南京工業(yè)大學 電工電子學C ch4 分立元件放大電路

1、2022-5-15電工電子學B分立元件放大電路南京工業(yè)大學信息科學與工程學院電子系南京工業(yè)大學信息科學與工程學院電子系第四章2022-5-15電工電子學B1、半導體器件、半導體器件2、基本放大電路、基本放大電路3、放大電路中靜態(tài)工作點的穩(wěn)定、放大電路中靜態(tài)工作點的穩(wěn)定4、共集電極放大電路、共集電極放大電路5、多級放大電路、多級放大電路第四章第四章 分立元件放大電路分立元件放大電路2022-5-15電工電子學B 基本要求基本要求 理解半導體二極管、穩(wěn)壓二極管、理解半導體二極管、穩(wěn)壓二極管、晶體三極管和晶體三極管和MOS場效應管的工作原理場效應管的工作原理和主要參數(shù)；理解放大電路的基本性能和主要參

2、數(shù)；理解放大電路的基本性能指標；掌握共射極、共集電極單管放大指標；掌握共射極、共集電極單管放大電路靜態(tài)工作點的作用和微變等效電路電路靜態(tài)工作點的作用和微變等效電路的分析方法；了解多級放大的概念。的分析方法；了解多級放大的概念。2022-5-15電工電子學B 重點重點 理解半導體二極管、穩(wěn)壓二極管、晶體理解半導體二極管、穩(wěn)壓二極管、晶體三極管三極管 的工作原理和主要參數(shù)；理解放的工作原理和主要參數(shù)；理解放大電路的基本性能指標；掌握共射極的大電路的基本性能指標；掌握共射極的微變等效電路分析方法微變等效電路分析方法 。 難點難點 PN結(jié)的單向?qū)щ娦?，微變等效電路分析結(jié)的單向?qū)щ娦?，微變等效電路分?

3、方法。方法。2022-5-15電工電子學B第一節(jié)第一節(jié) 半導體器件半導體器件 PN PN結(jié)結(jié) 半導體二極管半導體二極管 晶體三極管晶體三極管 場效應管場效應管2022-5-15電工電子學B一、一、PNPN結(jié)結(jié) 本征半導體本征半導體 雜質(zhì)半導體雜質(zhì)半導體 PNPN結(jié)的形成結(jié)的形成 PNPN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?022-5-15電工電子學B半導體半導體: 導電能力介于導體和絕緣體之間的材料稱導電能力介于導體和絕緣體之間的材料稱為半導體。最常用的半導體為硅和鍺。為半導體。最常用的半導體為硅和鍺。 1 1、本征半導體、本征半導體半導體導電性能的特點半導體導電性能的特點: 熱敏性熱敏性: :溫度

4、升高導電能力增強；溫度升高導電能力增強；光敏性光敏性: :光照增強導電能力增強；光照增強導電能力增強；摻雜后導電能力劇增。摻雜后導電能力劇增。2022-5-15電工電子學B本征半導體本征半導體: 完全純凈、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導體。完全純凈、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導體。本征半導體的導電性能本征半導體的導電性能: (1)在絕對在絕對0度和沒有外界影響時度和沒有外界影響時, 共價鍵中的價共價鍵中的價電子被束縛很緊電子被束縛很緊,本征半導體中無載流子的存在本征半導體中無載流子的存在,具有絕緣體的性能。具有絕緣體的性能。 (2)在常溫下（溫度升高）使一些價電子獲得足夠在常溫下（溫度升高）使一些價電子獲得足夠的能

5、量而脫離共價鍵的束縛，成為的能量而脫離共價鍵的束縛，成為自由電子自由電子，同，同時共價鍵上留下一個空位，稱為時共價鍵上留下一個空位，稱為空穴空穴-本征激發(fā)本征激發(fā).2022-5-15電工電子學B本征半導體的導電能力取決于載流子的濃度。本征半導體的導電能力取決于載流子的濃度。 +4+4+4+4自由電子自由電子空穴空穴束縛電子束縛電子2022-5-15電工電子學B2 2、雜質(zhì)半導體、雜質(zhì)半導體 本征半導體由于載流子數(shù)量極少，因此本征半導體由于載流子數(shù)量極少，因此導電能力很低。導電能力很低。 摻入有用雜質(zhì)的半導體叫雜質(zhì)半導體。摻入有用雜質(zhì)的半導體叫雜質(zhì)半導體。 N N型半導體型半導體 P P型半導體

6、型半導體2022-5-15電工電子學B返回返回2022-5-15電工電子學B2022-5-15電工電子學B3、PN結(jié)的形成結(jié)的形成多子的擴散運動多子的擴散運動內(nèi)電場內(nèi)電場E少子的漂移運動少子的漂移運動濃度濃度差差P 型半導體型半導體+N 型半導體型半導體空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)也稱空間電荷區(qū)也稱 PN 結(jié)結(jié) 2022-5-15電工電子學B PN結(jié)的形成: 當型半導體和型半導體結(jié)合在當型半導體和型半導體結(jié)合在一起的時侯，由于交界面處存在載流子一起的時侯，由于交界面處存在載流子濃度的差異濃度的差異多子擴散多子擴散產(chǎn)生產(chǎn)生空間電荷空間電荷區(qū)區(qū)和和內(nèi)電場內(nèi)電場內(nèi)電場阻礙多子擴散，有內(nèi)電場阻礙多子

