晶体管放大器
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主要参考书
学习晶体管放大器的意义
第三讲 晶体管电路设计
1. 晶体管放大器基础 2. 设计与实验 3. 增强输出的电路 4. 拓宽频率特性 5. 负反馈放大器 6. 差分放大器 7. 场效应管基础
放大器的定义
放大器的性能指标
空载输出
1.放大倍数
有载输出
2.输入阻抗
3.输出阻抗
4.通频带
5.最大输出幅度/功率 6.效率 7.非线性失真系数
日本三极管的命名规则
第一部分：用数字表示器件有效电极数目或类型。0-光电（即光敏） 二极管三极管及上述器件的组合管、1-二极管、2三极或具有两个pn 结的其他器件、3-具有四个有效电极或具有三个pn结的其他器件、 ┄┄依此类推。 第二部分：日本电子工业协会JEIA注册标志。S-表示已在日本电子 工业协会JEIA注册登记的半导体分立器件。 第三部分：用字母表示器件使用材料极性和类型。A-PNP型高频管 、B-PNP型低频管、C-NPN型高频管、D-NPN型低频管、F-P控制 极可控硅、G-N控制极可控硅、H-N基极单结晶体管、J-P沟道场效 应管、K-N沟道场效应管、M-双向可控硅。 第四部分：用数字表示在日本电子工业协会JEIA登记的顺序号。两 位以上的整数-从“11”开始，表示在日本电子工业协会JEIA登记的 顺序号；不同公司的性能相同的器件可以使用同一顺序号；数字越大 ，越是近期产品。 第五部分：用字母表示同一型号的改进型产品标志。A、B、C、D、 E、F表示这一器件是原型号产品的改进产品。
检测
判断CE极
判断硅管和锗管
利用硅管PN结与锗管PN结正、反向电阻的差 异，可以判断不知型号的三极管是硅管还是锗 管。 用万用表的R×1KΩ档，测发射极与基极间和 集电极与基极间的正向电阻，硅管大约在3～ 10KΩ之间，锗管大约在500～1KΩ之间
极间的反向电阻，硅管一般大于500K，锗管
hre和hoe都很小，常忽略它们的影响。
单管电路静态工作点计算
VBB=1.2V, VCC=10V, Rb=22kΩ, Rc=5kΩ, β= 50
h参数适用范围
单管放大器特性计算
VBB=1.2V, VCC=10V, Rb=22kΩ, Rc=5kΩ
晶体三极管电路连接图
BJT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；
低电压、低损耗放大器
两相信号发生器
高频增强电路
高频电容应尽量靠近E极， 引脚尽量短
调谐放大器
中频电路：电容/电感中心 抽头，阻抗匹配
第二讲 晶体管电路设计
1. 晶体管放大器基础 2. 设计与实验 3. 增强输出的电路 4. 拓宽频率特性
5. 负反馈放大器
6. 差分放大器
7. 场效应管基础
8. 附录：万用表基础
放大电路实验
电路分析
近似计算：由于ib<<iC(iE)，可以忽略，iC≈iE
交流放大倍数
(VBE=0.6V)
直流工作点计算
三极管电路设计
分析需求 选择晶体管 确定工作点 确定RC与RE电阻 设计偏置电路 确定耦合电容 确定去耦电容
1. 需求分析
2. 确定电源电压
晶体三极管的检测
1.判断晶体三极管的管脚
2.判断硅管和锗管
3.测量三极管的直流放大倍数
判断晶体三极管的管脚 —
模拟万用表
将万用表置于电阻R×1KΩ档，用万用表的黑表笔接晶体管的某一管 脚（假设它是基极），用红表笔分别接另外的两个电极。如果表针 指示的两个阻值都很小，那么黑表笔所接的那一个脚便是NPN型管的 基极；如果表针指示的两个阻值都很大，那么黑表笔所接的那一个 脚便是PNP型管的基极。如果表针指示的阻值一个很大，一个很小， 那么黑表笔所接的管脚肯定不是三极管的基极，要换另一个管脚再
第二讲 晶体管电路设计
1. 晶体管放大器基础
1. 三极管工作原理 2. 三极管的识别 3. 三极管的检测
晶体三极管
–
点开关元器件。
——
静态工作点的图解分析
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。
共射极放大电路
分析流程
首先，画出直流通路
列输入回路方程 vBE VBB iB Rb
– 取2V
降低温度影 响，VBE约为 0.6V，温度 系数约为2.5mV/℃
防止三极管饱和
– 1V<RE压降<电源电压/(放大倍数+1)=2.5V
RE= 2V/1mA=2kΩ RC=5*RE=10kΩ
三极管的工作条件
<< PC=600mW
三极管工作点选择方法
VCC=15V → VC=VRC=VCC/2=7.5V → RC=VRC/1mA=7.5kΩ → VRE=VRC/A=1.5V → RE=1.5kΩ
共集电极电路特性
Av 1
