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第二章 双极型三极管及其放大电路


第二章 双极型三极管及其放 大电路

本章作业
? ? ? ? ? ? ? ? ? 2-7 2-9 2-11 2-16 2-18 2-23 2-27 2-32 2-38

2-33

第一节 双极型三极管
? ? ? ? ? ? 一、双极型三极管的结构简介 二、放大状态下BJT的电流分配与控制关系 三、BJT的特性曲线 四、BJT在三个状态下的特点 五、判断BJT工作状态的解题思路 六、BJT的主要参数

一、双极型三极管的结构简介
? 1个PN结 : 二极管,单向导电性,开关作用, 非线性电阻 ? 2个PN结 : 三极管,电流控制作用,开关作用 ? 3个PN结 : 晶闸管,可控整流

BJT是通过一定的工艺,将两个PN结结合在一 起的器件。由于两个PN结之间的相互影响,使BJT 表现出不同于单个PN结的特性而具有电流放大作 用,从而使PN结的应用发生了质的飞跃。

BJT的应用: (1)在模拟电路中作为放大元件

(2)在数字电路中作为开关元件

半导体三极管的结构有两种类型:NPN型和PNP型。 集电极,用C或c 发射极,用E或e 两种类型的三极管 表示(Collector)。 集电区 发射区 表示(Emitter);

基区 发射结(Je) 集电结(Jc) 基极,用B或b表示(Base)

三极管符号

结构特点(对NPN PNP型均适用)
? 发射区的掺杂浓度最高; ? 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 掺杂浓度最低。

两个PN结,每个有正偏和反偏两种状态,组合起来,共有4种状态:

发射结正偏,集电结反偏:放大区,在模拟放大电路中使用
发射结正偏,集电结正偏:饱和区 发射结反偏,集电结反偏:截止区 在数字电路中使用

发射结反偏,集电结正偏: 倒置状态,基本上没有什么用处

二、放大状态下BJT的电流分配与 控制关系

1、要使三极管具有电流放大作用所必须提供的条件:
外部条件:外加直流电压源保证发射结正偏,集电结反偏。 内部条件: 发射区的掺杂浓度最高; 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,且掺 杂浓度最低。

2、三极管具有电流放大作用时在三极管内部载流子 的传输过程(以NPN管为例介绍)
(1)发射区向基区注入自由电子(对NPN管子为自由电子,对 PNP管子为空穴)
发射区多子向基区扩散,形成发射极电子电流InE

发射结 正偏

基区多子向发射区扩散,小,可忽略 漂移运动很弱,可忽略

发射极电流IE= InE

(2)自由电子在基区扩散与复合(对NPN管子为自由电子, 对PNP管子为空穴)
? 一部分与基区空穴复合,形成 基极复合电流 IB'
在基区内自由电子 继续向集电结方向 扩散

? 绝大部分扩散到集电结边缘

三极管制 成后二者 分配比例 就已经确 定

(3)集电区收集从发射区扩散过来的载流子(对NPN管子为 自由电子,对PNP管子为空穴) 发射区扩散过来的自由电子向集电区漂移
集电结反偏
集电区自身的少子向基区漂移 基区自身的少子向集电区漂移

形成集电 极电子电 流Inc 形成反向饱和电流ICBO

扩散运动难以进行 集电极电流IC= Inc +ICBO 基极电流IB = IB' - ICBO

以上看出,三极管内有两种载流子(自由 电子和空穴)参与导电,故称为双极型三极管 或BJT (Bipolar Junction Transistor)。

3、 电流分配关系
根据传输过程可知 IE=IB+ IC IC= InC+ ICBO IB= IB' - ICBO
(1)共基极直流电流放大系数

?
即 ?? I nC IE

??

传输到集电极的电子电 流 发射极注入电流

通常 IC >> ICBO

则有 ? ?

IC IE

(2)共射极直流电流放大系数

?

??

IC IB

?

? ?? 1??

小结:

BJT的电流分配与放大(称为控制更合适)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。

半导体三极管的型号
国家标准对半导体器件型号的命名举例如下:

3DG110B

用字母表示同一型号中的不同规格 用数字表示同种器件型号的序号

用字母表示器件的种类 用字母表示材料 三极管 第二位:A锗PNP管、B锗NPN管、 C硅PNP管、D硅NPN管 第三位:X低频小功率管、D低频大功率管、 G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管
2013-7-13

三、BJT的特性曲线

BJT非线性器件,所以电压、电流之间的关系只能用曲线 才能描述清楚 从使用三极管的角度看,了解特性曲线比了解内部载流子的 运动更重要,所以我们现在作为使用者,而不是制造者,我 们要对特性曲线进行更深入的分析,而内部载流子的运动规 律可以帮助我们解释为什么特性曲线是这样。
输入特性曲线 输出特性曲线

共射接法特性曲线
特性曲线 的分类 共基接法特性曲线 共集接法特性曲线 NPN管特性曲线 PNP管特性曲线

我们只研究NPN共射 特性曲线(输入、输出)

规定电压和电流的参考方向如图所示:

iB=f(uBE)? uCE=const iC=f(uCE)? iB=const

注意电压变量、电流变量的写法:小写的字母,大写的下 标

1、 NPN共射输入特性曲线

iB=f(uBE)? uCE=const

(1) 当uCE=0V时,相当于发射结的正向伏安特性曲线。(饱和区) (2) 当uCE≥1V时, uCB= uCE - uBE>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uBE下iB减小,特性曲线右 移。

NPN共射输入特性曲线的特点描述
? ? (1)当uCE=0V时,相当于正向偏置的两个二极管并联,所以与PN结的 正向特性相似 (2) uCE≥1V的特性曲线比uCE=0V的右移。原因: uCE≥1V时集电结反 偏,集电结吸引自由电子的能力增强,从发射区注入的自由电子更多地 流向集电区,对应于相同的uBE (即发射区发射的自由电子数一定) , 流向基极的电流减小,曲线右移 (3) uCE>1V与uCE=1V的曲线非常接近,可以近似认为重合 (4)有一段死区 (5)非线性特性 (6)温度上升,曲线左移 (7)陡峭上升部分可以近似认为是直线,即iB与uBE成正比,线性区 (8)放大状态时,NPN的uBE =0.7V, PNP的uBE =-0.2V

? ? ? ? ? ?