7、擴散，有利少子漂移利少子漂移.當擴散運動和漂移運動達到動態(tài)平當擴散運動和漂移運動達到動態(tài)平衡時，交界面形成穩(wěn)定的空間電荷區(qū)，衡時，交界面形成穩(wěn)定的空間電荷區(qū)，即結(jié)。即結(jié)。 2022-5-15電工電子學B4、PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?PN 結(jié)加正向電壓（正向偏置，結(jié)加正向電壓（正向偏置，P 接正、接正、N接接負負 ）時，）時， PN 結(jié)處于正向?qū)顟B(tài)，結(jié)處于正向?qū)顟B(tài)，PN 結(jié)正結(jié)正向電阻較小，正向電流較大。向電阻較小，正向電流較大。 PN 結(jié)加反向電壓（反向偏置，結(jié)加反向電壓（反向偏置，P接負、接負、N接正接正 ）時，時， PN 結(jié)處于反向截止狀態(tài)，結(jié)處于反向截止狀態(tài)，PN 結(jié)反向

8、電結(jié)反向電阻較大，反向電流很小。阻較大，反向電流很小。2022-5-15電工電子學B二、半導體二極管二、半導體二極管 二極管的結(jié)構(gòu)和類型二極管的結(jié)構(gòu)和類型 二極管的伏安特性二極管的伏安特性 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù) 二極管的應用二極管的應用 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管2022-5-15電工電子學B1、二極管的結(jié)構(gòu)和類型、二極管的結(jié)構(gòu)和類型 將將PN結(jié)加上相應的電極引線和管殼，就成為結(jié)加上相應的電極引線和管殼，就成為半導體二極管。半導體二極管。 從從P區(qū)引出的電極稱為陽極區(qū)引出的電極稱為陽極（正極），從（正極），從N區(qū)引出的電極稱為陰極（負區(qū)引出的電極稱為陰極（負極）。極）。 按結(jié)構(gòu)分二極管有

9、點接觸型和面接觸型兩類。按結(jié)構(gòu)分二極管有點接觸型和面接觸型兩類。2022-5-15電工電子學B 圖圖 (c)(c)是二極管的表示符號。是二極管的表示符號。箭頭方向表示加正向電壓時箭頭方向表示加正向電壓時的正向電流的方向，逆箭頭的正向電流的方向，逆箭頭方向表示不導通，體現(xiàn)了二方向表示不導通，體現(xiàn)了二極管的單向?qū)щ娦阅埽錁O管的單向?qū)щ娦阅?，其文文字符號為字符號為DD（c）符號）符號2022-5-15電工電子學B2、二極管的伏安特性、二極管的伏安特性 二極管的伏安特性是指二極管兩端的二極管的伏安特性是指二極管兩端的電壓和電壓和流過管子流過管子的電流之間的關(guān)系。二極的電流之間的關(guān)系。二極管本質(zhì)上是一

10、個管本質(zhì)上是一個PN結(jié)，它具有單向?qū)щ娦裕Y(jié)，它具有單向?qū)щ娦?，分分正向特性正向特性和和反向特性反向特性兩部分。兩部分?022-5-15電工電子學B2022-5-15電工電子學B3、二極管的主要參數(shù)、二極管的主要參數(shù)（1 1）最大整流電流）最大整流電流 IFM二極管長期使用時所允許通過的最大正向平均電流。二極管長期使用時所允許通過的最大正向平均電流。（2 2）最高）最高（3 3）最大）最大指二極管加最高反向工作電壓時的反向電流。反向指二極管加最高反向工作電壓時的反向電流。反向電流大，說明管子的單向?qū)щ娦圆?，電流大，說明管子的單向?qū)щ娦圆睿?受溫度的影響受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。溫度

11、越高反向電流越大。 2022-5-15電工電子學B4、二極管的應用、二極管的應用 二極管的應用范圍很廣，主要二極管的應用范圍很廣，主要都是利用它的單向?qū)щ娦詫崿F(xiàn)都是利用它的單向?qū)щ娦詫崿F(xiàn)整流、整流、檢波、限幅、箝位、開關(guān)、元件保護、檢波、限幅、箝位、開關(guān)、元件保護、溫度補償?shù)?。溫度補償?shù)取?022-5-15電工電子學B定性分析：定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài)判斷二極管的工作狀態(tài)導通導通截止截止否則，正向管壓降否則，正向管壓降硅硅0 0.60.7V鍺鍺0.20.3V 分析方法：分析方法：將二極管斷開，分析二極管兩端電位將二極管斷開，分析二極管兩端電位的高低或所加電壓的高低或所加電壓UD的正負。的

