第4章 三极管及基本电路.ppt

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,4.5 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,图4.1.1 几种BJT的外形,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,4.1.4 BJT的主要参数, Jc反偏,4.1.1 BJT的结构简介,发射极 Emitter,集电极Collector,基极Base,1、结构和符号,发射结(Je),集电结(Jc),发射载流子(电子),收集载流子(电子),复合部分电子 控制传送比例,由结构展开联想,2、工作原理,3、实现条件,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,4. 三极管的三种组态,3. 放大作用,发射结正偏,发射区发射载流子,基区：传送和控制载流子,集电区收集 载流子,本质:电流分配,5. 共射极连接方式,集电结反偏,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,+iB,放大作用？ （原理）,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。,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,通常 IC ICBO,则有,所以,硅: 0.1A 锗: 10A, IE与IC的关系：,3. 放大作用,vI = 20mV,iE = -1mA,+iB,图 4.1.5 共基极放大电路, = 0.98,vO = 0.98 V,4. 三极管（放大电路）的三种组态,共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示;,共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示。,共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示；,如何判断组态？,外部条件：发射结正偏，集电结反偏,5.共射极连接方式,问题(1)：如何保证？,发射结正偏,VBE =VBB,VBC = VBE - VCE 0,问题(2)：信号通路？与共基有何区别？,集电结反偏,或 VCE VBE,但希望,Ri= vI / iB =1k,5.共射极连接方式, IC与IB的关系：,由的定义：,即 IC = IE + ICBO = (IB + IC) + ICBO,整理可得:,令：, 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（10100）,ICBO 硅: 0.1A锗: 10A,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。,4.1.2 BJT的电流分配与放大原理,4.1.3 BJT的特性曲线,vCE = 0V,iB=f(vBE) vCE=const,(2) 当vCE1V时， vCB= vCE - vBE0，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。,(1) 当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。,1. 输入特性曲线,（以共射极放大电路为例）,iC=f(vCE) iB=const,2. 输出特性曲线,4.1.3 BJT的特性曲线,iC=f(vCE) iB=const,2. 输出特性曲线,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vCE0.7V(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,交流参数,直流参数,极限参数,结电容 Cbc 、 Cbe,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,极间反向电流 ICBO 、 ICEO,交流电流放大系数 、,特征频率fT,(1) 共发射极直流电流放大系数 = (ICICEO)/IBIC / IB,1. 电流放大系数,(2) 共发射极交流电流放大系数 = IC / IBvCE=const,4.1.4 BJT的主要参数,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,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,4. 简化电路及习惯画法,2. 简单工作原理,3. 放大电路的静态和动态,1. 电路组成,4.2 共射极放大电路,三极管T : 核心，电流分配、放大作用,vi 接入问题？,串入Je回路,直接连接,？,电容连接,Cb1、Cb2:隔离直流，传送交流,固定偏流,接地 零电位点,1. 电路组成,4.2 共射极放大电路,耦合方式,阻容耦合,变压器耦合,直接耦合,直接耦合,阻容耦合,负电源,习题4.5.5,2. 简单工作原理,vi=0,vi=Vimsint,既有直流、又有交流 ！,动态,静态,分析思路,先静态:,后动态:,# 放大电路为什么要建立正确的静态？,确定静态工作点Q（IBQ 、ICQ、VCEQ）,确定性能指标（AV 、Ri 、Ro 等）（叠加原理？）,工作点合适,工作点偏低,# 放大电路为什么要建立正确的静态？,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,4.2 共射极放大电路,习惯画法,小结:放大电路组成原则,合适的静态工作点(Je正偏Jc反偏),正确的耦合方式,共射极基本放大电路,？,思 考 题,1. 下列 a f 电路哪些具有放大作用？,4.3 图解分析法,1. 近似估算Q点,2. 用图解法确定Q点,2. 交流负载线,4.3.1 静态工作情况分析,4.3.2 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,3. BJT的三个工作区域,(4)交流通路与交流负载线,(3)直流通路和交流通路,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,(2)叠加原理？,4. 近似估算法求Q点,(1)非线性失真与线性工作区,1. 