電工學(xué)講義8-三極管及其放大電路

半導(dǎo)體三極管和放大電路本章基本要求深入理解三極管的電流放大作用，輸入輸出特性曲線。掌握直流通路、交流通路的畫法，熟悉直流分量、交流分量的表示方法。3.深入理解靜態(tài)工作點(diǎn)的含義，及其與失真的關(guān)系。4.掌握微變等效電路的畫法。掌握分壓式偏置電路、共射極電路、射極輸出器的電路分析及特點(diǎn)。初步掌握多級(jí)放大電路的分析方法。7.了解放大電路中反饋的概念。常見三極管實(shí)物圖半導(dǎo)體三極管又稱晶體三極管，簡(jiǎn)稱三極管或晶體管三極管內(nèi)部有三層半導(dǎo)體,根據(jù)排列方式不同,分為NPN型和PNP型;中間一層稱為基區(qū),兩邊分別為發(fā)射區(qū)和集電區(qū)。三層半導(dǎo)體形成兩個(gè)PN結(jié)。發(fā)射極與基極之間的PN結(jié)稱發(fā)射結(jié)，集電極與基極之間的PN結(jié)稱集電結(jié)。NNPPPNNNPPPN基區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)集電結(jié)發(fā)射結(jié)三極管的基本結(jié)構(gòu)BECNNP基極發(fā)射極集電極發(fā)射結(jié)集電結(jié)BECPPN基極發(fā)射極集電極發(fā)射結(jié)集電結(jié)從三個(gè)區(qū)引出的電極分別稱為發(fā)射極(E),基極(B),集電極(C)NPN型PNP型BECIBIEICBECIBIEIC三極管的符號(hào)表示箭頭方向?yàn)榘l(fā)射結(jié)正向偏置時(shí)電流方向BECNNPPNPCEB國(guó)產(chǎn)三極管的命名規(guī)則3:三極管D:NPN型硅材料G:高頻小功率100:序號(hào)C:規(guī)格號(hào)3DG100C3:三極管A:PNP型鍺材料D:低頻大功率50:序號(hào)A:規(guī)格號(hào)3AD50A電流分配和放大原理2）對(duì)NPN型硅管,發(fā)射結(jié)施加正向電壓

(正向偏置),集電結(jié)施加反向電壓(反向偏置)1）把晶體管接成兩個(gè)電路：基極電路和集電極電路,發(fā)射極是公共端，稱

為：晶體管的共發(fā)射極接法RBIBECEBmAICIE_++_CEBAmA晶體管中的電流電流分配集-基極反向截止電流ICBO集-射極反向截止電流ICEOICBO是集電結(jié)反偏的反向電流，受溫度的變化影響。EBEcBECNNPRBICBOIBE++--ICEOIEIBIC實(shí)驗(yàn)結(jié)論IB(mA)00.010.020.030.040.05IC(mA)0.050.441.101.772.453.20IE(mA)0.050.451.121.82.493.251)觀察每列：IE=IB+IC，符合KCL，且IEIC2)

IC,IE比IB大得多，第3列：IC/IB=1.1/0.02=64晶體管有電流放大作用IC=IB3)

基極電流得少量變化，引起集電極電流的較大變化，IC/IB=(3.20-2.45)/(0.05-0.04)=75將IC與IB的比值稱靜態(tài)電流放大系數(shù)：=IC/IB將IC與IB的比值稱動(dòng)態(tài)電流放大系數(shù)：=IC/IB

三極管的特性曲線晶體管的特性曲線用來表示該晶體管各極電壓和電流之間的相互關(guān)系，它反映晶體管的特性，是分析放大電路的重要依據(jù)。特性曲線可用晶體管特性圖示儀直觀顯示。UCEUBEEBV測(cè)量晶體管特性的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)V+_+_RBIBECEBICIE_++_CEB1.輸入特性曲線：指當(dāng)集射極電壓UCE為常數(shù)時(shí),輸入端電壓UBE與電流IB的關(guān)系。IB=f(UBE)|UCE=常數(shù)IB(A)204060800.40.8UCE1VUBE(V)UCE增大，曲線族右移，當(dāng)UCE>=1，曲線基本重合.通常只畫出UCE>=1時(shí)一條曲線輸入特性曲線是非線性的，有一段“死區(qū)”，硅管約0.5V,鍺管約0.1V輸出特性曲線輸出特性曲線指當(dāng)基極電流IB為常數(shù)時(shí)，輸出電路(集電極電路)集電極電流IC與集–射極電壓UCE之間的關(guān)系曲線。IC=f(UCE)|IB=常數(shù)飽和區(qū)IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A1.52.3Q1Q2放大區(qū)截止區(qū)放大區(qū)曲線是以IB為參變量的曲線族，曲線族分為三個(gè)區(qū)域：飽和區(qū):當(dāng)UCE較小時(shí)3)放大區(qū)：在曲線的水平段2)截止區(qū):IB=0曲線以下的區(qū)域UCE變化,IC變化較小,當(dāng)IB不變,IC基本不變,且IC=IB，具有恒流特性UCE較小的變化,IC有較大的變化

