第三章 半导体三极管及其应用
? 半导体三极管
? 放大电路的图解分析法
? 放大电路的小信号模型分析法
? 放大电路工作点稳定
? 共集电极和共基极电路
? 放大电路的频率响应
? 放大电路的瞬态响应
§ 3.1 双极型三极管
? 半导体三极管的结构
? 三极管内部的电流分配与控制
? 三极管各电极的电流关系
? 三极管的共射极特性曲线
? 半导体三极管的参数
? 三极管的型号
? 三极管应用
3.1.1 半导体三极管的结构
双极型半导体三极管的结构示意图如图所示。
它有两种类型,NPN型和 PNP型。
e-b间的 PN结称为 发射结 (Je)
c-b间的 PN结称为 集电结 (Jc)
中间部分称为基区，连上电极称为 基极,
用 B或 b表示（ Base）；
一侧称为发射区，电极称为 发射极,
用 E或 e表示（ Emitter）；
另一侧称为集电区和 集电极,
用 C或 c表示（ Collector）。
双极型三极管的符号中，
发射极的箭头代表发射极电流的实际方向。
半导体三极管的结构
从外表上看两个 N区,(或两个 P区 )是对称的，实际上 发射区的
掺杂浓度大, 集电区掺杂浓度低,且 集电结面积大 。 基区要
制造得很薄,其厚度一般在几个微米至几十个微米。
3.1.2 三极管内部的电流分配与控制
双极型半导体三极管在工作时一定要加上
适当的直流偏置电压。
若在放大工作状态：发射结加正向电压，
集电结加反向电压,如图所示。
现以 NPN型三
极管的放大状态为
例，来说明三极管
内部的电流关系。
NPN RC
Rb
VCC
VB
B
+
_
IB IC
IE
Vo
电流分配与控制
在发射结正偏，集电结反偏条件下,三极管中载
流子的运动：
(1)发射区向基
区注入电子：
在 VBB作用下，
发射区向基区
注入电子形成
IEN，基区空穴
向发射区扩散
形成 IEP。
IEN >> IEP方向
相同
VBB VCC
电流分配与控制
(2) 电子在基区复合和扩散
由发射区注入基区的电子继续向集电结扩散，扩
散过程中少部分电子与基区空穴复合形成电流 IBN。由
于基区薄且浓度低，所以 IBN较小。
(3) 集电结收集电子
由于集电结反
偏，所以基区中扩
散到集电结边缘的
电子在电场作用下
漂移过集电结，到
达集电区，形成电
流 ICN。
VBB VCC
电流分配与控制
(4) 集电极的反向电流
集电结收集到的电子包括两部分：
发射区扩散到基区的电子 —— ICN
基区的少数载流子 —— ICBO
VBB VCC
电
流
分
配
与
控
制
（
动
画
2-
1
）
电流分配与控制
IE= IEN+ IEP 且有 IEN>>IEP
IEN=ICN+ IBN 且有 IEN>> IBN, ICN>>IBN
IC=ICN+ ICBO
IB=IEP+ IBN－ ICBO
IE =IC+IB
VBB VCC
3.1.3 三极管各电极的电流关系
(1)三种组态
双极型三极管有三个电极，其中两个可以作为输
入,两个可以作为输出，这样必然有一个电极是公共
电极。三种接法也称三种 组态,见下图
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；
(2)三极管的电流放大系数
对于集电极电流 IC和发射极电流 IE之间的
关系可以用系数来说明，定义,
ECN / II??
?
? 称为 共基极直流电流放大系数 。它表示最后达
到集电极的电子电流 ICN与总发射极电流 IE的比值。
ICN与 IE相比，因 ICN中没有 IEP和 IBN，所以 的值小
于 1,但接近 1，一般为 0.98~0.999 。由此可得,
? ?IC=ICN+ICBO= IE+ICBO= IC+ IB+ICBO?
C E OB
C B OB IIII ??
?
?
?
? ?
??
?
11
I C
电流放大系数
在忽略 ICBO情况下,IC, IE 和 IB之间的关系可近
似表示为：
? ?
BCE
BE
BC
III
II
IβI
??
??
?
?1
? ?
BCE
BE
BC
III
II
II
??
??
?
?
?
1
??? ?????
B
C
C E O
B
C
I
II
I
I 很小时当定义
α
αβ
1=
式中：
称为 共发射极接法直流电流放大倍数 。
C B O
C B O
C E O Iβα
II )+1(=
-1=
?
3.1.4 三极管的共射极特性曲线
输入特性曲线 —— iB=f(vBE)? vCE=const
输出特性曲线 —— iC=f(vCE)? iB=const
共发射极接法三极管的特性曲线：
这两条曲线是共发射极接
法的特性曲线。 iB是输入
电流,vBE是输入电压,加
在 B,E两电极之间。 iC是
输出电流,vCE是输出电压,
从 C,E两电极取出。
RC
Rb
Vcc
BBV
+
_
Vo
iB
iC
iE
+
_vBE
+
_vCEb
c
e
信号表示
信号表示（对 IC, VBE, VCE 等意义相同）：
IB 表示直流量
Ib 表示交流有效值
Ib 表示复数量
iB 表示交直流混合量
ib 表示交流变化量
?IB 表示直流变化量
?iB 表示 iB的变化量
1,输入特性曲线
i ( u A )B
100
20
40
60
80
0, 20, 4
0
v ( V )
BE
V = 0 VCE
V = 0, 5 VCE
V > 1 VCE
VCE一定时,iB与 vBE之间的变化关系：
由于受集电结电压的影响，
输入特性与一个单独的 PN结
的伏安特性曲线有所不同。
在讨论输入特性曲线时，设
vCE=const(常数 )。
CEV)( BEB vfi ?
(1)VCE=0时, b,e间加正向
电压,JC和 JE都正偏，
JC没有吸引电子的能力。
所以其特性相当于两个二
极管并联 PN结的特性。
VCE=0V,两个 PN结并联
输入特性曲线
i ( u A )B
100
20
40
60
80
0, 20, 4
0
v ( V )
BE
V = 0 VCE
V = 0, 5 VCE
V > 1 VCE
(2) VCE>1V时,b,e间加正向电压，这时 JE正偏,JC反偏。
发射区注入到基区的载流子绝大部分被 JC收集，只有小
部分与基区多子形成电流 IB。所以在相同的 VBE下,IB要
比 VCE=0V时小。
VCE>1V,iB比 VCE=0V时小
(3) VCE介于 0~1V之间时, JC
反偏不够，吸引电子的能力
不够强。随着 VCE的增加，吸
引电子的能力逐渐增强,iB
逐渐减小，曲线向右移动。
0<VCE<1V,VCE??iB?
2,输出特性曲线
表示 IB一定时,iC与 vCE之间的变化关系。
BI)( CEC vfi ?
放
大
区
饱
和
区
截止区
0uA
100uA
80uA
60uA
40uA
20uA
ICBO
vCE
ic
6
4
2
2 4 6 8 10 12
VCE=VBE
0
(1) 放大区
JE正偏,JC反偏,对应一
个 IB,iC基本不随 vCE增大，
IC=?IB 。
处于放大区的三极管相
当于一个电流控制电流
源。
(2) 截止区：对应 IB?0的区
域,JC和 JE都反偏，
IB= IC =0
输出特性曲线
(3) 饱和区
对应于 vCE<vBE
的区域，集电结处于
正偏，吸引电子的能
力较弱 。随着 vCE增加，
集电结吸引电子能力
增强,iC增大。
JC和 JE都正偏,VCES
约等于 0.3V,IC<? IB
饱和时 c,e间电压记为 VCES,深度饱和时 VCES约等于
0.3V。饱和时的三极管 c,e间相当于一个压控电阻。
放
大
区
饱
和
区
截止区
0uA
100uA
80uA
60uA
40uA
20uA
ICBO
vCE
ic
6
4
2
2 4 6 8 10 12
VCE=VBE
0
输出特性曲线总结
饱和区 —— iC受 vCE显著控制的区域，该区域内 vCE的
数值较小，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 。
截止区 —— iC接近零的区域，相当 iB=0的曲线的下方。
此时,发射结反偏,集电结反偏。
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,电压大于 0.7V左右
(硅管 ) 。
动画 2-2
三极管工作情况总结
状态 发射结 集电结 I C
截止 反偏或零偏 反偏 0
放大 正偏 反偏 ? I B
饱和 正偏 正偏 < ? I B
三极管处于放大状态时，三个极上的
电流关系,电位关系：
? ?
BCE
BE
BC
III
II
II
??
??
?
?
?
1
NP N PN P
c 最高 最低
b 中
V
B
=V
E
+ 0,7V
中
V
B
=V
E
- 0,7V
e 最低 最高
3,温度对三极管特性的影响
温度升高使：
（ 1）输入特性曲线左移
（ 2） ICBO增大，输出特性曲线上移
（ 3） ?增大
2.1.5 半导体三极管的参数
半导体三极管的参数分为三大类,
直流参数
交流参数
极限参数
1,直流参数
①直流电流放大系数
? ? ? ?
a.共基极直流电流放大系数
= IC/IE= IB/?1+ ?IB= /?1+ ??
三极管的 直流参数
在放大区基本不变。在共发射极输出特性曲线上，通过
垂直于 X轴的直线 (vCE=const)来求取 IC / IB,如下左图所示。
在 IC较小时和 IC较大时,会有所减小，这一关系见下右图。
?
?
b.共射极直流电流放大系数：
=（ IC－ ICEO） /IB≈IC / IB ? vCE=constβ
三极管的 直流参数
?
b.集电极发射极间的反向饱和电流 ICEO
ICEO和 ICBO之间的关系：
ICEO=（ 1+ ） ICBO
相当于基极开路时，集电极和
发射极间的反向饱和电流，即
输出特性曲线 IB=0时曲线所对
应的 Y坐标的数值,如图所示。
② 极间反向电流
a.集电极基极间反向饱和电流 ICBO
ICBO的下标 CB代表集电极和基极,O是 Open的字头，代表
第三个电极 E开 路。它相当于集电结的反向饱和电流。
三极管的 交流 参数
2.交流参数
①交流电流放大系数
a.共发射极交流电流放大系数 ?
?=?IC/?IB?vCE=const
在放大区 ?值基本不变，
可在共射接法输出
特性曲线上通过垂
直于 X 轴的直线求
取 ?IC/?IB。或在图
上通过求某一点的
斜率得到 ?。 具体方
法如图所示。
三极管的 交流 参数
b.共基极交流电流放大系数 α =?IC/?IE? VCB=const
当 ICBO和 ICEO很小时,≈?,≈?，可以不加区分。? ?
② 特征频率 fT
三极管的 ?值不仅与工作电流有关，而且与
工作频率有关。由于结电容的影响，当信号频率
增加时，三极管的 ?将会下降。 当 ?下降到 1时所对
应的频率称为特征频率，用 fT表示。
三极管的 极限 参数
如图所示，当集电极电流增加时,?就要下降，
当 ?值 下降到线性放大区 ?值的 70～ 30％
时，所对应的集电极电流称为集电极最大允许电
流 ICM。至于 ?值
下降多少，不同
型号的三极管，
不同的厂家的规
定有所差别。可
见，当 IC＞ ICM时，
并不表示三极管
会损坏。
(3)极限参数
①集电极最大允许电流 ICM
三极管的 极限 参数
② 集电极最大允许功率损耗 PCM
集电极电流通过集电结时所产生的功耗，
PCM= ICVCB≈ICVCE，
因发射结正偏，呈低阻，所以功耗主要集中
在集电结上。
在计算时往往用 VCE取代 VCB。
三极管的 极限 参数
③ 反向击穿电压,反向击穿电压表示三极管电极间承受
反向电压的能力，其测试时的原理电路如图所示。
BR代表击穿之意，是 Breakdown的字头。
几个击穿电压在大小上有如下关系：
V(BR)CBO≈V(BR)CES＞ V(BR)CER＞ V(BR)CEO＞ V(BR) EBO
三极管的 极限 参数
a.V(BR)CBO—— 发射极开路时的集电结击穿电压。下标
CB代表集电极和基极,O代表第三个电
极 E开路。
b.V(BR) EBO—— 集电极开路时发射结的击穿电压。
c.V(BR)CEO—— 基极开路时集电极和发射极间的
击穿电压。
对于 V(BR)CER表示 BE间接有电阻,V(BR)CES表示 BE间
是短路的。
三极管的安全工作区
由 PCM,ICM和 V(BR)CEO在输出特性曲线上可以确定过
损耗区、过电流区和击穿区，见下图。
三极管的参数
参 数
型 号
PCM
mW
I CM
mA
VRCBO
V
VRCEO
V
VREBO
V
I CBO
μ A
fT
MHz
3AX31D 125 125 20 12 ≤ 6 *≥ 8
3BX31C 125 125 40 24 ≤ 6 *≥ 8
3CG101C 100 30 45 0.1 100
3DG123C 500 50 40 30 0.35
3DD101D 5A 5A 300 250 4 ≤ 2mA
3DK100B 100 30 25 15 ≤ 0.1 300
3DKG23 250W 30A 400 325 8
注,*为 f?
