第 4 章双极结型三极管及放大电路基础

第四章三极管及放大电路基础

第 4章双极结型三极管及放大电路基础4.1 晶体管半导体三极管（ BJT ），又称双极结型晶体管，通常称晶体管。

(a) 小功率管 (b) 小功率管 (c) 大功率管 (d) 中功率管

第四章三极管及放大电路基础4.1.1 结构简介

(a) NPN 型管结构示意图

NPN 管的电路符号

基极

集电极

发射极

第四章三极管及放大电路基础4.1.1 结构简介

(b) PNP 型管结构示意图

PNP 管的电路符号

集电极

基极

发射极


工艺特点：

发射区为高浓度参杂区，基区很薄且掺杂浓度很低，集电结面积大且掺杂浓度低。

集成电路中典型 NPN 型 BJT 的截面图


条件：集电结反偏

4.1.2 放大状态下 BJT 的工作原理

1． BJT 内部载流子的传输过程三个区的作用（ NPN ）：发射区：多子（电子）浓度高，负责向基区发射电子载流子。基区：薄、掺杂浓度很低；负责传送和控制从发射区来的电子载流子。集电区：掺杂浓度低，负责收集经基区传输而来的发射区发射的电子载流子。

发射结正偏

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。外部条件：发射结正偏集电结反偏


放大状态下 BJT 中载流子的传输过程

发射区：向基区发射载流子。基区：传送和控制从发射区来的载流子。集电区：收集经基区传输来载流子。

IE=IB+ IC


（ 1）发射区向基区扩散载流子形成发射极电流 IE

发射结正偏、内电场减小， E区多子（电子）扩散 b 区，形成 IE ；同时 B区多子（空穴） E 区，形成 IEP 。


故， IE= IEN+ IEP


（ 2）载流子在基区扩散与复合，形成复合电流 IBN


电子载流子经 B 区向 C 区扩散，其中一部分与 b区的空穴复合，形成基极电流 IBN 。


（ 2）载流子在基区扩散与复合，形成复合电流 IBN


基极电流 IBN ，就是电子在基区中与空穴复合的电流，即即有部分电子未达到 C结，对 C极收集电子载流子不利。措施：基区薄，减小复合机会；掺杂低，即空穴少，使大部分电子到达集电结。


（ 3）集电区收集载流子，形成集电极电流 IC


集电结反偏，内电场加大，对电子有很强的吸引力，使其很快地漂移过集电结为集电区收集，形成集电极电流 ICN 。


（ 3）集电区收集载流子，形成集电极电流 IC


集电结反偏， b 区少子（电子）和 C 区的少子（空穴）在结电场的作用下，形成反向漂移电流 ICBO 。

故， IC= ICN+ ICBO IB= IEP+ IBN + ICBO = IEP+ IEN - ICN + ICBO = IE － IC



注： ① C区面积大、掺杂低。与 e区差别很大，故 e 极和 C极不可互换。② BJT 中有两种载流子参与导电，故称为双极型晶体管

第四章三极管及放大电路基础2. 电流分配关系

发射极注入电流传输到集电极的电流设

CN

E

I

I 即

根据传输过程可知 IC= ICN+ ICBO

通常 IC >> ICBO

E

C

I

I 则有

为电流放大系数。它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般 = 0.90.99 。

IE=IB+ IC



1

又设

B

CEOC

I

II 则

是另一个电流放大系数。同样，它也只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般 >> 1 。

根据 IE=IB+ IC IC= ICN+ ICBOCN

E

I

I

且令

B

CCEOC I

III 时，当

ICEO= (1+ ) ICBO （穿透电流）

2. 电流分配关系

第四章三极管及放大电路基础3. 三极管的三种组态

共集电极接法，集电极作为公共电极，用 CC 表示。

共基极接法，基极作为公共电极，用 CB 表示；

共发射极接法，发射极作为公共电极，用 CE 表示；

BJT 的三种组态


共基极放大电路

4. 放大作用

若 vI = 20mV

电压放大倍数 O

I

0.98V49

20mVA

v

vv

使 iE = -1 mA ，则 iC = iE = -0.98 mA ，vO = -iC• RL = 0.98 V ，

当 = 0.98 时，


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，然后到达集电极而实现的。

实现这一传输过程的两个条件是：

（ 1 ）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。（ 2 ）外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。


1 ．共射极电路的特性曲线1）输入特性以 vCE 为参变量时， iB 和 vBE 间的关系函数关系： iB=f (vBE)|v

CE = 常数

说明： ① vCE = 0 ， b-e 极相当于二极管 ;

② vCE ≥1V ，集电极反偏，吸引电子强，且集电结的空间电荷区变宽，基区变薄，复合机会减少，在同等 vbe 下， iB 减小，

曲线右移； vCE 再，曲线基本不变。

4.1.3 晶体管的 V-I 特性曲线

表示各极电压与电流之间的关系曲线 ,是内部载流子运动的外部表现 , 更重要。常用的有输入、输出特性曲线（可测量）

共射极连接

第四章三极管及放大电路基础2 ）输出特性

输入电流 iB 一定， v

CE 与 iC 的关系。即：

iC=f (vCE)|iB

= 常数

vCE 1V ，为非线性区域；

vCE ≥1V ，为线性区域，模拟信号放大选用这一区域，但放大信号幅度过大，峰落在非线性区域，即造成“非线性失真”。

共射极连接


说明：

①曲线的起始部分很陡，受 vCE

的影响大。当 vCE 1V 后，曲线变得较平坦，符合电流分配原则。

②输出曲线随 iB 的不同由多条基本相同的曲线组成，间隔较均匀；∵ =IC IB ≈ △ IC/ △ IB 在很宽的范围内基本不变。 ③ “基区宽度调制效应”：曲线随 vCE 的增加而略有上倾。原因：

在 VBE 基本不变时，当 VCEVCB 集电极反偏集电极空间电荷区基区有效宽度基区载流子复合机会略有；在 iB 不变时， iC略有加。

IB=20A

IC=1.0mA

βICIB=50


饱和区—集电结正偏（集电区收集电子的能力很弱，电子堆积在基区，饱和）， IC I

B ；当 VCE =VBE （即 VCB = 0 ），称为临界饱和。

3 ）输出特性曲线分成三个区输出特性曲线的三个区域 :