ICIB,

飽和壓降UCE=0.3VIB=0時(shí),集電極仍有很小的電流,稱穿透電流ICEO。飽和區(qū)12UCE(V)IB=020A40A60A80A100AQ1Q2936

2

1.5

2.3

1

3

4IC(mA)截止區(qū)欲使三極管起放大作用，必須使其工作在放大區(qū)，若工作在截止區(qū)、飽和區(qū)，三極管成為由基極電流控制的無觸點(diǎn)開關(guān)。三極管工作狀態(tài)的判斷飽和區(qū)UCE

=0.3V,UBE=0.7V，UCE<UBE

發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)正偏，開關(guān)閉合放大區(qū)IC不隨UCE變化發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏恒流特性截止區(qū)IB0,

IC0發(fā)射結(jié)反偏、集電結(jié)反偏開關(guān)斷開三極管的主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)

和

=IC/IB，=IC/IB2.穿透電流ICEO

IB=0時(shí)（基極開路時(shí)）流過集–射極間

的電流越小越好3.集電極最大允許電流ICM

IC>ICM,顯著下降，三極管損壞4.集–射極反向擊穿電壓UCEO

基極開路時(shí)，集–射極最大允許電壓5.集電極最大允許耗散功率三極管是放大電路的主要元器件，通過放大電路可以把弱小電流或電壓信號(hào)加以放大。電壓放大電路功率放大電路直流電源半導(dǎo)體放大電路交流放大電路放大的目的是將微弱的變化信號(hào)放大成較大的信號(hào)。放大的實(shí)質(zhì):

用小能量的信號(hào)通過三極管的電流控制作用，將放大電路中直流電源的能量轉(zhuǎn)化成交流能量輸出。

對(duì)放大電路的基本要求：

1.要有足夠的放大倍數(shù)(電壓、電流、功率)。

2.盡可能小的波形失真。另外還有輸入電阻、輸出電阻、通頻帶等其它技術(shù)指標(biāo)。本章主要討論電壓放大電路放大的概念:三極管放大電路有三種形式共射放大器共基放大器共集放大器以共射放大器為例講解工作原理基本放大電路的組成單電源供電時(shí)常用的畫法共發(fā)射極基本電路+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiERC<<RB共射極交流放大電路的基本組成輸入端：信號(hào)源es內(nèi)阻RS輸入電壓ui輸出端：負(fù)載RL輸出電壓uo三極管：TUCCRCC1C2TRSRLuS_++__ui++++__uouCE+_uBEiEiBiCRB+集電極電源UCC：使集電結(jié)反向偏置,為放大電路提供能源集電極負(fù)載RC：將集電極電流的變化轉(zhuǎn)換為集-射極電壓uCE的變化，以實(shí)現(xiàn)電壓放大?；鶚O電阻RB：使基極靜態(tài)電流IB有一個(gè)適應(yīng)值，以保證三極管工作在放大區(qū)域內(nèi)耦合電容C1,C2:

稱隔直電容C1:用于隔斷放大電路與信號(hào)源之間的直流通路；C2:用于隔斷放大電路與負(fù)載之間的直流通路。而C1C2對(duì)交流信號(hào)不受影響。電解電容，注意極性，其（+）對(duì)應(yīng)于直流電源（+）UCCRCC1C2RSRLuS_++__ui+++_uoRB+放大電路中即有直流電源又有交流信號(hào)。

直流通過的路徑稱直流通路。

交流流過的路徑稱交流通路。直流通路和交流通路+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEUCCRCC1C2RSRL_++__ui+++_uoRB+由于電容的隔直作用，直流通路畫為：RB+UCCRCICUCEIB+-+-UBE直流通路IB=(UCC-UBE)/RBUCC/RBIC=IBUCE=UCC-ICRC+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB根據(jù)KVL：UBEIBICUCEUBEtOIBtOICtOUCEtO電壓電流波形ICUCEOIBUBEO

(IB、UBE)

和(IC、UCE)分別對(duì)應(yīng)于輸入、輸出特性曲線上的一個(gè)點(diǎn)，稱為靜態(tài)工作點(diǎn)。QIBUBEQUCEIC舉例UCC=12V,RC=3K,RB=300K，==40,計(jì)算靜態(tài)參數(shù)解：IB=UCC/RB=40uAIc

