【教学课件】第三章半导体三极管及放大电路基础.ppt

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1、第三章 半导体三极管及放大电路基础,教学内容：本章首先讨论了半导体三极管(BJT)的结构、工作原理、特性曲线和主要参数。随后着重讨论了BJT放大电路的三种组态，即共发射极、共集电极和共基极三种基本放大电路。还介绍了BJT的静态、动态分析，图解法和微变等效电路法，并把其作为分析放大电路的基本方法。然后就是工作点的稳定和多级放大电路。,教学要求：本章需重点掌握三极管的模型与特性；并能熟练进行基本放大电路静态工作点的确定，估算法和微变等效电路法的掌握，以及输入电阻、输出电阻、电压放大倍数的计算。,3.1 半导体三极管 3.2 共射极放大电路 3.3 放大电路的性能指标 3.4 放大电路的静态分析 3

2、.5 放大电路的动态分析 3.6 放大电路的工作点稳定情况 3.7 共集电极电路和共基极电路 3.8 多级放大电路,3.1 半导体BJT,BJT是通过一定的工艺，将两个PN结接合在一起而构成的器件。BJT有两种类型：NPN型和 PNP型。其内部特点是发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，基区厚度很小。外部放大条件是发射结正向偏置、集电结反向偏置。,3.1.1 BJT的结构 当两块不同类型的半导体结合在一起时，它们的交界处就会形成PN结，因此BJT有两 个PN 结：发射区与基区交界处的PN结称为 发射结，集电区与基区交界处的 PN结称为 集电结，两个PN 结通过很薄的基区联系着。同样，PNP型与 N

3、PN型相似，特性几乎相同，只不过各点极端的电压极性和电流流向不同 而已。,图3.1.1 NPN型三极管的结构示意图及其在电路中的符号,晶体管3个区有如下特点：（1）发射区的掺杂浓度远大于集电区的掺杂浓度（2）基区很薄，一般为1m至几m。（3）集电结面积大于发射结面积。,3.1.2 BJT的电流放大原理 通过改变加在晶体管三个极上的电压可以改变两个PN结的偏置电压，从而使晶体管有三种工作状态：当发射结和集电结均反偏时，处于截至状态；当发射结正偏、集电结反偏时，处于放大状态；当发射结和集电结均正偏时，处于饱和状态。当晶体管处于放大状态时，能将基极的小电流放大为集电极的大电流，现以NPN型晶体管为例

4、分析其放大原理。1.BJT内部载流子的运动 为使发射区发射电子，集电区收集电子，必须具备的条件是:发射结加正向电压(正向 偏置)，集电结加反向电压(反向偏置)，在 这些外加电压的条件下，管内载流子的传输 将发生下列过程，如图2-2所示:,(1)发射区向基区注入电子 由于发射结外加正向电压，发射区的多数载流子电子不断通过发射结扩散到基区，同时基区的多子-空穴越过发射结进入发射区。因为基区很薄，掺杂浓度又较低，所以空穴数目较少，因此由空穴形成的电流可以忽略。故可认为主要有发射区电子形成发射极电流E，其方向与电子流动方向相反。(2)电子在基区中的扩散和复合 电子到达基区后，由于基区中空穴浓度低，只有

5、很少一部分电子与基区中的空穴复合。复合掉的空穴由外电源补充，这样就形成了较小的电流IBN，IBN的方向由外电源流入基区。剩下的大部分电子扩散到集电结。,(3)集电区收集扩散过来的电子 由于集电结处于反偏状态，扩散到集电结的电子很快漂移到集电区，形成电流ICN。由于集电结反偏，使集电区的多子电子和基区的少子空穴不能向对方扩散；而集电区中的少子空穴和基区中的少子电子可以漂移到对方，形成反向饱和电流ICBO，ICBO值很小，但由于它是由少子形成的，容易受温度的影响，对三极管性能影响较大。ICN的方向由外电源流入集电区（与扩散到集电结的电子漂移到集电区的方向相反），ICBO的方向从集电区流向基区。经以