2、 NPN共射输出特性曲线 iC=f(uCE)? iB=const
饱和区:iC明显受uCE控制的区 域,该区域内,一般uCE< 0.3V(硅管)。此时,发射结正偏, 集电结正偏或反偏电压很小。

截止区:iC接近零的区域,相 当iB=0的曲线的下方。此时, uBE小于死区电压。 放大区:iC平行于uCE轴的区 域,曲线基本平行等距。此 时,发射结正偏,集电结反 偏。

NPN共射输出特性曲线的特点描述
? 截止区: iB ? 0 的区域:三个电极上的电流为0,发射结和集电结均反 偏,相当于开关打开,在数字电路中作为开关元件的一个状态。

u 饱和区:直线上升和弯曲的部分, CE ? 0.3V 发射结电压0.7V(硅管)或 0.2V(锗管);发射结和集电结均正偏,相当于开关闭合,在数字电路中作

为开关元件的一个状态。
放大区:曲线近似水平的区域,曲线随uCE增加略有上翘,基区宽度调 制效应,发射结 正偏,集电结反偏。集电极电流主要决定于基极电流。

四、BJT在三个状态下的特点
? 截止区: 三极管的三个电极所在的支路中的电流为0,任意 两个极之间的电压是多少,决定于外电路,满足电路方程。

? 饱和区: CE NPN的uBE =0.7V, PNP的uBE =-0.2V,没有? , 三极管的三个电极所在的支路中的电流决定于外电路,满 足电路方程。
u

? 0 .3V

? 放大区:NPN的uBE =0.7V, PNP的uBE =-0.2V, 有? 三极 , 管的三个电极所在的支路中的电流决定于外电路,满足电 路方程。

五、判断BJT工作状态的解题思路
? 方法一 ? 方法二

方法一
饱和区: 发射结正偏,集电结正偏 截止区:

发射结反偏,集电结反偏
或:UBE?0.5V(Si) |UBE | ?0.2V(Ge) 放大区: 发射结正偏,集电结反偏

但是用这种判据不方便

方法二:
1、把三极管从电路中拿走,在此电路拓扑结构下求三极管的发射结电压: 若发射结反偏或零偏或小于死区电压值:则三极管截止. 若发射结正偏:则三极管可能处于放大状态或处于饱和状态,需要进一步判断。 进入步骤2 2、把三极管放入电路中,电路的拓扑结构回到从前;假设三极管处于临界 饱和状态(三极管既可以认为是处于饱和状态也可以认为是处于放大状态, 在放大区和饱和区的交界区域,此时三极管既有饱和时的特征UCES =0.3V又 有放大的特征IC=? B),求此时三极管的集电极临界饱和电流ICS ,进而求出基 I 极临界饱和电流IBS 。 ICS是三极管的集电极可能流过的最大电流(在三极管 状态改变的前提下, VCC和RC保持不变) 3、在原始电路拓扑结构基础上,求出三极管的基极支路中实际流动的电 流iB 4、比较iB和IBS的大小:

若iB > IBS ,则三极管处于饱和状态;
若iB < IBS ,则三极管处于放大状态;

或者 ? B > ICS I
或者 ? B < ICS I

例题:判断下面电路中三极管的状态

例1图 例题1 Rb=2k ,RC=2K,VCC=12V

例2、3图

例题2 Rb=20k ,RC=2K,VCC=12V,? =50 例题3 Rb=200k ,RC=2K,VCC=12V, ? =50

例题1 Rb=2k ,RC=2K,VCC=12V

例题2 Rb=20k ,RC=2K,VCC=12V,? =50

I CS ?
I BS ?

VCC 12 ? ? 6 mA RC 2
? 6 ? 0.12 mA 50

I CS

?

iB ?

12 - 0.7 ? 0.565 mA 20

比较iB和IBS的大小:iB > IBS ,所以三极管处于饱和状态 例题3 Rb=200k ,RC=2K,VCC=12V, ? =50
iB ? 12 - 0.7 ? 0.0565 mA 200

比较iB和IBS的大小:iB < IBS ,所以三极管处于放大状态

如何改变三极管的状态
? 只要改变iB和IBS的比较关系即可 ? 保持IBS不变,通过改变Rb可改变iB ? 或保持iB 不变,通过改变RC可改变IBS

六、BJT的主要参数

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
?

? ?

IC IB

(2) 共发射极交流电流放大系数 (3) 共基极直流电流放大系数 ? (4)共基极交流电流放大系数

?=

? iC ? iB IC IE

?uCE=const

?=
?=
?iC ?iE

? uCB=const

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 发射极开路时,集电结的反向饱和电流。

ICBO
uA +

c b e

V CC Ie =0

BJT的主要参数
(2) 集电极发射极间的反向饱和电流ICEO ICEO=(1+ ? )ICBO
I CBO
uA +

c b e

V CC I e =0

即输出特性曲 线IB=0那条曲线所 对应的Y坐标的数 值。 ICEO也称为集 电极发射极间穿透 电流。

ICEO

第二节 基本共射放大电路
? ? ? ? ? ? 一、放大电路在电子系统中的作用 二、设计一个放大电路的思路 三、电路的简化画法 四、基本共射放大电路的基本概念 五、具有正常放大功能的放大电路的组成原则 六、放大电路的两种分析方法

放大电路在电子系统中的位置
非电量

传 感 器

电量

放 大 电 路

计 算 机 系 统

小,任意的交流 信号,才包含信 息

大,适合于计算机 来处理

不是正弦交流,但是测试放大电路和做 题时总是在此加正弦交流电压

设计一个放大电路的思路 (一) 首先,BJT必须工作在放大状态。外加直流电压 源保证BJT的发射结正偏、集电结反偏。这样的电路结 构可以有很多种。给出了五种让BJT发射结正偏、集电 结反偏的电路。不管电路如何连接,只要能保证最终落 在发射结上的电压使其正偏、集电结反偏就可以。当然, 不同结构的电路性能有好有坏。

(二)将传感器来的很小交流信号接入电路,使BJT 的电压电流跟随传感器来的小交流信号变化,然后从 电路输出放大了的交流信号,送给后续的信号处理系 统来处理。传感器来的小交流信号用交流电压源和串 联的电阻来等效代替,后续的信号处理系统用电阻来 RL代替。电路如图所示。

NPN共射基本放大电路

非线性,交流电压源,直流电压源共存

PNP共射基本放大电路

三、电路的简化画法

NPN共射基本放大电路的另一种画法

参考方向的规定
注意电流和电压的参考方 向的规定。可以任意规定, 但我们的教材上有一种习 惯。而且有些结论是在这 样的参考方向得出的。
直流电 压源

信号源, 交流电压 源

交流电压源、直流电压源共存

三极管:非线性元件

放大电路中电压电流的表示符号
名称 静态值 交流分量
瞬时值 有效值 正弦有效值相量

总电压或总电流的瞬时值

基极电流 集电极电流 发射极电流 基-射极电压 集-射极电压

IB
IC
IE

ib ic

Ib Ic

?

