第三章 半导体三极管及放大电路基础
3.1 半导体三极管
半导体三极管的结构三极管是通过一定制造工艺，把两个 PN结结合在一起的器件。
功用 放大开关功率大中小 材料硅锗频率高频低频结构
NPN
PNP
多发射极三极管结构和符号：
工艺特点：
发射区掺杂浓度高基区很薄且掺杂浓度低集电结面积大
e
e
3.1.2 三极管的电流分配与放大作用三极管具有放大作用的条件,发射结加正向电压,
集电结加反向电压,
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
(2) 电子在基区中的扩散与复合
(3) 集电 区收集电子
1.载流子的运动三极管三个电极上的电流分别为,
C B OEPBNB
C B OCNC
EPBNCNEPENE
IIII
III
IIIIII
IE = IC + IB
2.电流关系
称为共基极电流放大倍数，
一般为 0.98~0.999。
三极管一旦制好，集电结收集发射结来的电子比例即确定下来。
EC II
)(
BCC
B CE
II I
III
:可得由
BC II 1 BI
1
共发射极电流放大倍数
BCE
BE
BC
III
II
II
1
三极管各级电流关系：
N P N
Rc
Rb
V c c
BB
V
+
_
Vo
I
B
I
C
I
E +
Vi
-
电压增益,
i
O
V V
VA
放大的条件,
发射极正偏、
集电结反偏。
3.放大作用
1234
A
B
C
D
4321
D
C
B
A
T i t l e
N u m b e rR e v i s i o nS i z e
B
D a t e,5 - M a r - 2 0 0 1 S h e e t o f
F i l e,E,\ 模电教案 \ c i r c u i t \ 三极管,d d bD r a w n B y,
Rc
V c c
BB
V
+
_
Vo
i
B
i
C
i
E
+
_
v
BE
+
_
v
CE
b
c
e
Vi
4.三极管电路的连接方式
a、共发射极
1234
A
B
C
D
4321
D
C
B
A
T i t l e
N u m b e rR e v i s i o nS i z e
B
D a t e,5 - M a r - 2 0 0 1 S h e e t o f
F i l e,E,\ 模电教案 \ c i r c u i t \ 三极管,d d bD r a w n B y,
Rc
V c c
BBV
+
_
Vo
i
E
i
C
i
E
+
_
v
EB
+
_
v
CB
e
c
b
Vi
b、共基极
c、共集电极
e
R
R
Vb
+
_
_
vv
V
b2
BB
b
C
CC
e
i o
+
c
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
Rc
Rb
V c c
BBV
+
_
Vo
i
B
i
C
i
E
+
_
v
BE
+
_
v
CE
b
c
e
3.1.3三极管的特性曲线
1、共射极电路的特性曲线
(1) 输入特性曲线常量 CEv)( BEB vfi
VCE=0,相当于两个 PN结并联的特性。
0<VCE<1V,VCE iB?
VCE>1V,iB比 VCE=0V时小
A.放大区,
放大区饱和区截止区
0uA
100uA
80uA
60uA
40uA
20uA
I
v
i
6
4
2
24681012
CE
C
CBO
VCE=VBE
0
JE正偏,JC反偏,IB不变时,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) 输出特性曲线常数 BI)( CEC vfi
B.截止区放大区饱和区截止区
0uA
100uA
80uA
60uA
40uA
20uA
I
v
i
6
4
2
24681012
CE
C
CBO
VCE=VBE
0
JC和 JE都反偏,IB= IC =0
C.饱和区集电结正偏 IC<? IB
饱和时 c,e间电压记为 VCES，
深度饱和时 VCES约等于 0.3V。
温度升高时：
（ 1）输入特性曲线左移
（ 2） ICBO增大，输出特性曲线上移
（ 3）?增大
(3).温度对三极管特性的影响
3.1.4 三极管的主要参数
1,电流放大系数
B
C
I
I
共射极直流电流放大系数：
共射极交流电流放大系数：
B
C
i
i
E
C
I
I共基极直流电流放大系数：
共基极交流电流放大系数：
E
C
i
i
2,极间反向电流发射极开路时,c,b间的反向饱和电流。
=（ 1+?） ICBO，基极开路时,c,e间的穿透电流。
ICBO,
ICEO
集电极最大允许功耗,PCM = IC · VCE
集电极最大电流,ICM
V（ BR） EBO,c开路时,Je的反向击穿电压
V（ BR） CBO,e开路时,Jc的反向击穿电压
3,极限参数
V（ BR） CEO,b开路时,c,e间的击穿电压由 V（ BR） CEO,
PCM 和 ICM 确定的安全工作区,
v
i
30
20
10
10203040
过损区
40
C E ( V )
C ( m A )
0
50
CECCM VIP
安全工作区过损耗区状态 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反偏零偏或反偏 0
正偏 反偏
BI?
正偏 正偏
BI
三极管工作情况总结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 P NP
c 最高 最低
b 中
V
B
=V
E
+ 0,7 V
中
V
B
=V
E
- 0,7 V
e 最低 最高放大 截止 饱和例 1：三极管工作状态的判断例 2：三极管用作可控开关 (?=50)
Vi=5V时,IB=(5-0.7)/10K=0.43mA
ICS=10V/5K=2mA<?IB=22mA
三极管饱和,Vo=0V
c
e
10K
5K
10V
b
+
_
+
_
Vo
Vi
Vi=0V时，
三极管截止
Vo=10V
c
e
R
R
V
b
+
_
+
_
v
v
V
b1
b2
BB
b
C
C
CC
C
i
o
+
+
T
vi
vo
改进电路,
vi
vo
3.2共射极放大电路
1、基本的共射级放大电路
vi 变化 ——? iB 变化
————?iC 变化
——————?vCE 变化
——?vo 变化
iC=?iB
vCE= VCC - iCRC
12V
300K 4K
=40
vo
vi
2、放大原理
3、主要性能指标
L f 下限频率
i
o
V V
VA
电压放大倍数
i
i
i I
VR
输入阻抗
o
o
o I
VR
输出阻抗
o oo IVP?输出功率非线性失真
bwf 通频带
Hf 上限频率直流通路：直流信号的通路 ;
交流通路：交流信号的通路 ;
vi
vo电容?开路，
电容?短路 ;
电感?短路电感?开路 ;
直流电源对公共端短路
3.3放大电路的图解分析法
vo
vi
直流通路电容 Cb1和 Cb2断开
vo
vi
Cb1和 Cb2短路,
VCC对公共端短路交流通路
12V
300K 4K
=40
已知硅管 VBE=0.7V，锗管 VBE=0.2V以及?.
b
BECC
BQ
R
VVI
BQCQ II
CCQCCCEQ RIVV
（ 40uA,1.6mA,5.6V）
3.3.1静态分析
1.静态工作点的近似估计算法例 1：电路及参数如图，求 Q点值
=50
直流通路
=50
uA
R
VV
I
b
BECC
B
40
5.0513 3 0
7.015
R)1( e
mAuAII EC 24050
150
V
RIV
IRIVV
cCCC
EcCCCCE
65.4215
)R(
R
e
e
2.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
输入回路输出回路
(1) 画直流通路
(2) 把电路分为线性和非线性两部分
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
(3)作非线性部分的伏安特性曲线
BCEC Ivfi )(?