6、上分析和图2-2可知，由ICN与ICBO构成集电极电流IC。IBN和ICBO构成基极电流IB。根据KCL（Kirchhoffs Current Law,基尔霍夫电路定律）得出电流分配关系如下：,我们定义 为共射直流电流放大系数则 将 带入上式得令 则 上式中 称作穿透电流，或集电极-发射极极间反向饱和电流,2.各级电流之间的关系,一般为计算方便而忽略，那么 值一般远大于1。IC与IE值相差不大，但它们都远大于IB值。由此可见当UBE有微小变化即IB有微小变化时，IE和IC有较大变化，这种情况称为电流放大。实用电路中，晶体管主要用于放大动态信号。衡量三极管放大能力的指标是共射交流放大系数，其定义

7、为 一般在放大状态下，和 差别较小，可以认为两者近似相 等，故在以后的分析中取，其值为几十到一百左右。,3.放大作用分析(1)BJT的放大作用，主要是依靠它的发射极 电流能通过基区传输，然后到达集电极而实现 的。为此要满足两个条件:a.(内部)：要求发射区杂质浓度要远大于基区杂质浓度，同时基区浓度要很小;b.(外部)：发射结要正向偏置、集电结要反向偏置。(2)BJT内各个电流之间有确定的分配关系，所以只要输入电流 B给定了，输出电流 c 和输出电压便基本确定了。IE主要是由发射区扩散到基区的电子而产生的；IB主要是由发射区扩散过来的电子在基区与空穴复合而产生的；IC主要是由发射区注入基区的电子

8、漂移到集电区而形成的。,4.截止状态和饱和状态,1）当发射结和集电结均反偏时，处于截至状态：当发射结反偏或零偏时，发射区不再发射电子，三极管内部只有由少子形成的电流ICBO，通常认为IB0，IC 0。三极管的这种状态叫截止。2）当发射结和集电结均正偏时，处于饱和状态：发射结正偏可形成发射极电流IE，而集电结正偏或零偏则失去了收集电子的能力，无论IB增大多少，IC值都不再增大，这种状态称作饱和状态。,3.1.3 BJT的特性曲线（共射）共发射极电路以发射极作为共同端，以基极 为输入端，集电极为输出端，如图所示。,图3.1.3 共射极放大电路,在低频电压放大电路中以共发射极的使用方法居多，故以共射

9、接法来分析BJT的特性曲线。BJT的特性曲线是指各电极电压与电流 之间的关系曲线，它是内部载流子运动的外 部表现。1.输入特性曲线 输入特性是指UCE一定时，输入回路中iB与uBE之间的关系，即 iB=f(BE)|CE=常数,1）当uCE=0时，相当于发射结与集电结并联起来，此时输入特性与二极管伏案特性相似。2）当uCE增大时，集电极收集电子的能力增强，使得在基区要获得相同的iB值（IB主要是由发射区扩散过来的电子在基区与空穴复合而产生的），所需的电压uBE相应增大，即曲线随uCE增大而右移。3）当uCE1V后，各曲线已经很接近了，因为集电结反偏后，其收集电子的能力已强大至基本不再增加，从而i

10、B也不再明显减小，故只用一条曲线代替所有uCE1V的曲线。,由图可知，特性比较平坦的部分随着VCE的增加略向上倾斜。,实际上VCE1V以后的输入特性与VCE=1V的特性曲线非常接近,uBE/v,0.2,uCE/v,（a）输入特性,（b）输出特性,uCE1V,uCE=0,0.8,0.6,0.4,iB/A,100,80,60,40,20,饱和区,放,大,区,100A,80A,60A,40A,20A,iB=0A,10,8,6,4,2,ic/mA,4,3,2,1,截止区,图3.1.4 三极管的特性 曲线,2.输出特性曲线,输出特性是指iB一定时，输出回路中iC与uCE之间的关系，即:iC=f(CE)|