截止区— IB 0 的区域（ IE=

IC=ICEO ，管子并非完全截止，但一般 ICEO 很小）

放大区： iC 平行于 vCE轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。 ic/ib


(1) 共发射极直流电流放大系数 = （ IC － ICEO ） /IB≈IC / IB vCE=const

1. 电流放大系数 4.1.4 BJT 的主要参数

(2) 共发射极交流电流放大系数 =iC/iBvCE=const

(3) 共基极直流电流放大系数 = （ IC － ICBO ） /IE≈IC/IE

(4) 共基极交流电流放大系数 α

α=iC/iEvCB=const

当 ICBO 和 ICEO 很小时， ≈、 ≈，可以不加区分。

共射极连接

共基极连接


2. 极间反向电流 (1) 集电极基极间反向饱和电流 ICBO

发射极开路时，集电结的反向饱和电流。

4.1.4 BJT 的主要参数

只决定于温度和少子浓度，数值越小越好。硅管 < 锗管。下标说明（以下极限参数亦如此）— CBOCBO 表示 C 极至 B 极的电流（或电压）， o 表示 e极开路。


(2) 集电极发射极间的反向饱和电流 ICEO


2. 极间反向电流

（ VCC 加上后，集电结反偏、发射结正偏——少子漂移、多子扩散——一分复合，份被收集。）∴ICEO=ICBO+βICBO= （ 1+ β ） ICBO

说明：

①ICEO >ICBO，较易测得（小功率管中，锗：几十几百 A ；硅：几 A ）

② ICEO随温度的变化比 ICBO更大。

③ ICEO大的管子性能也不稳定。


(1) 集电极最大允许电流 ICM

(2) 集电极最大允许功率损耗 PCM

PCM= ICVCE

3. 极限参数



3. 极限参数


(3) 反向击穿电压 V(BR)CBO—— 发射极开路时的集电结反

向击穿电压。 V(BR) EBO—— 集电极开路时发射结的反

向击穿电压。 V(BR)CEO—— 基极开路时集电极和发射极间的击穿电压。

几个击穿电压有如下关系 V(BR)CBO ＞ V(BR)CEO ＞ V(BR) EBO

第四章三极管及放大电路基础4.1.5 温度对 BJT 参数及特性的影响

(1) 温度对 ICBO 的影响温度每升高 10℃， ICBO约增加一倍。

(2) 温度对的影响温度每升高 1℃，值约增大 0.5%~1% 。

(3) 温度对反向击穿电压 V(BR)CBO 、 V(BR)CEO 的影响温度升高时， V(BR)CBO 和 V(BR)CEO都会有所提高。

2. 温度对 BJT 特性曲线的影响

1. 温度对 BJT 参数的影响


思考题：在放大电路中，如何根据 BJT 的三个电极的电位，来判断此 BJT 是锗管还是硅管？其中哪个是基极 b、哪个是发射极 e、哪个是集电极 C？是 NPN 管还是 PNP 管？

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B

Date: 28-Jan-2003 Sheet of File: C:\My Documents\Ä£µçW\Ä£µçÍ¼2.sch Drawn By:

+

_vBE e

b

cc

e

b

vBE+

_

答： 1） Vbe=0.7V 为硅管

Vbe=0.2V 为锗管 2 ） NPN ： VC VB VE

PNP ： VE VB VC

∴电压值在中间的是基极 b，比基极高（或低） 0.7V （或0.3V ）的是发射极 e ，另外的一个电极为集电极 C 。

3 ） VB VE ： NPN VE VB ： PNP


作业：

4.1.1


4.2 基本共射极放大电路放大的能量是由直流转换而来的——即放大电路是对能量的控制。

基本共射极放大电路

4.2.1 基本共射极放大电路的组成

特点：交、直流共存，总的响应是两个单独响应的叠加。


交流通路

4.2.2 基本共射极放大电路的工作原理

直流通路

直流通路交流通路


规定：瞬时值—— iB ；交流分量—— ib ；直流分量—— IB ；三者之间的关系： iB = IB + ib


4.2.2 基本共射极放大电路的工作原理

直流通路

1. 静态 ( 直流工作状态 ) 输入信号 vi＝ 0 时，放大电路的工作状态称为静态或直流工作状态。

b

BEQBBBQ R

VVI

CQ BQI βI

VCEQ=VCC － ICQRc

静态时， BJT

各电极的直流电流及各电极间的直流电压 IB 、 IC 、 VBE 、 VCE 可在 BJT

的特性曲线上确定一个点，该点称为静态工作点，分别用 IBQ 、 ICQ 、 VBEQ 、 VCEQ 表示。其中 VBEQ

基本为定值硅管约为 0.7V ，锗管约为 0.2V

直流通路的画法：交流源置零；电容开路


4.2.2 基本共射极放大电路的工作原理 2. 动态 ( 交流工作状态 )


交流通路

输入正弦信号 vs 后，电路将处在动态工作情况。此时， v

BE= VBEQ+ vbe→ iB= IBQ+ ib → iC= ICQ+ ic → vCE= VCC-iCRc = VCEQ+vce

交流通路—画法：直流电源置零、电容短路


4.3 放大电路的分析方法静态：无输入信号时，电路中的电压、电流为静止直流。动态：有输入信号中时，电路中各处的电压、电流随输入信号而变化。方法：图解分析法；小信号模型分析法。

4.3.1 图解分析法（ 1）静态工作点的图解分析

静态： vs 0时，得到直流通路。

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。

输入端管外电路

BJT

输出端管外电路



BJT


4.3.1 图解分析法（ 1）静态工作点的图解分析

首先，画出直流通路

列输入回路方程

列输出回路方程（直流负载线）VCE=VCC － iCRc

bBBBBE RiV v


在输出特性曲线上，作出直流负载线 VCE=VCC － iCRc ，与 IB

Q 曲线的交点即为 Q 点，从而得到 VCEQ 和 ICQ 。

在输入特性曲线上，作出直线，两线的交点即是 Q 点，得到 IBQ 。

bBBBBE RiV v

最佳工作点：直流负载线的中点最佳工作点：直流负载线的中点。


注：静态工作点 Q的数值与直流通路中的参数有关，当 Rb 、 RC 、 VBB、和 VCC改变时， Q会改变，直流负载线也会改变。如：① Rb 变化： Ib （ VBB- vBE ） /Rb 变，直流负载线不变，↖↖ QQ↘↘ ② Rc变化：– 1/RC 变化，直流负载线的斜率改变：← Q →③ VBB VCC 变化： IB 变化、斜率不变，直流负载线左、右平移，↙ Q↗

