晶体管常用放大电路
第六章 晶体管放大电路基础
IE
电子到达基区，少数与空穴复 合形成基极电流 Ibn ，复合掉的 空穴由 VBB 补充。 多数电子在基区继续扩散，到达 集电结的一侧。
晶体管内部载流子的运动
第六章 晶体管放大电路基础
3.集电结加反向电压，漂移 运动形成集电极电流Ic
c
ICBO
IC
Rb
IB
b
集电结反偏，有利于收集基区 扩散过来的电子而形成集电极 电流 Icn。 其能量来自外接电源 VCC 。
理想二极管
利用估算法求解静态工作点，实质上利用了直流模型。
第六章 晶体管放大电路基础
二、 晶体管的h参数等效模型（交流等效模型）
• 在交流通路中可将晶体管看成 为一个二端口网络，输入回路、 输出回路各为一个端口。
u u BE f (iB， CE ) u iC f (iB， CE )
小功率管
图 1.3.1
中功率 三极管的外形
三极管有两种类型：NPN 型和 PNP 型。
大功率
主要以 NPN 型为例进行讨论。
第六章 晶体管放大电路基础
6.2.1 晶体管的结构及类型
常用的三极管的结构有硅平面管和锗合金管两种类型。
二氧化硅
e
b N
b
N 发射区 P 基区 N 集电区
e
P
P
c
c
(a)平面型(NPN)
uCE = 0V uCE 1V CE
iB
uBE - e UBB
uBE /V uBE /V 共射极放大电路
b +
c+
uCE
UCC
第六章 晶体管放大电路基础
i
B
二、输出特性曲线
UBB
晶体管及其基本放大电路
E
BJT示意图
BJT结构特点
• 发射区的掺杂浓度最高 ( N+ )；
• 集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；
• 基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓 度最低。
BJT三个区的作用：
CB E
发射区：发射载流子
集电区：收集载流子 基区：传送和控制载流子
P N+ N-Si
7.1.1 BJT的结构简介
基区：传送和控制载流子
（以NPN为例）
IE=IB+ IC IC= INC+ ICBO
动画示意
放大状态下BJT中载流子的传输过程
动画演示
7.1.2 放大状态下BJT的工作原理
三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通
过载流子传输体现出来的。
外部条件：发射结正偏，集电结反偏。
以NPN管为例 发射结正偏 VBE≈ 0.7V； 晶体管发射结导通。
共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示 ；
共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示 ;
共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示。
7.1.3 BJT的特性曲线
输入特性曲线 BJT的特性曲线
输出特性曲线
输入回路
RB VBB
IB
+ VBE
-
IC +
VCE IE
RC VCC
输出回路
试验电路
晶体管特性图示仪
P N
E
VCE IB 0V 1V 10V
VBE 0
随着VCE电压的增大, 基区IB的电流通道变窄, IB 减小。要 获得同样大的 IB , 必需增大VBE 。表现出曲线右移。
当VCE ≥1V时，特性曲线右移的距离很小。通常将VCE=1V
第四章 场效应晶体管及其放大电路
ID
IDSS(1源自U GS U GS(off)
)
2
3. 结型场效应管
结型场效应管的特性和耗尽型绝 缘栅场效应管类似。图4-7 a)、 b) 分别为Ｎ沟道和Ｐ沟道的结型场效 应管图形符号。
图4-7
使用结型场效应管时，应使栅极与源极间加反偏电压，漏 极与源极间加正向电压。对于Ｎ沟道的管子来说，栅源电压应 为负值，漏源电压为正值。
图4-1
（1）工作原理
增强型MOS管的源区(N+)、衬底(P型)和漏区(N+)三者之 间形成了两个背靠背的PN+结，漏区和源区被P型衬底隔开。
