第4章 晶体三极管及其基本放大电路ppt课件.ppt

第四章 晶体三极管及其基本放大电路,4.1 晶体三极管,4.2 放大电路的组成原则,4.3 放大电路的基本分析方法,4.4 晶体管放大电路的三种接法,4.5 放大电路的频率响应,4.1 晶体三极管,一、晶体管的结构和符号,二、晶体管的电流放大作用,三、晶体管的共射特性曲线,四、温度对晶体管特性的影响,五、主要参数,Bipolar Junction Transistors (BJTs),晶体管又称三极管、双极型晶体管。,一、晶体管的结构和符号,结构、符号和分类,发射极 E,基极 B,集电极 C,发射结,集电结, 基区, 发射区, 集电区,emitter,base,collector,NPN 型,PNP 型,晶体管有三个极、三个区、两个PN结。,（2）基区要制造得很薄且掺杂浓度很低。,三极管的结构特点:,（1）发射区的掺杂浓度集电区掺杂浓度。,（3）集电结面积较大，便于收集载流子和散热。,分类：,按材料分： 硅管、锗管,按功率分： 小功率管 500 mW,按结构分： NPN、 PNP,按使用频率分： 低频管、高频管,大功率管 1 W,中功率管 0.5 1 W,1. 三极管放大的条件,内部条件,发射区掺杂浓度高,基区薄且掺杂浓度低,集电结面积大,外部条件,发射结正偏集电结反偏,2. 满足放大条件的三种电路,共发射极,共集电极,共基极,二、 电流分配与放大原理,3. 三极管内部载流子的传输过程,少数载流子的运动,基区空穴的扩散,因集电区面积大，在外电场作用下大部分扩散到基区的电子漂移到集电区,因基区薄且多子浓度低，使极少数扩散到基区的电子与空穴复合,因发射区多子浓度高使大量电子从发射区扩散到基区 ，,基区空穴扩散到发射区形成电流IEP；,I C = ICN + ICBO,扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极电流IB，漂移运动形成集电极电流IC。,各区的多子及少子？,4. 三极管的电流分配关系,当管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、集电结面积等确定，故电流的比例关系确定，即：,IB = I BN ICBO,IC = ICN + ICBO,集电结反向电流,穿透电流,直流电流放大系数,IE = IC + IB,电流分配： IEIBIC IE扩散运动形成的电流 IB复合运动形成的电流 IC漂移运动形成的电流,交流电流放大系数,三、 晶体三极管的共射特性曲线,1、输入特性,输入回路,输出回路,与二极管特性相似,特性基本重合(电流分配关系确定),特性右移(因集电结开始吸引电子),导通电压 UBE(on),硅管： (0.6 0.8) V,锗管： (0.2 0.3) V,取 0.7 V,取 0.2 V,为什么像PN结的伏安特性？,为什么UCE增大曲线右移？,为什么UCE增大到一定值曲线右移就不明显了？,对于小功率晶体管，UCE大于1V的一条输入特性曲线可以取代UCE大于1V的所有输入特性曲线。,2、输出特性,截止区： IB 0 IC = ICEO 0条件：两个结反偏,截止区,ICEO,对应于一个IB就有一条iC随uCE变化的曲线。,2. 放大区：,放大区,截止区,条件： 发射结正偏 集电结反偏特点： 水平、等间隔,ICEO,3. 饱和区：,uCE u BE,uCB = uCE u BE 0,条件：两个结正偏,特点：IC IB,临界饱和时： uCE = uBE,深度饱和时：,0.3 V (硅管),UCE(SAT)=,0.1 V (锗管),ICEO,截止区,放大区,饱和区,为什么uCE较小时iC随uCE变化很大？为什么进入放大状态曲线几乎是横轴的平行线？,晶体管的三个工作区域,晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流 iC几乎仅仅决定于输入回路的电流 iB，即可将输出回路等效为电流 iB 控制的电流源iC 。,3、温度对特性曲线的影响,（1） 温度升高，输入特性曲线向左移。