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3、三极管及放大电路基础


3 半导体三极管 及放大电路基础
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 半导体三极管(BJT) 共射极放大电路 图解分析法 小信号模型分析法 放大电路的工作点稳定问题 共集电极电路和共基极电路 放大电路的频率响应

第三章 半导体三极管及放大电路基
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。还介绍了图解法 和小信号模型法,并把其作为分析放大 电路的基本方法。
2



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 态工作点的确定和输入电阻、输出电 阻、电压放大倍数的计算。

3

3.1 半导体三极管(BJT)
3.1.1 BJT的结构简介 3.1.2 BJT的电流分配与放大原理 3.1.3 BJT的特性曲线 3.1.4 BJT的主要参数

图3.1.1 几种BJT的外形
4

3.1.1 BJT的结构简介
1、结构和符号
b c
b c

2、工作原理
由结构展开联想…

集电极 Collector 基极 Base

c
N P N

NPN e 集电结(Jc)

PNP e

3、实现条件
外部条件 内部条件 结构特点: 掺杂浓度低于发射 区且面积大 掺杂浓度远低于发 射区且很薄 掺杂浓度最高

? Jc反偏

b

发射极 Emitter

集电区 收集载流子(电子) 基区 复合部分电子 控制传送比例 发射区 发射载流子(电子)

e

发射结(Je)

?Je正偏

基极 发射极 e 发射区 基区 P N N b b c 集电极 c

e NPN型BJT

集电区

(a)管芯结构剖面图

(b)表示符号
6

3.1.2 BJT的电流分配与放大原理
1. 内部载流子的传输过程
发 射 区 发 射 载 流 子
发 射 结 正 偏 基区:传送和控制载流子
7

本质:电流分配

2. 电流分配关系 3. 放大作用 4. 三极管的三种组态 5. 共射极连接方式

集 电 区 收 集 载 流 子
集 电 结 反 偏

3.1.2 BJT的电流分配 与放大原理 1. 内部载流子的传输过程
三极管的放大作用是通过载流子传输体现出来的。 本质:电流分配关系 外部条件:

发射结正偏,集电结反偏。
ii
IE +?iE e b IB +?iB IC+?iC

放大作用? (原理)
关键: ?iC与?iE的关系

c

io
+ ?vO RL 1k?

VEB+?vEB
+ -

?vI
VEE

-

放大电路

VCC

8

2. 电流分配关系

? IE与IC的关系:

根据传输过程可知 IE=IB+ IC

(1)

IC= InC+ ICBO
IB= IB’ - ICBO 定义

(2)
(3)

? 为共基极电流放大系
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 ? = 0.9?0.99

传输到集电极的电流 ?? 发射极注入电流 所以 I nC I C ? I CBO ?? ? IE IE

通常 IC >> ICBO 硅: 0.1?A 锗: 10?A

IC 则有 ? ? IE

9

3. 放大作用
ii
IE +?iE e

? = 0.98
c

图 3.1.5 共基极放大电路

IC +?iC

io
+ ?vO RL 1k?

VEB+?vEB + -

b
IB +?iB

?vI
VEE

放大电路

VCC

?vI = 20mV
?iC = ? ?iE

iE ? I ES (e vBE /VT ? 1)
非线性

?iE = -1mA
?vO = 0.98 V

?iC = -0.98mA ?iB = -20?A
电压放大倍数 输入电阻

?vO = -?iC? RL

AV ?

?vO 0.98V ? ? 49 ?vI 20mV
10

Ri= ?vI / ?iE =20?

4. 三极管(放大电路)的三种组态

共发射极接法,发射极作为公共电极,用CE表示;

共基极接法,基极作为公共电极,用CB表示。
共集电极接法,集电极作为公共电极,用CC表示;

外部条件:发射结正偏,集电结反偏
如何判断组态?
11

5.共射极连接方式
问题(1):如何保证? 发射结正偏 VBE =VBB
+

IC+?iC IB+?iB + b VBE+?vBE – c e + VCE – IE +?iE VCC
+ ? ?O –
RL

? ?I 集电结反偏 – VBC = VBE - VCE <0

或 VCE > VBE

VBB 放大电路

问题(2):信号通路?与共基有何区别? +?vI +?vBE +?iE +?iC 但希望… ?vI = 20mV ?iB = 20?A

+?vO 本质相同!
?vO = -0.98 V

?vO ? 0.98V AV ? ? ? ?49 ?v I 20mV

+?iB ?iC =0.98mA

Ri= ?vI / ?iB =1k?

5.共射极连接方式
由?的定义: 即 整理可得:

? IC与IB的关系:

令: ? ?

? 1? ?

1 IC ? IB ? I CBO 1?? 1?? ? 1?? ?? IC ? IB ? I CBO 1?? 1??
ICBO 硅: 0.1?A 锗: 10?A

I nC I C ? I CBO ?? ? IE IE IC = ?IE + ICBO = ?(IB + IC) + ICBO

?

IC = ?IB + (1+ ?)ICBO

IC = ?IB + ICEO (穿透电流)
IC ? ? IB IE = IC + IB ? (1+?)IB

? 是共射极电流放大系数,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(10~100)

3.1.2 BJT的电流分配与放大原理
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:发射区杂质浓度最高,基区杂质浓度 远低于发射区且很薄,集电区杂质浓度低于发射区且 面积大。 (2)外部条件:发射结正向偏置,集电结反向偏置。

14

3.1.3 BJT的特性曲线 (以共射极放大电路为例)
1. 输入特性曲线 iB=f(vBE)? vCE=const
(1) 当vCE=0V时,相当于发射结的正向伏安特性曲线。 (2) 当vCE≥1V时, vCB= vCE - vBE>0,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vBE下IB减小,特性 曲线右移。
vCE = 0V vCE ? 1V
iB c+ iC

vBE - e VBB

b +

vCE
VCC

共射极放大电路

15

2. 输出特性曲线
iC=f(vCE)? iB=const
在vCE小于1V时,输出特性很陡。 原因是集电结的反向电压很小,对 到达基区的电子吸引力不够,这时, iC受vCE的影响很大。 当vCE大于1V后,输出特性变的比较平坦。因为集电结的电场足 够强,能使发射区扩散到基区电子绝大部分都到达集电区,vCE增 加,iC增加不多。

特性比较平坦的部分随着vCE的增加略向上倾斜。当vCE增加时, 由于vBE变化较少,故vCB增加,集电结加宽,基区宽度减小,载 流子复合减少,β增大,iC随vCE增大。称为基区宽度调制效应。
16

3.1.4 BJT的主要参数
直流参数
直流电流放大系数
极间反向电流

? 、?
ICBO 、 ICEO

交流参数

交流电流放大系数

? 、?

特征频率fT
结电容 Cb’c 、 Cb’e

极限参数

集电极最大允许电流ICM 集电极最大允许功率损耗PCM 反向击穿电压
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3.1.4 BJT的主要参数
1. 电流放大系数
(1) 共发射极直流电流放大系数
(2) 共发射极交流电流放大系数

? = (IC-ICEO)/IB≈IC / IB
? = ?iC / ?iB

在放大区且当ICBO和ICEO很小时, ≈?,可以不加区分。 ?
18

3.1.4 BJT的主要参数
2. 极间反向电流
(1) 集电极基极间反向饱和电流 ICBO O —— (发射极)开路
-

ICBO
uA +

c b e

VCC

Ie=0

(2) 集电极发射极间的反向饱和电流 ICEO

ICEO
c b e

I CEO ? (1 ? ? ) I CBO

uA +

VCC
19

3.1.4 BJT的主要参数
3. 极限 参数
(1) 集电极最大允许电流ICM (2) 集电极最大允许功率损耗PCM = iCvCE (3) 反向击穿电压V(BR)CEO 、V(BR) EBO 、V(BR)CBO ? V(BR)CEO — 基极开路时集电极和发射极间的击穿电压

20

复习思考题
1. 既然BJT具有两个PN结,可否用两个二极管 相联以构成一只BJT,试说明理由。
2. 要使BJT具有放大作用,发射结和集电结的偏 置电压应如何联接?

3. 一只NPN型BJT,具有e、b、c三个电极,能 否将e、c两个电极交换使用?为什么?
4. 为什么BJT的输出特性在VCE>1V以后是平坦 的?又为什么说BJT是电流控制器件?
21

习题
3.1.1 测得某放大电路中的BJT的三个电极A、B、C的对 地电位分别为VA=-9V,VB=-6V,VC=-6.2V,试分析A、 B、C中哪个是基极b、发射极e、集电极c,并说明此 BJT是NPN型管还是PNP型管。 解 由于锗BJT的︱VBE︱=0.2V,硅BJT的︱VBE︱=0.7V, 已知BJT的电极B的VB=-6V,电极C的VC=-6.2V,电极A 的VA=-9V,故电极A是集电极。又根据BJT工作在放大区 时,必须保证发射结正偏、集电结反偏的条件可知,电极 B是发射极,电极C是基极,且此BJT为PNP管。

22

3.1.3 有两个BJT,其中一个管子的β=150, ICEO=200? A, 另一个管子的β=50, ICEO=10? A,其他参数一样,你选 择哪个管子?为什么? 解 选择β=50, ICEO=10? A,即ICEO较小的BJT。 β大的BJT虽然电流放大作用大,但其ICEO大,使放大 电路的温度稳定性差,这是因为ICEO受温度影响较大。 此外,ICEO也是衡量BJT寿命的一个指标,ICEO小的 BJT寿命要长些。

23

3.1.4 某BJT的极限参数ICM=100mA,PCM=150mW, V(BR)CEO=30V,若它的工作电压VCE=10V,则工作电流 IC不得超过多大?若工作电流IC=1mA,则工作电压的 极限值应为多少?