Ib
?

iB

Ic
?

iC
iE
v BE
vCE

ie
vbe
v ce

Ie
Vbe Vce

Ie
?

VBE

V be
?

V CE

V ce

直流通路
定义:直流电流流通的路径 非 线 性 直 流 电 路 直流通路:
直流通路的画法: 电容开路; 电路中的电阻为其直流电阻,因为线性电阻的直 流电阻与其阻值一样; 三极管可以通过直流电流;
理想直流电压源:内阻为零

交流通路
定义:交流电流流通的路径

交流通路的画法:理想直流电压源短路;理想直流电流源开路 电容短路; 电路中的电阻为其交流电阻,因为线性电阻的交流电阻 与其阻值一样; 三极管可以通过交流电流;

非线性交流电路

对于直流通路和交流通路的思考
? 直流通路和交流通路是我们人为分解出来的,是为了 分析电路而采取的一种手段。 ? 实际上放大电路是直流和交流共同工作的,是不可分 割的一个整体。

五、具有正常电压放大功能的放大电路的组成原则

Q点要合适。 ? 被放大的交流输入信号可以进入放大电 路 ? 被放大的交流输入信号可以从放大电路 输出
?

放大电路是否具有正常电压放大功能的判断方法
? (1)画直流通路,查看能否保证三极管的发射结正偏,集电结反偏(即 Q点合适)? ? (2)若Q点不合适,则放大电路不具有电压放大作用。若合适,继续进 行判断,进入(3)。 ? (3)画交流通路,看交流输入信号能否加到三极管 上,若不行,则放大 电路不具有电压放大作用。若合适,继续进行判断,进入(4)。 ? (4)看交流输入信号能否从三极管输出,若能,则放大电路具有电压放 大作用,否则,不具有电压放大作用。

六、放大电路的两种分析方法
? 图解分析法。图解分析法对于大信号、 小信号都适用。 ? 小信号模型分析法。只对于小信号适用。

图解法:用做图的方法对放大电路的整体工作情况进行分析。 形象、直观,有助于全面认识放大电路的工作状态。

第三节 基本共射放大电路的图解 分析法
? 一、NPN基本共射放大电路的图解分析 ? 二、PNP基本共射放大电路的图解分析

一、NPN基本共射放大电路的图解分析

? 一、首先用图解法分析放大电路的静态工作情况 ? 二、然后用图解法分析放大电路的动态工作情况

一、首先用图解法分析放大电路的静态工作情况,求Q点
1、直流通路 静态:当放大电 路没有输入信号 时,电路中各处 的电压和电流都 是不变的直流, 称为直流工作状 态或静止状态

Q点:在静态工作情况下,三极管各电极 的直流电压和直流电流的数值,将在管子 的特性曲线上确定一点,即Q点。

2、在输入特性曲线上确定Q点的IB和UBE VCC iB (uA)
V CC Rb

IB +

IB 40 uA

Q

UBE

-

I B Rb ? U BE - U CC ? 0

uBE (V) UBE 0.7V VCC

3、在输出特性曲 线上确定Q点的IC 和UCE

iC(mA)
V CC RC

3mA

直流负载线 iB =80uA Q

IC 1.5mA

iB =60uA
iB =40uA iB =20uA VCC 12V uCE (V)

IC + UCE -

6V UCE

Q点:IB = 40uA

UBE = 0.7V

IC = 1.5mA UCE = 6V

补充: 用估算的方法求Q点

IB ?

VCC ? U BE Rb
IB + UBE IC + UCE

IC ? β ? IB

U CE ? VCC ? I C Rc

二、然后用图解法分析放大电路的动态工作情况
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 作状态。

ui ? 20 sin(ωt ) mV

ui给定为 正弦信

分析的目的:根据给定的ui 的波形,求出uo的波形,从而 确定相位关系和动态范围。

交流通路

u be ? u i
u BE ? U BE ? u be ? U BE ? u i

iB (uA)

iB (uA)

60 40 40 20 0 0.5? ? 1.5? 2? IB
B

A

Q

UBE

uBE (V)
uBE (V)

?t

0 0.5?

1、根据ui波形在输入特 性曲线上求iB

?t

1.5? 2?

?

线段AB 是动态工 作范围

推导交流负载线方程 交流负载线是在总的放大电路上由放大电路输出回路的线性 部分决定的一条iC和uCE的直线。
交流通路

' R L ? R C || R L

u ce ? u o
u CE ? U CE ? u ce ? U CE ? u o

' u o ? u ce ? ?i c R L

' ' ' ' u CE ? U CE ? u ce ? U CE ? ( ?ic R L ) ? U CE ? (iC ? I C ) R L ? (U CE ? I C R L ) ? iC R L

iC(mA)

4.5mA
V CC 3mA RC

iC(mA) 交流负载线 A Q

iB =60uA
B iB =40uA iB =20uA 9 VCC uCE (V) uCE (V) 线段AB: 动态工作范围

1.5mA

?t
0 0.5? ? 1.5? 2? 2、根据iB在输 出特性曲线上 求iC uCE 0
0.5?

6V

? 1.5? 2?

