求該放大電路的電壓放大倍數(shù)和電壓增益說課講解

求該放大電路的電壓放大倍數(shù)和電壓增益一、三極管的結(jié)構(gòu)、符號和類型

1、三極管的外形

2、三極管的結(jié)構(gòu)和符號

（a）NPN型三極管（b）PNP型三極管3、三極管的類型分類方法種類應(yīng)用按極性分NPN三極管目前常用的三極管，電流從集電極流向發(fā)射極PNP型三極管電流從發(fā)射極流向集電極按材料分硅三極管熱穩(wěn)定性好，是常用的三極管鍺三極管反向電流大，受溫度影響較大，熱穩(wěn)定性差按工作頻率分低頻三極管工作頻率比較低，用于直流放大，音頻放大電路高頻三極管工作頻率比較高，用于高頻放大電路按功率分小功率三極管輸出功率小，用于功率放大器末前級大功率三極管輸出功率大，用于功率放大器輸出級按用途分放大管應(yīng)用于模擬電路開關(guān)管應(yīng)用于數(shù)字電路二、三極管的電流放大作用1、三極管的工作電壓三極管要實現(xiàn)放大作用，必須滿足一定的外部條件，即反射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。

（a）NPN型三極管UC＞UB＞UE（b）PNP型三極管UC＜UB＜UE2、三極管的電流放大作用實驗電路：實驗數(shù)據(jù)：實驗數(shù)據(jù)的分析：電流關(guān)系說明IC=βIB集電極電流為基極電流的β倍，β一般為幾十或幾百，只要用很小的基極電流，就可以控制較大的基極電流。IE=IB+IC=(1+β)IB三個電流中，IE最大，IC其次，IB最小。IE和IC相差不大，它們遠(yuǎn)大于IB綜合以上情況可以得出結(jié)論：（1）三極管電流放大作用的條件是：反射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。（2）三極管電流放大作用的實質(zhì)是：用較小的基極電流控制較大的集電極電流三、三極管的特性曲線實驗電路：1、輸入特性輸入特性曲線是指在UCE一定的條件下，加在三極管基極與發(fā)射極之間的電壓UBE和基極電流IB之間的關(guān)系曲線，只有發(fā)射結(jié)的正向電壓UBE大于死區(qū)電壓（硅管0.5V，鍺管0.3V）時，才產(chǎn)生基極電流IB，這時三極管處于放大狀態(tài)，發(fā)射結(jié)的兩端的電壓UBE大于死區(qū)電壓（硅管0.7V，鍺管0.5V）.

2、輸出特性輸出特性曲線是指在IB一定的條件下，三極管集電極與發(fā)射極之間的電壓UCE和集電極電流IC之間的關(guān)系曲線。三極管的輸出特性曲線分為截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)三個區(qū)域，在放大區(qū)域內(nèi)，有一個特定的基金極電流，就有一個特定的集電極電流，實現(xiàn)基極對集電極的控制。(1)放大區(qū)在放大區(qū)有IC=

IB，也稱為線性區(qū)，具有恒流特性。在放大區(qū)，發(fā)射結(jié)處于正向偏置、集電結(jié)處于反向偏置，晶體管工作于放大狀態(tài)。C極與E極之間等效電阻相當(dāng)于一只可變電阻，電阻的大小受基極電流大小的控制，基極電流越大C極與E極之間等效電阻越小。（2）截止區(qū)IB<0以下區(qū)域為截止區(qū)，有IC0。在截止區(qū)發(fā)射結(jié)處于反向偏置，集電結(jié)處于反向偏置，晶體管工作于截止?fàn)顟B(tài)。C極與E極之間等效電阻很大，相當(dāng)于開路。（3）飽和區(qū)當(dāng)UCEUBE時，晶體管工作于飽和狀態(tài)。在飽和區(qū)，IBIC，發(fā)射結(jié)處于正向偏置，集電結(jié)也處于正偏。深度飽和時，硅管UCES0.3V，鍺管UCES0.1V。C極與E極之間等效電阻很小，相當(dāng)于短路。三極管有三種工作狀態(tài)，不同的電子電路三極管的工作工作狀態(tài)不同。在模擬電路中，三極管大多工作在放大狀態(tài)，作為放大管使用；在數(shù)字電路中，三極管大多工作在飽和和截止?fàn)顟B(tài)，作為開關(guān)管使用。綜上所述：四、三極管的主要參數(shù)1、電流放大倍數(shù)hFE和（1）共射極直流電流放大系數(shù)hFE（2）共射極交流電流放大系數(shù)同一只三極管，在相同的條件下hFE≈，應(yīng)用中不再區(qū)分，均用表示，選管時，應(yīng)該恰當(dāng)，值太小，放大作用差，值太大，性能不穩(wěn)定，通常用為30∽100之間的管子。2、反向飽和電流（1）集電極和基極之間的反向飽和電流ICBO小功率鍺管ICBO

