晶体管及其基本放大电路-6
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基本放大电路(模电)
基本放大电路1． 实验目的 （1）掌握单管放大电路的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻输出电阻的测量方法。
（2）观察静态工作点的变化对电压放大倍数和输出波形的影响。
（3）进一步掌握示波器、低频信号发生器、晶体管毫伏表、万用表的使用。
2． 知识要点（1）实验参考电路见图2-6：图2-6 分压式共射放大电路电路参考参数：V cc=12V R w=680k Ω R B =51k Ω R B2=24k Ω R c=5.1k Ω R E =1k Ω R L =5.1k Ω C 1=C 2=C 3=10µF T 为3DG12β=60~80（2）为获得最大不失真输出电压，静态工作点应选在交流负载线中点。
为使静态工作点稳定必须满足以下条件：（3）静态工作点可由下列关系式计算（4）电压放大倍数计算（5）输入电阻输出电阻测量方法其中：0U 为带负载时的输出电压,'0U 为空载时的输出电压。
3． 预习要求BEQBQBQ UUI I >>>>，1，EBEQBQE C R U UI I -=≈,'0beLiu r R U U A β-==LC L R R R //'=,////21be be R R i r r R R R ≈=)()(26)1('mA I mV r r EQ bb be β++=,s is i i R U U U R -=LR U U R )1('00-=)300('Ω=bb r ,212CC B B B BQ V R R R U +=)(C E CQ CC CEQ R R I V U +-=（1）复习晶体管放大电路中有关静态和动态性能的基本内容并认真阅读实验指导书。
（2）掌握R B1与静态工作点之间的关系，以及电压放大倍数的增大或减小对应于R B1如何变化？（3）对各思考题做初步回答。
（4）对动态和静态有关参数进行理论计算。
晶体管放大电路及组成原理
VCC
ui
RB
C1
RC C2
T
RL uo
VCC
RB
RC
IB
IC
UBE
T UCE
2.3 放大电路的静态分析
2.3.2 估算法在放大电路静态分析中的应用
由输入回路方程
RB
VCC=IBRB+UBE
得
IBQ
VCC
UBEQ RB
VCC
RC IC
IB
UBE
T UCE
式中，|UBEQ |凡硅管可取为0.7 V、锗管0.3 V。
VCC
RC
RB
C2
ui
C1Leabharlann B CT uCE RLuo
uB E
式中 VCC UCEQ ICQ RL
2.4 放大电路的动态分析
iC
VCC / RC M a
直流负载线
ICQ
交流负载线
式 uCE VCC iC RL
O
VCC UCEQ ICQ RL
1 / RL 1 / RC
Qo
b b P
直流负载线与晶体管输出特性曲 线的交点，即为放大电路的输出 回路的静态工作点Qo。
VCC
RB
RC
IB
IC
UBE
T UCE
iC
VCC / RC
M
ICQ
输出 特性 O 曲线
直流负载线
Qo
N
U CEQ
IBQ
uCE
VCC
2.3 放大电路的静态分析
【例】 放大电路如图所示，已
知 VCC=12V ， RB=360kW ，
根据输入信号的频率， 将电抗极小的大电容、 小电感短路， 电抗极大的小电容、 大电感开路， 而电抗不容忽略的电容、 电感保留， 且直流电源对地短路(因其内阻极小)， 便得交流 通路。
晶体三极管及其基本放大电路
22
2.4、三极管的主要参数
• 1、电流放大系数 • i)共射极电流放大系数
直流电流放大系数 IC
IB
交流电流放大系 数 Vic
Vib
h（ fe 高频）
一般工作电流不十分大的情况下,可认为
Ma Liming
Electronic Technique
23
ii)共基极电流放大系数
共基极直流电流放大系数
3
6
9
IB=0 12 vCE(V)
区时, 有:VB>VC Rb
+
－
UBB
Ma Liming
+ 对于PNP型三极管,工作在饱和区 UCC 时, 有:VB<VC<VE
－
Electronic Technique
13
例:如图，已知三极管工作在放大状态, 求:1).是NPN结构还是PNP结构?
