1
3 半导体三极管及放大电路基础
3.1 半导体三极管（ BJT）
3.2 共射极放大电路
3.3 图解分析法
3.4 小信号模型分析法
3.5 放大电路的工作点稳定问题
3.6 共集电极电路和共基极电路
3.7 放大电路的频率响应
2
3.2 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
3
i B
i C
T
i E
V BB
R b
3 0 0 k
?
12V
v BE
–
+
+
–
v CE
R C
4 k ?
V CC
12V
3.2 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 +
v i
–
+
C b1
+
C b2
+
–
v o
VBB? Je正偏
Rb：基极偏置电阻
VCC?Jc反偏
Rc：集电极偏置电阻
?ic ? ?vce
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
? b BECCB R VVI ??
固定偏流
CjZ ?
1
C ?
直流
?=0 ? ZC=?
交流
??,C??ZC?0
隔直电容
耦合电容
接地
零电位点
4
习题 3.5.5
+
–
v
s
b
c
R
c
v
o
R
s
R
e
+
+
+ 1 5 V
e
R
L
- 15V
直接耦合
阻容耦合
负电
源
耦合方式 阻容耦合
变压器耦合
直接耦合
3.2 共射极放大电路
5
2,简单工作原理
Vi=0 Vi=Vimsin?t
既有直流、又有交流 ！！
3.2 共射极放大电路
3,放大电路的 静态和动态
动
态 静
态
分析
思路
先静态,确定静态工作点 Q（ IB, IC, VCE 或 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？
6
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？
3.2 共射极放大电路
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
7
4,简化电路及习惯画法
习惯画法 共射极基本放大电路
3.2 共射极放大电路
end
小结：放大电路组成原则
?iB ?iC vo ? vBE ? vCE 信号通路,vi
合适的静态工作点（ Je正偏 Jc反偏）
正确的耦合方式
8
T
V
BB
C
b
R
c
R
b
(a)
T V CC
C
b1
R
c
C
b2
(b) (c)
T
- V CC
C b1
R c
C b2
R b
T
+ V CC
C b1
R c
C b2
R b
(d)
(f)
T V CC
C
b1
R
c
C
b2
V
BB
R
b
T
- V
CC
C
b1
R
c
C
b2
(e)
3.2
1,下列 a ~ f 电路哪些具有放大作用？
end
9
3.3 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
3.3.1 静态工作情况分析
3.3.2 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 Q点
(1)非线性失真与线性工作区
10
1,图解法确定 Q点
3.3 图解法分析法
+
C b1 i B
i C
V BB
R b
3 0 0 k
?
T
+
–
v CE
R C
4 k ?
+
C b2
V CC
12V
+
–
v o
12V
i E v BE
–
+ +
v i
–
分析步骤,
(1) vi =0（短路）
Cb1,Cb2开路 （被充电）
开路 开路
(2) 把电路分为线性和非线性 非线性 线性 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
11
3.3 图解法分析法 1,图解法确定 Q点
v CE
i C
（作图过程）
斜率 -
1
R c
R c
V CC
V CC
斜率
I BQ
斜率
Q
斜率
I CQ
斜率
V C E Q
? 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
c
CCCE
c
C R
Vv
Ri ???
1即,
? 与特性曲线的交点即为 Q点,? IBQ, VBEQ, ICQ, VCEQ。
12
2,图解法动态分析 3.3 图解法分析法
+
C b1 i B
i C
V BB
R b
3 0 0 k
?
T
+
–
v CE
R C
4 k ?
+
C b2
V CC
12V
+
–
v o
12V
i E v BE
–
+ +
v i
–
输入特性 输出特性
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
输入回路 vBE = VCb1 + vi = VBEQ + vi
?iB ?iC vo ? vBE ? vCE 信号通路,vi ?
分析思路,
设 ??,C? ? 电容电压不能突变
13
2,图解法动态分析 3.3 图解法分析法 （作图过程）
Q
I
BQ
V
B E Q
v
BE
/V
i
B
/ uA
t
t
v
BE
/V
i
B
/ uA
Q
I CQ
V CEQ
v CE /V
i C / m A
v CE /V
i C / m A
t
t
iB iC vo vBE vCE 信号通路,vi
Q`
Q``20
40
60
Q`
Q` `
20 uA
40 uA
60 uA
可得如下结论,
1,
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 。
14
图解分析 （动画）
15
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
Q
Q
1
Q
2
v
CE
/V
i
C
/ mA
放大区
0
i
B
= 40 uA
8 0 uA
120 u A
160 u A
200 u A饱和区
截止区
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
BC ii ?? ?