=

IB=

40×0.04=1.6mA將RC改為8K，放大器能否正常工作？UCE=UCC-ICRC=–0.8VUCE=UCC-ICRC=7.2VUCE<0,三極管已飽和,三極管飽和壓降0.3V飽和時(shí)集電極電流:ICES=UCC/RC=12/8×103=1.5mARB+UCCRCICUCEIB+-+-UBEUCCRCC1C2RL+__ui+++_uoRB+RSuS_+uoRB1+UCCRCC1C2RB2CERERLui+++++--UCE+-UBE+-IBICI1I2IERB1+UCCRCRB2RE直流通路例2分壓式偏置電路直流通路求解例：UCC=12V,RE=2K,RB1=20K,RB2=10K,=100試求：靜態(tài)值IB，IC和UCE（UBE=0.7V）IBICI1I2IERB1+UCCRCRB2RE根據(jù)直流通路：設(shè)：則：則：VB=UCC×[RB2

/

(RB1+RB2)

]=4VICIE=(VB-UBE)/RE=1.65mAIB=IE/(+1)=1.65/(1+100)=16.3uAUCE=UCC-ICRC-IERE5.4VIBICI1I2IERB1+UCCRCRB2REUCCRCC1C2RL+__ui+++_uoRB+RSuS_+交流通路C1,C2較大,對(duì)交流相當(dāng)于短路2）交流通路只考慮交流分量，直流電源UCC不予考慮，認(rèn)為UCC=0交流信號(hào)流過的路徑稱交流通路,畫法如下：RBRCuiuORLRSus++–+––tOtOtOuitOuotO在交流通路中,當(dāng)uS

為正弦電源,電壓電流都是正弦量,用小寫字母ib

,iC,uce,ube表示tOubeibicuceRSRL+_ui+_uoRB_+RC+_uce+_ubeieibiceS電壓電流波形交流放大電路的工作狀態(tài)當(dāng)uS=0時(shí)，電路的工作狀態(tài)稱為靜態(tài)放大電路的電流和電壓都是直流量。當(dāng)uS

0時(shí)，電路的工作狀態(tài)稱為動(dòng)態(tài)電路中的電流電壓將在直流的基礎(chǔ)上發(fā)生變化+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE名稱靜態(tài)值直流分量交流分量總電流或總電壓瞬時(shí)值有效值基極電流IBibIbiB集電極電流ICicIciC發(fā)射極電流IEieIeiE集-射極電壓UCEuceUceuCE基-射極電壓UBEubeUbeuBE書寫規(guī)定靜態(tài)值：大寫字母表示交流分量：小寫字母表示動(dòng)態(tài)值：小寫字母帶大寫的下標(biāo)表示UBEIB？ICuBEtOiBtOtOtOuitOUCEtOui（信號(hào)源）uBE

=UBE+ubeiB

=IB+ibiC

=IC+icuCE

=UCE+uceuo(隔直電容作用，只有交流分量）+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE2)當(dāng)輸入信號(hào)電壓ui

增大時(shí)，iB,iC都隨著增大,而uCE

減小。iB

,

iC,uBE

與ui

同相,uCE

與ui

反相,uo

與ui

在相位上相差1801)電路中電壓電流均由直流,交流分量疊加而成，各交流分量為

同頻正弦量iCuCEuo放大電路在沒有輸入信號(hào)時(shí)(uS=0)的工作狀態(tài)稱靜態(tài)。此時(shí),電路中電流電壓都是直流量,用IB、IC、UCE、UBE表示：靜態(tài)工作點(diǎn)與失真ICUCEOIBUBEOQIBUBEQUCEIC靜態(tài)時(shí)IB，IC，UBE，UCE這一組值，代表輸入輸出特性曲線上的一個(gè)點(diǎn)，稱靜態(tài)工作點(diǎn)。UCCUccR靜態(tài)工作點(diǎn)Q是直流負(fù)載線與晶體管某條輸出特性曲線(由IB確定)的交點(diǎn)，基極電流IB不同，靜態(tài)工作點(diǎn)在負(fù)載線上的位置就不同，改變IB可使三極管工作在不同的區(qū)。直流負(fù)載線UBE0.7VIB=(UCC-UBE)/RBUCC/RBIC=IBUCE=UCC-ICRC飽和區(qū)IC(mA)2UCE(V)放大區(qū)Q靜態(tài)工作點(diǎn)選擇不當(dāng)，將引起輸出失真。動(dòng)態(tài)分析圖解法QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuoRL=由uo和ui的峰值（或峰峰值）之比可得放大電路的電壓放大倍數(shù)。如果Q設(shè)置不合適，晶體管進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)工作，將造成非線性失真。若Q設(shè)置過高，晶體管進(jìn)入飽和區(qū)工作，造成飽和失真。Q2uo適當(dāng)減小基極電流可消除失真。UCEQuCE/VttiC/mAICiC/mAuCE/VOOOQ1若Q設(shè)置過低，晶體管進(jìn)入截止區(qū)工作，造成截止失真。適當(dāng)增加基極電流可消除失真。uiuotiB/AiB/AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC/mAuCE/VOOUCE如果Q設(shè)置合適，信號(hào)幅值過大也可產(chǎn)生失真，減小信號(hào)幅值可消除失真。當(dāng)電源電壓UCC和集電極電阻RC確定后,靜態(tài)工作點(diǎn)的位置取決與基極電流IB的大小，基極電流IB稱為偏置電流（偏流）IB=(UCC-UBE)