?t

重 画 电 压 和 电 流 波 形 如 右 :

ui

uBE
UBE

结论:

t

1、在前面所示电压参考方向下,共 射放大电路的输出电压与输入电压反 相。 2、“小”信号的定义:三极管的动 态工作范围不超出放大区。

uCE UCE uo

小结
? 直流负载线和交流负载线相交于Q点 ? 在放大电路空载时直流负载线和交流负载线 重合 ? 直流负载线比交流负载线平坦

BJT的三个工作区与波形失真
iC /mA 饱和区
200uA 160uA Q1

放大区 Q

120uA 80uA

iB = 40uA Q2 0 vC E/V

截止区

饱和区特点: iC不再随iB的增加而线性增加,即 iC ? ? ? iB uCE= UCES ,典型值为0.3V
截止区特点:iB=0, iC= ICEO

此时 ? ? iB ? iC

当工作点进入饱和区或截止区时,将产生非线性失真。

Q点过低,动态工作点进
入截止区会产生截止失真 iC

输入波形 uCE

ib

uo 输出波形

由于放大电路的工作点达 到了三极管的截止区而引起 的非线性失真。对于NPN管, 输出电压表现为顶部失真。

Q点过高,动态工作点进
入饱和区会产生饱和失真

iC
ib

输入波 形

uCE
输出波形

uo

由于放大电路的工作 点到达了三极管的饱和 区而引起的非线性失真。 对于NPN管,输出电压 表现为底部失真。

饱和失真
放 大 电 路 的 失 真

由于放大电路的工作点 到达了三极管的饱和区 而引起的非线性失真。 由于放大电路的工作点 到达了三极管的截止区 而引起的非线性失真。 静态工作点位置合适,但信号 过大所引起的非线性失真。

截止失真
波形的非线性失真

双向失真
波形的线性失真(输入交流信号中有很 多的频率成分)

放大电路要想获得大的不失真输出幅度,需要:
1.工作点Q 要设置在输出特性曲线放大区的中间部位。 2.要有合适的交流负载线。 3. 输入信号的幅度不能太大。

例题:图中画出了某固定偏流放大电路中

BJT的输出特性及交、直流负载线,试求:
(1)电源电压VCC ,静态电流 IB ,IC ,管压降VCE的值。 (2)电阻 Rb ,Rc的值。 (3) 输出电压的最大不失真幅度

(1)VCC=6V IB=20?A Ic =1mA VCE = 3 V (2)Rb =300K Rc=3K (3) 1.6V 20?A

(4)要使该电路能不失真地放大,基极正弦电流的最大幅值是多少? (4) (4)

二、PNP基本共射放大电路的图 解分析

PNP基本放大电路的电路图
直流电 压源

信号源, 交流电压 源

交流电压源、直流电压源共存

三极管:非线性元件

一、首先用图解法分析放大电路的静态工作情况,求Q点
1、直流通路 -VCC 静态:当放大电 路没有输入信号 时,电路中各处 的电压和电流都 是不变的直流, 称为直流工作状 态或静止状态

IB +

IC
+ UCE

UBE Q点:在静态工作情况下,三极管各电极 的直流电压和直流电流的数值,将在管子 的特性曲线上确定一点,即Q点。

2、在输入特性曲线上确定Q点
iB (uA)
V CC Rb

-VCC

IB
+

Q

40 uA IB

UBE -

uBE (V) -VCC -0.7V

UBE

3、在输出特性曲 线上确定Q点

直流负载线
iB =80uA

iC(mA)

V CC RC

3mA Q IC
1.5mA

iB =60uA
iB =40uA iB =20uA -VCC

IC

+
UCE -

-12V

-6V UCE

uCE (V)

Q点:IB = 40uA

UBE = -0.7V

IC = 1.5mA UCE =- 6V

二、然后用图解法分析放大电路的动态工作情况
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 作状态。

ui给定为正 弦信号

分析的目的:根据给定的ui 的波形,求出uo的波形,从而 确定相位关系和动态范围。

放大电路

iB (uA)

iB (uA)

60 40 20 0 0.5? ? 1.5? 2?

B

40 IB
A

Q

UBE

uBE (V)

?t

1、根据ui波形在输入特 性曲线上求iB 线段AB是动态工作范围

?

0 0.5?

1.5? 2?

?t

推导交流负载线方程

交流负载线是在总的放大电路上由放大电路输出回路的线性 部分决定的一条iC和uCE的直线。

iC(mA)

4.5mA

交流负载线
iB =60uA iB =40uA iB =20uA A -VCC -9 B Q

iC(mA) 3mA V CC
RC

1.5mA uvCE (V) 0 uCE 0.5?
1.5? 2?

?t
0 0.5? ? 1.5? 2? 2、根据iB在输 出特性曲线上 求iC uCE 线段AB:动态工作范围

-6V

?

?t

1、在前面所示电压参考方向下,共 射放大电路的输出电压与输入电压反 相。 2、“小”信号的定义:三极管的动 态工作范围不超出放大区。

第四节 放大电路的小信号模型分 析法
? 一、BJT的电路模型
– (一)BJT的直流模型 – (二)BJT的交流模型(小信号模型)

(一)BJT的直流模型
? 直流模型:不深入研究,用估算的方法 已经可以断定三极管的Q点

(二)BJT的交流模型(小信号模 型)
建立小信号模型的意义 由于三极管是非线性器件,这样就使得放大电路的 分析非常困难。建立小信号模型,就是将非线性器件 做线性化处理,从而简化放大电路的分析和设计。

建立小信号模型的思路
当放大电路的输入信号电压很小时,就可以把三 极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替,从 而可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作 线性电路来处理。

u BE ? f (iB , u CE )
iC ? f (iB , u CE )
h ie ? ?u BE ?iB

U CE

du BE ?

?u BE ?iB

U CE

? diB ?

?u BE ?u CE

IB

? du CE

h re ?
h fe ?
h oe ?

?u BE ?u CE
U CE

IB

?iC diC ? ? iB

U CE

?iC ? diB ? ?u CE

IB

? du CE

?iC ?iB

u be ? h ie ib ? hre u ce

?iC ?u CE

IB

ic ? h fe ib ? hoeuce

u be ? h ie ib ? hre u ce

ic ? h fe ib ? hoeuce

模型的简化
一般采用习惯符号 即 rbe= hie ur = hre

? = hfe
rce= 1/hoe

则BJT的H参数模型为 ? ur很小,一般为10-3?10-4 , ? rce很大,约为100k?。故一 般可忽略它们的影响,得到

简化电路

? ib 是受控电流源 ,其方向
与ib的方向是关联的。

? H参数都是小信号参数,即微变参数或交流参数。 ? H参数与静态工作点有关,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。

小结
? ? ? ? 此模型对PNP管完全适用 只对小信号才成立 未计及结电容。只对低、中频信号成立 此小信号模型只能用来研究变化量,不 能用来求Q点、总电压、总电流 ? 等效电流源hfeib是受控源,受ib控制,大 小和参考方向都受控制。 ? 等效电压源hreuce是受控源,受uce 控制,大 小和参考方向都受控制。

