模电BJT放大电路
模电课件05第一章5BJT放大偏置及电流分配关系
由金属、氧化物和半导体组成，包括栅极、源极和漏极三个电极。
BJT的工作原理
BJT通过控制基极电 流来控制集电极电流， 实现电流放大。
BJT具有单向导电性， 即只能实现正向电流 的控制。
当基极电流增加时， 集电极电流也会相应 增加，实现电流的放 大。
BJT的种类
输入电阻和输出电阻
01
02
03
04
输入电阻
指放大器对信号源的等效电阻 ，反映了放大器对信号源的负
载能力。
计算公式
输入电阻 = 输入电压 / 输入 电流。
输出电阻
指放大器对负载的等效电阻， 反映了放大器对负载的驱动能
力。
计算公式
输出电阻 = 输出电压 / 输出 电流。
通频带宽度
通频带宽度
指放大器能够正常工作的频率范 围，通常以放大倍数下降到1时的 频率为界限。
制系统的运行。
电路设计原则
选择合适的偏置电路
根据应用需求，选择合适的偏置电路以获得最佳的放大性能。
考虑信号源阻抗和负载阻抗
在电路设计中，需要考虑信号源阻抗和负载阻抗对放大器性能的影 响。
优化功耗和散热性能
在电路设计中，需要考虑功耗和散热性能，以确保放大器的稳定性 和可靠性。
电路设计实例
共射极放大器
定义
放大偏置电路是指为三极 管提供合适静态工作点的 电路。
作用
通过调整偏置电路，可以 控制三极管的基极电流和 集电极电流，使三极管工 作在合适的静态工作点。
类型
常见的放大偏置电路有固 定偏置电路、分压式偏置 电路和集电极-基极反馈式 偏置电路等。
放大偏置电路分析
方法
中北大学模电BJT基本放大电路详解
— 交流电流放大系数
iC iB
(2.4一51般01.为6150几)6十A103
A几百0.8 10
80
模 拟电子技术
4 iC / mA
3
Q
2 1
O2 4
50 µA 40 µA 30 µA 20 µA 10 µA IB = 0uCE /V
68
2. 共基极电流放大系数
1 一般在 0.98 以上。
如图所示共射接法下晶体管放大电路。若在图中VBB上叠加 一幅度为100mV的正弦电压Δui，则正向发射结电压会引起 相应的变化。由于e结正向电流与所加电压呈指数关系，所 以发射极会产生一个较大的注入电流ΔiB，
例 如 为 ΔiB=20uA ， =0.98 。 ΔiE=1mA ， ΔiC=0.98mA ，
2. PCM — 集电极最大允许功率损耗 PC = iC uCE。
模 拟电子技术
3. U(BR)CEO — 基极开路时 C、E 极间反向击穿电压。 U(BR)CBO — 发射极开路时 C、B 极间反向击穿电压。 U(BR)EBO — 集电极极开路时 E、B 极间反向击穿电压。
U(BR)CBO > U(BR)CEO > U(BR)EBO
模 拟电子技术
iC/mA PCM
ICM
安全
工作区
IB=0μA
0
U(BR)CEO uCE/V
晶体管的安全工作区
4. 频率参数
特征频率fT是当β的模等于1（0dB）时所对应的频率 。
模 拟电子技术
2.1.6 温度对晶体管参数的影响
1. 温度升高，输入特性曲线向左移。
iB
T2 >T1
O
uBE
温度每升高 1C，UBE (2 2.5) mV。
模拟电路第二章 放大电路基础
模拟电路第二章放大电路基础模拟电路第二章放大电路基础第2章放大电路基础2.1教学要求1、掌握放大电路的组成原理，熟练掌握放大电路直流通路、交流通路及交流等效电路的画法并能熟练判断放大电路的组成是否合理。
2、熟识理想情况下放大器的四种模型，并掌控增益、输入电阻、电阻值等各项性能指标的基本概念。
3、掌握放大电路的分析方法，特别是微变等效电路分析法。
4、掌控压缩电路三种基本组态（ce、cc、cb及cs、cd、cg）的性能特点。
5、介绍压缩电路的级间耦合方式，熟识多级压缩电路的分析方法。
2.2基本概念和内容要点2.2.1压缩电路的基本概念1、放大电路的组成原理无论何种类型的压缩电路，均由三大部分共同组成，例如图2.1右图。
第一部分就是具备压缩促进作用的半导体器件，例如三极管、场效应管，它就是整个电路的核心。
第二部分就是直流偏置电路，其促进作用就是确保半导体器件工作在压缩状态。
第三部分就是耦合电路，其促进作用就是将输出信号源和输入功率分别相连接至压缩管及的输出端的和输入端的。