解 BJT工作时,其电压和电流及功耗不能超过其极限 值,否则将损坏。当工作电压VCE确定时,应根据PCM及 ICM确定工作电流IC,即应满足ICVCE≤PCM及IC≤ICM。当 VCE=10V时, IC≤PCM/VCE=15mA, 此值小于ICM=100mA, 故此时工作电流不超过15mA即可。同理,当工作电流IC 确定时,应根据ICVCE≤PCM及VCE≤V(BR)CEO确定工作电压 VCE的大小。当IC=1mA时,为同时满足上述两个条件, 则工作电压的极限值应为30V。
24

3.2 共射极放大电路
1. 电路组成

2. 简单工作原理
3. 放大电路的静态和动态 4. 简化电路及习惯画法
25

3.2 共射极放大电路
1. 电路组成
VBB ? Je正偏
Rb: 基极偏置电阻
VBB ? VBE Cb1+ IB ? Rb + Rb
iB + vBE –

三极管T : 核心,电流分配、放大作用
+ + iC RC 4k? vCE VCC 12V – Cb2

隔直电容 耦合电容

+

T
iE

vo

固定偏流 VCC ? Jc反偏

vi –

300k ? V
BB

12V



Rc:集电极偏置电阻 ?ic ? ?vce 接地
零电位点

Cb1、Cb2:隔离直流,传送交流

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2. 简单工作原理
静 态
vi=0 vi=Vimsin?t

动 态

3. 放大电路的静态和动态

既有直流、又有交流 !!

分析 先静态: 确定静态工作点Q(IBQ 、ICQ、VCEQ) 思路 后动态: 确定性能指标(AV 、Ri 、Ro 等)(叠加原理?)

# 放大电路为什么要建立正确的静态?

27

3.2 共射极放大电路
# 放大电路为什么要建立正确的静态?

工作点合适 合适的 静态工作点

工作点偏低 保证Je正偏, Jc反偏 保证有较大的线性工作范围
28

3.2 共射极放大电路
4. 简化电路及习惯画法
共射极基本放大电路 习惯画法

小结:放大电路组成原则
信号通路: vi ? vBE ?iB

合适的静态工作点(Je正偏Jc反偏) ?iC ? vCE vo
29

正确的耦合方式

1. 下列 a ~ f 电路哪些具有放大作用? (a)
Cb
T

(b)
Rc
Rc

(c)
Cb2
T

-VCC Rb Rc
T

Cb1

Rb VBB

VCC

Cb1

Cb2

(d)
Rb Cb1
T

+VCC Rc Cb2

(e)
Cb1

-VCC Rc

(f)
Cb1

Rc
T

Cb2 VCC

T

Cb2

Rb VBB
30

3.3 图解分析法
3.3.1 静态工作情况分析
1. 近似估算Q点 2. 用图解法确定Q点

1. 近似估算法求Q点
2. 图解法确定Q点(静态) 3. 图解法动态分析 4. 几个重要概念
(1)非线性失真与线性工作区

3.3.2 动态工作情况分析
1. 放大电路在接入正弦信 号时的工作情况 2. 交流负载线 3. BJT的三个工作区域

(2)叠加原理? (3)直流通路和交流通路 (4)交流通路与交流负载线

31

3.3 图解法分析法
1. 近似估算法求Q点
? 求IBQ 、VBEQ 、ICQ 、VCEQ

根据直流通路可知:
VCC ? VBE VCC IB ? ? Rb Rb

共射极放大电路

IC ? β IB

+ -

VCE ? VCC ? I C Rc
如果已知β,可以求出IC和VCE。

直流通路
32

3.3 图解分析法
2. 图解法确定Q点
分析步骤:

开路
Cb1 iB

直流通路
+ iC + Rb 300k ? V
CC

+

Cb2

+
RC 4k?

+ vi –

T
+ vBE – iE

vCE VCC 12V –

vo

(1) vi =0(短路) Cb1、Cb2开路(被充电)
VCb1 = VBEQ ; VCb2 = VCEQ (2) 把电路分为线性和非线性 (3) 写出线性部分直线方程

12V



线性

非线性

线性

? 输入回路(Je)方程: ? 输出回路(Jc)方程:

vBE = VCC - iBRb vCE = VCC - iCRc 直流负载线
33

(4) 作图:画直线,与BJT特性曲线的交点为Q点

3.3 图解法分析法

2. 图解法确定Q点 (作图过程)
iC

VCC CC Rc
斜率 ICQ Q IBQ

1 Rc

VCEQ

VCC

vCE

? 在输入特性曲线上,作出直线: vBE = VCC - iBRb ? 在输出特性曲线上,作出直流负载线: vCE = VCC - iCRc 即: iC ? ?
VCC 1 v CE ? Rc Rc

? 与特性曲线的交点即为Q点,? IBQ 、VBEQ 、ICQ 、VCEQ。
34

3.3 图解法分析法

3. 图解法动态分析
+ + iC Cb2

分析思路:
Cb1 + Rb 300k ? V
BB

+
RC 4k?

暂令 RL=?(开路)

iB + vBE –

+ vi –

T
iE

vCE VCC 12V –

vo

12V


直流负载线不变

输入特性不变 Q点沿输入特性上下移动

输入特性

输出特性

Q点沿负载线上下移动

信号通路: vi

? vBE

?iB

?

?iC

? vCE

vo

输入回路

vBE = VCb1 + vi = VBEQ + vi
设??、C? ? 电容电压不能突变
35

3.3 图解法分析法

(作图过程) Q点沿输入特性上 3. 图解法动态分析 下移动 Q点沿负载线 上下移动
Q` Q
60uA

iC/mA iC/mA

iB /uA iB /uA
60 40

Q` Q IBQ Q`` vBE/V vBE/V

40uA

ICQ t

Q`` 20uA vCE/V vCE/V

20

t

VCEQ t

VBEQ t

可得如下结论: 1. 信号通路:vi

vBE

iB

iC

vCE

vo

2. vo 与vi 相位相反(反相电压放大器);
3. 可以测量出放大电路的电压放大倍数; 4. 可以确定最大不失真输出幅度。
36

3.3 图解法分析法

(作图过程) Q点沿输入特性上 3. 图解法动态分析 下移动 Q点沿负载线 上下移动
Q` Q
60uA

iC/mA iC/mA

iB /uA iB /uA
60 40

Q` Q IBQ Q`` vBE/V vBE/V

40uA

ICQ t

Q`` 20uA vCE/V vCE/V

20

t

VCEQ t

VBEQ t

几个问题: ? 几个重要概念! 1. 静态工作点Q的位置 ? 非线性失真 2. 最大不失真输出幅度 ? 线性范围(动态范围) 3. 接入负载对放大有无影响? 4. 能否使用叠加原理?如何使用?
37

BJT的三个工作区域
饱和区:输出特性直线上升和弯曲 部分。发射极发射有余, 而集电极收集不足,VCE很 小,BJT如同短路。 VBE=0.7V, VCE=0.3V 放大区:输出特性的平坦部分接近于 恒流特性,符合IC=βIB。 VBE=0.7V, VCE>1V 截止区:输出特性IB=0曲线以下的部分,IC=ICEO≈0, VCE ≈VCC,BJT如同断开。 VBE<0.5V
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3.3 图解法分析法

iC /mA 饱和区
200uA 160uA

4. 几个重要概念
(1) 非线性失真与线性范围
非线性失真

Q1

放大区 Q

120uA 80uA

iB =40uA Q2 0 vCE/V

截止区

饱和失真
发射结正偏 集电结正偏

当工作点达到了饱和区而引起的非线性失真。 NPN管 ? 输出电压为底部失真

饱和区特点: iC不再随iB的增加而线性增加,即 iC ? ? ? iB 此时 ? ? iB ? iC ,vCE= VCES ,典型值为0.3V

截止失真
发射结反偏

当工作点达到了截止区而引起的非线性失真。 NPN管 ? 输出电压为顶部失真。
截止区特点:iB=0, iC= ICEO
39

注意:对于PNP管,失真的表现形式,与NPN管正好相反。

(1) 非线性失真与线性范围

线性范围 (动态范围)
线性范围 —— 用最大不失真输出幅度Vom来衡量
Q点偏高 —— 易出现饱和失真, Vom为Q点到饱和区边沿的距离 Q点偏低 —— 易出现截止失真, Vom为Q点到截止区边沿的距离

40

4. 几个重要概念
iC/mA iC/mA Q` Q ICQ t

(2) 叠加原理?
iB /uA iB /uA
60
60uA

Q` Q IBQ Q`` vBE/V vBE/V

40
40uA

Q`` 20uA vCE/V vCE/V

20

t

VCEQ t

VBEQ t

vBE = VBEQ + vi iB = IBQ + ib iC = ICQ + ic

叠加原理使用条件 — 小信号
①输入特性: 范围小 ②输出特性: 不超出放大区 否则,非线性失真

vCE = VCEQ + vce
VCC作用的分量

vi作用的分量

41

4. 几个重要概念

(3) 直流通路和交流通路
+ + iC Cb1 + Rb 300k ? V
CC

Cb2

+
RC 4k?