H参数的确定
? ? 一般用测试仪测出; ? rbe 与Q点有关,可用图 示仪测出。 一般也用公式估算 rbe rbe= rb + (1+ ? ) re 其中对于低频小功率管 rb≈200? 而
re ? V T (mV ) I EQ (mA ) ? 26(mV ) I EQ (mA )
(T=300K)



rbe ? 200 ? ? (1 ? ? )

26 ( mV ) I EQ ( mA )

二、放大电路的小信号模型分析

(一)求静态工作点Q
? 画出放大电路的直流通路如图所示,在 其上标出电压、电流的参考方向,列 KCL、KVL方程,求Q点。
IB ? V CC ? U BE Rb

IC ? β ? IB

U CE ? V CC ? I C Rc

(二)画出放大电路的小信号等 效电路

(三)计算电压放大倍数

Au ?

uO ui

ic ? ? ? i b

u i ? i b ? rbe

u O ? ?ic ? ( Rc // R L )
Au ? ???? ? uO ui ? ? i c ? ( R c // R L ) i b ? rbe i b ? rbe ?? ? ? ? i b ? ( R c // R L )

? ? ( R c // R L )
rbe

(四)计算输入电阻

Ri ?

ui ii

u i ? i b ? rbe

ib ?
i1 ?
Ri ?

ui rbe
ui Rb
ui ii ? R b // rbe

u i ? i1 ? R b

ii ? i1 ? i b ? 0

(五)计算输出电阻

Ro ?

uT iT

(六)源电压放大倍数

uo ui Ri Aus ? ? ? ? Au ? us ui us Ri ? Rs

uo

(七)输入电阻和输出电阻的物 理意义
ui ? Ri Ri ? R s us

uo ?

RL RL ? RO

' uo

为什么要计算这三个指标?
? 为什么要计算电压放大倍数? ? 为什么要计算输入电阻?
– 放大电路的输入端要与信号源相连,它们之 间要相互影响,输入电阻可定量描述这种影 响,阻值越大,则这种影响越弱。

? 为什么要计算输出电阻?
– 衡量放大电路带负载的能力,阻值越小,则 放大电路带负载的能力越强。
带负载的能力:

第五节 放大电路的静态工作点稳 定问题

温度对三极管的影响
? 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

1. 温度变化对输入特性曲线的影响
VBE ? VBE( T0 ? 25? C ) ? (T ? T0 ) ? 2.2 ? 10 ?3 V

温度T ? ? 输入特性曲线左移

25°C

90°C

对于基本共射电路来说, 当温度升高时,VBE下降, IB升高,比如说 IB=41uA

这条直线只决 定于VCC和Rb , 与温度无关

温度T ? 输入特性曲线右移

2. 温度变化对ICBO的影响
I CBO ? I CBO( T0 ? 25? C ) ? e
k ( T ?T0 )

ICEO=(1+ ?)ICBO
直流负载线只决定于 VCC和Rc ,与温度无 关

温度T ? ? 输出特性曲线上移 90°C 虚线
iC /mA

25°C, 实线

ICEO

Q1 Q

IB iB =0 vCE/V

温度T ? 输入特性曲线下移

3. 温度变化对? 的影响 温度每升高1 °C , ? 要增加0.5%?1.0% 温度T ? ? 输出特性曲线族间距增大

特别注意:当温度升 高时,三极管的特性 曲线要上升,而对于 基本共射放大电路来 说, IB不但不减小, 反而上升,使Q点进 一步升高。

90°C 虚线
iC /mA

直流负载线只决定于 VCC和Rb ,与温度无 关

90°C 虚线 IB=41uA

25°C, 实线
Q1 Q IB iB =0 vCE/V

25°C,实 线IB=40uA

温度T ? 输入特性曲线族间距减小

总之 : ICBO ? ? ICEO ? T ? ? VBE ? ? IB ? ? IC ?

??
特别注意:当温度升高时,三极管的特性曲线要上升,而对 于基本共射放大电路来说, IB不但不减小,反而上升,使Q 点进一步升高。所以要在直流通路上想办法,在环境温度升 高时,电路的拓扑结构在电路定律的约束下,强制将IB电流 降低,从而使三极管的Q点降下来。

二、基本共射放大电路的Q点随温 度变化的情况

基本共射放大电路的Q点随温度变化的情况
IB ? V CC ? U BE Rb

IC ? β ? IB

U CE ? V CC ? I C Rc

三、 射极偏置放大电路稳定Q点 的原理

直流通路
Rb1和Rb2的取值要保证 I1 >>IB

Ub >>UBE
一般取 I1 =(5~10)IB , Ub =3V~5V 基极可近似认为开路
Ub ? Rb2 Rb1 ? Rb2 ? VCC

从而可以保证b点电位不随温度 的改变而改变

90°C 25°C

25°C

90°C

25°C

由于VBE的下降,稳定在 Q2点, VBE下降多少与Re 电阻的大小有关

有差调节
稳定原理:

因为IC电流增加,所以 IB电流增加,从Q点跳 到Q1点,但是不能稳定 在这一点。

T ? ? IC? ? IE? ? VE?、VB不变 ? VBE ? ? IB? IC?
(反馈控制)

Re可取大些,反馈控制作用更强

90°C 25°C

25°C

25°C 90°C 由于VBE的下降,稳定在 Q2点, VBE下降多少与Re 电阻的大小有关

射极偏置电路稳定Q点在输出特性曲线上的表现
直流负载线只决定于 VCC和Rc和Re ,与温 度无关
iC /mA

90°C 虚线

25°C, 实线
Q1 Q IB iB =0 vCE/V

25°C,实 线IB=40uA

90°C 虚线 IB=30uA

四、射极偏置放大电路的分析

2. 放大电路指标分析 (1)画直流通路,标参考方向, 列方程,求静态工作点
I1 ?? I B
Ub ?
IC ? IE ?

Rb2 Rb1 ? Rb2
U b ? U BE Re

? VCC
? Ub Re

IB ?

IC

?

U CE ? VCC ? I C Rc ? I E Re ? VCC ? I C ( Rc ? Re )

注意求解的顺序与基本共射电路不同

IC ? IE ?

U b ? U BE Re

?

Ub Re

IC的大小基本上与三极管的参数无关,因此即使三极管 的特性不一样,电路的Q点也基本不变,这在大批量生 产或更换三极管的地方很方便

(2) 画小信号等效电路, 标参考方向, 列方程,求电压增益, 输入电阻,输出电阻

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

26 ( mV ) I E ( mA )
? ?