11、iB=常数 每条曲线可分为上升、转折、平坦三个阶段。上升曲线很陡。这是由于uCE值很小，集电区收集电子的能力不够，因此iC受uCE的影响。当uCE略有增加时，iC增加较大。转折段iC随uCE变化缓慢。这是由于uCE 1V后，集电区收集电子的能力基本恢复正常，iB一定，则基区扩散到集电结附近的电子数目一定，大部分电子已被集电区收集，再增大uCE，iC的增大趋势减缓。平坦段较平直，iC基本不随uCE的增加而增加。由于uCE增大到一定程度后，集电区把从基区扩散过来的电子全都收集到集电区，再增大，扩散来的电子数目也不会增多，即ic值不随uCE增加，只与iB有关，在这个区域内，近似为常数。,输出特性曲线

12、可分为3个区：放大区、截止区、饱和区，分别对应三极管的3种工作状态：(1)饱和区：曲线上拐点左面的区域（uCE uBE，即uC uB），在此区域内iCiB，iC不受iB的控制三极管无放大作用。一般把输出特性直线上升和弯曲部分划为饱和区。(2)放大区：BJT 输出特性的平坦部分，接近于恒流特性，它符合iC=iB的规律，iC大小只受iB控制。(3)截止区：iB 0的部分，iC0，晶体管处于截止状态。,3.1.4 三极管的微变等效电路,由输入输出特性曲线得知，三极管是一个非线性器件，在输入输入大幅度交流信号时，会出现由于器件非线性变化特性而引起的非线性失真。若输入信号幅度很小即“微变”时，三极管的电

13、压和电流的变化范围很小。我们可以把微小范围内的曲线近似为直线，那么，三极管电压与电流之间的伏案关系基本是线性的。所以，可以用一个线性电路等效代替在微小工作范围内的三极管。等效原则是：线性电路引出端的电压和电流的伏安关系与三极管3个电极的电压和电流的伏安关系相同。我们把这个线性电路称为三极管的微变等效电路。由输入特性曲线可知，在工作点附近的较小的工作段可认为是直线，ube与 ib有线性关系。我们用一个等效电阻rbe来表示输入回路中电压与电流的关系，即,由输出特性曲线可知，在放大区，曲线几乎是水平的，可以认为ic与uCE无关，只与iB的大小有关。所以输出回路可用电流控制的受控电流源iC=iB来等效

14、。三极管的微变等效电路如图所示。,图3.1.5 三极管的微变等效电路,应该指出，微变等效电路只能用于交流信号的分析计算，不能用来分析直流电量的计算问题。rbe的确定：经推证：式中IE是发射极直流电流，rbe是等效电路中的交流电阻。公式体现的是工作点对动态的影响。由于微变等效电路没有考虑PN结的电容效应，所以只适用于信号频率较低的情况。,例3.1 如图所示，晶体管各极电位如图中标注，试判断晶体管处于何种工作状态（饱和、放大、截止或已损坏），若处于放大或饱和状态，请判断是硅管还是锗管。,解：判断晶体管的工作状态主要是分析其两个PN结的偏置状态；而判断锗管或硅管主要是看其导通时发射结的压降，若|UB

15、E|=0.7V左右则为硅管，|UBE|=0.2V左右则为锗管。（a）NPN型管，UBE=0.1-（-0.2）=0.3V，锗管，发射结正偏；UBC=0.1-6=-5.9V，集电结反偏；故该管工作在放大状态。（b）PNP型管，UEB=1-0.3=0.7V，硅管，发射结正偏；UCB=-2-0.3=-2.3V，集电结反偏；故该管工作在放大状态。（c）NPN型管，UBE=-3-（-2）=-1V，发射结反偏；UBC=-3-0=-3V，集电结反偏；故该管工作在截止状态。,（b）PNP型管，UEB=6-5.3=0.7V，硅管，发射结正偏；UCB=5.5-5.3=0.2V，集电结正偏；故该管工作在饱和状态。（c