直流负载线： VCE=VCC － iCRc 或 CCCE

c c

1C

Vi V

R R



（ 2）动态工作情况的图解分析动态： vs0时的工作情况；放大电路在动态情况下，交、直流共存于同一电路中

1．输入正弦波信号时的工作情况（图解法）静态时： iB = IB ； iC = IC ； vCE = VCE

动态时：输入信号为 s sm sin ωtVv



BJT


根据 vs 的波形，在 BJT 的输入特性曲线图上画出 vBE 、 iB

的波形ωtsinsms Vv

bBsBBBE RiV vv


根据 iB 的变化范围在输出特性曲线图上画出 iC 和 vCE 的波形

cCCCCE RiV v


第四章三极管及放大电路基础2. 动态工作情况的图解分析

共射极放大电路中的电压、电流波形

vs 和 vce 是反相的共射极放大电路的输出电压跟输入电压反相。

第四章三极管及放大电路基础3. 静态工作点对波形失真的影响

截止失真的波形


饱和失真的波形

3. 静态工作点对波形失真的影响

第四章三极管及放大电路基础4. 图解分析法的适用范围

幅度较大而工作频率不太高的情况优点：直观、形象。有助于建立和理解交、直流共存，静态和动态等重要概念；有助于理解正确选择电路参数、合理设置静态工作点的重要性。能全面地分析放大电路的静态、动态工作情况。

缺点：不能分析工作频率较高时的电路工作状态，也不能用来分析放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性能指标。


例 4.3.1 电路如图，设 VBEQ=0.7V 。（ 1 ）试从电路组成上说明它下图的主要区别。（ 2 ）画出该电路的直流通路与交流通路。（ 3）估算静态电流 IBQ，并用图解法确定 ICQ、 VCEQ。（ 4）写出加上输入信号后，电压 vBE 的表达式及输出交流负载线。

1 (b) 是原理图，不实用，信号源没有接地，易受干扰。（ a）图信号源接地。b2C

sv

bR cR

LR

b1C

CCV

BEv CEviv20μ F

300kΩ

4kΩ20μ F

4kΩovsR

(b)

(a)

(a)图中基极直流电源与集电极直流电源 VCC 合并，通过 Rb提供基极偏流和偏压。

(a)Cb1 和 Cb2耦合电容，起隔直，通交的作用。称为阻容耦合共射极放大电路。



(2) 直流通路画法：电容开路，交流源置零

b2C

sv

bR cR

LR

b1C

CCV

BEv CEviv20μ F

300kΩ

4kΩ20μ F

4kΩovsR

(a)

bRcR

CCV

BEV CEV

300kΩ4kΩ

BQI

CQI 12V



(2) 交流通路画法：电容短路，直流电源置 0

b2C

sv

bR cR

LR

b1C

CCV

BEv CEviv20μ F

300kΩ

4kΩ20μ F

4kΩovsR

(a)

bR LRcev

bi

ov

T

cR

ci

iv


例 4.3.1 电路如图，设 VBEQ=0.7V 。（ 1 ）试从电路组成上说明它下图的主要区别。（ 2 ）画出该电路的直流通路与交流通路。（ 3）估算静态电流 IBQ，并用图解法确定 ICQ、 VCEQ。（ 4）写出加上输入信号后，电压 vBE 的表达式及输出交流负载线。（ 3 ）估算静态电流 IBQ ，并用图解法确定 ICQ、 VCE

Q

bRcR

CCV

BEV CEV

300kΩ4kΩ

BQI

CQI 12V

CC BEQBQ

b

(12 0.7) 1240

300 300

V V V VI A

R k k

CQ BQI βI

VCEQ=VCC － ICQRc=12-4ic


Q(VCEQ,ICQ)

直流负载线 , 斜率 -1/Rc

交流负载线

M(12V,0mA)

N(0V,3mA)

M’

N’

CQ 1.5I mA

VCEQ=6V



bR LRcev

bi

ov

T

cR

ci

iv


交流通路

b2C

sv

bR cR

LR

b1C

CCV

BEv CEviv20μ F

300kΩ

4kΩ20μ F

4kΩovsR

(a)

(4) 静态时（ vi=0）： vBE=VBEQ

加输入信号： vBE=VBEQ+vi

CE CEQ ov V v

'//o ce c c L c Lv v i R R i R

CE CEQ ov V v

' 'CEQ c L CEQ C CQ LV i R V i I R

交流负载线，斜率 -1/RL’，必过 Q点

' 'CEQ CQ L C LV I R i R


作业： 4.2.1 4.3.2 4.3.5


1. BJT 的 H参数及小信号模型

把 BJT看作二端口有源网络通过 vi 、 ii 、 vo 、 io 来研究网络的特性。不同的网络参数：

4.3.2 小信号模型分析法（微变等效电路分析法）

晶体管的特性曲线并非直线，即是非线性的；

小信号输入时，可以把小范围的曲线看成直线，即线性化；分析思路：把非线性器件组成的电路当作线性电路来处理。

Z参数（开路阻抗）

Y参数（短路导纳）

H参数（混合参数）在低频条件下， H参数物理意义明确且为一实数，通常用来分析三极管电路。

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B

Date: 9-Mar-2003 Sheet of File: C:\My Documents\Ä£µçW\Ä£µçÍ¼2.sch Drawn By:

+

_

vi

c

e

bvo

ii io

共射极电路V1=H11I1+H12V2

I2=H21I1+H22V2


（ 1 ）． H参数的引出BJT 的特性曲线——用图形描述晶体管内部电压、电流的关系；BJT 的 H参数——用数学表达式表示内部电压、电流微变量的关系。

四个参数的物理意义（共射极）

下标的含义： i— 输入； r— 反向传输； f— 正向传输； o— 输出；第二下标 e 表示共射接法。

BJT 双口网络

vbe= hieib+ hrevce

ic= hfeib+ hoevce

ieh —输入电阻

ieh —反向电压传输比

feh —电流传输比（电流放大系数）

oeh —输出电导


（ 2） .H参数小信号模型（微变等效电路）晶体管本是个非线性器件，小信号时可以看成线性器件，以便计算简化。电路计算采用近似计算方法。

输入回路， hie看作电阻；第二项是输出对输入的影响，以受控源表示。输出回路， hfe 为正向传输比， hoe看成导纳的作用

线性化后的线性模型共有四个 H参数，分析时可以用来代替 BJT 。

rbe:103

10-3 -10-5

： 102

rce ： 105

vbe= hieib+ hrevce

ic= hfeib+ hoevce

BJT 双口网络


(3)晶体管小信号模型的简化：输入端口， hrevce 比 vbe 小得多；输出端口， BJT 的输出电阻 1/hoe 很大，两者均可忽略。所以，等效电路可进一步简化。