Ma Liming
Electronic Technique
20
方法二：用万用表的 hFE档检测 值
1. 拨到 hFE挡。
2.将被测晶体管的三个引脚分别插入相应的插孔 中（TO-3封装的大功率管，可将其3个电极接 出3根引线，再插入插孔），三个引脚反过来 再插一次，读数大的为正确的引脚。
3.从表头或显示屏读出该管的电流放大系数。
N
b
c PV
Rb
eN
+
－
UBB
Ma Liming
+
UCC 对于PNP型三极管,工作在放大区 － 时, 有:VC<VB<VE
Electronic Technique
10
iC(mA ) 4 3
2 1
双极型晶体三极管及其基本放大电路
3、三极管放大电路共有三种基本接法：共射、共集和共基电路。 其中共射电路能放大电压和电流，输入与输出反相，应用广 泛。共集电路无电压放大能力，能放大电流，因为其输入电 阻大，输出电阻小，多用作输入级，输出级及缓冲级。共基 电路能放大电压，无电流放大能力，且其输入电阻小，输出 电阻大，一般只用作高频放大。
4、多级放大电路的耦合方式有阻容耦合、变压器耦合、直接耦 合等类型。前级输出即为后级的输入，前级的输出电阻是后 级的信号源内阻，后级的输入电阻是前级的负载电阻。放大 电路的总增益为各级放大倍数的乘积；输入电阻是第一级电 路的输入电阻，输出电阻是最后一级电路的输出电阻。
5、复合管放大电路的分析可以等效成单管放大电路的分析。
模拟电子技术
ห้องสมุดไป่ตู้
双极型晶体三极管及其基本放大电路
晶体管的结构、原理及特性曲线→放大电路的分析方法→由 晶体管构成的三种基本放大电路→多级放大电路和复合管的 分析→放大电路的频率响应。 1、晶体管按照结构分成和两种，按材料分成硅管和锗管，由 于硅管的温度特性较好，所以硅管应用广泛。 晶体管有三种工作状态：
多级放大电路的级数越多，通频带越窄。
模拟电子技术
由于电路中的电抗元件对不同频率的输入信号呈现的电抗值 不同，电路的电压放大倍数是信号频率的函数，即频率响应。 频率响应分为幅频特性和相频特性，可以用波特图表示。
6、单级放大电路的频率响应：在中频段基本与频率无关；在低 频段，电压放大倍数随频率的降低而减小，输出电压与输入 电压之间的相移也发生变化；在高频段，电压放大倍数随频 率的升高而减小，相移也发生变化。
2、放大电路的分析方法有图解法和微变等效模型法两种。图解 法主要用来分析失真和静态工作点，工程计算中主要使用微 变等效模型法。 晶体管的模型有两种，低频为h参数等效模型，高频为混合π 模型。 分析放大电路的步骤为先直流，后交流。即先用直流通路计 算静态工作点，后画出交流通路，用低频小信号模型计算电 压放大倍数、输入电阻和输出电阻等交流参数。 由于静态工作点影响电路的性能，故实用放大电路都要有静 态工作点稳定的措施。
4、多级放大电路的耦合方式有阻容耦合、变压器耦合、直接耦 合等类型。前级输出即为后级的输入，前级的输出电阻是后 级的信号源内阻，后级的输入电阻是前级的负载电阻。放大 电路的总增益为各级放大倍数的乘积；输入电阻是第一级电 路的输入电阻，输出电阻是最后一级电路的输出电阻。
5、复合管放大电路的分析可以等效成单管放大电路的分析。
模拟电子技术
ห้องสมุดไป่ตู้
双极型晶体三极管及其基本放大电路
晶体管的结构、原理及特性曲线→放大电路的分析方法→由 晶体管构成的三种基本放大电路→多级放大电路和复合管的 分析→放大电路的频率响应。 1、晶体管按照结构分成和两种，按材料分成硅管和锗管，由 于硅管的温度特性较好，所以硅管应用广泛。 晶体管有三种工作状态：
多级放大电路的级数越多，通频带越窄。
模拟电子技术
由于电路中的电抗元件对不同频率的输入信号呈现的电抗值 不同，电路的电压放大倍数是信号频率的函数，即频率响应。 频率响应分为幅频特性和相频特性，可以用波特图表示。
6、单级放大电路的频率响应：在中频段基本与频率无关；在低 频段，电压放大倍数随频率的降低而减小，输出电压与输入 电压之间的相移也发生变化；在高频段，电压放大倍数随频 率的升高而减小，相移也发生变化。
2、放大电路的分析方法有图解法和微变等效模型法两种。图解 法主要用来分析失真和静态工作点，工程计算中主要使用微 变等效模型法。 晶体管的模型有两种，低频为h参数等效模型，高频为混合π 模型。 分析放大电路的步骤为先直流，后交流。即先用直流通路计 算静态工作点，后画出交流通路，用低频小信号模型计算电 压放大倍数、输入电阻和输出电阻等交流参数。 由于静态工作点影响电路的性能，故实用放大电路都要有静 态工作点稳定的措施。
晶体管及其基本放大电路
N(发射区) 发射结
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