（1）偏置电路①在分立元件电路中，常用的偏置方式存有压强偏置电路、自偏置电路等。
其中，分后甩偏置电路适用于于任何类型的放大器件；而自偏置电路只适合于用尽型场效应管（如jfet及dmos管）。
42输出信号耦合电路耦合电路输入功率t偏置电路外围电路图2.1下面详述偏置电路和耦合电路的特点。
②在集成电路中，广泛采用电流源偏置方式。
偏置电路除了为压缩管提供更多最合适的静态点（q）之外，还应当具备平衡q点的促进作用。
（2）耦合方式为了保证信号不失真地放大，放大器与信号源、放大器与负载、以及放大器的级与级之间的耦合方式必须保证交流信号正常传输，且尽量减小有用信号在传输过程中的损失。
实际电路有两种耦合方式。
①电容耦合，变压器耦合这种耦合方式具有隔直流的作用，故各级q点相互独立，互不影响，但不易集成，因此常用于分立元件放大器中。
②轻易耦合这是集成电路中广泛采用的一种耦合方式。
模电第六章集成运算放大电路
=
vod vid
差模电 压增益
对线性放大电路而言
c
=
voc vic
共模电 压增益
vo = Avdvid + Avcvic
6.2.2 射极耦合差分式放大电路 1．基本电路 在图6.2.1中，如选用两只特性全同的
BJT T1 和 T2 ，则可得如图6.2.2所示射 极耦合差分式放大电路。
图 6.2.2射 极耦合差分 式放大电路。
IC13；
④若要求IC10=28A，试估算电阻R4的阻值。
T12 IC10
R5
IREF
T10
T11
R4
+VCC T13 IC13
-VEE
解：
IREF
=VCC+
VEE-2VBE R5
IC13 = IREF（1 - —b—+22）
UT
ln
I C11
I C 10
I C10R 4
T10、T11构成微电流源，
引言 集成放大电路的特点
把整个电路中的元器件制作在一块硅基片上， 构成特定功能的电子电路，称为集成电路(IC －Integrated Circuits)。它的体积小，而性 能却很好。
集成电路按其功能来分，有数字集成电路和 模拟集成电路。模拟集成电路种类繁多，有 运算放大器、宽频带放大器、功率放大器、 模拟乘法器、模拟锁相环、模—数和数—模 转换器、稳压电源和音像设备中常用的其他 模拟集成电路等。
图 6.2.2射 极耦合差分 式放大电路。
图6.2.3 (a)交流通路
图6.2.3 （a)交流通路 图6.2.3 （b)半边等效电路
当从两管集电极作双端输出，未接RL时其差 模电压增益与单管共射放大电路的电压增益
模电实验报告-BJT放大电路参数的测量
学生实验报告课程名称：___模拟电路________ 专业班级：_________姓名：____________学号：_______实验报告注意事项1. 课前必须认真预习实验，认真书写预习报告，了解实验步骤，未预习或预习达不到要求的学生不准参加实验；2. 实验完毕，必须将结果交实验指导教师进行检查，并将计算机正常关机、将仪器设备、用具及椅子等整理好，方可离开实验室；3. 按照实验要求书写实验报告，条理清晰，数据准确；4. 当实验报告写错后，不能撕毁，请在相连的实验报告纸上重写；5.实验报告严禁抄袭，如发现抄袭实验报告的情况，则抄袭者与被抄袭者该次实验以0分计；6. 无故缺实验者，按学院学籍管理制度进行处理；7. 课程结束后实验报告册上交实验指导教师，并进行考核与存档。
实验项目( 二 ) —实验报告实验名称BJT放大电路参数的测量指导教师实验地点实验日期实验环境分组情况成绩实验过程实验电路如图2.2所示。
图2.2 共射极单管放大电路实验电路1、调试静态工作点1.1搭建直流通路电路（图需体现在实验报告中），接通直流电源前，先将RW调至最大。
1.2 接通＋12V电源、调节RW，使IC＝2.0mA（即UE＝2.0V），用万用表测量UB、UE、UC的值。
