4 半导体三极管 及放大电路基础 4.1 半导体三极管（BJT） 4.2 共射极放大电路 4.3 图解分析法 4.4 小信号模型分析法 4.2 共射极放大电路 4.3 图解分析法 4.4 小信号模型分析法 4.5 放大电路的工作点稳定问题 4.6 共集电极电路和共基极电路 4.7 放大电路的频率响应

4.1 半导体三极管（BJT） 4.1.1 BJT的结构简介 4.1.2 BJT的电流分配与放大原理 4.1.3 BJT的特性曲线

4.1.1 BJT的结构简介 结构特点： 1、结构和符号 2、工作原理 3、实现条件  Jc反偏 Je正偏 由结构展开联想… NPN PNP 1、结构和符号 2、工作原理 由结构展开联想… 集电极Collector 3、实现条件 外部条件 内部条件 集电结(Jc)  Jc反偏 结构特点： 基极Base 集电区 收集载流子(电子) 掺杂浓度最高 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 基区 复合部分电子 控制传送比例 发射区 发射载流子(电子) 发射极 Emitter 发射结(Je) Je正偏

4.1.2 BJT的电流分配与放大原理 1. 内部载流子的传输过程 2. 电流分配关系 3. 放大作用 4. 三极管的三种组态 本质:电流分配 发射区发射载流子 集电区收集 载流子 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 发射结正偏 集电结反偏 动画播放时间＝1分40秒 基区：传送和控制载流子

放大作用？ （原理） 4.1.2 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。 +iC RL e c b 1k VEE VCC IB IE IC VEB ii io 放大电路 +iE 放大作用？ （原理） vO + - +vEB + - vI +iB 关键： iC与iE的关系

2. 电流分配关系 根据传输过程可知 IE=IB+ IC (1) IC= InC+ ICBO (2) IB= IB’ - ICBO (3)  IE与IC的关系： 2. 电流分配关系 根据传输过程可知 IE=IB+ IC (1) IC= InC+ ICBO (2) IB= IB’ - ICBO (3) 定义 所以 与外加电压无关?提法有问题  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 硅: 0.1A 锗: 10A 通常 IC >> ICBO 则有

3. 放大作用  = 0.98 ii io 放大电路 vI vI = 20mV iE = -1mA iC = -0.98mA 图 4.1.5 共基极放大电路 +iC RL e c b 1k VEE VCC IB IE IC VEB ii io 放大电路 +iE vO + - +vEB + - vI +iB 非线性 vI = 20mV iE = -1mA vO = -iC• RL iC = -0.98mA iB = -20A iC =  iE vO = 0.98 V 电压放大倍数 Ri= vI / iE =20 输入电阻

共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示； 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？

5.共射极连接方式 +iC +iB 放大电路 问题(1)：如何保证？ 发射结正偏 VBE =VBB +vBE +iE 集电结反偏 VBC = VBE - VCE <0 或 VCE > VBE 问题(2)：信号通路？与共基有何区别？ +iE +vBE +vI +iB +iC +vO 本质相同！ 但希望… vI = 20mV iB = 20A iC =0.98mA vO = -0.98 V Ri= vI / iB =1k

5.共射极连接方式 由的定义： 即 IC = IE + ICBO = (IB + IC) + ICBO 整理可得: 令：  IC与IB的关系： 5.共射极连接方式 由的定义： 即 IC = IE + ICBO = (IB + IC) + ICBO 整理可得: 令： IC = IB + (1+ )ICBO IC = IB + ICEO （穿透电流） IC  IB IE = IC + IB  (1+)IB ICBO 硅: 0.1A锗: 10A  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）

4.1.2 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。 此页是对3.1.2节的小结，内容还可优化

4.1.3 BJT的特性曲线 1. 输入特性曲线 iC=f(vCE) iB=const 2. 输出特性曲线 （以共射极放大电路为例） 1. 输入特性曲线 iC=f(vCE) iB=const 2. 输出特性曲线 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。 + - b c e 共射极放大电路 VBB VCC vBE iC iB vCE vCE = 0V vCE  1V vCE = 0V 输入特性曲线可增加几条，如0.5V,1V等

