2）当）当Rb=100k时，放大电路的时，放大电路的Q点。此点。此时时BJT工作在哪个区域？（忽略工作在哪个区域？（忽略BJT的饱的饱和压降）和压降）end通过计算法判断三极管的工作方式：（1）假设管子处于临界饱和状态，这时vce 0,Ics=VCC/RC,IBS=ICS/（2）通过直流通路求出IB，如果IBIB，CCb2b1b2BVRRRV 此时，此时，不随温度变化而变化。不随温度变化而变化。VB VBE 且且Re可取可取大些，反馈控制作用更强。大些，反馈控制作用更强。一般取一般取 I1=(510)I

24、B，VB=3V5V 4.5.2 射射极偏置电极偏置电路路2.放大电路指标分析放大电路指标分析静态工作点静态工作点CCb2b1b2BVRRRV eBEBECRVVII )(ecCCCeEcCCCCERRIVRIRIVV CBII 3.5.2 射射极偏置电极偏置电路路2.放大电路指标分析放大电路指标分析电压增益电压增益输出回路：输出回路：)/(LcboRRIV 输入回路：输入回路：ebbebeebebi)1(RIrIRIrIV 电压增益：电压增益：ebeLcebebLcbioV)1()/()1()/(RrRRRrIRRIVVA 画小信号等效电路画小信号等效电路确定模型参数确定模型参数 已知，求已知

25、，求r rbebe)mA()mV(26)1(200EQbeIr 增益增益 3.5.2 射射极偏置电极偏置电路路2.放大电路指标分析放大电路指标分析输入电阻输入电阻ib1b2bee/(1)iiVRRRrRIb1b2b1b2RRb.(1)iiiibeeIIIIVVVRRrR根据定义根据定义由电路列出方程由电路列出方程则输入电阻则输入电阻放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻iiiVRI 4.5.2 射射极偏置电极偏置电路路2.放大电路指标分析放大电路指标分析输出电阻输出电阻输出电阻输出电阻oco/RRR 求输出电阻的等效电路求输出电阻的等效电路网络内独立源置零网络

26、内独立源置零负载开路负载开路输出端口加测试电压输出端口加测试电压对回路对回路1和和2列列KVL方程方程r rcece对分析过程影响很大，此处不能忽略对分析过程影响很大，此处不能忽略0)()(ecbsbeb RIIRrI0)()(ebccebcT RIIrIIV 其中其中b2b1ss/RRRR 则则)1(esbeececToRRrRrIVR 当当coRR 时，时，coRR 一般一般cceoRrR （）4.5.2 射射极偏置电极偏置电路路3.固定偏流电路与射极偏置电路的比较固定偏流电路与射极偏置电路的比较 共射极放大电路共射极放大电路静态：静态：bBECCBRVVI BCII cCCCCERIVV

27、 CCb2b1b2BVRRRV eBEBECRVVII )(ecCCCCERRIVV CBII 4.5.2 射射极偏置电极偏置电路路3.固定偏流电路与射极偏置电路的比较固定偏流电路与射极偏置电路的比较 固定偏流共射极放大电路固定偏流共射极放大电路电压增益：电压增益：beLc)/(rRRAV ebeLcV)1()/(RrRRA RbviRcRLiVbIcIOVbI固定偏流共射极放大电路固定偏流共射极放大电路输入电阻：输入电阻：bebiii/rRIVR ebeb2b1i)1(/RrRRR 输出电阻：输出电阻：Ro=Rc coRR 4.5.2 射射极偏置电极偏置电路路cLVbeecLVbe(/)(1

28、)(/)RRArRRRAr ib1b2beeib1b2be/(1)/RRRrRRRRr+VCC C2+C1 Ce+Rc Re2 RL vo T Rb1 +Re1 Rb2 +vi 1e1beLcV)1()/(RrRRA e1beb2b1i)1(/RrRRR 4.5.2 射射极偏置电极偏置电路路end4.6 共集电极电路和共基极电路共集电极电路和共基极电路 电路分析电路分析 复合管复合管 静态工作点静态工作点 动态指标动态指标 三种组态的比较三种组态的比较4.6.1 共集电极电路共集电极电路4.6.2 共基极电路共基极电路4.6.1 共集电极电路共集电极电路1.电路分析电路分析共集电极电路共集电极