直流工作点（测量值）IC (mA) UB (mv) UC(mv) UE(mv)2、测量电压放大倍数（参照图2.2搭建完整电路）2.1在放大电路输入端加入频率为50Hz的正弦信号uS，调节信号发生器的输出实验结果（实验完成日期、结论及分析、遇到的问题及解决方案、意见及建议等）1、调试静态工作点直流工作点（测量值）IC (mA) UB (mv) UC(mv) UE(mv)2.0mA 2620mV 7060mV 2000mV2、测量电压放大倍数动态指标Ui(mV) Uo(mV) Av=U0/Ui20 193 9.653、测量输入电阻和输出电阻输入电阻US(v) Ui(v) Ri=ui/(us-ui)·R（KΩ）100mV 82mV 10.9KΩ输入电阻UL（V）UO（V）R0=（U0/UL-1）RL（KΩ）336 904 4.1KΩUB:UC::U0:。
双极结型三极管及放大电路基础
集电区收集电子的
能力很弱，iC主要由 vCE决定：vCE↑→ic↑
=80μA =60μA =40μA
=20μA
vCE /V
现以iB=40uA一条加以说明：
（3）当uCE增加到使集电结反偏电压较大时，如：
vCE≥1V vCB≥0.7V 运动到集电结的电子基本上都可以被集电区
收集，此后vCE 再 增加，电流也没有 iC /mA 明显得增加，特性
曲线进入与vCE轴 基本平行的区域。
同理，可作出iB= 其他值的曲线。
=80μA =60μA =40μA
=20μA
vCE /V
输出特性曲线可以划分为三个区域：
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≤vBE。此时Je正偏，Jc 正偏或反偏电压很小。
iC /mA
=80μA =60μA =40μA
IB+ICBO=IBN IB=IBN-ICBO ≈IBN
c IC
ICBO
IB
RbbIBE
N
ICN
Jc P Je
N
VBB
e IE
Rc VCC
例：共发射极接法
利用BJT组成的放大电路，其中一个电极 作为信号输入端，一个电极作为输出端，另一 个电极作为输入、输出回路的共同端。根据共 同端的不同，BJT可以有三种连接方式（称三 种组态）：
=20μA
vCE /V
输出特性曲线可以划分为三个区域：
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Je正偏，Jc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Je反偏，Jc反偏。
模电实验-BJT单管共射电压放大电路
预习操作记录实验报告总评成绩学院：电子与信息工程学院专业：年级：实验人姓名(学号)：参加人姓名：日期：2017 年月日室温：相对湿度：实验一BJT单管共射电压放大电路一、实验目的1、掌握放大电路静态工作点的测试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。
2、掌握放大电路动态性能(电压增益、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压以及幅频特性等) 的测试方法。
3、进一步熟练常用电子仪器的使用。
二、实验原理图1-1为射极偏置单管放大电路。
它由Rbl 和Rb2 组成分压电路，并在发射极中接有电阻Re,以稳定放大器的静态工作点。
当在放大电路的输入端加入输入信号Vi后，在放大电路的输出端便可得到一个与vi相位相反，幅值被放大了的输出信号vo,从而实现电压放大。
c o R R在设计和制作放大电路前,应测量所用元器件的参数,为电路设计提供必要的依据，在完成设计和装配以后，还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。
实践表明，新安装的电路板，往往难于达到预期的效果。
这是因为在设计时，不可能周全地考虑到电子器件性能的分散性及元件值的误差、寄生参数等各种复杂的客观因素的影响等，此外，电路板安装中仍有可能存在没有被查出来的错误。
通过电路板的调整和测试，可发现利纠正设计方案的不足，并查出电路安装中的错误，然后采取措施加以纠正和改进，才能使之达到预定的技术要求。
一个优质放大器，必定是理论设计与实验调整相结合的产物。
放大电路的测前和调试一般包括:放大电路静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激振荡及放大电路各项动态参数的测量与调试等。