約為幾微安；硅管的ICBO

小，有的為納安數(shù)量級。（2）集電極和發(fā)射極之間的反向飽和電流ICEO當(dāng)b開路時，c和e之間的電流。hFE值愈大，則該管的ICEO

也愈大。3、極限參數(shù)（1）集電極最大允許電流ICM當(dāng)IC過大時，三極管的

值要減小。在IC=ICM時，

值下降到額定值的三分之二。（2）集電極最大允許耗散功率PCM將IC與UCE乘積等于規(guī)定的PCM值各點連接起來，可得一條雙曲線。ICUCE<PCM為安全工作區(qū)，ICUCE>PCM為過損耗區(qū)。外加在三極管各電極之間的最大允許反向電壓。U(BR)CEO：基極開路時，集電極和發(fā)射極之間的反向擊穿電壓。U(BR)CBO：發(fā)射極開路時，集電極和基極之間的反向擊穿電壓。

（3）極間反向擊穿電壓安全工作區(qū)同時要受PCM、ICM和U(BR)CEO限制。例題1、如圖2-26所示各三極管電極實測電位數(shù)據(jù)，分析各管的材料、管型及三極管所處的工作狀態(tài)？（a）（b）（c）（d）（e）解：分析發(fā)射結(jié)的電壓（基極與發(fā)射極之間的電壓差）可以判斷材料，從電路符號上判斷管型，從發(fā)射結(jié)和集電極結(jié)的偏置狀態(tài)來判斷工作狀態(tài)。所以：（a）NPN型鍺材料、放大狀態(tài)（b）PNP型硅材料、放大狀態(tài)（c）NPN型硅材料、截止?fàn)顟B(tài)（d）PNP型鍺材料、放大狀態(tài)（e）NPN型硅材料、飽和狀態(tài)五、識別、檢測三極管1、常見三極管的外形半導(dǎo)體器件型號命名方法：第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分用數(shù)字表示器件的電極數(shù)目用字母表示器件的材料和極性用字母表示器件的類型、特征用數(shù)字表示器件序號用字母表示器件規(guī)格號符號意義符號意義符號意義符號意義2二極管AN型鍺P普通管A高頻大功率BP型鍺W穩(wěn)壓管D低頻大功率CN型硅Z整流管G高頻小功率DP型硅U光電器件X低頻小功率3三極管APNP型鍺K開關(guān)管CS場效應(yīng)器件BNPN型鍺V微波管T半導(dǎo)體閘流管CPNP型硅L整流堆DNPN型硅S隧道管BT半導(dǎo)體特殊器件E化合物FH復(fù)合管金封大功率管：3DD15D塑封三極管：5630、CR3AM、C3834、K428塑封小功率管片狀塑封大功率管金封小功率管部分三極管的型號、電極極性2、用萬用電表的R×1K檔檢測三極管

（1）找基極：

用萬用電表的Rx100或者R×1K檔檢測兩只不知型號的三極管每兩極間的正反向電阻并判斷三個電極及管型。（先測一只）理論根據(jù)：三極管的二極管等效圖如下圖設(shè)其中的一極為基極，分別測量它與另兩極間的正反向電阻：將黑表筆接在假設(shè)的基極上，將紅表筆分別接到另兩個管腳上，①若測得電阻值同為很小(指針向右偏轉(zhuǎn)大。若交換表筆重測阻值應(yīng)同為很大)，則假設(shè)正確，并且為NPN型三極管；②若測得電阻值同為很大(指針向右偏轉(zhuǎn)小或基本不偏轉(zhuǎn)。若交換表筆重測阻值應(yīng)同為很小)，則假設(shè)正確，并且為PNP型三極管；如果用上述方法找不到基極，是何原因？有兩種可能：三極管損壞或者被測器件不是普通三極管。檢測方法：注意:不要將萬用表打在10K檔，因為這樣有可能損壞高頻小功率三極管！理論根據(jù)：三極管的電流放大原理，參考下面的電路圖黑筆接在假定的集電極上，紅筆接在假定的發(fā)射極上，并將100K電阻跨接在基極和假定的集電極之間，跨接電阻后指針的偏轉(zhuǎn)角度明顯變大，則假設(shè)正確。交換兩表筆重復(fù)此過程，如果也有上述現(xiàn)象，則以偏轉(zhuǎn)較大的一次為準(zhǔn)。注：C、E極間的100K電阻可用手指頭電阻（還可用舌頭電阻）代替，但不能使C、E極直接接觸。NPN型管，跨接電阻后，指針偏轉(zhuǎn)較大時，紅表筆接的是e極，黑表筆接的是c極。PNP型管，跨接電阻后，指針偏轉(zhuǎn)較大時，紅表筆接的是c極，黑表筆接的是e極。（2）區(qū)分C極和E極檢測方法：擊穿：某兩極間正反向電阻都很??；斷路：某兩極間正反向電阻都為無窮大；短路：某兩極間正反向電阻都為零；穿透電流過大：C、E間電流很大（即測量C、E間電阻時，表針向右偏轉(zhuǎn)很大，電阻值很?。＃?）三極管的常見故障3、請開始實驗： ①判斷三極管的基極、型號 ②確定三極管的三個電極③確定三極管的好壞及故障類別 ④測量β、ICEO完成表2-9、表2-10表2-8三極管的識別型號9013901490153AX313DG6電路符號管子類型管腳圖表2-9三極管的測量數(shù)據(jù)記錄（R×1K）型號RbeRbcRce管子類型管腳圖質(zhì)量一、放大電路的定義