2. 输出特性曲线 iC=f(vCE) iB=const 1分10秒

4.1.3 BJT的特性曲线 2. 输出特性曲线 iC=f(vCE) iB=const 输出特性曲线的三个区域: 饱和区: iC明显受vCE控制的区域， 一般vCE＜0.7V(硅管)。 此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。 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。 截止区: iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。 此时，vBE小于死区电压(发射结反偏)。

4.1.4 BJT的主要参数 直流参数 交流参数 极限参数 直流电流放大系数  、 极间反向电流 ICBO 、 ICEO 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

在放大区且当ICBO和ICEO很小时， ≈，可以不加区分。 4.1.4 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 = (IC－ICEO)/IB≈IC / IB (2) 共发射极交流电流放大系数  = IC / IBvCE=const 在放大区且当ICBO和ICEO很小时， ≈，可以不加区分。

4.1.4 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 (2) 集电极发射极间的反向饱和电流 ICEO 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

4.1.4 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

4.2 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 4.2 共射极放大电路 1. 电路组成 2. 简单工作原理 黑体：各种标题 楷体_GB2312：正文 3. 放大电路的静态和动态 4. 简化电路及习惯画法

4.2 共射极放大电路 1. 电路组成 ？ 三极管T : 核心，电流分配、放大作用 vi 接入问题？ VBB  Je正偏 4.2 共射极放大电路 1. 电路组成 三极管T : 核心，电流分配、放大作用 隔直电容耦合电容 vi 接入问题？ VBB  Je正偏 Rb: 基极偏置电阻 串入Je回路  直接连接 ？ 固定偏流 电容连接  直流 =0  ZC= VCC  Jc反偏 Rc：集电极偏置电阻 ic  vce 交流 、CZC0 接地 零电位点 Cb1、Cb2:隔离直流，传送交流

4.2 共射极放大电路 1. 电路组成 耦合方式 直接耦合 阻容耦合 变压器耦合 直接耦合 阻容耦合 负电源 习题4.5.5 4.2 共射极放大电路 1. 电路组成 直接耦合 耦合方式 阻容耦合 变压器耦合 直接耦合 阻容耦合 还可补充直接耦合例子 负电源 习题4.5.5

2. 简单工作原理 动态 静态 3. 放大电路的静态和动态 分析思路 # 放大电路为什么要建立正确的静态？ vi=0 vi=Vimsint 注：图不好看，有空则修改 既有直流、又有交流 ！！ 分析思路 先静态: 确定静态工作点Q（IBQ 、ICQ、VCEQ） 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？

4.2 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 工作点偏低 合适的 静态工作点 保证Je正偏， Jc反偏 4.2 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 工作点偏低 合适的 静态工作点 保证Je正偏， Jc反偏 保证有较大的线性工作范围

4.2 共射极放大电路 4. 简化电路及习惯画法 小结:放大电路组成原则 习惯画法 共射极基本放大电路 合适的静态工作点(Je正偏Jc反偏) 4.2 共射极放大电路 4. 简化电路及习惯画法 习惯画法 共射极基本放大电路 左图动画是否修改？ 小结:放大电路组成原则 合适的静态工作点(Je正偏Jc反偏) iB iC vo  vBE  vCE 信号通路： vi 正确的耦合方式

？ 思 考 题 1. 下列 a ~ f 电路哪些具有放大作用？ (a) (b) (c) (e) (f) (d)

4.3 图解分析法 4.3.1 静态工作情况分析 1. 图解法确定Q点(静态) 2. 图解法动态分析 3. 几个重要概念 4.3 图解分析法 4.3.1 静态工作情况分析 1. 图解法确定Q点(静态) 1. 近似估算Q点 2. 图解法动态分析 2. 用图解法确定Q点 3. 几个重要概念 4.3.2 动态工作情况分析 (1)非线性失真与线性工作区 1. 放大电路在接入正弦信号时的工作情况 (2)叠加原理？ (3)直流通路和交流通路 2. 交流负载线 (4)交流通路与交流负载线 3. BJT的三个工作区域 4. 近似估算法求Q点

4.3 图解法分析法 1. 图解法确定Q点 分析步骤：  输入回路（Je）方程: vBE = VCC － iBRb 开路 直流通路 4.3 图解法分析法 1. 图解法确定Q点 分析步骤： (1) vi =0（短路） Cb1、Cb2开路（被充电） VCb1 = VBEQ ; VCb2 = VCEQ 非线性 线性 (2) 把电路分为线性和非线性 (3) 写出线性部分直线方程  输入回路（Je）方程: vBE = VCC － iBRb  输出回路（Jc）方程: vCE = VCC － iCRc 直流负载线 (4) 作图：画直线，与BJT特性曲线的交点为Q点

