晶体管及其基本放大电路-5
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晶体管放大电路及组成原理
VCC
ui
RB
C1
RC C2
T
RL uo
VCC
RB
RC
IB
IC
UBE
T UCE
2.3 放大电路的静态分析
2.3.2 估算法在放大电路静态分析中的应用
由输入回路方程
RB
VCC=IBRB+UBE
得
IBQ
VCC
UBEQ RB
VCC
RC IC
IB
UBE
T UCE
式中，|UBEQ |凡硅管可取为0.7 V、锗管0.3 V。
VCC
RC
RB
C2
ui
C1Leabharlann B CT uCE RLuo
uB E
式中 VCC UCEQ ICQ RL
2.4 放大电路的动态分析
iC
VCC / RC M a
直流负载线
ICQ
交流负载线
式 uCE VCC iC RL
O
VCC UCEQ ICQ RL
1 / RL 1 / RC
Qo
b b P
直流负载线与晶体管输出特性曲 线的交点，即为放大电路的输出 回路的静态工作点Qo。
VCC
RB
RC
IB
IC
UBE
T UCE
iC
VCC / RC
M
ICQ
输出 特性 O 曲线
直流负载线
Qo
N
U CEQ
IBQ
uCE
VCC
2.3 放大电路的静态分析
【例】 放大电路如图所示，已
知 VCC=12V ， RB=360kW ，
根据输入信号的频率， 将电抗极小的大电容、 小电感短路， 电抗极大的小电容、 大电感开路， 而电抗不容忽略的电容、 电感保留， 且直流电源对地短路(因其内阻极小)， 便得交流 通路。
晶体三极管及其基本放大电路
22
2.4、三极管的主要参数
• 1、电流放大系数 • i)共射极电流放大系数
直流电流放大系数 IC
IB
交流电流放大系 数 Vic
Vib
h（ fe 高频）
一般工作电流不十分大的情况下,可认为
Ma Liming
Electronic Technique
23
ii)共基极电流放大系数
共基极直流电流放大系数
3
6
9
IB=0 12 vCE(V)
区时, 有:VB>VC Rb
+
－
UBB
Ma Liming
+ 对于PNP型三极管,工作在饱和区 UCC 时, 有:VB<VC<VE
－
Electronic Technique
13
例:如图，已知三极管工作在放大状态, 求:1).是NPN结构还是PNP结构?
Ma Liming
Electronic Technique
20
方法二：用万用表的 hFE档检测 值
1. 拨到 hFE挡。
2.将被测晶体管的三个引脚分别插入相应的插孔 中（TO-3封装的大功率管，可将其3个电极接 出3根引线，再插入插孔），三个引脚反过来 再插一次，读数大的为正确的引脚。
3.从表头或显示屏读出该管的电流放大系数。
N
b
c PV
Rb
eN
+
－
UBB
Ma Liming
+
UCC 对于PNP型三极管,工作在放大区 － 时, 有:VC<VB<VE
Electronic Technique
10
iC(mA ) 4 3
2 1
双极型晶体三极管及其基本放大电路
3、三极管放大电路共有三种基本接法：共射、共集和共基电路。 其中共射电路能放大电压和电流，输入与输出反相，应用广 泛。共集电路无电压放大能力，能放大电流，因为其输入电 阻大，输出电阻小，多用作输入级，输出级及缓冲级。共基 电路能放大电压，无电流放大能力，且其输入电阻小，输出 电阻大，一般只用作高频放大。
4、多级放大电路的耦合方式有阻容耦合、变压器耦合、直接耦 合等类型。前级输出即为后级的输入，前级的输出电阻是后 级的信号源内阻，后级的输入电阻是前级的负载电阻。放大 电路的总增益为各级放大倍数的乘积；输入电阻是第一级电 路的输入电阻，输出电阻是最后一级电路的输出电阻。
5、复合管放大电路的分析可以等效成单管放大电路的分析。
模拟电子技术
ห้องสมุดไป่ตู้
双极型晶体三极管及其基本放大电路
晶体管的结构、原理及特性曲线→放大电路的分析方法→由 晶体管构成的三种基本放大电路→多级放大电路和复合管的 分析→放大电路的频率响应。 1、晶体管按照结构分成和两种，按材料分成硅管和锗管，由 于硅管的温度特性较好，所以硅管应用广泛。 晶体管有三种工作状态：
多级放大电路的级数越多，通频带越窄。
模拟电子技术
由于电路中的电抗元件对不同频率的输入信号呈现的电抗值 不同，电路的电压放大倍数是信号频率的函数，即频率响应。 频率响应分为幅频特性和相频特性，可以用波特图表示。
6、单级放大电路的频率响应：在中频段基本与频率无关；在低 频段，电压放大倍数随频率的降低而减小，输出电压与输入 电压之间的相移也发生变化；在高频段，电压放大倍数随频 率的升高而减小，相移也发生变化。