静态分析 求VCC作用分量

+ -

iB + vBE –

+ vi –

T
iE

vCE

VCC 12V –

RL 4k?

vo Cb1、Cb2等电容
开路
ic

直流通路
+ vce –
Rc RL +

12V


+

ib + Rb vbe –

vo

叠加原理
Cb1、Cb2等电容 隔离直流,传送交流

动态分析 求vi作用分量

vi –



Cb1、Cb2等电容短路

交流通路
42

4. 几个重要概念
交流通路

(4) 交流通路与交流负载线

ic + vce -

由交流通路有: vce= -ic? (Rc //RL) 交流负载线必过Q点,即 vce= vCE - VCEQ ic= iC - ICQ 同时,令R?L = Rc//RL
iC VCC Rc Q 斜率 1 Rc// RL

斜率 ICQ IBQ

vCE - VCEQ= -(iC - ICQ )? R?L iC = ICQ ; vCE =VCEQ。

1 Rc

VCEQ

VCC

vCE
43

(4)交流通路与交流负载线
线性范围(动态范围) 放大电路要想获得大的不失真输出幅度,要求:

? 工作点Q要设置在输出特性曲线放大区的中间部位;
? 要有合适的交流负载线。

44

例题1
已知 ? =80,Rb=300k,Rc=2k, VCC= +12V,VCES ? 0。求: (1)放大电路的Q点。此时BJT工作 在哪个区域? (2)当Rb=100k时,放大电路的Q 点。此时BJT工作在哪个区域? 解:(1)
V ? VBE 12V I B ? CC ? ? 40uA Rb 300k
Rc 斜率 ICQ Q IBQ 1 Rc iC VCC

共射极放大电路

I C ? ? ? I B ? 80 ? 40uA ? 3.2mA
VCE ? VCC ? Rc ? I C ? 12V - 2k ? 3.2mA ? 5.6V

VCEQ

VCC

vCE

BJT工作在放大区。

例题1
已知 ? =80,Rb=300k,Rc=2k, VCC= +12V,VCES ? 0。求: (2)当Rb=100k时,放大电路的Q 点。此时BJT工作在哪个区域? 解:(2)I B ?

I C ? ? ? I B ? 80 ? 120uA ? 9.6mA
VCE ? VCC ? RC ? I C ? 12V - 2k ? 9.6mA ? ?7.2V

VCC 12V ? ? 120uA Rb 100k

共射极放大电路
iC VCC Rc 斜率 ICQ Q IBQ 1 Rc



VCE最小值也只能为0, VCC ? VCES 12V I CS ? ? ? 6mA Rc 2k 所以BJT工作在饱和区。
判断条件 ? ? I B ? I CS :

VCEQ

VCC

vCE

Q(120uA,6mA,0V)

2.6 电路如图P2.6所示,已知晶体管?= 50,在下列情况下,用直流电压表测晶体管的集电极电位,应分别 为多少?设VCC=12V,晶体管饱和管压降UCES=0.5V。 (1)正常情况;(2)Rb1短路;(3)Rb1开路;(4)Rb2开路;(5)RC短路。

例题2(清华习题)

解: 设UBE=0.7V。则
(1) I B ?

VCC ? U BE U BE ? ? 0.022mA Rb2 Rb1

U C ? VCC ? I C Rc ? 6.4V

(2) UBE=0V ?T截止 ? UC=12V。
VCC ? U BE ? 0.22mA (3) I B ? Rb2
I BS VCC ? U CES ? ? 0.045mA ? Rc

由于IB>IBS,故T饱和,UC=UCES=0.5V。 (4) T截止,UC=12V。 (5) UC=VCC=12V

复习思考题
3.3.1 放大电路为什么要设置合适的Q点? 在图3.3.1b中,如果令IB=0uA或80uA, 问电路能否正常工作? 3.3.2 在图3.3.3a的电路中,若RL=∞,问交 流负载线是什么? 3.3.3 当测量图3.3.3a中BJT的集电极电压 VCE时,发现它的值接近VCC=12V,问管 子处于什么工作状态?试分析其原因, 并排除故障使之正常工作。
48

习题
3.2.2; 3.3.1; 3.3.3;

49

3.4 小信号模型分析法
3.4.1 BJT的小信号建模
1. H参数的引出 2. H参数小信号模型 3. 模型的简化
4. H参数的确定

3.4.2 共射极放大电路的小信号模型分析
? 利用直流通路求Q点 ? 画小信号等效电路 ? 求放大电路动态指标
50

3.4.1 BJT的小信号建模
建立小信号模型的依据
(1) 小信号(微变)—— (图解)基本满足叠加原理! ? 输入特性:工作点在Q附近移动范围小,切线代替曲线 ? 输出特性:不超出放大区,不产生非线性失真 (2) 双口有源网络的H参数模型
i1 + v1 –
h 11 h 21

i2 双口 有源器件
v ? 1 i1 i ? 2 i1 v ? 1 v2 v ? 2 i2

i1

h11 交流通路 ic
ib

+ vce –
R h21ic1

+ i2

+ v2 –
i1 ? 0

+ v1 –
+

+
RL

+

+ h12v2 v be Rb vi – – –

1 v h22 2


vo

v2 ? 0

h 12 h 22



v1= h11i1+ h12v2
i1 ? 0

v2 ? 0

i2= h21i1+ h22v2

51

3.4.1 BJT的小信号建模
1. H参数的引出
已知端口瞬时值之间的关系 (即输入输出特性曲线)如下: iB=f(vBE)? vCE=const iC=f(vCE)? iB=const
?vBE ?v ? diB ? BE I B ? dvCE V ?iB CE ?vCE ?i C ?i C diC ? VCE ? diB ? I B ? dvCE ?i B ?vCE dvBE ?
vBE

c iB

iC

b
vCE e
BJT双口网络

vBE ? f ( iB , vCE ) iC ? f ( iB , vCE )

欲求变化量之间的关系,则对上两式取全微分得 vbe= hieib+ hrevce ic= hfeib+ hoevce

在小信号(线性)条件下:

dvBE ? ?vBE ? vbe
52

vbe= hieib+ hrevce
?vBE h ie ? ?iB
VCE

ic= hfeib+ hoevce
?vBE h re ? ?vCE

h参数的物理意义及图解方法

IB

输出端交流 短路时的输 入电阻
?iC h fe ? ?iB

rbe
VCE

ur

输入端交流 开路时的反 向电压传输 比;
?iC h oe ? ?vCE
IB

输出端交流 短路时的正 向电流传输 比或电流放 大系数

?

输入端交流 开路时的输 出电导。

rce

四个参数量纲各不相同,故称为混合参数(H参数)

3.4.1 BJT的小信号建模

c

ic

2. H参数小信号模型

ib
vbe

b vce e
BJT双口网络

vbe= hieib+ hrevce ic= hfeib+ hoevce
一般采用习惯符号 即 rbe= hie ur = hre

ib rbe vbe ur vce

ic

? = hfe
rce= 1/hoe

? ib

rce vce

注意: ? H参数都是小信号参数,即微变参数或交流参数。 ? H参数与工作点有关,在放大区基本不变。 ? H参数都是微变参数,所以只适合对交流信号的分析。
54

3.4.1 BJT的小信号建模 ib rbe 3. 模型的简化
? ur很小,一般为10-3?10-4 , 故一般可忽略它们的影响, 得到简化电路。 ? ? ib 是受控源 ,且为电流 控制电流源(CCCS)。

ic

vbe uT vce

? ib

rce vce

? rce很大,约为100k?。

? 电流方向与ib的方向是关
联的。
55

3.4.1 BJT的小信号建模

4. H参数的确定
? ? ——测试仪(给定)
? rbe 与Q点有关,公式估算。

rbe= rb + (1+ ? ) re
其中:rb≈200? (低频小功率管) 而
VT (mV) 26(mV) re ? ? I EQ (mA) I EQ (mA)
(T=300K)



26( mV ) rbe ? 200? ? (1 ? ? ) I EQ ( mA )
56

3.4.2 用H参数小信号模型分析 共射极基本放大电路
1. 利用直流通路求Q点

VCC ? VBE IB ? Rb IC ? β ? IB
VCE ? VCC ? I C Rc
共射极放大电路

一般硅管VBE=0.7V,锗管VBE=0.2V,? 已知。
57

3.4.2 小信号模型分析

2. 画出小信号等效电路
ic + vce 交流通路

共射极放大电路

? Ib
v? Vii Rb

? Ic ? I b Rc
? RL VO

H参数小信号等效电路

58

3.4.2 小信号模型分析

? Ib
Vi i v?
Rb

3. 求电压增益 ? I
c

? I b Rc
? vBE ?iB

? RL VO
共射极放大电路

信号通路: vi 根据

?iC

? vCE

vo

? ? Vi ? I b ? rbe

? ? Ic ? ? ? Ib

? ? VO ? ? Ic ? ( Rc // RL )

则电压增益为

(可作为公式?)

? ? VO ? I c ? ( Rc // RL ) ? AV ? ? ? ? Vi I b ? rbe ? ? ? ? I b ? ( Rc // RL ) ? ? ( Rc // RL ) ???? ? ?? ? ?r I r
b be be

59

3.4.2 小信号模型分析

4. 求输入电阻
Rs + Vs – Ii + Vi – 放 大 Ri 电 路
共射极放大电路

? Vi Ri ? ? Ii

? Ii

? Ib
Rb Ri

? Ic ? I b Rc
? RL VO

? Rb // rbe

? Vi

60

3.4.2 小信号模型分析

5. 求输出电阻
IT + Vs =0 放大电路 – Ro – + VT

共射极放大电路

? VT Ro ? ? IT

? Vs ? 0

? Ii

? Ib
Rb Ri

? Ic ? I b Rc
? RL VO

? 令 Vi ? 0
RL ? ?

? Vi

? Ib ? 0 ? ? ? Ib ? 0

所以 Ro = Rc
61

例题1
解: (1)求Q点 Rs
s

放大电路如图所示,已知?=50。试求: (1)Q点;
? ? Vo ? Vo ? (2) AV ? 、AVS ? ? ? Vi Vs Ri、Ro

放大电路 VCC ? VBE VCC 12V IB ? + ? + ? ? 40uA Rb R 300 Ri k? Vi b V
– I C ? β I B ? 50 ?– uA ? 2mA 40

VCE ? VCC ? I C Rc ? 12 ? 2mA ? 4k? ? 4V

Q点合适吗?