12、正負。若若 V陽陽 V陰陰或或 UD為正，二極管導通（正向偏置）為正，二極管導通（正向偏置）若若 V陽陽 8V 二極管導通，可看作短路二極管導通，可看作短路 uo = 8V ui UD1 VD2 優(yōu)先導通，優(yōu)先導通， VD1截止。截止。若忽略管壓降，二極管可看作短路，若忽略管壓降，二極管可看作短路，UAB = 0 VVD6V12V3k BAVD2mA43122 DIVD1承受反向電壓為承受反向電壓為6 V流過流過VD2的電流為的電流為例例2 22022-5-15電工電子學B返回返回5、穩(wěn)壓二極管、穩(wěn)壓二極管2022-5-15電工電子學BZZIUZr Zr2022-5-15電工電子學B三、晶體三

13、極管三、晶體三極管 三極管的結(jié)構(gòu)與類型三極管的結(jié)構(gòu)與類型 三極管的放大原理三極管的放大原理 三極管的特性曲線三極管的特性曲線 三極管的主要參數(shù)三極管的主要參數(shù)2022-5-15電工電子學B結(jié)構(gòu)與類型結(jié)構(gòu)與類型后一頁后一頁前一頁前一頁返回返回2022-5-15電工電子學B后一頁后一頁前一頁前一頁返回返回2022-5-15電工電子學B三極管的連接方式三極管的連接方式: :方式信號輸入端輸出端共同端共基極發(fā)射極集電極基極共發(fā)射極基極集電極發(fā)射極共集電極基極發(fā)射極集電極2022-5-15電工電子學B2 2、電流分配關(guān)系和放大原理、電流分配關(guān)系和放大原理BECNNPEBRBECRC三極管放大的外部條件三

14、極管放大的外部條件發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏從電位的角度看：從電位的角度看： NPN 發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏 VBVE 集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏 VCVB2022-5-15電工電子學BIB(mA) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10IC(mA)0.001 0.70 1.50 2.30 3.10 3.95IE(mA)0.001 0.72 1.54 2.36 3.18 4.05通過實驗及測量結(jié)果，得通過實驗及測量結(jié)果，得BCEIIIIC(或或IE)比比IB大得多，大得多，(如如表中第三、四列數(shù)據(jù)表中第三、四列數(shù)據(jù))5.3704.050.1BCII3.3806.030.

15、2IIBC2022-5-15電工電子學B4004. 006. 050. 130. 2BCII晶體管的電流放大作用：晶體管的電流放大作用：IB的微小變化可以的微小變化可以引起引起IC的較大變化的較大變化(第三列與第四列的電流增第三列與第四列的電流增量比量比)。 實質(zhì)實質(zhì):用一個微小電流的變化去控制一個用一個微小電流的變化去控制一個較大電流的變化，是較大電流的變化，是電流控制電流的放大電流控制電流的放大器件。器件。電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù)2022-5-15電工電子學B小結(jié)：小結(jié)： 在晶體管中，不僅在晶體管中，不僅I IC C比比I IB B大很多；當大很多；當I IB B有微小變化時還會引起有微小

16、變化時還會引起I IC C的較大變的較大變化化 晶體管放大的外部條件發(fā)射結(jié)必晶體管放大的外部條件發(fā)射結(jié)必須正向偏置，集電結(jié)必須反向偏置須正向偏置，集電結(jié)必須反向偏置 晶體管是晶體管是電流控制電流的放大電流控制電流的放大器件器件2022-5-15電工電子學B3 3、 特性曲線特性曲線 三極管的伏安特性反映了三極管電極之間三極管的伏安特性反映了三極管電極之間電壓和電流的關(guān)系。要正確使用三極管必須了電壓和電流的關(guān)系。要正確使用三極管必須了解其伏安特性。解其伏安特性。后一頁后一頁前一頁前一頁返回返回輸入特性輸入特性輸出特性輸出特性2022-5-15電工電子學B 實驗線路實驗線路輸入回路輸入回路輸出回路

17、輸出回路EBICmA AVUCEUBERBIBECV共發(fā)射極電路共發(fā)射極電路 2022-5-15電工電子學B（1 1） 輸入特性輸入特性IB( A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1V常常數(shù)數(shù) CEUBEBUfI)(特點特點:非線性非線性死區(qū)電壓：死區(qū)電壓：硅管硅管0.50.5V，鍺管鍺管0.20.2V。工作壓降：工作壓降： 硅硅U UBE BE 0.6 0.60.7V0.7V鍺鍺U UBE BE 0.2 0.20.30.3V2022-5-15電工電子學B（2 2） 輸出特性輸出特性IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A當

18、當U UCE CE 大于一大于一定的數(shù)值時，定的數(shù)值時，I IC C只與只與I IB B有關(guān)，有關(guān)，即即I IC C= = I IB B。常常數(shù)數(shù) BICECUfI)(此區(qū)域滿足此區(qū)域滿足IC= IB 稱為稱為線性區(qū)（線性區(qū)（放放大區(qū)大區(qū)），具），具有恒流特性。有恒流特性。2022-5-15電工電子學BIC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A UCE UBE, ,集電結(jié)正集電結(jié)正偏，偏， IB IC，稱為稱為飽和飽和區(qū)區(qū)。 此區(qū)此區(qū)域中域中IC受受UCE的影響的影響較大較大返回返回2022-5-15電工電子學BIC(mA )1234UCE(