=40uA
(4) 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)
(5) 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
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
12V
300K 4K
=40
Q
讨论：电路参数变化对 Q点的影响
Rb改变：
Q点沿 MN向下移动
bR CI BI CEV
.Q?
12V
300K 4K
=40
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：
CCCCCE RIVV
Q1
的斜率变小MNR C
点逆时针转动绕 MMN?
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：
Q
R
R
V
I
VBB
b
CC
C
V
+
_
+
_
CE
BEV
B
C
I
CCCCCE RIVV
CECC VV
向右平移MN? 点向右平移Q?
1234
A
B
C
D
4321
D
C
B
A
T i t l e
N u m b e rR e v i s i o nS i z e
B
D a t e,7 - M a r - 2 0 0 1 S h e e t o f
F i l e,E,\ 模电教案 \ c i r c u i t \ 三极管,d d bD r a w n B y,
RR
V
v
v
b1
b2b
C
C
CC
C
i
o
+
+
300K4K
12V
R+
-
+
-
L
1234A
B
C
D
4321
D
C
B
A
T i t l e
N u m b e rR e v i s i o nS i z e
B
D a t e,7 - M a r - 2 0 0 1 S h e e t o f
F i l e,E,\ 模电教案 \ c i r c u i t \ 三极管,d d bD r a w n B y,
T
R
b
c
+
_
+
_
Vi
VoRL
3.3.2 动态分析
1、画交流通路和交流负载线
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
LCL RRR //'?
'LcOce Rivv
交流负载线
2、在动态特性曲线上画出输出信号波形
1234
A
B
C
D
4321
D
C
B
A
T i t l e
N u m b e rR e v i s i o nS i z e
B
D a t e,8 - M a r - 2 0 0 1 S h e e t o f
F i l e,E,\ 模电教案 \ c i r c u i t \ 三极管,d d bD r a w n B y,
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
40uA
v
i
i ( u A )B
v
BE
60
20
4321
i i t \,d d b
i
I
v
o
i
根据输入输出波形，可在图上读出电压和电流放大倍数图解法的步骤：
1、画直流通路和直流负载线；
2、确定静态工作点；
3、画出交流通路和交流负载线；
4、分析电路（如求电压放大倍数等）
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
40uA
v
i
v
o
i ( u A )B
v
BE
Q
截止失真电路非线性失真：
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 A
B
I = 8 0 u AB
I = 1 0 0 u A
B
0
80uA
v
o
i ( u A )
B
v
BE
Q
饱和失真
v
i
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
20uA
v
i
v
o
i ( u A )B
v
BE
静态工作点在交流负载线的中点时可获得最大不失真输出
HW:( P140)
A,3.1.1,3.1.4 3.2.2,3.3.2,3.3.4,3.3.6
B,分别画出图题 3.4.1(P144)中各电路的交流通路和直流通路,
图解法的适用范围：信号频率低、幅度大的情况。
电路中输入信号很小时,把放大电路当作线性电路处理
——微变等效电路。
3.4 小信号模型分析法
i1 i2
+
vI
—
+
vO
—
双端口网络
iB
iC
+
vCE
_
+
vBE_
3.4.1三极管小信号建模
iB
iC
+
vCE
_
+
vBE_
输入特性表达式：
vBE= f1 ( iB,vCE )
输出特性表达式：
iC= f2 ( iB,vCE )
CE
I
CE
C
B
V
B
C
C
CE
I
CE
BE
B
V
B
BE
BE
dv
v
i
di
i
i
di
dv
v
v
di
i
v
dv
BCE
BCE
求全微分：
ceoebfec
cerebiebe
vhihi
vhihv
1、三极管 H参数的引出
1
+
_
+
_
vbe vce
ib ic
hie
hrevce
hfeib
hoe
CEV
B
BE
ie
i
vh
输出端交流短路时的输入电阻
0 cebe v
bi
v
BI
CE
BE
re
v
vh
0 bbe i
cev
v 输入端交流开路时的电压传输比
CEV
B
C
fe
i
ih
0 cec v
bi
i
BI
CE
C
oe
v
ih
0 bc i
cev
i
输出端交流短路时的正向电流传输比输入端交流开路时的输出电导
e
b
c
b’
Re’ re
rb
rb’c rc
E
T
bbe I
Vrr )1(
CEV
B
BE
ie
i
vh
很小
EE
Te
I
mV
I
Vr 26
')1()1(
eebbe rrrr
eb rr )1(
er
可根据 PN结方程求得
2、参数的物理意义
B
CE
BE
re I
v
v
h
IBQ附近 vBE随 vCE 的变化关系
vCE >1V后,hre<10-2
CE
B
C
fe V
i
ih
VCEQ附近 iC随 iB 的变化关系，即?
B
CE
C
oe I
v
ih
IBQ处 vCE 对 iC的影响通常用 rce表示 hoe：
一般 rce >105?
oece hr 1?
rbe
Ib Ic
Vbe Vce
+ +
__
Ibb
ee
c忽略 h
re和 hoe影响的简化参数等效电路
1
+
_
+
_
vbe vce
ib ic
hie
hrevce
hfeib
hoe
E
T
bbe I
Vrr )1(
分析步骤：
画直流通路，计算静态工作点 Q
计算 rbe
画交流通路画小信号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
3.4.2用 H参数小信号模型分析共射极基本放大电路
4,计算电压放大倍数 Av
vo
vi
bbei irv?
vov
i
b
c
e2、交流通路
ib ic
vi
+ +
__
Rb rbe
ib
Rc
b c
e
vo
3、画小信号等效电路
1、画直流通路并计算 rbe
CbcCo RiiRv
be
C
i
ov
r
R
v
vA
5,计算输入电阻 Ri i
b ic
vi
+ +
__
Rb rbe?ib Rc
b c
e
vo
Ribeb
beb
bebi
rR
rR
rRR
//
6,计算输出电阻 Ro
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：
o
o
o i
vR?
例 1：电路及参数如图,rb=100?
求 Av,Ri,Ro
=50
解：
静态工作点
（ 40uA,2mA.6V)
E
bbe
I
mVrr 26)1(
=100+51?26/2=0.763K
b
c
+
_
+
_
ViVo
R
r b e
eR
R
ib
ib
eR)1( bbebi iriv?
cbo Riv
eR)1(?
be
c
i
ov
r
R
v
vA
= -7.62
交流通路,微变等效电路：
K4 co RR
eR)1(// bebi rRR
=330K//26.263K
=24.3K
例 2 Rs=100?,RL=4K?,求 Avs=Vo/Vs
解：静态工作点
（ 40uA,2mA.6V）
rbe=0.763K
RR
V
v
v
b1
b2b
C
C
CC
C
i
o
+
+
R
e
0,5 K
330K
4K
15V
R
s
vs
R
L
eC+?=50
Rc
+
_
Vi
+
_
b
c
e
Rb
Rs
Vs
RL
Vo
Vs
Rs
+
_
Vi
Rb
r b e
Rc
+
_
Vo
RL
交流分析：
131
//
be
LC
i
o
v r
RR
v
v
A
Ri
bebi rRR //?
s
o
vs
v
vA?