3.1.6 三极管的型号
国家标准对半导体三极管的命名如下,
3 D G 110 B
第二位,A锗 PNP管,B锗 NPN管、
C硅 PNP管,D硅 NPN管
第三位,X低频小功率管,D低频大功率管、
G高频小功率管,A高频大功率管,K开关管
用字母表示材料
用字母表示器件的种类
用数字表示同种器件型号的序号
用字母表示同一型号中的不同规格
三极管
3.1.7 三极管应用
Vi=5V时,IB=(5-0.7)/10K=0.43mA
ICS=10V/5K=2mA< ?IB=22mA
三极管饱和,VO=0V; Vi=0V时，三极管截止,
VO=10V。
5V
10V
t
t
Vi
VO
c
e
10K
5K 10V
b +
_
+
_Vi
VO
例如：三极管用作可控开关 (?=50)
例 3.1.1：判断三极管的工作状态
测量得到三极管三个电极对地电位如图所示，
试判断三极管的工作状态。
放大 截止 饱和
例 3.1.2,判断三极管的工作状态
用数字电压表测得 VB =4.5 V, VE = 3.8 V, VC =8 V，
试判断三极管的工作状态，设 β=100,求 IE和 VCE。
作业
3.1.1
3.1.2
3.3.2
§ 3.2 基本共射极放大电路电路分析
基本共射放大电路
? 放大原理
? 性能指标
放大电路的图解分析法
? 直流通路与交流通路
? 静态分析
? 动态分析
放大电路的小信号模型分析法
? 微变等效电路
? 指标计算
基本放大电路的三种组态
3.2.1 基本共射放大电路
1,放大 电路 概念,基本放大电路一般是指由 一个三极管 与相
应元件组成的三种基本组态放大电路。
a.放大电路主要用于放大微弱信号，输出电压或电流在幅度上
得到了放大，输出信号的能量得到了加强。
b.输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，经过三极管的
控制，使之转换成信号能量，提供给负载。
2,基本共射放大电路
电路组成,
(1)三极管 T;
(3)RC：将 iC的变化转换
为 vo的变化，一
般几 K~几十 K。
VCE=VCC-ICRC
RC, VCC 同属集电极回路。
(2)VCC：为 JC提供反偏
电压，一般几
~ 几十伏 ;
(4)VBB：为发射结提供正偏。
c
eRb
RC
VCC
b
+
_
+
_ VBB
Cb2
+
+ T
vi
vo
Cb1
基本共射放大电路
(5)Rb：一般为几十 K~几千 K，
Rb,Vbb 属基极回路
b
BEBB
B
R
VVI ??
一般，硅管 VBE=0.7V
锗管 VBE=0.2V
b
BB
B R
VI ?
当 VBB>>VBE时：
c
eRb
RC
VCC
b
+
_
+
_ VBB
Cb2
+
+ T
vi
vo
Cb1
基本共射放大电路
(7) vi：输入信号
(8) vo：输出信号
(9) 公共地或共同端，
电路中每一点的电位
实际上都是该点与公
共端之间的电位差。
图中各电压的极性是参考极性，电流的参考方向如图所示。
(6 )Cb1,Cb2：耦合电容或隔
直电容，其作用是通交流
隔直流。 c
eRb
RC
VCC
b
+
_
+
_ VBB
Cb2
+
+ T
vi
vo
Cb1
基本共射放大电路
RL:负载电阻
c
eRb
RC
VCC
b
+
_
+
_ VBB
Cb2
+
+ T
vi
vo
Cb1
RL T
+
+
vi
voRLT
Cb1
VCC
Cb2
+
_
+
_
Rb RC
3,共射电路 放大原理
+
+
vi
vo
Cb1
VCC
Cb2
+
_
+
_
Rb RC 12V
300K 4K
?=40
vi 变化 —— ? iB 变化
———— ? iC 变化
—————— ? vCE 变化
—— ? vo 变化
Cb1
iC=? iB
vCE= VCC - iCRC
VR-IVV
mAII
uA
R
V
I
CCCCCE
BC
b
CC
B
6.5
6.1
40
??
??
??
?
oCCCE
C
Bi
vVRiv
mAi
uAimVv
??????
????
???????
8.0
2.0
51
4,放大电路的主要技术指标
(1) 放大倍数
(2) 输入电阻 Ri
(3) 输出电阻 Ro
(4) 通频带
(1) 放大倍数
放大电路的输出信号的电压和电流幅度得到了放大,
所以输出功率也会有所放大 。 对放大电路而言有,
通常它们都是按正弦量定义的。放大倍数定义式中各
有关量如图所示。
io / VVA v ??? ?
电压放大倍数：
io / IIA i ??? ?
电流放大倍数：
iiooio // IVIVPPA p ??????功率放大倍数：
(2) 输入电阻 Ri
输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参
数 。 Ri大, 放大电路从信号源吸取的电流小, 反之则大 。
Ri的定义,
i
i
i I
VR
?
?
?
(3) 输出电阻 Ro
(a) 从假想的 求 Ro (b)从负载特性曲线求 Ro
o'V?
输出电阻是表明放大电路带负载的能力,Ro大表明放大电
路带负载的能力差，反之则强。
Ro的定义,
0,.
o
.
o
o SL= ??? VR
I
V
R ?
则,Ro =?Vo / ?Io=( V'o― Vo)/ Io
=( V'o― Vo) RL / Vo =[( V'o/ Vo) ―1] RL
。，开路时的输出为、，测得时，在带根据图 oooL ')b( VIVR ???
输出电阻 Ro
注意：放大倍数、输入电阻、输出电阻通常都是在正弦信号
下的交流参数，只有在放大电路处于放大状态且输出不失真
的条件下才有意义。
(4) 通频带
放大电路的增益 A( f ) 是频率的函数 。 在低频段和高频段
放大倍数都要下降 。 当 A( f )下降到中频电压放大倍数 A0的
1/ 时, 即,2
0
0
HL 7.02)()( A
AfAfA ???
相应的频率,
fL称为下限频率
fH称为上限频率
问题
问题 1,放大电路的输出电阻小，对放大电路输出
电压的稳定性是否有利？
问题 2：有一个放大电路的输入信号的频率成分为
100 Hz~10 kHz，那么放大电路的通频带应
如何选择？
如果放大电路的通频带比输入信号的频带窄，
那么输出信号将发生什么变化？
通知
1,答疑时间：周一下午 3,00~4,40
周五下午 3,00~4,40
答疑地点,01518
2,以班为单位下周一下午到实验室领取
实验元器件，每套 5元
3.2.2 放大电路的图解分析法
? 直流通路与交流通路
? 静态分析
? 近似估算法
? 图解分析
? 电路参数变化对 Q点的影响
? 动态分析
? 截止失真
? 饱和失真
? 交流负载线
? 最大不失真输出
? 输出功率和功率三角形
1,直流通路与交流通路
静态：只考虑直流信号，即 vi=0，各点电位不变
（直流工作状态）。
直流通路：电路中无变化量，电容相当于开路，
电感相当于短路
交流通路：电路中电容短路，电感开路，直流
电源对公共端短路
放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的前提。分析
放大电路必须要正确地区分静态和动态，正确地区分直流通道
和交流通道。
动态：只考虑交流信号，即 vi不为 0，各点电位变化
（交流工作状态）。
直流通路
T
R R
V
b1
b2b
C
C
CC
C
+
+
vo
vi
电容 Cb1和 Cb2断开
T
R R
V
b
CC
C
直流通路
即能通过直流的通道。从 C,B,E向外看，
有直流负载电阻,Rc, Rb 。
交流通路
T
R R
V
v
v
b1
b2b
C
C
CC
C
i
o
+
+ vo
vi
直流电
源和耦
合电容
对交流
相当于
短路
T
R
R
b
C
+
_
+
_
vo
vi
若直流电源内阻为零，交流电流流过直
流电源时，没有压降。设 C1,C2 足够大，对
信号而言，其上的交流压降近似为零。在交
流通道中，可将直流电源和耦合电容短路。
交流通路,能通过
交流的电路通道。从 C、
B,E向外看，有等效的
交流负载电阻,Rc//RL
和偏置电阻 Rb 。
2,静态分析
(1) 静态工作点的近似估算法
已知硅管导通时 VBE≈0.7V，
锗管 VBE ≈ 0.2V以及 ?=40，
根据直流通路则有：
VRIVV
mAIβI
Aμ
R
VV
I
CCQCCC E Q
BQCQ
b
BECC
BQ
6.5==
6.1==
40≈=
-
-
Q:（ 40uA,1.6mA,5.6V）
R Rb
VCC
C
12V300K 4K
?=40
固定偏流电路
Rb RC
vo
vi
Cb1
Cb2
VC
C
+
+
Re
0.5K
330K 4K 15V
?=50
例 3.2.1：电路及参数如图，求 Q点值
直流通路
Rb RC
VC
C
330K 4K 15V
?=50
Re
0.5K
例 3.2.1
V
RIV
IRIVV
cCCC
EcCCCCE
65.4215
)R(
R
e
e
????
???
???
uA
R
VV
I
b
BECC
B
40
5.0513 3 0
7.015
R)1( e
?
??
??
??
?
?
?
mAuAII EC 24050
150
????
????
直流通路
Rb RC
VC
C
330K 4K 15V
?=50
Re
0.5K
例 3.2.2：电路及参数如图，求 Q点值
固定偏压电路，射极偏置电路（ 动画 3-5）
Rb1 RC
vo
vi
Cb1
Cb2
VC
C
+
+
Re
0.5K
68K 4K 15V
Rb2
12K
?=40
直流通路
Rb1 RC
VC
C
Re
0.5K
68K 4K 15V
Rb2
12K
?=40
例 3.2.2
Rb1
RC
Re
0.5K
68K
4K
Rb2
12K
15V
VCC
15V
VCC
直流通路
Rb1 RC
VC
C
Re
0.5K
68K 4K 15V
Rb2
12K
?=40
例 3.2.2
VV
RR
R
V
K
RR
RR
RRR
CC
bb
b
BB
bb
bb
bbb
25.2=
+
=
2.10=
+
?
=//=
21
2
21
21
21
68K
Rb2
12K
15V
VCC
Rb
2.25V
10.2KRb1
VBB
例 3.2.2
uARR VI
eb
BB
B 50≈)1(
7.0-
????
V
IRRRVV CeeCCCCE
6)5.4(2-15
)(-≈ 21
????
??
mAIII BEC 2 ???? ?
)6,2,50(,VmAAμQ
RC
Re
0.5K
4K
2.25V
VBB
15V
10.2K
Rb
VCC
(2) 静态工作点的图解分析
R
R
V
I
V
BB
b
CC
C
V
+
_
+
_
CE
BE
V
B
C
I
求 VBE,IB的方法同二极管图解分析
输入特性VBE=VBB-IBRb
输出特性 VCE=VCC-ICRC
b,e回路
c,e回路
(a) 画直流通路
(b) 把基极回路和
集电极回路电路
分为 线性 和 非线
性 两部分
如图 IB=40uA、
RC=4K、
VCC=12V
图解分析
vCE(v)
i C (mA)
3
2
1
2 4 6 80 10 12
20uA
40uA
60uA
80uA
IB =100uA
(c)作非线性部分的伏安特性曲线
BCEC Ivfi )(?
=40uA
(d) 作线性部分的伏安特性曲线 — 直流负载线
VCE=12 - 4 IC (VCC=12V,RC=4K)
用两点法做直线 M(12V,0),N(0,3mA)
M
N
e)直线 MN与 IB=40uA曲线的交点 (5.6V,1.6mA)
就是静态工作点 Q
（ 5.6V,1.6mA）
Q直流
负载线
IB=40uA、
RC=4K、
VCC=12V
讨论：电路参数变化对 Q点的影响
v
i ( m A )
3
2
1
2468CE
C
0
1012
I = 2 0 u AB
I = 4 0 u AB
I = 6 0 u AB
I = 8 0 u AB
I = 1 0 0 u AB
M
N
Q
Rb改变：
? Q点沿 MN向下移动
??????? CECBb VIIR
Q’
R Rb
VCC
C
12V300K 4K
?=40
固定偏流电路
电路参数变化对 Q点的影响
v
i ( m A )
3
2
1
2468CE
C
0
1012
I = 2 0 u AB
I = 4 0 u AB
I = 6 0 u AB
I = 8 0 u AB
I = 1 0 0 u AB
M
N
Q
RC改变：
点逆时针转动绕
的斜率变小
MMN
MNR
RIVV
C
CCCCCE
?
??
??
Q’
R Rb
VCC
C
12V300K 4K
?=40
固定偏流电路
电路参数变化对 Q点的影响
v
i ( m A )
3
2
1
2468CE
C
0
1012
I = 2 0 u AB
I = 4 0 u AB
I = 6 0 u AB
I = 8 0 u AB
I = 1 0 0 u AB
M
N
Q
VCC改变：
向右平移
不变
MN
VIV
RIVV
CECCC
CCCCCE
?
????
??
Q’R
R
V
IB
VBB
b CC
C
V
+
_
+
_
CEBEV
IC
iC(mA)
3
2
1
2 4 6 80 10 12
20uA
40uA
60uA
80uA
100uA
0
40
vi
vo
iB(uA)
60
20
vi=0.02sin?t(V)
vBE(V) vCE(V)
2,动态分析
vi=0.02sin?t(V) ?
ib=20sin?t(uA)
iB= 20uA~60uA
R R
V
b1
b2b
C
C
CC
C
+
+
vo
vi β=40
iC=?iB=0.8~2.4(mA)
?vCE= 8.8V ~ 2.4V
vo= vce=-3.2sin ? t
R R
V
b1
b2b
C
C
CC
C
+
+
vo
vi β=40
4K
动态分析（动画）
截止失真
v
i ( m A )
3
2
1
2468CE
C
0
1012
I = 2 0 u AB
I = 4 0 u AB
I = 6 0 u AB
I = 8 0 u AB
I = 1 0 0 u AB
0
4 0 u A
v
i
v
o
i ( u A )B
v
BE
Q
截止失真
截止失真,由于放大电路的工作点达到了
三极管的截止区而引起的非线性失真。对
于 NPN管，输出电压表现为顶部失真。
截止失真（动画）
饱和失真
v
i ( m A )
3
2
1
2468CE
C
0
1012
I = 2 0 u AB
I = 4 0 u AB
I = 6 0 u AB
I = 8 0 u AB
I = 1 0 0 u AB
0
8 0 u A
v
o
i ( u A )B
v
BE
Q
饱和失真
v
i
饱和失真：由于放大电路的工作点达到了
三极管的饱和区而引起的非线性失真。对
于 NPN管，输出电压表现为底部失真。
注意：对于 PNP管，由于是负电源
供电，失真的表现形式，与 NPN管
正好相反。
饱和失真（动画）
T
R
R
b
C
+
_
+
_
vo
vi
RL
交流通路
交流负载线
T
R R
V
v
v
b1
b2b
C
C
CC
C
i
o
+
+ +v
o -v
i
RL
RL’=RC//RL
交流负载线
交流负载线确定方法：
a,通过输出特性曲线上的 Q点做一条直线，其斜率
为 -1/R'L ??。
R‘L= RL∥ Rc
是交流负载电阻。
c,交流负载线和直
流负载线相交与
Q点。
b,交流负载线是有
交流输入信号时
Q点的运动轨迹。
最大不失真输出
放大电路要想获得大的不失真输出幅度，需要：
1.工作点 Q
要设置在输
出特性曲线
放大区的中
间部位；
2.要有合适
的交流负载
线。
Q位于交流负
载线中间时，
Vom≈ICQ× RL’
交流动态范围
（动画）
要想 PO大，就
要使功率三角形的
面积大，即必须使
Vom 和 Iom 都要大。
omom
omom
o 2
1
22 IV
IVP ???