2、放大电路的分析方法有图解法和微变等效模型法两种。图解 法主要用来分析失真和静态工作点，工程计算中主要使用微 变等效模型法。 晶体管的模型有两种，低频为h参数等效模型，高频为混合π 模型。 分析放大电路的步骤为先直流，后交流。即先用直流通路计 算静态工作点，后画出交流通路，用低频小信号模型计算电 压放大倍数、输入电阻和输出电阻等交流参数。 由于静态工作点影响电路的性能，故实用放大电路都要有静 态工作点稳定的措施。
4、多级放大电路的耦合方式有阻容耦合、变压器耦合、直接耦 合等类型。前级输出即为后级的输入，前级的输出电阻是后 级的信号源内阻，后级的输入电阻是前级的负载电阻。放大 电路的总增益为各级放大倍数的乘积；输入电阻是第一级电 路的输入电阻，输出电阻是最后一级电路的输出电阻。
5、复合管放大电路的分析可以等效成单管放大电路的分析。
模拟电子技术
ห้องสมุดไป่ตู้
双极型晶体三极管及其基本放大电路
晶体管的结构、原理及特性曲线→放大电路的分析方法→由 晶体管构成的三种基本放大电路→多级放大电路和复合管的 分析→放大电路的频率响应。 1、晶体管按照结构分成和两种，按材料分成硅管和锗管，由 于硅管的温度特性较好，所以硅管应用广泛。 晶体管有三种工作状态：
多级放大电路的级数越多，通频带越窄。
模拟电子技术
由于电路中的电抗元件对不同频率的输入信号呈现的电抗值 不同，电路的电压放大倍数是信号频率的函数，即频率响应。 频率响应分为幅频特性和相频特性，可以用波特图表示。
6、单级放大电路的频率响应：在中频段基本与频率无关；在低 频段，电压放大倍数随频率的降低而减小，输出电压与输入 电压之间的相移也发生变化；在高频段，电压放大倍数随频 率的升高而减小，相移也发生变化。
2、放大电路的分析方法有图解法和微变等效模型法两种。图解 法主要用来分析失真和静态工作点，工程计算中主要使用微 变等效模型法。 晶体管的模型有两种，低频为h参数等效模型，高频为混合π 模型。 分析放大电路的步骤为先直流，后交流。即先用直流通路计 算静态工作点，后画出交流通路，用低频小信号模型计算电 压放大倍数、输入电阻和输出电阻等交流参数。 由于静态工作点影响电路的性能，故实用放大电路都要有静 态工作点稳定的措施。
场效应管及其放大电路(5)
氧化硅，故又称金属-氧化物-半导体场效应管，简
称MOS场效应管。
源极S 栅极G 漏极D
金属电极
SiO2绝缘层
符号： D
G
P型硅衬底
高掺杂N区
S 由于栅极是绝缘的，栅极电流几乎为零，输入电
阻很高，最高可达1014 。
2021/4/3
3
(2) N沟道增强型管的工作原理 由结构图可见，N+型漏区和N+型源区之间被P型
当UGS UGS(th）后，场效 应管才形成导电沟道，
开始导通，若漏–源之间 加上一定的电压UDS，则 有漏极电流ID产生。在 一定的UDS下漏极电流ID 的大小与栅源电压UGS有 关。所以，场效应管是
一种电压控制电流的器
件。
–ED +
S
EG
–UG+S G
D
N+
N+
P型硅衬底
N型导电沟道
在一定的漏–源电压UDS下，使管子由不导通变 为导通的临界栅源电压称为开启电压UGS(th）。
输出电阻
ri RG ( RG1 // RG2) rO RD
RG是为了提 高输入电阻ri 而设置的。
2021/4/3
24
由于晶体管的输出特性具有恒流输出特性，漏
源电阻(即场效晶体管的输出电阻)：
rds
ID/mA
ΔU DS ΔI D
uGS C
rds是很高的，在共源极放 大电路中，漏级电阻RD与 管子的输出电阻rds并联。
增尽强 型型 ：： 当当UGUS＝GS＝0时0时，，存没在有导导电电沟沟道道，，IDI0D＝。0。耗
2021/4/3
16
3. 场效应管的主要参数
(1) 开启电压 UGS(th)：是增强型MOS管的参数
晶体管及其基本放大电路
N(发射区) 发射结
E
BJT示意图
BJT结构特点
• 发射区的掺杂浓度最高 ( N+ )；
• 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。
BJT三个区的作用：
CB E
发射区：发射载流子
集电区：收集载流子 基区：传送和控制载流子
P N+ N-Si
7.1.1 BJT的结构简介
基区：传送和控制载流子
（以NPN为例）
IE=IB+ IC IC= INC+ ICBO
动画示意
放大状态下BJT中载流子的传输过程
动画演示
7.1.2 放大状态下BJT的工作原理
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。
以NPN管为例 发射结正偏 VBE≈ 0.7V； 晶体管发射结导通。
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。
7.1.3 BJT的特性曲线
输入特性曲线 BJT的特性曲线