16、）NPN型管，UBE=4-4=0V，发射结压降为0；UBC=4-4=0V，集电结压降也为0；则该管可能因被击穿而损坏；也可能因电路连线问题而使之截止。,3.1.4 BJT的主要参数 1.电流放大系数 共射极放大电路：直流：交流：,共基极放大电路：直流：交流：,在通常情况下，直流与交流放大系数接近，故可混用。,2.极间反向电流(1)集电极-基极反向饱和电流CBO 表示发射极开路，c、b间加上一定反向 电压时的反向电流，且它仅决定与温度和少 数载流子的浓度。(2)集电极-发射极反向饱和电流CEO 表示基极开路，c、e间加上一定反向电 压时的集电极电流；此电流又称为穿透电流。CEO=CBO+CBO=

17、(1+)CBO硅管的反向电流很小，锗管的较大。,作为判断管子质量的重要依据,3.极限参数(1)集电极最大允许电流CM:集电极电流iC的一个很大范围内，BJT的值基本不变，但当iC超过一定值后，将明显下降，且BJT可能有损坏的危险，该电流值即为ICM。(2)集电极最大允许功率损耗PCM：表示集电结上允许损耗功率的最大值。(PCM=iCCE)(3)反向击穿电压 a.V(BR)EBO 指集电极开路时，发射极-基极间的反 向击穿电压。b.V(BR)CBO 指发射极开路时，集电极-基极间的反 向击穿电压。c.V(BR)CEO 指基极开路时，集电极-发射极间的反 向击穿电压。,实质上就是发射结本身的击穿电

18、压,3.2 共射极放大电路,一.电路元件作用,图,基本共发射极交流放大电路,基极偏置电阻RB基极电源UBB经RB把电压加在,集电极负载电阻RC电源UCC经RC把电压加在,集电极上，保证CB结反偏；同时RC还将集电极电流的变化转化为电压的变化。,基极上，保证BE结正偏。,耦合电容（C1，C2）隔断放大电路与信号源及,负载之间的直流通路，而对交流信号又应畅通无阻（交流耦合作用）。,在加交流信号以前，如果没有基极偏置电压，即UBEQ=0，则IB=0，IC0；加上交流信号ui以后，基极电流波形对应图3.2.2(b)中的情况，可见iB是脉冲波，于是iC，uO波形也是脉冲波形，输出产生严重失真。若基极加上

19、正向偏压UBEQ，产生相应的偏置电流IBQ，波形不再失真，如图(b)所示。,图3.2.2 放大器的直流偏置,可见，直流偏置保证晶体管在交流信号一个周期内均处于放大状态。电路不产生放大失真。,晶体管在直流工作状态（静态）下的电压和电流称为静态工作点，用符号Q表示，即ICQ，IBQ，UBEQ，UCEQ。如图所示。,加上交流（正弦）信号以后，各电极电压与电流 既包含直流又包含交流成份。其波形如图所示。,2.交流信号激励下，管内电压电流的波形,因此 UBEQ=UB-UE 基极偏压 的大小,由所需基极偏置电流(以及相应)决定,它一般在下列范围内:,图（b）直流工作点的热稳定性要比图（a）好，原因解释如下

20、：,设由于温度T 上升，导致ICQ有增加趋势，图（b）电路中RE的作用，将使ICQ变化减小，上述稳定过程表示如下:,(锗三极管)(硅三极管),式中，A（w）是增益的幅值，jA(w)是增益的相角，图是相应的曲线。幅值随w变化的特性A()称为幅频特性；相角随变化的特性A()称为相频特性。,两者统称为放大器的频率特性（或频率响应），由图（a）可见，信号频率太高或太低A()均要降低。A0称为中频增益，A()降为 时，对应的频率fL及fH分别称为下限频率及上限频率，放大器的频带宽（通频带）度定义为:,图 3.3.7 频率响应曲线,3.4 放大电路的静态分析,静态是指放大电路没有交流输入信号时的工作状态，

21、即直流工作状态。,分析的目的：确定IBQ，ICQ，UBEQ及UCEQ。,直流分析方法：图解法和近似估算法,图3.4.1 直流通路一例,例如对于图（a）电路，直流流通的路径由箭头表示。电容C2对直流开路，所以C2、RL不是直流流通路径；互感线圈如果没有铜阻，IB在其次级没有电压降，可以看成短路；C1与CE对直流均开路。于是获得直流通路如图（b）所示。,由此例，总结出画直流通路的原则：,.理想电感（包括变压器）短路,.电容开路,3.求集电极静态电压,图3.4.4,图3.4.5,图中,3.按图（a）列回路方程。,图3.4.6,故,(3.4.1),.若满足条件,则,(3.4.3),或写成,(3.4.4