(2)rbe ? 200? ? (1 ? ? )

26(mV ) ? 863? I C (mA )

? ? ? Vo ? ? ? ? ( Rc // RL ) ? ?115.87 AV ? rbe Vi Ri ? Rb // rbe ? rbe ? 863?
Ro ? Rc ? 4k?

? ? ? Vo Vi Vo Ri ? ? AVS ? ? ? ? ? ? ? ? AV Vs Vs Vi Ri ? Rs 863 ? ? ( ?115.87) 863 ? 500 ? ?73.36
62

例题2
电路如图所示。 试画出其小信号等效模型电路。
-VCC Rc c b e Rb2 Re Rb1

Rb1 Cb1 + + vi -

Cb2 + RL +
+

? Ii

? Ib
b rbe Rb2 c + Rc RL Re -

vo

? Vi

? ?I b
e

? Vo

63

+15V

例题3
静态分析

习题3.5.5

共射 直接 耦合
Rs
vs – b

Rc c
+

vo RL

I B Rs ? VBE ? (1 ? ? ) I B RE ? 15V
VCE ? 30V ? I C ( Rc ? Re )

+

vi 负电 交流通路 源
b Ib rbe Ic

e Re

+

动态分析 ? ? Vo ? I b ? ( Rc // RL ) ? AVS ? ? ? ? ? Vs I b ( RS ? rbe )
Ri ? rbe
Ro ? Rc

-15V
c + Vo – RL

Rs

+ e

?Ib
Rc

+ Vs –

Vi



(1+?)Ib

64

例题:放大电路如下图所示,估算Q点。
Rc Rb c Cb1 + + vi – b iB e Re iE

VCC Cb2 + + iC vo – RL

固定偏流电路
Rb Cb1 + + vi b

VCC Rc c Cb2 + + RL vo -

射极偏置电路

共射
vi –

VCC Rc Rb1 c Cb1 + + i1 Rb2 Re b iB e iE vo –
65

Cb2 + + iC RL

e

集电极-基极偏置电路

分压式射极偏置电路

例1:放大电路如下图所示,估算Q点。
固定偏流 射极偏置
Rb c Cb1 + + vi – b iB e Re iE Rc

VCC Cb2 + + iC vo – RL

解:Je回路KVL方程
VCC ? I B Rb ? VBE
VCC ? I B Rb ? VBE ? I E Re
IB ? VCC ? VBE Rb ? (1 ? ? ) Re

即: I B ? VCC ? VBE ? VCC
Rb Rb

Jc回路KVL方程(直流负载线) VCE ? VCC ? I C Rc ? I E Re VCE ? VCC ? I C Rc T放大
IC ? ? IB
? VCC ? I C ( Rc ? Re )

IC ? ? IB

66

例1:放大电路如下图所示,估算Q点。 V 解: 方法一: R
CC c

Rb1 Cb1 + + vi – Rb2 b

i1

c

Cb2 + + iC

对Je回路,有 VCC ? ( I 2 ? I B ) Rb1 ? I 2 Rb2
RL

iB

e iE

vo –

VB ? I 2 Rb2 ? VBE ? I E Re

i2 R e

分压式射极偏置电路
IB

方法二: 从b极向左侧求戴维南等效电路
' VBB

VCC Rb2 ? Rb1 ? Rb2

Rb ? Rb1 // Rb2

T
Rb Re V’BB IE

则Je回路KVL方程
' VBB ? I B Rb ? VBE ? I E Re
' V BB ? VBE IB ? Rb ? (1 ? ? ) Re
67

例1:放大电路如下图所示,估算Q点。 V 解: Je回路KVL方程
CC

Rb Cb1 + + vi b

Rc c

Cb2 + + RL vo -

VCC ? ( I C ? I B ) Rc ? I B Rb ? VBE
IB ? VCC ? VBE Rb ? (1 ? ? ) Rc

e

Jc回路KVL方程(直流负载线)
VCE ? VCC ? ( I C ? I B ) Rc ? VCC ? I C Rc

集电极-基极偏置电路

小结:近似估算法求Q点

T放大 I C ? ? I B

T放大的基本条件 = Je正偏;Jc反偏
3个方程解3个变量(IBQ、ICQ、VCEQ) 关键方程——Je回路KVL方程
68

习题
3.4.2; 3.4.3; 3.4.4

69

3.5 放大电路的工作点稳定问题
3.5.1 温度对工作点的影响
? 温度变化对ICBO的影响 ? 温度变化对输入特性曲线的影响 ? 温度变化对? 的影响

3.5.2 射极偏置电路
? 稳定工作点原理 ? 放大电路指标分析 ? 固定偏流电路与射极偏置电路的比较
70

3.5.1 温度对工作点的影响

温度T ?
VBE ?
载流子运动加剧, 发射相同数量载流 子所需电压? 输入特性曲线左移
IB ?

ICBO ? , ICEO ?
少子浓度?

??
载流子运动加剧, 多子穿过基区的速 度加快,复合减少 输出特性曲线族 间隔加宽

输出特性曲线上移

IB ?

VCC ? VBE Rb

IC ?
? ? ? Vo ? ? ? ? ( Rc // RL ) AV ? rbe Vi

Q点上移? rbe ?? AV ?

3.5.2 射极偏置电路 1. 稳定工作点原理
目标:温度变化时,使IC维持恒定。
VCC Rc Rb c Cb1 + + vi – b iB e Re iE vo – RL Cb2 + + iC

VCC Rc Rb1 Cb1 + + vi – Rb2 b iB e iE vo – RL i1 c Cb2 + + iC

i2 R e

固定偏流电路

射极偏置电路
VCC ? I B Rb ? VBE ? I E Re
V ? VBE ? I E Re I B ? CC Rb

分压式射极偏置电路
' VBB ? I B Rb ? VBE ? I E Re
' VBB ? VBE ? I E Re IB ? Rb

VCC ? I B Rb ? VBE
V ? VBE I B ? CC Rb
只能单向设置

具有检测Q点位置,并自动调整的功能

T ? ? IC? ~ IE? ? VE?= IE Re ? IB?
IC?
(反馈控制)
72

分压式射极偏置电路
VCC Rc Rb1 Cb1 + + vi – Rb2 b iB e iE vo – RL i1 c Cb2 + + iC

稳定Q思路
如果温度变化时,b点电位能基本 不变,则可实现静态工作点的稳定。
利用 VBE ? VB ? VE ? VB ? I E Re 则可实现如下自动调整过程 T ? ? IC? ~ IE? ? VE? ? VBE ? IC?

i2 R e

b点电位基本不变的条件:
VB ? Rb2 ? VCC Rb1 ? Rb2

I1 >>IB VB >>VBE

I1=(5~10)IB (硅) I1=(10~20)IB(锗) VB =3V~5V (硅) VB =1V~3V (锗)

IC ? IE ?

VB ? VBE Rb2 VCC VB ? ? ? Re Re Rb1 ? Rb2 Re

VCE ? VCC ? IC Rc ? IE Re ? VCC ? IC ( Rc ? Re )

IB ?

IC

?

73

3.5.2 射极偏置电路

2. 放大电路指标分析
VCC

①确定静态工作点
Je回路KVL方程
RL

Rc Rb1 Cb1 + + vi – Rb2 b iB e i1 c

Cb2 + + iC vo iE –

Rb2 VB ? ? VCC Rb1 ? Rb2 IC ? IE ? VB ? VBE Re

i2 R e

b

Ib rbe

Ic

c +

②画小信号等效电路 并确定模型参数
26( mV ) rbe ? 200? ? (1 ? ? ) I EQ ( mA )

+ Vi Rb1 – Rb Rb2 I e e Re

? Ib
Rc

Vo – RL

74

3.5.2 射极偏置电路
VCC Rc Rb1 Cb1 + + vi – Rb2 b iB e iE vo – i1 c Cb2 + + iC

2. 放大电路指标分析 ③电压增益
RL

? ? 输出回路: Vo ? ?? ? Ib ( Rc // RL )

? ? ? Vo AV ? Vi

i2 R e

? ? ? 输入回路: Vi ? I b rbe ? I e Re ? ? ? I b rbe ? I b (1 ? ? ) Re
? ? Vo ? ? ? I b ( Rc // RL ) ? 电压增益:AV ? ? ? ? Vi I b [rbe ? (1 ? ? ) Re ]
+

b +

Ib rbe

Ic

c

? ? ( Rc // RL ) ?? rbe ? (1 ? ? ) Re
RL

Vi Rb1 – Rb Rb2 I e

e Re

? Ib
Rc

Vo –

(1+ 若: ? )Re >> rbe
? Vo R // RL ? AV ? ?? c ? Re Vi

? >> 1

75

3.5.2 射极偏置电路
Ib rbe Vi Rb1 – Rb2 I e e Re Ic

2. 放大电路指标分析
c +

b +

④输入电阻
Ri ? Rb1 // Rb2 //[rbe ? (1 ? ? ) Re ]
Vo

? Ib
Rc

证明如下:
RL



Ri ? Rb1 // Rb2 // Ri'

Ri

Rb

R’i

? ? ? Vi ? I b rbe ? I b (1 ? ? ) Re

Ri'

? Vi ? ? rbe ? (1 ? ? ) Re ? Ib

从b极看e极的电阻,要扩大(1+?)倍!

那从e极看b极的电阻,要?