通常使用简化通常使用简化电路模型注：1）受控源（虚拟的）的特点。

2）图中应标明标明 ββiib b 、、 iibb 的方向的方向； ib方向相反时， βib 的方向也相反。3） PNPPNP 管，其管，其 HH参数等效电路与参数等效电路与 NPNNPN 管相同。管相同。


(4)． H参数的确定应用 H参数等效电路来分析放大电路时，必须了解晶体管在 Q点的 H参数，必要时进行测定。也可以用图示仪测定和 rbe 。

通常用近似计算公式：

注：

'

' Tbe e ebb

EQ

Vr = r + 1+ β r + r 200 + 1+ β

I

beEQ

26mVr = 200 + 1+ β × Ω

I

VT ：室温（ 300K）时为 26mV

—'bbr 基区体电阻

e —'r 发射区体电阻，数值较小，可以忽略

e—r 发射结电阻，其数值为（ 300K） EQ

26mV

I

第四章三极管及放大电路基础4.3.2 小信号模型分析法

2. 用 H 参数小信号模型分析基本共射极放大电路（ 1 ）利用直流通路求 Q 点

共射极放大电路

BB BEBQ

b

V -VI =

R

一般硅管 VBE=0.7V ，锗管 VBE=0.2V ，已知。

CQ BQI = β × I

( )CC CEQCEQ CQ L

c

V -VV = - I R

R

第四章三极管及放大电路基础2. 用 H 参数小信号模型分析基本共射极放大电路

（ 2 ）画小信号等效电路

H 参数小信号等效电路

交流通路


H 参数小信号等效电路

2. 用 H 参数小信号模型分析基本共射极放大电路

（ 3 ）求放大电路动态指标

根据)( bebbi rRi v

bc iβi

)//( Lcco RRi v

则电压增益为

)(

)//(

)(

)//(

)(

)//(

beb

Lc

bebb

Lcb

bebb

Lcc

i

o

rR

RRβ

rRi

RRiβ

rRi

RRiA

vv

v

（可作为公式）

电压增益

第四章三极管及放大电路基础2. 用 H 参数小信号模型分析基本共射极放大电路

（ 3 ）求放大电路动态指标输入电阻

输出电阻

令 0i v 0b i 0b iβ

Ro = Rc 所以

beb

b

bebb

b

i

i

ii

rRi

rRiii

R

)(

vv

Ls R,0t

to

v

vi

R


3. 小信号模型分析法的适用范围放大电路的输入信号幅度较小， BJT 工作在其 V－ T特性曲线的线性范围（即放大区）内。 H参数的值是在静态工作点上求得的。所以，放大电路的动态性能与静态工作点参数值的大小及稳定性密切相关。优点：分析放大电路的动态性能指标 (Av 、 Ri 和 Ro 等 )

非常方便，且适用于频率较高时的分析。

4.3.2 小信号模型分析法

缺点：在 BJT 与放大电路的小信号等效电路中，电压、电流等电量及 BJT 的 H 参数均是针对变化量 (交流量 ) 而言的，不能用来分析计算静态工作点。


b2C

sv

bR cR

LR

b1C

CCV

BEvCEv

iv20μ F

300kΩ

4kΩ20μF

4kΩov

sR


放大电路如图所示。已知 BJT 的 ß=40 ， Rb=300k ， Rc=4k ， VCC= +12V ，求：（ 1 ）放大电路的 Q 点。（ 2 ） Av 、 Ri 、 R

o

解：

静态工作点为 Q （ 40A ， 1.6mA ， 5.6V ）， BJT 工作在放大区。

例题例题

CC BEQBQ

b

(12 0.7) 1240

300 300

V V V VI A

R k k

CQ BQ 40 40 A 1.6mAI βI

VCEQ=VCC － ICQRc=12-4ICQ=5.6V

（ 1 ）求静态工作点

（ 3 ）若 RL 开路， Av 如何变化


b2C

sv

bR cR

LR

b1C

CCV

BEvCEv

iv20μ F

300kΩ

4kΩ20μF

4kΩov

sR


放大电路如图所示。已知 BJT 的 ß=40 ， Rb=300k ， Rc=4k ， VCC= +12V ，求：（ 1 ）放大电路的 Q 点。（ 2 ） Av 、 Ri 、 R

o

解：画交流等效电路

例题例题

（ 2 ）求 Av

bR LRcev

bi

ov

T

cR

ci

iv

交流等效电路微变等效电路

bR LR

bi

ovcR

bci i

iverb


第四章三极管及放大电路基础放大电路如图所示。已知 BJT 的 ß=40 ，

Rb=300k ， Rc=4k ， VCC= +12V ，求：（ 1 ）放大电路的 Q 点。（ 2 ） Av 、 Ri 、 R

o

解：

例题例题

（ 2 ）求 Av

微变等效电路

bR LR

bi

ovcR

bci i

iverb

Ti

'

26mV200 850

40 AT

be bbBQ

Vr r

I

'//94.1b c Lo L

Vi b be be

i R Rv RA

v i r r

//// 850T b bei

i b beT T

i R rvR R r

i i


第四章三极管及放大电路基础放大电路如图所示。已知 BJT 的 ß=40 ，

Rb=300k ， Rc=4k ， VCC= +12V ，求：（ 2 ） Av 、 Ri 、 R

o

解：

例题例题

（ 2 ）求 Ro

微变等效电路

bR LR

bi

ovcR

bci i

iverb

Ti

o b cV

i b be

v i RA

v i r

0,

0 0i

b c b

v

i i i


bR

bi

TvcR

bci i

0iverb

Ti

T cTo c

T T

i RvR R

i i


Av 变大


例：试画出图示各放大电路的简化微变等效电路（即小信号模型）。

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B

Date: 9-Mar-2003 Sheet of File: C:\My Documents\Ä£µçW\Ä£µçÍ¼.sch Drawn By:

- Vcc

Rb1

Rb2

Rc

C2C1

RL VoVi

+

+

__

Rb1

Rb2

Rc RL VoVi

+

+

__Re

Re

Rb1

Rb2 RcRL VoVi

+ +

__Re

Ib BIc

Ic.