放大电路的测量与调试 1. 通电观察对于新安装好的线路板，在确认安装正确无误后，才可把经过准确测量的电源电压接人路，电源接入电路之后，也不应急于测量数据，而应先观察有无异常现象，这包括电源输出是否正常(有无短路现象)、电路中有无冒烟、有无异常气味以及元器件是否发烫等。
如出现异常现象，则应立即切断电源，检查电路，排除故障，待故障排除后方可重新接通电源，然后再进行测试。
模电必考知识点总结
模电必考知识点总结一、基本电路理论1. 电路基本定律欧姆定律、基尔霍夫定律、电路中的功率计算等基本电路定律是模拟电子技术学习的基础，了解和掌握这些定律对于学习模拟电子技术是非常重要的。
2. 电路分析了解如何对电路进行简化、等效电路的转换、戴维南定理和诺依曼定理等电路分析的基本方法。
3. 电路稳定性掌握电路的稳定性分析方法，包括如何对直流放大电路和交流放大电路进行稳定性分析。
4. 传输线理论了解传输线的基本特性，包括传输线的阻抗、反射系数、传输线的匹配等知识。
二、放大电路1. 二极管放大电路了解二极管的基本特性和放大电路的设计原理，包括共射放大电路、共集放大电路和共基放大电路等基本的二极管放大电路。
2. 晶体管放大电路了解晶体管放大电路的基本原理和设计方法，包括共射放大电路、共集放大电路和共基放大电路等基本的晶体管放大电路。
3. 放大电路的频率响应了解放大电路的频率响应特性，包括截止频率、增益带宽积等相关知识。
4. 反馈电路掌握反馈电路的基本原理和分类，了解正反馈和负反馈电路的特点和应用。
三、运算放大电路1. 运算放大器的基本特性了解运算放大器的基本特性，包括输入输出阻抗、放大倍数、共模抑制比等相关知识。
2. 运算放大器的电路应用了解运算放大器在反馈电路、比较电路、滤波电路、振荡电路等方面的应用，掌握运算放大器的基本应用方法。
四、滤波器电路1. RC滤波器和RL滤波器了解RC滤波器和RL滤波器的基本原理、特性和应用，包括一阶和二阶滤波器的设计和性能分析。
2. 增益电路和阻抗转换电路掌握增益电路和阻抗转换电路的设计原理和方法，了解它们在滤波电路中的应用。
3. 模拟滤波器设计了解低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻（陷波）滤波器的设计方法和特性，掌握模拟滤波器的设计技巧。
五、功率放大电路1. BJT功率放大电路了解晶体管功率放大电路的基本原理和设计方法，包括类A、类B、类AB和类C功率放大电路的特点和应用。
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BJT 放大电路设计
一、 实验目的
电压放大电路的设计，要求：电压放大倍数：1000；输入电阻：〉100千欧；输出电阻：〈100欧姆；通频带：1kHz-100kHz ；
动态范围：2V ，我们采用bjt 的放大电路来设计，由于输出电阻的限制，我们的最后一级采用的共基电路，电压的放大倍数小于一，因此一二级采用共射放大电路，因为输入电阻过大，我们第一级的放大倍数较小，通过改变电容大小控制通频带。
二、理论推导：
设计的电路图以及交流小信号模型图（采用了两级射极放大器
和一级共射放大器级联
题目要求：
为了设计方便，我们
令：
A V 1=10A V 2=100
，令Vcc=10V ，静态工作点
Vce=5V ，
且输出电阻输入电阻应满足：
A V =A V 1A V 2A V 3=1000
R i =(R
B1
//R
B2
//r
be1
)>100k W
R
B1
>100k W
R
B2
>100k W
r
be1
>100k W
r be1=(1+b
1
)
V
T
R
E1
V
CC
R
B2
R
B3
+R
B2
-0.7
r be1=(1+b
1
)
0.026VR
1
4-0.7
>100
第一级共设放大器：
V CE1=V
CC
-(R
C1
+R
B4
)
V
CC
R
B2
R
B3
+R
B2
-0.7
R
E1
A V1=
-b
1
(R
C1
//R
B3
//R
B4
//r
be2
)
r
be1
=-10
r be2=(1+b
2
)
V
T
R
E2
V
CC
R
B4
R
B3
+R
B4
-0.7
化简得：
r be2=(1+b
2
)
0.026R