图解法确定Q点,4.3 图解法分析法,分析步骤：,(1) vi =0（短路）,Cb1、Cb2开路（被充电）,(2) 把电路分为线性和非线性,(3) 写出线性部分直线方程,直流通路, 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,(4) 作图：画直线，与BJT特性曲线的交点为Q点,VCb1 = VBEQ ; VCb2 = VCEQ,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,4.3 图解法分析法,输入特性,输出特性,暂令 RL=（开路）,输入回路,vBE = VCb1 + vi = VBEQ + vi,分析思路：,设、C 电容电压不能突变,2. 图解法动态分析,4.3 图解法分析法,（作图过程）,可得如下结论：,Q点沿负载线上下移动,Q点沿输入特性上下移动,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,4.3 图解法分析法,（作图过程）,几个问题：,Q点沿负载线上下移动,Q点沿输入特性上下移动, 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）,3. 几个重要概念,(1) 非线性失真与线性范围,饱和失真,截止失真,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,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。,饱和区特点： iC不再随iB的增加而线性增加，即,此时,，vCE= VCES ，典型值为0.3V,截止区特点：iB=0， iC= ICEO,非线性失真,注意：对于PNP管，失真的表现形式，与NPN管正好相反。,发射结正偏 集电结正偏,发射结反偏,4.3 图解法分析法,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,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？,vBE = VBEQ + vi,iB = IBQ + ib,iC = ICQ + ic,vCE = VCEQ + vce,VCC作用的分量,vi作用的分量,叠加原理使用条件 小信号,输入特性: 范围小,输出特性: 不超出放大区,否则，非线性失真,3. 几个重要概念,(3) 直流通路和交流通路,3. 几个重要概念,叠加原理,Cb1、Cb2等电容 隔离直流，传送交流,(4) 交流通路与交流负载线,3. 几个重要概念,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RL = Rc/RL,vCE - VCEQ= -(iC - ICQ ) RL,iC =0: vCE =VCEQ + ICQ RL,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)交流通路与交流负载线,4. 近似估算法求Q点,共射极放大电路,根据直流通路可知：,一般硅管VBE=0.7V，锗管VBE=0.2V。, 求IBQ 、VBEQ 、ICQ 、VCEQ,4.3 图解法分析法,例题1,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,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VCC12V，晶体管饱和管压降UCES0.5V。,(1)正常情况;(2)Rb1短路;(3)Rb1开路;(4)Rb2开路;(5)RC短路。,解: 设UBE0.7V。则,(1),UBE=0V T截止 UC=12V。,(2),由于IBIBS，故T饱和，UCUCES0.5V。,(3),T截止，UC12V。,UCVCC12V,(4),(5),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,2. H参数小信号模型,3. 模型的简化,4. H参数的确定, 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,(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,v1= h11i1+ h12v2,i2= h21i1+ h22v2,1. H参数的引出,4.4.1 BJT的小信号建模,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,在小信号（线性）条件下：,vbe= hieib+ hrevce,ic= hfeib+ hoevce,dvBE vBE vbe,h参数的物理意义及图解方法,输出端交流短路时的输入电阻,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反向电压传输比；,输入端交流开路时的输出电导。,四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（H参数）,rbe,rce,ur,vbe= hieib+ hrevce,ic= hfeib+ hoevce,2. H参数小信号模型,4.4.1 BJT的小信号建模,一般采用习惯符号,即 rbe= hie = hfe ur = hre rce= 1/hoe,3. 模型的简化,4.4.1 BJT的小信号建模, ur很小，一般为10-310-4 ， 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. H参数的确定,4.4.1 BJT的小信号建模, 测试仪（给定）, rbe 与Q点有关，公式估算。,rbe= rb + (1+ ) re,其中：rb200 （低频小功率管）,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,4.4.2 小信号模型分析,共射极放大电路,H参数小信号等效电路,4.4.2 小信号模型分析,根据,则电压增益为,（可作为公式？）,3. 求电压增益,共射极放大电路,4. 求输入电阻,4.4.2 小信号模型分析,共射极放大电路,5. 求输出电阻,4.4.2 小信号模型分析,共射极放大电路,令,例题1,放大电路如图所示，已知=50。试求: （1）Q点; （2）,解：,（1）求Q点,Q点合适吗？,（2）,电路如图所示。 试画出其小信号等效模型电路。,例题2,例题3,直接耦合,共射,负电源,vi,习题4.5.5,静态分析,动态分析,例题：放大电路如下图所示，估算Q点。,射极偏置电路,固定偏流电路,分压式射极偏置电路,集电极基极偏置电路,共射,例1：放大电路如下图所示，估算Q点。