1. 图解法确定Q点 （作图过程）  在输入特性曲线上，作出直线： vBE = VCC － iBRb 4.3 图解法分析法 1. 图解法确定Q点 （作图过程）  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：  与特性曲线的交点即为Q点， IBQ 、VBEQ 、ICQ 、VCEQ。

2. 图解法动态分析 分析思路： vBE = VCb1 + vi = VBEQ + vi 暂令 RL=（开路） iB iC vo 4.3 图解法分析法 分析思路： 暂令 RL=（开路） 直流负载线不变 Q点沿负载线上下移动 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 iB iC vo  vBE  vCE 信号通路： vi  vBE = VCb1 + vi = VBEQ + vi 输入回路 设、C  电容电压不能突变

2. 图解法动态分析 可得如下结论： 1. iB iC vo vBE vCE 信号通路：vi 4.3 图解法分析法 Q点沿输入特性上下移动 2. 图解法动态分析 （作图过程） Q点沿负载线上下移动 可得如下结论： 1. iB iC vo vBE vCE 信号通路：vi 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。

2. 图解法动态分析 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 4.3 图解法分析法 Q点沿输入特性上下移动 2. 图解法动态分析 （作图过程） Q点沿负载线上下移动 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？

图解分析（动画） 播放时间＝1分钟

注意：对于PNP管，失真的表现形式，与NPN管正好相反。 4.3 图解法分析法 3. 几个重要概念 (1) 非线性失真与线性范围 非线性失真 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 饱和失真 饱和区特点： iC不再随iB的增加而线性增加，即 发射结正偏 集电结正偏 此时 ，vCE= VCES ，典型值为0.3V 截止失真 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。 发射结反偏 截止区特点：iB=0， iC= ICEO 注意：对于PNP管，失真的表现形式，与NPN管正好相反。

线性范围 (动态范围) (1) 非线性失真与线性范围 线性范围 —— 用最大不失真输出幅度Vom来衡量 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

(2) 叠加原理？ 3. 几个重要概念 vBE = VBEQ + vi 叠加原理使用条件 — 小信号 iB = IBQ + ib ①输入特性: 范围小 iC = ICQ + ic ②输出特性: 不超出放大区 vCE = VCEQ + vce 否则，非线性失真 VCC作用的分量 vi作用的分量

叠加原理 (3) 直流通路和交流通路 3. 几个重要概念 vi = 0 直流通路 VCC = 0(短路) 交流通路 静态分析 + - (3) 直流通路和交流通路 静态分析 求VCC作用分量 vi = 0 Cb1、Cb2等电容开路 交流通路 叠加原理 动态分析 求vi作用分量 Cb1、Cb2等电容 隔离直流，传送交流 VCC = 0(短路) Cb1、Cb2等电容短路

vCE - VCEQ= -(iC - ICQ ) RL 3. 几个重要概念 (4) 交流通路与交流负载线 ic vce + - 交流通路 由交流通路有: vce= -ic (Rc //RL) 因为交流负载线必过Q点，即 vce= vCE - VCEQ ic= iC - ICQ 同时，令RL = Rc//RL vCE - VCEQ= -(iC - ICQ ) RL iC =0: vCE =VCEQ + ICQ RL

(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。

4.3 图解法分析法 4. 近似估算法求Q点 根据直流通路可知： 一般硅管VBE=0.7V，锗管VBE=0.2V。 4.3 图解法分析法 4. 近似估算法求Q点  求IBQ 、VBEQ 、ICQ 、VCEQ 根据直流通路可知： 共射极放大电路 直流通路 + - 一般硅管VBE=0.7V，锗管VBE=0.2V。

例题1 已知 ß=80，Rb=300k，Rc=2k， VCC= +12V，VCES  0。求： 共射极放大电路 已知 ß=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） BJT工作在放大区。

例题1 ？ 已知 ß=80，Rb=300k，Rc=2k， VCC= +12V，VCES  0。求： 共射极放大电路 已知 ß=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） ？ VCE最小值也只能为0， 所以BJT工作在饱和区。 Q（120uA，6mA，0V）