,温度每升高 1C，UBE (2 2.5) mV。,温度每升高 10C，ICBO 约增大 1 倍。,T2 T1,（2） 温度升高，输出特性曲线向上移。,温度每升高 1C， (0.5 1)%。,输出特性曲线间距增大。,四、 晶体三极管的主要参数,1、电流放大系数,1. 共发射极电流放大系数, 直流电流放大系数, 交流电流放大系数,一般为几十 几百,Q,2. 共基极电流放大系数, 1 一般在 0.98 以上。,Q,2、极间反向饱和电流,CB 极间反向饱和电流 ICBO，,CE 极间反向饱和电流 ICEO。,3、极限参数,（1） ICM 集电极最大允许电流，超过时 值明显降低。,（2） PCM 集电极最大允许功率损耗,PC = iC uCE。,U（BR）CEO,uCE=1V时的iC就是ICM,U(BR)CBO 发射极开路时 C、B 极间反向击穿电压。,（3） U(BR)CEO 基极开路时 C、E 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,讨论：利用Multisim测试晶体管的输出特性,五、 光敏晶体管和耦合器件,普通晶体管是用基极电流的大小来控制集电极电流，而光敏晶体管是用入射光照度E来控制集电极电流的。,1、光敏晶体管,五、 光敏晶体管和耦合器件,光照时，集电极电流ICEO很小，称为暗电流。由光照时，ICBO和ICEO增大，这时的集电极电流称为光电流。,符号,2、光耦合器件,常用的光耦合器件由发光二极管与光敏晶体管组合而成。输入信号由发光二极管转换为光信号，再经光敏晶体管转换为电信号输出。由于输入与输出之间没有直接的电连接，实现输入、输出之间的电隔离，抗干扰能力强。,小 结,第 1 章,三、两种半导体放大器件,双极型半导体三极管(晶体三极管 BJT),单极型半导体三极管(场效应管 FET),两种载流子导电,多数载流子导电,晶体三极管,1. 形式与结构,NPN,PNP,三区、三极、两结,2. 特点,基极电流控制集电极电流并实现放大,放大条件,内因：发射区载流子浓度高、 基区薄、集电区面积大,外因：发射结正偏、集电结反偏,3. 电流关系,IE = IC + IB,IC = IB + ICEO,IE = (1 + ) IB + ICEO,IE = IC + IB,IC = IB,IE = (1 + ) IB,4. 特性,死区电压(Uth)：,0.5 V (硅管),0.1 V (锗管),工作电压(UBE(on) ) ：,0.6 0.8 V 取 0.7 V (硅管),0.2 0.3 V 取 0.3 V (锗管),饱和区,截止区,放大区,饱和区,截止区,放大区特点：,1)iB 决定 iC,2)曲线水平表示恒流,3)曲线间隔表示受控,5. 参数,特性参数,电流放大倍数, = /(1 ), = /(1 + ),极间反向电流,ICBO,ICEO,极限参数,ICM,PCM,U(BR)CEO,ICM,U(BR)CEO,PCM,安 全 工 作 区,= (1 + ) ICBO,四、晶体管电路的基本问题和分析方法,三种工作状态,放大,I C = IB,发射结正偏集电结反偏,饱和,I C IB,两个结正偏,ICS = IBS 集电结零偏,临界,截止,IB 0, IC = 0,两个结反偏,判断导通还是截止：,UBE U(th) 则导通,以 NPN为 例：,UBE U(th) 则截止,判断饱和还是放大：,1. 电位判别法,NPN 管,UC UB UE,放大,UE UC UB,饱和,PNP 管,UC UB UE,放大,UE UC U B,饱和,2. 电流判别法,IB IBS 则饱和,IB IBS 则放大,4.2 放大电路的组成原则,一、基本共射放大电路的组成及各元件的作用,二、设置静态工作点的必要性,三、基本共射放大电路的工作原理及波形分析,四、放大电路的组成原则,1、 放大电路的组成,以共射电路为例说明放大电路的组成、电路中各元件的个数及其数量级，重点指出组成放大电路的四条原则：1.发射结加正向电压2.集电结加反向电压3.把信号源加到b-e之间4.在输入信号作用下得到不失真的输出信号以上四条是判断三极管放大电路能否放大的依据，四条必须同时满足。