输入回路: U i ? I b rbe ? I e Re ? I b rbe ? I b (1 ? ? ) Re

输出回路:

电压 增益

U o ? ? ? ? I b ( Rc // RL )
? ?

?

?

? ? ? I b ( Rc // RL ) ? ? ( Rc // RL ) Uo ? Au ? ? ? ? ?? rbe ? (1 ? ? ) Re Ui I b [ rbe ? (1 ? ? ) Re ]

求输入电阻Ri

I i ? I1 ? I 2 ? I b
? ? ? Vi ? I b rbe ? I b (1 ? ? ) Re
Ib ?
? ?

?

?

?

?

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

? ? V i ? I 1 R b1
? ? Vi ? I 2 R b2

I1 ?
I2 ?
Ri ?
?

?

?

Vi R b1 ?
Vi R b2
?

Ii ?

?

Vi R b1

?

Vi R b2

?

Vi rbe ? (1 ? ? ) Re

Vi
?

?

1 1 R b1 ? 1 R b2 ? 1 [ rbe ? (1 ? ? ) Re ]

? R b1 // R b2 //[rbe ? (1 ? ? ) Re ]

Ii

求输出电阻Ro

?网络内独立源置零 ?负载开路 ?输出端口加测试电压 不忽略rce的影响

Rs? ? Rs // Rb1 // Rb2

对回路1和2列KVL方程

? ? ? I b ( rbe ? Rs? ) ? ( I b ? I c ) Re ? 0 ? ? ? ? ? VT ? ( I c ? ? ? I b ) rce ? ( I c ? I b ) Re ? 0

? VT ? ? Re ?? 则 Ro ? rce (1 ? ) ? Ic rbe ? Rs? ? Re

输出电阻

? Ro ? Rc // Ro

? 当 Ro ?? Rc 时,

Ro ? Rc

? ( 一般 Ro ? rce ?? Rc )

第六节 共集电极放大电路和共基 极放大电路

共集电极电路
1. 电路分析

该电路也称为射极输出器

①画出直流通路,标参考方向,列方程求静态工作点

VCC ? I B Rb ? U BE ? I E Re
I E ? (1 ? ? ) I B

IB ?

VCC ? U BE Rb ? (1 ? ? ) Re

IC ? ? ? IB
U CE ? VCC ? I E Re ? VCC ? I C Re

交流通路

从交流通路上可看出,三极管的集电极为交流信号输入回路 和交流信号输出回路的共同端,所以称为共集电极放大电路 不管是在哪种组态的放大电路中,三极管的工作状态 完全相 同,只是三极管外的电路拓扑结构不同,从而不同组态的放大 电路有不同的特点

②画小信号等效电路,标参考方向,列方程,求电压增益,输入电阻,输出电阻

rbe ? 200 ? ? (1 ? ? )

26 ( mV ) I E ( mA )
?

? RL ? Re // RL

? ? ? ? ? ? ? U i ? I b rbe ? ( I b ? ? ? I b ) RL ? I b rbe ? I b (1 ? ? ) RL

? ? ? ? ? U o ? ( I b ? ? ? I b ) RL ? I b (1 ? ? ) RL
? ? ? ? I b (1 ? ? ) RL (1 ? ? ) RL ? ? RL ? ?Uo ? Au ? ? ?1 ? ? [ r ? (1 ? ? ) R ? ] r ? (1 ? ? ) R ? r ? ? ? R ? L be L be L U i I b be
? ? ? ? ? ? RL ? ? rbe ,则电压增益接近于1, 即 Au ? 1 U o 与 U i 同相 一般
?

?

电压跟随器

输入电阻

? RL ? Re // RL

? ? I i ? I b ? I1
? ? ? U i ? I b rbe ? I b (1 ? ? ) RL
?

?

Ib ?
?

?

?

Ui
' rbe ? (1 ? ? ) RL

? U i ? I 1 Rb
Ii ?
? ? ?

?

I1 ?
?

?

Ui Rb
1 1 Rb ? 1 ? [ rbe ? (1 ? ? ) R L ]

Ui rbe ? (1 ? ? ) R
' L

?

Ui Rb
Ri ?

Ui
?

?

? ? R b //[rbe ? (1 ? ? ) R L ]

Ii

当 ? ??1

? ? ? ? RL ? ? rbe 时, Ri ? Rb // ? ? RL

输入电阻较大

求输出电阻

' RS ? RS

Rb
?

I Re ?

?

?

UT Re
?
?

Ib ?

?

?

I T ? I b ? I Re ? ? I b

?

?

?

UT
' rbe ? R S

RO ?

UT
?

IT

?

UT

I b ? ? I b ? I Re

?

?

?

?

' rbe ? R S

1? ?

Re

输出电阻很小

参考方向不同

' RS ? RS

Rb
?

I T ? I b - I Re ? ? I b ? 0

?

?

?

I Re ?

?

?

UT Re

Ib ? ?

?

?

UT
' rbe ? R S

?

RO ?

UT
?

?

?

UT

IT

? I b ? ? I b ? I Re

?

?

?

?

' rbe ? R S

1? ?

Re

共集电极电路特点:

◆ 电压增益小于1但接近于1, o 与 U i 同相 U ◆ 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 ◆
U o 与 U i 同相
? ?

?

?

在前面规定的参考方向下,对中频信号而言,同相, 对低频和高频信号而言,不再是同相,有相位差, 具体差多少,与电路参数有关

(二) NPN共集电极放大电路的 图解法

VCC ? I B Rb ? U BE ? I E Re ? I B Rb ? U BE ? (1 ? ? ) I B Re

U CE ? VCC ? I E Re ? VCC ? I C Re

U CE ? VCC ? I E Re ? VCC ? I C Re

u o ? ?u ce
' u o ? ic R L

' R L ? R L || R e

' u CE ? U CE ? u ce ? U ce ? u o ? U ce ? ic R L ' ? U CE ? (iC ? I C ) R L ' ' ? U CE ? I C R L ? i C R L

在NPN共集电极放大电路中,当Q点过低,出现截 止失真时,输出正弦波形的底部被削去,这点与 NPN共射极放大电路正好相反,希望读者注意体会。

3.6.2 共基极电路

二、共基极放大电路的分析

(一)求静态工作点Q

画出直流通路,标参考方向,列方程,求静态工作点

Vb ?