/RBUCC/RB當(dāng)RB確定后，IB也確定但

IC=IB+ICEO,IB不變，溫度上升，

，

ICEO，IC

，所以IB不變，不能保證IC不變電路易進(jìn)入飽和區(qū)RB+UCCRCICUCEIB+-+-UBEUCCRCC1C2RL+__ui+++_uoRB+RSuS_+固定偏置電路的靜態(tài)工作點(diǎn)的漂移問題uoRB1+UCCRCC1C2RB2CERERLui+++++--UCE+-UBE+-IBICI1I2IERB1+UCCRCRB2RE直流通路分壓式偏置電路的靜態(tài)工作點(diǎn)IBICI1I2IERB1+UCCRCRB2RE—與晶體管參數(shù)無關(guān)—與晶體管參數(shù)無關(guān)根據(jù)直流通路：若設(shè)計(jì)使：則：若：則：VB，IE，IC不受溫度影響,與晶體管參數(shù)無關(guān),靜態(tài)工作點(diǎn)能得到基本穩(wěn)定I2>>IB，

VB>>UBEVB=UCC

[RB2

/(RB1+RB2

)]IE

VB/RE

IC一般?。篒2=(510)IB

，UB=(510)UBE

uoRB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiIB++++IC+--UCE+-UBE+-IE參數(shù)的選擇發(fā)射極電阻RE的作用是形成壓降VE，使UBE=VB-IERE

減小，從而使IB，IC減小，達(dá)到穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的目的。RE越大，穩(wěn)定效果越好，但RE太大，會(huì)使RE兩端的直流壓降，交流壓降增大，降低放大電路的放大倍數(shù)。解決辦法在RE兩端并聯(lián)電解電容CE，使交流旁路，CE稱為旁路電容。uoRB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiIB++++IC+--UCE+-UBE+-IE射極電阻RE與旁路電容CETUBEIBICVEICVB固定靜態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析三極管放大電路的分析方法放大電路的靜態(tài)分析靜態(tài)：放大電路無信號(hào)輸入（ui

=0）時(shí)的工作狀態(tài)。分析方法：計(jì)算法、圖解法。分析對(duì)象：各極電壓電流的直流分量。所用電路：放大電路的直流通路。設(shè)置Q點(diǎn)的目的：

(1)

使放大電路的放大信號(hào)不失真；

(2)

使放大電路工作在較佳的工作狀態(tài)，靜態(tài)是動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)。——靜態(tài)工作點(diǎn)Q：IB、IC、UCE

。靜態(tài)分析：確定放大電路的靜態(tài)值。放大電路的動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)：放大電路有信號(hào)輸入（ui

0）時(shí)的工作狀態(tài)。分析方法：

微變等效電路法，圖解法。所用電路：

放大電路的交流通路。動(dòng)態(tài)分析:

計(jì)算電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。分析對(duì)象：

各極電壓和電流的交流分量。目的：

找出Au、

ri、

ro與電路參數(shù)的關(guān)系，為設(shè)計(jì)打基礎(chǔ)。

微變等效電路：把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個(gè)線性電路。即把非線性的晶體管線性化，等效為一個(gè)線性元件。線性化的條件：晶體管在小信號(hào)（微變量）情況下工作。因此，在靜態(tài)工作點(diǎn)附近小范圍內(nèi)的特性曲線可用直線近似代替。微變等效電路法：利用放大電路的微變等效電路分析計(jì)算放大電路電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。微變等效電路法把非線性元件三極管等效為一個(gè)線性元件，這樣就可以象處理線性電路那樣來處理三極管放大電路。等效(線性化)條件:晶體管在小信號(hào)(微變量)情況下工作。IBUBEUBEIBQIB0ICICUCEICUCEQICUCE0微變等效電路當(dāng)輸入信號(hào)很小時(shí)，輸入曲線在靜態(tài)工作點(diǎn)Q附近可看成一段直線。（對(duì)小信號(hào)變量:UBEube，IB

ib）輸入特性曲線三極管的輸入電阻UBEIBQIBUBEO晶體管的輸入電阻rbeubeib+_對(duì)于小功率三極管：rbe一般為幾百歐到幾千歐。小信號(hào)情況下，rbe為一常數(shù)晶體管的輸入回路(B、E之間)可用rbe等效代替，即由rbe來確定ube和ib之間的關(guān)系。輸出特性曲線在Q點(diǎn)附近是一組等距平行直線,具有恒流特性，且iC