29、电路结构如图示结构如图示该电路也称为该电路也称为射极输出器射极输出器求静态工作点求静态工作点ebBECCB)1(RRVVI eCCCeECCCERIVRIVV BCII eEBEbBCCRIVRIV BE)1(II 由由得得电压增益电压增益输出回路：输出回路：输入回路：输入回路：LbbebLbbbebi)1()(RIrIRIIrIV 电压增益：电压增益：1)1()1()1()1(LbeLLbeLLbebLbioV RrRRrRRrIRIVVA 画小信号等效电路画小信号等效电路确定模型参数确定模型参数 已知，求已知，求r rbebe)mA()mV(26)1(200EQbeIr 增益增益 3.6.

30、1 共共集电极电集电极电路路1.电路分析电路分析其中其中LeL/RRR LbLbbo)1()(RIRIIV 一般一般beLrR ，则电压增益接近于但略小于是，则电压增益接近于但略小于是1 1，1V A即即同同相相与与ioVV电压跟随器电压跟随器输入电阻输入电阻)1(/LbebTTiRrRIVR bRTbIII LbbebT)1(RIrIV bRTbRIV 根据定义根据定义由电路列出方程由电路列出方程则输入电阻则输入电阻TTiIVR LeL/RRR 当当beLrR 1，时，时，Lbi/RRR 3.6.1 共共集电极电集电极电路路1.电路分析电路分析输入电阻大输入电阻大输出电阻输出电阻由电路列出方

31、程由电路列出方程eRbbTIIII )(sbebTRrIV eRTeRIV 其中其中bss/RRR 则则输出电阻输出电阻 1/beseTTorRRIVR当当 1beserRR，1 时，时，besorRR 输出电阻小输出电阻小共集电极电路特点：共集电极电路特点：同同相相与与ioVV 电压增益小于电压增益小于1 1但接近于但接近于1 1，输入电阻大，对电压信号源衰减小输入电阻大，对电压信号源衰减小 输出电阻小，带负载能力强输出电阻小，带负载能力强 4.6.1 共共集电极电集电极电路路2.复合管复合管作用：提高电流放大系数，增大电阻作用：提高电流放大系数，增大电阻r rbebe；其放大倍数为各个其放

32、大倍数为各个管子的放大倍数之积；等效后的管子类型与第一个管子类型管子的放大倍数之积；等效后的管子类型与第一个管子类型相同。相同。复合管也称为复合管也称为达林顿管达林顿管4.6.2 共基极电路共基极电路1.静态工作点静态工作点 直流通路与射极直流通路与射极偏置电路相同偏置电路相同CCb2b1b2BVRRRV eBEBECRVVII )(ecCCCeEcCCCCERRIVRIRIVV CBII 3.6.2 共基极共基极电路电路2.动态指标动态指标电压增益电压增益输出回路：输出回路：输入回路：输入回路：bebirIV 电压增益：电压增益：beLbebLbioVrRrIRIVVA LbLcoRIRIV

33、 LcL/RRR 1ceII不具备电流放大作用。3.6.2 共基极共基极电路电路2.动态指标动态指标 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻 1)(1bebbebeiebirIrIIVrR 11/bebeeebeiiirrRrRIVRcoRR 3.三种组态的比较三种组态的比较电压增益：电压增益：beLc)/(rRR 输入电阻：输入电阻：beb/rR输出电阻：输出电阻：cR 4.6.2 共基极共基极电路电路eLbeeL(1)(/)1(1)(/)RRrRR )/)(1(/LebebRRrR 1)/(/bebserRRRbeLc)/(rRR 1/beerRcR放大电路的中间级放大电路的输入、输出、中间级