R b2 R b1 ? R b2

? V CC

IC ? IE ?

V b ? V BE Re

IB ?

IC

?

VCE ? VCC ? I C Rc ? I E Re ? VCC ? I C ( Rc ? Re )

直流通路与射极偏置电路相同

2.画小信号等效电路,标参考方向,列方程,求电压增 益,输入电阻,输出电阻

①电压增益
输入回路: 输出回路: 电压增益:

? U i ? ? I b rbe
? ? ? ? U o ? ? I c RL ? ? ? I b RL
? ? ? ? ? U o ? ? ? I b RL ? ? RL Au ? ? rbe ? I b rbe Ui
?

?

? RL ? Rc // RL

?

?

② 输入电阻 R ? U i i ?
I i ? I Re ? I b ? ? I b
? U i ? ? I b rbe
?

?

?

?

?

Ii
?

I Re ?

?

?

Ib ? ?

?

Ui rbe
? RL ? Rc // RL

Vi Re
? Ri ?
? ? ?

Vi Vi Re ? Vi rbe (1 ? ? )

?R e

rbe (1 ? ? )

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?

【例2-5】 已知两个BJT的?=50,求 图所示两级放大电路的Q点、电压放 大倍数、输入电阻、输出电阻

I B1 ?

V CC ? U BE1 R b1

?

VCC R b1

?

12 300

? 40 μA

I B2 ?

VCC ? VBE2 Rb2 ? (1 ? ? ) Re2

?

12 ? 33 .9 uA 150 ? (1 ? 50 ) ? 4

I C1 ? β ? I B1 ? 50 ? 40 ? 2 mA

I C2 ? ? ? I B2 ? 50 ? 33 .9 ? 1.69 mA
U CE2 ? VCC ? I C2 Re2 ? 12 ? 1.69 ? 4 ? 5.24 V

U CE1 ? VCC ? I C1 Rc1 ? 12 ? 2 ? 4 ? 4 V

rbe1 ? 200 ?

26 ( mV ) I B1

? 200 ?

26 ( mV ) 0.04 ( mA)

? 850 ?

rbe2 ? 200 ?

26 ( mV ) 26 ( mV ) ? 200 ? ? 967 ? I B2 ( mA ) 0.0339 ( mA )

Ri2 ? Rb 2 //[rbe2 ? (1 ? ? )( Re 2 //R L )] ? 150 //[0.967 ? (1 ? 50 )( 4 //4)] ? 61k?
Au1 ? u o1 ui ??

? ? ( R c1 // Ri2 )
rbe1

??

50 ? ( 4 // 61) 0.85

? ?221

Au2 ?

uo u o1

?1

u o1 u o Au ? ? ? ? Au1 ? Au2 ? ? 221 ui u i u o1

uo

Ri ? Rb1 // rbe1 ? 300 // 0.85 ? 0.85 ? 0.85 k?

对e点列KCL方 程
对Re2应用欧姆 定律

iT ? i1 ? ? ib2 ? ib2 ? 0

u T ? ?i1 R e2

i1 ? ?

uT R e2
i b2 ? ? uT R b2 // Rc1 ? rbe2

对Rc1与Rb2并联后再与rbe2串联的等效电阻应用欧姆定律

iT ? i1 ? ? ib2 ? ib2 ? 0
Ro ? uT iT ? Re2 // ( Rc1 // Rb2 ) ? rbe2 1? ? ? 95 ?

u T ? ?i b2 ( R b2 // Rc1 ? rbe2 )

iT ?

uT Re2

? (1 ? ? )

uT R b2 // Rc1 ? rbe2

?0

第七节 放大电路的频率响应
? 一、放大电路的失真 ? 二、为什么要研究放大电路的频率响应?

一、放大电路的失真
? (一)波形的非线性失真
– 饱和失真:由于放大电路的工作点靠近三极管的饱 和区而引起的非线性失真。 – 截止失真:由于放大电路的工作点靠近三极管的截 止区而引起的非线性失真。 – 双向失真:静态工作点位置合适,但信号过大所引 起的非线性失真。

? (二)波形的线性失真(频率失真)
– 从传感器而来的交流输入信号中有很多的频率成分, 如果放大电路不能对这些频率成分的信号放大同样 的倍数,那么放大电路输出的波形与输入波形相比, 就会不同,这就是波形的线性失真。

二、为什么要研究放大电路的频 率响应?
? 为了要得出放大电路的中频区的具体范 围 ? 要使传感器输出的交流信号的频率范围 落在放大电路的中频区中,这样才不会 出现线性失真

3dB 频率点
20lg|AV|/dB 60 3dB

3dB 频率点

中频区
高频区
带宽

低频区40
20 0 2 20 fL 2? 102 2? 103 2? 104 fH f/Hz

f H — —上限频率 f L — —下限频率 BW ? f H ? f L 称为带宽

在低频区和高频区, 放大电路的增益为什 么下降?

当 f H ? ? f L时,BW ? f H

如何确定上限频率和下限频率
? 放大电路的高频响应:上限频率 ? 放大电路的低频响应:下限频率

交流工作情况分析
? 在这之前进行的分析是对中频交流信号 的分析,中频交流信号即频率不是太高 也不是太低的交流信号,还没有给出明 确的中频区的范围,我们现在要做的工 作就是要给出明确的中频区的范围,即 确定下限频率和上限频率

画出交流通路
? 若要分析放大电路对高频交流信号的响 应,就给出高频交流通路 ? 若要分析放大电路对低频交流信号的响 应,就给出低频交流通路 ? 若要分析放大电路对中频交流信号的响 应,就给出中频交流通路

三、放大电路的频率响应分析

(一)静态工作情况分析
? 三极管的Q点要在放大区,分析方法与前 面完全相同。画直流通路,标参考方向, 列方程,求静态工作点。

(二)分析放大电路对高频交流 信号的响应得到上限频率

(1)BJT的高频小信号模型

c N

b

b’ P
N e

混合?型高频小信号模型(f<1/3fT)

①模型的引出(根据物理过程得出)

rbb' ---基区的体电阻,b' 是假想的基区内的一个点。
rb‘e---发射结电阻re归 算到基极回路的电阻。
C b?e ---发射结电容

rb?c ---集电结电阻

Cb?c ---集电结电容

? ? # 为什么用 g mVb?e 代替 ? ? I b 能反映频率对受控源的影响?