受ib控制當(dāng)小信號(hào)時(shí)：為常數(shù)，確定ib

受iC

控制的程度,三極管的輸出端等效為受控恒流源ICICUCEQICUCE0UCEIC

ib三極管的恒流特性晶體管的電流放大系數(shù)ICICUCEQICUCE0UCEICrce三極管的輸出電阻rce愈大，恒流特性愈好，因rce阻值很高，一般忽略不計(jì)。非理想恒流源具有內(nèi)阻，與恒流源并聯(lián)

ibrce很大，一般忽略。uceuceic晶體管的微變等效電路（線性化的電路模型）ubeibic++--uberbeibib

rce++--晶體管的B、E之間可用rbe等效代替。晶體管的C、E之間可用一受控電流源ic=ib等效代替。放大電路的微變等效電路分析三極管放大電路動(dòng)態(tài)值靜態(tài)值放大電路的交流通路直流通路晶體管的微變等效放大電路的微變等效電路UCCRCC1C2RL+__ui+++_uoRB+RSuS_+RBRCRLuiuo+-RS+usibiiic+--uce+-+-ubeBC放大電路放大電路的交流通路電容C短路,直流源內(nèi)阻不計(jì),直流電源短路,畫交流通路共發(fā)射極放大電路rbeEicibCrceibiiRSusRBui+-+-放大電路的交流通路uo-+icRBRCRLui+RSusibii+--uce+-+-ubeBECBuoRCRL+-放大電路的微變等效電路晶體管用微變等效電路代替電壓電流均為正弦量，用相量表示，箭標(biāo)標(biāo)明正方向rbeEì

cì

bCrceì

bìiRSùsRBùi+-+-BùoRCRL+-放大電路的動(dòng)態(tài)分析電壓放大倍數(shù)：放大回路輸入電阻：放大回路輸出電阻：rbeEì

cì

bCrceì

bìiRSùsRBùi+-+-BùoRCRL+-電壓放大倍數(shù)當(dāng)輸出端開路時(shí)（RL不接），顯然，，即RL越大（負(fù)載越小）則電壓放大倍數(shù)越搞。rbeEì

cì

brceì

bìiRSùsRBùi+-+-BùoRCRL+-C(ùo與ùi反相)放大電路的輸入電阻ri輸入端rbeEì

cì

brceì

bìiRSùsRBùi+-+-BùoRCRL+-C放大電路對(duì)信號(hào)源(或?qū)η凹?jí)放大電路)來說，是一個(gè)負(fù)載，可用一個(gè)電阻來等效代替。這個(gè)電阻是信號(hào)源的負(fù)載電阻,也就是放大電路的輸入電阻。riRsùsùiìi+-+-將從信號(hào)源取用較大電流，增加信號(hào)源負(fù)擔(dān)Rs與ri分壓，使實(shí)際加在放大電路中的輸入電壓Ui

減小，從而減小輸出電壓。當(dāng)輸入電阻較小時(shí)：希望放大電路的輸入電阻高些放大電路的輸入電阻對(duì)電路的影響riRsùsùiìi+-+-放大電路對(duì)負(fù)載(或?qū)蠹?jí)放大電路)來說，是一個(gè)信號(hào)源，可以將它進(jìn)行戴維寧等效，等效電源的內(nèi)阻即為放大電路的輸出電阻。+_RLro+_定義：輸出電阻是動(dòng)態(tài)電阻，與負(fù)載無關(guān)。RSRL+_Au放大電路+_放大電路的輸出電阻rorbeRBRCRLEBC+-+-+-RS求ro的步驟：1)

斷開負(fù)載RL3)外加電壓4)求外加2)令或輸出電阻ro的求法：希望放大電路的輸出電阻低些放大電路的輸出電阻對(duì)電路的影響輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載能力的參數(shù)。電路的輸出電阻愈小，負(fù)載變化時(shí)輸出電壓的變化愈小，因此一般總是希望得到較小的輸出電阻。+_RLro+_例1電路參數(shù)如圖，三極管=50，求:(1)àu,ri

,ro(2)若Rs=500,求ùoUCCRCC1C2RL+_ui+++_uoRB+RSuS_+300k3k12V3kIB=(UCC-UBE

)/RB

0.04mAIC=IB=50mAIE(1)畫直流通路rbe=300+(1+)26/IE

=963UCCRCC1C2RL+_ui+++_uoRB+RSuS_+300k3k12V3kRB+UCCRCICUCEIB+-+-UBE(2)畫微變等效電路UCCRCC1C2RL+_ui+++_uoRB+RSuS_+300k3k12V3krbeEì