22、),而,或,三.直流图解法,1.采用图解法，求输入电路的直流工作点电流IBQ。,图,再列出左边输出特性非线性方程：iC=f2(iB,uCE)(3.4.8)由于iB已经求出，故式（）应是对应iB=IBQ那条输出特性曲线。显然ICQ，UCEQ应同时满足方程式（）及,类似于输入回路的求解原理，先列出图（a）所示输出回路右边支路的线性方程,uCE=UCC-iCRC(3.4.7),方程式（），因此输出回路静态工作点就是上述方程组对应曲线的交点，如图（b）所示。,直流负载线与对应IBQ=40A的输出特性的交点就是静态工作点Q，其坐标为,UCEQ=6V,ICQ=1.5mA,3.5 放大电路的动态分析,动态分

23、析又称交流分析，是在静态工作点确定以后，分析放大器交流输入、输出信号的数值及相互关系，从而求出放大器性能指标，如交流输入阻抗，输出阻抗，电压增益以及电流增益等。动态分析的基本方法：微变等效电路法和交流图解法。一.交流通路 未加入输入信号时，电路中只有直流电量，其等效电路为直流通路；加入输入信号后，电路中既有直流电量又有交流电量，若只考虑交流电量的影响，放大电路的等效形式为交流通路。,将电容、直流电源短路，电感开路即可得到交流通路，如图（b）所示。,二.微变等效电路法 将交流通路中的三极管用微变等效电路代替后得到放大电路的微变等效电路，它用于计算AU、ri和ro等动态指标。等效条件：输入信号必须

24、符合.交流.小信号（微变量）因为只有这样，才能 在静态工作点附近的小范围内，用直线段近似地代替晶体管特性的非线性曲线。由图（b）的交流通路可得其微变等效电路：,图3.5.2 微变等效电路,由图中电路可求得：Ui=iBrbeUo=-iC（RCRL）=-iC RL=-iB RL上式中，RL=RCRL，那么电压放大倍数为式中负号表示输出电压与输入电压的相位差为180，即输出与输入倒相。输入电阻 ri=RB rbe输出电阻ro=RC注意：求输入电阻时，信号源内阻RS不计入输入电阻内；求输出电阻时，负载RL不计入输出电阻内。,三.交流图解法,图解法较为形像直观，适合交流大信号的分析。下面采用图解法重点分

25、析输出回路。,图3.5.3 动态分析图解法,集电极交流负载电阻变为,（）,输出交流电压与交流电流的关系为：,（）,上式负号表示交流输出电压uce的实际方向与规定方向相反。,式（）改写成：,（）,式（）为输出回路方程，可据此做出交流负载线。,交流负载线反映动态时瞬时电流iC和瞬时电压uCE的变化关系，即瞬时工作点的移动轨迹。,讨论：.因为交流电量在静态工作点附近变化，所以交流负载线应通过Q点。故过Q点，做斜率为 的直线即为交流负载线。.交流负载线的斜率为，因为RL RC，所以交流负载线比直流负载线要陡些。.交流负载线在横轴的截距：过Q点向横轴做垂线，与变化量uCE构成一三角形，得得横轴上截距uC

26、E=UCEQ+ICQRL 所以通过Q点和横轴截距也可以做出一条交流负载线。,图3.5.6,方法一,方法二,在图（a）中，静态工作点Q1的位置太低，即使输入的是正弦电压，但在它的负半周，晶体管进入截止区工作，iB、uCE和iC（iC图中未画出）都严重失真了，iB的负半周和uCE的正半周被削平，这是由于晶体管的截止而引起的，故称为截止失真。在图（b）中，静态工作点Q2太高，在输入电压的正半周，晶体管进入饱和区工作，这时iB可以不失真，但是uCE和iC都严重失真了。这是由于晶体管的饱和而引起的，故称为饱和失真。因此，要放大电路不产生非线性失真，必须有一个合适的,3.6 放大电路的工作点稳定问题,3.