76

3.5.2 射 极偏置电 路

2. 放大电路指标分析

⑤输出电阻
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

rce对分析过程影响很大,此处不能忽略
输出电阻

? Ro ? Rc // Ro

求R’o,可对回路1和2列KVL方程

? ? ? ? 其中 Rs ? Rs // Rb1 // Rb2 Ib (rbe ? Rs?) ? ( Ib ? Ic ) Re ? 0 ? ? ? ? ? VT ? ( Ic ? ? ? Ib )rce ? ( Ic ? Ib )Re ? 0 ? ? 当 Ro ?? Rc 时, Ro ? Rc VT ? ? Re ? ? rce (1 ? ) 则 Ro ? ? I r ? R? ? R ( 一般 R? ? r ?? R )
c be s e

o

ce

c

77

3.5.2 射极偏置电路

3. 固定偏流电路与射极偏置电路的比较

共射极放大电路

静态:

IB ?

VCC ? VBE Rb

Rb2 VB ? ? VCC Rb1 ? Rb2

IC ? β ? IB VCE ? VCC ? I C Rc

IC ? IE ?

VB ? VBE Re

VCE ? VCC ? IC ( Rc ? Re ) I IB ? C ?

78

3.5.2 射 极偏置电 路

3. 固定偏流电路与射极偏置电路的比较
? Ib ? Ic ? I b Rc
? RL VO

Vii v?

Rb

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: A ? ? ? ? ( Rc // RL ) V
输入电阻:
输出电阻:
? Vi Ri ? ? Rb // rbe ? Ii

rbe

? ? ( Rc // RL ) ? AV ? ? rbe ? (1 ? ? ) Re
Ri ? Rb1 // Rb2 //?rbe ? (1 ? ? ) Re ?
Ro ? Rc
79

Ro = Rc

# 射极偏置电路做如何改进,既可以使其具有温度稳定性, 又可以使其具有与固定偏流电路相同的动态指标?

3.5.2 射 极偏置电 路

? ? ? ? ? ( Rc // RL ) ? ? ? ? ( Rc // RL ) AV rbe ? (1 ? ? ) Re rbe

Ri ? Rb1 // Rb2 //?rbe ? (1 ? ? ) Re ? ? Rb1 // Rb2 // rbe

80

3.5.2 射 极偏置电 路

+VCC Rb1
+ +

Rc
+ T +

vi Rb2


C1

Re 1 Re 2

C2 RL vo Ce


1

+

? ? ? ? ? ( Rc // RL ) AV rbe ? (1 ? ? ) Re1

Ri ? Rb1 // Rb2 //?rbe ? (1 ? ? ) Re1 ?
81

3.6 共集电极电路和共基极电路
3.6.1 共集电极电路
? 电路分析

? 复合管

3.6.2 共基极电路
? 静态工作点
? 动态指标 ? 三种组态的比较

82

3.6.1 共集电极电路
+VCC Rb c T b e Re

结构特点…

+
Rs

+ vi –

+ + vo –
RL

+ vs –

也称为射极输出器 1. 电路分析 ①求静态工作点
VCC ? I B Rb ? VBE ? I E Re

b +
Rs

Ib rbe2

Ic

c

VCC ? VBE IB ? Rb ? (1 ? ? ) Re IC ? ? ? IB I E ? (1 ? ? ) I B
VCE ? VCC ? I E Re ? VCC ? I C Re

? Ib
e + Vo – RL

+ vs –

Vi –

Rb Re

②画小信号等效电路
rbe ? 200? ? (1 ? ? ) 26( mV ) I EQ ( mA )
83

3.6.1 共集电极电路

1. 电路分析
+VCC Rb c T b e Re

电压跟随器(射极输出器) ?电压增益
? ? ? I b (1 ? ? ) RL ? ? Vo ? AV ? ? ? Vi I b [rbe ? (1 ? ? ) RL ] ? (1 ? ? ) RL ? ?1 ? rbe ? (1 ? ? ) RL

+
Rs

+ vi –

+ + vo –
RL

+ vs –

? 其中 RL ? Re // RL ? 一般有 (1 ? ? ) RL ? ? rbe
? 即 AV ? 1

? ? Vo与Vi同相

b +
Rs

Ib rbe2

Ic

c

④输入电阻

? Ib
e + Vo – RL

? Vi ? Ri ? ? Rb //[rbe ? (1 ? ? ) RL ] ? Ii

Ri大

+ vs –

Vi –

Rb Re

⑤输出电阻

rbe ? Rb // Rs Ro ? Re // 1? ?
84

Ro小

3.6.1 共集电极电路

1. 电路分析
I bI bb b b
+
RsRs R Rss +

⑤输出电阻

rbe ? Rb // Rs Ro ? Re // 1? ?
电路变换

IcIc c

cc

证明如下:

rbe2 rbe2 be2 ee R Vi b Rb b R IRe R RRe e e e –

?b ?IbIb
I ++ T
V Vo o

对e极列KCL方程: ? ? ? ? I T ? I R e ? I b ? ?I b
? ? ? I R e ? (1 ? ? ) I b

vs –

––

+ RRL L VT –

将各支路关系代入:
? ? ? VT ? ? VT ? (1 ? ? ) IT Re rbe ? Rb // Rs ? IT 1 1 1 ? ? ? ? rbe ? Rb // Rs R R V
o T e

共集电极电路特点:
? ? ◆ 电压增益小于1但接近于1,Vo与Vi同相

◆ 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 ? ? )

证毕!
85

3.6.1 共集电极电路

2. 复合管
作用:提高电流放大系数 达林顿管

86

3.6.2 共基极电路
结构特点… 1. 静态工作点 直流通路与分压式射极 偏置电路相同
VB ? Rb2 ? VCC Rb1 ? Rb2

VB ? VBE IC ? IE ? Re VCE ? VCC ? I C Rc ? I E Re

? VCC ? I C ( Rc ? Re ) IC IB ? ?
87

3.6.2 共基极电路

2. 动态指标

画小信号等效电路

①电压增益
输入回路:

? ? Vi ? ? Ib rbe

? ? ? ? ? ? ? Ic RL ? ? ?Ib RL RL ? Rc // RL ? ? ? ? ? ? Vo ? ? ?I b RL ? ?RL 电压增益: A V ? ? Vi ? I b rbe rbe ? 输出回路: Vo

88

3.6.2 共基极电路

2. 动态指标 ② 输入电阻
? Vi Ri ? ? Re // Ri' ? Ii ? Vi Ri? ? ? ? Ie ? ? I b rbe rbe ? ? ? ? (1 ? ? ) I b 1 ? ? ? rbe rbe Vi ' Ri ? ? Re // Ri ? Re // ? ? 1? ? 1? ? Ii

③ 输出电阻

Ro ? Rc

# 共基极电路的输入电阻很小,最适合用来放大何种信号源的信号?
89

3.6.2 共基极电路

3. 三种组态的比较

电压增益: ? ? ? ( Rc // RL )

rbe

输入电阻:

Rb // rbe

Rb //?rbe ? (1 ? ? )( Re // RL )?
( Rs // Rb ) ? rbe Re // 1? ?

(1 ? ? ) ? ( Re // RL ) rbe ? (1 ? ? )( Re // RL )

? ? ( Rc // RL )
rbe r Re // be 1? ?

输出电阻:

Rc

Rc
90

3.7 放大电路的频率响应
复习频率响应的基本概念
1.为什么要研究频率响应
原因1:实测表明Av是 f 的函数,对不同频率信号的放大程度不同。 原因2:信号有多个频率成分,若放大程度不同,会产生频率失真。

2. 频率响应的分析任务

3. AV随 f 变化的原因

? (1) 频率响应表达式: AV ? AV (? )?? (? ) (2) 画出对数频率响应曲线 (3) 确定带宽BW、上限频率 f H、下限频率f L

放大电路中有电容、电感等电抗元件,其阻抗随 f 1 变化而变化 ZC ? Z L ? j? L j?C
91

1.为什么要研究频率响应
原因1:实测表明Av是 f 的函数,对不同频率信号的放大程度不同。
20lg|AV|/dB

中频区
3dB

低频区 60
40

高频区

带宽 20 0 2 20 fL 2? 102 2? 103 2? 104 fH f/Hz

原因2:信号有多个频率成分,若放大程度不同,会产生频率失真。

92

?I

?I

?t
O

O

?t

?O

频率失真

线性失真
?t
O

?O

O

?t

幅度失真

相位失真
93

3. AV随 f 变化的原因
放大电路中有电容、电感等电抗元件, 1 ZC ? 其阻抗随f 变化而变化 j?C 前面的分析中,隔直电容
处理为: 直流开路;交流短路
计算电容的电抗:(C1=20?F) f 1Hz 10Hz Xc1 7962? 796.2 ? C1
Vii v?

? Ib
Rb

? Ic ? I b Rc
? RL VO

Rb >> rbe

固定偏流共射极放大电路

100Hz
1kHz 10kHz 100kH z

79.62?
7.962? 0.796? 0.08?

f ? ? Xc1 ?? Ib ??AV ? f <100Hz Xc1与rbe = 863?相比不能短路 f ?100Hz Xc1 <<rbe = 863? 可以短路

分析方法(思路)…
0.008?

