電工電子學(xué)分立元件放大電路

電工電子學(xué)分立元件放大電路第1頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二7.1半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體的特性：

(可制成溫度敏感元件，如熱敏電阻)摻雜性：往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，會(huì)使其導(dǎo)電能力明顯改變。光敏性：當(dāng)受到光照時(shí)，其導(dǎo)電能力明顯變化。

(可制成各種光敏元件，如光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光電池等)。熱敏性：當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)。前一頁后一頁返回第2頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二1.本征半導(dǎo)體完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體，稱為本征半導(dǎo)體。硅和鍺的晶體結(jié)構(gòu)前一頁后一頁返回7.1.1PN結(jié)第3頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二硅和鍺的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵共用電子對

共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子被緊緊束縛在共價(jià)鍵中，稱為束縛電子。+4+4+4+4前一頁后一頁返回第4頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二+4+4+4+4自由電子空穴束縛電子

在常溫下，由于熱激發(fā)，使一些價(jià)電子獲得足夠的能量而脫離共價(jià)鍵的束縛，成為自由電子（帶負(fù)電），同時(shí)共價(jià)鍵上留下一個(gè)空位，稱為空穴（帶正電）。

本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。前一頁后一頁返回第5頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理在其它力的作用下，空穴吸引臨近的電子來填補(bǔ)，其結(jié)果相當(dāng)于空穴的遷移?？昭ǖ倪w移相當(dāng)于正電荷的移動(dòng)，因此可以認(rèn)為空穴是載流子。

因常溫下束縛電子很難脫離共價(jià)鍵成為自由電子，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子和空穴很少，所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱。

當(dāng)半導(dǎo)體外加電壓時(shí)，在電場的作用下將出現(xiàn)兩部分電流：

1）自由電子作定向移動(dòng)電子電流

2）價(jià)電子遞補(bǔ)空穴空穴電流+4+4+4+4前一頁后一頁返回第6頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理本征半導(dǎo)體中存在數(shù)量相等的兩種載流子，即自由電子和空穴。

溫度越高，載流子的濃度越高，本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)。溫度是影響半導(dǎo)體性能的一個(gè)重要的外部因素，這是半導(dǎo)體的一大特點(diǎn)。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。跳轉(zhuǎn)前一頁后一頁返回第7頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二2.N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體

摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。自由電子稱為多數(shù)載流子（多子），空穴稱為少數(shù)載流子（少子）。+4+4+4+4+5多余電子磷原子摻入五價(jià)元素在常溫下即可變?yōu)樽杂呻娮邮ヒ粋€(gè)電子變?yōu)檎x子返回前一頁后一頁第8頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二前一頁后一頁P(yáng)型半導(dǎo)體

摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，空穴濃度遠(yuǎn)大于自由電子濃度?？昭ǚQ為多數(shù)載流子（多子），自由電子稱為少數(shù)載流子（少子）。+4+4+4+4+3硼原子空穴摻入三價(jià)元素接受一個(gè)電子變?yōu)樨?fù)離子返回第9頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++N型半導(dǎo)體前一頁后一頁無論N型或P型半導(dǎo)體都是中性的，對外不顯電性。返回第10頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二

1.在雜質(zhì)半導(dǎo)體中多子的數(shù)量與

（a.摻雜濃度、b.溫度）有關(guān)。

2.在雜質(zhì)半導(dǎo)體中少子的數(shù)量與（a.摻雜濃度、b.溫度）有關(guān)。

3.當(dāng)溫度升高時(shí)，少子的數(shù)量

（a.減少、b.不變、c.增多）。abc

4.在外加電壓的作用下，P型半導(dǎo)體中的電流主要是，N型半導(dǎo)體中的電流主要是（a.電子電流、b.空穴電流）ba前一頁后一頁返回第11頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二3.PN結(jié)的形成多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場E少子的漂移運(yùn)動(dòng)濃度差－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++N型半導(dǎo)體空間電荷區(qū)內(nèi)電場越強(qiáng)，漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而漂移使空間電荷區(qū)變薄。擴(kuò)散的結(jié)果使空間電荷區(qū)變寬。擴(kuò)散和漂移這一對相反的運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，空間電荷區(qū)的厚度固定不變?？臻g電荷區(qū)也稱PN結(jié)前一頁后一頁返回第12頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二前一頁后一頁4、

PN結(jié)的單相導(dǎo)電性

PN結(jié)加正向電壓（正向偏置）PN結(jié)變窄

P接正、N接負(fù)－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++U內(nèi)電場外電場PNIF內(nèi)電場被削弱，多子的擴(kuò)散加強(qiáng)，形成較大的擴(kuò)散電流。

PN結(jié)正向電阻較小，正向電流較大，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。返回第13頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二

PN結(jié)加反向電壓（反向偏置）－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++U內(nèi)電場外電場PN內(nèi)電場被加強(qiáng)，少子的漂移加強(qiáng)，由于少子數(shù)量很少，形成很小的反向電流。IRPN結(jié)變寬

P接負(fù)、N接正

PN結(jié)反向電阻較大，反向電流很小，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。溫度越高少子的數(shù)量越多，反向電流將隨溫度增加前一頁后一頁返回第14頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二PN結(jié)的單向?qū)щ娦?、PN結(jié)加正向電壓（正向偏置，P接正、N