19、V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A 此區(qū)域中此區(qū)域中: : IB= 0,UBE 死死區(qū)電壓，稱為區(qū)電壓，稱為截截止區(qū)止區(qū)。 為可靠截止，為可靠截止，常取發(fā)射結(jié)零偏常取發(fā)射結(jié)零偏壓或反偏壓。壓或反偏壓。2022-5-15電工電子學B 輸出特性可劃分為三個區(qū)，分別代表晶體輸出特性可劃分為三個區(qū)，分別代表晶體管的三種工作狀態(tài)。管的三種工作狀態(tài)。1 1）放大區(qū)放大區(qū)( (線性區(qū)，具有恒流特性線性區(qū)，具有恒流特性) )放大狀態(tài)放大狀態(tài) I IC C = = I IB B ，發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏。，發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏。2 2）截止區(qū)（晶體管處于截止狀態(tài)）開關(guān)斷開）截止區(qū)

20、（晶體管處于截止狀態(tài)）開關(guān)斷開 I IB B=0=0，I IC C 0 0，U UBEBE UGS（th）時，出現(xiàn)時，出現(xiàn)N N溝道溝道 當柵源電壓當柵源電壓UGS達到一定數(shù)達到一定數(shù)值時。這些電子在柵極附近的值時。這些電子在柵極附近的P型硅片表面形成一個型硅片表面形成一個N型薄層，型薄層，將漏極和源極溝通，稱為將漏極和源極溝通，稱為N溝道。溝道。由于此溝道是由柵源電壓感應由于此溝道是由柵源電壓感應產(chǎn)生的，所以又稱為感生溝通，產(chǎn)生的，所以又稱為感生溝通，顯然，柵源電壓愈強，感生溝顯然，柵源電壓愈強，感生溝道（反型層）愈厚，溝道電阻道（反型層）愈厚，溝道電阻愈小。這種在愈小。這種在UGS=0時沒

21、有導電時沒有導電溝道，而必須依靠柵源電壓才溝道，而必須依靠柵源電壓才能形成感生溝道的場效應管，能形成感生溝道的場效應管，稱為增強型絕緣柵場效應管。稱為增強型絕緣柵場效應管。2022-5-15電工電子學B 增強型場效應管只有在增強型場效應管只有在UGS UGS（th）時，調(diào)節(jié)時，調(diào)節(jié)UGS，改變導電溝道的厚度，從，改變導電溝道的厚度，從而在相同的而在相同的UDS 作用下，有效的控制漏極作用下，有效的控制漏極電流電流ID的大小。的大小。工作原理總結(jié)：工作原理總結(jié)：2022-5-15電工電子學B3、特性曲線、特性曲線 漏極特性曲線漏極特性曲線 輸出特性輸出特性 轉(zhuǎn)移特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線 輸入特性輸入

22、特性2022-5-15電工電子學B（1）漏極特性曲線）漏極特性曲線 輸出特性輸出特性 漏極特性曲線漏極特性曲線是指在一定的柵是指在一定的柵源電壓源電壓UGS作用作用下，漏極電流下，漏極電流ID與漏源電壓與漏源電壓UDS之間的的關(guān)系曲之間的的關(guān)系曲線：線：漏極特性曲線漏極特性曲線constUDSDGSUfI | )(2022-5-15電工電子學B 從曲線可以看出：該曲線可以分為從曲線可以看出：該曲線可以分為四個區(qū)：即：可變電阻區(qū)、恒流區(qū)和截四個區(qū)：即：可變電阻區(qū)、恒流區(qū)和截止區(qū)。止區(qū)。漏極特性曲線漏極特性曲線可變電阻區(qū)可變電阻區(qū) 在此區(qū)域內(nèi)，在此區(qū)域內(nèi)，UDS很小，導電溝很小，導電溝道主要受道主

23、要受UGS的控的控制。制。2022-5-15電工電子學B漏極特性曲線漏極特性曲線 當當U UGSGS U UGSGS（thth）時，如圖所示，外時，如圖所示，外加較小的加較小的U UDSDS時，漏極電流時，漏極電流I ID D將隨將隨U UDSDS上上升而迅速增大。升而迅速增大。2022-5-15電工電子學B恒流區(qū)恒流區(qū)漏極特性曲線漏極特性曲線 當當UDS較大時，較大時，出現(xiàn)夾斷區(qū)，出現(xiàn)夾斷區(qū)，ID趨趨于飽和。于飽和。2022-5-15電工電子學B 這是因為導電溝道這是因為導電溝道中存在電位梯度，因中存在電位梯度，因此溝道的厚度是不均此溝道的厚度是不均勻的，靠近源端的厚，勻的，靠近源端的厚，靠

24、近漏端的薄。當靠近漏端的薄。當UDS增大到一定數(shù)值時增大到一定數(shù)值時(如如圖所示圖所示)，靠近漏端被，靠近漏端被夾斷，形成一夾斷區(qū)。夾斷，形成一夾斷區(qū)。溝道被夾斷后，如溝道被夾斷后，如UDS再上升。再上升。ID趨于飽和。趨于飽和。2022-5-15電工電子學B夾斷區(qū)（截止區(qū)）夾斷區(qū)（截止區(qū)）漏極特性曲線 當當UGS UGS（th）時，反型層導電溝道被完全時，反型層導電溝道被完全夾斷，夾斷，ID=0，場效應管處于截止狀態(tài)。，場效應管處于截止狀態(tài)。2022-5-15電工電子學B（2）轉(zhuǎn)移特性曲線）轉(zhuǎn)移特性曲線輸入特性輸入特性constUGSDDSUfI | )(2022-5-15電工電子學B4、主