Kr be 763.0
i
o
s
i
v
v
v
v?
v
is
i A
RR
R
116)131(763.01.0 763.0
Ri
vo
vi
ICBO,VBE,?随温度的变化而变化温度升高时,?
OCI B CI
CI
BI CI
温度升高会导致静态工作点上升。
3.5放大电路的工作点稳定问题
3.5.1温度对工作点的影响例：电路及参数如图,?=50，
rb=100?，
(1)计算静态工作点
(2)求 Av,Ri,Ro
CC
bb
b
B VRR
RV
21
2
21 EE
BEB
E RR
VVI
V5.4151228 12
28K
12K 0.4K
1.6K
3K
解,(1） 画直流通路求静态工作点
VB
VE
mAKK 9.16.14.0 7.05.4
3.5.2射极偏置电路
mAII EC 9.1
AmAII CB?
38
50
9.1
28K
12K 0.4K
1.6K
3K
VB
VE
)( 21 EEECCCCCE RRIRIVV
V5.5
)6.14.03(9.115
E
bbe I
mVrr 26)1(
7 9 8
9.1
26
511 0 0
28K
12K 0.4K
1.6K
3K
(2) 画交流通路及微变等效电路，
求 Av,Ri,Ro
1234A
B
C
D
4321
D
C
B
A
T i t l e
N u m b e rR e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 4 - M a r - 2 0 0 1S h e e t o f
F i l e,E,\ 模电教案 \ c i r c u i t \ 三极管,d d bD r a w n B y,
c
+
_
+
_
Vi
Vo
r b e
e1R
R
Rb1
28K
Rb2
12K
0,4 K
3K?I
b
微变等效电路：
1234A
B
C
D
4321
D
C
B
A
T i t l e
N u m b e rR e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 4 - M a r - 2 0 0 1S h e e t o f
F i l e,E,\ 模电教案 \ c i r c u i t \ 三极管,d d bD r a w n B y,
R
R
b1
c
Re1
0,4 K
28K
3K
Rb2
12K
+
_
+
_
Vi
Vo交流通路：
1)1( ebbbei Riirv
cbcco RiRiv
1)1(
ebe
C
i
ov
Rr
R
v
vA
7
4.051798.0
350
Ri Ro
KKK
rRRR bebbi
)4.051798.0//(12//28
R)1(//// 1e21
Ro=Rc=3K
K6
1234
A
B
C
D
4321
D
C
B
A
T i t l e
N u m b e rR e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 4 - M a r - 2 0 0 1S h e e t o f
F i l e,E,\ 模电教案 \ c i r c u i t \ 三极管,d d bD r a w n B y,
R
R
V
v
b1
b2
b
C
C
CC
L
o
+
+
Re
Vs
R
s
+
_
Vi
+
_
1、电路分析
（ 1） 求静态工作点
eR)1(
b
BECC
B
R
VVI
射极输出电路
BC II
eECCCE RIVV
3.6共集电路和共基电路
3.6.1共集电路
（ 2）电压增益
1234
A
B
C
D
4321
D
C
B
A
T i t l e
N u m b e rR e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 4 - M a r - 2 0 0 1S h e e t o f
F i l e,E,\ 模电教案 \ c i r c u i t \ 三极管,d d bD r a w n B y,
R
R
V
v
b1
b2
b
C
C
CC
L
o
+
+
Re
Vs
R
s
+
_
Vi
+
_
'
'
)1(
)1(
Lbe
L
i
o
Rr
R
v
vAv
1234A
B
C
D
4321
D
C
B
A
T i t l e
N u m b e rR e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 5 - M a r - 2 0 0 1S h e e t o f
F i l e,E,\ 模电教案 \ c i r c u i t \ 三极管,d d bD r a w n B y,L
+
_
+
_
Vi
Vo
r b e
e1R
R
RS
Rb
Vs
bI?
1234A
B
C
D
4321
D
C
B
A
T i t l e
N u m b e rR e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 5 - M a r - 2 0 0 1S h e e t o f
F i l e,E,\ 模电教案 \ c i r c u i t \ 三极管,d d bD r a w n B y,
T
R
b
e
+
_
+
_
Vi
VoRL
Vs
RS
LeL RRR //'?
令：
bLbbei iRirv )1('
')1( Lbo Riv
1? 共集电路又称射极跟随器
])1(//[ 'Lbebi RrRR
Ri Ro
（ 3） 输入电阻令 vi=0,在输出端加信号 vo,则,
io=ie+ib+?ib
)//( sbbe
o
b RRr
vi
)//()1(R e sbbe
oo
o RRr
vvi
)//(
11
1
Sbbee
o
o
o
RRrR
i
v
R
（ 4） 输出电阻
bi?
bi
ei
oi
1
)//(// Sbbe
e
RRrR
2,复合管结构
111 bc ii
b
c
e
1
2
T2
T1
112222 1 bbc iii
)1(
)1(
121
1121121
b
bbccbc
i
iiiiii
21所以
21211 1 bebebebe rrrr
NPN+NPN=NPN PNP+PNP=PNP
NPN+PNP=NPN PNP+NPN=PNP
1234A
B
C
D
4321
D
C
B
A
T i t l e
N u m b e rR e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 8 - M a r - 2 0 0 1S h e e t o f
F i l e,E,\ 模电教案 \ c i r c u i t \ 三极管,d d bD r a w n B y,
T
R
R
e
c
+
_
+
_
Vi
VoRL
Vs
RS
小信号等效电路,
1234A
B
C
D
4321
D
C
B
A
T i t l e
N u m b e rR e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 8 - M a r - 2 0 0 1S h e e t o f
F i l e,E,\ 模电教案 \ c i r c u i t \ 三极管,d d bD r a w n B y,
RR
ce
+
_
+
_
Vi
VoRL
Vs
RS
r
be
bI
bI?iI
eI
3.6.2共基极电路
1234
A
B
C
D
4321
D
C
B
A
T i t l e
N u m b e rR e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 6 - M a r - 2 0 0 1S h e e t o f
F i l e,E,\ 模电教案 \ c i r c u i t \ 三极管,d d bD r a w n B y,
RL
+
_
Vo
Vs
Rs
v
b1C
i
+
+
-
Re
R b 1Rc
BC
+
R b 2
b2
C
+
v
cc
LcL RRR //'?
令：
bbe
Lb
i
o
v ir
Ri
v
vA
'?
be
L
r
R '
ebei RRR //?
)1(
be
e
i
eb
r
i
vR
CO RR?
三种组态电路比较共射组态 共集组态 共基组态
Au
Ri
Ro
'
'
)1(
)1(
Lbe
L
Rr
R
1
)//(// bsbe
e
RRrR
])1(/ / [ 'Lbeb RrR
be
L
r
R'?