34、高频或宽频带电路（1）共射极放大电路不仅具有电压放大而且具有电流放大作用；共集电极电路（射极输出器）不具有电压放大只具有电流放大作用；共基极电路不具有电流放大只具有电压放大作用。三种电路都具有功率放大的作用。（2）射极输出器输入电阻最高，输出电阻最低（多用在放大电路的输入、输出级、中间极）；其次是共射极电路（多用在放大电路的中间级）。多级放大电路（1）由多个单级电路耦合而成的电路，第一级的输出 作为第二级的输入。（2）多级放大电路的放大倍数等于各个单级放大电路的放大倍数乘起来。（3）多级放大电路的输入电阻等于第一级放大电路的输入电阻。（4）多级放大电路的输出电阻等于最后一级放大电路的输出电阻。

35、（5）后一级的输入电阻作为它前一级的负载。例题例题ioVVVA 1.放大电路如图所示。试求放大电路如图所示。试求。已知已知=50。mA69.1B2C2 II 解：解：uA9.33)1(ebBECCB2 RRVVI 6.984 )mA()mV(26)1(200Ebe2Ir k61k/4k)4)(1(k/150be2i2 rR5.217)/(be1i2c1io1V1 rRRVVA 1o1oV2 VVA5.217V2V1o1oio1ioV AAVVVVVVA 863/k300be1be1irrR 95 501k9846.0)k150/k4(/k4 1)/(/1)/(/be2b2o1e2bebseo

36、rRRRrRRRRbe14.4 863 r节例题中已求得87.115 3.4V A倍数倍数节例题中求得单级放大节例题中求得单级放大两者比较可看出增益明显提高两者比较可看出增益明显提高end3.7.1 单时间常数单时间常数RC电路的频率响应电路的频率响应3.7.2 单极放大电路的高频响应单极放大电路的高频响应 RC低通电路的频率响应低通电路的频率响应 RC高通电路的频率响应高通电路的频率响应3.7 放大电路的频率响应放大电路的频率响应3.7.3 单极放大电路的低频响应单极放大电路的低频响应3.7.4 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应 多级放大电路的增益多级放大电路的增益 多级放大电路

37、的频率响应多级放大电路的频率响应 低频等效电路低频等效电路 低频响应低频响应 研究放大研究放大电路的动态指电路的动态指标（主要是增标（主要是增益）随信号频益）随信号频率变化时的响率变化时的响应。应。3.7.1 单时间常数单时间常数RC电路的频率响应电路的频率响应1.RC低通电路的频率响应低通电路的频率响应（电路理论中的稳态分析）（电路理论中的稳态分析）RC电路的电压增益（传递函数）：电路的电压增益（传递函数）：则则11111ioH11/1/1)()()(CsRsCRsCsVsVsAV fs j2j 且令且令11H21CRf 又又)/j(11HioHffVVAV 电压增益的幅值（模）电压增益的幅

38、值（模）2HH)/(11ffAV （幅频响应）（幅频响应）电压增益的相角电压增益的相角)/(arctgHHff （相频响应）（相频响应）增益频率函数增益频率函数最大误差最大误差-3dB频率响应曲线描述频率响应曲线描述3.7.1 RCRC电电路的频率路的频率响应响应幅频响应幅频响应2HH)/(11ffAV 时时，当当 Hff 1)/(112HH ffAVdB 01lg20lg20H VA时时，当当 Hff ffffAV/)/(11H2HH )/lg(20lg20HHffAV 0分贝水平线分贝水平线斜率为斜率为-20dB/十倍频程十倍频程 的直线的直线相频响应相频响应时时，当当 Hff 时时，当当

39、 Hff )/(arctgHHff 0H 90H 时时，当当 Hff 45H 时时，当当 100.1 HHfff 十十倍倍频频程程的的直直线线斜斜率率为为/45 1.RC低通电路的频率响应低通电路的频率响应 VVAVVAioio 表示输出与输入的相位差表示输出与输入的相位差高频时，输出滞后输入高频时，输出滞后输入因为因为所以所以3.7.1 RCRC电电路的频率路的频率响应响应2.RC高通电路的频率响应高通电路的频率响应RC电路的电压增益：电路的电压增益：22222ioH/1 /1)()()(CRsssCRRsVsVsAV 幅频响应幅频响应2LL)/(11ffAV 相频响应相频响应)/(arct