27、6.1 直流偏置电路 通过前面的讨论可知，Q 点在放大电路中是很重要的，所以在设计或调试放大电路时，为获得较好的性能，必须首先设置一个合适的Q点。直流偏置电路的作用是为放大电路设定合适的工作点，以便保证放大器完成信号的线性非失真放大。因此，对直流偏置电路有以下要求：,(1)工作点Q设置要合理 Q点偏高可能引起饱和失真，Q点偏低可 能引起截止失真，Q点在交流负载线的中央时 不失真的输出幅度最大。(2)工作点Q要稳定 三极管参数随温度T变化，使工作点Q变 化，会引起失真。工作点随规律变化的定性 规律如下：VBE T C CBO,(3)稳定工作点Q的方法：负反馈方法、补偿法(用其它温度敏感 元件补偿

28、)。3.6.2 射极偏置电路 由前面的分析可知。BJT参数CBO,VBE,随温度变化对Q点的影响，都表现在使Q点电 流C增加。为使 C近似维持恒定，采取下列 措施：,a.针对CBO的影响，可使基极电流B随温度的 升高而自动减小。b.针对VCE的影响，可使发射结的外加电压随 温度的增加而自动减小。而射极偏置电路正是实现了以上两点设 想的电路。它是交流放大电路中最常用的一 种基本电路。以下就是对射极偏置电路的分 析。,近似估算如图的Q点，并计算它的电压增益、输入电阻和输出电阻。解:(1)确定Q点,(2)求电压增益 由电路图可知，,(3)求输入电阻和输出电阻,3.7 共集电极电路和共基极电路,共集电

29、极电路 共集电极电路又称为射极输出器、电压 跟随器。此电路的优点是输入电阻很高、输 出电阻很低，多用于输入级、输出级或缓冲 级。1.电路分析(1)求Q点,根据如图所示：,(2)电压增益,由于射极输出器的电压接近于 1，它的输出电压和输入电压是同相的，因此称为电压跟随器。,Au,(3)输入电阻,(4)输出电阻,综上分析说明，电压跟随器的特点是：电压增益小于1而近于1，输出电压与输 入电压同相，输入电阻高、输出电阻低。共基极电路 共基极电路又被称为电流跟随器。此电 路适用于宽频带和高频情况下，要求稳定性 较好时。,例 3.7 已知图3.8.1 两级阻容耦合放大器，,所有电容对交流均可认为短路，,解

30、：先画出交流通路，如图所示,试求两极总增益,第一级电压增益：,倍,第二级电压增益：,式中,倍,Au是正实数表明输入电压Ui经过两次倒相，输出Uo与输入Ui同相。,图（c）是三级放大器的交流通路。,图3.8.5 射极输出器,第(53)页,把例3.7 及 例3.8计算结果见表3。,由此得出结论：射极输出器的电压增益虽然小于1而近于1,但在多级放大器中，它的插入仍然使总增益得到提高，究其原因是由于射极输出器输入阻抗很高，它防止了图中，后级放大器输入阻抗Ri2对前级放大器负载的影响。因为这种影响将使前级RL1降低，从而减少前级电压增益。由于射极输出器能有效防止后级放大器对前级的影响，故又称隔离级。本例

31、题中，前级增益由原来的20倍增加至76倍，就是隔离级带来的好处。,2.直接耦合,直接耦合就是把前级的输出端直接接到后级的输入端，不需任何耦合元件。,对于缓慢变化的信号或直流信号必须采用直接耦合放大器，直接耦合时，需要解决两个问题：,(1).前级与后级静态工作点的相互影响,由图可见，前级的集电极电位恒等于后级的基极电位，而且前级的集电极电阻RC1同时又是后级的偏流电阻，前、后级的静态工作点就相互影响，相互牵制。,第(54)页,图3.8.6 直接耦合两级放大电路,在图（a）中，是利用电阻RE2上的压降来提高发射极的电位。这一方面能提高T1的集电极电位，增大其输出电压的幅度，另一方面又能使T2获得合