1//
be
e
rR
CR
be
c
r
R
CR
beb rR //
（反相,大） （同相,大）（同相,?1）
（最大）
（最小）
（最小）(中 )
(大 ) (大 )
HW:( P146)
3.5.4,3.6.2,3.6.3,3.6.5
3.7 放大电路的频率响应电路中存在电抗元件使其输出与输入的关系成为频率的函数
)()( ffAA uu
幅频特性 相频特性频率响应频率失真（线性失真）
幅度失真相位失真幅 度 失 真例,相 位 失 真输入输出
3.7.1 单时间常数 RC电路的频率响应
RCj
Cj
R
Cj
1
1
1
1
iV
oV
vA
R
C
iVo
V
RCf H?2
1?
令：
上限截止频率
Hffj?
1 1
HH
H
fftgfftg
ff
v
11
2
1
1
A
幅频特性相频特性
1,RC低通电路的频率响应
HH
H
fftgfftg
ff
v
11
2
1
1
A
讨论,
当 f << fH 时,
o
v
0
1
A?
当 f >> fH 时,
o90
0vA
当 f = fH 时,
o
vA
45
7 0 7.0
2
1
波特图
(d B ) vAlg20?
幅频特性相频特性两个特点,
采用对数坐标
采用分段折线近似作图
2,RC高通电路的频率响应
R
C
iV
oV
V
RCjCj
R
R
1
1
1
1iV
oV
vA
RC
f L
2
1?
令：
下限截止频率
ffj L?
1
1
fftg
ff
v
L
L
1
2
1
1
A
幅频特性相频特性讨论,
当 f << fL 时,
o
v
0
1
A?当 f >> fH 时,
o90
0vA
当 f = fH 时,
o45
7 0 7.0
2
1
vA
fftg
ff
v
L
L
1
2
1
1
A
波特图
( d B ) vA?lg20
幅频特性相频特性
3.7.2 三极管高频小信号建模
1、模型及参数的获得
e
b
cre rb’e
rbb’
rb’c rc
b’Cb’e Cb’c
混合?
模型
Cb’c
Cb’e
rbb’ b’
rb’e rb’c rce
gm Vb’e
b
e
c
e
+
_Vbe Vb’e
+
_
+
_Vce
Ib
Ic
T
m
eb f
gC
2'
Cb’c
Cb’e
rbb’ b’
rb’e rb’c rce
gm Vb’e
b
e
c
e
+
_Vbe Vb’e
+
_
+
_Vce
Ib
Ic
混合?
模型频率很低时：
ebbbbe rrr ''
E
T
b I
Vr )1(
0
简化的混合?模型低频模型
bebm IVg 0'
ebbm VIg '0
T
E
m V
Ig?
E
T
eb I
Vr )1(
0'
ebr '0
0
b
c
I
I
β
ceV
Cb’c
Cb’e
rbb’ b’
rb’e rb’c rce
gm Vb’e
b
e
c
e
+
_Vbe Vb’e
+
_
+
_Vce
Ib
Ic
)( ''' ebcbebmc VCjVgI
)
1
1
(
''
'
'
cbeb
eb
beb
CjCj
r
IV
cbeb
eb
cbm
CjCj
r
Cjg
''
'
'
1
ebcbm VCjg '' )(
2、三极管的频率参数
ebcbeb
ebm
rCCj
rg
'''
'
)(1
cbm Cg '
一般：
ebcbeb rCCj '''
0
)(1
令：
)(2
1
''' cbebeb CCr
f
ffj 1
0?
共发射极截止频率特征频率,电流放大倍数为 1时的频率 fT
2
0
)(1?
ff?
1
)(1 2
0?
ff T
ff T 0?
)(2 '''
0
cbebeb CCr?
ffff TT?的关系与
0
f
- 2 0 d B / 十倍频
lg20lg20
T f?f
3、单向化
Cb’c
Cb’e
rbb’ b’
rb’e rb’c rce
gm Vb’e
b
e
c
e
+
_Vbe Vb’e
+
_
+
_Vce
Ib
Ic 原则：
变换前后相关电流不变。
输入侧,
'' III bπ
cbcb CjVVI 'ceeb'' )(
ceb'mce RVgV
Cb’c
Rc
cbb II ''
'eb'' CjVI
则放大倍数令,cm
'
RgVVA
eb
ce
V
cbV CAC '' )1(
输出侧,
cbCjVVI 'eb'ce )(
cb
V
C
A
C ' '' )11(
所以
cb
V
CjAV 'ce )11(
cbcb CjRgVI 'cmeb'' ) 1(
一般 C?“<< C?‘,所以三极管的高频小信号模型可简化为：
图中 C?' =Cb'e+ C?' 。 低通电路
1、高频响应
3.7.3 共发射极放大电路的频率响应戴维宁定理分三个频段分析,低频段、中频段、高频段。
中频段：所有电容都不用考虑。
高频段微变等效电路高频段微变等效电路
s
be
eb
si
i
s Vr
r
RR
RV
''
)/// / ( ''' sbbbeb RRrrR
'' 1
1
seb VRCjV
)//(' CLebmO RRVgV
S
CLebm
s
O
V S H V
RRVg
V
VA
)//(
'
戴维宁定理
RCj
A V S M
1
H
V S M
ffj
A
1
RC
f H
2
1?
式中：
S
SCLm
V S H V
V
RCj
RRgA
'
1
)//(?
波特图高频段微变等效电路
s
be
eb
si
i
s Vr
r
RR
RV
''
)/// / ( ''' sbbbeb RRrrR
'' 1
1
seb VRCjV
)//(' CLebmO RRVgV
S
CLebm
s
O
V S H V
RRVg
V
VA
)//(
'
戴维宁定理
RCj
A V S M
1
H
V S M
ffj
A
1
RC
f H
2
1?
式中：
S
SCLm
V S H V
V
RCj
RRgA
'
1
)//(?
波特图
2、低频响应低频段微变等效电路忽略 Rb’和 Re 的影响,并将
Ce折算到基极得：
简化后的低频段等效电路
'1'1
111
eCCC
1'
e
e
CC
简化后的低频段等效电路
Cb
LC
L
O RICjRR
RV
21
'
11 CjrR
VI
beS
S
b
'
12
11
Cj
rR
V
Cj
RR
RR
V
beS
S
LC
CL
O
s
O
V S L V
VA
)(
1
1
1
)(
1
1
1
'
12
'
beSLC
beS
L
rRC
j
RRC
jrR
R
f
f
j
f
f
j
A
LL
V S M
21 1
1
1
1
,)(2 1
2
1
LC
L RRCf )(2
1
'
1
2
beS
L rRCf
式中：
波特图
(a)阻容耦合 (b)直接耦合 (c)变压器耦合优缺点,
3.8 多级放大电路
3.8.1 多级放大电路的耦合形式
n
i
in AAAAAA
1=
321
将下一级电路的输入电阻作为上一级电路的负载变压器耦合多级放大电路的输入电阻,
nN
N
I
I
n
N
N
V
V
1
1
2
2
1
2
1
2
1
N2N1
RL
Tr
n2RL
1
1
I
VR
i?