此时 CB ii ???, 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
16
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
17
(2)叠加原理？
3.3 图解法分析法
Q
Q`
Q` `
I CQ
V CEQ
v CE /V
i C / m A
v CE /V
i C / m A
t
t
20 uA
40 uA
60 uA
Q
Q`
Q``
I
BQ
V
B E Q
v
BE
/V
i
B
/ uA
t
t
v
BE
/V
i
B
/ uA
20
40
60
vBE = VBEQ + vi
iB = IBQ + ib
iC = ICQ + ic
vCE = VCEQ + vce
VCC作用的分量 vi作用的分量
基本满足叠加原理！
使用条件 —— 小信号
① 输入特性，范围小
② 输出特性，不超出放大区
否则，非线性失真
3,几个重要概念
18
(3)直流通路和交流通路
3,几个重要概念 3.3 图解法分析法
叠加原理
+
C b1 i B
i C
V CC
R b
3 0 0 k
?
T
+
–
v CE
R C
4 k ?
+
C b2
V CC
12V
+
–
v o
12V
i E v BE
–
+ +
v i
–
R L
4 k ?
直流通路
+
-
+
–
v i R b
R c
R L
+
–
v o
i c
i b
+
–
v ce
v be
–
+
交流通路
Cb1,Cb2等电容
隔离直流, 传送交流
Cb1,Cb2等电容 短路
静态分析
求 VCC作用分量
Cb1,Cb2等电容
开路
动态分析
求 vi作用分量
19
(4)交流通路与交流负载线 3,几个重要概念
斜率 -
1
R cQ
V C E Q
I CQ I BQ
R c
V CC
V CC
v CE
i C
斜率斜率
斜率
1
R c // R L
交流通路
ic
vce
+
-
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
20
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
21
4,近似估算 Q点
3.3 图解法分析法
共射极放大电路
直流通路
+
-
b
BECC
B R
VVI ??
根据直流通路可知,
一般硅管 VBE=0.7V，锗管 VBE=0.2V。
BC IβI ?
cCCCCE RIVV ??
? 求 IBQ, VBEQ, ICQ, VCEQ
共射极放大电路
已知 ?=80,Rb=300k,Rc=2k,
VCC= +12V,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？（ VCES ? 0）
解,（ 1）
uA403 0 0 k2V1
b
BECCB ???? R VVI
（ 2）当 Rb=100k时,
3, 2 m AuABC ????? 4080II ?
5, 6 V3, 2 m A2k-VCcCCCE ?????? 12IRVV
BJT工作在 放大区 。
即 IC的最大电流为,
uA120100k2V1
b
CC
B ??? R
VI mA.uABC 6912080II ????? ?
V2.79, 6 m A2k-V12CcCCCE ??????? IRVV
mA2k2V
c
C E SCCCS 61
R
VVI ???? C m a xB II ???且
所以 BJT工作在 饱和区 。
VCE不可能为负值,其最小值也只能为 0,
Q（ 120uA,6mA,0V）
例题
end
斜率 -
1
R cQ
V C E Q
I CQ I BQ
R c
V CC
V CC
v CE
i C
？
23
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。
清华
习题
解, 设 UBE＝ 0.7V。则
V4.6
mA022.0
cCCCC
b1
BE
b2
BECC
B
???
????
RIVU
R
U
R
UVI
由于 UBE=0V,T截止,UC=12V。
mA0 4 5.0
c
C E SCCBS ???
R
UVI
?
mA22.0
b2
BECCB ???