,一、电路的组成及各元件的作用,VBB、Rb：使UBE Uon，且有合适的IB。,VCC：使UCEUBE，同时作为负载的能源。,Rc：将iC转换成uCE(uo) 。,动态信号作用时：,输入电压ui为零时，晶体管各极的电流、b-e间的电压、管压降称为静态工作点Q，记作IBQ、 ICQ（IEQ）、 UBEQ、 UCEQ。,共射,2、各元件的作用,RB,VBB,RC,C1,C2,T,放大元件iC=iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。,输入,输出,参考点,3、单管共射极放大电路的结构 及各元件的作用,+VCC,使发射结正偏，并提供适当的静态工作点IB和UBE。,RB,+VCC,VBB,RC,C1,C2,T,基极电源与基极电阻,组成演示动画,VBB、Rb：使UBE Uon，且有合适的IB。,VCC：使UCEUBE，同时作为负载的能源。,Rc：将iC转换成uCE(uo) 。,动态信号作用时：,输入电压ui为零时，晶体管各极的电流、b-e间的电压、管压降称为静态工作点Q，记作IBQ、 ICQ（IEQ）、 UBEQ、 UCEQ。,共射,2、各元件的作用,RB,VBB,RC,C1,C2,T,放大元件iC=iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。,输入,输出,参考点,3、单管共射极放大电路的结构 及各元件的作用,+VCC,使发射结正偏，并提供适当的静态工作点IB和UBE。,RB,+VCC,VBB,RC,C1,C2,T,基极电源与基极电阻,组成演示动画,集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。,Rb,+VCC,VBB,RC,C1,C2,T,集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。,耦合电容：电解电容，有极性，大小为10F50F,作用：隔直通交隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。,RB,+VCC,VBB,RC,C1,C2,T,+,+,单电源供电,可以省去,RB,单电源供电,二、设置静态工作点的必要性,输出电压必然失真！ 设置合适的静态工作点，首先要解决失真问题，但Q点几乎影响着所有的动态参数！,为什么放大的对象是动态信号，却要晶体管在信号为零时有合适的直流电流和极间电压？,Rb,为什么要设置静态工作点？,放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管工作在线性区以保证信号不失真。,三、基本共射放大电路的波形分析,输出和输入反相！,动态信号驮载在静态之上,与iC变化方向相反,要想不失真，就要在信号的整个周期内保证晶体管始终工作在放大区！,符号说明,IB+ib,Ic+ic,UCE+uce,UBE+uce,四、放大电路的组成原则（设计）,静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电路参数。动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负载上能够获得放大了的动态信号。对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类尽可能少、负载上无直流分量。,4.3 放大电路的分析方法,一、放大电路的直流通路和交流通路,二、图解法,三、等效电路法,一、放大电路的直流通路和交流通路,1. 直流通路： Us=0，保留Rs；电容开路； 电感相当于短路（线圈电阻近似为0）。2. 交流通路：大容量电容相当于短路；直流电源相当于短路（内阻为0）。,通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共存，这使得电路的分析复杂化。为简化分析，将它们分开作用，引入直流通路和交流通路的概念。