cì

bCrceì

bìiRSùsRBùi+-+-BùoRCRL+-BCE

(3)ri

ro

(用微變等效電路）ro=RC=3KrbeEì

cì

bCì

bìiRSùsRBùi+-+-Bùo+-RCRL思考題放大電路增大RC對(duì)放大倍數(shù)有什么影響？RC太大或太小對(duì)失真有什么影響？射極輸出器RB+UCCC1C2RERLuoRS+-us+-ui+++-iBiE+-uCE負(fù)載電阻接在發(fā)射極上，輸出電壓從三極管發(fā)射極取出，這種放大電路稱射極輸出器。靜態(tài)電路分析畫直流通路，作靜態(tài)分析：UCC=IBRB+UBE+IEREUCC=UCE+IERERB+UCCC1C2RERLuoRS+-us+-ui+++-iBiE+-uCERB+UCCREIBIEIC+-UCE+-UBERB+UCCC1C2RERLuoRS+-us+-ui+++-iBiE+-uCE找出交流通路，畫微變等效電路，作動(dòng)態(tài)分析。動(dòng)態(tài)電路分析BEC共集電極電路ùsrbeRERL+-+-BCERSìiìbìCìbùiùo+-RB動(dòng)態(tài)分析1.

電壓放大倍數(shù)微變等效電路rbeRBRLEBC+-+-+-RSREAu=ùo/ùi1、,所以射極輸出器沒有電壓放大作用，但有電流和功率放大作用2、輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故稱電壓跟隨器。(2)動(dòng)態(tài)分析-----輸入電阻ri射極輸出器輸入電阻由偏置電阻RB和[rbe+(1+)RL′]并聯(lián)而成，

RB值較大，(1+)RL′比rbe大,因此射極輸出器的輸入電阻大ri=ùi

/ìirbeRBRLEBC+-+-+-RSRErbeRBRLEBC+-+-+-RSRE射極輸出器輸入電阻由偏置電阻RB和[rbe+(1+)RL′]并聯(lián)而成，

思考方式二rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE外加求ro的步驟：1)

斷開負(fù)載RL3)外加電壓4)求2)令或(3)動(dòng)態(tài)分析-----輸出電阻ro射極輸出器的輸出電阻很小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE射極輸出器的主要特點(diǎn)為電壓倍數(shù)接近于1但恒小于1輸入電阻高輸出電阻低射極輸出器的應(yīng)用主要利用它具有輸入電阻高和輸出電阻低的特點(diǎn)。

1.

因輸入電阻高，它常被用在多級(jí)放大電路的第一級(jí)，可以提高輸入電阻，減輕信號(hào)源負(fù)擔(dān)。

2.

因輸出電阻低，它常被用在多級(jí)放大電路的末級(jí)，可以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。

3.

利用ri

大、ro小以及Au1的特點(diǎn)，也可將射極輸出器放在放大電路的兩級(jí)之間，起到阻抗匹配作用，這一級(jí)射極輸出器稱為緩沖級(jí)或中間隔離級(jí)。4.射極輸出器具有恒壓輸出特性分壓式偏置電路動(dòng)態(tài)分析對(duì)交流：旁路電容CE

將RE

短路，RE不起作用，Au，ri，ro與固定偏置電路相同。旁路電容RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–舉例RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–短路對(duì)地短路rbeRB1RCRLEBC+-+-+-RSRB2RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–去掉CE后的微變等效電路短路對(duì)地短路如果去掉CE，Au，ri，ro

?rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRErbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE無旁路電容CE有旁路電容CEAu減小分壓式偏置電路ri

提高ro不變對(duì)信號(hào)源電壓的放大倍數(shù)？考慮信號(hào)源內(nèi)阻RS時(shí)RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RS+–riRsusuiIius一般放大電路的輸入信號(hào)都很微弱，為毫伏級(jí)或微伏級(jí)，需經(jīng)多級(jí)放大才能滿足要求。多級(jí)放大電路有若干單級(jí)放大電路組成：信號(hào)源輸入級(jí)中間級(jí)末前級(jí)輸出級(jí)負(fù)載電壓放大功率放大多級(jí)放大電路級(jí)間耦合方式耦合方式：信號(hào)源與放大電路之間、兩級(jí)放大電路之間、放大器與負(fù)載之間的連接方式。常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和變壓器耦合。動(dòng)態(tài):傳送信號(hào)減少壓降損失靜態(tài)：保證各級(jí)有合適的Q點(diǎn)波形不失真第二級(jí)

推動(dòng)級(jí)

輸入級(jí)輸出級(jí)輸入輸出多級(jí)放大電路的框圖對(duì)耦合電路的要求一.阻容耦合1.特點(diǎn)各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)互不影響，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。2.存在問題不能反映直流成分的變化，不適合放大緩慢變化信號(hào)，不適于集成化。3.適用場(chǎng)合分立元件交流放大電路。第一級(jí)第二級(jí)負(fù)載RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++++–RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCC+––T1T2優(yōu)點(diǎn)：