输出特性曲线
输入回路
RB VBB
IB
+ VBE
-
IC +
VCE IE
RC VCC
输出回路
试验电路
晶体管特性图示仪
P N
E
VCE IB 0V 1V 10V
VBE 0
随着VCE电压的增大, 基区IB的电流通道变窄, IB 减小。要 获得同样大的 IB , 必需增大VBE 。表现出曲线右移。
当VCE ≥1V时，特性曲线右移的距离很小。通常将VCE=1V
E
BJT示意图
BJT结构特点
• 发射区的掺杂浓度最高 ( N+ )；
• 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。
BJT三个区的作用：
CB E
发射区：发射载流子
集电区：收集载流子 基区：传送和控制载流子
P N+ N-Si
7.1.1 BJT的结构简介
基区：传送和控制载流子
（以NPN为例）
IE=IB+ IC IC= INC+ ICBO
动画示意
放大状态下BJT中载流子的传输过程
动画演示
7.1.2 放大状态下BJT的工作原理
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。
以NPN管为例 发射结正偏 VBE≈ 0.7V； 晶体管发射结导通。
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。
7.1.3 BJT的特性曲线
输入特性曲线 BJT的特性曲线
输出特性曲线
输入回路
RB VBB
IB
+ VBE
-
IC +
VCE IE
RC VCC
输出回路
试验电路
晶体管特性图示仪
P N
E
VCE IB 0V 1V 10V
VBE 0
随着VCE电压的增大, 基区IB的电流通道变窄, IB 减小。要 获得同样大的 IB , 必需增大VBE 。表现出曲线右移。
当VCE ≥1V时，特性曲线右移的距离很小。通常将VCE=1V
晶体管及其放大电路
晶体管放大原理主要基于晶体三极管的特性。晶体三极管由发射极、基极和集电极构成，根据材料、结构和使用频率等有不同的分类。其电流放大原理需要满足一定的内部和外部条件，子经历复杂的传输过程，发射区向基区注入多子电子形成发射极电流，电子到达基区后多数向集电结方向扩散，少数与空穴复合。这导致了晶体三极管各电极间的电流分配关系，其中集电极电流与基极电流之间存在一定的比例关系，即电流放大系数。此外，晶体三极管的特性曲线包括输入特性和输出特性，分别描述了基极电流与发射结电压、集电极电流与集电极电压之间的关系。在放大区，集电极电流与基极电流呈线性关系，这是晶体管实现电流放大的关键。
第四章 场效应晶体管及其放大电路
ID
IDSS(1源自U GS U GS(off)
)
2
3. 结型场效应管
结型场效应管的特性和耗尽型绝 缘栅场效应管类似。图4-7 a)、 b) 分别为Ｎ沟道和Ｐ沟道的结型场效 应管图形符号。
图4-7
使用结型场效应管时，应使栅极与源极间加反偏电压，漏 极与源极间加正向电压。对于Ｎ沟道的管子来说，栅源电压应 为负值，漏源电压为正值。
图4-1
（1）工作原理
增强型MOS管的源区(N+)、衬底(P型)和漏区(N+)三者之 间形成了两个背靠背的PN+结，漏区和源区被P型衬底隔开。
当栅-源之间的电压 uGS 0时，不管漏源之间的电源VDD 极 性如何，总有一个PN+结反向偏置，此时反向电阻很高，不能 形成导电通道。
若栅极悬空，即使漏源之间加上电压 uDS，也不会产生漏 极电流 iD ，MOS管处于截止状态。
2) 输出特性曲线 I D f (U DS ) UGS常数
图4-4b)是N沟道增强型MOS管的输出特性曲线，输出特性曲 线可分为下列几个区域。
① 可变电阻区
uDS很小时，可不考虑 uDS 对沟道的影响。于是 uGS一 定时，沟道电阻也一定， 故 iD 与 uDS 之间基本上是 线性关系。
uGS 越大，沟道电阻越
的变化而变化，iD 已趋于饱和， 具有恒流性质。所以这个区域 又称饱和区。
③ 截止区
uGS UGS(th)时以下的区域。
（夹断区）
当uDS增大一定值以后，漏源之间会发生击穿，漏极电流 iD急剧增大。
2. N沟道耗尽型绝缘栅场效应管的结构
上述的增强型绝缘栅场效应管只有当 uGS U GS(th) 时才能形成导电沟道，如果在制造时就使它具有一个原始 导电沟道，这种绝缘栅场效应管称为耗尽型。
电子技术基础： 晶体管放大电路
二、性能分析 1、静态 2、动态
输入电压为零时， 电路输出电压会偏离 初始值，随时间作缓慢、
无规则地变动。
Vcc
三、电路特点
ui
uo
6.4 功率放大电路
6.4.1 功率放大电路的基本特点
一、输出功率足够大
输出足够大的信号电压、足够大的信号电流。
二、转换效率尽可能高
效率：交流输出功率与电源提供的直流功率之比。
6.2.4 稳定静态工作点的放大电路