,列晶体管输入、输出回路方程，将UBEQ作为已知条件，令ICQIBQ，可估算出静态工作点。,VBB越大，UBEQ取不同的值所引起的IBQ的误差越小。,当VCCUBEQ时，,已知：VCC12V， Rb600k， Rc3k ， 100。 Q？,阻容耦合单管共射放大电路的直流通路和交流通路,画出放大电路的直流通路,3、静态工作点的估算,将交流电压源短路 将电容开路。,直流通路的画法：,直流通路,用估算法分析放大器的静态工作点（ IB、UBE、IC、UCE）,（1）估算IB（ UBE 0.7V),Rb称为偏置电阻，IB称为偏置电流。,（2）估算UCE、IC,IC= IB,例：用估算法计算静态工作点。,已知：VCC=12V，RC=4K，Rb=300K ，=37.5。,解：,请注意电路中IB和IC的数量级,UBE 0.7V,二、图解法 应实测特性曲线,输入回路负载线,IBQ,负载线,1. 静态分析：图解二元方程 确定静态工作点,IC,UBE,+,-,(IB,UBE),( IC,UCE ),利用外电路方程在特性曲线上作图来分析放大电路的工作状态,2、电路参数对静态工作点的影响,（1） 改变 RB，其他参数不变,R B iB ,Q 趋近截止区；,R B iB ,Q 趋近饱和区。,（2） 改变 RC ，其他参数不变,RC Q 趋近饱和区。,（1） 输出空载时的图解法,3、 用图解法确定动态工作情况,30,IBQ,uBE/V,iB/A,0.7 V,Q,ui,O,O,+VCC,RC,C1,C2,T,ui,uo,+,+,-,-,+,+,根据ui在输入特性上画出ib,ib,6,直流负载线,6,ICQ,Ucem,O,O,O,O,根据ib在输出特性上画出ic和uce,说明uce和ui反向，同时可以求出电压放大倍数,（2）电压放大倍数的分析,斜率不变,各点波形,uo比ui幅度放大且相位相反,4. 波形非线性失真分析,(1) “Q”过低引起截止失真,NPN 管： 顶部失真为截止失真。,PNP 管： 底部失真为截止失真。,不发生截止失真的条件：IBQ Ibm 。,O,Q,ib,O,t,t,O,uBE/V,iB,uBE/V,iB,ui,uCE,iC,ic,t O,O,iC,Ot,uCE,Q,uce,截止失真是在输入回路首先产生失真！,(2)“Q”过高引起饱和失真,ICS,NPN 管：底部失真为饱和失真。,PNP 管：顶部失真为饱和失真。,IBS 基极临界饱和电流。,不发生饱和失真的条件： IBQ + I bm IBS,饱和失真是输出回路产生失真。,消除方法：增大Rb，减小Rc，减小，减小VBB，增大VCC。,最大不失真输出电压Uom ：比较UCEQ与（ VCC UCEQ ），取其小者，除以,5.接上负载RL时的动态工作情况,输出端接入负载RL，不影响Q ，影响动态！,对交流信号(输入信号ui),ui,uo,1/C0,交流通路分析动态工作情况(1) 交流通路的画法：,将直流电压源短路，将电容短路。,RB,RC,RL,ui,uo,交流通路,(2) 交流负载线,其中：,交流量ic和uce有如下关系：,这就是说，交流负载线的斜率为：,交流负载线的作法：斜 率为-1/RL 。（ RL= RLRc ）,经过Q点。,IB,交流负载线,直流负载线,斜 率为-1/RL 。（ RL= RLRc ）,经过Q点。,u,iu/RL,直流负载线是用来确定工作点的；交流负载线是用来画出波形，分析波形失真。,注意：（1）交流负载线是有交流 输入信号时工作点的运 动轨迹。,（2）空载时，交流负载线与直流负载线重合。,选择工作点的原则：,当 ui 较小时，为减少功耗和噪声，“Q” 可设得低一些；,为获得最大输出，“Q” 可设在交流负载线中点。,为提高电压放大倍数，“Q”可以设得高一些；,1、 建立小信号模型的意义,由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的分析非常困难。建立小信号模型，就是在一定的条件下（工作点附近）将非线性器件做线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。