能放大交直流信號(hào)二.直接耦合放大電路+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2––++RE2直接耦合：將前級(jí)的輸出端直接接后級(jí)的輸入端?？捎脕矸糯缶徛兓男盘?hào)或直流量變化的信號(hào)。2.零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移：指輸入信號(hào)電壓為零時(shí)，輸出電壓發(fā)生緩慢地、無規(guī)則地變化的現(xiàn)象。uotO產(chǎn)生的原因：晶體管參數(shù)隨溫度變化、電源電壓波動(dòng)、電路元件參數(shù)的變化。存在的兩個(gè)問題：1.前后級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響零點(diǎn)漂移的危害：直接影響對(duì)輸入信號(hào)測(cè)量的準(zhǔn)確程度和分辨能力。嚴(yán)重時(shí)，可能淹沒有效信號(hào)電壓，無法分辨是有效信號(hào)電壓還是漂移電壓。三.變壓器耦合放大電路uiRLT1RB21T1RB1RB2RB22RE1CE1RE2CE2TR1TR2+UCC1.能夠?qū)崿F(xiàn)阻抗、電壓、電流變換,實(shí)現(xiàn)前后級(jí)的完全隔離2.變壓器重，體積大,不適合緩慢信號(hào)或直流信號(hào)+_兩級(jí)阻容耦合放大電路分析在多級(jí)放大電路中，前級(jí)電路輸出是后級(jí)電路的輸入，總電壓放大倍數(shù)是各級(jí)電壓放大倍數(shù)的乘積。但在計(jì)算各級(jí)放大倍數(shù)時(shí)，必須考慮后級(jí)對(duì)前級(jí)的影響，把后級(jí)輸入電阻當(dāng)成前級(jí)的負(fù)載電阻。一.電壓放大倍數(shù)二.輸入電阻多級(jí)放大電路的輸入電阻就是輸入級(jí)的輸入電阻。三.輸出電阻多級(jí)放大電路的輸出電阻就是輸出級(jí)的輸出電阻。1.

靜態(tài)分析

由于電容有隔直作用，所以每級(jí)放大電路的直流通路互不相通，每級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)互相獨(dú)立，互不影響，可以各級(jí)單獨(dú)計(jì)算。兩級(jí)放大電路均為共發(fā)射極分壓式偏置電路。RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++++–RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCC+––T1T22.

動(dòng)態(tài)分析微變等效電路第一級(jí)第二級(jí)rbe1RB2RC1EBC+-+-+-RSrbe2RC2RLEBC+-RB1例2:

如圖所示的兩級(jí)電壓放大電路，已知β1=β2=50,T1和T2均為3DG8D。(1)計(jì)算前、后級(jí)放大電路的靜態(tài)值(UBE=0.6V);(2)求放大電路的輸入電阻和輸出電阻；

(3)

求各級(jí)電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)。

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k解:

(1)兩級(jí)放大電路的靜態(tài)值可分別計(jì)算。第一級(jí)是射極輸出器:

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k第二級(jí)是分壓式偏置電路RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k解:第二級(jí)是分壓式偏置電路RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k解:RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k微變等效電路rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2)

計(jì)算

r

i和r

0由微變等效電路可知，放大電路的輸入電阻

ri

等于第一級(jí)的輸入電阻ri1。第一級(jí)是射極輸出器，它的輸入電阻ri1與負(fù)載有關(guān)，而射極輸出器的負(fù)載即是第二級(jí)輸入電阻

ri2。rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2)

計(jì)算

r

i和r

0(2)計(jì)算

r

i和r

0rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(3)求各級(jí)電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)第一級(jí)放大電路為射極輸出器rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(3)求各級(jí)電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_第二級(jí)放大電路為共發(fā)射極放大電路總電壓放大倍數(shù)放大電路的反饋凡是將放大電路輸出端的信號(hào)（電壓或電流）的一部分或全部引回到輸入端，與輸入信號(hào)迭加，因而使輸入信號(hào)發(fā)生改變的過程就稱為反饋。反饋放大電路的三個(gè)環(huán)節(jié)：基本放大電路比較環(huán)節(jié)反饋放大電路的方框圖反饋電路輸出信號(hào)輸入信號(hào)反饋信號(hào)反饋系數(shù)凈輸入信號(hào)放大倍數(shù)反饋電路F–基本放大電路A+反饋放大電路的方框圖凈輸入信號(hào)若三者同相，則

Xd=Xi–Xf可見Xd<Xi

，即反饋信號(hào)起了削弱凈輸入信號(hào)的作用（負(fù)反饋）。反饋電路F–基本放大電路A+直流反饋：反饋只對(duì)直流分量起作用，反饋元件只能傳遞直流信號(hào)。負(fù)反饋：反饋削弱凈輸入信號(hào)，使放大倍數(shù)降低。在振蕩器中引入正反饋，用以產(chǎn)生波形。交流反饋：反饋只對(duì)交流分量起作用，反饋元件只能傳遞交流信號(hào)。在放大電路中，出現(xiàn)正反饋將使放大器產(chǎn)生自激振蕩，使放大器不能正常工作。正反饋：反饋增強(qiáng)凈輸入信號(hào)，使放大倍數(shù)提高。引入交流負(fù)反饋的目的：改善放大電路的性能引入直流負(fù)反饋的目的：穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)負(fù)反饋的類型1.反饋的分類2.