放大电路向电阻性负载提供的 输出功率,
在输出特性曲
线上，正好是三角
形 ?ABQ的面积，这
一三角形称为 功率
三角形。
输出功率和功率三角形
作业
3.2.1
3.2.2
3.3.4
3.3.6
3.2.3 放大电路的小信号模型分析法
图解法的适用范围：信号频率低、幅度 较大的情况。
如果电路中输入信号很小，可把三极管特性曲线在小
范围内用直线代替，从而把放大电路当作线性电路处理 —
— 微变等效电路。
1.三极管可以用一个模型来代替。
2.对于低频模型可以不考虑结电容的影响。
3.小信号意味着三极管在线性条件下工作，微变也
具有线性同样的含义。
1,h参数等效电路
输入开路时输出导纳
= 0=
2
2
22 1I
V
I
h ??
?
输出短路时的输入电阻
:= 0=
1
1
11 2V
I
V
h ??
?
数输入开路时电压反馈系
= 0=
2
1
12 1I
V
V
h ??
?
数输出短路时电流放大系
= 0=
1
2
21 2V
I
I
h ??
?
2221212
2121111
VhIhI
VhIhV
???
???
????
????
如果 I1和 V2是独立源：
I1 I2
+
—
双端
口
网络
+
—
V2V1
h参数等效电路
I1 I2
V1 V2
双端
口
网络 1 2 2
2
2221212
2121111
VhIhI
VhIhV
???
???
????
????根据公式
双端口网络可等效为下图所示电路。
2,三极管共射 h参数等效电路
共射接法等效的
双端口网络：
输入特性表达式,vBE= f1 ( iB,vCE )
输出特性表达式,iC= f2 ( iB,vCE )
cce
bbe
IV
IV
??
??
，输出：
，输入：
+
_+_
beV
?
bI
?
cI
?
ceV
?
三极管共射 h参数等效电路
CEI
CE
C
BV
B
C
C
CEI
CE
BE
BV
B
BE
BE
dv
v
i
di
i
i
di
dv
v
v
di
i
v
dv
BCE
BCE
?
?
?
??
?
?
?
?
?
?
??
?
?
?
求全微分：
cebc
cebbe
VhIhI
VhIhV
???
???
????
????
2221
2111
c
+
_
+
-beV?
bI
?
cI
?
ceV
?
参数的物理含义
e
b
c
b’
re rb’e
rbb’
rb’c rc
CE
B
BE V
i
vh
?
??
11
VCEQ时 iB 对 vBE的影响，是三极管在 Q点附近
b与 e之间的动态电阻，用 rbe表示。
rbe的组成：
rbe = rbb’ + rb’e
re 很小，忽略
rbb’,基区体电阻
rb‘e：发射结正偏电阻
E
eb I
mVr 26)1(
' ???
E
bbbe
I
mVrr 26)1(
' ????
参数的物理含义
B
CE
BE I
v
vh
?
??
12
IBQ附近 vCE 对 vBE的影响：
vCE >1V后,h12<10-2
CE
B
C V
i
ih
?
??
21
VCEQ附近 iB 对 iC的影响，即 ?
参数的物理含义
B
CE
C I
v
ih
?
??
22
IBQ处 vCE 对 iC的影响，是 IBQ这条曲线
在 Q点的导数
通常用 rce表示 h22：
一般 rce >105?
22
1
h
r ce ?
三极管共射简化 h参数等效电路
忽略 h12和 h22影响的
简化参数等效电路
c
3.2.3 基本共射电路分析计算
放大电路分析步骤：
? 画直流通路，计算静态工作点 Q
? 计算 rbe
? 画交流通路
? 画微变等效电路
? 计算电压放大倍数 Av
? 计算输入电阻 Ri
? 计算输出电阻 Ro
1,计算电压放大倍数 Av
vo
vi
T
R
R
b
C
+
_
+
_
vo
vi
b
c
e
CbcCo
bbei
RIIRV
rV
???
??
???
?
?--
I
be
C
i
o
v
r
R
V
V ?-A ??
?
?
?
2,计算输入电阻 Ri
be
beb
beb
bebi r
rR
rR
rRR ?
?
?
???
?
?
//
I
V
i
i
Ri
C
o
o R
'I
'
R ?? ?
?
oV所以：
3,计算输出电阻 Ro
方法一：
'
'
= ?
?
o
o
o
I
V
R
Ro
输出开路时的输出电压:'? oV
输出短路时的输出电流:'I o?
c
?
o
?
Cc
??
I='I
RI='oV
计算输出电阻 Ro
方法二：把输入信号源短路（ Vs=0）但保留信号源
内阻，在输出端加信号 Vo，求此时的 Io，
则：
ooo VR
??
I/=
C
o
o
o R
V
R =
I
=
?
?
所以：
如图，如果 Vs＝ 0，则 Ib=0,所以 ? Ib=0
Ro
例 3.2.3：求 Av, R i,Ro
电路及参数如图,rbb’=100?,求 Av,Ri,Ro
?=50
vi
vo
解,静态工作点
（ 40uA,2mA,6V)
E
bbbe I
mV
βrr
26
)+1(+= '
=100+51?26/2=0.763K
例 3.2.3
ebbebi RIβrIV ?)+1(+?=
???
cbo RIβV ?-=
??
ebe
c
i
o
v
Rβr
Rβ
V
V
A
)+1(+
-
== ?
?
? = -7.62
T
R
R
b
c
+
_
+
_
Re
Vi
Vo
vi
vo
例 3.2.3
K4== co RR[ ]ebebi RβrRR )+1(+//=
=330K//26.263K=24.3K
Ri Ro
例 3.2.4：
电路及参数如图,?=40，
rbb’=100?，
(1)计算静态工作点
(2)求 Av,Ri,Ro
解：
(1) 画直流通路
求静态工作点
R
R
V
v
v
b1
b2b1
C
C
CC
c
i
o
+
+
R
e1
0, 1 K
68K4K
15V
R
R
e
C
+
e2
0, 4 K
b2
12K
vi
vo
射极偏置电路稳定工作点（动画）
例 3.2.4：
R
R
V
b1
CC
c
R
e1
0, 1 K
68K4K
15V
R
Re2
0, 4 K
b2
12K
直流通路
R
R
b1
c
R
e1
0, 1 K
68K
4K
R
Re2
0, 4 K
b2
12K
15V
V c c
15V
V c c
VV
RR
R
V
K
RR
RR
RRR
CC
bb
b
BB
bb
bb
bbb
25.2=
+
=
2.10=
+
=//=
21
2
21
2?1
21
例 3.2.4：
R
b1
68K
R
b2
12K
15V
V c c
R
2, 2 5 V
V b b
b
10K
Rb
VBB
例 3.2.4：
? ?
uA
RRR
V
I
eeb
BB
B
50
)1(
7.0
21
≈
β
-
???
?
V
IRVV CCCCCE
6)5.4(215
)RR( 2e1e
?????
????
mAIII BEC 2???? ?
Ω6 3 3.0=26)+1(+= ' KImVβrr
Ebbbe
R
R
b1
c
R
e1
0, 1 K
1 0, 2 V
4K
Re2
0, 4 K
2, 2 5 V
V b b
15V
V c c
VBB
Rb
例 3.2.4：
(2) 画微变等效电路，求 Av,Ri,Ro
8.33-=
1.0×41+633.0
4×40-
=
)+1(+
?-
==
-=-=
)+1(+=
1
?
?
?
???
1
???
ebe
C
i
o
v
Cb
Cco
ebbbei
Rβr
Rβ
V
V
A
RIβRIV
RIβIrV
? ?
Ω
β
K
RrRR ebebi
23.3733.4//2.10
)1(// 1
??
???
Ri
Ro=RC=4K
Ro
作业
3.4.1
3.4.4
3.4.5
§ 3.3 基本放大电路的三种组态
组态一：共射电路
be
C
V
V
vA
r
Rβ
i
o
-== ?
?
? Ri=Rb//rbe Ro=Rc
vo
vi
T
R
R
b
C
+
_
+
_
vo
vi
b
c
e
组态二,共集电极电路
共集电极组态基本放大电路如图所示。
(1)直流分析
IB=( VBB－ VBE)/ [Rb+(1+?)Re]
IC=? IB
VCE= VCC－ IERe= VCC－ ICRe
Rb =Rb1 //Rb2
直流通路
交流通路
交流通路：
(2)交流分析
微变等效电路如图
交流通路：
放大倍数和输入电阻
① 中频电压放大倍数
1
')1(
')1(
Lbe
L
o
o ?
??
???
Rr
R
V
VA
v ?
?
?
??
比较 CE和 CC组态放大电路的电压放大倍数公式，它们
的分子都是 ?乘以输出电极对地的交流等效负载电阻，分母
都是三极管基极对地的交流输入电阻。
② 输入电阻
Ri=Rb1// Rb2 //[rbe +(1+?)R'L )]
R'L = RL // Re
输出电阻
③ 输出电阻
β
Rr
R
I
V
R
RVRrVβI
RRRRRrVI
RVβIIIβII
R
+1
'+
//=
'
'
=
)/'(+)]'+/(')+1[(='
////=',)'+/('=
)/'(+)+1(=++='
sbe
e
o
o
o
eosbeoo
b2b1sssbeob
eobbbo
e
?
?
???
??
??????
共集电极电路（动画 3-6）
将输入信号
短路，负载开路，
加,信号源
短路，内阻保留。 o
'V?
组态三：共基极放大电路
共基组态放大电路如图
交流、直流通路
交流通路：
微变等效电路
共基极组态基本放大电路的微变等效电路
Ie
性能指标
③ 输出电阻
Ro ≈RC
be
L
v r
Rβ
VVA
'
+=/= io ???
① 电压放大倍数
β
rR
β
rIVR
+1≈//+1=/=
be
e
be
iii ??
② 输入电阻
三种组态电路比较
共射电路：电压和电流放大倍数均大，输入输出
电压相位相反，输出输出电阻适中。常用于电压
放大。
共集电路：电压放大倍数是小于且接近于 1的正
数，具有电压跟随特点，输入电阻大，输出电阻
小。常作为电路的输入和输出级。
共基电路：放大倍数同共射电路，输入电阻小，
频率特性好。常用作宽带放大器。
作业
3.5.3
3.5.4
3.6.2
3.6.5
§ 3.4 基本放大电路的频率响应
频率失真：幅度失真和相位失真 (p20-21图 1.2.9)
相位频率特性,
幅度频率特性, 幅频特性是描绘输入信号幅度固定，输出信号的幅度随频率变化
而变化的规律。即
∣ ∣ = ∣ ∣=A?
io /VV ?? f ( )?
相频特性是描绘输出信号与输入
信号之间相位差随频率变化而变化
的规律。即
)(io ?fVVA ??? ??? ∠∠∠
3.4.1 RC电路的频率响应
1,RC低通滤波电路
RCω+j
=
Cωj
R+
Cωj
=
V
V
=A
i
o
v
1
1
1
1
?
?
?
其中,?是角频率
? = RC
fRC ??? 211 ???
上限截止频率令,RCππωf HH 2 1=2=
(1) 分析
RC低通滤波电路频率响应
HH
v
f
f
+j
=
ω
ω
+j
=
RC+j
=A
1
1
1
1
1
1
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??
?
?
?
?
?
?
?
?
??
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??
HH
H
f
f
tg
f
f
tg
f
f
v
11
2
1
1
?
A
?
幅频特性
相频特性
RC低通滤波电路频率响应
( )
)(-=)-(=
+1
1
=A 1-1-
2 HH
H
f
f
f
f
f
f
tgtgφv?
当 f << fH 时
o
v
0
1
?
?
?
A?
当 f = fH 时
o
vA
45
7 07.0
2
1
??
??
?
?
当 f >> fH 时
o
vA
90
0
??
??
?
?
+5.7°
0.1fH f H 10fH0
-20
-40
-45
-90
0
f
f
-20dB/十倍频
-3
( d B ) vA?lg20
?0.1f
H f H 10fH
RC低通滤波电路频率响应
(2) 波特图
幅频特性
相频特性
-3dB
-5.7° -5.7°
幅频特性的 X轴采用指数坐标,Y轴 采用对数坐
标,fH 称为 上限截止频率 。 当 f >> fH时，幅频特
性将以 十倍频 20dB的斜率下降, 或写成 -20dB/dec。
在 f = fH 处的误差最大，有 － 3dB。
当 f = fH 时，相频特性将滞后 45°,并具有 -45?/dec的
斜率。在 0.1 fH 和 10 fH 处与实际的相频特性有最大的误
差，其值分别为 +5.7° 和－ 5.7° 。
这种折线化画出的频率特性曲线称为 波特图, 是分析放
大电路频率响应的重要手段。
2,RC高通滤波电路
(1) 分析
L
L
v
f
f
+j
f
f
j
=
RCω+j
Cωj
=
Cωj
R+
R
=A
1
11
?
RCω+j
Cωj
=
Cωj
R+
R
v=A
11
?
下限截止频率令,C2 1= Rπf L
RC高通滤波电路 频率响应
当 f = fL时
o
vA
45
7 07.0
2
1
?
??
?
?
当 f >> fL 时
o
vA
0
1
?
??
?
?
)(-90=
)(1
1-
2
H
H
H
f
fo
f
f
f
f
tgφ
+
=vA
相频：
幅频,?
当 f << fL 时
o
v
0
0
?
?
?
A?
RC高通滤波电路 频率响应
(2) 波特图 ( d B ) vA?lg20
φ
幅频特性
相频特性
3.4.2 三极管的高频等效模型
e
b
cre rb’e
rbb’
rb’c rc
三极管结构：
b’C
b’e Cb’c
Cb’c, 2~10pF(Cμ)
几十到几百 pF(Cπ)
T
m
eb fπ
g
C
2
='
三极管的高频等效模型
ms≈≈
Δ
Δ
=
'
0 约几十
T
EQ
eb
CE
BE
C
m V
I
r
β
V
v
i
g
这一模型中用 代替,这是
因为 β本身就与频率有关，而 gm与频率无关。
推导如下,
eb'
.
m Vg
.
bIβ
三极管的高频等效模型
忽略 rce 和 rb‘c 对电路的影响的简化等效模型：
三极管的频率参数 fβ和 fT
0?