例题2（清华习题） 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。 解: 设UBE＝0.7V。则 (1) (2) UBE=0V T截止  UC=12V。 (3) 由于IB＞IBS，故T饱和，UC＝UCES＝0.5V。 (4) T截止，UC＝12V。 (5) UC＝VCC＝12V

4.4 小信号模型分析法 4.4.1 BJT的小信号建模 4.4.2 共射极放大电路的小信号模型分析 1. H参数的引出 4.4 小信号模型分析法 4.4.1 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 4.4.2 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

4.4.1 BJT的小信号建模 建立小信号模型的依据 建立小信号模型的意义 v1= h11i1+ h12v2 (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 交流通路 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。 v1= h11i1+ h12v2 i2= h21i1+ h22v2

4.4.1 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： vBE vCE iB c e b iC BJT双口网络 4.4.1 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 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

rbe ur  rce h参数的物理意义及图解方法 vbe= hieib+ hrevce ic= hfeib+ hoevce 输出端交流短路时的输入电阻 输入端交流开路时的反向电压传输比； rbe ur 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）

vbe= hieib+ hrevce ic= hfeib+ hoevce 2. H参数小信号模型  ib ic vce ib vbe 4.4.1 BJT的小信号建模 vbe vce ib c e b ic BJT双口网络 2. H参数小信号模型 vbe= hieib+ hrevce ic= hfeib+ hoevce  ib ic vce ib vbe ur vce rbe rce 一般采用习惯符号 即 rbe= hie  = hfe ur = hre rce= 1/hoe  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。 注意：

4.4.1 BJT的小信号建模  ib ic vce ib vbe uT vce rbe rce 3. 模型的简化 3. 模型的简化  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 是受控源 ，且为电流控制电流源(CCCS)。  电流方向与ib的方向是关联的。

4.4.1 BJT的小信号建模 4. H参数的确定 rbe= rb + (1+  ) re   ——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 (T=300K) 则

4.4.2 用H参数小信号模型分析共射极基本放大电路 共射极放大电路 1. 利用直流通路求Q点 一般硅管VBE=0.7V，锗管VBE=0.2V， 已知。

2. 画出小信号等效电路 ic vce + - Rb vi Rc RL Rb vi Rc Rb vi Rb 4.4.2 小信号模型分析 4.4.2 小信号模型分析 2. 画出小信号等效电路 共射极放大电路 ic vce + - 交流通路 Rb vi Rc RL Rb vi Rc Rb vi Rb H参数小信号等效电路

3. 求电压增益 4.4.2 小信号模型分析 Rb vi Rc RL iB iC vo  vBE  vCE 信号通路： vi 根据 4.4.2 小信号模型分析 3. 求电压增益 共射极放大电路 Rb vi Rc RL iB iC vo  vBE  vCE 信号通路： vi 根据 则电压增益为 （可作为公式？）

4.4.2 小信号模型分析 4. 求输入电阻 共射极放大电路 Rb Rc RL Ri

4.4.2 小信号模型分析 共射极放大电路 5. 求输出电阻 Rb Rc RL Ri 令 Ro = Rc 所以

放大电路如图所示，已知=50。试求: （1）Q点; （2） 例题1 解： （1）求Q点 Q点合适吗？ （2）

例题2 电路如图所示。 试画出其小信号等效模型电路。

共射 例题3 习题4.5.5 直接耦合 静态分析 vi 负电源 动态分析

例题：放大电路如下图所示，估算Q点。 固定偏流电路 射极偏置电路 共射 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 解： Je回路KVL方程 即： Jc回路KVL方程（直流负载线） T放大

例1：放大电路如下图所示，估算Q点。 解： 方法一： 对Je回路，有 方法二： 从b极向左侧求戴维南等效电路 则Je回路KVL方程 分压式射极偏置电路 解： 方法一： 对Je回路，有 方法二： 从b极向左侧求戴维南等效电路 则Je回路KVL方程

例1：放大电路如下图所示，估算Q点。 解： 小结：近似估算法求Q点 T放大的基本条件 ＝ Je正偏；Jc反偏 Je回路KVL方程 集电极－基极偏置电路 解： Je回路KVL方程 Jc回路KVL方程（直流负载线） T放大 小结：近似估算法求Q点 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