] Ri Rb //[rbe (1 β ) RL
Rs rbe Ro Re // 1 β
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
共基极放大电路
静态工作点
Rb2 VCC Rb1 Rb2
3.选择晶体管
极限参数
工作频率
放大倍数
噪声系数
饱和电压
2N3904极限参数
2N3904电特性
工作电流对电性能的影响
确定工作点
一般工作在甲类工作模式下，以避免单管失真 没有特殊要求时一般选择0.1-10mA静态电流
– 本电路选择为1mA，以方便计算
对于图中电路，要求
国产三极管命名规则
美国产三极管型号命名方法
第一部分：用符号表示器件用途的类型。JAN-军级
– JANTX-特军级；JANTXV-超特军级；JANS-宇航级；（无）非军用品。
第二部分：用数字表示pn结数目。
– 1-二极管；2-三极管；3-三个pn结器件；n-依次类推
第三部分：美国电子工业协会（EIA）注册标志。
极限参数
– 集电极最大允许电流（ICM) – 集电极、发射极间的最大允许反向电压（BVce0）
– 集电极最大允许功耗(PCM)
特征频率
– β下降到1时的频率,一般比电路工作频率至少要高3倍以上。
晶体三极管的识别
三极管分类
三极管的命名与识别
三极管的检测
晶体三极管封装
外形与引脚分布
缓冲级。
共基极放大电路： 只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电阻小，
输出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好，常用于高频或宽频带低输入
阻抗的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能。
三极管的技术参数
电流放大系数β
极间反向电流
– 集电极反向饱和电流Icb0：指发射极开路时，集电极加反向电压时 的反向电流，应该很小。 – 穿透电流Ice0：指基极开路时，c-e间加反向电压时的反向电流，应 该很小。 – 两者之间满足：Ice0= (1+β) Icb0
小信号等效电路
rbe Ri Re || 1 β
Ro Rc
三极管基本电路特性表
三种组态的特点及用途
共射极放大电路：
电压和电流增益都大于1，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集 电极电阻有很大关系。适用于低频情况下，作多级放大电路的中间级。
共集电极放大电路：
只有电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。在三种组态中 ，输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好。可用于输入级、输出级或
数字式万用表判断管脚
利用数字万用表不仅可以判别三极管管脚极性、测量管子 的共发射极电流放大系数hFE，还可以鉴别硅管与锗管。 由于数字万用表电阻挡的测试电流很小，所以不适用于检 使用二极管挡或hFE 将数字万用表置于二极管挡位，红表笔固定任接某个引脚 ，用黑表笔依次接触另外两个引脚。如果两次显示值均小 于1V或都显示溢出符号“OL”或“1”（视不同的数字 万用表而定），则红表笔所接的引脚就是基极B。如果在 两次测试中，一次显示值小于1V，另一次显示溢出符号 “OL”或“1”，则表明红表笔接的引脚不是基极B，应 基极B为止。
VBQ
I CQ I EQ
VBQ VBEQ Re
VCEQ VCC I CQ Rc I EQ Re VCC I CQ ( Rc Re )
I BQ I CQ β
直流通路与射极偏置电路相同
动态特性
vo βR 'L Av vi rbe
Rc // RL RL
基极偏置电路设计
VB=VE+0.6V=2.1V VR2=2.1V, VR1=15-2.1V=12.9V
R2=21kΩ R1=129kΩ
E24等级 电阻
误差小于2%
R2=20kΩ R1=120kΩ
耦合电容的设计
确定电源去耦电容
入门
电路性能测试
输入阻抗 输出阻抗 放大倍数与频率特性 噪声特性
列输出回路方程（直流负载线） VCE=VCC－iCRc
直流通路
在输入特性曲线上，作出直线 vBE VBB iB Rb ，两线的交点
即是Q点，得到IBQ。
在输出特性曲线上，作出直流负载线 VCE=VCC－iCRc，与IBQ
曲线的交点即为Q点，从而得到VCEQ 和ICQ。
静态工作点对波形失真的影响
截止失真的波形
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。
总谐波失真(THD,Total Harmonics
Distortion)