?
??
ceV
b
?
c
?
I
I
?已知
cbm
ebcbeb
ebm
cbebr
m
CjCjeb
beb
eb
m
c
Cg
rCCj
rg
CCj
g
rIV
VgI
eb
cbeb
'
'''
'
''
1
cb'
ω
1
ω
1
'
'
'
cb'
ω
)(ω1
≈
)(ω
Cωj-
β
)////(
)Cωj-(
'
''
??
????
?
?
?
?
??
??
三极管的频率参数 fβ和 fT
)(2
1
b ' cb ' eb ' e +CCr
f
??
?令
共射极截止频率
00
?
2
0
?
707.0≈
2
2
==
)(+1
=
βββff
β
β
β
f
f
β
时，
01
1
??
?f
fj??
?则
与 RC低通滤波电路
的频响表达式相同
ebm rg '0??
三极管的频率参数 fβ和 fT
f T, 频率增大使 |? |下降到 0dB （ | ? |=1）时的
频率，称为特征频率。
11
1
???? ???
??
?
?
??
?
?
?
??
T
ff
T f
f
f
f
T
?
?
??
?
一般
0 0
? ?
eb
mr
m
ebeb
CC
cbebeb
T
C
gg
Cr
CCr
ff
ebcbeb
'''
0
'''
0
0
2 2
2
'
0
''
??
?
?
?
?
?
?
??? ????? ??
?
??
?
??
三极管的频率参数 fβ和 fT
βTβT fβfff ?=, 的关系与
当 β=1时对应的频率称为
特征频率 fT,且有 fT≈β0f?
当 20lgβ下降 3dB时,频率 f?
称为 共发射极接法的截止频率
高频等效模型的单向化
在简化混合 π型模型中，因存在 Cb’c,对求解
不便，可通过单向化处理加以变换。
密勒定理
Z
KV
Z
KVV
Z
VVI
i
iioi -1=-=-=
1=-1= ZK
Z
I
V i
Z
Z Z
I
+
Vi
-
+
Vo
-
K K
+
Vi
-
+
Vo
-
I I
1 2
密勒定理
Z
KV
Z
V
K
V
Z
VV
I o
o
o
oi
1-
1
=
-
=
-
=
2=1
-1
=
-
Z
K
Z
I
V o
Z
Z Z
I
+
Vi
-
+
Vo
-
K K
+
Vi
-
+
Vo
-
I I
1 2
高频等效模型的单向化
可以用输入侧的 C?’和输出侧的 C?’’两个电容去分
别代替 Cb’c,但要求变换前后应保证相关电流不变，
如图所示。
高频等效模型的单向化
利用米勒定理,:,= cm 则放大倍数令 RgK
cbμ CKC ')+1(='
cbμ CK
KC
'
+1=''
高频等效模型的单向化
由于 C?’’<< C?’,所以可忽略 Cμ’’对电路的影响。
图中 C?' =Cb'e+ C?' 。
3.4.2 基本共射电路的频率响应
对于图示的共发射极
接法的基本放大电路，分
析其频率响应，需画出放
大电路从低频到高频的全
频段小信号模型。
然后分低、中、高三
个频段加以研究。
1,中频段
中频时,C1,C2, Ce容抗较小，可视为短路； Cπ’容抗较大，可
视为开路。等效电路如图。
be
L
r
R
V
VA
i
o
vM
' - 0???
?
?
?
Rb’= Rb1// Rb2
Ri=Rb ‘ // rbe
Ro=Rc be
L
bebs
beb
r
Rβ
rRR
rR
V
V
A
s
o
v s M
'
?
//'+
//'
-== 0?
?
?
2,高频段等效电路
显然这是一个 RC低通环节
将全频段小信号模型中的 C1,C2和 Ce短路，即可
获得高 频段小信号模型微变等效电路，如图所示。
高频段
Rs’
Vs’
'//='
'+
'
='
??
bss
s
bs
b
s
RRR
V
RR
R
V
图中：
V’
R’
ebbbs
s
sebbb
eb
rrRR
V
Rrr
r
V
'
?
''
'
?
//)'+'(='
'
'++
='
图中：
高频段
V’
R’
'
''+1
1
=
'
+'
='
?
?
'
1
'
1
?
'
V
CRωj
V
R
V
π
Cωj
Cωj
eb
π
π
'''+1
'-
='-=
?
'
??
VCRωj
Rg
RVgV
π
Lm
Lebmo
vs M
πebbbbs
s
o
vs H A
CrrRRωj
V
V
A
?
'
?
?
?
?
'//)'+'//(+1
1
==
高频段
v s M
f
fv s H A
j
A
H
?? ?
+1
1
=
vs M
πebbbbs
s
o
vs H A
CrrRRωj
V
V
A
?
'
?
?
?
?
'//)'+'//(+1
1
==
πebbbbs
H CrrRRπf ')//+'//(2
1
=,
?''?
令
上限截
止频率
高频段频响波特图
其频率特性曲线与 RC低通电路相似。只不过其幅频特性在 Y
轴方向上上移了 20lg AvsM(dB)。
-180o
-225o
-270o
v s MA
?lg20
相频特性则在 Y轴方向上向下移 180?，以反映单级放大电路
倒相的关系。
3,低频段等效电路
低频段的微变等效电路如图所示,C1,C2和 Ce被
保留,C'?被忽略。显然，该电路有 三个 RC电路环节。
当 Re>>1/?Ce时，在射极电路中，可忽略 Re，只剩下 Ce
低频段
当 R‘b较大，可忽略 Rb的影响。
将 Ce归算到基极回路后与 C1串联,C’e =Ce /（ 1+?0 ） 。 Ce
对输出回路基本上不存在折算问题，而且一般 Ce>>C2，所
以 Ce对输出回路的影响可忽略。将输出回路的电流源变换
成电压源，得到简化的微变等效电路。
低频段
在此简化条件下，低频段的电压放大倍数,
)+(+1
)+(
)+)( //(+1
)+)( //(
+
'-
==
LC2
LC2
?
beSe1
beSe1
?
beS
L0
s
o
sL
RRCωj
RRCωj
rRCCωj
rRCCωj
rR
Rβ
V
V
A v
?
?
?
)+(2
1=
)+)( //(2
1=
LC2
2
beSe1
1 RRCπfrRCCπf LL令：
L2
L2
L1
L1
+1+1
= ??sMsL
f
f
f
f
f
f
f
f
vv
j
j
j
j
AA?
4,全频段总电压放大倍数
全频段总电压放大倍数的复数形式为,
HL2
L2
L1
L1
sMs /+1
1
×
/+1
/
×
/+1
/
×=
fjffjf
fjf
fjf
fjf
AA vv?
be
L
bebs
beb
A
r
Rβ
rRR
rR
v s M
'
?
//'+
//'
-= 0
?
如果两个下限频率 fL1, fL2相差 4倍以上，可取大者作
为电路的下限截止频率 fL1，否则只能按定义求 fL
全频段放大倍数波特图
如果
fL1＞ fL2，
可以画出
单级基本
放大电路
的波特图，
如图所示。
放大电路的增益带宽积
HLHBW ffff ≈-=,带宽
be
L
bebs
beb
π
ebbbbs
HvM
r
Rβ
rRR
rR
CrrRRπ
fA
'
?
//'+
//'
?
')//+'//(2
1
≈
,
0
?
''
?
增益带宽积
所以，三极管一旦选定，带宽增益积就确定下来，
放大倍数增大多少倍，带宽就减少多少倍
基本概念
直接耦合多级放大电路
阻容耦合多级放大电路
变压器耦合多级放大电路
多级放大电路的频率响应
§ 3.5 多级放大电路
3.5.1 多级放大电路
单级电路,
i
o
v
V
V
A ?
?
?
=
Io
Ri
Ro+
Vi
-
Ii
+
Vo
-AVoVi
Io1
Ri1
Ro1+
Vi
-
Ii
+
Vo1
-AVo1Vi1
Io
Ri2
Ro2 +
Vo
-AVo2Vi2
2?1
2
2
1
1 ??
?
?
?
?
?
?
?
=?== vv
i
o
i
o
i
o
v AA
V
V
V
V
V
V
A
多级电路,
R
V
V
V
CC
C1
o
T2T1
R
BB
Vi
RC2
R
b1b2
vi vo
3.5.2 直接耦合多级放大电路
优点：低频性能好，
易于继集成
缺点：静态点相互影响
（温度漂移问题）
静态分析：
VBB=IB1Rb1 +VBE1
VCE1=IB2Rb2 +VBE2
VCE1= VCC -（ IC1 + IB2） RC1
VCE2= VCC - IC2RC2
IC1= ? IB1
IC2= ? IB2
IB1,VC1, IB2
VC2, IC2, IC1
直接耦合多级放大电路动态分析
11
211
1
//β
-
beb
iC
i
o
v
rR
RR
V
V
A
?
?? ?
?
?
22
2
1
2 +-== ?
?
?
beb
C
o
o
v rR
Rβ
V
V
A
22
2
11
21
?1
+
?
+
//
=== 2
??
?
?
?
beb
C
beb
iC
v
i
o
v rR
Rβ
rR
RRβ
AA
V
V
A v
1
1
1
1
1 1 1
2
2
2
2
2 2
Ri1=Rb1//rbe1 Ri2=Rb2//rbe2
3.5.3 阻容耦合多级放大电路
T1
R
R
V
b1
b2
b1
C
CC1
i
+
+
T2
R
R
V
V
b3
b2
C
CC
C2
o
+
Ri1 = Rb1 // rbe1 Ri2 = Rb2 // rbe2
缺点：低频性能差，
不利于集成
优点：静态点互不影响
1
21
1
//
be
iC
v
r
RRA ???
2
2
1
21
21
//
be
C
be
iC
vvv
r
R
r
RRAAA ?? ????
2
2
2
be
C
v
r
RA ???
3.5.4 变压器耦合多级放大电路
LRn
I
V
n
I
V
nN
N
I
I
n
N
N
V
V
2
2
2
2
1
1
1
2
2
1
2
1
2
1
1
??
??
??
优点,静态点互不影响，变压器起阻抗变换作用
缺点,不利于集成
N2N1R
L
Tr
n2RL
N1 N2
变压器耦合多级放大电路
R
V
1
b11
C
i
+
R
e1
R
e1C
+
b12
N 1 2N 1 1
R
b21
R
e2
R
eC
+
b22
N 2 2N 2 1
e2C
+
VCC
RL
T r 1T r 2
T1T2
n12Ri2 n22RL
3.5.5 多级放大电路的频率响应
vnvvvv AAAAA ????? ???????? 321
vn
vvv
A
AAA
?
???
lg20
lg20lg20lg20 21
?????
??
n???? ??????? 21
设电路总增益为 Av，每一级的增益分别为
Av1,Av2,.....,Avn，则：
LiLnLLL fffff ????
22
2
2
11.1≈ ?
HiH ff < 22
2
2
1
1++1+11.1≈1
HnHHH ffff
?
本章总结
三极管的三种工作状态（放大、截止、饱和）；
放大电路的静态、动态；直流通路、交流通路；
静态工作点估算
放大电路的图解分析（静态、动态）
三极管小信号模型及微变等效电路分析法
共射、共集、共基电路分析及性能比较
多级放大电路分析
三极管高频模型 及共射电路的频率响应
例 1：已知：三极管 β=160,求,Avs,Ri,Ro
Q
R2
30K
Re
4,7k
R1
120K
Rc
10K
C1
22u
C3
10u
C2
10u
Vo
RL
15K
Vi
.
V C C
12V
例题 1 共基电路
例 2：已知：三极管 β=160，求,Avs,Ri,Ro
例题 2 共集电路
T
R1
51K
R2
47k
Re
1K
RL
5,1K
C2
22u
C1
10u
Vs
.
V C C
12V
Rs
300
Vi
例题 3 共射电路
例 3：已知：三极管 β=160,C1,C2,C3足够大，
求,Av,Ri,Ro
RL
1 0k
C3
C2
C1
R5
1k
R4
1 00
R3
7, 5 k
R2
4 3k
R1
3 60 k
Q
V C C
1 2VVi
.
例题 4 共射电路低频响应
Q
R1
120k
R2
30k
R3
3, 9 k
R4
1, 2 k
RL
10k
C1
10u
C2
10u
C3
47u
Vi
Vo
Vi
V S I N
V C C
1 2V
例 4：已知：三极管 β=160，求电路的下限截止频率。
IE=1.42mA
Rbe=3.15k
Av=142 (43dB)
fL1=5.72Hz
fL2=1.14Hz
fL3=176Hz
例题 5 多级放大电路 1
课堂练习
（ 1）静态分析
（ 2）计算放大倍数、输
入输出电阻。
?=50
rbe=1.2k
例题 6 多级放大电路 2
例题 6,三极管的参数为 ?1=?2=?=100,VBE1=VBE2=0.7 V。
（ 1）计算静态工作点
（ 2）计算总电压放大倍数。
A9, 3
)+(1+)//(
'
=
e1b2b1
BECC
B Q 1
?
?
?
?
RRR
VV
I
mA93.0B Q 1C Q 1 ?? II ?
V7.4)()(= e1c1C Q 1cce1B Q 1C Q 1c1C Q 1CCC E Q 1 ??????? RRIVRIIRIVV
V26.7c1C Q 1ccB2C1 ???? RIVVV
（ 1）静态分析
例题 6 多级放大电路 2
mA04.1/)( e2E2CCC Q 2E Q 2 ???? RVVII
V47.4c2C Q 2C2 ?? RIV
V96.7B E 2B2E2 ??? VVV
V45.3E2C2C E Q 2 ???? VVV
例题 6 多级放大电路 2
（ 2）动态分析
????
????
k8.2
m A )(
m V )(26
)1(=
k1.3
m A )(
m V )(26
)1(=
E2
bbb e 2
E1
bbb e 1
I
rr
I
rr
?
?
b e 2i2
b e 1
i2c1
1 3.58
)//(= rR
r
RRA
v ???? 式中
?
6.1 5 3)//(=
b e 2
Lc2
2 ??? r
RRA
v
? 895521 ?? vvv AAA
Ri =rbe1 // Rb1 // Rb2 =2.55 k?
Ro =Rc2 =4.3 k?