25、要參數(shù)、主要參數(shù) 開啟電壓開啟電壓U UGSGS（thth） 低頻跨導低頻跨導g gm m 最大漏源電壓最大漏源電壓BUBUDSDS 漏極最大耗散功率漏極最大耗散功率P PDSMDSM2022-5-15電工電子學B 放大電路的功能：將微弱的電信號加以放大，在輸出端輸出一個與輸入信號波形相同而幅值增大的信號。 放大電路的性能指標：電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、通頻帶、非線性失真等。第二節(jié)第二節(jié) 基本放大電路基本放大電路2022-5-15電工電子學B參考點參考點一、放大電路的組成及工作原理一、放大電路的組成及工作原理2022-5-15電工電子學B后一頁后一頁前一頁前一頁返回返回2022-5-1

26、5電工電子學B2022-5-15電工電子學BRB+UCC2022-5-15電工電子學B3. 工作原理工作原理2022-5-15電工電子學BuBEtuitiBtiCtuCEtuotUBEIBICUCE？無輸入信號時無輸入信號時動態(tài)動態(tài):加有輸入信號時加有輸入信號時 uCE= VCC iC RC 2022-5-15電工電子學B1）靜態(tài)時，三極管各電極都是恒定的電壓和電）靜態(tài)時，三極管各電極都是恒定的電壓和電流流: :IB、UBE和和 IC、UCE 。 ( (IB、UBE) ) 和和( ( IC、UCE ) )分別對應于輸入、分別對應于輸入、輸出特性曲線上的一個點稱為輸出特性曲線上的一個點稱為靜態(tài)工

27、作點靜態(tài)工作點。IBUBEQIBUBEICUCEQUCEIC后一頁后一頁前一頁前一頁返回返回2022-5-15電工電子學B2）動態(tài)時，各電極電流和電壓的大小均發(fā)生了）動態(tài)時，各電極電流和電壓的大小均發(fā)生了 變化，都在直流量的基礎(chǔ)上疊加了一個交流量。變化，都在直流量的基礎(chǔ)上疊加了一個交流量。iCtiCtIC+iCtic集電極電流集電極電流直流分量直流分量交流分量交流分量靜態(tài)分析靜態(tài)分析動態(tài)分析動態(tài)分析2022-5-15電工電子學B3）若參數(shù)選取得當，輸出電壓可比輸入電壓大，）若參數(shù)選取得當，輸出電壓可比輸入電壓大， 即電路具有電壓放大作用。即電路具有電壓放大作用。4）輸出電壓與輸入電壓在相位上相

28、差）輸出電壓與輸入電壓在相位上相差180,即即 共發(fā)射極電路具有反相作用。共發(fā)射極電路具有反相作用。uituot2022-5-15電工電子學B二、放大電路的分析二、放大電路的分析 靜態(tài)分析（確定靜態(tài)工作點）： 估算法、圖解法 動態(tài)分析（計算放大電路的性能指標）： 微變等效電路法、圖解法2022-5-15電工電子學B1、靜態(tài)分析（1）估算法求 步驟： 1）畫出直流通路 2）根據(jù)直流通路估算）根據(jù)直流通路估算 IB 3）估算）估算IC 4）根據(jù)直流通路）根據(jù)直流通路估算估算UCE2022-5-15電工電子學BC看作開路看作開路開路開路直流通路直流通路開路開路VT+RB+UCCRC后一頁后一頁前一頁

29、前一頁+UCCRCC1C2+RBuoRL +-+-1）畫出直流通路）畫出直流通路直流通路：無信號時直流電流的通路直流通路：無信號時直流電流的通路2022-5-15電工電子學B2 2）根據(jù)直流通路估算）根據(jù)直流通路估算 IBRBRCIBBBECCBRUUIKVL 由由BCCRU7 . 0 BCCRU RB稱為稱為 偏置電阻偏置電阻，IB 稱為稱為 偏置電流偏置電流。2022-5-15電工電子學BRBRC+UCC4 4）根據(jù)直流通道估算）根據(jù)直流通道估算UCEIC根據(jù)電流放大作用根據(jù)電流放大作用后一頁后一頁前一頁前一頁BC IIB ICCCCCE :KVLRIUU 由由返回返回3）估算）估算 IC

30、2022-5-15電工電子學BRBRCIB+UCCIC例例1：用估算法計算靜態(tài)工作點。：用估算法計算靜態(tài)工作點。已知：已知：UCC=12V，RC=4K ，RB=300K ， =37.5。解：解：請注意電路中請注意電路中IB和和 IC的數(shù)量級的數(shù)量級A4030012RUIBCCB mA5 . 104. 05 .37BCIIV645 . 112 CCCCCERIUU2022-5-15電工電子學BICRB+UCCREIB例例2：用估算法計算圖示電路的靜態(tài)工作點。：用估算法計算圖示電路的靜態(tài)工作點。后一頁后一頁前一頁前一頁ECCCRIUUCE EBBECCB) 1(RRUUI BCIIEBBEBBEE