4.5 放大电路的工作点稳定问题 4.5.1 温度对工作点的影响 4.5.2 射极偏置电路  温度变化对ICBO的影响 4.5 放大电路的工作点稳定问题 4.5.1 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 4.5.2 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

4.5.1 温度对工作点的影响 iC uCE O iB Q VCC T = 20 C T = 50 C

IC  温度T  ICBO  , ICEO  VBE    IB  Q点上移 rbe  AV  4.5.1 温度对工作点的影响 温度T  ICBO  , ICEO  VBE    载流子运动加剧，发射相同数量载流子所需电压 载流子运动加剧，多子穿过基区的速度加快，复合减少 少子浓度 输出特性曲线族间隔加宽 输出特性曲线上移 输入特性曲线左移 IB  IC  IB IC = IB +(1+)ICBO IC  Q点上移 rbe  AV 

1. 稳定工作点原理 目标：温度变化时，使IC维持恒定。 4.5.2 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。 固定偏流电路 射极偏置电路 分压式射极偏置电路 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）

I1 >>IB VB >>VBE 分压式射极偏置电路 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 则可实现如下自动调整过程 T   IC ～ IE  VE  VBE  IC I1=(5~10)IB (硅) I1=(10~20)IB(锗) b点电位基本不变的条件： I1 >>IB VB >>VBE VB =3V~5V (硅) VB =1V~3V (锗) 求Q点方法三

4.5.2 射极偏置电路 2. 放大电路指标分析 ①确定静态工作点 一般采用方法三 Je回路KVL方程 ②画小信号等效电路 并确定模型参数

2. 放大电路指标分析 ③电压增益 ④输入电阻 ⑤输出电阻 输出回路： 输入回路： 电压增益： 若： 4.5.2 射极偏置电路 2. 放大电路指标分析 ③电压增益 输出回路： 输入回路： 电压增益： ④输入电阻 ⑤输出电阻 若： (1+ )Re >> rbe  >> 1

2. 放大电路指标分析 ④输入电阻 证明如下： ⑤输出电阻 Ro Ri R’i 从b极看e极的电阻，要扩大(1+)倍！ 4.5.2 射极偏置电路 2. 放大电路指标分析 ④输入电阻 证明如下： Ri R’i Ro ⑤输出电阻 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？

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 4.5.2 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 求R’o，可对回路1和2列KVL方程 其中 当 时， 则 一般 （ ）

4.5.2 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：

3. 固定偏流电路与射极偏置电路的比较 vi 电压增益： 输入电阻： 输出电阻： Ro = Rc 4.5.2 射极偏置电路 3. 固定偏流电路与射极偏置电路的比较 固定偏流共射极放大电路 Rb vi Rc RL 固定偏流共射极放大电路 电压增益： 输入电阻： 输出电阻： 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？

4.5.2 射极偏置电路

4.5.2 射极偏置电路 1

4.6 共集电极电路和共基极电路 4.6.1 共集电极电路 4.6.2 共基极电路  电路分析  复合管  静态工作点  动态指标 4.6 共集电极电路和共基极电路 4.6.1 共集电极电路  电路分析  复合管 4.6.2 共基极电路  静态工作点  动态指标  三种组态的比较

4.6.1 共集电极电路 结构特点… 也称为射极输出器 1. 电路分析 ①求静态工作点 ②画小信号等效电路

4.6.1 共集电极电路 电压跟随器（射极输出器） 1. 电路分析 电压增益 其中 一般有 即 ④输入电阻 Ri大？ Ro小 ⑤输出电阻

⑤输出电阻 1. 电路分析 证明如下： 电路变换 对e极列KCL方程： 将各支路关系代入： 共集电极电路特点： 证毕！ 4.6.1 共集电极电路 ⑤输出电阻 1. 电路分析 证明如下： 电路变换 对e极列KCL方程： 将各支路关系代入： ◆ 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 共集电极电路特点： 证毕！

4.6.1 共集电极电路 2. 复合管 作用：提高电流放大系数 达林顿管

4.6.2 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

4.6.2 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： 输出回路： 电压增益：

4.6.2 共基极电路 2. 动态指标 ② 输入电阻 ③ 输出电阻 # 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？