LRnIVn 2
2
22
3.8.2 多级放大电路电压放大倍数的计算例,?1=?2=?=100,VBE1=VBE2=0.7V。 计算总电压放大倍数。
（ 1） 求静态工作点解,
(2) 分别求各级 放大器的电压放大倍数并相乘,得到总电压放大倍数,
3.1 半导体三极管
半导体三极管的结构三极管是通过一定制造工艺，把两个 PN结结合在一起的器件。
功用 放大开关功率大中小 材料硅锗频率高频低频结构
NPN
PNP
多发射极三极管结构和符号：
工艺特点：
发射区掺杂浓度高基区很薄且掺杂浓度低集电结面积大
e
e
3.1.2 三极管的电流分配与放大作用三极管具有放大作用的条件,发射结加正向电压,
集电结加反向电压,
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
(2) 电子在基区中的扩散与复合
(3) 集电 区收集电子
1.载流子的运动三极管三个电极上的电流分别为,
C B OEPBNB
C B OCNC
EPBNCNEPENE
IIII
III
IIIIII
IE = IC + IB
2.电流关系
称为共基极电流放大倍数，
一般为 0.98~0.999。
三极管一旦制好，集电结收集发射结来的电子比例即确定下来。
EC II
)(
BCC
B CE
II I
III
:可得由
BC II 1 BI
1
共发射极电流放大倍数
BCE
BE
BC
III
II
II
1
三极管各级电流关系：
N P N
Rc
Rb
V c c
BB
V
+
_
Vo
I
B
I
C
I
E +
Vi
-
电压增益,
i
O
V V
VA
放大的条件,
发射极正偏、
集电结反偏。
3.放大作用
1234
A
B
C
D
4321
D
C
B
A
T i t l e
N u m b e rR e v i s i o nS i z e
B
D a t e,5 - M a r - 2 0 0 1 S h e e t o f
F i l e,E,\ 模电教案 \ c i r c u i t \ 三极管,d d bD r a w n B y,
Rc
V c c
BB
V
+
_
Vo
i
B
i
C
i
E
+
_
v
BE
+
_
v
CE
b
c
e
Vi
4.三极管电路的连接方式
a、共发射极
1234
A
B
C
D
4321
D
C
B
A
T i t l e
N u m b e rR e v i s i o nS i z e
B
D a t e,5 - M a r - 2 0 0 1 S h e e t o f
F i l e,E,\ 模电教案 \ c i r c u i t \ 三极管,d d bD r a w n B y,
Rc
V c c
BBV
+
_
Vo
i
E
i
C
i
E
+
_
v
EB
+
_
v
CB
e
c
b
Vi
b、共基极
c、共集电极
e
R
R
Vb
+
_
_
vv
V
b2
BB
b
C
CC
e
i o
+
c
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
Rc
Rb
V c c
BBV
+
_
Vo
i
B
i
C
i
E
+
_
v
BE
+
_
v
CE
b
c
e
3.1.3三极管的特性曲线
1、共射极电路的特性曲线
(1) 输入特性曲线常量 CEv)( BEB vfi
VCE=0,相当于两个 PN结并联的特性。
0<VCE<1V,VCE iB?
VCE>1V,iB比 VCE=0V时小
A.放大区,
放大区饱和区截止区
0uA
100uA
80uA
60uA
40uA
20uA
I
v
i
6
4
2
24681012
CE
C
CBO
VCE=VBE
0
JE正偏,JC反偏,IB不变时,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) 输出特性曲线常数 BI)( CEC vfi
B.截止区放大区饱和区截止区
0uA
100uA
80uA
60uA
40uA
20uA
I
v
i
6
4
2
24681012
CE
C
CBO
VCE=VBE
0
JC和 JE都反偏,IB= IC =0
C.饱和区集电结正偏 IC<? IB
饱和时 c,e间电压记为 VCES，
深度饱和时 VCES约等于 0.3V。
温度升高时：
（ 1）输入特性曲线左移
（ 2） ICBO增大，输出特性曲线上移
（ 3）?增大
(3).温度对三极管特性的影响
3.1.4 三极管的主要参数
1,电流放大系数
B
C
I
I
共射极直流电流放大系数：
共射极交流电流放大系数：
B
C
i
i
E
C
I
I共基极直流电流放大系数：
共基极交流电流放大系数：
E
C
i
i
2,极间反向电流发射极开路时,c,b间的反向饱和电流。
=（ 1+?） ICBO，基极开路时,c,e间的穿透电流。
ICBO,
ICEO
集电极最大允许功耗,PCM = IC · VCE
集电极最大电流,ICM
V（ BR） EBO,c开路时,Je的反向击穿电压
V（ BR） CBO,e开路时,Jc的反向击穿电压
3,极限参数
V（ BR） CEO,b开路时,c,e间的击穿电压由 V（ BR） CEO,
PCM 和 ICM 确定的安全工作区,
v
i
30
20
10
10203040
过损区
40
C E ( V )
C ( m A )
0
50
CECCM VIP
安全工作区过损耗区状态 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反偏零偏或反偏 0
正偏 反偏
BI?
正偏 正偏
BI
三极管工作情况总结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 P NP
c 最高 最低
b 中
V
B
=V
E
+ 0,7 V
中
V
B
=V
E
- 0,7 V
e 最低 最高放大 截止 饱和例 1：三极管工作状态的判断例 2：三极管用作可控开关 (?=50)
Vi=5V时,IB=(5-0.7)/10K=0.43mA
ICS=10V/5K=2mA<?IB=22mA
三极管饱和,Vo=0V
c
e
10K
5K
10V
b
+
_
+
_
Vo
Vi
Vi=0V时，
三极管截止
Vo=10V
c
e
R
R
V
b
+
_
+
_
v
v
V
b1
b2
BB
b
C
C
CC
C
i
o
+
+
T
vi
vo
改进电路,
vi
vo
3.2共射极放大电路
1、基本的共射级放大电路
vi 变化 ——? iB 变化
————?iC 变化
——————?vCE 变化
——?vo 变化
iC=?iB
vCE= VCC - iCRC
12V
300K 4K
=40
vo
vi
2、放大原理
3、主要性能指标
L f 下限频率
i
o
V V
VA
电压放大倍数
i
i
i I
VR
输入阻抗
o
o
o I
VR
输出阻抗
o oo IVP?输出功率非线性失真
bwf 通频带
Hf 上限频率直流通路：直流信号的通路 ;
交流通路：交流信号的通路 ;
vi
vo电容?开路，
电容?短路 ;
电感?短路电感?开路 ;
直流电源对公共端短路
3.3放大电路的图解分析法
vo
vi
直流通路电容 Cb1和 Cb2断开
vo
vi
Cb1和 Cb2短路,
VCC对公共端短路交流通路
12V
300K 4K
=40
已知硅管 VBE=0.7V，锗管 VBE=0.2V以及?.
b
BECC
BQ
R
VVI
BQCQ II
CCQCCCEQ RIVV
（ 40uA,1.6mA,5.6V）
3.3.1静态分析
1.静态工作点的近似估计算法例 1：电路及参数如图，求 Q点值
=50
直流通路
=50
uA
R
VV
I
b
BECC
B
40
5.0513 3 0
7.015
R)1( e
mAuAII EC 24050
150
V
RIV
IRIVV
cCCC
EcCCCCE
65.4215
)R(
R
e
e
2.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
输入回路输出回路
(1) 画直流通路
(2) 把电路分为线性和非线性两部分
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
(3)作非线性部分的伏安特性曲线
BCEC Ivfi )(?