当栅-源之间的电压 uGS 0时，不管漏源之间的电源VDD 极 性如何，总有一个PN+结反向偏置，此时反向电阻很高，不能 形成导电通道。
若栅极悬空，即使漏源之间加上电压 uDS，也不会产生漏 极电流 iD ，MOS管处于截止状态。
2) 输出特性曲线 I D f (U DS ) UGS常数
图4-4b)是N沟道增强型MOS管的输出特性曲线，输出特性曲 线可分为下列几个区域。
① 可变电阻区
uDS很小时，可不考虑 uDS 对沟道的影响。于是 uGS一 定时，沟道电阻也一定， 故 iD 与 uDS 之间基本上是 线性关系。
uGS 越大，沟道电阻越
的变化而变化，iD 已趋于饱和， 具有恒流性质。所以这个区域 又称饱和区。
③ 截止区
uGS UGS(th)时以下的区域。
（夹断区）
当uDS增大一定值以后，漏源之间会发生击穿，漏极电流 iD急剧增大。
2. N沟道耗尽型绝缘栅场效应管的结构
上述的增强型绝缘栅场效应管只有当 uGS U GS(th) 时才能形成导电沟道，如果在制造时就使它具有一个原始 导电沟道，这种绝缘栅场效应管称为耗尽型。
常用放大电路
常用放大电路
电子电路中，放大电路是一种将输入信号放大为更高幅度的电路。
它广泛应用于各种电子设备，如音频放大器、无线电发射器、电视和电脑显示器等。
下面介绍常用的放大电路及其特点。
1. 电压跟随器放大电路
电压跟随器也称为共集电极放大电路，是一种基于晶体管的放大电路。
它的输入信号通过晶体管的基极驱动，通过晶体管的集电极输出。
该电路的主要特点是输出电压与输入电压相同，电路的输入阻抗较高，输出阻抗较低。
2. 共射极放大电路
3. 交流耦合放大电路
交流耦合放大电路是一种常用的放大电路，其输入端是通过一个电阻与晶体管的基极相连，输出端则是通过一个电容与电路的载荷相连。
该电路主要特点是稳定性较好，但因为需要使用电容，所以成本较高。
5. 模拟电负反馈放大电路
模拟电负反馈放大电路是一种常用的放大电路，它通过添加反馈回路将输出信号返回到输入端，从而减小电路的放大倍数，并提高电路的稳定性和线性度。
这种电路通常用于音频功率放大器和放大灵敏的测量信号。
总之，以上这些放大电路都有各自的特点和应用场景，其选择取决于电路的具体要求和应用环境。
电子技术基础： 晶体管放大电路
输入电压为零时， 电路输出电压会偏离 初始值，随时间作缓慢、
无规则地变动。
Vcc
三、电路特点
ui
uo
6.4 功率放大电路
6.4.1 功率放大电路的基本特点
一、输出功率足够大
输出足够大的信号电压、足够大的信号电流。
二、转换效率尽可能高
效率：交流输出功率与电源提供的直流功率之比。
6.2.4 稳定静态工作点的放大电路
1.温度对静态工作点的影响 T↑→ICBO↑,温度每升高10oC, ICBO↑一倍 T↑→UBE↓,温度每升高1oC, UBE↓2.5mv T↑→β↑,温度每升高1oC,β↑ 0.5%—1%
100℃ 27℃
0℃
温度扫描分析
6.2.4 稳定静态工作点的放大电路
2. 典型的稳定静态工作点电路 一、电路构成
三、非线性失真尽可能小
工作在大信号状态，难免带来非线性失真。
四、重视功率管的散热和保护
功率放大电路的分类 分类：
1、甲类状态：晶体管在整个信号周期内导通。
2、乙类状态：晶体管只在信号半个周期内导通。 3、甲乙类状态：晶体管导通时间略大于半个周期。
6.4.2 互补对称功率放大电路
1.互补对称乙类功放电路(OCL电路)
(1 )RL rbe (1 )RL
RL = Re // RL
输入电阻Ri
Ri
Ui Ii
Rb
// [rbe
(1 )RL ]
输出电阻Ro
Ro
Uo Io
Re
// (rbe
RS // Rb )
1
特点：Au略小于1；Uo与Ui同相；Ri大，Ro小; 有电流、功率放大作用。
MOS管放大电路
同相放大器的特点是输入阻抗低、输出阻抗高，因此具有良好的驱动能力。它通 常由一个运算放大器和两个电阻构成，其输出电压与输入电压成比例，且放大倍 数由两个电阻的比值决定。
差分放大器
总结词
差分放大器是一种用于放大差分信号的电路，其输出信号与两个输入信号之差成正比。
详细描述