放大倍数与频率特性
实测放大倍数为12.5dB（约4.4倍），比设计增益 14dB（5倍）略小
高频截止频率
远远低于fT 三极管的分布电容
电路封装
主要原因在于米勒效应
高频特性分析
E B
CBiblioteka Baidu
P
N N
提高放大器增益
等效电路法分析单管放大器
晶体管等效模型
– h参数小信号模型
三种基本电路特性
等效线性双口网络
h参数方程
共射电路h参数
晶体管等效电路
BJT在共射连接时，其H参数的数量级一般为
hie hre 103 103 ~ 104 he 2 5 h h 10 10 S fe oe
一般大于1000KΩ左右。
测量三极管的直流放大倍数
将万用表的功能选择开关调到HFE处，调零 把三极管的三个电极正确的放到万用表的面板上的四个小
孔中PNP（P）或NPN（N）的e、b、c处，
在表头内部的刻盘上有HFE的指示数，即是测量三极管的 直流放大倍数 倍数大的表示e/c判断正确，小（一般<10）表示e/c接反
0.600-0.800V 所测三极管属于硅NPN型中、小功率管。其中显示数值 较大 发射极。如果显示屏上的 数值都显示为0.400-0.600V 硅NPN 型大功率管
都显示溢出符号“OL”或“1
0.400V 0.400V 锗管。 硅PNP型
第讲 晶体管电路设计
1. 晶体管放大器基础 2. 设计与实验
– N-该器件已在美国电子工业协会（EIA）注册登记。
第四部分：美国电子工业协会登记顺序号。
– 多位数字-该器件在美国电子工业协会登记的顺序号。
第五部分：用字母表示器件分档。
– A、B、C、D、┄┄-同一型号器件的不同档别。
如：JAN2N3251A表示PNP硅高频小功率开关三极管，JAN-军级、 2-三极管、N-EIA注册标志、3251-EIA登记顺序号、A-2N3251A档。
共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示。
共集电极放大电路
也称为射极输出器
静态工作点
由
VCC I BQ Rb VBEQ I EQ Re
I EQ (1 β ) I BQ
I BQ VCC VBEQ Rb (1 β ) Re
得
I CQ β I BQ
VCEQ VCC IEQ Re VCC ICQ Re
射极跟随器
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
输出电压基本不受负载影响
学习晶体管放大器的意义
第三讲 晶体管电路设计
1. 晶体管放大器基础 2. 设计与实验 3. 增强输出的电路 4. 拓宽频率特性 5. 负反馈放大器 6. 差分放大器 7. 场效应管基础
放大器的定义
放大器的性能指标
空载输出
1.放大倍数
有载输出
2.输入阻抗
3.输出阻抗
4.通频带
5.最大输出幅度/功率 6.效率 7.非线性失真系数
日本三极管的命名规则
第一部分：用数字表示器件有效电极数目或类型。0-光电（即光敏） 二极管三极管及上述器件的组合管、1-二极管、2三极或具有两个pn 结的其他器件、3-具有四个有效电极或具有三个pn结的其他器件、 ┄┄依此类推。 第二部分：日本电子工业协会JEIA注册标志。S-表示已在日本电子 工业协会JEIA注册登记的半导体分立器件。 第三部分：用字母表示器件使用材料极性和类型。A-PNP型高频管 、B-PNP型低频管、C-NPN型高频管、D-NPN型低频管、F-P控制 极可控硅、G-N控制极可控硅、H-N基极单结晶体管、J-P沟道场效 应管、K-N沟道场效应管、M-双向可控硅。 第四部分：用数字表示在日本电子工业协会JEIA登记的顺序号。两 位以上的整数-从“11”开始，表示在日本电子工业协会JEIA登记的 顺序号；不同公司的性能相同的器件可以使用同一顺序号；数字越大 ，越是近期产品。 第五部分：用字母表示同一型号的改进型产品标志。A、B、C、D、 E、F表示这一器件是原型号产品的改进产品。
检测
判断CE极
判断硅管和锗管
利用硅管PN结与锗管PN结正、反向电阻的差 异，可以判断不知型号的三极管是硅管还是锗 管。 用万用表的R×1KΩ档，测发射极与基极间和 集电极与基极间的正向电阻，硅管大约在3～ 10KΩ之间，锗管大约在500～1KΩ之间
极间的反向电阻，硅管一般大于500K，锗管
hre和hoe都很小，常忽略它们的影响。
单管电路静态工作点计算
VBB=1.2V, VCC=10V, Rb=22kΩ, Rc=5kΩ, β= 50
h参数适用范围
单管放大器特性计算
VBB=1.2V, VCC=10V, Rb=22kΩ, Rc=5kΩ
晶体三极管电路连接图
BJT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；