4.6.2 共基极电路 3. 三种组态的比较 电压增益： 输入电阻： 输出电阻：

多级放大电路 性能分析 引出… 例如，要求AV > 2000、Ri > 2M和Ro < 100 级联（级间耦合）：直接、阻容和变压器耦合 性能分析 静态分析——求Q（见后续例题） 动态分析——求AV 、Ri和Ro 方法1： … 习题1.2.5 方法2： 例如求AV1 —— 计算第一级电压增益时，将第二级的输入电阻Ri2作为第一级的负载

习题1.2.5 有以下三种放大电路备用： (a)高输入电阻型: Ri1=1M，AV1=10，Ro1=10k； (b)高增益型: Ri2= 10k，AV2= 100，Ro2=1k； (c)低输出电阻型: Ri3= 10k，AV3= 1，Ro3=20。 用这三种放大电路组合，设计一个能在l00负载电阻上提供至少0.5W功率的放大器。已知信号源开路电压为30mV (rms)，内阻为RS= 0.5M。

例题1 为提高放大电路的带负载能力，多级放大器的末级常采用共集电路。共射-共集两级阻容耦合放大电路如图所示。已知电路中1=2=50，VBE=0.7V。 (1) 求各级的静态工作点； (2) 求电路的输入电阻Ri和输出电阻Ro； (3) 试分别计算RL接在第一级输出端和第二级输出端时，电路的电压放大倍数。

解： (1) 求各级的静态工作点； 电容开路，所以… 各级静态工作点彼此独立，可分级计算。 阻容耦合的特点 变压器耦合 第一级： 分压式射极偏置 第二级：射极偏置

(2) 求Ri和Ro； Ri= Ri1= R1//R2//[rbe1+ (1+ 1)R4]≈2.66k = Ri Ro1 Ro

(3) 分别计算RL接在第一级输出端和第二级输出端时, 电压增益 = Ri2 Ri2=R6//[rbe2+ (1+)(R7//RL)] =150//104=61.11k

级间耦合的优、缺点及应用比较 耦合方式 优 点 缺 点 应 用  各级Q不独立，设计计算及调试不便 优 点 缺 点 应 用  各级Q不独立，设计计算及调试不便  可放大直流及缓慢变化的信号，低频响应好 直流或交流放大，分立或集成电路。 直接耦合  有严重的零点漂移问题  便于集成  无法集成 交流放大 分立电路 各级Q独立 传输交流信号损失小，增益高  不能放大直流及缓慢变化的信号，低频响应差 阻容耦合 体积小成本低  无法集成 功率放大 调谐放大 各级Q独立 高频和低频响应差 变压器耦合 可以改变交流信号的电压、电流和阻抗 体积大，笨重

直接耦合放大电路静态工作点的设置 (a) 直接连接 (b) 第2级加射极电阻或二极管 (c) 第2级发射极加稳压二极管 (d) NPN型管和PNP型管混合使用

例题2 解： (1) 判断电路的组成形式 (1) 判断电路中T1、T2和T3各组成什么组态的电路； (2) 求各级的静态工作点； 多级放大器如图所示。设电路中rbe1、rbe2、1、2、3及各参数均已知。 (1) 判断电路中T1、T2和T3各组成什么组态的电路； (2) 求各级的静态工作点； (3) 推导AV 、Ri及Ro的表达式。 解： (1) 判断电路的组成形式 由三种不同组态的基本放大电路组合而成的共射-共基-共集组合放大电路。 结构特点… 级间耦合： 直接耦合 输入和输出耦合：阻容耦合

(2) 求各级的静态工作点； T1: 分压式射极偏置 T2: 分压式射极偏置 T3: 射极偏置

(3) 推导AV 、Ri及Ro的表达式。 共射-共基组合又称串接放大器

第5版习题 4.6.3 电路如图题4.6.3所示。设两管的特性一致，1 = 2 =50，VBEQ1 = VBEQ2 = 0.7V。 1 试画出该电路的交流通路，说明T1、T2各为什么组态； 2 估算ICQ1、VCEQ1、ICQ2、VCEQ2 （提示：因VBEQ1 = VBEQ2，故有IBQ1 = IBQ2）； 3 求Av、Ri和Ro。

第5版习题 4.6.1 电路如图题4.6.1所示。设两管的 =100，VBEQ = 0.7V， 试求：1ICQ1、VCEQ1、ICQ2、VCEQ2；2Av1、Av2、Av、Ri和Ro。