31、BEBBCC) 1 ( RIURIRIURIU 2022-5-15電工電子學B（2 2） 圖解法：圖解法：直流偏置線與直流偏置線與輸入特性曲線輸入特性曲線交點交點Q的坐標的坐標( (IB、UBE) ) 即為所求即為所求靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點。IBUBEQIBUBE UBE = UCCIBRB直流偏置線直流偏置線常數(shù)常數(shù)CEBEBUUfI)(由電路特性和晶體管的輸入由電路特性和晶體管的輸入特性確定特性確定IB 和和UBE后一頁后一頁前一頁前一頁RBRCIBIC+UCC返回返回UCCUCC/RB2022-5-15電工電子學BICUCEBBECCBRUVI由電路特性和輸出特性確定由電路特性和輸出特性確

32、定IC 和和VCC。常常數(shù)數(shù) BICECUfI)(UCE =UCCICRC 直流負載線直流負載線后一頁后一頁前一頁前一頁RBRCIBIC+UCCCCCRUQ返回返回2022-5-15電工電子學B2、動態(tài)分析2022-5-15電工電子學Brbe的量級從幾百歐到幾千歐。的量級從幾百歐到幾千歐。1 1）輸入回路）輸入回路iBuBE 當信號很小時，當信號很小時，將輸入特性在小范將輸入特性在小范圍內(nèi)近似線性。圍內(nèi)近似線性。bbeBBEbeiuIUr 對輸入的小交流對輸入的小交流信號而言，三極管信號而言，三極管相當于電阻。相當于電阻。rbe稱稱為晶體管輸入電阻。為晶體管輸入電阻。對于小功率三極管：對于小功

33、率三極管：)()(26)1 (200mAImVrEbe2022-5-15電工電子學B2 2）輸出回路）輸出回路iCuCE)(bBcCCiIiIi bBiI 所以：所以：bcii 輸出端相當于一個受輸出端相當于一個受 ib控制的電流源。控制的電流源。后一頁后一頁前一頁前一頁 IC UCE特性曲線特性曲線近似平行近似平行輸出端還要并聯(lián)一個輸出端還要并聯(lián)一個大電阻大電阻r rcece。BBIcceICCEceiuIUr 返回返回2022-5-15電工電子學BibicicBCEib ib rceCrbeBE晶體三極管晶體三極管微變等效電路微變等效電路后一頁后一頁前一頁前一頁ube+ +- -uce+

34、+- -ube+ +- -uce+ +- -r rcece很大，一般忽略。很大，一般忽略。返回返回2022-5-15電工電子學B用微變等效電路法分析電路：用微變等效電路法分析電路： 畫出交流通路 畫出微變等效電路 求電壓放大倍數(shù) 求輸入電阻 求輸出電阻2022-5-15電工電子學B1)1)畫交流通路畫交流通路: :交流信號傳輸?shù)穆窂浇涣餍盘杺鬏數(shù)穆窂? ,信號信號源單獨作用的電路源單獨作用的電路. .C短路短路,直流電源可看作對地短路。直流電源可看作對地短路。后一頁后一頁前一頁前一頁uo+-+-返回返回2022-5-15電工電子學B交流通路交流通路后一頁后一頁前一頁前一頁RBRCuiuoRL+

35、-+-返回返回2022-5-15電工電子學B2)2)畫出微變等效電路畫出微變等效電路將交流通路中的三極管用微變等效電路代替將交流通路中的三極管用微變等效電路代替后一頁后一頁前一頁前一頁+ + +- -+ +- -+ +- -rbeRBRCRLiUiIbIcIoUbI+ +- - -+ +返回返回2022-5-15電工電子學B3)3)求電壓放大倍數(shù)：求電壓放大倍數(shù)：bebirIU LcoRIU beLurRA LCLR/RR iouUUA :定義定義負載電阻越小，放大倍數(shù)越小。負載電阻越小，放大倍數(shù)越小。LbRI rbeRBRCRLiUiIbIcIoUbI+ +- - -+ +2022-5-15

36、電工電子學B后一頁后一頁前一頁前一頁放大放大電路電路+ +- -SE信號源信號源SRiIiU+ +- -iriiiIUr 輸入電阻輸入電阻返回返回2022-5-15電工電子學BiiiIUr beBr/R ber bRiIIUB rbeRBRCRLiUiIbIcIoUbI+ +- - -+ +ir后一頁后一頁前一頁前一頁返回返回2022-5-15電工電子學B+_RL0USUr0+_后一頁后一頁前一頁前一頁返回返回2022-5-15電工電子學BRL000rbeRBRCsE.iIbIcIbI外加外加oIoUoI共發(fā)射極放大電路共發(fā)射極放大電路輸出電阻輸出電阻共射極放大電路共射極放大電路特點：特點：