因为结电容的影响, Ic和 Ib不能保持正比关系。 ? iC ? iC gm ? VCE ? V 互导 ? vB?E ? vB?E CE

re和rc较小而被忽略。

混合?型高频小信号模型(f<1/3fT)

②模型简化
忽略 rb?c 和 rce
rce
阻值很大

rb‘e cb‘e rb‘c cb‘c

1K欧姆 100 pF

在同一个数量级,都不能忽略

4M 欧姆 3 pF

不在同一个数量级, 开路忽略rb‘c , 开路

(2)BJT的高频小信号模型参数 的计算

这个三极管的高频小信号模型同样适用于低中频

低中频时 C b?c 和 C b?e 视为开路

rbe ? rbb? ? rb?e
又因为

? ? Vb?e ? I b rb?e ? ? g mVb?e ? ? I b
gm ?

rbe ? rb ? (1 ? ? ) re ? rb ? (1 ? ? )
rb?e ? (1 ? ? ) UT IE

UT IE

所以

?
rb ?e

?

IE VT

所以 rbb? ? rbe ? rb?e

C b ?e ?

gm 2? f T

C b?c 和 f T 从手册中查出

又因为

? ? V b?e ? I b rb?e

? ? g mVb?e ? ? I b ? ? ? g mV b?e ? g m I b rb?e ? ? I b
gm ? ? ?I b ? V b ?e ? ? ?I b ? I b rb?e ?

rb?e ? (1 ? ? )

UT IE

所以

?
rb?e

?

IE UT
C b ?e ? gm 2? f T

C b?c 和 f T 从手册中查出

④?的频率响应
由H参数可知

hfe ?

?iC ?iB
V CE



? Ic ? ? ? ? I

? V ce ? 0

b

根据混合?模型得

? ? I c ? g mVb ?e ?

? V b ?e 1/j ? C b ?c

? ? Vb?e ? I b ( rb?e // 1 / j?C b?e // 1 / j?C b?c )
? Ic g m ? j? C b ?c ?? ? 所以 ? ? I b 1/ rb ?e ? j? ( C b ?e ? C b ?c )
当 g m ? ? ? C b?c 时, 低频时

? ? ?

?0
1 ? j? (C b?e ? C b?c )rb?e

? 0 ? g m rb?e

? ? ?

?0
1 ? j? (C b?e ? C b?c )rb?e

?的幅频响应
令 则

f? ?
? ? ?

1 2? (C b?e ? C b ?c ) rb?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 2? (C b?e ? C b?c )

?

gm 2? C b?e

f ? ——共基极截止频率

f ? ? f T ? f?

(3)对基本共射放大电路进行高 频分析,求得上限频率fH

①?型高频等效电路

为手算简化起见,忽略了Rb和RL

手算是为了了解物理概念,详细 的计算用Multisim软件来进行

? ? ? Vo ? (V ? V ) j? C ? 0 ? ? g mVb?e o b ?e b ?c Rc
忽略 C 的分流得 b ?c

? ? Vo ? ? g m RcVb?e

? ? ? 又 I C b?c ? (Vb?e ? Vo ) j? C b?c
ZM ? Vb?e 1 ? ? ? I C b ?c (1 ? g m Rc ) j? C b?c

相 当 于 b? 和 e 之 间 存 在 一 个 电 容, 若 用C M 表 示, 则

CM ? (1 ? gm Rc )Cb?c
CM

称为密勒电容

等效后断开了输入输出之间的联系

C ? C b ?e ? C M

R ? ( Rs ? rbb? ) // rb?e
? Vs? ? rb ?e Rs ? rbb ? ? rb ?e ? ? Vs

②高频响应
由电路得

? Vb?e ?

1

1 ? j? RC ? ? Vo ? ? g m RcVb?e

? Vs?



? Vs? ?

rb ?e Rs ? rbb ? ? rb ?e
电压 增益 频响

? ? Vs

C ? C b ?e ? C M

R ? ( Rs ? rbb? ) // rb?e

? ? Vo AV 0 ? AV H ? ? ? Vs 1 ? j( f / f H )

低频增益 上限频率

? AV 0 ? ? g m Rc
f H? 1 2? RC

rb?e Rs ? rbb? ? rb?e

③增益-带宽积
? AV 0 ? f H
? g m Rc

rb?e Rs ? rbb? ? rb?e
?

?

1 2?RC
1

? g m Rc

rb?e Rs ? rbb? ? rb?e

2? [( Rs ? rbb? ) // rb?e ] [C b?e ? (1 ? g m Rc )C b?c ]

?

g m Rc 2? ( Rs ? rbb? )[C b?e ? C b?c (1 ? g m Rc )]

BJT 一旦确定, 带宽增益积基本为常数 # 如何提高带宽?见P128

例题

例3.7.1 设共射放大电路在室温下运行,其参数为: Rs ? 1k?, Rs ? 1k?,rbb? ? 100 ?,I C ? 1mA ,? 0 ? 100,fT ? 400MHz ,C b?c ? 0.5pF ,

Rc ? 5 k? 。 试计算它的低频电压增益和上限频率。

解: 模型参数为

gm ? rb?e ? C b?e ?

IE VT

? ?

1mA 26 mV 100 0.038 S

? 0.038 S ? 2.6 k?

?0

gm

gm 2? f T

? 14.8 pF

C M ? (1 ? g m Rc )C b?c ? 96.7 pF
低频电压增益为 ? A ??g R
V0

rb?e Rs ? rbb? ? rb?e

C ? C b ?e ? C M ? 111 .5 pF
? ?133.51
所以上限频率为

m

c

? 20 lg AV 0 ? 20 lg ? 133 .51 ? 42.5 dB
又因为 R ? ( Rs ? rbb? ) // rb?e ? 0.77 k?

fH ?

1 2?RC

? 1.85 MHz

(三)对基本共射放大电路进行 低频分析,求得下限频率fL
放大电路的低频响应主要取决于外接的电容,如 隔直(耦合)电容和射极旁路电容。

(四)计算放大电路的中频电压 放大倍数,中频输入电阻,中频 输出电阻

(五)综合得到频率响应


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...技术习题及解答第三章双极型三极管基本放大电路
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第二章 三极管基本放大电路
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第二章 三极管及放大电路
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第二章 基本放大电路
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第二章 三极管及放大电路基础
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