低电压、低损耗放大器
两相信号发生器
高频增强电路
高频电容应尽量靠近E极， 引脚尽量短
调谐放大器
中频电路：电容/电感中心 抽头，阻抗匹配
第二讲 晶体管电路设计
1. 晶体管放大器基础 2. 设计与实验 3. 增强输出的电路 4. 拓宽频率特性
5. 负反馈放大器
6. 差分放大器
7. 场效应管基础
8. 附录：万用表基础
放大电路实验
电路分析
近似计算：由于ib<<iC(iE)，可以忽略，iC≈iE
交流放大倍数
(VBE=0.6V)
直流工作点计算
三极管电路设计
分析需求 选择晶体管 确定工作点 确定RC与RE电阻 设计偏置电路 确定耦合电容 确定去耦电容
1. 需求分析
2. 确定电源电压
晶体三极管的检测
1.判断晶体三极管的管脚
2.判断硅管和锗管
3.测量三极管的直流放大倍数
判断晶体三极管的管脚 —
模拟万用表
将万用表置于电阻R×1KΩ档，用万用表的黑表笔接晶体管的某一管 脚（假设它是基极），用红表笔分别接另外的两个电极。如果表针 指示的两个阻值都很小，那么黑表笔所接的那一个脚便是NPN型管的 基极；如果表针指示的两个阻值都很大，那么黑表笔所接的那一个 脚便是PNP型管的基极。如果表针指示的阻值一个很大，一个很小， 那么黑表笔所接的管脚肯定不是三极管的基极，要换另一个管脚再
第二讲 晶体管电路设计
1. 晶体管放大器基础
1. 三极管工作原理 2. 三极管的识别 3. 三极管的检测
晶体三极管
–
点开关元器件。
——
静态工作点的图解分析
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。
共射极放大电路
分析流程
首先，画出直流通路
列输入回路方程 vBE VBB iB Rb
– 取2V
降低温度影 响，VBE约为 0.6V，温度 系数约为2.5mV/℃
防止三极管饱和
– 1V<RE压降<电源电压/(放大倍数+1)=2.5V
RE= 2V/1mA=2kΩ RC=5*RE=10kΩ
三极管的工作条件
<< PC=600mW
三极管工作点选择方法
VCC=15V → VC=VRC=VCC/2=7.5V → RC=VRC/1mA=7.5kΩ → VRE=VRC/A=1.5V → RE=1.5kΩ
共集电极电路特性
Av 1
] Ri Rb //[rbe (1 β ) RL
Rs rbe Ro Re // 1 β
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
共基极放大电路
静态工作点
Rb2 VCC Rb1 Rb2
3.选择晶体管
极限参数
工作频率
放大倍数
噪声系数
饱和电压
2N3904极限参数
2N3904电特性
工作电流对电性能的影响
确定工作点
一般工作在甲类工作模式下，以避免单管失真 没有特殊要求时一般选择0.1-10mA静态电流
– 本电路选择为1mA，以方便计算
对于图中电路，要求
国产三极管命名规则
美国产三极管型号命名方法
第一部分：用符号表示器件用途的类型。JAN-军级
– JANTX-特军级；JANTXV-超特军级；JANS-宇航级；（无）非军用品。
第二部分：用数字表示pn结数目。
– 1-二极管；2-三极管；3-三个pn结器件；n-依次类推
第三部分：美国电子工业协会（EIA）注册标志。
极限参数
– 集电极最大允许电流（ICM) – 集电极、发射极间的最大允许反向电压（BVce0）
– 集电极最大允许功耗(PCM)
特征频率
– β下降到1时的频率,一般比电路工作频率至少要高3倍以上。
晶体三极管的识别
三极管分类
三极管的命名与识别
三极管的检测
晶体三极管封装
外形与引脚分布
缓冲级。
共基极放大电路： 只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电阻小，
输出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好，常用于高频或宽频带低输入
阻抗的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能。
三极管的技术参数
电流放大系数β
极间反向电流
– 集电极反向饱和电流Icb0：指发射极开路时，集电极加反向电压时 的反向电流，应该很小。 – 穿透电流Ice0：指基极开路时，c-e间加反向电压时的反向电流，应 该很小。 – 两者之间满足：Ice0= (1+β) Icb0
小信号等效电路
rbe Ri Re || 1 β
Ro Rc
三极管基本电路特性表
三种组态的特点及用途
共射极放大电路：
电压和电流增益都大于1，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集 电极电阻有很大关系。适用于低频情况下，作多级放大电路的中间级。