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
晶体管及其放大电路
晶体管放大原理主要基于晶体三极管的特性。晶体三极管由发射极、基极和集电极构成，根据材料、结构和使用频率等有不同的分类。其电流放大原理需要满足一定的内部和外部条件，子经历复杂的传输过程，发射区向基区注入多子电子形成发射极电流，电子到达基区后多数向集电结方向扩散，少数与空穴复合。这导致了晶体三极管各电极间的电流分配关系，其中集电极电流与基极电流之间存在一定的比例关系，即电流放大系数。此外，晶体三极管的特性曲线包括输入特性和输出特性，分别描述了基极电流与发射结电压、集电极电流与集电极电压之间的关系。在放大区，集电极电流与基极电流呈线性关系，这是晶体管实现电流放大的关键。
电子技术基础： 晶体管放大电路
二、性能分析 1、静态 2、动态
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。
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。
晶体三极管及其基本放大电路
共基极交流电流放大系数
ic ie
一般可认为
h fe h fe 1
24
Ma Liming
1
Electronic Technique
2、极间反向电流 ICBO为发射极开路时,集电极和基极之间的反向 饱和电流,室温下小功率硅管的ICBO小于1μA，锗管 约为几微安到几十微安。
26
2.5、放大电路基础
2.5.1、放大电路的组成 信 号 源 放大电路
负 载
直流电源 放大电路电路结构示意图 信号输入 第一级 第二级 多级放大电路
Ma Liming Electronic Technique 27
第三级
信号输出
2.5.2、放大的概念
电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放 大成较大的信号。即用能量较小的输入信号控制 另一个能源，从而使输出端的负载上得到能量较
20A IB=0 12 vCE(V)
b Rb + － UBB
Ma Liming
c V e
+ UCC －
对于PNP型三极管,工作在饱和区 时, 有:VB<VC<VE
Electronic Technique 13
例:如图，已知三极管工作在放大状态, 求:1).是NPN结构还是PNP结构? 2).是Si还是Ge材料? 3).X ,Y ,Z分别对应 什么电极？
方法三：从外观上 半球型的三极管管脚识别方法：平面对着自己，
引脚朝下，从左至右依次是E、B 、C。
常用的三极管9011～9018系列为高频小功率 管，除9012和9015为PNP型管外，其余均为NPN
型管。
Ma Liming
Electronic Technique
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0
uCE
iB I B ib iC IC ic
真 UCEQ 放 u0o 大0
t t
uCE U CE uce
模 拟电子技术 2.3.3 共射放大电路的改进
模 拟电子技术
习题2.7 画出电路的支流通路和交流通路
习题 2.8 判断放大电路有无放大作用。 （当然是不是失真的放大了）
深入思考题
领会放大电路直流偏置的重要性。 有同学经常问我，若想放大交流信号，把交流 信号加进去不就行了吗？为什么还不厌其烦的 加直流电压和一些电阻呢？你会有这样的想法 吗？这样的想法对吗？
2. 3模共发拟 射电极子电技路的术 组成及集电结工加反作向电原压 理
发2射.3结.加1 正共向发电射压 极放大电路的组成
C1
+ C2
+
T
Rs
+
us
ui
-
RB RC
RL uo
VBB
VCC
信号源加到b-e间
电容C1、 C2的作用：隔直通交。电解电容10uF—50uF
模 拟电子技术
决定一个电路是否具有放大功能的必要条件ＵBEQ0t Nhomakorabea-
ICQ
t
0
直流通路
UCEQ
0
uo
0
t
模 拟电子技术
ui
0
2.动态：u i 0 若输入为正弦信号
uBE
t
Rs
C1 +
+
ui
Ic+ic
IB+ib +
UBE
+
UCE uce
+ C2
UBEQ
+
0
iB
RL uo
IBQ
t
us+
-
-
ube
__
0
-
t
符号说明
不
ICiQC
t
失 uBE U BE ube
1. 确保晶体管工作于放大区； 画直流通路
2. 确保输入交流信号 作用于发射结；
3. 确保输出交流信号作用于负载。
画出交流通路
模 拟电子技术
2. 3共发射极电路的组成及工作原理
2.3.2 共发射极放大电路的工作原ui理
0
1.静态：ui=0.
+ C2
IBQ
t
C1 +
+
0
t
+
Rs
ui
us+
-
-
RL uo