1.温度对静态工作点的影响 T↑→ICBO↑,温度每升高10oC, ICBO↑一倍 T↑→UBE↓,温度每升高1oC, UBE↓2.5mv T↑→β↑,温度每升高1oC,β↑ 0.5%—1%
100℃ 27℃
0℃
温度扫描分析
6.2.4 稳定静态工作点的放大电路
2. 典型的稳定静态工作点电路 一、电路构成
三、非线性失真尽可能小
工作在大信号状态，难免带来非线性失真。
四、重视功率管的散热和保护
功率放大电路的分类 分类：
1、甲类状态：晶体管在整个信号周期内导通。
2、乙类状态：晶体管只在信号半个周期内导通。 3、甲乙类状态：晶体管导通时间略大于半个周期。
6.4.2 互补对称功率放大电路
1.互补对称乙类功放电路(OCL电路)
(1 )RL rbe (1 )RL
RL = Re // RL
输入电阻Ri
Ri
Ui Ii
Rb
// [rbe
(1 )RL ]
输出电阻Ro
Ro
Uo Io
Re
// (rbe
RS // Rb )
1
特点：Au略小于1；Uo与Ui同相；Ri大，Ro小; 有电流、功率放大作用。
输入电压为零时， 电路输出电压会偏离 初始值，随时间作缓慢、
无规则地变动。
Vcc
三、电路特点
ui
uo
6.4 功率放大电路
6.4.1 功率放大电路的基本特点
一、输出功率足够大
输出足够大的信号电压、足够大的信号电流。
二、转换效率尽可能高
效率：交流输出功率与电源提供的直流功率之比。
6.2.4 稳定静态工作点的放大电路
1.温度对静态工作点的影响 T↑→ICBO↑,温度每升高10oC, ICBO↑一倍 T↑→UBE↓,温度每升高1oC, UBE↓2.5mv T↑→β↑,温度每升高1oC,β↑ 0.5%—1%
100℃ 27℃
0℃
温度扫描分析
6.2.4 稳定静态工作点的放大电路
2. 典型的稳定静态工作点电路 一、电路构成
三、非线性失真尽可能小
工作在大信号状态，难免带来非线性失真。
四、重视功率管的散热和保护
功率放大电路的分类 分类：
1、甲类状态：晶体管在整个信号周期内导通。
2、乙类状态：晶体管只在信号半个周期内导通。 3、甲乙类状态：晶体管导通时间略大于半个周期。
6.4.2 互补对称功率放大电路
1.互补对称乙类功放电路(OCL电路)
(1 )RL rbe (1 )RL
RL = Re // RL
输入电阻Ri
Ri
Ui Ii
Rb
// [rbe
(1 )RL ]
输出电阻Ro
Ro
Uo Io
Re
// (rbe
RS // Rb )
1
特点：Au略小于1；Uo与Ui同相；Ri大，Ro小; 有电流、功率放大作用。
《模拟电子技术基础》第3章 双极型晶体管及其基本放大电路
3.2 双极型晶体管
3.2.4 晶体管的共射特性曲线
2.输出特性曲线—— iC=f(uCE) IB=const
以IB为参变量的一族特性曲线
(1)当UCE=0V时，因集电极无收集
作用，IC=0；
(2)随着uCE 的增大，集电区收集电
子的能力逐渐增强，iC 随着uCE 增加而
增加；
(3)当uCE 增加到使集电结反偏电压
电压，集电结应加反向偏置电压。
3.2 双极型晶体管
3.2.3 晶体管的电流放大作用
1. 晶体管内部载流子的传输
如何保证注入的载流
子尽可能地到达集电区？
P
N
IE=IEN + IEP
IEN >> IEP
IC= ICN +ICBO
ICN= IEN – IBN
IEN>> IBN
ICN>>IBN
N
IEP
IE
3. 晶体管的电流放大系数
(1) 共基极直流电流放大系数
通常把被集电区收集的电子所形成的电流ICN 与发射极电流
IE之比称为共基电极直流电流放大系数。
ത
I CN
IE
由于IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN，且ICN>> IBN，ICN>>IEP。通常ത
的值小于1，但≈1，一般
ത
为0.9-0.99。
ത
3.2 双极型晶体管
3.2.3 晶体管的电流放大作用
3. 晶体管的电流放大系数
(2) 共射极直流电流放大系数
I C I CN I CBO I E I CBO ( I C I B ) I CBO
第2章 基本放大电路(5)2.4静态工作点稳定电路
Ri Rb1 // Rb2 //rbe (1 ) Re RO RC
2 - 4 - 27
电路的动态参数： (1 ) R r e be
RL ' RL ' ( R ' R // R ) L C L Au rbe (1 ) Re Re
2 - 4 - 36
解:空载时根据电路的输入回路得到:IBQ VBB UBE 20A Rb 确定ICQ＝2mA A ICQ Q
●
IBQ B
UCEQ 根据电路的输出回路电压方程画出输出负载线A-B, 确定Q: IBQ＝20μ A，ICQ＝2mA, UCEQ＝6V.