=40uA
(4) 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)
(5) 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
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
12V
300K 4K
=40
Q
讨论：电路参数变化对 Q点的影响
Rb改变：
Q点沿 MN向下移动
bR CI BI CEV
.Q?
12V
300K 4K
=40
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：
CCCCCE RIVV
Q1
的斜率变小MNR C
点逆时针转动绕 MMN?
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：
Q
R
R
V
I
VBB
b
CC
C
V
+
_
+
_
CE
BEV
B
C
I
CCCCCE RIVV
CECC VV
向右平移MN? 点向右平移Q?
1234
A
B
C
D
4321
D
C
B
A
T i t l e
N u m b e rR e v i s i o nS i z e
B
D a t e,7 - M a r - 2 0 0 1 S h e e t o f
F i l e,E,\ 模电教案 \ c i r c u i t \ 三极管,d d bD r a w n B y,
RR
V
v
v
b1
b2b
C
C
CC
C
i
o
+
+
300K4K
12V
R+
-
+
-
L
1234A
B
C
D
4321
D
C
B
A
T i t l e
N u m b e rR e v i s i o nS i z e
B
D a t e,7 - M a r - 2 0 0 1 S h e e t o f
F i l e,E,\ 模电教案 \ c i r c u i t \ 三极管,d d bD r a w n B y,
T
R
b
c
+
_
+
_
Vi
VoRL
3.3.2 动态分析
1、画交流通路和交流负载线
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
LCL RRR //'?
'LcOce Rivv
交流负载线
2、在动态特性曲线上画出输出信号波形
1234
A
B
C
D
4321
D
C
B
A
T i t l e
N u m b e rR e v i s i o nS i z e
B
D a t e,8 - M a r - 2 0 0 1 S h e e t o f
F i l e,E,\ 模电教案 \ c i r c u i t \ 三极管,d d bD r a w n B y,
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
40uA
v
i
i ( u A )B
v
BE
60
20
4321
i i t \,d d b
i
I
v
o
i
根据输入输出波形，可在图上读出电压和电流放大倍数图解法的步骤：
1、画直流通路和直流负载线；
2、确定静态工作点；
3、画出交流通路和交流负载线；
4、分析电路（如求电压放大倍数等）
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
40uA
v
i
v
o
i ( u A )B
v
BE
Q
截止失真电路非线性失真：
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 A
B
I = 8 0 u AB
I = 1 0 0 u A
B
0
80uA
v
o
i ( u A )
B
v
BE
Q
饱和失真
v
i
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
20uA
v
i
v
o
i ( u A )B
v
BE
静态工作点在交流负载线的中点时可获得最大不失真输出
HW:( P140)
A,3.1.1,3.1.4 3.2.2,3.3.2,3.3.4,3.3.6
B,分别画出图题 3.4.1(P144)中各电路的交流通路和直流通路,
图解法的适用范围：信号频率低、幅度大的情况。
电路中输入信号很小时,把放大电路当作线性电路处理
——微变等效电路。
3.4 小信号模型分析法
i1 i2
+
vI
—
+
vO
—
双端口网络
iB
iC
+
vCE
_
+
vBE_
3.4.1三极管小信号建模
iB
iC
+
vCE
_
+
vBE_
输入特性表达式：
vBE= f1 ( iB,vCE )
输出特性表达式：
iC= f2 ( iB,vCE )
CE
I
CE
C
B
V
B
C
C
CE
I
CE
BE
B
V
B
BE
BE
dv
v
i
di
i
i
di
dv
v
v
di
i
v
dv
BCE
BCE
求全微分：
ceoebfec
cerebiebe
vhihi
vhihv
1、三极管 H参数的引出
1
+
_
+
_
vbe vce
ib ic
hie
hrevce
hfeib
hoe
CEV
B
BE
ie
i
vh
输出端交流短路时的输入电阻
0 cebe v
bi
v
BI
CE
BE
re
v
vh
0 bbe i
cev
v 输入端交流开路时的电压传输比
CEV
B
C
fe
i
ih
0 cec v
bi
i
BI
CE
C
oe
v
ih
0 bc i
cev
i
输出端交流短路时的正向电流传输比输入端交流开路时的输出电导
e
b
c
b’
Re’ re
rb
rb’c rc
E
T
bbe I
Vrr )1(
CEV
B
BE
ie
i
vh
很小
EE
Te
I
mV
I
Vr 26
')1()1(
eebbe rrrr
eb rr )1(
er
可根据 PN结方程求得
2、参数的物理意义
B
CE
BE
re I
v
v
h
IBQ附近 vBE随 vCE 的变化关系
vCE >1V后,hre<10-2
CE
B
C
fe V
i
ih
VCEQ附近 iC随 iB 的变化关系，即?
B
CE
C
oe I
v
ih
IBQ处 vCE 对 iC的影响通常用 rce表示 hoe：
一般 rce >105?
oece hr 1?
rbe
Ib Ic
Vbe Vce
+ +
__
Ibb
ee
c忽略 h
re和 hoe影响的简化参数等效电路
1
+
_
+
_
vbe vce
ib ic
hie
hrevce
hfeib
hoe
E
T
bbe I
Vrr )1(
分析步骤：
画直流通路，计算静态工作点 Q
计算 rbe
画交流通路画小信号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
3.4.2用 H参数小信号模型分析共射极基本放大电路
4,计算电压放大倍数 Av
vo
vi
bbei irv?
vov
i
b
c
e2、交流通路
ib ic
vi
+ +
__
Rb rbe
ib
Rc
b c
e
vo
3、画小信号等效电路
1、画直流通路并计算 rbe
CbcCo RiiRv
be
C
i
ov
r
R
v
vA
5,计算输入电阻 Ri i
b ic
vi
+ +
__
Rb rbe?ib Rc
b c
e
vo
Ribeb
beb
bebi
rR
rR
rRR
//
6,计算输出电阻 Ro
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：
o
o
o i
vR?
例 1：电路及参数如图,rb=100?
求 Av,Ri,Ro
=50
解：
静态工作点
（ 40uA,2mA.6V)
E
bbe
I
mVrr 26)1(
=100+51?26/2=0.763K
b
c
+
_
+
_
ViVo
R
r b e
eR
R
ib
ib
eR)1( bbebi iriv?
cbo Riv
eR)1(?
be
c
i
ov
r
R
v
vA
= -7.62
交流通路,微变等效电路：
K4 co RR
eR)1(// bebi rRR
=330K//26.263K
=24.3K
例 2 Rs=100?,RL=4K?,求 Avs=Vo/Vs
解：静态工作点
（ 40uA,2mA.6V）
rbe=0.763K
RR
V
v
v
b1
b2b
C
C
CC
C
i
o
+
+
R
e
0,5 K
330K
4K
15V
R
s
vs
R
L
eC+?=50
Rc
+
_
Vi
+
_
b
c
e
Rb
Rs
Vs
RL
Vo
Vs
Rs
+
_
Vi
Rb
r b e
Rc
+
_
Vo
RL
交流分析：
131
//
be
LC
i
o
v r
RR
v
v
A
Ri
bebi rRR //?
s
o
vs
v
vA?