. .rbe

b

e

c

. .

..

..

+

_

Vi

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B


- Vcc

Rb1

Rb2

Rc

C2C1

RL VoVi

+

+

__

Rb1

Rb2

Rc RL VoVi

+

+

__Re

Re

Rb1

Rb2 RcRL VoVi

+ +

__Re

Ib BIc

Ic.

. .rbe

b

e

c

. .

..

..

+

_

Vi

交流通路（ C1 、 C2 短路、 Vcc 置

零）

小信号模型

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B


Rb1

Rb2 RcRL VoVi

+ +

__Re

Ib BIc

Ic.

. .rbe

b

e

c

. .İb


1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B


+Vcc

Rb1

Rb2

Rc

C2

C1Vo

Vi

+

+

__

Re

.

.

C3

Rc VoVi

+ +

__Re

Ib

BIc Ic.

..

rbe

b

e c

. .

Vo

+

_

.Vi

+

_

.Re Rc

Vi1

Vi2

Vo

+5V

+

+

+

_

_

_

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B


+Vcc

Rb1

Rb2

Rc

C2

C1Vo

Vi

+

+

__

Re

.

.

C3

Rc VoVi

+ +

__Re

Ib

BIc Ic.

.

.

rbe

b

e c

. .

Vo

+

_

.Vi

+

_

.Re Rc

Vi1

Vi2

Vo

+5V

+

+

+

_

_

_

交流通路（ C1 、 C2 、 C3 短路、 Vcc 置零）

例：试画出图示各放大电路的简化微变等效电路（即小信号模型）。

极性错

极性错


例： Vo的波形出现下列三种情况。说明各是什么失真？应调节什么参数才能使失真改善？

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B

Date: 22-Jan-2003 Sheet of File: C:\My Documents\Ä£µçW\Ä£µçÍ¼.sch Drawn By:

+Vcc

Rb Rc

C2C1

VoVi

++

__

..

t

vo

t

vo

t

vo

t

vi

a

b

c

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B

Date: 26-Jan-2003 Sheet of File: C:\My Documents\Ä£µçW\Ä£µçÍ¼.sch Drawn By:

t

vi

解：

∵共射极放大电路有倒相作用

∴在 NPN 电路中

（ a ）为截止失真， Q 点偏低，减小 Rb （使 Ib↑ ），可使 Q 点向左上方移动。（ b ）为饱和失真， Q 点偏高，增大 Rb （使 Ib↓ ），可使 Q 点向右下方移动。（ c ）为双向失真，可通过增加 Vcc 或减小 Vi 来消除（负载线向右边平移）。


1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B

Date: 11-Mar-2003 Sheet of File: C:\My Documents\Ä£µçW\Ä£µçÍ¼3-2.schDrawn By:

R1R2 RL

ViVo+

+

__

C1C2

C3R1

R2

R3

RLVi

Vo++

_ _

+Vcc

..

..

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B


R1R2 RL

ViVo+

+

__

C1C2

C3R1

R2

R3

RLVi

Vo++

_ _

+Vcc

..

..

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B


R1R2

R3 +Vcc

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B


Vi Vo

+

_r. .

b

R1 be R2BIb.

e

c+

_

Ib Ic. .

RL

Ri

例：放大电路如图示。设电容 C1 、 C2 、 C3 对交流可视为短路。

1、画出直流通路，写出 ICQ、 VCEQ的表达式；

2、画出交流通路及 H参数小信号等效电路；

解： 1 、 IBQ= (VCC – VBE) R1 ；

ICQ= IBQ ；

VCEQ=VCC – ICQ (R2+R3)

2 、交流通路；小信号等效电路

3、写出 AV=Vo∕Vi、 Ri、 Ro的表达式；

4、若将 C3开路，对电路的工作有何影响。


1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B


Vi Vo

+

_r. .

b

R1 be R2BIb.

e

c+

_

Ib Ic. .

RL

Ri

3 、 ÀV = Úo Úi= – RL’ rbe

(RL’=R2 // RL )

Ri=R1 // rbe

Ro=R2

4 、 C3开路对 Q点无影响，但影响 ÀV 和 Ro；

∵ RL’= (R2+R3)// RL ；

∴ ÀV ； Ro = (R2+R3 )

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B


R1R2 RL

ViVo+

+

__

C1C2

C3R1

R2

R3

RLVi

Vo++

_ _

+Vcc

..

..


作业： 4.3.8(b)

4.3.9


4.4 放大电路的工作点稳定问题在固定偏流电路中， IB固定， Q点易受管子参数或温度的影响。温度是最主要的因素。4.4.1 温度对工作点的影响1）对 ICBO的影响： T ICBO IC= ICN +ICBO

注：锗管比硅管大。2）对 VBE 的影响 T IE （ IC ） VBE （输入特性左移）注： VBE具有负温度系数；锗管小，可忽略；对硅管影响大。3）对的影响 T 扩散速度基区本身的复合 IC . 对硅管影响大。结论： T IC

解决的方法：采用射极偏置（引入负反馈）。

第四章三极管及放大电路基础4.4.2 射极偏置电路

1 ．电路结构增加 Rb2 和 Re ，可稳定 VB、 IC。2 ．稳定 Q点的定性分析

(a) 原理电路 (b) 直流通路

VB


2 ．稳定 Q点的定性分析假定：静态时， I1 IBQ ，则VBQ=VCC·Rb2 /(Rb1+Rb2) 基本固定

调节过程：T IC VE=ICRe VBE=VB – VE Ib

IC ———————————————|

3 ．假定条件的实际应用

I1 IBQ ，硅管： I1= （ 5—10 ） IBQ；锗管： I1= （ 10—20 ）IBQ 。

VBQ VBEQ ，硅管： VBQ= （ 3—5 ） V ；锗管： VBQ= （ 1—3 ）V 。


VBQ=VCCRb2 （ Rb1+Rb

2 ）IBQ = ICQ ICQ IEQ = (VBQ – VBEQ ) Re VCEQ = VCC - ICQ(RC + Re )