2 - 4 - 37
空载时最大不失真输出电压幅值约为 6-0.7=5.3V， A ICQ Q
按要求画图
注意
2 - 4 - 33
2.2 画出如图所示各电路的直流通路和交流通路。设所 有电容对交流信号均可视为短路。 解:将电 容开路 即为直 流通路。
2 - 4 - 34
各电路的交流通路如图所示；
2 - 4 - 35
2.4电路如图（a）所示，图（b）是晶体管的输出特 性，静态时UBEQ＝0.7V。 利用图解法分别求出RL ＝∞和RL ＝3kΩ 时的静态工 作点和最大不失真输出电压Uom（有效值）。
iC iC 交流负载线
iB Q 0 t 0 0 u CE u CE
(a) t
2-4-9
Q点偏高产生的非线性失真-------饱和失真（对于uO 底部平顶失真）
iC iC Q iB
交流负载线 0 t 0 0 (b) u CE u CE
t
2 - 4 - 10
为了保证放大电路的正常工作，必须有 合适的、稳定的静态工作点。电源电压的 波动、元件的老化以及因温度变化所引起 晶体管参数的变化，都会造成静态工作点 的不稳定。其中温度对晶体管参数的影响 是最主要。 UBE
晶体管放大电路
2、晶体管放大电路原理2.1 晶体管和FET 的工作原理2.1.1晶体管和FET 的放大工作的理解晶体管和FET 的放大作用：晶体管或FET 的输入信号通过器件而出来，晶体管或FET 吸收此时输入信号的振幅信息，由电源重新产生输出信号，由于该输出信号比输入信号大，可以看成将输入信号放大而成为输出信号。
这就是放大的原理。
2.1.2晶体管和FET 的工作原理1、双极型晶体管的工作原理晶体管内部工作原理：对流过基极与发射极之间的电流进行不断地监视，并控制集电极-发射极间电流源使基极-发射极间电流的β倍的电流流在集电极与发射极之间。
就是说，晶体管是用基极电流来控制集电极-发射极电流的器件。
电源电源输入输出输出（a ）双极型晶体管(以NPN 型为例) （b ）FET （以N 型JFET 为例）A被基极电流控制的电流源检测基极电流的电流计集电极（输出端）基极（输入端）发射极（公共端）双极型晶体管的内部原理2、FET 的工作原理FET 内部工作原理：对加在栅极与源极之间的电压进行不断地监视，并控制漏极-源极间电流源使栅极-源极间电压的g m 倍的电流流在漏极与源极之间。
就是说，FET 是用栅极电压来控制漏极-源极电流的器件。
2.1.3分立元件放大电路的组成原理放大电路的组成原理（应具备的条件）1放大器件工作在放大区（三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置；结型FET 与耗尽型MOSFET 可采用自偏压方式或分压式偏置或混合偏置方式，增强型MOSFET 则一定要采用分压式偏置或混合偏置 方式）即要保证合适的直流偏置； （2）：输入信号能输送至放大器件的输入端； （3）：有信号电压输出。
判断放大电路是否具有放大作用，就是根据这几点，它们必须同时具备。
2.1.4晶体管放大电路的直流工作状态分析（以晶体管电路为例）直流通路：在没有信号输入时，估算晶体管的各极直流电流和极间直流电压，将放大电路中的电容视为开路，电感视为短路即得。
晶体三极管及其基本放大电路解读PPT教案
Q IBQ
UBEQ
输 入 回 路 负 载线 ICQ
负载线
Q IBQ
UCEQ
第31页/共79页
2. 电压放大倍数的分析
uBE VBB uI iBRb 斜率不变
iC
IB IBQ iB
uI
uCE
给定uI
iB
iC
uCE (uO )
Au
uO uI
uO与uI反相，Au符号为“－”。
第32页/共79页
§4.2 放大电路的组成原 则
一、基本共射放大电路的工作原理 二、如何组成放大电路
第12页/共79页
一、基本共射放大电路的工 作原理
1. 电路的组成及各元件的作用
VBB、Rb：使UBE＞ Uon，且有 合适的IB。 VCC：使UCE≥UBE，同时作为 负载的能源。
Rc：将ΔiC转换成ΔuCE(uO) 。
因发射区多子浓度高使大量电子从发 射区扩散到基区
扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极 电流IB，漂移运动形成集电极电流IC。
第3页/共79页
电流分配：
IE＝IB＋IC
IE－扩散运动形成的电流
IB－复合运动形成的电流 IC－漂移运动形成的电流
直流电流 放大系数
穿透电流
IC
IB
iC
iB
ICEO (1 )ICBO
为什么基极开路集电极回 路会有穿透电流？
交流电流放大系 数
集电结反向电流
第4页/共79页
三、晶体管的共射输入特性和输
1. 输入特性
出特性
iB f (uBE ) UCE
为什么像PN结的伏安特性？ 为什么UCE增大曲线右移？ 为什么UCE增大到一定值曲线 右移就不明显了？
第五章晶体管放大电路的基本知识
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第一节低频电压放大器的结构及特点
三、低频电压放大电路的动态分析
1.电压放大的过程如图5 -9所示 2.电压放大倍数的计算 放大倍数(也称增益)是用来衡量放大器放大信号能力的物理量， 它等于输出信号量与输入信号量之比。 假设C1和C2的容量足够大，则对信号的交流阻抗很小，可看作 对交流短路，同时电源UCC内阻也很小，在它上面几乎没有交流压降， 所以UCC也可看成交流短路。这样，图5 -9所示放大器的交流通路如 图5-10所示。 电压放大倍数用字母AU表示，则根据放大倍数的定义可得 由交流通路就可计算出电路的电压放大倍数。
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第三节集成运算放大器的基本结构 及应用
(2)反相比例求和电路如果反相输入端有若干个输入信号，则构成反相比 例求和电路，也叫加法运算电路，如图5 -22所示。 2.同相比例运算电路 图5 -23所示为同相比例运算电路，输入信号ui通过电阻R2接在 同相输入端，输出信号通过反馈电阻Rf回送到反相输入端。反相输入 端经电阻R1接地，即构成同相比例运算电路。
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第三节集成运算放大器的基本结构 及应用
3.电压比较器 如图5-25 ( a)所示的电路，集成运放工作于开环状态。输入电 压ui加于同相输入端，反相输入端接地。当ui略高于0时，由于运放的 开环放大倍数很高，只要输入一个微小的信号，就会放大到极值，输 出级将因信号过大而进入饱和状态，这时ui达到它的正极限值U0+， 并且在ui继续升高时仍保持这个正极限值。同理，当ui略低于0时， uo 达到它的负极限值U0- ，并且在ui继续下降时仍保持这个负极限值。 图5-25 (b)表示上述输入与输出的关系。因此，可根据输出的状态判 断输入是大于0还是小于0，这种电路称为过零比较器或检零计。 检零计输入正弦信号时， ui每次过零时都使输出产生突变，形 成矩形脉冲波，如图5 -25 ( c)所示。运算放大器实现了波形的转换。 利用比较器可设计出一种监控报警电路，如图5 -26所示。
第3章 场效晶体管及场效晶体管放大电路
3.3 场效晶体管的比较
场效晶体 管的分类
FET 场效晶体管
JFБайду номын сангаасT 结型
MOSFET (IGFET) 绝缘栅型
N沟道 P沟道 增强型
（耗尽型）
N沟道 P沟道
耗尽型
N沟道 P沟道
3.3 各种场效晶体管的比较
N
沟
道
绝增
缘 栅
强 型
场P
效沟
应道 管增
强
型
N 沟 道 耗
绝尽 缘型
栅
场P 效沟 应道 管耗
UDS
UGS
iD
++++ + +++
电沟M道O，SF在EUT是DS的利作用用栅下源形电成压i的D.