,射极偏置,固定偏流,Je回路KVL方程,解：,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：,对Je回路，有,方法一：,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：,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, 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, 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,4.5.2 射极偏置电路,4.5.1 温度对工作点的影响,温度T ,少子浓度,IC ,ICBO , ICEO ,IC = IB +(1+)ICBO,IB ,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, ,载流子运动加剧，多子穿过基区的速度加快，复合减少,IC IB,输出特性曲线上移,输出特性曲线族间隔加宽,4.5.1 温度对工作点的影响,Q点上移 rbe AV ,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。,射极偏置电路,固定偏流电路,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,IC, VE= IE Re, IB,（反馈控制）,分压式射极偏置电路,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。,T , IC, IE,IC, VE, VBE ,利用,稳定Q思路,则可实现如下自动调整过程,I1 IB,VB VBE,求Q点方法三,2. 放大电路指标分析,4.5.2 射极偏置电路,确定静态工作点,Je回路KVL方程,一般采用方法三,画小信号等效电路,并确定模型参数,2. 放大电路指标分析,4.5.2 射极偏置电路,输出回路：,输入回路：,电压增益：,电压增益,(1+ )Re rbe, 1,若：,输入电阻,输出电阻,输入电阻,2. 放大电路指标分析,4.5.2 射极偏置电路,证明如下：,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？,输出电阻,2. 放大电路指标分析,输出电阻,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,求Ro，可对回路1和2列KVL方程,rce对分析过程影响很大，此处不能忽略,其中,则,当,时，,3. 固定偏流电路与射极偏置电路的比较,共射极放大电路,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,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？,1,4.6 共集电极电路和共基极电路, 电路分析, 复合管, 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,4.6.2 共基极电路,4.6.1 共集电极电路,1. 电路分析,结构特点,也称为射极输出器,求静态工作点,画小信号等效电路,电压增益,1. 电路分析,4.6.1 共集电极电路,一般有,即,电压跟随器（射极输出器）,其中,输入电阻,Ri大？,输出电阻,Ro小,输出电阻,1. 电路分析,4.6.1 共集电极电路,证明如下： 电路变换,对e极列KCL方程：,将各支路关系代入：,证毕！,2. 复合管,4.6.1 共集电极电路,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,2. 动态指标,电压增益,输出回路：,输入回路：,电压增益：,画小信号等效电路,4.6.2 共基极电路,# 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？,2. 动态指标, 输入电阻, 输出电阻,4.6.2 共基极电路,3. 三种组态的比较,4.6.2 共基极电路,多级放大电路,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。,各级静态工作点彼此独立，可分级计算。,解：,(1) 求各级的静态工作点；,第二级：射极偏置,第一级： 分压式射极偏置,电容开路，所以,阻容耦合的特点,变压器耦合,(2) 求Ri和Ro；,=,Ri= Ri1= R1/R2/rbe1+ (1+ 1)R42.66k,(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=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,直流或交流放大，分立或集成电路。, 可放大直流及缓慢变化的信号，低频响应好, 便于集成, 有严重的零点漂移问题, 各级Q不独立，设计计算及调试不便,直接耦合,阻容耦合,各级Q独立,体积小成本低, 无法集成,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,交流放大 分立电路,变压器耦合, 无法集成,功率放大 调谐放大,高频和低频响应差,体积大，笨重,各级Q独立,可以改变交流信号的电压、电流和阻抗,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,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。,结构特点,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。,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,T3: 射极偏置,T2: 分压式射极偏置,(3) 推导AV 、Ri及Ro的表达式。,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：1ICQ1、VCEQ1、ICQ2、VCEQ2；2Av1、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,第6.2节 差分放大电路,2个信号相减,第5章 功率放大电路,直接耦合零漂,Ri,RL特别小,第6.1节 电流源,第6章 集成运算放大器,性能改善,第7章 反馈技术、方法,第8、9、10章 运算放大器应用 各种功能电路,复习频率响应的基本概念,1.