4 ．求 Q点、 Av、 Ri、 Ro

1 ）估算 Q点：由直流通路，采用：Rb1 、 Rb2 分压来确定 b极电位，


b2C

sv

bR cR

LR

b1C

CCV

BEv CEviv20μ F

300kΩ

4kΩ20μ F

4kΩovsR

bRcR

CCV

BEV CEV

300kΩ4kΩ

BQI

CQI 12V

CC BEQBQ

b

(12 0.7) 1240

300 300

V V V VI A

R k k

CQ BQI βI


注：对射极偏置电路，由 VB IE(IC) VCE IB

对固定偏置电路，由 IB IC VCE 来求 Q点。

固定偏流电路

第四章三极管及放大电路基础2) 电压增益：

<A> 画小信号等效电路

交流通路

<a> 交流通路

第四章三极管及放大电路基础②电压增益

<b> 画小信号等效电路


②电压增益

输出回路： )//( Lcbo RRiβ v

输入回路： ebbebeebebi )1( RβiriRiri v

电压增益：ebe

Lc

ebeb

Lcb

i

o

)1(

)//(

])1([

)//(

Rβr

RRβ

Rβri

RRiβA

vv

v

<A> 画小信号等效电路

<B> 确定模型参数已知，求 rbe

)mA(

)mV(26)1(200

EQ

be Ir

<C> 增益

（ 2）放大电路指标分析

（可作为公式用）


③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


ib

be e(1 )i

r β R

v

b2

i

b1

i

e

i

)1(

RRRr

iiivvv

be

bi bR

b2b1e

i

ii 11

)1(1

1

RRRβri

R

be

v

])1([|||| ebeb2b1 RβrRR


④输出电阻

输出电阻 oco // RRR

求输出电阻的等效电路• 网络内独立源置零• 负载开路• 输出端口加测试电压

0)()( ecbsbeb RiiRri

0)()( ebccebct Riiriβiv 其中 b2b1ss //// RRRR

则 )1(esbe

ece

c

to RRr

Rβr

iR

v

当 co RR 时， co RR 一般 cceo RrR （）


第四章三极管及放大电路基础小信号模型

分析：1 、估算 Q 点（略）； 2、 Áv = - R’L [rbe+ (1+ )Re1 ] 3 、 Ri= Ri’ Rb=[rbe + (1+ )Re1] Rb4 、 Ro Rc

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B


Rb1 Rc

Re1

Re2

Rb2

C1

C2

Ce

+Vcc

RL

++

+

+

+

_

_

ViVo..

实际应用电路 1 ：

实际应用电路 2 ：

小信号模型

分析：1 、 Q 点（略）；

2 、 Av – R’L rb

e

3 、 Ri = Rb rbe

4 、 Ro Rc

第四章三极管及放大电路基础4.5.1 共集电极放大电路

1.静态分析

共集电极电路结构如图示

该电路也称为射极输出器

eb

BEQCCBQ )1( RβR

VVI

eCQCCeEQCCCEQ RIVRIVV

BQCQ IβI

eEQBEQbBQCC RIVRIV

BQEQ )1( IβI 由

得

直流通路


①小信号等效电路

4.5.1 共集电极放大电路2. 动态分析

交流通路


2. 动态分析②电压增益

输出回路：

输入回路：

Lbbeb

Lbbbebi

)1( )(

RβiriRiβiriv

电压增益：

1)1(

)1(

])1([

)1(

Lbe

L

Lbe

L

Lbeb

Lb

i

o

Rβr

Rβ

Rr

R

Rβri

RβiA

vv

v

其中 LeL // RRR

LbLbbo )1()( RβiRiβi v

一般 beL rR ，则电压增益接近于 1，同相与 io vv

电压跟随器1vA即。


2. 动态分析③输入电阻

当 1 ， beL rR 时， Lbi // RRR

输入电阻大

]')1([||

')1(

Lb

L

i

b

i

i

i

ii

RβrR

RβrRi

R

be

be

vvvv


④输出电阻由电路列出方程

ebbt Riβiii

)( sbebt Rri v

et eRiRv

其中 bss // RRR

则输出电阻β

rRR

iR

1

// bese

t

to

v

当

1bes

e

rRR ， 1 时，

bes

o

rRR

输出电阻小

4.5.1 共集电极放大电路2. 动态分析


β

rRRR

1

// beseo

共集电极电路特点：同相与 io vv◆ 电压增益小于 1但接近于 1 ，

◆ 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

])1(//[ Lbebi RβrRR

1vA 。

4.5.1 共集电极放大电路

第四章三极管及放大电路基础4.5.2 共基极放大电路

1.静态工作点直流通路与射极偏置电路相同

CCb2b1

b2BQ V

RR

RV

e

BEQBQEQCQ R

VVII

)( ecCQCC

eEQcCQCCCEQ

RRIV

RIRIVV

β

II CQ

BQ

第四章三极管及放大电路基础2. 动态指标

①电压增益

输出回路：输入回路：

电压增益：

LcL // RRR

交流通路小信号等效电路

Lbo 'Rβiv

bebi riv

be

L

i

o '

r

βRA

vv

v


② 输入电阻

③ 输出电阻 co RR

2. 动态指标

be eeiβiiii RR )1(i

eeRiR /iv

beb ri /iv

be

i

e

iiiii )1(/

rβ

RiR

vvvv

β

rR

1|| be

e

第四章三极管及放大电路基础4.5.3 放大电路三种组态的比较

1. 三种组态的判别以输入、输出信号的位置为判断依据：信号由基极输入，集电极输出——共射极放大电路信号由基极输入，发射极输出——共集电极放大电路信号由发射极输入，集电极输出——共基极电路

第四章三极管及放大电路基础2. 三种组态的比较


1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B


Rb Rc

Re1

Re2

Rs

C1

C2

C3

+20V

1.8M 10K

1K

1K

4K+

+

_ _Vs

Vo

.

.+

_

Vi.

解：1、 VCC = IBQRb+VBEQ+VEQ

= IBQRb+ (1+ ) IBQ (Re1+ Re2 )∴IBQ=VCC [ Rb+ (1+ )(Re1+ Re2 )]=10A ICQ= IBQ =1mA

VCEQ VCC – IC(RC +Re1+ Re2 ) =8V

例：已知 =100， rb=300 ， VBE可忽略，电容对交流可看作短路。求：1 、 Q 点；2 、 Av= vo vi 、 Ri 、 Ro ；3 、 AvS= vo vs 。


1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B


Rb Rc

Re1

Re2

Rs

C1

C2

C3

+20V

1.8M 10K

1K

1K

4K+

+

_ _Vs

Vo

.