,由于研究对象的多样性和复杂性，往往把对象的某些特征提取出来，用已知的、相对明了的单元组合来说明，并作为进一步研究的基础，这种研究方法称为建模。,三、微变等效电路分析法,当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，从而可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处理。,2、 建立小信号模型的思路,半导体器件的非线性特性使放大电路的分析复杂化。利用线性元件建立模型，来描述非线性器件的特性。,3. 直流模型：适于Q点的分析,利用估算法求解静态工作点，实质上利用了直流模型。,输入回路等效为恒压源,输出回路等效为电流控制的电流源,4. 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。,低频小信号模型,在低频、小信号作用下对上两式取全微分得,交流等效模型（按式子画模型）,电阻,无量纲,无量纲,电导,h参数的物理意义,b-e间的动态电阻,内反馈系数,电流放大系数,c-e间的电导,分清主次，合理近似！什么情况下h12和h22的作用可忽略不计？,输出端交流短路时的输入电阻；,输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数；,输入端电流恒定（交流开路）的反向电压传输比,输入端电流恒定（交流开路）时的输出电导。,其中：,四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（H参数）。,能构成电路图吗,（1） 模型的简化,即 rbe= hie = hfe uT = hre rce= 1/hoe,一般采用习惯符号,则BJT的H参数模型为, uT很小，一般为10-310-4 ，rce很大，约为100k。故 一般可忽略它们的影响， 得到简化电路, ib 是受控源 ，且为电流控制电流源(CCCS)。 电流方向与ib的方向是关联的。,（2） H参数的确定, 一般用测试仪测出；, rbe 与Q点有关，可用图示仪测出。,一般也用公式估算 rbe,rbe= rb + (1+ ) re,其中对于低频小功率管 rb(100300）,则,利用PN结的电流方程可求得,在输入特性曲线上，Q点越高，rbe越小！,5、阻容耦合共射放大电路的动态分析,输入电阻中不应含有Rs!,输出电阻中不应含有RL!,负载电阻越小，放大倍数越小。,画微变等效电路,(1)电压放大倍数的计算：,电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。,(2) 输入电阻的计算：,根据输入电阻的定义：,当信号源有内阻时：,所以：,用加压求流法求输出电阻：,(3) 输出电阻的计算：,根据定义,6. 微变等效电路分析步骤, 分析直流电路，求出“Q”，计算 rbe。, 画电路的交流通路 。, 在交流通路上把三极管画成 H 参数模型。, 分析计算叠加在“Q”点上的各极交流量。,讨论一,1. 在什么参数、如何变化时Q1 Q2 Q3 Q4？2. 从输出电压上看，哪个Q点下最易产生截止失真？哪个Q点下最易产生饱和失真？哪个Q点下Uom最大？3. 设计放大电路时，应根据什么选择VCC？,2. 空载和带载两种情况下Uom分别为多少？在图示电路中，有无可能在空载时输出电压失真，而带上负载后这种失真消除？增强电压放大能力的方法？,讨论二,已知ICQ2mA，UCES0.7V。 1. 在空载情况下，当输入信号增大时，电路首先出现饱和失真还是截止失真？若带负载的情况下呢？,讨论三：基本共射放大电路的静态分析和动态分析,为什么用图解法求解IBQ和UBEQ？,讨论四：阻容耦合共射放大电路的静态分析和动态分析,4.4 静态工作点的稳定,一、温度对静态工作点的影响,二、静态工作点稳定的典型电路,三、稳定静态工作点的方法,一、温度对静态工作点的影响,所谓Q点稳定，是指ICQ和UCEQ在温度变化时基本不变，这是靠IBQ的变化得来的。