共集电极放大电路：
只有电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。在三种组态中 ，输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好。可用于输入级、输出级或
数字式万用表判断管脚
利用数字万用表不仅可以判别三极管管脚极性、测量管子 的共发射极电流放大系数hFE，还可以鉴别硅管与锗管。 由于数字万用表电阻挡的测试电流很小，所以不适用于检 使用二极管挡或hFE 将数字万用表置于二极管挡位，红表笔固定任接某个引脚 ，用黑表笔依次接触另外两个引脚。如果两次显示值均小 于1V或都显示溢出符号“OL”或“1”（视不同的数字 万用表而定），则红表笔所接的引脚就是基极B。如果在 两次测试中，一次显示值小于1V，另一次显示溢出符号 “OL”或“1”，则表明红表笔接的引脚不是基极B，应 基极B为止。
VBQ
I CQ I EQ
VBQ VBEQ Re
VCEQ VCC I CQ Rc I EQ Re VCC I CQ ( Rc Re )
I BQ I CQ β
直流通路与射极偏置电路相同
动态特性
vo βR 'L Av vi rbe
Rc // RL RL
基极偏置电路设计
VB=VE+0.6V=2.1V VR2=2.1V, VR1=15-2.1V=12.9V
R2=21kΩ R1=129kΩ
E24等级 电阻
误差小于2%
R2=20kΩ R1=120kΩ
耦合电容的设计
确定电源去耦电容
入门
电路性能测试
输入阻抗 输出阻抗 放大倍数与频率特性 噪声特性
列输出回路方程（直流负载线） VCE=VCC－iCRc
直流通路
在输入特性曲线上，作出直线 vBE VBB iB Rb ，两线的交点
即是Q点，得到IBQ。
在输出特性曲线上，作出直流负载线 VCE=VCC－iCRc，与IBQ
曲线的交点即为Q点，从而得到VCEQ 和ICQ。
静态工作点对波形失真的影响
截止失真的波形
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。
总谐波失真(THD,Total Harmonics
Distortion)
放大倍数与频率特性
实测放大倍数为12.5dB（约4.4倍），比设计增益 14dB（5倍）略小
高频截止频率
远远低于fT 三极管的分布电容
电路封装
主要原因在于米勒效应
高频特性分析
E B
CBiblioteka Baidu
P
N N
提高放大器增益
等效电路法分析单管放大器
晶体管等效模型
– h参数小信号模型
三种基本电路特性
等效线性双口网络
h参数方程
共射电路h参数
晶体管等效电路
BJT在共射连接时，其H参数的数量级一般为
hie hre 103 103 ~ 104 he 2 5 h h 10 10 S fe oe
一般大于1000KΩ左右。
测量三极管的直流放大倍数
将万用表的功能选择开关调到HFE处，调零 把三极管的三个电极正确的放到万用表的面板上的四个小
孔中PNP（P）或NPN（N）的e、b、c处，
在表头内部的刻盘上有HFE的指示数，即是测量三极管的 直流放大倍数 倍数大的表示e/c判断正确，小（一般<10）表示e/c接反
0.600-0.800V 所测三极管属于硅NPN型中、小功率管。其中显示数值 较大 发射极。如果显示屏上的 数值都显示为0.400-0.600V 硅NPN 型大功率管
都显示溢出符号“OL”或“1
0.400V 0.400V 锗管。 硅PNP型
第讲 晶体管电路设计
1. 晶体管放大器基础 2. 设计与实验
– N-该器件已在美国电子工业协会（EIA）注册登记。
第四部分：美国电子工业协会登记顺序号。
– 多位数字-该器件在美国电子工业协会登记的顺序号。
第五部分：用字母表示器件分档。
– A、B、C、D、┄┄-同一型号器件的不同档别。
如：JAN2N3251A表示PNP硅高频小功率开关三极管，JAN-军级、 2-三极管、N-EIA注册标志、3251-EIA登记顺序号、A-2N3251A档。
共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示。
共集电极放大电路
也称为射极输出器
静态工作点
由
VCC I BQ Rb VBEQ I EQ Re
I EQ (1 β ) I BQ
I BQ VCC VBEQ Rb (1 β ) Re
得
I CQ β I BQ
VCEQ VCC IEQ Re VCC ICQ Re
射极跟随器
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
输出电压基本不受负载影响