負(fù)反饋的類型1)根據(jù)反饋所采樣的信號(hào)不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。電流負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電流、增大輸出電阻的作用。電壓負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電壓、減小輸出電阻的作用。如果反饋信號(hào)取自輸出電壓，叫電壓反饋。如果反饋信號(hào)取自輸出電流，叫電流反饋。2)

根據(jù)反饋信號(hào)在輸入端與輸入信號(hào)比較形式的不同，可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。反饋信號(hào)與輸入信號(hào)串聯(lián)，即反饋信號(hào)與輸入信號(hào)以電壓形式作比較，稱為串聯(lián)反饋。反饋信號(hào)與輸入信號(hào)并聯(lián)，即反饋信號(hào)與輸入信號(hào)以電流形式作比較，稱為并聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋使電路的輸入電阻增大，并聯(lián)反饋使電路的輸入電阻減小。負(fù)反饋交流反饋直流反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋負(fù)反饋的類型穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)3.負(fù)反饋類型的判別步驟3)

判別是否負(fù)反饋？2)

判別是交流反饋還是直流反饋？4)

是負(fù)反饋！判斷是何種類型的負(fù)反饋？1)

找出反饋網(wǎng)絡(luò)（一般是電阻、電容）。

1)

判別反饋元件（一般是電阻、電容）

(1)連接在輸入與輸出之間的元件。

(2)為輸入回路與輸出回路所共有的元件。發(fā)射極電阻RE為輸入回路與輸出回路所共有，所以RE是反饋元件。RB1RCC1C2RB2RERL+++UCCuiuo++––RSeS+–RB1RCC1C2RB2RERL+++UCCuiuo++––RSeS+–2)判斷是交流反饋還是直流反饋交、直流分量的信號(hào)均可通過RE，所以RE引入的是交、直流反饋。

如果有發(fā)射極旁路電容，RE中僅有直流分量的信號(hào)通過，這時(shí)RE引入的則是直流反饋。ＣE

4.

利用瞬時(shí)極性法判斷負(fù)反饋++－+

(1)設(shè)接“地”參考點(diǎn)的電位為零，在某點(diǎn)對(duì)“地”電壓（即電位）的正半周，該點(diǎn)交流電位的瞬時(shí)極性為正；在負(fù)半周則為負(fù)。

(2)設(shè)基極瞬時(shí)極性為正，根據(jù)集電極瞬時(shí)極性與基極相反、發(fā)射極(接有發(fā)射極電阻而無旁路電容時(shí))瞬時(shí)極性與基極相同的原則，標(biāo)出相關(guān)各點(diǎn)的瞬時(shí)極性。利用瞬時(shí)極性法判斷負(fù)反饋++－－

(3)若反饋信號(hào)與輸入信號(hào)加在同一電極上，

(4)若反饋信號(hào)與輸入信號(hào)加在兩個(gè)電極上，兩者極性相反為負(fù)反饋；極性相同為正反饋。兩者極性相同為負(fù)反饋；極性相反為正反饋。

3)判斷反饋類型反饋到基極為并聯(lián)反饋反饋到發(fā)射極為串聯(lián)反饋判斷串、并聯(lián)反饋ib=ii–ifibiiifube=ui

–uf++–ui–ube+–uf共發(fā)射極電路判斷電壓、電流反饋從集電極引出為電壓反饋從發(fā)射極引出為電流反饋uoRL+–RLioiE判斷反饋類型的口訣：共發(fā)射極電路共集電極電路為典型的電壓串聯(lián)負(fù)反饋。集出為壓，射出為流，基入為并，射入為串。

3)判斷反饋類型凈輸入信號(hào)：

ui

與

uf

串聯(lián),以電壓形式比較——串聯(lián)反饋

ui正半周時(shí),uf也是正半周,即兩者同相——負(fù)反饋

uf

正比于輸出電流——電流反饋

——串聯(lián)電流負(fù)反饋+uf–+–RB1RCC1C2RB2RERL+++UCCuiuo++––RSeS+–ieube

ube

=ui

-

uf

uf

=ie

RE

Ube

=Ui

-

Uf

可見

Ube

<

Ui

,反饋電壓Uf

削弱了凈輸入電壓

ic

RC結(jié)論：

反饋過程：電流負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電流的作用反饋類型

——

串聯(lián)電流負(fù)反饋RB1RCC1C2RB2RERL+++UCCuiuo++––RSeS+–IcUfUbeibIc

uf

ic

RC+uf–+–ube

Ube

=Ui

-

Uf電阻RF連接在輸入與輸出之間，所以RF是反饋元件。2)