多级放大电路 输入级—Ri 中间放大级—AV  输出级—Ro  共集、共射 共射、共基 共集 第4章 场效应管 2个信号相减 直接耦合零漂 RL特别小 第4章 场效应管 第6.2节 差分放大电路 第6.1节 电流源 第5章 功率放大电路 性能改善 第8、9、10章 运算放大器应用 各种功能电路 第6章 集成运算放大器 第7章 反馈技术、方法

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。 4.7 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 (1) 频率响应表达式: (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 3. AV随 f 变化的原因 放大电路中有电容、电感等电抗元件，其阻抗随 f 变化而变化

1.为什么要研究频率响应 2. 频率响应的分析任务 中频区 低频区 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。 高频区 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 幅度失真 线性失真 相位失真 2. 频率响应的分析任务 （1）频率响应表达式: （2）画出对数频率响应曲线 （3）带宽BW、上限频率 f H、下限频率f L

频率失真 线性失真 幅度失真 相位失真

3. AV随 f 变化的原因 分析方法（思路）… 放大电路中有电容、电感等电抗元件， 其阻抗随f 变化而变化 前面的分析中，隔直电容 处理为: 直流开路;交流短路 C1 Rb vi Rc RL 固定偏流共射极放大电路 计算电容的电抗：（C1=20F） f Xc1 1Hz 7962 10Hz 796.2  100Hz 79.62 1kHz 7.962 10kHz 0.796 100kHz 0.08 1MHz 0.008 Rb >> rbe f   Xc1  Ib AV  f <100Hz Xc1 与rbe = 863 不能短路 f 100Hz Xc1 <<rbe = 863 可以短路 分析方法（思路）…

4.7 放大电路的频率响应 4.7.1 单时间常数RC电路的频率响应 4.7.2 单级放大电路的高频响应 4.7.4 单级放大电路的低频响应 4.7 放大电路的频率响应 4.7.1 单时间常数RC电路的频率响应  RC低通电路的频率响应 研究放大电路的动态指标（主要是增益）随信号频率变化时的响应。 Ri和Ro类似  RC高通电路的频率响应 4.7.2 单级放大电路的高频响应 4.7.4 单级放大电路的低频响应  低频等效电路  低频响应 4.7.4 多级放大电路的频率响应  多级放大电路的增益 （电路理论中的稳态分析）  多级放大电路的频率响应

4.7.1 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: ③确定上限频率 f H、下限频率f L （带宽BW） ②画出对数频率响应曲线 先求增益的传递函数： （一阶） 再令 （变换到频域） 且 （特征频率—时间常数对应的频率） 则 幅频响应 相频响应

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） 近似讨论： 幅频响应 水平线 斜率为 20dB/十倍频程 的直线

1. RC高通电路的频率响应 ②画出对数频率响应曲线 近似讨论： ③确定上限频率 f H、下限频率f L （带宽BW） 相频响应 因为 所以 低频时，输出超前输入 表示输出与输入的相位差 ③确定上限频率 f H、下限频率f L （带宽BW） （特征频率—时间常数）

4.7.1 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 传函： 频率响应 表达式: 幅频响应 相频响应

2. RC低通电路的频率响应 （波特图） 1. 从物理意义上解释低通电路 2. 稳态分析方法 3. 增益与传递函数 4. 复数的模与相角

4.7.3 单级放大电路的低频响应 分析举例1：习题4.4.2 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 4.7.3 单级放大电路的低频响应 分析举例1：习题4.4.2 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 Rb vi Rc RL 固定偏流共射极放大电路 (b) 输出回路： 诺顿戴维南

4.7.3 单级放大电路的低频响应 分析举例1： ③求频响表达式

分析举例1： 4.7.3 单级放大电路的低频响应 ④画波特图 ⑤确定 f H、f L （BW） 下限频率取决于 即 更精确的关系：

分析举例2： ①求静态工作点 ②画低频小信号等效电路 ③电路变换 结论：Ce是决定低频响应的 主要因素 4.7.3 单级放大电路的低频响应 4.7.3 单级放大电路的低频响应 分析举例2： 图4.7.13（131页） ①求静态工作点 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 (c) Ce 折算 (c) 输出回路：诺顿戴维南 结论：Ce是决定低频响应的 主要因素 (a),(b) 2条假设突出考察Ce的影响