E2
4-0.7
第二级共设放大电路：
r be2=(1+b
2
)
V
T
R
E2
V
CC
R
B4
R
B3
+R
B4
-0.7
r be2=(1+b
2
)
0.026R
E2
4-0.7
V CE2=V
CC
-(R
C2
+R
E2
)
V
CC
R
B4
R
B3
+R
B4
-0.7
R
E2
b 2(R
C2
//R
B5
//(R
E3
//R
L
)r
be2
(1+b
3
))
r
be3
=100
第三级
R 0=R
E3
//
r
be
+(R
C2
//R
B5
)
1+b
3
I B3=
V
CC
-0.7
R
B5
+(1+b
3
)R
E3
r be3=
V
T
I
B
=
V
T
R
B5
+(1+b
3
)R
E3
éëùû
V
CC
-0.7
U
CE3=V
CC
-(1+b
3
)
V
CC
-0.7
R
B5
+(1+b
3
)R
E3
R
E3
由上述计算的如下的关系式：
R C1//R
B3
//R
B4
//r
be2
=
0.26R
E1
4-0.7
R E1=2R
C1
R E1=2R
C2
R C2//R
B5
//(R
B4
+R
L
)r
be3
(1+b
3
)=
2.6R
E2
4-0.7
r be3=
0.026R
B5
+(1+b
3
)R
E3
éëùû
9.3
=4.3(1+b
3
)R
E3
R 0=R
E3
r
be3
+R
C2
//R
B5
1+b
3
<0.1K W
求下转折频率fL：
因为旁路电容对fL的影响最大，为简单起见，只考虑旁路电容的影
响。
电路中共存在CE1和CE2两个旁路电容。
只考虑CE1时，从CE1端口视入的等效电阻为
2
1//////
1
2111β++=be B B s E E r R R R R R s
1
11E E E C R s
s
⋅=τ
只考虑CE2时，从CE2端口视入的等效电阻为
2
1//////
2
43122β++=be B B C E E r R R R R R s
2
22E E E C R s
s
⋅=τ
所以
s
s
E
E
L 211
1
ττω+
=
π
ω2L
L f =
求上转折频率fH ： 第一级：
①Cb ’e 单独作用时
1111''21''211//)//(//])////[(e b bb e b bb s s r r R R r r R R R R +≈+=
1
'11e b s s C R ⋅=τ
②Cb ’c 单独作用时
)
//////]}(//)////[(1{//)////(24311121111''''212be B B C e b bb B B s m e b bb s s r R R R r r R R R g r r R R R R ++++=1
'22c b s s C R ⋅=τ
第二级：
①Cb ’e2单独作用时
22431''1//)////(e b bb B B C s r r R R R R +=
2
'33e b s s C R ⋅=τ
②Cb ’c 单独作用时
)]
////(//]}[//)////[(1{//)////(335222*********''''4C E be B C e b bb B B C m e b bb B B C s R R r R R r r R R R g r r R R R R +++++=c b s s C R '44⋅=τ
第三级： Cb ’e 单独作用时
)//////(35233''5L E B C bb b b s R R R R r r R ++=
c b s s C R '55⋅=τ
所以
∑=
i
H τ
ω1
π
ω2H
H f =
动态范围是2V ，即输出电压的峰峰值为2V ，且不出现失真。
因为电压增益为1000倍，所以我们设置交流输入电压为2mv 。
三、仿真模拟：
根据上面设计的电路图和推导出来的各个元件参数之间的关系，
我们利用Multisim 进行了仿真。
电路图如下：
得到的输入输出电压波形图如下：
四、结论：
通过设计两级射极放大器和一级共射放大器级联，我们实现了电压增益1000倍，输入电阻大于100kΩ，输出电阻小于100Ω，动态范围2V，通频带1KHz到100KHz。