,若温度升高时要Q回到Q，则只有减小IBQ,1 温度对晶体管参数的影响,TICBO,温度每升高10oC, ICBO一倍,TUBE,温度每升高1oC, UBE2.5mv,T,温度每升高1oC,/ 0.51%,2 温度对静态工作点的影响,ICQ=IBQ+(1+) ICBO,IBQ=（Vcc- UBE）/ RB TICQQ饱和失真,3 工作点上移时输出波形分析,“Q”过高引起饱和失真,ICS,NPN 管：底部失真为饱和失真。,不接负载时，交、直流负载线重合,静态是基础，动态是目的,二、静态工作点稳定的典型电路,Ce为旁路电容，在交流通路中可视为短路,1. 电路组成,分压式电流负反馈工作点稳定电路,2. 稳定原理,为了稳定Q点，通常I1 IB，即I1 I2；因此,基本不随温度变化。,设UBEQ UBEUBE，若UBQ UBEUBE，则IEQ稳定。,若电路调整适当，可以使ICQ基本不变。,3.稳定过程（原理）,TICQICQREUB固定UBEIBQICQ,4.稳定的条件 UB固定 UB=VCCRB2 / (RB1+RB2),（1）I1 IB 硅管I1=（5-10）IBQ 锗管I1=（10-20）IBQ（2）UB UBE 硅管UB=（3-5）V 锗管UB=（1-3）V,5、Re 的作用,T()ICUE UBE（UB基本不变） IB IC,Re起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，Q点越稳定。,关于反馈的一些概念： 将输出量通过一定的方式引回输入回路影响输入量的措施称为反馈。 直流通路中的反馈称为直流反馈。 反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈，反之称为正反馈。,Re有上限值吗？,6. Q 点分析,分压式电流负反馈工作点稳定电路,Rb上静态电压是否可忽略不计？,判断方法：,7. 动态分析,利?弊?,无旁路电容Ce时：,如何提高电压放大能力？,“-”表示Uo和Ui反相。 Au的值比固定偏流放大电路小了。,（1）计算Au,（2）计算输入电阻,Ri，同时说明公式的记法和折合的概念。,uo在RE两端的电压可以忽略不计，因此RoRc 。,（3） 计算输出电阻Ro Ro=uo/io Us=0 RL=,三、稳定静态工作点的方法,引入直流负反馈温度补偿：利用对温度敏感的元件，在温度变化时直接影响输入回路。例如，Rb1或Rb2采用热敏电阻。 它们的温度系数？,清华大学 华成英 ,讨论一,图示两个电路中是否采用了措施来稳定静态工作点？,若采用了措施，则是什么措施？,4.5 晶体管放大电路的三种接法,一、基本共集放大电路,二、基本共基放大电路,三、三种接法放大电路的比较,一、基本共集放大电路,1. 静态分析,2. 动态分析：电压放大倍数,故称之为射极跟随器,2. 动态分析：输入电阻的分析,Ri与负载有关！,带负载电阻后,2. 动态分析：输出电阻的分析,Ro与信号源内阻有关！,3. 特点：输入电阻大，输出电阻小；只放大电流，不放大电压；在一定条件下有电压跟随作用！,令Us为零，保留Rs，在输出端加Uo，产生Io, 。,二、基本共基放大电路,1. 静态分析,2. 动态分析,3. 特点：,输入电阻小，频带宽！只放大电压，不放大电流！,三、三种接法的比较：空载情况下,接法 共射 共集 共基 Au 大 小于1 大 Ai 1 Ri 中 大 小 Ro 大 小 大 频带 窄 中 宽,讨论一： 图示电路为哪种基本接法的放大电路？它们的静态工作点有可能稳定吗？求解静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的表达式。,电路如图，所有电容对交流信号均可视为短路。,1. Q为多少？2. Re有稳定Q点的作用吗？3. 电路的交流等效电路？4. V 变化时，电压放大倍数如何变化？,讨论二,清华大学 华成英 ,讨论二,改变电压放大倍数,4.6 放大电路的频率响应Frequency Response of Amplifier Circuits,4.6 放大电路的频率响应,一. 频率响应的基本概念,二. 晶体管的高频等效电路,三. 单管共射放大电路的频率响应,一.