1、定義：能把微弱的電信號放大，轉(zhuǎn)換成較強的電信號的電路稱為放大電路，簡稱放大器。

◆知識鏈接2共射極基本放大電路

2、放大器的輸入、輸出波形圖

二、放大電路的基本參數(shù)

1、放大倍數(shù)放大倍數(shù)是衡量放大電路放大能力的指標(biāo)，用字母A表示。1）電壓放大倍數(shù)：輸出電壓有效值Uo（或變化量uo）與輸入電壓有效值Ui（或變化量ui）的比。注意：A是一個比值，沒有單位2）電壓增益GU：放大倍數(shù)的對數(shù)值，常用分貝（dB）來度量。3）電流增益、功率增益表例：某交流放大電路的輸入電壓是200mV，輸出電壓為2V，求該放大電路的電壓放大倍數(shù)和電壓增益。解：（1）根據(jù)，電壓放大倍數(shù)為（2）根據(jù)

，電壓增益為2、輸入電阻、輸出電阻1）、輸入電阻ri：在輸入端信號源之后看進(jìn)去所看到的等效電阻，其數(shù)值于輸入電壓與電流之比。

即

注意：從放大電路的性能來說，ri以大為好（ri越大，放大電路受信號源的影響越小，信號源輸出的電信號幾乎全部送入電路進(jìn)行放大，減少了信號的損耗。）。2)輸出電阻r０：在輸出端負(fù)載之前看進(jìn)出所看到的等效電阻。其數(shù)值等于輸出電壓與輸出電流之比,如圖3-11。即：注意：從放大電路的性能來說，r０越小越好（r０越小，放大電路的負(fù)載能力越強）3、通頻帶放大電路能夠較好地放大的信號的某段頻率，如下圖，其中1)

fH稱上限頻率，當(dāng)輸入信號的頻率大于fH時，放大電路便不能將它較好地放大；2)fL稱下限頻率，當(dāng)輸入信號的頻率小于fL時，放大電路邊不能將它較好的放大；3）fbw的范圍稱放大電路的中頻區(qū)，是放大電路能夠放大信號的頻率范圍，fbw越大表示放大電路對信號的適應(yīng)能力越強。三、共射極基本放大電路

（一）基本放大電路的組成各種符號的含義：大寫物理量符號大寫下標(biāo)(大寫字母大寫腳標(biāo)/兩個 都大寫)：靜態(tài)直流量。如IB為基極直流電流2)大寫物理量符號小寫下標(biāo)(大寫字母小寫腳標(biāo)/前大 后小)：交流有效值。如Ib為基極交流電流的有效值3)小寫物理量符號小寫下標(biāo)(小寫字母小寫腳標(biāo)/兩個 都小寫)：交流量。如ib為基極交流電流4)小寫物理量符號大寫下標(biāo)(小寫字母小寫腳標(biāo)/前小 后大)：總瞬時量。如iB=ib+IB（二）基本放大電路的工作原理

1、設(shè)置靜態(tài)工作點的必須性1)放大電路的靜態(tài)工作點a)靜態(tài)：放大電路輸入端未加入交流信號（即Ui=0）時的工作狀態(tài)。b)當(dāng)Ec、Rc、Rb確定后，IB、Ic、UBE和UCE便確定，它們對應(yīng)在三極管的輸入和輸出特性曲線上一點Q，如下圖，則Q點便稱靜態(tài)工作點，Q點對應(yīng)得上述四個量分別用IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ表示。一個放大器必須設(shè)置靜態(tài)工作點Q，這時放大器能不失真的放大交流信號的前提。Q點的設(shè)置：IBQ一般選在輸入特性曲線的線性區(qū)中間為宜。（a）輸入特性曲線上的Q點（a）輸出特性曲線上的Q點2、基本放大電路的原理