差分放大器的特点是抑制共模信号、放大差分信号，因此具有较高的抗干扰性能。它通 常由两个对称的放大电路组成，分别对两个输入信号进行放大，然后通过减法器得到差
易于集成
由于MOSFET是平面结构，易 于集成到集成电路中，有利于 减小放大电路的体积和重量。
MOS管放大电路的应用场景
音频放大
用于放大音频信号，如扬声器、 耳机等。
电源管理
用于调整和放大电源电压，如直流 /直流转换器等。
信号放大
用于放大各种传感器输出的微弱信 号，如压力、温度、光等传感器。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
02
输出阻抗匹配的目的是使放大电路的输出信号能够有效地传输到负载，同时避免信号的损失或失真。通过选择适 当的输出阻抗元件，可以使得放大电路的输出阻抗与负载阻抗相匹配。
带宽与增益的权衡
带宽
带宽是指放大电路能够处理的信号频 率范围。在设计和优化MOS管放大电 路时，需要考虑所需的带宽，并选择 适当的元件和电路拓扑以实现所需的 频率响应。
的调节。
电容器
01
电容器是一种储能元件， 由两个平行板中间填充 绝缘介质构成。
02
它具有隔直流通交流的 特性，常用于滤波、耦 合、旁路等电路中。
03
根据介质类型和结构， 电容器可分为固定电容 器和可变电容器两大类。
04
在MOS管放大电路中， 主要使用固定电容器， 用于实现信号耦合和滤 波等功能。
晶体管放大电路的原理
晶体管放大电路的原理介绍晶体管放大电路是现代电子设备中广泛应用的一种电路结构。
它利用晶体管的放大特性来增加输入信号的幅度，并输出一个放大后的信号。
晶体管放大电路有着许多优点，例如高增益、低噪声等，因此在放大、调节和传输信号方面发挥着重要作用。
本文将深入探讨晶体管放大电路的原理。
三极管基本原理三极管是一种常用的晶体管，它由三个掺杂不同类型材料的半导体层构成：发射区、基区和集电区。
三极管常用的两种工作方式是共射极和共基极。
共射极放大电路共射极放大电路是最常见的三极管放大电路之一。
它的特点是输入信号接在基极上，输出信号从集电极上取出。
这种电路常用于需要较大电压增益的应用。
共射极放大电路的工作原理1.基极-发射区电流控制：输入信号通过耦合电容C1进入基极，使得基极电压发生变化。
当输入信号为正半周时，与基极相连的电容C1充电，基极电流增大，发射区电流也随之增大；当输入信号为负半周时，电容C1放电，基极电流减小，发射区电流也随之减小。
2.集电极电流变化：发射区电流的变化会导致集电区电流的变化。
当发射区电流增大时，集电区电流也会增大；反之，当发射区电流减小时，集电区电流也会减小。
3.输出信号增强：由于晶体管的放大特性，集电极电流的变化会引起输出信号的放大，即得到了较大幅度的输出信号。
共射极放大电路的特点•高输入电阻：晶体管的基极-发射极之间电流极小，所以输入电阻较高，可以减小输入信号源的负载效应。
•低输出电阻：输出信号是取集电极电流，因此输出电阻较低。
•相位反转：输入信号和输出信号之间相位存在180度的反转。
共基极放大电路共基极放大电路是另一种常用的三极管放大电路，它的特点是输入信号接在发射区上，输出信号从集电极上取出。
这种电路常用于需要较大电流增益的应用。
共基极放大电路的工作原理1.输入信号作用：输入信号通过耦合电容C1进入发射区，使得发射区电流发生变化。
2.集电极电流控制：发射区电流的变化会导致集电区电流的变化。
常见的放大电路
常见的放大电路常见的放大电路是指通过放大器将输入信号放大的一种电路。
放大电路可以分为直流放大电路和交流放大电路两种类型。
直流放大电路是指将直流信号放大的电路。
直流放大电路主要应用于放大直流电压或电流，常见的直流放大电路有共射放大电路、共基放大电路和共集放大电路等。
共射放大电路是一种常见的直流放大电路，它的基本组成是晶体管、电阻和电源。
共射放大电路的输入信号是施加在晶体管的基极上，输出信号是从晶体管的集电极上获取。
当输入信号施加在基极上时，晶体管将放大输入信号，并将放大后的信号输出到集电极上。
共射放大电路的特点是电压增益高、输入阻抗低，适用于放大小信号。
共基放大电路是一种常见的直流放大电路，它的基本组成也是晶体管、电阻和电源。