R
UVI
由于 IB＞ IBS，故 T饱和,UC＝ UCES＝ 0.5V。
(1)
(3)
T截止,UC＝ 12V。
由于集电极直接接直流电源,UC＝ VCC＝ 12V
斜率 -
1
R cQ
V C E Q
I CQ I BQ
R c
V CC
V CC
v CE
i C
(2)
(4)
(5)
3 半导体三极管及放大电路基础
3.1 半导体三极管（ BJT）
3.2 共射极放大电路
3.3 图解分析法
3.4 小信号模型分析法
3.5 放大电路的工作点稳定问题
3.6 共集电极电路和共基极电路
3.7 放大电路的频率响应
2
3.2 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
3
i B
i C
T
i E
V BB
R b
3 0 0 k
?
12V
v BE
–
+
+
–
v CE
R C
4 k ?
V CC
12V
3.2 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 +
v i
–
+
C b1
+
C b2
+
–
v o
VBB? Je正偏
Rb：基极偏置电阻
VCC?Jc反偏
Rc：集电极偏置电阻
?ic ? ?vce
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
? b BECCB R VVI ??
固定偏流
CjZ ?
1
C ?
直流
?=0 ? ZC=?
交流
??,C??ZC?0
隔直电容
耦合电容
接地
零电位点
4
习题 3.5.5
+
–
v
s
b
c
R
c
v
o
R
s
R
e
+
+
+ 1 5 V
e
R
L
- 15V
直接耦合
阻容耦合
负电
源
耦合方式 阻容耦合
变压器耦合
直接耦合
3.2 共射极放大电路
5
2,简单工作原理
Vi=0 Vi=Vimsin?t
既有直流、又有交流 ！！
3.2 共射极放大电路
3,放大电路的 静态和动态
动
态 静
态
分析
思路
先静态,确定静态工作点 Q（ IB, IC, VCE 或 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？
6
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？
3.2 共射极放大电路
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
7
4,简化电路及习惯画法
习惯画法 共射极基本放大电路
3.2 共射极放大电路
end
小结：放大电路组成原则
?iB ?iC vo ? vBE ? vCE 信号通路,vi
合适的静态工作点（ Je正偏 Jc反偏）
正确的耦合方式
8
T
V
BB
C
b
R
c
R
b
(a)
T V CC
C
b1
R
c
C
b2
(b) (c)
T
- V CC
C b1
R c
C b2
R b
T
+ V CC
C b1
R c
C b2
R b
(d)
(f)
T V CC
C
b1
R
c
C
b2
V
BB
R
b
T
- V
CC
C
b1
R
c
C
b2
(e)
3.2
1,下列 a ~ f 电路哪些具有放大作用？
end
9
3.3 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
3.3.1 静态工作情况分析
3.3.2 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 Q点
(1)非线性失真与线性工作区
10
1,图解法确定 Q点
3.3 图解法分析法
+
C b1 i B
i C
V BB
R b
3 0 0 k
?
T
+
–
v CE
R C
4 k ?
+
C b2
V CC
12V
+
–
v o
12V
i E v BE
–
+ +
v i
–
分析步骤,
(1) vi =0（短路）
Cb1,Cb2开路 （被充电）
开路 开路
(2) 把电路分为线性和非线性 非线性 线性 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
11
3.3 图解法分析法 1,图解法确定 Q点
v CE
i C
（作图过程）
斜率 -
1
R c
R c
V CC
V CC
斜率
I BQ
斜率
Q
斜率
I CQ
斜率
V C E Q
? 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
c
CCCE
c
C R
Vv
Ri ???
1即,
? 与特性曲线的交点即为 Q点,? IBQ, VBEQ, ICQ, VCEQ。
12
2,图解法动态分析 3.3 图解法分析法
+
C b1 i B
i C
V BB
R b
3 0 0 k
?
T
+
–
v CE
R C
4 k ?
+
C b2
V CC
12V
+
–
v o
12V
i E v BE
–
+ +
v i
–
输入特性 输出特性
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
输入回路 vBE = VCb1 + vi = VBEQ + vi
?iB ?iC vo ? vBE ? vCE 信号通路,vi ?
分析思路,
设 ??,C? ? 电容电压不能突变
13
2,图解法动态分析 3.3 图解法分析法 （作图过程）
Q
I
BQ
V
B E Q
v
BE
/V
i
B
/ uA
t
t
v
BE
/V
i
B
/ uA
Q
I CQ
V CEQ
v CE /V
i C / m A
v CE /V
i C / m A
t
t
iB iC vo vBE vCE 信号通路,vi
Q`
Q``20
40
60
Q`
Q` `
20 uA
40 uA
60 uA
可得如下结论,
1,
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 。
14
图解分析 （动画）
15
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
Q
Q
1
Q
2
v
CE
/V
i
C
/ mA
放大区
0
i
B
= 40 uA
8 0 uA
120 u A
160 u A
200 u A饱和区
截止区
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
BC ii ?? ?