? 半导体三极管
? 放大电路的图解分析法
? 放大电路的小信号模型分析法
? 放大电路工作点稳定
? 共集电极和共基极电路
? 放大电路的频率响应
? 放大电路的瞬态响应
§ 3.1 双极型三极管
? 半导体三极管的结构
? 三极管内部的电流分配与控制
? 三极管各电极的电流关系
? 三极管的共射极特性曲线
? 半导体三极管的参数
? 三极管的型号
? 三极管应用
3.1.1 半导体三极管的结构
双极型半导体三极管的结构示意图如图所示。
它有两种类型,NPN型和 PNP型。
e-b间的 PN结称为 发射结 (Je)
c-b间的 PN结称为 集电结 (Jc)
中间部分称为基区，连上电极称为 基极,
用 B或 b表示（ Base）；
一侧称为发射区，电极称为 发射极,
用 E或 e表示（ Emitter）；
另一侧称为集电区和 集电极,
用 C或 c表示（ Collector）。
双极型三极管的符号中，
发射极的箭头代表发射极电流的实际方向。
半导体三极管的结构
从外表上看两个 N区,(或两个 P区 )是对称的，实际上 发射区的
掺杂浓度大, 集电区掺杂浓度低,且 集电结面积大 。 基区要
制造得很薄,其厚度一般在几个微米至几十个微米。
3.1.2 三极管内部的电流分配与控制
双极型半导体三极管在工作时一定要加上
适当的直流偏置电压。
若在放大工作状态：发射结加正向电压，
集电结加反向电压,如图所示。
现以 NPN型三
极管的放大状态为
例，来说明三极管
内部的电流关系。
NPN RC
Rb
VCC
VB
B
+
_
IB IC
IE
Vo
电流分配与控制
在发射结正偏，集电结反偏条件下,三极管中载
流子的运动：
(1)发射区向基
区注入电子：
在 VBB作用下，
发射区向基区
注入电子形成
IEN，基区空穴
向发射区扩散
形成 IEP。
IEN >> IEP方向
相同
VBB VCC
电流分配与控制
(2) 电子在基区复合和扩散
由发射区注入基区的电子继续向集电结扩散，扩
散过程中少部分电子与基区空穴复合形成电流 IBN。由
于基区薄且浓度低，所以 IBN较小。
(3) 集电结收集电子
由于集电结反
偏，所以基区中扩
散到集电结边缘的
电子在电场作用下
漂移过集电结，到
达集电区，形成电
流 ICN。
VBB VCC
电流分配与控制
(4) 集电极的反向电流
集电结收集到的电子包括两部分：
发射区扩散到基区的电子 —— ICN
基区的少数载流子 —— ICBO
VBB VCC
电
流
分
配
与
控
制
（
动
画
2-
1
）
电流分配与控制
IE= IEN+ IEP 且有 IEN>>IEP
IEN=ICN+ IBN 且有 IEN>> IBN, ICN>>IBN
IC=ICN+ ICBO
IB=IEP+ IBN－ ICBO
IE =IC+IB
VBB VCC
3.1.3 三极管各电极的电流关系
(1)三种组态
双极型三极管有三个电极，其中两个可以作为输
入,两个可以作为输出，这样必然有一个电极是公共
电极。三种接法也称三种 组态,见下图
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；
(2)三极管的电流放大系数
对于集电极电流 IC和发射极电流 IE之间的
关系可以用系数来说明，定义,
ECN / II??
?
? 称为 共基极直流电流放大系数 。它表示最后达
到集电极的电子电流 ICN与总发射极电流 IE的比值。
ICN与 IE相比，因 ICN中没有 IEP和 IBN，所以 的值小
于 1,但接近 1，一般为 0.98~0.999 。由此可得,
? ?IC=ICN+ICBO= IE+ICBO= IC+ IB+ICBO?
C E OB
C B OB IIII ??
?
?
?
? ?
??
?
11
I C
电流放大系数
在忽略 ICBO情况下,IC, IE 和 IB之间的关系可近
似表示为：
? ?
BCE
BE
BC
III
II
IβI
??
??
?
?1
? ?
BCE
BE
BC
III
II
II
??
??
?
?
?
1
??? ?????
B
C
C E O
B
C
I
II
I
I 很小时当定义
α
αβ
1=
式中：
称为 共发射极接法直流电流放大倍数 。
C B O
C B O
C E O Iβα
II )+1(=
-1=
?
3.1.4 三极管的共射极特性曲线
输入特性曲线 —— iB=f(vBE)? vCE=const
输出特性曲线 —— iC=f(vCE)? iB=const
共发射极接法三极管的特性曲线：
这两条曲线是共发射极接
法的特性曲线。 iB是输入
电流,vBE是输入电压,加
在 B,E两电极之间。 iC是
输出电流,vCE是输出电压,
从 C,E两电极取出。
RC
Rb
Vcc
BBV
+
_
Vo
iB
iC
iE
+
_vBE
+
_vCEb
c
e
信号表示
信号表示（对 IC, VBE, VCE 等意义相同）：
IB 表示直流量
Ib 表示交流有效值
Ib 表示复数量
iB 表示交直流混合量
ib 表示交流变化量
?IB 表示直流变化量
?iB 表示 iB的变化量
1,输入特性曲线
i ( u A )B
100
20
40
60
80
0, 20, 4
0
v ( V )
BE
V = 0 VCE
V = 0, 5 VCE
V > 1 VCE
VCE一定时,iB与 vBE之间的变化关系：
由于受集电结电压的影响，
输入特性与一个单独的 PN结
的伏安特性曲线有所不同。
在讨论输入特性曲线时，设
vCE=const(常数 )。
CEV)( BEB vfi ?
(1)VCE=0时, b,e间加正向
电压,JC和 JE都正偏，
JC没有吸引电子的能力。
所以其特性相当于两个二
极管并联 PN结的特性。
VCE=0V,两个 PN结并联
输入特性曲线
i ( u A )B
100
20
40
60
80
0, 20, 4
0
v ( V )
BE
V = 0 VCE
V = 0, 5 VCE
V > 1 VCE
(2) VCE>1V时,b,e间加正向电压，这时 JE正偏,JC反偏。
发射区注入到基区的载流子绝大部分被 JC收集，只有小
部分与基区多子形成电流 IB。所以在相同的 VBE下,IB要
比 VCE=0V时小。
VCE>1V,iB比 VCE=0V时小
(3) VCE介于 0~1V之间时, JC
反偏不够，吸引电子的能力
不够强。随着 VCE的增加，吸
引电子的能力逐渐增强,iB
逐渐减小，曲线向右移动。
0<VCE<1V,VCE??iB?
2,输出特性曲线
表示 IB一定时,iC与 vCE之间的变化关系。
BI)( CEC vfi ?
放
大
区
饱
和
区
截止区
0uA
100uA
80uA
60uA
40uA
20uA
ICBO
vCE
ic
6
4
2
2 4 6 8 10 12
VCE=VBE
0
(1) 放大区
JE正偏,JC反偏,对应一
个 IB,iC基本不随 vCE增大，
IC=?IB 。
处于放大区的三极管相
当于一个电流控制电流
源。
(2) 截止区：对应 IB?0的区
域,JC和 JE都反偏，
IB= IC =0
输出特性曲线
(3) 饱和区
对应于 vCE<vBE
的区域，集电结处于
正偏，吸引电子的能
力较弱 。随着 vCE增加，
集电结吸引电子能力
增强,iC增大。
JC和 JE都正偏,VCES
约等于 0.3V,IC<? IB
饱和时 c,e间电压记为 VCES,深度饱和时 VCES约等于
0.3V。饱和时的三极管 c,e间相当于一个压控电阻。
放
大
区
饱
和
区
截止区
0uA
100uA
80uA
60uA
40uA
20uA
ICBO
vCE
ic
6
4
2
2 4 6 8 10 12
VCE=VBE
0
输出特性曲线总结
饱和区 —— iC受 vCE显著控制的区域，该区域内 vCE的
数值较小，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 。
截止区 —— iC接近零的区域，相当 iB=0的曲线的下方。
此时,发射结反偏,集电结反偏。
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,电压大于 0.7V左右
(硅管 ) 。
动画 2-2
三极管工作情况总结
状态 发射结 集电结 I C
截止 反偏或零偏 反偏 0
放大 正偏 反偏 ? I B
饱和 正偏 正偏 < ? I B
三极管处于放大状态时，三个极上的
电流关系,电位关系：
? ?
BCE
BE
BC
III
II
II
??
??
?
?
?
1
NP N PN P
c 最高 最低
b 中
V
B
=V
E
+ 0,7V
中
V
B
=V
E
- 0,7V
e 最低 最高
3,温度对三极管特性的影响
温度升高使：
（ 1）输入特性曲线左移
（ 2） ICBO增大，输出特性曲线上移
（ 3） ?增大
2.1.5 半导体三极管的参数
半导体三极管的参数分为三大类,
直流参数
交流参数
极限参数
1,直流参数
①直流电流放大系数
? ? ? ?
a.共基极直流电流放大系数
= IC/IE= IB/?1+ ?IB= /?1+ ??
三极管的 直流参数
在放大区基本不变。在共发射极输出特性曲线上，通过
垂直于 X轴的直线 (vCE=const)来求取 IC / IB,如下左图所示。
在 IC较小时和 IC较大时,会有所减小，这一关系见下右图。
?
?
b.共射极直流电流放大系数：
=（ IC－ ICEO） /IB≈IC / IB ? vCE=constβ
三极管的 直流参数
?
b.集电极发射极间的反向饱和电流 ICEO
ICEO和 ICBO之间的关系：
ICEO=（ 1+ ） ICBO
相当于基极开路时，集电极和
发射极间的反向饱和电流，即
输出特性曲线 IB=0时曲线所对
应的 Y坐标的数值,如图所示。
② 极间反向电流
a.集电极基极间反向饱和电流 ICBO
ICBO的下标 CB代表集电极和基极,O是 Open的字头，代表
第三个电极 E开 路。它相当于集电结的反向饱和电流。
三极管的 交流 参数
2.交流参数
①交流电流放大系数
a.共发射极交流电流放大系数 ?
?=?IC/?IB?vCE=const
在放大区 ?值基本不变，
可在共射接法输出
特性曲线上通过垂
直于 X 轴的直线求
取 ?IC/?IB。或在图
上通过求某一点的
斜率得到 ?。 具体方
法如图所示。
三极管的 交流 参数
b.共基极交流电流放大系数 α =?IC/?IE? VCB=const
当 ICBO和 ICEO很小时,≈?,≈?，可以不加区分。? ?
② 特征频率 fT
三极管的 ?值不仅与工作电流有关，而且与
工作频率有关。由于结电容的影响，当信号频率
增加时，三极管的 ?将会下降。 当 ?下降到 1时所对
应的频率称为特征频率，用 fT表示。
三极管的 极限 参数
如图所示，当集电极电流增加时,?就要下降，
当 ?值 下降到线性放大区 ?值的 70～ 30％
时，所对应的集电极电流称为集电极最大允许电
流 ICM。至于 ?值
下降多少，不同
型号的三极管，
不同的厂家的规
定有所差别。可
见，当 IC＞ ICM时，
并不表示三极管
会损坏。
(3)极限参数
①集电极最大允许电流 ICM
三极管的 极限 参数
② 集电极最大允许功率损耗 PCM
集电极电流通过集电结时所产生的功耗，
PCM= ICVCB≈ICVCE，
因发射结正偏，呈低阻，所以功耗主要集中
在集电结上。
在计算时往往用 VCE取代 VCB。
三极管的 极限 参数
③ 反向击穿电压,反向击穿电压表示三极管电极间承受
反向电压的能力，其测试时的原理电路如图所示。
BR代表击穿之意，是 Breakdown的字头。
几个击穿电压在大小上有如下关系：
V(BR)CBO≈V(BR)CES＞ V(BR)CER＞ V(BR)CEO＞ V(BR) EBO
三极管的 极限 参数
a.V(BR)CBO—— 发射极开路时的集电结击穿电压。下标
CB代表集电极和基极,O代表第三个电
极 E开路。
b.V(BR) EBO—— 集电极开路时发射结的击穿电压。
c.V(BR)CEO—— 基极开路时集电极和发射极间的
击穿电压。
对于 V(BR)CER表示 BE间接有电阻,V(BR)CES表示 BE间
是短路的。
三极管的安全工作区
由 PCM,ICM和 V(BR)CEO在输出特性曲线上可以确定过
损耗区、过电流区和击穿区，见下图。
三极管的参数
参 数
型 号
PCM
mW
I CM
mA
VRCBO
V
VRCEO
V
VREBO
V
I CBO
μ A
fT
MHz
3AX31D 125 125 20 12 ≤ 6 *≥ 8
3BX31C 125 125 40 24 ≤ 6 *≥ 8
3CG101C 100 30 45 0.1 100
3DG123C 500 50 40 30 0.35
3DD101D 5A 5A 300 250 4 ≤ 2mA
3DK100B 100 30 25 15 ≤ 0.1 300
3DKG23 250W 30A 400 325 8
注,*为 f?