32、适的工作点。RE2的大小可根据静态时前级的集-射极电压UCE1和后极的发射极电流IE2来决定，即,（3.8.1）,图16-74,图3.8.7,第(55)页,抑制零点漂移最有效的措施是采用差动放大电路。,放大器采用直接耦合的连接方式，优点是：,.有利于集成化,.具有良好的低频特性，如 图所示,图3.8.9 直接耦合放大器的频率响应,+,C2,+,+,RL,T2,T1,Ce,C1,Rb12,Rb22,Rb21,Rb11,VCC,+uo,+ui,Re2,Re1,V2,V1,图3.8.10 变压器耦合放大电路,3.变压器耦合,（1）优点：因变压器不能传输直流信号，只能传输交流信号和进行阻抗变换，所以，

33、各级电路的静态工作点相互独立，互不影响。改变变压器的匝数比，容易实现阻抗变换，因而容易获得较大的输出功率。（2）缺点：变压器体积大而重，不便于集成。同时频率特性差，也不能传送直流和变化非常缓慢的信号。,小结,1.半导体三极管是电流放大器件。体现放大功能的指标是电流放大系数=iC/iB。三极管处于放大状态的条件是：发射结正偏，集电结反偏。2.放大电路放大过程的实质是将直流电源的能量转化为交流能量输出。放大电路必须设置合适的静态工作点，以保证不失真地输出放大输出信号。3.分析放大电路的静态有图解法和估算法，分析放大电路的动态有图解法和微变等效电路法。图解法既能分析静态又能分析动态，对大、小信号均适

34、用，并且比较直观形象，特别是对失真的分析更是一目了然。但作图比较麻烦，而且要知道三极管的准确的特性曲线。微变等效法在在计算动态势比较简便，例如计算输入电阻、输出电阻和放大倍数等性能指标时。但只适用于小信号的动态分析，不能解决动态问题。,也不便于分析失真，但在分析较复杂的电路时要优于图解法。在实用中有时两种分析方法配合使用，取长补短。4.基本放大电路有公射、共基和共集等三种形式。共射放大电路因为电压放大倍数较高而广泛应用；共集放大电路因输入电阻高、输出电阻低、放大倍数约为1的特点，而常用作缓冲级、输入级或输出级；共基电路因频率响应好，常用于宽带放大器中。在三种电路中只有共射电路的输出信号与输入信

35、号反相，在共集和共基电路中输出和输入电压同相。5.多级放大电路是提高电压倍数的一种手段。它由各基本放大电路串联而成。唯一应该注意的是，讨论某单级电路时，将前级当作它的信号源，或者把后级当作它的负载。总的电压倍数为各级电压放大倍数之乘积，但在计算多级电压放大倍数时，要注意后级的输入电阻就是前级的负载。,注意：分析放大电路应遵循“先静态，后动态”的原则。直流通路用于静态分析，可以通过列回路方程的方法估算IBQ、ICQ和UCEQ；也可以利用图解法求出Q点。当Q点正常（即Q点在晶体管的放大区或场效应管的恒流区）时，才对电路进行动态分析。求解动态参数时，应首先将放大电路的交流通路绘出，再用其微变等效电路

36、去取代，从而得到放大电路的微变等效电路；然后根据Au、Ri、Ro的定义分别列出它们的表达式；最后代入数据求出具体数值。,图解分析法,3.3.1 静态工作情况分析 a.静态：当放大电路没有输入信号时，电路中 各处的电压、电流都是不变的直流，称为直流工作状态或静止状态，简称 静态。b.动态：当放大电路输入信号后，电路中各处 的电压、电流便处于变动状态，这时 电路处于动态工作情况，简称动态。,(1)图解法确定静态工作点Q的方法：a.做出BJT的输出特性曲线iC=f(CE)|iB,并由偏置电路确定B值；b.做出直流负载线；c.由两条线的交点确定静态工作点Q。(2)图解法分析动态工作情况的方法：a.过Q