共基放大电路的输入信号是施加在晶体管的发射极上，输出信号是从晶体管的集电极上获取。
共基放大电路的特点是电流增益高、输入阻抗低，适用于放大大信号。
共集放大电路是一种常见的直流放大电路，它的基本组成也是晶体管、电阻和电源。
共集放大电路的输入信号是施加在晶体管的基极上，输出信号是从晶体管的发射极上获取。
共集放大电路的特点是电压增益低、输入阻抗高，适用于放大小信号。
交流放大电路是指将交流信号放大的电路。
交流放大电路主要应用于放大音频信号或射频信号，常见的交流放大电路有共射放大电路、共基放大电路和共集放大电路等。
共射放大电路是一种常见的交流放大电路，它的基本组成和直流放大电路的共射放大电路相同。
共射放大电路适用于放大音频信号，具有较高的电压增益和较低的输入阻抗。
共基放大电路是一种常见的交流放大电路，它的基本组成和直流放大电路的共基放大电路相同。
共基放大电路适用于放大射频信号，具有较高的电流增益和较低的输入阻抗。
共集放大电路是一种常见的交流放大电路，它的基本组成和直流放大电路的共集放大电路相同。
共集放大电路适用于放大音频信号，具有较低的电压增益和较高的输入阻抗。
总结起来，常见的放大电路包括直流放大电路和交流放大电路。
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➢ 输入信号幅度大，输出大功率
3.1.2 放大电路的主要性能指标
１ii
RS +
+ ui
us –
– 1
放大 电路
us — 信号源电压 Rs — 信号源内阻 RL — 负载电阻
io 2
+
RL
uo
–
2
ui — 输入电压 uo — 输出电压 ii — 输入电流 io — 输出电流
二、放大的概念
放大电路的放大作用是针对变化量而言，是在输入信号的作用下， 利用有源器件的控制作用，将直流电源提供的部分能量转换为与输 入信号成比例的输出信号，实质上是一个受控能量转换器。
三、放大电路的类型
电压放大电路（小信号放大电路）
➢ 输入信号幅度较小，不失真放大电压信号
电流放大电路
➢ 输入信号幅度较小，不失真放大电流信号
RS +
+ ui
Ri
us –
–
1
Ru+oot RL
–
+ uo
–
2
uo
uot RL Ro RL
Ro
( uot uo
1)RL
uot — 负载开路时的输出电压； uo — 带负载时的输出电压，Ro 越小，uot 和 uo 越接近。
1 ii
RS +
+ ui
us –
–
一、 放大倍数 1
电压放大倍数
Au = uo/ui 电流放大倍数
Ai = io/ ii 功率放大倍数
Ap = po/ pi
放大 电路
io 2
+
Hale Waihona Puke RLuo–
2
电压增益 Au (dB) = 20lg |Au| 电流增益 Ai (dB) = 20lg |Ai| 功率增益 Ap (dB) = 10lg Ap
第3章 晶体管常用放大电路
• 3.1 放大电路的基本知识
3.1.1 放大电路的组成与放大的概念 3.1.2 放大电路的主要性能指标
3.1.1 放大电路的组成与放大的概念
一、放大电路组成
+ RS us
–
信 号 源
放大 电路
负 载 RL
is
RS
直流电源
多级放大电路
信号输入
第第第 一 二 三 信号输出 级级级
二、输入电阻
输入电阻：放大电路输出端接负载电阻RL后，从输入 端1-1′，向放大电路内看进去的等效动态电阻。
１ii
RS +
+ ui
us –
–
1
Ri
Ri
ui ii
ui
us
Ri RS
Ri
Ri 越大， ui 与 us 越接近
例 3.1.1 us = 20 mV，Rs = 600 ，比较不同 Ri 时的 ii 、ui。
Ri 6 000
ii 3 A
ui 18 mV
600 16.7 A 10 mV
60
30 A 1.82 mV
三、输出电阻
1
输出电阻：放大电路输入信号 RS
源电压短路（uS=0），保留RS，负 us=0
载RL开路时，由输出端2-2′两端向
1
放大电路看进去的等效动态电阻
1
放大 2 电路
2 Ro
2
放大电路的输出相当于负载 的信号源，该信号源的内阻即为 电路的输出电阻。