3.1.6 三极管的型号
国家标准对半导体三极管的命名如下,
3 D G 110 B
第二位,A锗 PNP管,B锗 NPN管、
C硅 PNP管,D硅 NPN管
第三位,X低频小功率管,D低频大功率管、
G高频小功率管,A高频大功率管,K开关管
用字母表示材料
用字母表示器件的种类
用数字表示同种器件型号的序号
用字母表示同一型号中的不同规格
三极管
3.1.7 三极管应用
Vi=5V时,IB=(5-0.7)/10K=0.43mA
ICS=10V/5K=2mA< ?IB=22mA
三极管饱和,VO=0V; Vi=0V时，三极管截止,
VO=10V。
5V
10V
t
t
Vi
VO
c
e
10K
5K 10V
b +
_
+
_Vi
VO
例如：三极管用作可控开关 (?=50)
例 3.1.1：判断三极管的工作状态
测量得到三极管三个电极对地电位如图所示，
试判断三极管的工作状态。
放大 截止 饱和
例 3.1.2,判断三极管的工作状态
用数字电压表测得 VB =4.5 V, VE = 3.8 V, VC =8 V，
试判断三极管的工作状态，设 β=100,求 IE和 VCE。
作业
3.1.1
3.1.2
3.3.2
§ 3.2 基本共射极放大电路电路分析
基本共射放大电路
? 放大原理
? 性能指标
放大电路的图解分析法
? 直流通路与交流通路
? 静态分析
? 动态分析
放大电路的小信号模型分析法
? 微变等效电路
? 指标计算
基本放大电路的三种组态
3.2.1 基本共射放大电路
1,放大 电路 概念,基本放大电路一般是指由 一个三极管 与相
应元件组成的三种基本组态放大电路。
a.放大电路主要用于放大微弱信号，输出电压或电流在幅度上
得到了放大，输出信号的能量得到了加强。
b.输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，经过三极管的
控制，使之转换成信号能量，提供给负载。
2,基本共射放大电路
电路组成,
(1)三极管 T;
(3)RC：将 iC的变化转换
为 vo的变化，一
般几 K~几十 K。
VCE=VCC-ICRC
RC, VCC 同属集电极回路。
(2)VCC：为 JC提供反偏
电压，一般几
~ 几十伏 ;
(4)VBB：为发射结提供正偏。
c
eRb
RC
VCC
b
+
_
+
_ VBB
Cb2
+
+ T
vi
vo
Cb1
基本共射放大电路
(5)Rb：一般为几十 K~几千 K，
Rb,Vbb 属基极回路
b
BEBB
B
R
VVI ??
一般，硅管 VBE=0.7V
锗管 VBE=0.2V
b
BB
B R
VI ?
当 VBB>>VBE时：
c
eRb
RC
VCC
b
+
_
+
_ VBB
Cb2
+
+ T
vi
vo
Cb1
基本共射放大电路
(7) vi：输入信号
(8) vo：输出信号
(9) 公共地或共同端，
电路中每一点的电位
实际上都是该点与公
共端之间的电位差。
图中各电压的极性是参考极性，电流的参考方向如图所示。
(6 )Cb1,Cb2：耦合电容或隔
直电容，其作用是通交流
隔直流。 c
eRb
RC
VCC
b
+
_
+
_ VBB
Cb2
+
+ T
vi
vo
Cb1
基本共射放大电路
RL:负载电阻
c
eRb
RC
VCC
b
+
_
+
_ VBB
Cb2
+
+ T
vi
vo
Cb1
RL T
+
+
vi
voRLT
Cb1
VCC
Cb2
+
_
+
_
Rb RC
3,共射电路 放大原理
+
+
vi
vo
Cb1
VCC
Cb2
+
_
+
_
Rb RC 12V
300K 4K
?=40
vi 变化 —— ? iB 变化
———— ? iC 变化
—————— ? vCE 变化
—— ? vo 变化
Cb1
iC=? iB
vCE= VCC - iCRC
VR-IVV
mAII
uA
R
V
I
CCCCCE
BC
b
CC
B
6.5
6.1
40
??
??
??
?
oCCCE
C
Bi
vVRiv
mAi
uAimVv
??????
????
???????
8.0
2.0
51
4,放大电路的主要技术指标
(1) 放大倍数
(2) 输入电阻 Ri
(3) 输出电阻 Ro
(4) 通频带
(1) 放大倍数
放大电路的输出信号的电压和电流幅度得到了放大,
所以输出功率也会有所放大 。 对放大电路而言有,
通常它们都是按正弦量定义的。放大倍数定义式中各
有关量如图所示。
io / VVA v ??? ?
电压放大倍数：
io / IIA i ??? ?
电流放大倍数：
iiooio // IVIVPPA p ??????功率放大倍数：
(2) 输入电阻 Ri
输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参
数 。 Ri大, 放大电路从信号源吸取的电流小, 反之则大 。
Ri的定义,
i
i
i I
VR
?
?
?
(3) 输出电阻 Ro
(a) 从假想的 求 Ro (b)从负载特性曲线求 Ro
o'V?
输出电阻是表明放大电路带负载的能力,Ro大表明放大电
路带负载的能力差，反之则强。
Ro的定义,
0,.
o
.
o
o SL= ??? VR
I
V
R ?
则,Ro =?Vo / ?Io=( V'o― Vo)/ Io
=( V'o― Vo) RL / Vo =[( V'o/ Vo) ―1] RL
。，开路时的输出为、，测得时，在带根据图 oooL ')b( VIVR ???
输出电阻 Ro
注意：放大倍数、输入电阻、输出电阻通常都是在正弦信号
下的交流参数，只有在放大电路处于放大状态且输出不失真
的条件下才有意义。
(4) 通频带
放大电路的增益 A( f ) 是频率的函数 。 在低频段和高频段
放大倍数都要下降 。 当 A( f )下降到中频电压放大倍数 A0的
1/ 时, 即,2
0
0
HL 7.02)()( A
AfAfA ???
相应的频率,
fL称为下限频率
fH称为上限频率
问题
问题 1,放大电路的输出电阻小，对放大电路输出
电压的稳定性是否有利？
问题 2：有一个放大电路的输入信号的频率成分为
100 Hz~10 kHz，那么放大电路的通频带应
如何选择？
如果放大电路的通频带比输入信号的频带窄，
那么输出信号将发生什么变化？
通知
1,答疑时间：周一下午 3,00~4,40
周五下午 3,00~4,40
答疑地点,01518
2,以班为单位下周一下午到实验室领取
实验元器件，每套 5元
3.2.2 放大电路的图解分析法
? 直流通路与交流通路
? 静态分析
? 近似估算法
? 图解分析
? 电路参数变化对 Q点的影响
? 动态分析
? 截止失真
? 饱和失真
? 交流负载线
? 最大不失真输出
? 输出功率和功率三角形
1,直流通路与交流通路
静态：只考虑直流信号，即 vi=0，各点电位不变
（直流工作状态）。
直流通路：电路中无变化量，电容相当于开路，
电感相当于短路
交流通路：电路中电容短路，电感开路，直流
电源对公共端短路
放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的前提。分析
放大电路必须要正确地区分静态和动态，正确地区分直流通道
和交流通道。
动态：只考虑交流信号，即 vi不为 0，各点电位变化
（交流工作状态）。
直流通路
T
R R
V
b1
b2b
C
C
CC
C
+
+
vo
vi
电容 Cb1和 Cb2断开
T
R R
V
b
CC
C
直流通路
即能通过直流的通道。从 C,B,E向外看，
有直流负载电阻,Rc, Rb 。
交流通路
T
R R
V
v
v
b1
b2b
C
C
CC
C
i
o
+
+ vo
vi
直流电
源和耦
合电容
对交流
相当于
短路
T
R
R
b
C
+
_
+
_
vo
vi
若直流电源内阻为零，交流电流流过直
流电源时，没有压降。设 C1,C2 足够大，对
信号而言，其上的交流压降近似为零。在交
流通道中，可将直流电源和耦合电容短路。
交流通路,能通过
交流的电路通道。从 C、
B,E向外看，有等效的
交流负载电阻,Rc//RL
和偏置电阻 Rb 。
2,静态分析
(1) 静态工作点的近似估算法
已知硅管导通时 VBE≈0.7V，
锗管 VBE ≈ 0.2V以及 ?=40，
根据直流通路则有：
VRIVV
mAIβI
Aμ
R
VV
I
CCQCCC E Q
BQCQ
b
BECC
BQ
6.5==
6.1==
40≈=
-
-
Q:（ 40uA,1.6mA,5.6V）
R Rb
VCC
C
12V300K 4K
?=40
固定偏流电路
Rb RC
vo
vi
Cb1
Cb2
VC
C
+
+
Re
0.5K
330K 4K 15V
?=50
例 3.2.1：电路及参数如图，求 Q点值
直流通路
Rb RC
VC
C
330K 4K 15V
?=50
Re
0.5K
例 3.2.1
V
RIV
IRIVV
cCCC
EcCCCCE
65.4215
)R(
R
e
e
????
???
???
uA
R
VV
I
b
BECC
B
40
5.0513 3 0
7.015
R)1( e
?
??
??
??
?
?
?
mAuAII EC 24050
150
????
????
直流通路
Rb RC
VC
C
330K 4K 15V
?=50
Re
0.5K
例 3.2.2：电路及参数如图，求 Q点值
固定偏压电路，射极偏置电路（ 动画 3-5）
Rb1 RC
vo
vi
Cb1
Cb2
VC
C
+
+
Re
0.5K
68K 4K 15V
Rb2
12K
?=40
直流通路
Rb1 RC
VC
C
Re
0.5K
68K 4K 15V
Rb2
12K
?=40
例 3.2.2
Rb1
RC
Re
0.5K
68K
4K
Rb2
12K
15V
VCC
15V
VCC
直流通路
Rb1 RC
VC
C
Re
0.5K
68K 4K 15V
Rb2
12K
?=40
例 3.2.2
VV
RR
R
V
K
RR
RR
RRR
CC
bb
b
BB
bb
bb
bbb
25.2=
+
=
2.10=
+
?
=//=
21
2
21
21
21
68K
Rb2
12K
15V
VCC
Rb
2.25V
10.2KRb1
VBB
例 3.2.2
uARR VI
eb
BB
B 50≈)1(
7.0-
????
V
IRRRVV CeeCCCCE
6)5.4(2-15
)(-≈ 21
????
??
mAIII BEC 2 ???? ?
)6,2,50(,VmAAμQ
RC
Re
0.5K
4K
2.25V
VBB
15V
10.2K
Rb
VCC
(2) 静态工作点的图解分析
R
R
V
I
V
BB
b
CC
C
V
+
_
+
_
CE
BE
V
B
C
I
求 VBE,IB的方法同二极管图解分析
输入特性VBE=VBB-IBRb
输出特性 VCE=VCC-ICRC
b,e回路
c,e回路
(a) 画直流通路
(b) 把基极回路和
集电极回路电路
分为 线性 和 非线
性 两部分
如图 IB=40uA、
RC=4K、
VCC=12V
图解分析
vCE(v)
i C (mA)
3
2
1
2 4 6 80 10 12
20uA
40uA
60uA
80uA
IB =100uA
(c)作非线性部分的伏安特性曲线
BCEC Ivfi )(?
=40uA
(d) 作线性部分的伏安特性曲线 — 直流负载线
VCE=12 - 4 IC (VCC=12V,RC=4K)
用两点法做直线 M(12V,0),N(0,3mA)
M
N
e)直线 MN与 IB=40uA曲线的交点 (5.6V,1.6mA)
就是静态工作点 Q
（ 5.6V,1.6mA）
Q直流
负载线
IB=40uA、
RC=4K、
VCC=12V
讨论：电路参数变化对 Q点的影响
v
i ( m A )
3
2
1
2468CE
C
0
1012
I = 2 0 u AB
I = 4 0 u AB
I = 6 0 u AB
I = 8 0 u AB
I = 1 0 0 u AB
M
N
Q
Rb改变：
? Q点沿 MN向下移动
??????? CECBb VIIR
Q’
R Rb
VCC
C
12V300K 4K
?=40
固定偏流电路
电路参数变化对 Q点的影响
v
i ( m A )
3
2
1
2468CE
C
0
1012
I = 2 0 u AB
I = 4 0 u AB
I = 6 0 u AB
I = 8 0 u AB
I = 1 0 0 u AB
M
N
Q
RC改变：
点逆时针转动绕
的斜率变小
MMN
MNR
RIVV
C
CCCCCE
?
??
??
Q’
R Rb
VCC
C
12V300K 4K
?=40
固定偏流电路
电路参数变化对 Q点的影响
v
i ( m A )
3
2
1
2468CE
C
0
1012
I = 2 0 u AB
I = 4 0 u AB
I = 6 0 u AB
I = 8 0 u AB
I = 1 0 0 u AB
M
N
Q
VCC改变：
向右平移
不变
MN
VIV
RIVV
CECCC
CCCCCE
?
????
??
Q’R
R
V
IB
VBB
b CC
C
V
+
_
+
_
CEBEV
IC
iC(mA)
3
2
1
2 4 6 80 10 12
20uA
40uA
60uA
80uA
100uA
0
40
vi
vo
iB(uA)
60
20
vi=0.02sin?t(V)
vBE(V) vCE(V)
2,动态分析
vi=0.02sin?t(V) ?
ib=20sin?t(uA)
iB= 20uA~60uA
R R
V
b1
b2b
C
C
CC
C
+
+
vo
vi β=40
iC=?iB=0.8~2.4(mA)
?vCE= 8.8V ~ 2.4V
vo= vce=-3.2sin ? t
R R
V
b1
b2b
C
C
CC
C
+
+
vo
vi β=40
4K
动态分析（动画）
截止失真
v
i ( m A )
3
2
1
2468CE
C
0
1012
I = 2 0 u AB
I = 4 0 u AB
I = 6 0 u AB
I = 8 0 u AB
I = 1 0 0 u AB
0
4 0 u A
v
i
v
o
i ( u A )B
v
BE
Q
截止失真
截止失真,由于放大电路的工作点达到了
三极管的截止区而引起的非线性失真。对
于 NPN管，输出电压表现为顶部失真。
截止失真（动画）
饱和失真
v
i ( m A )
3
2
1
2468CE
C
0
1012
I = 2 0 u AB
I = 4 0 u AB
I = 6 0 u AB
I = 8 0 u AB
I = 1 0 0 u AB
0
8 0 u A
v
o
i ( u A )B
v
BE
Q
饱和失真
v
i
饱和失真：由于放大电路的工作点达到了
三极管的饱和区而引起的非线性失真。对
于 NPN管，输出电压表现为底部失真。
注意：对于 PNP管，由于是负电源
供电，失真的表现形式，与 NPN管
正好相反。
饱和失真（动画）
T
R
R
b
C
+
_
+
_
vo
vi
RL
交流通路
交流负载线
T
R R
V
v
v
b1
b2b
C
C
CC
C
i
o
+
+ +v
o -v
i
RL
RL’=RC//RL
交流负载线
交流负载线确定方法：
a,通过输出特性曲线上的 Q点做一条直线，其斜率
为 -1/R'L ??。
R‘L= RL∥ Rc
是交流负载电阻。
c,交流负载线和直
流负载线相交与
Q点。
b,交流负载线是有
交流输入信号时
Q点的运动轨迹。
最大不失真输出
放大电路要想获得大的不失真输出幅度，需要：
1.工作点 Q
要设置在输
出特性曲线
放大区的中
间部位；
2.要有合适
的交流负载
线。
Q位于交流负
载线中间时，
Vom≈ICQ× RL’
交流动态范围
（动画）
要想 PO大，就
要使功率三角形的
面积大，即必须使
Vom 和 Iom 都要大。
omom
omom
o 2
1
22 IV
IVP ???