1MHz

3.7 放大电路的频率响应
3.7.1 单时间常数RC电路的频率响应
? RC低通电路的频率响应

研究放大电 ? RC高通电路的频率响应 路的动态指标 3.7.2 单级放大电路的高频响应 (主要是增益) 3.7.3 单级放大电路的低频响应 随信号频率变 化时的响应。
? 低频等效电路 ? 低频响应 Ri和Ro类似

3.7.4 多级放大电路的频率响应
? 多级放大电路的增益 ? 多级放大电路的频率响应
95

(电路理论中的稳态分析)

3.7.1 单时间常数RC电路的频率响应
1. RC高通电路的频率响应
? ①频率响应表达式: AV ? AV (? )?? (? ) ②画出对数频率响应曲线 ZC ? 1 sC 先求增益的传递函数: V ( s) R2 s ③确定上限频率 f H、下限频率f L (带宽BW) AVL ( s ) ? o ? ?
Vi ( s ) R2 ? 1 / sC 2

再令 且 则

s ? 1 / R2 C 2 (一阶) s ? j? ? j2?f (变换到频域) 1 AVL ( s ) ? 1 1 ? 1 / sR2 C 2 fL ? (特征频率—时间常数对应的频率) 2?R2 C 2

? AVL ( j? ) ?

1 1 ? 1 ? 1 / j? R 2 C 2 1 ? j (1 / 2?fR2 C 2 )

? AVL ?

1 1 ? j( f L / f )

幅频响应
相频响应

AVL ?

1 1 ? ( fL / f )2

? L ? arctg( f L / f )
96

1. RC高通电路的频率响应
②画出对数频率响应曲线(波特图)
幅频响应
20lgAVL / dB 3dB

近似讨论:
AVL ?

AVL ?

1 1 ? ( fL / f )2

0

当 f ? ? f L 时,即 f L / f ? ? 1
1 1 ? ( fL / f )2 ?1

–20 20 dB/十倍频程(斜率) –40

20 lg AVL ? 20 lg 1 ? 0 dB 水平线

当 f ? ? f L 时,即 f L /f ? ? 1

AVL ?

1 1 ? ( f L / f )2

?L

0.01fL

0.1fL

fL

10fL

100fL

f/Hz

? f / fL

90?

20 lg AVL ? 20 lg( f / f L ) ? 20 lg f ? 20 lg f L

45?

斜率为 20dB/十倍频程 的直线 当 f ? f L 时,
AVL ? 1 1 ? ( fL / f )
2

?

1 2

? 0.707

0? 0.01fL

0.1fL

fL

10fL

100fL

f/Hz

最大误差 -3dB

97

1. RC高通电路的频率响应
②画出对数频率响应曲线
相频响应
? L ? arctg( f L / f )
0 20lgAVL / dB 3dB

近似讨论: f ? ? f L 时, ? L ? 0? 当
当 f ? ? f L 时, ? L ? 90?
当 f ? f L 时,

–20 20 dB/十倍频程(斜率) –40

? L ? 45?

当0.1 f L ? f ? 10 f L 时,

斜率为? 45? / 十倍频程的直线 0.01fL ? Vo ? ? ?L 因为 AV ? ? AV ?? ? Vi 90? 所以 ? ? ?o ? ? i 低频时,输出超前输入

0.1fL

fL

10fL

100fL

f/Hz

–45?/十倍频程(斜率)

表示输出与输入的相位差
45?

③确定上限频率 f H、下限频率f L (带宽BW)
fL 1 ? 2?R2 C 2

0? 0.01fL

0.1fL

fL

10fL

100fL

f/Hz

(特征频率—时间常数)

3.7.1 单时间常数RC电路的频率响应

2. RC低通电路的频率响应
特征频率
fH ? 1 2?R1 C 1 fL ? 1 2?R2 C 2

传函: 频率响应 表达式: 幅频响应

AVH ( s ) ?

Vo ( s ) 1 ? Vi ( s ) 1 ? sR1C 1

AVL ( s ) ?

Vo ( s ) 1 ? Vi ( s ) 1 ? 1 / sR2 C 2

? AVH ?
AVH ?

1 1 ? j( f / f H )
1 1 ? ( f / fH ) 2

? AVL ?
AVL ?

1 1 ? j( f L / f )
1 1 ? ( fL / f )2

相频响应

? H ? ?arctg( f / fH )

? L ? arctg( f L / f )
99

2. RC低通电路的频率响应
AVL ? 1 ? ( fL / f )2 ? L ? arctg( f L / f ) 1
20lgAVL / dB 3dB

(波特图)
AVH ? 1 1 ? ( f / fH ) 2
3dB –20 dB/十倍频程

? H ? ?arctg( f / fH )

20lgAVH/dB

0

0

–20 20 dB/十倍频程(斜率) –40

–20

–40

f/Hz

?L

0.01fL

0.1fL

fL

10fL

100fL

f/Hz

0.01fH

0.1fH

fH

10fH

100fH f/Hz

?H
0?

90? –45?/十倍频程(斜率)
–45? –45?/十倍频程

45?
–90?

0? 0.01fL

0.1fL

fL

10fL

100fL

f/Hz

3.7.3 单级放大电路的低频响应
分析举例1:习题3.4.2 分析过程: ①求静态工作点 ②画小信号等效电路(保留电容) ③求频响表达式 ④画波特图 ⑤确定 f H、f L (BW) 电路变换过程: (a) Rb >> rbe
+

开路

Cb1
Rs + Vs – – +

Cb1

? Ib
rbe rbe

? IIb I c b

Rc –?Ib

Cb2

f L1 ?

Vii v?

Vi

Rb

Rb

? I b ?IRc
+

1 ? 2.34Hz 2?Cb1 ( Rs ? rbe )

? VO ?Ib RcRRL Vo b c
c

(b) 输出回路: 诺顿?戴维南
RL


固定偏流共射极放大电路

f L2 ?

1 ? 0.40Hz 2?Cb2 ( Rc ? RL )

分析举例1: 3.7.3 单级放大电路的低频响应
Cb1 Rs + Vs – – + Vi rbe + – Ib – + Rc Cb2

f L1 ?

1 ? 2.34Hz 2?Cb1 ( Rs ? rbe )

?Ib Rc

Vo RL

f L2

1 ? ? 0.40Hz 2?Cb2 ( Rc ? RL )

③求频响表达式 RL ? R ? ?I b c ? Rc ? 1/j?C b2 ? RL ? ? Vo ? AVSL ? ? I b ( Rs ? 1/j?C b1 ? rbe ) Vs
??

?R? L
Rs ? rbe

?

1 1 ? 1 ? j/?Cb1 ( Rs ? rbe ) 1 ? j/?Cb2 ( Rc ? RL )

? ? AVS ?

1 1 ? 1 ? j( f L1 / f ) 1 ? j( f L2 / f )
102

分析举例1: 3.7.3 单级放大电路的低频响应 ? 1 1 L ? ? Vo ? ? ?R? ? ? AVSL ? Rs ? rbe 1 ? j/?Cb1 ( Rs ? rbe ) 1 ? j/?Cb2 ( Rc ? RL ) Vs 1 1 ? ? AVS ? ? f L1 ? 2.34Hz f L2 ? 0.40Hz 1 ? j( f L1 / f ) 1 ? j( f L2 / f ) ④画波特图 ⑤确定 f H、f L (BW)
fL1 ? 4 fL2
下限频率取决于 fL1
3dB 37 0.4 0 0.01 0.1 1 2.34 10 20lgAVL / dB

即 f L ? f L1 ? 2.34Hz

100

f/Hz

更精确的关系:
f L ? 1.1 f
2 L1

? f

2 L2

??? f

–20
2 Ln

20 dB/十倍频程

–40

40 dB/十倍频程

3.7.3 单级放大电路的低频响应
Rc 4k? VCC +15V Cb2 1?F + + ?=80 Re 1.8k? RL + 50?F 2.7k? Ce – vo

分析举例2: 图3.7.13(131页)
①求静态工作点
I E ? 1.53mA

Rs 50? + vs –

110k? Rb1 30?F Cb1 + + vi – Rb2 33k?

rbe ? 1.58k?

②画低频小信号等效电路

③电路变换
(a) Re >> XCe = 32? ( f =100Hz) (b) Rb = 25k? >> R’i Ri' ? rbe ? (1 ? ? ) X Ce ? 4.2k? (c) Ce 折算 Ce ' ' Ce ? ? 0.62μF ; Ce' ? Ce 1? ? 1 1 1 ? ? C 1 C b1 C e / (1 ? ? )
C1 ? C b1 C e ? 0.6 μF ( 1 ? ? )C b1 ? C e

Cb1 C1 C’e Ib b Ib Rs rbe Rb rbe R’i C’e e R

RC

Cb2

? ? Ib Ib

+
RL Vo


?I RC b RC Rc
Ce +C’’e Ce

+
Vs





(c) 输出回路:诺顿?戴维南

结论:Ce是决定低频响应的
(a),(b) 2条假设?突出考察Ce的影响 主要因素
104

分析举例2:
C1 Ib Rs RC

3.7.3 单级放大电路的低频响应
Cb2

+ –
?IbRC RL
Vo

⑤确定 f H、f L (BW)
f L1 ? f L2 1 ? 162.8 Hz 2?C 1 ( Rs ? rbe ) 1 ? ? 23.8 Hz 2?C b2 ( Rc ? RL )

+
Vs

rbe

+ – –

? f L1 ? 4 f L2 ? f L ? f L1 ? 162.8 Hz

④求频响表达式
? Vo ?Rc? 1 1 ? ?? ? ? AVSL ? ? Rs ? rbe 1 ? j/?C1 ( Rs ? rbe ) 1 ? j/?Cb2 ( Rc ? RL ) Vs



? AVL ?

? AVM [1 ? j( f L1 /f )][1 ? j( f L2 /f )]

问题?