分析举例2： 4.7.3 单级放大电路的低频响应 ⑤确定 f H、f L （BW） ④求频响表达式 问题？ 则 中频增益

4.7.2 单级放大电路的高频响应 1. BJT的高频小信号建模 2. 共射极放大电路的高频响应 3. 共基极放大电路的高频响应 4.7.2 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

4.7.2 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 互导

1. BJT的高频小信号建模 ③模型参数的获得 (1) 2个电容 (2) 2个电阻rbb’、rb’e (3) 互导gm 4.7.2 单级放大电路的高频响应 ③模型参数的获得 fT — 特征频率，查手册 (1) 2个电容 公式计算 查手册 低频时，电容开路 (2) 2个电阻rbb’、rb’e 2个模型等效 所以 测rbe，计算 查手册 (3) 互导gm

4.7.2 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 即 根据混合模型得 当 时， 所以 低频时

1. BJT的高频小信号建模 ④的频率响应 的幅频响应 令 则 ——共发射极截止频率 ——特征频率 ——共基极截止频率 4.7.2 单级高频响应 1. BJT的高频小信号建模 ④的频率响应 的幅频响应 令 则 ——共发射极截止频率 ——特征频率 ——共基极截止频率

问题？ 2. 共射极放大电路的高频响应 分析举例1：习题4.4.2 分析过程： ①求静态工作点 ②画小信号等效电路(保留电容) 2. 共射极放大电路的高频响应 4.7.2 单级放大电路的高频响应 分析举例1：习题4.4.2 已知: 分析过程： ①求静态工作点 ②画小信号等效电路(保留电容) 混合模型 问题？ 所有电容一起分析？

思路：分3个频段进行频响分析，然后再合成 2. 共射极放大电路的高频响应 计算电容的电抗： 低频区： （低频响应） 隔直电容必须考虑 2. 共射极放大电路的高频响应 计算电容的电抗： 低频区： （低频响应） 隔直电容必须考虑 结电容开路（X  ） f (Hz) Xc1 Xcb’e Xcb’c 1 3185 6805M 318471M 10 318.5 681M 31847M 100 31.85 68.1M 3185M 1k 3.2 6.81M 319M 10k 0.32 681k 31.9M 100k 0.032 68.1k 3.19M 1M 3.2m 6.81k 319k 10M 0.32m 681 32k 100M 0.03m 68.1 3.2k C   f L  BW  中频区 隔直电容短路（X  0） 结电容开路（X  ） 高频区： （高频响应） 隔直电容短路（X  0） 结电容必须考虑 C   f H  BW  思路：分3个频段进行频响分析，然后再合成

2. 共射极放大电路的高频响应 分析举例1：习题4.4.2 分析过程： ①求静态工作点 ②画高频小信号等效电路 ③电路变换 2. 共射极放大电路的高频响应 分析举例1：习题4.4.2 已知: 分析过程： ①求静态工作点 ②画高频小信号等效电路 ③电路变换 (a) Rb=300k >> Rs =500 与图4.7.8(b)相同

2. 共射极放大电路的高频响应 ③电路变换 密勒电容 密勒效应 与图4.7.8(b)相同 2. 共射极放大电路的高频响应 与图4.7.8(b)相同 ③电路变换 (a) Rb=300k >> Rs =500 (b) 用密勒定理对Cb’c作等效拆分 CM 密勒电容 密勒效应

2. 共射极放大电路的高频响应 ③电路变换 fH = ④确定 f H、f L （BW） 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 (c) 从Cb’e向左做戴维南等效 fH = (d) 输出回路：诺顿戴维南 ④确定 f H、f L （BW）

2. 共射极放大电路的高频响应 ⑤求频响表达式 中频增益

2. 共射极放大电路的高频响应 ⑥完整的频响表达式及波特图 中频增益

4.7.2 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 BJT 一旦确定， 带宽增益积基本为常数 # 如何提高带宽？

3. 共基极放大电路的高频响应 ①高频等效电路

3. 共基极放大电路的高频响应 ②高频响应 忽略 列 e 点的KCL 而 所以电流增益为 电压增益为 其中 其中 特征频率 4.7.2 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 列 e 点的KCL 而 所以电流增益为 电压增益为 其中 其中 特征频率

4.7.4 多极放大电路的频率响应 1. 多级放大电路的增益 • 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 4.7.4 多极放大电路的频率响应 1. 多级放大电路的增益 • 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

4.7.4 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 4.7.4 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 两级的增益为 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

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