频率响应的基本概念,1. 本节要研究的问题,2. 高通电路和低通电路,3. 放大电路中的频率参数,1.研究的问题,放大电路对信号频率的适应程度，即信号频率对放大倍数的影响。 由于放大电路中耦合电容、旁路电容、半导体器件极间电容的存在，使放大倍数为频率的函数。 在使用一个放大电路时应了解其信号频率的适用范围，在设计放大电路时，应满足信号频率的范围要求。,幅频特性,相频特性,fL ：下限截止频率,fH ：上限截止频率,fbw ：通频带,频率响应特性的表达,典型放大电路的频率响应,RC高通电路,2. 高通(high pass)电路和低通(low pass)电路,令,，,1） 高通电路:信号频率越高，输出电压越接近输入电压。,高通电路的幅频和相频特性,，,2）低通电路:信号频率越低，输出电压越接近输入电压。,低通电路的幅频和相频特性,高通电路波特图与近似波特图,3） 波特图 Bode Plot,低通电路波特图与近似波特图,4） 结论,（1）电路的截止频率决定于电容所在回路的时间常数（2）当信号频率等于下限频率 fL 或上限频率 fH 时 放大电路的增益下降 3dB 且产生 +450 或 450 相移（3）近似分析中，可以用折线化的近似波特图 表示放大电路的频率特性,3.放大电路中的频率参数,在低频段，随着信号频率逐渐降低，耦合电容、旁路电容等的容抗增大，使动态信号损失，放大能力下降。,高通电路,低通电路,在高频段，随着信号频率逐渐升高，晶体管极间电容和分布电容、寄生电容等杂散电容的容抗减小，使动态信号损失，放大能力下降。,下限频率,上限频率,结电容,二. 晶体管的高频等效模型,1.混合模型,2. 电流放大倍数的频率响应,3. 晶体管的频率参数,1）模型的建立：由结构而建立，形状像，参数量纲各不相同。,gm为跨导，它不随信号频率的变化而变。,连接了输入回路和输出回路,1. 混合模型,2）混合模型的单向化（使信号单向传递）,等效变换后电流不变,3）晶体管简化的高频等效电路,？,2.电流放大倍数的频率响应,为什么短路？,1）适于频率从0至无穷大的表达式,2）电流放大倍数的频率特性曲线,3）电流放大倍数的波特图: 采用对数坐标系,采用对数坐标系，横轴为lg f，可开阔视野；纵轴为 单位为“分贝” （dB），使得 “ ” “ ” 。,lg f,注意折线化曲线的误差,20dB/十倍频,折线化近似画法,3.晶体管的频率参数,共射截止频率,共基截止频率,特征频率,集电结电容,通过以上分析得出的结论： 低频段和高频段放大倍数的表达式； 截止频率与时间常数的关系； 波特图及其折线画法； C的求法。,三、单管共射放大电路的频率响应,适用于信号频率从0的交流等效电路,中频段：C 短路， 开路。,低频段：考虑C 的影响， 开路。,高频段：考虑 的影响，C 开路。,1. 中频电压放大倍数,带负载时：,空载时：,2. 低频电压放大倍数:定性分析,2. 低频电压放大倍数：定量分析,C所在回路的时间常数？,2. 低频电压放大倍数：低频段频率响应分析,中频段,20dB/十倍频,3. 高频电压放大倍数：定性分析,3. 高频电压放大倍数：定量分析,3. 高频电压放大倍数：高频段频率响应分析,4. 电压放大倍数的波特图,全频段放大倍数表达式：,5. 带宽增益积：定性分析,fbw fH fL fH,当提高增益时，带宽将变窄；反之，增益降低，带宽将变宽。,5. 带宽增益积：定量分析,若rbeRb、 RsRb、 C，则可以证明图示电路的,对于大多数放大电路，增益提高，带宽都将变窄。 要想制作宽频带放大电路需用高频管，必要时需采用共基电路。,约为常量,根据,例：已知C1=C2=Ce, 电路在中频段正常工作，试问，电路的下限频率决定于哪个电容？,分析某个电容的影响时，将其它并联在通路上的电容开路，串联在通路上的电容短路,分析C1对低频特性的影响,分析某个电容的影响时，将其它并联在通路上的电容开路，串联在通路上的电容短路,分析C2对低频特性的影响,分析某个电容的影响时，将并联在通路上的电容开路，串联在通路上的电容短路,分析Cp对高频特性的影响,本章作业,5.2，5.4，5.6，5.8，5.12,