?Rc? ? AVM ? ? Rs ? rbe

fH ? ??
105

中频增益

3.7.2 单级放大电路的高频响应
1. BJT的高频小信号建模
模型的引出 ◆ 模型简化 ◆ 模型参数的获得 ◆ ?的频率响应


2. 共射极放大电路的高频响应
?型高频等效电路 ◆ 高频响应 ◆ 增益-带宽积


3. 共基极放大电路的高频响应
高频等效电路 ◆ 高频响应 ◆ 几个上限频率的比较


106

3.7.2 单级放大电路的高频响应
1. BJT的高频小信号建模
①模型的引出 ②模型简化
rce ? ? Rc 和RL

rb?c ? ? X Cb'c

?i gm ? C 互导 ?vB?E

VCE

?iC ? ?vB?E

rb?c ? 100k ~ 10M? ?
VCE

C b?c ? 2 ~ 10pF
107

XCb?c ? 16 ~ 80k ( f ? 1MHz) Ω

3.7.2 单级放大电路的高频响应

1. BJT的高频小信号建模
C b ?e ? gm 2?f T
fT — 特征频率,查手册

③模型参数的获得
(1) 2个电容 C b?e 公式计算
C b ?c 查手册

? rbe ? rbb? ? rb?e

(2) 2个电阻rbb’、rb’e
rbe ? rb ? (1 ? ? )re ? rb ? (1 ? ? ) VT IE

低频时,电容开路 2个模型等效

所以 rb?e ? (1 ? ? )

rbb? ? rbe ? rb?e
(3) 互导gm
? gm ?

VT IE

测rbe,计算

查手册

? ? ? ? ?I b ? gmVb?e ? gm I b rb?e

?
rb?e
108

3.7.2 单级高 频响应

1. BJT的高频小信号建模

④?的频率响应
由H参数可知
hfe ? ?i C ?i B
VCE

? ? ? Ic 即 ? ? Ib

? Vce ? 0

根据混合?模型得

? ? I c ? gmVb?e

? Vb?e ? 1/j?C b?c
当 gm ?? ?Cb?c 时,

? ? Vb?e ? I b (rb?e // 1 / j?Cb?e // 1 / j?Cb?c )

? Ic gm ? j?C b?c ? 所以 ? ? ? ? 1/r ? ? j? (C ? ? C ? ) Ib be be bc
低频时

? ??

? 0 ? gm rb?e

1 ? j? (C b?e ? C b?c )rb?e
109

?0

3.7.2 单级高 频响应

1. BJT的高频小信号建模 ④?的频率响应
? ?? 1 ? j? (C b?e ? C b?c )rb?e 1 ? C b?c )rb?e

?0

?的幅频响应 令 则

f? ?

2? (C b?e

? ? ?

?0
1 ? ( f / f ? )2

f ? ——共发射极截止频率
f T ——特征频率

fT ? ? 0 f ? ?

gm gm ? 2? (C b?e ? C b?c ) 2?C b?e

f ? ? f T ? f?
f? ——共基极截止频率
110

3.7.2 单级放大电路的高频响应

2. 共射极放大电路的高频响应
分析举例1:习题3.4.2
已知:

分析过程:

? ? 40, f T ? 400MHz,C b?c ? 0.5pF, rbb? ? 100?,rb?c ? 4M?

①求静态工作点 I C ? 1.6 mA ②画小信号等效电路(保留电容)
rb?e ? (1 ? ? )
混合?模型
Cb1 b

gm ? ?
c gmVb’e Vbe Vbe Vbe Vbe c R Vbe Cb2 + Vo

rb?e

26mV ? 666? I CQ 40 ? ? 0.06S 666?

rbb’
+

b'

Cb’c

Rs + Vs Rb Vb’e

? 60mS gm C b ?e ? ? 23.9pF 2?f T

rb’e
_
e

Cb’e

RL

_

_

问题?
所有电容一起分析?
111

2. 共射极放大电路的高频响应
计算电容的电抗:X C ?
f (Hz) 1 10 100 1k 10k Xc1 3185? 318.5? 31.85? 3.2? 0.32? Xcb’e 6805M? 681M? 68.1M? 6.81M? 681k?
1 2?fC

rb?e

1 2?RC 26mV ? (1 ? ? ) ? 666? I CQ f ?

低频区: (低频响应) 318471M? 隔直电容必须考虑 结电容开路(X ? ?) 31847M? 3185M? C ? ? f L ? ?BW ?
Xcb’c

100k
1M

0.032?
3.2m?

68.1k?
6.81k?

中频区 31.9M? 隔直电容短路(X ? 0) 3.19M? 结电容开路(X ? ?)
319M? 319k?

高频区: (高频响应) 100M 0.03m? 68.1? 3.2k? 隔直电容短路(X ? 0) 结电容必须考虑 另外:f ? 1MHz,X Cb'c ? ? rb?c ? 4M? C ? ? f H ? ?BW ? 思路:分3个频段进行频响分析,然后再合成 112
10M 0.32m? 681? 32k?

2. 共射极放大电路的高频响应
分析举例1:习题3.4.2
已知:

分析过程:

? ? 40, f T ? 400MHz,C b?c ? 0.5pF, rbb? ? 100?,rb?c ? 4M?,

①求静态工作点 I C ? 1.6 mA ②画高频小信号等效电路
26mV ? 666? I CQ 40 gm ? ? ? ? 0.06S rb?e 666? ? 60mS gm C b ?e ? ? 23.9pF 2?f T rb?e ? (1 ? ? )

Cb1 bb
Rs s R s ++ Vs s V s

rrbb’ bb’ bb’
++

b' b'

Cb’c Cb’c b’c

cc ggmVb’e mVb’e m b’e Vbe Vbe Vbe Vbe be be Vbe Vbe c c R Vbe Vbe R be be c Vbe Vbe be

Cb2
++ RLL R L Vo o V o

Rbb R

Vb’e Vb’e b’e

rrb’e b’e b’e
__

Cb’e Cb’e b’e ee

__

__

③电路变换
(a) Rb=300k? >> Rs =500?
113

与图3.7.8(b)相同

2. 共射极放大电路的高频响应

与图3.7.8(b)相同
b' + Cb’c c gmVb’e Vbe Vbe Vbe Vbe Vbe + Vo

③电路变换
(a) Rb=300k? >> Rs =500? (b) 用密勒定理对Cb’c作等效拆分
Z I1 + V1 – I1 + V1 – Z1 线性网络 Z2 线性网络 I2 + V2 – I2 + V2 –
Rs + Vs Rs + Vs

rbb’

Vb’e

rb’e
_

Cb’e

R’L

_

_

rbb’
+ Vb’e

b'

Cb’c gmVb’e Vbe Vbe Vbe Vbe C’’b’c Vbe + Vo

rb’e
_

Cb’e

C’b’c

R’L

_

_

? ? ? ? V2 ? A K V ? V1 Z Z1 ? ? 1? K Z Z2 ? ?Z 1 1? ? K

CM

' ? ? ? ? Vo ? [ g mVb' e ? (Vb' e ? Vo ) j?C b'c ]RL ' ? K? ? ? ? g m RL ? ? Vb' e Vb' e X Cb'c ? 32k? ( f ? 10MHz) C ' ? (1 ? g R ' )C
b'c m L b'c

? (1 ? 60? 2)0.5pF ? 60.5pF
' Cb''c ? Cb'c ? 0.5pF

密勒电容
密勒效应
114

2. 共射极放大电路的高频响应

③电路变换
(a) Rb=300k? >> Rs =500? (b) 用密勒定理对Cb’c作等效拆分 ' ' Cb'c ? (1 ? gm RL )Cb'c ? 60.5pF ' Cb''c ? Cb'c ? 0.5pF (c) 从Cb’e向左做戴维南等效 rb?e ? ? Vs? ? ? Vs Rs ? rbb? ? rb?e
C?
' C b?e ? C b' c
V’s +
Rs + Vs

rbb’ R’s b'
+
V’s V b’e +

b' + Vb’e

Cb’c R’

L

_
C

_

rb’e
_

Cb’e

C’b’c

_

_

+ gmVb’e gmVb’eVbe L be Vo R’ V R’L VVbeb’c be +Vbe Vbe C’’Vbe C’’b’c _ V Vbe Vbe be

+ Vo

_

R’s

b' + Vb’e Cb’e C’b’c gmVb’e Vbe Vbe Vbe Vbe C’’b’c Vbe + Vo

R’L

? 23.9 ? 60.5 ? 84.4pF
R ? ( Rs ? rbb? ) // rb?e ? (500? 100)//666 316Ω ?

_

_

_

fH =
f H2 ?

f H1 ?
1

(d) 输出回路:诺顿?戴维南

④确定 f H、f L (BW)

' 2?RLC b' c

1 ? 5.97MHz 2?RC 1 ? ? 159.2MHz 2? ? 2 k ? 0.5 p
115

2. 共射极放大电路的高频响应
1 f H1 ? ? 5.97MHz 2?RC 1 f H2 ? ? 159.2MHz ' 2?RL C b' c
+ V’s

R’s

b' + Vb’e C

R’L

_
gmVb’e R’L Vbe +Vbe Vbe C’’b’c Vbe Vbe

+ Vo

_ _

_

⑤求频响表达式
? AVSH
?

? ? ? ? Vo Vs' Vb'e Vo ? ? ? ? ? ? V' V Vs Vs ?s ?b'e

rb?e 1 1 ' ? ? ( ? g m RL ) ? ' ' Rs ? rbb? ? rb?e 1 ? j?Rs C 1 ? j?RLC b'c

' ? g m rb?e RL 1 1 ? ? ? Rs ? rbb? ? rb?e 1 ? j ( f / f H1 ) 1 ? j ( f / f H2 )

中频增益

? R? L ? AVSM ? ? Rs ? rbe
116

2.

20lg ?AV ? dB 共射极放大电路的高频响应 37 20dB/十倍频 –20dB/十倍频

⑥完整的频响表达式及波特图
f L1 ?