----
大 电小荷当，的UG来 多S>改少U变，GS(半从th)导而时体控, 沟表制道面漏加感极厚生电， 沟流道的电大阻小减。少，在相同UDS的作 用下，iD将进一步增加。
反型层
开始时无导电沟道，当在UGSUGS(th)时才形成沟 道,这种类型的管子称为增强型MOS管
iD(mA)
漏极饱和电流，用IDSS表示。
当UGS＞0时,将使iD进一步增加。
当UGS＜0时，随着UGS的减小漏
极电流逐渐减小，直至iD=0，对应
iD=0的UGS称为夹断电压，用符号
UP表示。
UP
UGS(V)
N沟道耗尽型MOS管可工作在UGS0或UGS>0
N沟道增强型MOS管只能工作在UGS>0
3. N沟道耗尽型MOS场效应管特性曲线
)2
(
UGS（off）
uGS
0)
双极型晶体管及其放大电路
IEP << IEN ，可忽略不计。因此，发射极电流IE≈IEN， 其方向与电子注入方向相反。
第2章 双极型晶体管及其放大电路
二、电子在基区中边扩散边复合
，成为基区中的非平衡少子，它在e结 处浓度最大，而在c结处浓度最小(因c结反偏，电子浓 度近似为零)。因此，在基区中形成了非平衡电子的浓 度差。在该浓度差作用下，注入基区的电子将继续向c 结扩散。在扩散过程中，非平衡电子会与基区中的空 穴相遇，使部分电子因复合而失去。但由于基区很薄 且空穴浓度又低，所以被复合的电子数极少，而绝大 部分电子都能扩散到c结边沿。基区中与电子复合的空 穴由基极电源提供，形成基区复合电流IBN，它是基极 电流IB的主要部分。
(2―4)
称为穿透电流。因ICBO很小，在忽略其影响时，则有
IC IB IE (1 )IB
(2―5a) (2―5b)
式(2―5)是今后电路分析中常用的关系式。
第2章 双极型晶体管及其放大电路
为了反映扩散到集电区的电流ICN与射极注入电流
IEN的比例关系，定义共基极直流电流放大系数 为
第2章 双极型晶体管及其放大电路
为了反映扩散到集电区的电流ICN与基区复合电流 IBN之间的比例关系，定义共发射极直流电流放大系数
为
ICN IC ICBO
I BN I B ICBO
(2―2)
其含义是：基区每复合一个电子，则有
个电子扩散到集电区去。 之间。
值一般在20~200
确定了 值之后，由式(2―1)、(2―2)可得
IC IB (1 )ICBO IB ICEO (2―3) IE (1 )IB (1 )ICBO (1 )IB ICEO
第2章 双极型晶体管及其放大电路
二、电子在基区中边扩散边复合
，成为基区中的非平衡少子，它在e结 处浓度最大，而在c结处浓度最小(因c结反偏，电子浓 度近似为零)。因此，在基区中形成了非平衡电子的浓 度差。在该浓度差作用下，注入基区的电子将继续向c 结扩散。在扩散过程中，非平衡电子会与基区中的空 穴相遇，使部分电子因复合而失去。但由于基区很薄 且空穴浓度又低，所以被复合的电子数极少，而绝大 部分电子都能扩散到c结边沿。基区中与电子复合的空 穴由基极电源提供，形成基区复合电流IBN，它是基极 电流IB的主要部分。
(2―4)
称为穿透电流。因ICBO很小，在忽略其影响时，则有
IC IB IE (1 )IB
(2―5a) (2―5b)
式(2―5)是今后电路分析中常用的关系式。
第2章 双极型晶体管及其放大电路
为了反映扩散到集电区的电流ICN与射极注入电流
IEN的比例关系，定义共基极直流电流放大系数 为
第2章 双极型晶体管及其放大电路
为了反映扩散到集电区的电流ICN与基区复合电流 IBN之间的比例关系，定义共发射极直流电流放大系数
为
ICN IC ICBO
I BN I B ICBO
(2―2)
其含义是：基区每复合一个电子，则有
个电子扩散到集电区去。 之间。
值一般在20~200
确定了 值之后，由式(2―1)、(2―2)可得
IC IB (1 )ICBO IB ICEO (2―3) IE (1 )IB (1 )ICBO (1 )IB ICEO
晶体管基本放大电路的基本原理(一)
晶体管基本放大电路的基本原理(一)晶体管基本放大电路的基本什么是晶体管基本放大电路？晶体管基本放大电路是一种常见的电子放大器电路，通过晶体管来放大电信号的幅度。
晶体管的基本原理•晶体管是一种半导体器件，由三个区域组成：发射区、基区和集电区。
•发射区负责控制电流的注入，基区负责控制电流的传导，而集电区负责控制电流的输出。
•晶体管的工作原理主要是通过控制基极电流来调节集电极电流，从而实现电信号的放大。
NPN型晶体管基本放大电路原理1.输入信号通过电容耦合的方式传入晶体管的基极。
2.当输入信号的电压大于晶体管的基极-发射极压差时，基极-发射极结极的二极管会导通。
3.当基极-发射极二极管导通后，电流会从基极流入基区，并将集电极电流放大到较大的数值。
4.放大后的电流通过电容耦合方式输出到下一级电路或负载。
PNP型晶体管基本放大电路原理1.输入信号通过电容耦合的方式传入晶体管的基极。