放大电路向电阻性负载提供的 输出功率,
在输出特性曲
线上，正好是三角
形 ?ABQ的面积，这
一三角形称为 功率
三角形。
输出功率和功率三角形
作业
3.2.1
3.2.2
3.3.4
3.3.6
3.2.3 放大电路的小信号模型分析法
图解法的适用范围：信号频率低、幅度 较大的情况。
如果电路中输入信号很小，可把三极管特性曲线在小
范围内用直线代替，从而把放大电路当作线性电路处理 —
— 微变等效电路。
1.三极管可以用一个模型来代替。
2.对于低频模型可以不考虑结电容的影响。
3.小信号意味着三极管在线性条件下工作，微变也
具有线性同样的含义。
1,h参数等效电路
输入开路时输出导纳
= 0=
2
2
22 1I
V
I
h ??
?
输出短路时的输入电阻
:= 0=
1
1
11 2V
I
V
h ??
?
数输入开路时电压反馈系
= 0=
2
1
12 1I
V
V
h ??
?
数输出短路时电流放大系
= 0=
1
2
21 2V
I
I
h ??
?
2221212
2121111
VhIhI
VhIhV
???
???
????
????
如果 I1和 V2是独立源：
I1 I2
+
—
双端
口
网络
+
—
V2V1
h参数等效电路
I1 I2
V1 V2
双端
口
网络 1 2 2
2
2221212
2121111
VhIhI
VhIhV
???
???
????
????根据公式
双端口网络可等效为下图所示电路。
2,三极管共射 h参数等效电路
共射接法等效的
双端口网络：
输入特性表达式,vBE= f1 ( iB,vCE )
输出特性表达式,iC= f2 ( iB,vCE )
cce
bbe
IV
IV
??
??
，输出：
，输入：
+
_+_
beV
?
bI
?
cI
?
ceV
?
三极管共射 h参数等效电路
CEI
CE
C
BV
B
C
C
CEI
CE
BE
BV
B
BE
BE
dv
v
i
di
i
i
di
dv
v
v
di
i
v
dv
BCE
BCE
?
?
?
??
?
?
?
?
?
?
??
?
?
?
求全微分：
cebc
cebbe
VhIhI
VhIhV
???
???
????
????
2221
2111
c
+
_
+
-beV?
bI
?
cI
?
ceV
?
参数的物理含义
e
b
c
b’
re rb’e
rbb’
rb’c rc
CE
B
BE V
i
vh
?
??
11
VCEQ时 iB 对 vBE的影响，是三极管在 Q点附近
b与 e之间的动态电阻，用 rbe表示。
rbe的组成：
rbe = rbb’ + rb’e
re 很小，忽略
rbb’,基区体电阻
rb‘e：发射结正偏电阻
E
eb I
mVr 26)1(
' ???
E
bbbe
I
mVrr 26)1(
' ????
参数的物理含义
B
CE
BE I
v
vh
?
??
12
IBQ附近 vCE 对 vBE的影响：
vCE >1V后,h12<10-2
CE
B
C V
i
ih
?
??
21
VCEQ附近 iB 对 iC的影响，即 ?
参数的物理含义
B
CE
C I
v
ih
?
??
22
IBQ处 vCE 对 iC的影响，是 IBQ这条曲线
在 Q点的导数
通常用 rce表示 h22：
一般 rce >105?
22
1
h
r ce ?
三极管共射简化 h参数等效电路
忽略 h12和 h22影响的
简化参数等效电路
c
3.2.3 基本共射电路分析计算
放大电路分析步骤：
? 画直流通路，计算静态工作点 Q
? 计算 rbe
? 画交流通路
? 画微变等效电路
? 计算电压放大倍数 Av
? 计算输入电阻 Ri
? 计算输出电阻 Ro
1,计算电压放大倍数 Av
vo
vi
T
R
R
b
C
+
_
+
_
vo
vi
b
c
e
CbcCo
bbei
RIIRV
rV
???
??
???
?
?--
I
be
C
i
o
v
r
R
V
V ?-A ??
?
?
?
2,计算输入电阻 Ri
be
beb
beb
bebi r
rR
rR
rRR ?
?
?
???
?
?
//
I
V
i
i
Ri
C
o
o R
'I
'
R ?? ?
?
oV所以：
3,计算输出电阻 Ro
方法一：
'
'
= ?
?
o
o
o
I
V
R
Ro
输出开路时的输出电压:'? oV
输出短路时的输出电流:'I o?
c
?
o
?
Cc
??
I='I
RI='oV
计算输出电阻 Ro
方法二：把输入信号源短路（ Vs=0）但保留信号源
内阻，在输出端加信号 Vo，求此时的 Io，
则：
ooo VR
??
I/=
C
o
o
o R
V
R =
I
=
?
?
所以：
如图，如果 Vs＝ 0，则 Ib=0,所以 ? Ib=0
Ro
例 3.2.3：求 Av, R i,Ro
电路及参数如图,rbb’=100?,求 Av,Ri,Ro
?=50
vi
vo
解,静态工作点
（ 40uA,2mA,6V)
E
bbbe I
mV
βrr
26
)+1(+= '
=100+51?26/2=0.763K
例 3.2.3
ebbebi RIβrIV ?)+1(+?=
???
cbo RIβV ?-=
??
ebe
c
i
o
v
Rβr
Rβ
V
V
A
)+1(+
-
== ?
?
? = -7.62
T
R
R
b
c
+
_
+
_
Re
Vi
Vo
vi
vo
例 3.2.3
K4== co RR[ ]ebebi RβrRR )+1(+//=
=330K//26.263K=24.3K
Ri Ro
例 3.2.4：
电路及参数如图,?=40，
rbb’=100?，
(1)计算静态工作点
(2)求 Av,Ri,Ro
解：
(1) 画直流通路
求静态工作点
R
R
V
v
v
b1
b2b1
C
C
CC
c
i
o
+
+
R
e1
0, 1 K
68K4K
15V
R
R
e
C
+
e2
0, 4 K
b2
12K
vi
vo
射极偏置电路稳定工作点（动画）
例 3.2.4：
R
R
V
b1
CC
c
R
e1
0, 1 K
68K4K
15V
R
Re2
0, 4 K
b2
12K
直流通路
R
R
b1
c
R
e1
0, 1 K
68K
4K
R
Re2
0, 4 K
b2
12K
15V
V c c
15V
V c c
VV
RR
R
V
K
RR
RR
RRR
CC
bb
b
BB
bb
bb
bbb
25.2=
+
=
2.10=
+
=//=
21
2
21
2?1
21
例 3.2.4：
R
b1
68K
R
b2
12K
15V
V c c
R
2, 2 5 V
V b b
b
10K
Rb
VBB
例 3.2.4：
? ?
uA
RRR
V
I
eeb
BB
B
50
)1(
7.0
21
≈
β
-
???
?
V
IRVV CCCCCE
6)5.4(215
)RR( 2e1e
?????
????
mAIII BEC 2???? ?
Ω6 3 3.0=26)+1(+= ' KImVβrr
Ebbbe
R
R
b1
c
R
e1
0, 1 K
1 0, 2 V
4K
Re2
0, 4 K
2, 2 5 V
V b b
15V
V c c
VBB
Rb
例 3.2.4：
(2) 画微变等效电路，求 Av,Ri,Ro
8.33-=
1.0×41+633.0
4×40-
=
)+1(+
?-
==
-=-=
)+1(+=
1
?
?
?
???
1
???
ebe
C
i
o
v
Cb
Cco
ebbbei
Rβr
Rβ
V
V
A
RIβRIV
RIβIrV
? ?
Ω
β
K
RrRR ebebi
23.3733.4//2.10
)1(// 1
??
???
Ri
Ro=RC=4K
Ro
作业
3.4.1
3.4.4
3.4.5
§ 3.3 基本放大电路的三种组态
组态一：共射电路
be
C
V
V
vA
r
Rβ
i
o
-== ?
?
? Ri=Rb//rbe Ro=Rc
vo
vi
T
R
R
b
C
+
_
+
_
vo
vi
b
c
e
组态二,共集电极电路
共集电极组态基本放大电路如图所示。
(1)直流分析
IB=( VBB－ VBE)/ [Rb+(1+?)Re]
IC=? IB
VCE= VCC－ IERe= VCC－ ICRe
Rb =Rb1 //Rb2
直流通路
交流通路
交流通路：
(2)交流分析
微变等效电路如图
交流通路：
放大倍数和输入电阻
① 中频电压放大倍数
1
')1(
')1(
Lbe
L
o
o ?
??
???
Rr
R
V
VA
v ?
?
?
??
比较 CE和 CC组态放大电路的电压放大倍数公式，它们
的分子都是 ?乘以输出电极对地的交流等效负载电阻，分母
都是三极管基极对地的交流输入电阻。
② 输入电阻
Ri=Rb1// Rb2 //[rbe +(1+?)R'L )]
R'L = RL // Re
输出电阻
③ 输出电阻
β
Rr
R
I
V
R
RVRrVβI
RRRRRrVI
RVβIIIβII
R
+1
'+
//=
'
'
=
)/'(+)]'+/(')+1[(='
////=',)'+/('=
)/'(+)+1(=++='
sbe
e
o
o
o
eosbeoo
b2b1sssbeob
eobbbo
e
?
?
???
??
??????
共集电极电路（动画 3-6）
将输入信号
短路，负载开路，
加,信号源
短路，内阻保留。 o
'V?
组态三：共基极放大电路
共基组态放大电路如图
交流、直流通路
交流通路：
微变等效电路
共基极组态基本放大电路的微变等效电路
Ie
性能指标
③ 输出电阻
Ro ≈RC
be
L
v r
Rβ
VVA
'
+=/= io ???
① 电压放大倍数
β
rR
β
rIVR
+1≈//+1=/=
be
e
be
iii ??
② 输入电阻
三种组态电路比较
共射电路：电压和电流放大倍数均大，输入输出
电压相位相反，输出输出电阻适中。常用于电压
放大。
共集电路：电压放大倍数是小于且接近于 1的正
数，具有电压跟随特点，输入电阻大，输出电阻
小。常作为电路的输入和输出级。
共基电路：放大倍数同共射电路，输入电阻小，
频率特性好。常用作宽带放大器。
作业
3.5.3
3.5.4
3.6.2
3.6.5
§ 3.4 基本放大电路的频率响应
频率失真：幅度失真和相位失真 (p20-21图 1.2.9)
相位频率特性,
幅度频率特性, 幅频特性是描绘输入信号幅度固定，输出信号的幅度随频率变化
而变化的规律。即
∣ ∣ = ∣ ∣=A?
io /VV ?? f ( )?
相频特性是描绘输出信号与输入
信号之间相位差随频率变化而变化
的规律。即
)(io ?fVVA ??? ??? ∠∠∠
3.4.1 RC电路的频率响应
1,RC低通滤波电路
RCω+j
=
Cωj
R+
Cωj
=
V
V
=A
i
o
v
1
1
1
1
?
?
?
其中,?是角频率
? = RC
fRC ??? 211 ???
上限截止频率令,RCππωf HH 2 1=2=
(1) 分析
RC低通滤波电路频率响应
HH
v
f
f
+j
=
ω
ω
+j
=
RC+j
=A
1
1
1
1
1
1
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??
?
?
?
?
?
?
?
?
??
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??
HH
H
f
f
tg
f
f
tg
f
f
v
11
2
1
1
?
A
?
幅频特性
相频特性
RC低通滤波电路频率响应
( )
)(-=)-(=
+1
1
=A 1-1-
2 HH
H
f
f
f
f
f
f
tgtgφv?
当 f << fH 时
o
v
0
1
?
?
?
A?
当 f = fH 时
o
vA
45
7 07.0
2
1
??
??
?
?
当 f >> fH 时
o
vA
90
0
??
??
?
?
+5.7°
0.1fH f H 10fH0
-20
-40
-45
-90
0
f
f
-20dB/十倍频
-3
( d B ) vA?lg20
?0.1f
H f H 10fH
RC低通滤波电路频率响应
(2) 波特图
幅频特性
相频特性
-3dB
-5.7° -5.7°
幅频特性的 X轴采用指数坐标,Y轴 采用对数坐
标,fH 称为 上限截止频率 。 当 f >> fH时，幅频特
性将以 十倍频 20dB的斜率下降, 或写成 -20dB/dec。
在 f = fH 处的误差最大，有 － 3dB。
当 f = fH 时，相频特性将滞后 45°,并具有 -45?/dec的
斜率。在 0.1 fH 和 10 fH 处与实际的相频特性有最大的误
差，其值分别为 +5.7° 和－ 5.7° 。
这种折线化画出的频率特性曲线称为 波特图, 是分析放
大电路频率响应的重要手段。
2,RC高通滤波电路
(1) 分析
L
L
v
f
f
+j
f
f
j
=
RCω+j
Cωj
=
Cωj
R+
R
=A
1
11
?
RCω+j
Cωj
=
Cωj
R+
R
v=A
11
?
下限截止频率令,C2 1= Rπf L
RC高通滤波电路 频率响应
当 f = fL时
o
vA
45
7 07.0
2
1
?
??
?
?
当 f >> fL 时
o
vA
0
1
?
??
?
?
)(-90=
)(1
1-
2
H
H
H
f
fo
f
f
f
f
tgφ
+
=vA
相频：
幅频,?
当 f << fL 时
o
v
0
0
?
?
?
A?
RC高通滤波电路 频率响应
(2) 波特图 ( d B ) vA?lg20
φ
幅频特性
相频特性
3.4.2 三极管的高频等效模型
e
b
cre rb’e
rbb’
rb’c rc
三极管结构：
b’C
b’e Cb’c
Cb’c, 2~10pF(Cμ)
几十到几百 pF(Cπ)
T
m
eb fπ
g
C
2
='
三极管的高频等效模型
ms≈≈
Δ
Δ
=
'
0 约几十
T
EQ
eb
CE
BE
C
m V
I
r
β
V
v
i
g
这一模型中用 代替,这是
因为 β本身就与频率有关，而 gm与频率无关。
推导如下,
eb'
.
m Vg
.
bIβ
三极管的高频等效模型
忽略 rce 和 rb‘c 对电路的影响的简化等效模型：
三极管的频率参数 fβ和 fT
0?