.+

_

Vi.

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B


Rb Rc

Re1

Re2

Rs

C1

C2

C3

+20V

1.8M 10K

1K

1K

4K+

+

_ _Vs

Vo

.

.+

_

Vi.

2、求 Av， Ri， Ro

beEQ

26mVr = 300 + 1+ β

I

BQ

26mV= 300 + = 2.9kΩ

I

o c

vi be e1

v -βRA = = = -9.6

v r + 1+ β R'

i b iR = R //R

b be e1

be e1

= R // r + 1+ β R

r + 1+ β R

104kΩ

Ro=Rc=10k


1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B


Rb Rc

Re1

Re2

Rs

C1

C2

C3

+20V

1.8M 10K

1K

1K

4K+

+

_ _Vs

Vo

.

.+

_

Vi.

3、求 AvS

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B


Rb Rc

Re1

Re2

Rs

C1

C2

C3

+20V

1.8M 10K

1K

1K

4K+

+

_ _Vs

Vo

.

.+

_

Vi.

ovs

s

vA =

vo i

s

v v

v

i

=v

iv

i s

RA

R R

=

9.24 104

= -9.6104 + 4


AvS= vovs

= vovi

vivs

= vsRi (Ri+Rs)

vsAv

+

-

1

1’

vs

Rs

Rivi

放大电路

= Av Ri Ri+Rs

AvS与 Av 之间的关系


作业： 4.4.3

4.4.4

4.5.3

第四章三极管及放大电路基础4.6 组合放大电路（多级放大器）

由多级放大器可得到较大的电压、电流增益，改善电路的性能指标。组成原理：

输入级：共射极放大电路或射极跟随器。中间放大级：共射极电路或共射与共基的组合电路。末前级和输出级：功率放大器注：有特殊要求时各级亦可采用其它型式的电路组成。级间耦合方式：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合等。总的原则是：有效地传输信号、减小损失、避免失真、尽量不影响各工作点的设置。

信号源输入级中间放大级

末前级输出级负载

一、放大倍数的计算：

多级放大器所研究的主要问题是级间的相互影响，主要体现在各级的输入、输出电阻上


两种方法：

1 ）将后级的输入电阻作为前级的负载来考虑，即通过后级的 R 来研究后级对前级的影响。

2 ）将前级等效为一个具有电阻的信号源来考虑，即通过 Ro 来研究前级对后级的影响。

注：两种方法不能同时使用，否则会产生错误的结果。一般采用第一种方法

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B

Date: 7-Feb-2003 Sheet of File: C:\My Documents\Ä£µçW\Ä£µçÍ¼3.sch Drawn By:

Rb12

Rc1Rb11

Vi

+

_

Re1.

5.1K

2.4K

37K

47uF

0.47uF

+Vcc

Rb22

Rc2

RLVo

+

_Re2

.

3.3K

1.5K

3.3K

(+12V)

47uF

33uF

Rb21Cb2 Cb3

Cb1

24K

18K

33uFT1 T2

10K

例：用两种方法求图示电路的 Av 。设 1=30 。 2=20， rbe1=rbe2=1K 。


1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B


+Rb11

Rc1

Ib2Vo

Rb12

+

_Rb22

Ib1 BIb1. .

r be1

b1

e1

c1.

.

b2

rbe2

Rb21

RLBIb1.

e2

c2

Rc2

Vi_

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B


Ri1

Vo1'

Ro1 Ro2Ri2Vo1 Vi2=

Vo2'Vo2Vi1

..

. ..

.

Àv = Ú O2 Ú i1= （ Ú O2 Ú o1） • （ Ú O1 Ú i1） = Àv 1 • Àv 2

Àv = Ú O2 Ú i1= （ Ú O2 Ú o1’ ） • （ Ú O1 ’ Ú i1） = Àv 1’ • Àv 2’

注： Ú o1’是第一级放大器输出端开路时的输出电压。


1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B


Rb12

Rc1Rb11

Vi

+

_

Re1.

5.1K

2.4K

37K

47uF

0.47uF

+Vcc

Rb22

Rc2

RLVo

+

_Re2

.

3.3K

1.5K

3.3K

(+12V)

47uF

33uF

Rb21Cb2 Cb3

Cb1

24K

18K

33uFT1 T2

10K

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B


+Rb11

Rc1

Ib2Vo

Rb12

+

_Rb22

Ib1 BIb1. .

r be1

b1

e1

c1.

.

b2

rbe2

Rb21

RLBIb1.

e2

c2

Rc2

Vi_

解：方法一（通过 Ri来研究后级对前级的影响） Àv = Ú O2 Ú i1= （ Ú O2 Ú o1） • （ Ú O1 Ú i1 ） = Àv 1 • Àv 2

∵Ri2=Rb21 //Rb22 //rbe2 rbe2

∴Àv1 = – 1（RC1 // Ri2） rbe1 –1（RC1 // rbe2 ） rbe1 =

–25

Àv 2 = – 2（RC2 // RL） rbe2 = –33

Àv = Àv 1 • Àv 2 = （ – 25） –（ 33） 827

Ú O1


1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B


Rb12

Rc1Rb11

Vi

+

_

Re1.

5.1K

2.4K

37K

47uF

0.47uF

+Vcc

Rb22

Rc2

RLVo

+

_Re2

.

3.3K

1.5K

3.3K

(+12V)

47uF

33uF

Rb21Cb2 Cb3

Cb1

24K

18K

33uFT1 T2

10K

方法二：通过 Ro 来研究前级对后级的影响。Àv = Ú O2 Ú i1= （ Ú O2 Ú o1’ ） • （ Ú O1 ’ Ú i1） = Àv 1’ • Àv 2’

∵ Àv 1’ = Ú O1 ’ Ú i1 = – 1 RC1 rbe1 = – 153 Àv 2’ = Ú O2 Ú o1’

= [– 2（RC2 // RL） rbe2 ] • [ Ri2 （ Ro1+Ri2 )] [– 2（RC2 // RL） rbe2 ] • [rbe2 （ RC1+ rbe2 )] = – 5.4 ∴Àv = Àv 1’ • Àv 2’ =(– 153 )(– 5.4) 827.7

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B


Ri1

Vo1'

Ro1 Ro2Ri2Vo1 Vi2=

Vo2'Vo2Vi1

..