2.当输入信号的电压小于晶体管的基极-发射极压差时，基极-发射极结极的二极管会导通。
3.当基极-发射极二极管导通后，电流会从集电极流入基区，并将基极电流放大到较大的数值。
4.放大后的电流通过电容耦合方式输出到下一级电路或负载。
晶体管基本放大电路的特点•可以实现电信号的放大。
•晶体管工作在放大区，具有一定的放大倍数。
•可以调节偏置电流和增益来满足不同应用场景的需求。
晶体管基本放大电路的应用•音频放大器：将微弱的音频信号放大到足够驱动扬声器的幅度。
•射频放大器：将微弱的射频信号放大到足够驱动天线的幅度。
总结晶体管基本放大电路是一种常见的电子放大器电路，利用晶体管的放大特性可以将微弱的电信号放大到合适的幅度。
通过控制偏置电流和增益，可以满足不同应用场景的需求。
在音频放大器和射频放大器等领域有广泛的应用。
晶体管的工作模式晶体管在放大电路中有三种工作模式：放大区、截止区和饱和区。
放大区（Active Region）放大区是晶体管的工作状态，在这个状态下，晶体管的基极电流和集电极电流都存在，且集电极电流大于零。
晶体管放大电路
U CEQ VCC I CQ Rc
列晶体管输入、输出回路方程，将UBEQ作为已知
条件，令ICQ＝βIBQ，可估算出静态工作点。
15
阻容耦合共射放大电路的直流通路和交流通路
直流通路
I
＝VCC－U
BQ
Rb
BEQ
I CQ I BQ
U CEQ VCC I CQ Rc
当VCC>>UBEQ时，
I BQ
Re起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，Q点越稳定。
32
3. Q 点分析
分压式电流负反馈工作点稳定电路
VBB IBQ Rb U BEQ IEQ Re
VBB
Rb1 Rb1 Rb2
VCC
Rb Rb1 ∥ Rb2
U BQ
Rb1 Rb1 Rb2
VCC
I EQ
U BQ
U BEQ Re
判断方法： Rb1 ∥ Rb2 (1 )Re ?
以N沟道为例
单极型管∶噪声小、抗辐射能力强、低电压工作
场效应管有三个极：源极（s）、栅极（g）、漏极（d），对应于晶体
管的e、b、c；有三个工作区域：截止区、恒流区、可变电阻区，对应于
晶体管的截止区、放大区、饱和区
1. 结型场效应管
结构示意图
3. 通频带
衡量放大电路对不同频率信号的适应能力
由于电容、电感及放大管PN结的电容效应，使放大电路在信号频率较低
和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移。
下限频率
f bw f H f L
上限频率
4. 最大不失真输出电压Uom：交流有效值 5. 最大输出功率Pom和效率η：功率放大电路的参数
6
§2 基本共射放大电路的工作原理
第三章 双极型晶体管及其放大电路
集电极开路时，发射极-基极之间允许施加的最高反向电压， 一般为几十伏，有的甚至小于1伏。 ③集电极-发射极反向击穿电压U (BR)CEO
基极开路时，集电极-发射极之间允许施加的最高反向电压，
其值比U (BR)CBO要小一些。
由晶体管的三个极限参数 I CM、PCM 和 U (BR)CEO，可以画出管子 的安全工作区，如图3-8所示。使用中，不允许将工作点设在安 全工作区外。
图 3-7
15
（2）晶体管的极限参数
1) 集电极最大允许电流 I CM
在使用三极管时，I
C
超过
I
时并不一定会使三极管损坏，
CM
但值将逐渐降低。
2) 集电极最大允许功耗 PCM 其大小主要决定于允许的集电结结温。锗管最高允许结温
为 700 C ，硅管可达1500 C ，超过这个值，管子的性能变坏，甚至 烧毁管子。
•
三极管电流放大的实验电路
IB(mA) IC(mA) IE(mA)
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
<0.001 0.70
1.50
2.30
3.10
3.95
<0.001 0.72
1.54
2.36
3.18
4.05
IB
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
IC
<0.001
0.70
1.50
2.30
第3章
双极型晶体管及其放大电路
3.1 双极型晶体管 3.2 基本放大电路的工作原理及其组成 3.3 静态工作点稳定及分压式射极偏置电路 3.4 共发射极电路 3.5 共集电极极放大电路和共基极极放大电路 3.6 多级放大电路 3.7 放大电路的频率响应和阶跃响应 3.8 电流源电路 3.9 应用电路介绍
基极开路时，集电极-发射极之间允许施加的最高反向电压，
其值比U (BR)CBO要小一些。
由晶体管的三个极限参数 I CM、PCM 和 U (BR)CEO，可以画出管子 的安全工作区，如图3-8所示。使用中，不允许将工作点设在安 全工作区外。
图 3-7
15