?
??
ceV
b
?
c
?
I
I
?已知
cbm
ebcbeb
ebm
cbebr
m
CjCjeb
beb
eb
m
c
Cg
rCCj
rg
CCj
g
rIV
VgI
eb
cbeb
'
'''
'
''
1
cb'
ω
1
ω
1
'
'
'
cb'
ω
)(ω1
≈
)(ω
Cωj-
β
)////(
)Cωj-(
'
''
??
????
?
?
?
?
??
??
三极管的频率参数 fβ和 fT
)(2
1
b ' cb ' eb ' e +CCr
f
??
?令
共射极截止频率
00
?
2
0
?
707.0≈
2
2
==
)(+1
=
βββff
β
β
β
f
f
β
时，
01
1
??
?f
fj??
?则
与 RC低通滤波电路
的频响表达式相同
ebm rg '0??
三极管的频率参数 fβ和 fT
f T, 频率增大使 |? |下降到 0dB （ | ? |=1）时的
频率，称为特征频率。
11
1
???? ???
??
?
?
??
?
?
?
??
T
ff
T f
f
f
f
T
?
?
??
?
一般
0 0
? ?
eb
mr
m
ebeb
CC
cbebeb
T
C
gg
Cr
CCr
ff
ebcbeb
'''
0
'''
0
0
2 2
2
'
0
''
??
?
?
?
?
?
?
??? ????? ??
?
??
?
??
三极管的频率参数 fβ和 fT
βTβT fβfff ?=, 的关系与
当 β=1时对应的频率称为
特征频率 fT,且有 fT≈β0f?
当 20lgβ下降 3dB时,频率 f?
称为 共发射极接法的截止频率
高频等效模型的单向化
在简化混合 π型模型中，因存在 Cb’c,对求解
不便，可通过单向化处理加以变换。
密勒定理
Z
KV
Z
KVV
Z
VVI
i
iioi -1=-=-=
1=-1= ZK
Z
I
V i
Z
Z Z
I
+
Vi
-
+
Vo
-
K K
+
Vi
-
+
Vo
-
I I
1 2
密勒定理
Z
KV
Z
V
K
V
Z
VV
I o
o
o
oi
1-
1
=
-
=
-
=
2=1
-1
=
-
Z
K
Z
I
V o
Z
Z Z
I
+
Vi
-
+
Vo
-
K K
+
Vi
-
+
Vo
-
I I
1 2
高频等效模型的单向化
可以用输入侧的 C?’和输出侧的 C?’’两个电容去分
别代替 Cb’c,但要求变换前后应保证相关电流不变，
如图所示。
高频等效模型的单向化
利用米勒定理,:,= cm 则放大倍数令 RgK
cbμ CKC ')+1(='
cbμ CK
KC
'
+1=''
高频等效模型的单向化
由于 C?’’<< C?’,所以可忽略 Cμ’’对电路的影响。
图中 C?' =Cb'e+ C?' 。
3.4.2 基本共射电路的频率响应
对于图示的共发射极
接法的基本放大电路，分
析其频率响应，需画出放
大电路从低频到高频的全
频段小信号模型。
然后分低、中、高三
个频段加以研究。
1,中频段
中频时,C1,C2, Ce容抗较小，可视为短路； Cπ’容抗较大，可
视为开路。等效电路如图。
be
L
r
R
V
VA
i
o
vM
' - 0???
?
?
?
Rb’= Rb1// Rb2
Ri=Rb ‘ // rbe
Ro=Rc be
L
bebs
beb
r
Rβ
rRR
rR
V
V
A
s
o
v s M
'
?
//'+
//'
-== 0?
?
?
2,高频段等效电路
显然这是一个 RC低通环节
将全频段小信号模型中的 C1,C2和 Ce短路，即可
获得高 频段小信号模型微变等效电路，如图所示。
高频段
Rs’
Vs’
'//='
'+
'
='
??
bss
s
bs
b
s
RRR
V
RR
R
V
图中：
V’
R’
ebbbs
s
sebbb
eb
rrRR
V
Rrr
r
V
'
?
''
'
?
//)'+'(='
'
'++
='
图中：
高频段
V’
R’
'
''+1
1
=
'
+'
='
?
?
'
1
'
1
?
'
V
CRωj
V
R
V
π
Cωj
Cωj
eb
π
π
'''+1
'-
='-=
?
'
??
VCRωj
Rg
RVgV
π
Lm
Lebmo
vs M
πebbbbs
s
o
vs H A
CrrRRωj
V
V
A
?
'
?
?
?
?
'//)'+'//(+1
1
==
高频段
v s M
f
fv s H A
j
A
H
?? ?
+1
1
=
vs M
πebbbbs
s
o
vs H A
CrrRRωj
V
V
A
?
'
?
?
?
?
'//)'+'//(+1
1
==
πebbbbs
H CrrRRπf ')//+'//(2
1
=,
?''?
令
上限截
止频率
高频段频响波特图
其频率特性曲线与 RC低通电路相似。只不过其幅频特性在 Y
轴方向上上移了 20lg AvsM(dB)。
-180o
-225o
-270o
v s MA
?lg20
相频特性则在 Y轴方向上向下移 180?，以反映单级放大电路
倒相的关系。
3,低频段等效电路
低频段的微变等效电路如图所示,C1,C2和 Ce被
保留,C'?被忽略。显然，该电路有 三个 RC电路环节。
当 Re>>1/?Ce时，在射极电路中，可忽略 Re，只剩下 Ce
低频段
当 R‘b较大，可忽略 Rb的影响。
将 Ce归算到基极回路后与 C1串联,C’e =Ce /（ 1+?0 ） 。 Ce
对输出回路基本上不存在折算问题，而且一般 Ce>>C2，所
以 Ce对输出回路的影响可忽略。将输出回路的电流源变换
成电压源，得到简化的微变等效电路。
低频段
在此简化条件下，低频段的电压放大倍数,
)+(+1
)+(
)+)( //(+1
)+)( //(
+
'-
==
LC2
LC2
?
beSe1
beSe1
?
beS
L0
s
o
sL
RRCωj
RRCωj
rRCCωj
rRCCωj
rR
Rβ
V
V
A v
?
?
?
)+(2
1=
)+)( //(2
1=
LC2
2
beSe1
1 RRCπfrRCCπf LL令：
L2
L2
L1
L1
+1+1
= ??sMsL
f
f
f
f
f
f
f
f
vv
j
j
j
j
AA?
4,全频段总电压放大倍数
全频段总电压放大倍数的复数形式为,
HL2
L2
L1
L1
sMs /+1
1
×
/+1
/
×
/+1
/
×=
fjffjf
fjf
fjf
fjf
AA vv?
be
L
bebs
beb
A
r
Rβ
rRR
rR
v s M
'
?
//'+
//'
-= 0
?
如果两个下限频率 fL1, fL2相差 4倍以上，可取大者作
为电路的下限截止频率 fL1，否则只能按定义求 fL
全频段放大倍数波特图
如果
fL1＞ fL2，
可以画出
单级基本
放大电路
的波特图，
如图所示。
放大电路的增益带宽积
HLHBW ffff ≈-=,带宽
be
L
bebs
beb
π
ebbbbs
HvM
r
Rβ
rRR
rR
CrrRRπ
fA
'
?
//'+
//'
?
')//+'//(2
1
≈
,
0
?
''
?
增益带宽积
所以，三极管一旦选定，带宽增益积就确定下来，
放大倍数增大多少倍，带宽就减少多少倍
基本概念
直接耦合多级放大电路
阻容耦合多级放大电路
变压器耦合多级放大电路
多级放大电路的频率响应
§ 3.5 多级放大电路
3.5.1 多级放大电路
单级电路,
i
o
v
V
V
A ?
?
?
=
Io
Ri
Ro+
Vi
-
Ii
+
Vo
-AVoVi
Io1
Ri1
Ro1+
Vi
-
Ii
+
Vo1
-AVo1Vi1
Io
Ri2
Ro2 +
Vo
-AVo2Vi2
2?1
2
2
1
1 ??
?
?
?
?
?
?
?
=?== vv
i
o
i
o
i
o
v AA
V
V
V
V
V
V
A
多级电路,
R
V
V
V
CC
C1
o
T2T1
R
BB
Vi
RC2
R
b1b2
vi vo
3.5.2 直接耦合多级放大电路
优点：低频性能好，
易于继集成
缺点：静态点相互影响
（温度漂移问题）
静态分析：
VBB=IB1Rb1 +VBE1
VCE1=IB2Rb2 +VBE2
VCE1= VCC -（ IC1 + IB2） RC1
VCE2= VCC - IC2RC2
IC1= ? IB1
IC2= ? IB2
IB1,VC1, IB2
VC2, IC2, IC1
直接耦合多级放大电路动态分析
11
211
1
//β
-
beb
iC
i
o
v
rR
RR
V
V
A
?
?? ?
?
?
22
2
1
2 +-== ?
?
?
beb
C
o
o
v rR
Rβ
V
V
A
22
2
11
21
?1
+
?
+
//
=== 2
??
?
?
?
beb
C
beb
iC
v
i
o
v rR
Rβ
rR
RRβ
AA
V
V
A v
1
1
1
1
1 1 1
2
2
2
2
2 2
Ri1=Rb1//rbe1 Ri2=Rb2//rbe2
3.5.3 阻容耦合多级放大电路
T1
R
R
V
b1
b2
b1
C
CC1
i
+
+
T2
R
R
V
V
b3
b2
C
CC
C2
o
+
Ri1 = Rb1 // rbe1 Ri2 = Rb2 // rbe2
缺点：低频性能差，
不利于集成
优点：静态点互不影响
1
21
1
//
be
iC
v
r
RRA ???
2
2
1
21
21
//
be
C
be
iC
vvv
r
R
r
RRAAA ?? ????
2
2
2
be
C
v
r
RA ???
3.5.4 变压器耦合多级放大电路
LRn
I
V
n
I
V
nN
N
I
I
n
N
N
V
V
2
2
2
2
1
1
1
2
2
1
2
1
2
1
1
??
??
??
优点,静态点互不影响，变压器起阻抗变换作用
缺点,不利于集成
N2N1R
L
Tr
n2RL
N1 N2
变压器耦合多级放大电路
R
V
1
b11
C
i
+
R
e1
R
e1C
+
b12
N 1 2N 1 1
R
b21
R
e2
R
eC
+
b22
N 2 2N 2 1
e2C
+
VCC
RL
T r 1T r 2
T1T2
n12Ri2 n22RL
3.5.5 多级放大电路的频率响应
vnvvvv AAAAA ????? ???????? 321
vn
vvv
A
AAA
?
???
lg20
lg20lg20lg20 21
?????
??
n???? ??????? 21
设电路总增益为 Av，每一级的增益分别为
Av1,Av2,.....,Avn，则：
LiLnLLL fffff ????
22
2
2
11.1≈ ?
HiH ff < 22
2
2
1
1++1+11.1≈1
HnHHH ffff
?
本章总结
三极管的三种工作状态（放大、截止、饱和）；
放大电路的静态、动态；直流通路、交流通路；
静态工作点估算
放大电路的图解分析（静态、动态）
三极管小信号模型及微变等效电路分析法
共射、共集、共基电路分析及性能比较
多级放大电路分析
三极管高频模型 及共射电路的频率响应
例 1：已知：三极管 β=160,求,Avs,Ri,Ro
Q
R2
30K
Re
4,7k
R1
120K
Rc
10K
C1
22u
C3
10u
C2
10u
Vo
RL
15K
Vi
.
V C C
12V
例题 1 共基电路
例 2：已知：三极管 β=160，求,Avs,Ri,Ro
例题 2 共集电路
T
R1
51K
R2
47k
Re
1K
RL
5,1K
C2
22u
C1
10u
Vs
.
V C C
12V
Rs
300
Vi
例题 3 共射电路
例 3：已知：三极管 β=160,C1,C2,C3足够大，
求,Av,Ri,Ro
RL
1 0k
C3
C2
C1
R5
1k
R4
1 00
R3
7, 5 k
R2
4 3k
R1
3 60 k
Q
V C C
1 2VVi
.
例题 4 共射电路低频响应
Q
R1
120k
R2
30k
R3
3, 9 k
R4
1, 2 k
RL
10k
C1
10u
C2
10u
C3
47u
Vi
Vo
Vi
V S I N
V C C
1 2V
例 4：已知：三极管 β=160，求电路的下限截止频率。
IE=1.42mA
Rbe=3.15k
Av=142 (43dB)
fL1=5.72Hz
fL2=1.14Hz
fL3=176Hz
例题 5 多级放大电路 1
课堂练习
（ 1）静态分析
（ 2）计算放大倍数、输
入输出电阻。
?=50
rbe=1.2k
例题 6 多级放大电路 2
例题 6,三极管的参数为 ?1=?2=?=100,VBE1=VBE2=0.7 V。
（ 1）计算静态工作点
（ 2）计算总电压放大倍数。
A9, 3
)+(1+)//(
'
=
e1b2b1
BECC
B Q 1
?
?
?
?
RRR
VV
I
mA93.0B Q 1C Q 1 ?? II ?
V7.4)()(= e1c1C Q 1cce1B Q 1C Q 1c1C Q 1CCC E Q 1 ??????? RRIVRIIRIVV
V26.7c1C Q 1ccB2C1 ???? RIVVV
（ 1）静态分析
例题 6 多级放大电路 2
mA04.1/)( e2E2CCC Q 2E Q 2 ???? RVVII
V47.4c2C Q 2C2 ?? RIV
V96.7B E 2B2E2 ??? VVV
V45.3E2C2C E Q 2 ???? VVV
例题 6 多级放大电路 2
（ 2）动态分析
????
????
k8.2
m A )(
m V )(26
)1(=
k1.3
m A )(
m V )(26
)1(=
E2
bbb e 2
E1
bbb e 1
I
rr
I
rr
?
?
b e 2i2
b e 1
i2c1
1 3.58
)//(= rR
r
RRA
v ???? 式中
?
6.1 5 3)//(=
b e 2
Lc2
2 ??? r
RRA
v
? 895521 ?? vvv AAA
Ri =rbe1 // Rb1 // Rb2 =2.55 k?
Ro =Rc2 =4.3 k?