Kr be 763.0
i
o
s
i
v
v
v
v?
v
is
i A
RR
R
116)131(763.01.0 763.0
Ri
vo
vi
ICBO,VBE,?随温度的变化而变化温度升高时,?
OCI B CI
CI
BI CI
温度升高会导致静态工作点上升。
3.5放大电路的工作点稳定问题
3.5.1温度对工作点的影响例：电路及参数如图,?=50，
rb=100?，
(1)计算静态工作点
(2)求 Av,Ri,Ro
CC
bb
b
B VRR
RV
21
2
21 EE
BEB
E RR
VVI
V5.4151228 12
28K
12K 0.4K
1.6K
3K
解,(1） 画直流通路求静态工作点
VB
VE
mAKK 9.16.14.0 7.05.4
3.5.2射极偏置电路
mAII EC 9.1
AmAII CB?
38
50
9.1
28K
12K 0.4K
1.6K
3K
VB
VE
)( 21 EEECCCCCE RRIRIVV
V5.5
)6.14.03(9.115
E
bbe I
mVrr 26)1(
7 9 8
9.1
26
511 0 0
28K
12K 0.4K
1.6K
3K
(2) 画交流通路及微变等效电路，
求 Av,Ri,Ro
1234A
B
C
D
4321
D
C
B
A
T i t l e
N u m b e rR e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 4 - M a r - 2 0 0 1S h e e t o f
F i l e,E,\ 模电教案 \ c i r c u i t \ 三极管,d d bD r a w n B y,
c
+
_
+
_
Vi
Vo
r b e
e1R
R
Rb1
28K
Rb2
12K
0,4 K
3K?I
b
微变等效电路：
1234A
B
C
D
4321
D
C
B
A
T i t l e
N u m b e rR e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 4 - M a r - 2 0 0 1S h e e t o f
F i l e,E,\ 模电教案 \ c i r c u i t \ 三极管,d d bD r a w n B y,
R
R
b1
c
Re1
0,4 K
28K
3K
Rb2
12K
+
_
+
_
Vi
Vo交流通路：
1)1( ebbbei Riirv
cbcco RiRiv
1)1(
ebe
C
i
ov
Rr
R
v
vA
7
4.051798.0
350
Ri Ro
KKK
rRRR bebbi
)4.051798.0//(12//28
R)1(//// 1e21
Ro=Rc=3K
K6
1234
A
B
C
D
4321
D
C
B
A
T i t l e
N u m b e rR e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 4 - M a r - 2 0 0 1S h e e t o f
F i l e,E,\ 模电教案 \ c i r c u i t \ 三极管,d d bD r a w n B y,
R
R
V
v
b1
b2
b
C
C
CC
L
o
+
+
Re
Vs
R
s
+
_
Vi
+
_
1、电路分析
（ 1） 求静态工作点
eR)1(
b
BECC
B
R
VVI
射极输出电路
BC II
eECCCE RIVV
3.6共集电路和共基电路
3.6.1共集电路
（ 2）电压增益
1234
A
B
C
D
4321
D
C
B
A
T i t l e
N u m b e rR e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 4 - M a r - 2 0 0 1S h e e t o f
F i l e,E,\ 模电教案 \ c i r c u i t \ 三极管,d d bD r a w n B y,
R
R
V
v
b1
b2
b
C
C
CC
L
o
+
+
Re
Vs
R
s
+
_
Vi
+
_
'
'
)1(
)1(
Lbe
L
i
o
Rr
R
v
vAv
1234A
B
C
D
4321
D
C
B
A
T i t l e
N u m b e rR e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 5 - M a r - 2 0 0 1S h e e t o f
F i l e,E,\ 模电教案 \ c i r c u i t \ 三极管,d d bD r a w n B y,L
+
_
+
_
Vi
Vo
r b e
e1R
R
RS
Rb
Vs
bI?
1234A
B
C
D
4321
D
C
B
A
T i t l e
N u m b e rR e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 5 - M a r - 2 0 0 1S h e e t o f
F i l e,E,\ 模电教案 \ c i r c u i t \ 三极管,d d bD r a w n B y,
T
R
b
e
+
_
+
_
Vi
VoRL
Vs
RS
LeL RRR //'?
令：
bLbbei iRirv )1('
')1( Lbo Riv
1? 共集电路又称射极跟随器
])1(//[ 'Lbebi RrRR
Ri Ro
（ 3） 输入电阻令 vi=0,在输出端加信号 vo,则,
io=ie+ib+?ib
)//( sbbe
o
b RRr
vi
)//()1(R e sbbe
oo
o RRr
vvi
)//(
11
1
Sbbee
o
o
o
RRrR
i
v
R
（ 4） 输出电阻
bi?
bi
ei
oi
1
)//(// Sbbe
e
RRrR
2,复合管结构
111 bc ii
b
c
e
1
2
T2
T1
112222 1 bbc iii
)1(
)1(
121
1121121
b
bbccbc
i
iiiiii
21所以
21211 1 bebebebe rrrr
NPN+NPN=NPN PNP+PNP=PNP
NPN+PNP=NPN PNP+NPN=PNP
1234A
B
C
D
4321
D
C
B
A
T i t l e
N u m b e rR e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 8 - M a r - 2 0 0 1S h e e t o f
F i l e,E,\ 模电教案 \ c i r c u i t \ 三极管,d d bD r a w n B y,
T
R
R
e
c
+
_
+
_
Vi
VoRL
Vs
RS
小信号等效电路,
1234A
B
C
D
4321
D
C
B
A
T i t l e
N u m b e rR e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 8 - M a r - 2 0 0 1S h e e t o f
F i l e,E,\ 模电教案 \ c i r c u i t \ 三极管,d d bD r a w n B y,
RR
ce
+
_
+
_
Vi
VoRL
Vs
RS
r
be
bI
bI?iI
eI
3.6.2共基极电路
1234
A
B
C
D
4321
D
C
B
A
T i t l e
N u m b e rR e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 6 - M a r - 2 0 0 1S h e e t o f
F i l e,E,\ 模电教案 \ c i r c u i t \ 三极管,d d bD r a w n B y,
RL
+
_
Vo
Vs
Rs
v
b1C
i
+
+
-
Re
R b 1Rc
BC
+
R b 2
b2
C
+
v
cc
LcL RRR //'?
令：
bbe
Lb
i
o
v ir
Ri
v
vA
'?
be
L
r
R '
ebei RRR //?
)1(
be
e
i
eb
r
i
vR
CO RR?
三种组态电路比较共射组态 共集组态 共基组态
Au
Ri
Ro
'
'
)1(
)1(
Lbe
L
Rr
R
1
)//(// bsbe
e
RRrR
])1(/ / [ 'Lbeb RrR
be
L
r
R'?