40、gLHff 输出超前输入输出超前输入3.7.2 单极放大电路的高频响应单极放大电路的高频响应1.BJT的高频小信号建模的高频小信号建模 模型的引出模型的引出 模型简化模型简化 模型参数的获得模型参数的获得 的的频率响应频率响应2.共射极放大电路的高频响应共射极放大电路的高频响应 型高频等效电路型高频等效电路 高频响应高频响应3.共基极放大电路的高频响应共基极放大电路的高频响应 增益增益-带宽积带宽积 高频等效电路高频等效电路 高频响应高频响应 几个上限频率的比较几个上限频率的比较3.7.2 单极放大电路的高频响应单极放大电路的高频响应1.BJT的高频小信号建模的高频小信号建模模型的引出模型的引

41、出 rbe-发射结电阻发射结电阻re归算到归算到基极回路的电阻基极回路的电阻 -发射结电容发射结电容Cbe-集电结电阻集电结电阻rbc -集电结电容集电结电容 Cbc rbb-基区的体电阻，基区的体电阻，b是是假想的基区内的一个点。假想的基区内的一个点。互导互导CECEEBCEBCmVVvivig 3.7.2 单极放大电路的高频响应单极放大电路的高频响应1.BJT的高频小信号建模的高频小信号建模模型简化模型简化混合混合 型高频小信号模型型高频小信号模型 cecbrr和和忽忽略略 3.7.2 单级高单级高频响应频响应又因为又因为所以所以模型参数的获得模型参数的获得（与（与H参数的关系）参数的关系

42、）1.BJT的高频小信号建模的高频小信号建模低频时，混合低频时，混合 模型与模型与H参数模型等效参数模型等效ebbbbe rrrebbeb rIVbebmIVg 所以所以又又 rbe=rb+(1+)re ETb)1(IVr ETeb)1(IVr ebbebb rrrTmeb2 fgC 从手册中查出从手册中查出 TcbfC和和 TEebmVIrg 3.7.2 单级高单级高频响应频响应 的的频率响应频率响应由由H参数可知参数可知1.BJT的高频小信号建模的高频小信号建模CEBCfeViih 即即0bcce VII 根据混合根据混合 模型得模型得cbebebmc1/j CVVgI)/1/1/(cbe

43、bebbeb CjCjrIV 低频时低频时ebm0 rg 所以所以)(j1/jcbebebcbmbc CCrCgII 当当cbm Cg 时，时，ebcbeb0)(j1 rCC 共发射极截止频率共发射极截止频率 3.7.2 单级高单级高频响应频响应 的的频率响应频率响应1.BJT的高频小信号建模的高频小信号建模ebcbeb0)(j1 rCC 的幅频响应的幅频响应令令ebcbeb)(21 rCCf 则则20)/(1 ff f特征频率特征频率Tfebmcbebm0T2)(2 CgCCgff fff T共基极截止频率共基极截止频率 f 3.7.2 单单级高频响级高频响应应2.共射极放大电路的高频响应共

44、射极放大电路的高频响应 型高频等效电路型高频等效电路等效电路等效电路 3.7.2 单单级高频响级高频响应应2.共射极放大电路的高频响应共射极放大电路的高频响应 型高频等效电路型高频等效电路对节点对节点 c 列列KCL得得电路简化电路简化 Rsbeb rCMRcc+-+-V0+-gmVbeVbeVbeVbeVbesVeb Vbb reb eb Veb C0j)(cbebocoebm CVVRVVg cb C忽略忽略 的分流得的分流得ebcmo VRgVcboebj)(cb CVVIC 又又因因为为称为称为密勒电容密勒电容MCcbcmebMj)1(1cb CRgIVZC 则则表示表示若用若用个电容