37、点做出交流负载线；b.根据Vi 在输入特性上求 iB根据在输出 特性曲线上求 iC 和 CE 确定输出电压。同时 可以确定放大器最大不失真输出电压的幅值、饱和失真与截止失真情况等。,Q点表示在给定条件下电路的工作状态，此时没有输入信号电压,3.3.2 BJT的三个工作区域(见例题)(1)饱和区：一般把输出特性直线上升和弯曲部分划为饱和区。(2)放大区：BJT 输出特性的平坦部分接近于恒流特性，它符合C=B的规律。(3)截止区：一般把输出特性B=0曲线以下的部分称为截止区。,饱和区,放大区,截止区,三极管的三种工作状态,例 题 例3.9:在一个交流放大电路中，测出某三极管 三个管脚对地电位为：(

38、1)端为1.5V(2)端为 4V(3)端为2.1V；试判断各级和管子的类型。解：则(1)端为e极；(2)端为c极；(3)端为 b极；该管子为NPN型。讨论：工作在放大区的三极管应有下列关系：|VBE|0.7V(硅管)或0.2V(锗管),|VCE|VBE|对NPN管：VE VB VC,例3.10:已知如图所示,问：(1)该电路是哪一类型放大 电路；(2)计算Q，设VBE=0.6V；(3)画出电路的等效电路；(4)计算AV；,解:(1)是共发射极放大电路；(2),(3)等效电路如图所示：,例3.11:NPN型三极管接成如图所示两种电路，试 分析三极管T在这两种电路中分别处于何种工 作状态。设T的V

39、BE=0.7V。,解：三极管的工作状态，可以通过比较基极电流B和临界饱和基极电流BS来判定。由图(a)可知，,因为B BS,故三极管T处于放大状态。,又由图(b)可知 Vi=0V时，三极管发射结无正向偏置，T处于截止状态；Vi=3V时，,由于B BS，所以，三极管处于饱和状态。,小结：判断三极管的工作状态，可有多种方法:(1)根据发射接和集电结的偏置电压来判别。(2)根据静态工作点BQ和CQ之来判别：BQ0,管子工作在截止区；CQ=BQ，管子工作在 放大区；BQ CQ/,管子工作在饱和区。(3)根据UBEQ值来判别，UBEQ 0.5V(对硅管)，管子工作在截止区；UBEQ 0.7VUCEQ,管

40、子工作 在饱和区。(4)根据UCEQ值来判别，UCEQ EC,管子工作在 截止区；UCEQ0,管子工作在饱和区。,例3.12:设如图三极管T的=100，rbb=100,VBEQ=0.7V；C1,C2,C3对交流信号可视为短路，RS=600。(1)计算静态工作点Q(VCEQ,CQ)；(2)画出交流通路及交流小信号低频等效电路；(3)求输入电阻Ri；(4)求输出电阻Ro；(5)求电压增益Av=Vi/V0和Avs=V0/Vs；,解：(1)电容对于直流信号相当于开路，因此根据该放大电路的直流通路可以列出方程：,VCC=CR3+BQ(R1+R2)+VBE将C=BQ代入，得：,CQ=BQ=3.1mA VC

41、EQVCC-CQR3=10-3.12=3.8V(2)交流通路如图(a)所示，交流小信号低频等 效电路如图(b)所示：,(3)由微变等效电路可知，输入电阻为：,讨论：本题的目的在于熟悉放大器静态工作点 的估算法，以及利用微变等效电路求放大器 的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。求 放大器的静态工作点实际上就是求解放大器 的直流通路。具体的方法有两种：一是图解 法，条件是要知道管子的特性曲线；二是估,算法，条件是要知道管子的电流放大系数。求放大器的电压放大倍数、输入电阻和输出 电阻，实际上就是求解放大器的微变等效电 路。该放大器的微变等效电路可以根据电容 和直流电源对交流相当于短路以及用管子的 微变等效电路代替管子的原则来画出。,