此时 CB ii ???, 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
16
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
17
(2)叠加原理？
3.3 图解法分析法
Q
Q`
Q` `
I CQ
V CEQ
v CE /V
i C / m A
v CE /V
i C / m A
t
t
20 uA
40 uA
60 uA
Q
Q`
Q``
I
BQ
V
B E Q
v
BE
/V
i
B
/ uA
t
t
v
BE
/V
i
B
/ uA
20
40
60
vBE = VBEQ + vi
iB = IBQ + ib
iC = ICQ + ic
vCE = VCEQ + vce
VCC作用的分量 vi作用的分量
基本满足叠加原理！
使用条件 —— 小信号
① 输入特性，范围小
② 输出特性，不超出放大区
否则，非线性失真
3,几个重要概念
18
(3)直流通路和交流通路
3,几个重要概念 3.3 图解法分析法
叠加原理
+
C b1 i B
i C
V CC
R b
3 0 0 k
?
T
+
–
v CE
R C
4 k ?
+
C b2
V CC
12V
+
–
v o
12V
i E v BE
–
+ +
v i
–
R L
4 k ?
直流通路
+
-
+
–
v i R b
R c
R L
+
–
v o
i c
i b
+
–
v ce
v be
–
+
交流通路
Cb1,Cb2等电容
隔离直流, 传送交流
Cb1,Cb2等电容 短路
静态分析
求 VCC作用分量
Cb1,Cb2等电容
开路
动态分析
求 vi作用分量
19
(4)交流通路与交流负载线 3,几个重要概念
斜率 -
1
R cQ
V C E Q
I CQ I BQ
R c
V CC
V CC
v CE
i C
斜率斜率
斜率
1
R c // R L
交流通路
ic
vce
+
-
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
20
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
21
4,近似估算 Q点
3.3 图解法分析法
共射极放大电路
直流通路
+
-
b
BECC
B R
VVI ??
根据直流通路可知,
一般硅管 VBE=0.7V，锗管 VBE=0.2V。
BC IβI ?
cCCCCE RIVV ??
? 求 IBQ, VBEQ, ICQ, VCEQ
共射极放大电路
已知 ?=80,Rb=300k,Rc=2k,
VCC= +12V,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？（ VCES ? 0）
解,（ 1）
uA403 0 0 k2V1
b
BECCB ???? R VVI
（ 2）当 Rb=100k时,
3, 2 m AuABC ????? 4080II ?
5, 6 V3, 2 m A2k-VCcCCCE ?????? 12IRVV
BJT工作在 放大区 。
即 IC的最大电流为,
uA120100k2V1
b
CC
B ??? R
VI mA.uABC 6912080II ????? ?
V2.79, 6 m A2k-V12CcCCCE ??????? IRVV
mA2k2V
c
C E SCCCS 61
R
VVI ???? C m a xB II ???且
所以 BJT工作在 饱和区 。
VCE不可能为负值,其最小值也只能为 0,
Q（ 120uA,6mA,0V）
例题
end
斜率 -
1
R cQ
V C E Q
I CQ I BQ
R c
V CC
V CC
v CE
i C
？
23
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。
清华
习题
解, 设 UBE＝ 0.7V。则
V4.6
mA022.0
cCCCC
b1
BE
b2
BECC
B
???
????
RIVU
R
U
R
UVI
由于 UBE=0V,T截止,UC=12V。
mA0 4 5.0
c
C E SCCBS ???
R
UVI
?
mA22.0
b2
BECCB ???
R
UVI
由于 IB＞ IBS，故 T饱和,UC＝ UCES＝ 0.5V。
(1)
(3)
T截止,UC＝ 12V。
由于集电极直接接直流电源,UC＝ VCC＝ 12V
斜率 -
1
R cQ
V C E Q
I CQ I BQ
R c
V CC
V CC
v CE
i C
(2)
(4)
(5)