1//
be
e
rR
CR
be
c
r
R
CR
beb rR //
（反相,大） （同相,大）（同相,?1）
（最大）
（最小）
（最小）(中 )
(大 ) (大 )
HW:( P146)
3.5.4,3.6.2,3.6.3,3.6.5
3.7 放大电路的频率响应电路中存在电抗元件使其输出与输入的关系成为频率的函数
)()( ffAA uu
幅频特性 相频特性频率响应频率失真（线性失真）
幅度失真相位失真幅 度 失 真例,相 位 失 真输入输出
3.7.1 单时间常数 RC电路的频率响应
RCj
Cj
R
Cj
1
1
1
1
iV
oV
vA
R
C
iVo
V
RCf H?2
1?
令：
上限截止频率
Hffj?
1 1
HH
H
fftgfftg
ff
v
11
2
1
1
A
幅频特性相频特性
1,RC低通电路的频率响应
HH
H
fftgfftg
ff
v
11
2
1
1
A
讨论,
当 f << fH 时,
o
v
0
1
A?
当 f >> fH 时,
o90
0vA
当 f = fH 时,
o
vA
45
7 0 7.0
2
1
波特图
(d B ) vAlg20?
幅频特性相频特性两个特点,
采用对数坐标
采用分段折线近似作图
2,RC高通电路的频率响应
R
C
iV
oV
V
RCjCj
R
R
1
1
1
1iV
oV
vA
RC
f L
2
1?
令：
下限截止频率
ffj L?
1
1
fftg
ff
v
L
L
1
2
1
1
A
幅频特性相频特性讨论,
当 f << fL 时,
o
v
0
1
A?当 f >> fH 时,
o90
0vA
当 f = fH 时,
o45
7 0 7.0
2
1
vA
fftg
ff
v
L
L
1
2
1
1
A
波特图
( d B ) vA?lg20
幅频特性相频特性
3.7.2 三极管高频小信号建模
1、模型及参数的获得
e
b
cre rb’e
rbb’
rb’c rc
b’Cb’e Cb’c
混合?
模型
Cb’c
Cb’e
rbb’ b’
rb’e rb’c rce
gm Vb’e
b
e
c
e
+
_Vbe Vb’e
+
_
+
_Vce
Ib
Ic
T
m
eb f
gC
2'
Cb’c
Cb’e
rbb’ b’
rb’e rb’c rce
gm Vb’e
b
e
c
e
+
_Vbe Vb’e
+
_
+
_Vce
Ib
Ic
混合?
模型频率很低时：
ebbbbe rrr ''
E
T
b I
Vr )1(
0
简化的混合?模型低频模型
bebm IVg 0'
ebbm VIg '0
T
E
m V
Ig?
E
T
eb I
Vr )1(
0'
ebr '0
0
b
c
I
I
β
ceV
Cb’c
Cb’e
rbb’ b’
rb’e rb’c rce
gm Vb’e
b
e
c
e
+
_Vbe Vb’e
+
_
+
_Vce
Ib
Ic
)( ''' ebcbebmc VCjVgI
)
1
1
(
''
'
'
cbeb
eb
beb
CjCj
r
IV
cbeb
eb
cbm
CjCj
r
Cjg
''
'
'
1
ebcbm VCjg '' )(
2、三极管的频率参数
ebcbeb
ebm
rCCj
rg
'''
'
)(1
cbm Cg '
一般：
ebcbeb rCCj '''
0
)(1
令：
)(2
1
''' cbebeb CCr
f
ffj 1
0?
共发射极截止频率特征频率,电流放大倍数为 1时的频率 fT
2
0
)(1?
ff?
1
)(1 2
0?
ff T
ff T 0?
)(2 '''
0
cbebeb CCr?
ffff TT?的关系与
0
f
- 2 0 d B / 十倍频
lg20lg20
T f?f
3、单向化
Cb’c
Cb’e
rbb’ b’
rb’e rb’c rce
gm Vb’e
b
e
c
e
+
_Vbe Vb’e
+
_
+
_Vce
Ib
Ic 原则：
变换前后相关电流不变。
输入侧,
'' III bπ
cbcb CjVVI 'ceeb'' )(
ceb'mce RVgV
Cb’c
Rc
cbb II ''
'eb'' CjVI
则放大倍数令,cm
'
RgVVA
eb
ce
V
cbV CAC '' )1(
输出侧,
cbCjVVI 'eb'ce )(
cb
V
C
A
C ' '' )11(
所以
cb
V
CjAV 'ce )11(
cbcb CjRgVI 'cmeb'' ) 1(
一般 C?“<< C?‘,所以三极管的高频小信号模型可简化为：
图中 C?' =Cb'e+ C?' 。 低通电路
1、高频响应
3.7.3 共发射极放大电路的频率响应戴维宁定理分三个频段分析,低频段、中频段、高频段。
中频段：所有电容都不用考虑。
高频段微变等效电路高频段微变等效电路
s
be
eb
si
i
s Vr
r
RR
RV
''
)/// / ( ''' sbbbeb RRrrR
'' 1
1
seb VRCjV
)//(' CLebmO RRVgV
S
CLebm
s
O
V S H V
RRVg
V
VA
)//(
'
戴维宁定理
RCj
A V S M
1
H
V S M
ffj
A
1
RC
f H
2
1?
式中：
S
SCLm
V S H V
V
RCj
RRgA
'
1
)//(?
波特图高频段微变等效电路
s
be
eb
si
i
s Vr
r
RR
RV
''
)/// / ( ''' sbbbeb RRrrR
'' 1
1
seb VRCjV
)//(' CLebmO RRVgV
S
CLebm
s
O
V S H V
RRVg
V
VA
)//(
'
戴维宁定理
RCj
A V S M
1
H
V S M
ffj
A
1
RC
f H
2
1?
式中：
S
SCLm
V S H V
V
RCj
RRgA
'
1
)//(?
波特图
2、低频响应低频段微变等效电路忽略 Rb’和 Re 的影响,并将
Ce折算到基极得：
简化后的低频段等效电路
'1'1
111
eCCC
1'
e
e
CC
简化后的低频段等效电路
Cb
LC
L
O RICjRR
RV
21
'
11 CjrR
VI
beS
S
b
'
12
11
Cj
rR
V
Cj
RR
RR
V
beS
S
LC
CL
O
s
O
V S L V
VA
)(
1
1
1
)(
1
1
1
'
12
'
beSLC
beS
L
rRC
j
RRC
jrR
R
f
f
j
f
f
j
A
LL
V S M
21 1
1
1
1
,)(2 1
2
1
LC
L RRCf )(2
1
'
1
2
beS
L rRCf
式中：
波特图
(a)阻容耦合 (b)直接耦合 (c)变压器耦合优缺点,
3.8 多级放大电路
3.8.1 多级放大电路的耦合形式
n
i
in AAAAAA
1=
321
将下一级电路的输入电阻作为上一级电路的负载变压器耦合多级放大电路的输入电阻,
nN
N
I
I
n
N
N
V
V
1
1
2
2
1
2
1
2
1
N2N1
RL
Tr
n2RL
1
1
I
VR
i?
LRnIVn 2
2
22
3.8.2 多级放大电路电压放大倍数的计算例,?1=?2=?=100,VBE1=VBE2=0.7V。 计算总电压放大倍数。
（ 1） 求静态工作点解,
(2) 分别求各级 放大器的电压放大倍数并相乘,得到总电压放大倍数,