为什么要研究频率响应,2. 频率响应的分析任务,3. AV随 f 变化的原因,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。,(1) 频率响应表达式:,(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 变化而变化,(2) 画出对数频率响应曲线,4.7 放大电路的频率响应,1.为什么要研究频率响应,高频区,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。,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,线性失真,幅度失真,相位失真,2. 频率响应的分析任务,（1）频率响应表达式:,（3）带宽BW、上限频率 f H、下限频率f L,（2）画出对数频率响应曲线,幅度失真,相位失真,线性失真,频率失真,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,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=20F）,f 100Hz Xc1 与rbe = 863 不能短路,f 100Hz Xc1 rbe = 863 可以短路,f Xc1 Ib AV ,分析方法（思路）,Rb rbe,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, RC低通电路的频率响应, RC高通电路的频率响应,4.7.4 单级放大电路的低频响应,4.7.4 多级放大电路的频率响应, 多级放大电路的增益, 多级放大电路的频率响应, 低频等效电路, 低频响应,（电路理论中的稳态分析）,4.7.1 单时间常数RC电路的频率响应,频率响应表达式:,1. RC高通电路的频率响应,幅频响应,相频响应,先求增益的传递函数：,（一阶）,则,且,再令,（变换到频域）,（特征频率时间常数对应的频率）,画出对数频率响应曲线（波特图）,1. RC高通电路的频率响应,最大误差 -3dB,水平线,斜率为 20dB/十倍频程 的直线,近似讨论：,1. RC高通电路的频率响应,画出对数频率响应曲线,表示输出与输入的相位差,低频时，输出超前输入,因为,所以,近似讨论：,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）,2. RC低通电路的频率响应,4.7.1 单时间常数RC电路的频率响应,传函：,频率响应 表达式:,幅频响应,相频响应,特征频率,2. RC低通电路的频率响应,（波特图）,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：,求频响表达式,确定 f H、f L （BW）,画波特图,求静态工作点,画小信号等效电路（保留电容）,电路变换过程：,(a) Rb rbe 开路,4.7.3 单级放大电路的低频响应,分析举例1：,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：,更精确的关系：,确定 f H、f L （BW）,画波特图,分析举例2：,4.7.3 单级放大电路的低频响应,画低频小信号等效电路,求静态工作点,图4.7.13（131页）,电路变换,(a) Re XCe = 32 ( f =100Hz),(b) Rb = 25k Ri,(a),(b) 2条假设突出考察Ce的影响,(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,4.7.3 单级放大电路的低频响应,中频增益,则,分析举例2：,确定 f H、f L （BW）,求频响表达式,问题？,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,3. 共基极放大电路的高频响应, 增益-带宽积, 高频等效电路, 高频响应, 几个上限频率的比较,1. BJT的高频小信号建模,4.7.2 单级放大电路的高频响应,模型的引出,模型简化,互导,1. BJT的高频小信号建模,4.7.2 单级放大电路的高频响应,模型参数的获得,(1) 2个电容,(2) 2个电阻rbb、rbe,(3) 互导gm,fT 特征频率，查手册,查手册,公式计算,低频时，电容开路,2个模型等效,所以,的频率响应,由H参数可知,1. BJT的高频小信号建模,即,根据混合模型得,低频时,所以,共发射极截止频率,的频率响应,1. BJT的高频小信号建模,的幅频响应,令,则,特征频率,共基极截止频率,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：,求静态工作点,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？,计算电容的电抗：,2. 共射极放大电路的高频响应,思路：分3个频段进行频响分析，然后再合成,C f L BW ,C f H BW ,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：,求静态工作点,画高频小信号等效电路,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,电路变换,与图4.7.8(b)相同,(b) 用密勒定理对Cbc作等效拆分,(a) Rb=300k Rs =500,CM,2. 共射极放大电路的高频响应,电路变换,(b) 用密勒定理对Cbc作等效拆分,(a) Rb=300k Rs =500,(c) 从Cbe向左做戴维南等效,(d) 输出回路：诺顿戴维南,确定 f H、f L （BW）,fH =,2. 共射极放大电路的高频响应,求频响表达式,中频增益,完整的频响表达式及波特图,2. 共射极放大电路的高频响应,中频增益,2. 共射极放大电路的高频响应,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,高频等效电路,3. 共基极放大电路的高频响应,高频响应,列 e 点的KCL,而,所以电流增益为,其中,电压增益为,其中,特征频率,忽略,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）,则单级的上下限频率处的增益为,当两级增益和频带均相同时，,两级的增益为,即两级的带宽小于单级带宽,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,