37、1. 1. 放大倍數(shù)高放大倍數(shù)高; ;2. 2. 輸入電阻低輸入電阻低; ;3. 3. 輸出電阻高輸出電阻高. .oU后一頁后一頁前一頁前一頁返回返回加壓求流法步驟加壓求流法步驟:RS2022-5-15電工電子學B(2)圖解法 步驟步驟: 1）根據(jù)）根據(jù)ui在輸入特性曲線上求在輸入特性曲線上求iB 2）畫出交流負載線）畫出交流負載線 3）由輸出特性曲線和交流負載線）由輸出特性曲線和交流負載線求求iC和和uCE 2022-5-15電工電子學BiBibtuiuBEQ60201）根據(jù)）根據(jù)ui在輸入特性曲線上求在輸入特性曲線上求iB2022-5-15電工電子學BRBRCRLuiuo交流通路交流通路C

38、LLRRR/LCECRui1交流信號的變化沿著斜率為：交流信號的變化沿著斜率為：LR1的直線。的直線。這條直線通過這條直線通過Q點，稱為點，稱為交流負載線交流負載線。2）畫出交流負載線）畫出交流負載線2022-5-15電工電子學B交流負載線的作法交流負載線的作法iCvCEECCCREQIB過過Q點作一條直線，斜率為：點作一條直線，斜率為：LR1交流負載線交流負載線2022-5-15電工電子學Buce與與ui反相！反相！iCuCEictucet3）由輸出特性曲線和交流負載線求）由輸出特性曲線和交流負載線求iC和和uCE2022-5-15電工電子學BiCuCE可輸出的可輸出的最大不失最大不失真信號

39、真信號討論討論:靜態(tài)工作點的選擇與非線性失真靜態(tài)工作點的選擇與非線性失真2022-5-15電工電子學BiCuCEQ點過低，信號進入截止區(qū)點過低，信號進入截止區(qū)放大電路產(chǎn)生放大電路產(chǎn)生截止失真截止失真2022-5-15電工電子學BiCuCEQ點過高，信號進入飽和區(qū)點過高，信號進入飽和區(qū)放大電路產(chǎn)生放大電路產(chǎn)生飽和失真飽和失真ib輸入波輸入波形形uo輸出波形輸出波形2022-5-15電工電子學B 合理設(shè)置靜態(tài)工作點是保證放大電路正常合理設(shè)置靜態(tài)工作點是保證放大電路正常工作的先決條件。但是放大電路的靜態(tài)工作工作的先決條件。但是放大電路的靜態(tài)工作點常因外界條件的變化而發(fā)生變動。點常因外界條件的變化而發(fā)

40、生變動。 前述的固定偏置放大電路，簡單、容易調(diào)前述的固定偏置放大電路，簡單、容易調(diào)整，但在溫度變化、三極管老化、電源電壓整，但在溫度變化、三極管老化、電源電壓波動等外部因素的影響下，將引起靜態(tài)工作波動等外部因素的影響下，將引起靜態(tài)工作點的變動，嚴重時將使放大電路不能正常工點的變動，嚴重時將使放大電路不能正常工作，其中影響最大的是溫度的變化。作，其中影響最大的是溫度的變化。2022-5-15電工電子學B1. 溫度變化對靜態(tài)工作點的影響溫度變化對靜態(tài)工作點的影響在固定偏置放大電路中在固定偏置放大電路中 當當UCC和和 RB一定時，一定時， IC與與 UBE、 以及以及 ICEO 有有關(guān)關(guān)，這三個參

41、數(shù)隨溫度而變化。，這三個參數(shù)隨溫度而變化。CBOBBECCCEOBCIRUUIII)1( 當溫度升高時，當溫度升高時， UBE 、 、 ICBO 。溫度升高時，溫度升高時， IC將增加，使將增加，使Q點沿負載線上移。點沿負載線上移。后一頁后一頁前一頁前一頁返回返回2022-5-15電工電子學BiCuCEQ溫度升高時，輸溫度升高時，輸出特性曲線上移出特性曲線上移結(jié)論：結(jié)論： 當溫度升高時，當溫度升高時， IC將增加，使將增加，使Q點點沿負載線上移，容沿負載線上移，容易使易使T T進入飽和區(qū)進入飽和區(qū)造成飽和失真，甚造成飽和失真，甚至引起過熱燒壞三至引起過熱燒壞三極管。極管。Q 固定偏置電路的固定

42、偏置電路的Q點是點是不穩(wěn)定的，為此需要改進偏置電路。當溫度升不穩(wěn)定的，為此需要改進偏置電路。當溫度升高使高使 IC 增加時，能夠自動減少增加時，能夠自動減少IB，從而抑制，從而抑制Q點的變化，保持點的變化，保持Q點基本穩(wěn)定。點基本穩(wěn)定。后一頁后一頁前一頁前一頁返回返回2022-5-15電工電子學B2. 分壓式偏置電路分壓式偏置電路穩(wěn)定穩(wěn)定Q點的原理點的原理BII 2若滿足：若滿足： 基極電位基本恒定，基極電位基本恒定， 不隨溫度變化。不隨溫度變化。后一頁后一頁前一頁前一頁跳轉(zhuǎn)跳轉(zhuǎn)RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IBVB+2121BBCCRRUII CCBBBBURRRV212 返回