1)無信號輸入時放大器的工作情況當(dāng)輸入信號Ui=0時，放大電路處于靜態(tài)。此時靜態(tài)工作點Q為3)共發(fā)射極放大電路的作用：電流放大、電壓放大、電壓倒相2)有信號輸入時放大器的工作情況當(dāng)輸入Ui不等于0，放大電路處于動態(tài)。輸入輸出波形如下圖4)共發(fā)射極放大電路各極的電壓、電流波形如圖（三）基本放大電路的分析方法1、近似估算法直流通路和交流通路近似估算法需要用直流通路和交流通路來分析1)直流通路a)即當(dāng)Ui=0時，放大電路在電源Ec的作用下，直流分量所流過的路徑。b)直流通路的畫法：電容視為斷路，如下圖c)用途：在分析放大電路的靜態(tài)工作點時用2)交流通路a)即當(dāng)時，交流電流所流過的路徑。b)交流電路的畫法：電容、電源視為短路，如下圖c)用途：在分析放大電路的動態(tài)性能時用2、用圖解法分析放大電路的性能

在三極管的輸出特性曲線上作圖，直觀分析放大電路的靜態(tài)工作點，交流信號波形的大小和失真等。（1）截止失真截止失真是放大信號進(jìn)入截止區(qū)而產(chǎn)生的失真。若Ｑ點較小，即Ｑ點在交流負(fù)載線上的位置過低，如圖中的QB點。當(dāng)輸入的信號較大時，信號的負(fù)半周期就有一部分進(jìn)入截止區(qū)，使ic的負(fù)半周期和輸出電壓uce的正半周期被削掉一部分（如上圖），從而產(chǎn)生失真。解決辦法：Ａ、減少偏置點阻Ｒb的值――使IBQ增大，使Ｑ點適當(dāng)向上移。B、適當(dāng)限制輸入信號的幅度（2）飽和失真飽和失真是放大信號進(jìn)入飽和區(qū)而產(chǎn)生的的失真。若Ｑ點過大，即Ｑ點在交流負(fù)載線上過高，如圖中的ＱＡ，雖然ib波形沒有失真，但ic的正半周期和輸出電壓uce的負(fù)半周期的一部分進(jìn)入飽和區(qū)而被削掉，產(chǎn)生飽和失真。解決辦法：Ａ、減少偏置點阻Ｒb的值――使IBQ減少，Ｑ點適當(dāng)向下移。B、減少Ｒc

――使直流負(fù)載線的斜率增大，Ｑ點向右移而脫離飽和區(qū)。3、微變等效電路分析法1)三極管的微變等效電路，圖中：

2)用微變等效電路法分析放大電路的動態(tài)性能A)等效電路分析步驟用微變等效電路法分析放大電路的動態(tài)性能，即計算動態(tài)指標(biāo)Ａu、ri、r0，其步驟如下：a)畫出放大電路的交流通路b)在交流通路的基礎(chǔ)上畫出放大電路的微變等效電路c)根據(jù)微變等效電路列方程，計算電路的Ａu、ri、ro

放大電路的微變等效電路：B)計算動態(tài)指標(biāo)： a)計算電壓放大倍數(shù)（式中）式中的“—”表示輸入電壓與輸出電壓反相，由上式知，當(dāng)電路空載時（即當(dāng)時），，即接入負(fù)載后電壓放大倍數(shù)下降了。b)計算輸入電阻ri

放大電路的輸入電阻ri即是從信號源之后往放大電路輸入端看進(jìn)去時所看到的輸入回路的等效電阻。由放大電路的微變等效電路知，此時看到的電阻是Rb和rbe的并聯(lián)，所以ri=Rb//rbe

當(dāng)Rb>>rbe（一般認(rèn)為Rb>10rbe）時,ri≈rbec)計算輸出電阻r0

放大電路的輸出電阻r0就是從負(fù)載電阻之前往回看輸出回路時所看到的電阻。由放大電路的微變等效電路知，此時看到的電阻只有Rc所以r0=Rc。例：如下圖所示的基本放大電路,已知三極管的β=50,rbe=1kΩ，Rb=2001kΩ，Rc=2kΩ，試求：（1）空載時的電壓放大倍數(shù)；（2）負(fù)載RL=21kΩ時的放大倍數(shù)；（3）輸入電阻ri；（4）輸出電阻ro四、放大電路的偏置電路

1、溫度對靜態(tài)工作點的影響T↑→β↑→穿透電流ICEO↑(溫度每升高1攝氏度，ICEO增大一倍)→IC↑→UCE↓=>導(dǎo)致靜態(tài)工作點不穩(wěn)定所以在溫度變化時，如果能設(shè)法使IC維持穩(wěn)定，就可解決工作點不穩(wěn)定的問題。2、分壓式偏置電路在下