. ..

.


二、耦合方式及特点：

1、直接耦合方式

即前级输出与后

级输入直接相连。

由于级与级之间不隔直，因此各级的静态工作点相互影响。由于各级的放大作用， Q 1 的微变，在输出端会产生很大的变化。

零点漂移：当放大器的输入端短路时，输出端还有缓慢变化的电压产生，即偏移原来的起始点。其大小以 Δ Vo/ Àvo表示。（ Δ Vo——输出端的漂移值），严重时信号会被淹没。

抑制零点漂移的常用方法：

1）采用温度补偿措施，使 Q点不变；

2）采用负反馈的方法来稳定工作点 Q；

3）采用其它耦合方式（如阻容耦合、变压器耦合等）。

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B


T1 T2

Rb1 Rc1 Rc2Rb2

ViVo

+Vcc

A

B.. DzR

A

B


直接耦合方式的特点：

1）对低频信号甚至直流信号都能放大，即有低通特性，应用较广。

2）因为电路中没有大电容，元件较少，易于集成化。

3）前、后级的 Q点相互有影响，有零漂现象。

2、阻容耦合

级间耦合采用大电容连接。由于电容的隔直作用，各级 Q点相互独立。

阻容耦合特点：

1） Q点相互独立，整个电路的零点漂移很小。

2）由于电容隔直和旁路，使电路低频特性变差，只能放大交流信号（亦称为交流放大电路）。多用于中间放大级。

3）因电容的存在，不易集成化

第四章三极管及放大电路基础3 、变压器耦合放式

与阻容耦合不同，变压器耦合可通过变压器的匝数比来进行阻抗变换，从而可使电路的输出功率最合适。

变压器耦合方式的特点：

1）能利用变压器的阻抗变换功能，可使实际负载电阻 RL变为合适数值的负载。

2）交流信号耦合，有隔直作用；低频特性差；频带窄；但零漂小。

3）体积大、重，费用高，不易集成化，

第四章三极管及放大电路基础4.7 放大电路的频率响应

电路中有电抗性元件，如隔直耦合电容、旁路电容；晶体管也存在极间电容 Cbe 、 Ccb ；电路中的分布参数等。

这些电抗元件的存在，导致放大电路即使在线性范围内也会产生不同的放大效果，必然影响到电路的频率响应。

频率响应：放大电路对不同频率的正弦信号的稳态响应。衡量放大器对不同频率信号的放大程度，是一重要特性。

4.7.1 单时间常数 RC 电路的频率响应

在分析频响时，设放大器只包含电容元件、且每一部分只有一 RC 常数起主导作用，那么，可用 RC串联电路来模拟电路的频率响应。

第四章三极管及放大电路基础1 ． RC 低通电路的频率响应（高频响应，低通滤波器）

影响放大电路高频响应的主要因素是极间电容和接线电容，可用 RC 低通电路来模拟。

第四章三极管及放大电路基础2 ． RC 高通电路的频率响应（低频响应，高通滤波器）

影响放大电路低频响应的主要因素是耦合电容和旁路电容，可用 RC 高通电路来模拟。

第四章三极管及放大电路基础高频小信号建模

基区内的一个等效点，与 b 点不同

晶体管存在结电容，在高频时不能忽略。模型：

电路中各元素量纲不同故为混合型等效电路

发射结电容和电阻

基区体电阻，影响较大；发、集

的可忽略

集电结电容和电阻

VCCS ， ∵高频时 İC ≠ İb ； İC 受 Úbe’ 控制

小信号下使用；另有 rce RL；rb’c 比 Cb’c 作用小，可忽略简化模型


1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B


RsRc

Vi.+

_ _

+

Vo.

Vb'e Vo

+

_r. .

b rbb'

b'e RcgmVb'e

.

e

c+

Rs

Vi.+

_

Cb'e

Cb'cb'b

e

c

_

_

gmVb'e.

+ Vo/Rc+ ( Vo - Vb'e ) jw Cb'c = 0

Vo = - gm Rc Vb'e

I = ( Vb'e - Vo ) jw Cb'cCb'c

= ( 1+ gm Rc ) jw Cb'c Vb'e

Cb'cI / Vb'e = ( 1+ gm Rc ) jw Cb'c

C = ( 1+ gm Rc ) Cb'cM

.

.

.

. . .

.

..

.

.

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B


RsRc

Vs.+

_ _

+

Vo.

Vb'e Vo

+

_r. .

b rbb'

b'e RcgmVb'e

.

e

c+

Rs

Vs.+

_

Cb'e

Cb'cb'b

e

c

_

共射极放大电路的高频响应列 KCL 方程

CM——密勒电容

或理解为 Cb’c两端的电压很大：（ 1+ Àv） Vb’e ，所以通过 Cb’c的电流亦很大，此现象即为密勒效应。密勒效应引起共射放大电路高频增益的下降。由共基极接法时的高频小信号模型可知，在输入、输出之间没有反馈电容，不存在密勒效应，因此具有很宽的频带。

第四章三极管及放大电路基础共射极放大电路的低频响应

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B


Vo

+

_

r .

bCb1

RLRb Rc

BIb.

e

c

Rs

Vs.+

_ CeRe

be

Cb2

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B


Vo

+

_

r.

C1

RLRc

BIbRc.

Rs

Vs.+

_

Cb2

be

Ib

+_

∵1 Ce Re ， Re故可忽略； Ce折合到基极，折算后的电容为： C’e= （ 1+ β ） Ce

简化等效电路；图中：C1=C’e // Cb1

在输入、输出回路中分别有 RC 高通电路，即可分为三部分。

À VLi À V À Vlo

∴ À VL=Ú o Ús= À VLi • À V • À Vlo

令： fL1=1 2 C1 （ RS+ rbe） fL2=1 2 Cb2 （ RC+ RL）

有 fL1 和 fL2两个下限频率，取较大的作为放大电路的下限截止频率。（大于四倍以上）


4.7.4 多级放大电路的频率响应

采用两级阻容耦合放大电路，总的电压增益虽提高，但通频带变窄（比其中的任何一级都窄），而且级数越多， fL 越高， fH

越低，这是多级放大电路的一个重要概念。

耦合电容和旁路电容的影响 BJT 的结电容和

引线电容的影响

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第 4 章 双极结型三极管及放大电路基础

第 4 章双极结型三极管及放大电路基础