45、个电容之间存在一之间存在一和和相当于相当于 ,e b MC cbcmM)1(CRgC等效后断开了输入输出之间的联系等效后断开了输入输出之间的联系 Rsbeb rRcc+-+-V0+-gmVbeVbeVbeVbeVbesVeb Vbb reb eb VC2.共射极放大电路的高频响应共射极放大电路的高频响应 型高频等效电路型高频等效电路电路简化电路简化 3.7.2 单单级高频响级高频响应应 Rsbeb rCMRcc+-+-V0+-gmVbeVbeVbeVbeVbesVeb Vbb reb eb Veb C eb rRcc+-+-V0+-gmVbeVbeVbeVbeVbesVeb Veb eb VC

46、sR eb rRcc+-V0+-gmVbeVbeVbeVbeVbesIeb Veb eb VCsR Rcc+-V0+-gmVbeVbeVbeVbeVbesIeb Veb eb VCR Rcc+-V0+-gmVbeVbeVbeVbeVbesV eb Veb eb VCR+-最后最后MebCCC ebbbs/)(rrRRsebbbsebsVrrRrV 2.共射极放大电路的高频响应共射极放大电路的高频响应高频响应高频响应 3.7.2 单单级高频响级高频响应应 Rcc+-V0+-gmVbeVbeVbeVbeVbesV eb Veb eb VCR+-MebCCC ebbbs/)(rrRRsebj11VR

47、CV ebcmo VRgVsebbbsebsVrrRrV 由电路得由电路得)/j(1H0soHffAVVAVV 电压增益频响电压增益频响又又其中其中ebbbsebcm0 rrRrRgAVRCf 21H 低频增益低频增益上限频率上限频率2.共射极放大电路的高频响应共射极放大电路的高频响应增益增益-带宽积带宽积 3.7.2 单单级高频响级高频响应应0VAcmRgebbbseb rrRr HfRC 21 ebbbsebcm rrRrRg)1()(2cmcbebbbscmRgCCrRRg 1)1(cbcmeb CRgC 2/)(ebbbs rrRBJT 一旦确定，一旦确定，带宽增益积基本为常数带宽增益

48、积基本为常数例题例题 解：解：模型参数为模型参数为例例3.7.1 设共射放大电路在室温下运行，其参数为：设共射放大电路在室温下运行，其参数为：，1ksR，pF5.000MHz41001mA1001kcbT0Cbbs CfIrR。k5cR试计算它的低频电压增益和上限频率。试计算它的低频电压增益和上限频率。ebr mgTEVImV26mA1 S 038.0 m0g S 038.0001 k 6.2 ebCcbTm2 Cfg pF 8.14 MCcbcm)1(CRgpF 7.96 0VAcmRg ebbbseb rrRr51.133 C R)(bbs rReb/r k 77.0eb CMC pF 5

49、.111 Hf低频电压增益为低频电压增益为又因为又因为所以上限频率为所以上限频率为RC 21MHz 85.1 0lg20VA51.133lg20 dB 5.42 3.共基极放大电路的高频响应共基极放大电路的高频响应 3.7.2 单单级高频响级高频响应应高频等效电路高频等效电路3.共基极放大电路的高频响应共基极放大电路的高频响应 3.7.2 单单级高频响级高频响应应sIebm Vg)j/1/(ebebeb CrV 高频响应高频响应列列 e 点的点的KCL0 oIebm Vg而而所以电流增益为所以电流增益为eb0m rg soIImeb00/j1)1/(gC meb0/j1 gC 其中其中 iVV

50、VA0电压增益为电压增益为 sscoRIRI0001 meb0/j11gCRRsc 其中其中 ebmH2 Cgf)/j(11H0ffRRsc Tf 特征频率特征频率 sRbb rcb C忽略忽略 20lg AV/dB f/Hz fH 20lg=fT scRR0 3.共基极放大电路的高频响应共基极放大电路的高频响应 3.7.2 单单级高频响级高频响应应几个上限频率的比较几个上限频率的比较TebmHb2fCgf )1(/)(21 cbcmebebbbsHe CRgCrrRf 的的上限频率上限频率ebcbeb)(21 rCCf 特征频率特征频率共基极上限频率共基极上限频率 ff0T 共发射极上限频率