（2）晶体管的极限参数
1) 集电极最大允许电流 I CM
在使用三极管时，I
C
超过
I
时并不一定会使三极管损坏，
CM
但值将逐渐降低。
2) 集电极最大允许功耗 PCM 其大小主要决定于允许的集电结结温。锗管最高允许结温
为 700 C ，硅管可达1500 C ，超过这个值，管子的性能变坏，甚至 烧毁管子。
•
三极管电流放大的实验电路
IB(mA) IC(mA) IE(mA)
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
<0.001 0.70
1.50
2.30
3.10
3.95
<0.001 0.72
1.54
2.36
3.18
4.05
IB
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
IC
<0.001
0.70
1.50
2.30
第3章
双极型晶体管及其放大电路
3.1 双极型晶体管 3.2 基本放大电路的工作原理及其组成 3.3 静态工作点稳定及分压式射极偏置电路 3.4 共发射极电路 3.5 共集电极极放大电路和共基极极放大电路 3.6 多级放大电路 3.7 放大电路的频率响应和阶跃响应 3.8 电流源电路 3.9 应用电路介绍
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模 拟电子技术
结论： 负载需要电压驱动时， Ro越小越好；
?? 负载需要电流驱动时， Ro
模 拟电子技术
（4） 通频带
1） 幅频特性和相频特性
Au(jf ) Au ( f ) ( f )
Au( f ) — 幅频特性
( f ) — 相频特性
2） 频带宽度(带宽)BW
Au(f) 下
限
Aum
Aum/ O2
RS + us
+ Ri ui
–
uR+oout RL
+ uo
–
–
–
计算：
Ro
u i
us RL
0
1 1
RS
测量：
us
uo
uout RL Ro RL
Ro
( uout uo
=0
1)RL
1
放大 电路
2 2i
+ u
–
2 Ro
第一步 uout — 负载开路时的输出电压；
第二步 uo — 带负载时的输出电压，
Ro 越小， uo 和 uout 越接近。
四、放大电路的主要性能指标
1 ii
io 2
RS +
+ ui
us –
–
1
（1） 放大倍数
放大 电路
+
RL
uo –
2 用分贝做单位的优点? 分贝（dB）
电压放大倍数 （增益） 电压增益
Au = uo/ui
Au (dB) = 20lg |Au|（dB）
电流放大倍数 （增益） 电流增益
Ai = io/ ii
频 率
BW0.7
BW0.7 = fH – fL
低频段fL 中频段 ( f )
上限 频率
f fH 高频段
(Band Width)
O
f
放大电路的频带宽度应大于 被放大信号的带宽。
1
例 us = 20 mV，Rs = 600 ，比较不同 Ri 时的 ii 、ui。
Ri
ii
ui
6000
3 A
18 mV
600
16.7 A
10 mV
60
30 A
1.82 mV
结
信号源是电压源时，输入电阻越大越好。
论：
信号源是电流源时，输入电阻??
模 拟电子技术
（3）输出电阻
1
2
放大电路的输出相当于负载 的信号源，该信号源的内阻称为 电路的输出电阻。
+ RS us
–
信
负
号 源
三极管
载
RL
is
RS
直流电源和相应 的偏置电路
放大电路的基本组成
直流电源和相应的偏置电路————保证晶体管能够工作在放大区。 信号源：将非电量变换为电量的传感器，可以是电压信号也可以是电 流信号。在实验室里用的是交流信号源。
输出负载————能够把变化的电流转换成变化的电压、或者变化的 功率。
模 拟电子技术 三、放大电路的四端网络表示
１ii
is
RS
RS +
+ ui
us –
–
1
us — 信号源电压 Rs — 信号源内阻 RL — 负载电阻
放大 电路
io 2
+
RL
uo –
2
ui — 输入电压 uo — 输出电压 ii — 输入电流 io — 输出电流
当然也可以表示成输入端是电流源的形式
模 拟电子技术
Ai (dB) = 20lg |Ai| （dB）
互阻放大倍数（增益）
Ar = uo/ ii
大小合适就好。
互导放大倍数（增益）
Ag = io/ ui
模 拟电子技术
（2）输入电阻 １ii
RS +
+ ui
us –
Ri
–
理论推导 实验室测量
Ri
ui ii
ui
us
Ri RS
Ri
测算值
Ri 基本组成及放大电路的性能指标
一、放大电路的分类
按被放大信号的频率
音频放大电路 视频放大电路 脉冲放大电路 谐振放大电路
宽频带放大器
按电路结构来分 按信号的强弱来分
直流耦合放大电路（直流放大器） 交流耦合放大电路（交流放大器） 小信号放大器 大信号放大器
模 拟电子技术 二、放大电路的基本组成及各部分的功能