? AVSL

? ?R? 1 1 1 Vo L ? 5.97?106 ?? ? ? 2.34 ? AVSM ? ? ? Rs ? rbe 1 ? j(? L1 /f ) 1 ? j( f L1 /f ) f 1 ? j( f L1 /f ) Vs
– 90?

1 1 ? 0.40Hz ? 2.34Hz f L2 ? 2?Cb2 ( Rc ? RL ) 6 2?Cb1 ( Rs ? rbe ) 0.1 1 2.4 10 102 103 104 105 10 f /Hz

1 ? ? 5.97 MHz 2 –f135? H1 2?RC 10

? AVSH

? 1 f /Hz Vo ? gm rb?e R 11 2.4 10 1 ? ? AVSM ? ? ? ? ? ? 1 ? j( f / f H1 ) Vs Rs ? rbb? ? rb?e270?? j( f / f H1 ) 1 ? j( f / f H2 ) 1 –
' 0.1 L 225? –

– 180?

10

f H2 ? 3

1 ? 159.2MHz 4 R' C 5 2? 10 L 10 c 106 b'

? 1 1 Vo ? ? ? ? AVSM ? ? AVS ? 1 ? j( f / f H1 ) 1 ? j( f L1 / f ) Vs

? ? 中频增益 AVSM ? ? ? R L Rs ? rbe
117

3.7.2 单 级高频响 应

2. 共射极放大电路的高频响应
③增益-带宽积
rb?e 1 ? gm Rc ? Rs ? rbb? ? rb?e 2?RC

? AV 0 ? f H

1 rb?e ? ? gm Rc Rs ? rbb? ? rb?e 2? [( Rs ? rbb? ) // rb?e ] [Cb?e ? (1 ? gm Rc )Cb?c ]

rb?e ? gm Rc Rs ? rbb? ? rb?e

1

( Rs ? rbb? )rb?e 2? [Cb?e ? (1 ? gm Rc )Cb?c ] Rs ? rbb? ? rb?e

gm Rc ? 2? ( Rs ? rbb? )[C b?e ? C b?c (1 ? gm Rc )]
BJT 一旦确定,带宽增益积基本为常数

# 如何提高带宽?
118

3. 共基极放大电路的高频响应
①高频等效电路

119

3.7.2 单 级高频响 应

3. 共基极放大电路的高频响应
②高频响应

忽略 Rs

rbb? C b?c 列 e 点的KCL ? V b?e ? ? ? gmVb?e ? 0 Is ? r b?e //(1 / j?C b?e)

? ? 而 I ??g V o m b?e
所以电流增益为

gm ?

?0

rb?e
电压增益为

? ? 0 /(1 ? ? 0 ) Io ? ? 1 ? j?C b?e/ g m Is ?0 ? 1 ? j?C b?e/ g m

?0 其中 ? 0 ? 1 ? ?0

? ? ? V0 ? AV ? Vi R? ? c 0 Rs

? Rc? 0 1 I oR c ? ? ?R Rs 1 ? j?C b?e/ g m Is s 1 ? 1 ? j( f / fH )
120

gm 其中 fH ? ? fT 特征频率 2?C b?e

3.7.4 多极放大电路的频率响应
1. 多级放大电路的增益
Ro1 +
? Vi 1

Ro2 +
? VO1

Ri1

-

+ ? ? AVo1Vi 1 -

Ri2

-

+ ? ? AVo2Vi2 -

+
? VO

RL

-

? ? ? ? ? ( j? ) ? Vo ( j? ) ? Vo1 ( j? ) ? Vo2 ( j? ) ? ?? Von ( j? ) AV ? ? ? ? Vi ( j? ) Vi ( j? ) Vo1 ( j? ) Vo(n-1) ( j? )
? ? ? ? AV 1 ( j? ) ? AV 2 ( j? ) ? ?? AVn
? 前级的开路电压是下级的信号源电压 ? 前级的输出阻抗是下级的信号源阻抗

? 下级的输入阻抗是前级的负载
121

3.7.4 多极放大电路的频率响应
2. 多级放大电路的频率响应
(以两级为例) 当两级增益和频带均相同时, 则单级的上下限频率处的增益为

? ? ? 0.707 AVM1 。两级的增益为 (0.707 AVM1 )2 ? 0.5 A2VM1 。
即两级的带宽小于单级带宽

? 多级放大电路的通频带比 它的任何一级都窄

122

基本要求
? ? ? ?

? ?

?

了解半导体三极管的工作原理、特性曲线及主要 参数 了解静态工作点与非线性失真的关系 熟练掌握放大电路静态工作点的设置和估算, 熟练掌握用小信号模型分析法求解放大电路的动 态指标 掌握BJT放大电路三种组态的结构及性能的特点 掌握放大电路的频率响应的基本概念及基本分析 方法 了解各元件参数对放大电路的频率响应性能的影 响
123

自测题
一、在括号内用“?”或“×”表明下列说法是否正确。 (1)只有电路既放大电流又放大电压,才称其有放大作用;( ) (2)可以说任何放大电路都有功率放大作用;( ) (3)放大电路中输出的电流和电压都是由有源元件提供的;( ) (4)电路中各电量的交流成份是交流信号源提供的;( ) (5)放大电路必须加上合适的直流电源才能正常工作;( ) (6)由于放大的对象是变化量,所以当输入信号为直流信号时, 任何放大电路的输出都毫无变化;( ) (7)只要是共射放大电路,输出电压的底部失真都是饱和失真。 ( ) 解:(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)×
124

二、试分析图T2.2所示各电路是否能够放大正弦交流信号, 简述理由。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。

图T2.2 解:(a)不能。因为输入信号被VBB短路。(b)可能。 (c)不能。因为输入信号作用于基极与地之间,不能驮载在 静态电压之上,必然失真。
125

三、在图T2.3所示电路中, 已知VCC=12V,晶体管的?=100,
' Rb =100kΩ 。填空:要求先填文字表达式后填得数。

? (1)当 U i =0V时,测得UBEQ=0.7V, 若要基极电流IBQ=20μA, 则
' Rb 和RW之和Rb=



kΩ;

而若测得UCEQ=6V, 则Rc= ≈ kΩ。 (2)若测得输入电压有效值 图T2.3

U=5mV时,输出电压有效值 i ' =0.6V, 则电压放大倍数 Uo
≈ 。 若负载电阻RL值与RC相等 ,则带上负载 后输出电压有效值

? Au =

Uo =



V。

126

解:(1)

(VCC ? U BEQ ) I BQ , ;(VCC ? U CEQ ) ? I BQ , 565 3
(2)

Uo Ui

- 120 ;


RL ' ?U o RC+RL

0.3

127

四、已知图T2.3所示电路中VCC=12V,RC=3kΩ,静态管压降 UCEQ=6V;并在输出端加负载电阻RL,其阻值为3kΩ。 选择一个合适的答案填入空内。 (1)该电路的最大不失真输出电压有效值Uom≈ ; A.2V B.3V C.6V (2)当 则输出电压的幅值将 ; A.减小 B.不变 C.增大 (3)在 ? U i =1mV时,将Rw调到输出电压最大且刚好不失真, 若此时增大输入电压,则输出电压波形将 ; A.顶部失真 B.底部失真 C.为正弦波 (4)若发现电路出现饱和失真,则为消除失真,可将 。 A.RW减小 B.Rc减小 C.VCC减小 解:(1)A (2)C (3)B (4)B
128

? U i =1mV时,若在不失真的条件下,减小RW,

五、现有基本放大电路如下: A.共射电路 B.共集电路 选择正确答案填入空内。

C.共基电路

(1)输入电阻最小的电路是 ,最大的是 ; (2)输出电阻最小的电路是 ; (3)有电压放大作用的电路是 ; (4)有电流放大作用的电路是 ; (5)高频特性最好的电路是 ; (6)输入电压与输出电压同相的电路是 ;反相的电路是 解:(1)C (4)A B (2)B (3)A C (5)C (6)B C , A



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r 2.13 电路如图P2.13所示,晶体管的?=100,bb =100Ω。
'

? (1)求电路的Q点、Au 、Ri和Ro;
(2)若电容Ce开路,则将引起电路的哪些动态参数 发生变化?如何变化?

图P2.13

130

解:(1)静态分析: U ? BQ
I EQ ? I BQ ? U CEQ

R b1 ?VCC ? 2V R b1 ? R b2 Rf ? Re I EQ ? 1mA

U BQ ? U BEQ

1? ? ? VCC ? I EQ ( Rc ? Rf ? Re ) ? 5.7V

? 10μ A

动态分析:

26mV rbe ? rbb' ? (1 ? ? ) ? 2.73k? I EQ ? ? ? ? ( Rc ∥ R L ) ? ?7.7 Au rbe ? (1 ? ? ) Rf Ri ? R b1 ∥ R b2 ∥[rbe ? (1 ? ? ) Rf ] ? 3.7k? Ro ? Rc ? 5k?

A (2)Ri增大,Ri≈4.1kΩ ;? u 减小,

' RL ? Au ? ? ≈-1.92。 Rf ? Re

131

2.17 设图P2.17所示电路所加输入电压为正弦波。试问:

? ? ? ? ? ? (1) Au1 = U o1 / U i ≈? Au 2 = U o2 / U i ≈? (2)画出输入电压和输出电压ui、uo1、uo2 的波形;

图P2.17

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解:(1)因为通常β>>1,所以电压放大倍数分别应为

? Rc Rc ? - ? ?1 rbe ? (1 ? ? ) Re Re ? ? (1 ? ? ) Re ? ?1 Au 2 rbe ? (1 ? ? ) Re
? Au1 ? ?
两个电压放大倍数说明 uo1≈-ui,uo2≈ui。 波形如解图P1.17所示。

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