43、返回2022-5-15電工電子學B 集電極電流基本恒集電極電流基本恒定，不隨溫度變化。定，不隨溫度變化。EBEBECRUVII BEBUV 若若滿滿足足：EBEBEBECRVRUVII 后一頁后一頁前一頁前一頁RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IBVB+返回返回2022-5-15電工電子學BQ點穩(wěn)定的過程點穩(wěn)定的過程TUBEIBICUEICVB固定固定 R RE E: :溫度補償電阻溫度補償電阻 對直流：對直流：R RE E越大穩(wěn)越大穩(wěn)Q Q效果越好；效果越好； 對交流：對交流： R RE E越大交越大交流損失越大流損失越大, ,為避免交為避免交流損失加旁路電容流損失加旁路電容C C

44、E E。后一頁后一頁前一頁前一頁I1I2IBVB+RB1RCC1C2RB2CERERL返回返回2022-5-15電工電子學B3.分壓式偏置電路的分析分壓式偏置電路的分析CCBBBBURRRU212EBEBEBECRURUVII IICB EECCCCCERIRIUU靜態(tài)分析靜態(tài)分析RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IBVB+2022-5-15電工電子學B動態(tài)分析動態(tài)分析對交流對交流:CE將將RE短路短路，AuAu，ri，ro與與固定偏置電路相同固定偏置電路相同。I1I2IBVB+RB1RCC1C2RB2CERERL旁路電容旁路電容返回返回2022-5-15電工電子學B 去掉去掉CE后

45、的后的微變等效電路微變等效電路21BBBRRR +UCC短路短路對地對地短路短路C1RB1RCC2RB2RERLuorbeRCRLiIbIcIbIBR REeIiUoU+ + +- - -返回返回2022-5-15電工電子學BEebebiRIrIU LboRIU Au減小減小EbbebiRIrIU) 1( EbeLuRrRA) 1 ( (1) (1) 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)后一頁后一頁前一頁前一頁返回返回rbeRCRLiIbIcIbIBR REeIiUoU+ + +- - -2022-5-15電工電子學B) 1 (EbeBiRrRr/CoRr (2) 輸入電阻輸入電阻ri 和輸出電阻和輸出電

46、阻r0rbeRCRLiIbIcIbIBR REeIoU+_iU+_2022-5-15電工電子學B無旁路電容無旁路電容C CE E有旁路電容有旁路電容C CE EEbeLuRrRA) 1( Au減小減小beLurRA) 1(EbeBiRr/Rr CoRr ri 提高提高beBirRr/CoRr ro不變不變返回返回2022-5-15電工電子學B例例1:1:. 在圖示放大電路中，已知在圖示放大電路中，已知UCC=12V, RC= 6k, RE1= 300， RE2= 2.7K， RB1= 60k， RB2= 20k RL= 6k ，晶體管，晶體管=50， UBE=0.6V, 試求試求: :(1)

47、(1) 靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點IB、IC及及UCE；(2) (2) 畫出微變等效電路；畫出微變等效電路；(3) (3) 輸入電阻輸入電阻r ri i、r r0 0及及u u。RB1+UCCRCC1C2RB2CERE2RLuiuoRE1+ + + 返回返回后一頁后一頁前一頁前一頁2022-5-15電工電子學B【解解】RB1+UCCRCRB2RE2RE1直流通路如圖所示。直流通路如圖所示。V312206020212 CCBBBBURRRVmA803603.RUVIIEBEBEC A 16 500.8 IICBV8438068012)(11.RRIRIUUEEECCCCCE 返回返回后一頁后一頁前一頁

48、前一頁2022-5-15電工電子學B微變等效電路如圖微變等效電路如圖KRrCo6Krbe961802651300I26) 1300E.( K 1521 BBBR/RR其其中中)./(/305196115) 1 (EbeBiRrRrK038261715./EbeLuRrRA) 1( 69830519616650./rbeRCRLiUiIbIcIoUbIBR RE1eI+ + + 2022-5-15電工電子學B后一頁后一頁前一頁前一頁RB+UCCRCC1C2RERLuiuo+返回返回2022-5-15電工電子學BEBBECCBRRUUI)( 1BIIcRB+UCCRCREEECCCERIUU 后一

49、頁后一頁前一頁前一頁RB+UCCRCC1C2RERLuiuo+2022-5-15電工電子學B二、二、 動態(tài)分析動態(tài)分析LELRRR/LeoRIULbRI）（ 1LebebiRIrIULbbebRIrI)( 1LbbebLbuRIrIRIA )()( 11LbeLRrR )1(1 ）（ 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) 且輸入且輸入 輸出同相，輸出輸出同相，輸出 電壓跟隨輸入電電壓跟隨輸入電 壓，壓，故稱電壓跟故稱電壓跟 隨器。隨器。，1 uArbeiIbIcIOUbI BRRERL+iU+后一頁后一頁前一頁前一頁返回返回2022-5-15電工電子學BiBirRr/)(/LbeBiRrRr 1irLbebLEebebbiiRrIRRIrIIUr)(/ 1LELRRR/后一頁后一頁前一頁前一頁irrbeiIbIcIbI BRRERLiUOU+返回返回2022-5-15電工電子學B置置0后一頁后一頁前一頁前一頁OU +RsrbesEiIbIcIbI BRRERL+ + I返回返回2022-5-15電工電子學BebbIIII EsbesbeRURrURrU BssRRR/