接負(fù)）時(shí)，PN結(jié)處于正向?qū)顟B(tài)，PN

結(jié)正向電阻較小，正向電流較大。2、PN結(jié)加反向電壓（反向偏置，P接負(fù)、N

接正）時(shí)，PN結(jié)處于反向截止?fàn)顟B(tài)，PN

結(jié)反向電阻較大，反向電流很小。前一頁后一頁返回第15頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二7.1.2半導(dǎo)體二極管（a）點(diǎn)接觸型1.結(jié)構(gòu)：按結(jié)構(gòu)可分三類(b)面接觸型結(jié)面積小、結(jié)電容小、正向電流小。用于檢波和變頻等高頻電路。結(jié)面積大、正向電流大、結(jié)電容大，用于工頻大電流整流電路。前一頁后一頁(c)平面型

用于集成電路制作工藝中。PN結(jié)結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開關(guān)電路中。返回第16頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二7.1.2半導(dǎo)體二極管二極管的結(jié)構(gòu)示意圖符號(hào)：PN陽極陰極VD前一頁后一頁返回第17頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二2.伏安特性前一頁后一頁P(yáng)N+–UI硅管0.5V,鍺管0.1V。反向擊穿電壓U(BR)導(dǎo)通壓降死區(qū)電壓外加電壓大于死區(qū)電壓二極管才能導(dǎo)通。外加電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿，失去單向?qū)щ娦浴Ｕ蛱匦訮N+–反向特性非線性反向電流在一定電壓范圍內(nèi)保持常數(shù)。硅0.6~0.8V,鍺0.2~0.3V。返回第18頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二3.主要參數(shù)(1)最大整流電流IOM二極管長期使用時(shí)，允許流過二極管的最大正向平均電流。(2)反向工作峰值電壓URWM是保證二極管不被擊穿而給出的反向峰值電壓，一般是二極管反向擊穿電壓U(BR)的一半或三分之一。二極管擊穿后單向?qū)щ娦员黄茐?，甚至過熱而燒壞。(3)反向峰值電流IRM指二極管加最高反向工作電壓時(shí)的反向電流。反向電流大，說明管子的單向?qū)щ娦圆?，IRM受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流較大，為硅管的幾十到幾百倍。前一頁后一頁返回第19頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二二極管的單向?qū)щ娦郧耙豁摵笠豁?/p>

1.二極管加正向電壓（正向偏置，陽極接正、陰極接負(fù)）時(shí)，二極管處于正向?qū)顟B(tài)，二極管正向電阻較小，正向電流較大。

2.二極管加反向電壓（反向偏置，陽極接負(fù)、陰極接正）時(shí)，二極管處于反向截止?fàn)顟B(tài)，二極管反向電阻較大，反向電流很小。

3.外加電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿，失去單向?qū)щ娦浴?/p>

4.二極管的反向電流受溫度的影響，溫度愈高反向電流愈大。返回第20頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二

4.二極管電路分析舉例定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài)導(dǎo)通截止否則，正向管壓降硅0.6~0.7V鍺0.2~0.3V

分析方法：將二極管斷開，分析二極管兩端電位的高低或所加電壓UD的正負(fù)。若V陽

>V陰或UD為正，二極管導(dǎo)通（正向偏置）若V陽

<V陰或UD為負(fù)，二極管截止（反向偏置）前一頁后一頁

反向截止時(shí)二極管相當(dāng)于斷開。若二極管是理想的，正向?qū)〞r(shí)正向管壓降為零，返回第21頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二電路如圖，求：UABV陽=－6VV陰=－12VV陽

>V陰二極管導(dǎo)通若忽略管壓降，二極管可看作短路，UAB=－6V否則，UAB低于－6V一個(gè)管壓降，為－6.3Ｖ或－6.7V例1：后一頁取B點(diǎn)作參考點(diǎn)，斷開二極管，分析二極管陽極和陰極的電位。跳轉(zhuǎn)D6V12V3kBAUAB+–返回第22頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二兩個(gè)二極管的陰極接在一起求：UAB取B點(diǎn)作參考點(diǎn)，斷開二極管，分析二極管陽極和陰極的電位。V1陽=－6V，V2陽=0V，V1陰=V2陰=

－12VUD1=6V，UD2=12V∵

UD2>UD1∴VD2

優(yōu)先導(dǎo)通，VD1截止。若忽略管壓降，二極管可看作短路，UAB=0VVD１6V12V3kBAVD2VD1承受反向電壓為－6V流過VD2的電流為例2:前一頁后一頁UAB+–返回第23頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二ui>8V

二極管導(dǎo)通，可看作短路uo=8V

ui<8V

二極管截止，可看作開路uo=ui已知：二極管是理想的，試畫出uo波形。u218V參考點(diǎn)8V例3二極管的用途：

整流、檢波、限幅、箝位、開關(guān)、元件保護(hù)、溫度補(bǔ)償?shù)?。前一頁后一頁D8VRuoui++––返回第24頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二5.穩(wěn)壓二極管前一頁后一頁符號(hào)UZIZIZMUZ

IZUI伏安特性穩(wěn)壓管正常工作時(shí)加反向電壓使用時(shí)要加限流電阻

+–穩(wěn)壓管反向擊穿后，電流變化很大，但電壓變化很小，利用此特性，穩(wěn)壓管在電路中可起穩(wěn)壓作用。返回第25頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二主要參數(shù)前一頁后一頁(1)穩(wěn)定電壓UZ

穩(wěn)壓管正常工作(反向擊穿)時(shí)管子兩端的電壓。(2)電壓溫度系數(shù)ｕ環(huán)境溫度每變化1C引起穩(wěn)壓值變化的百分?jǐn)?shù)。(3)動(dòng)態(tài)電阻(4)穩(wěn)定電流IZ、最大穩(wěn)定電流IZM(5)最大允許耗散功率

PZM=UZIZM愈小，曲線愈陡，穩(wěn)壓性能愈好。返回第26頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二光電二極管反向電流隨光照強(qiáng)度的增加而上升。IV照度增加符號(hào)前一頁后一頁返回第27頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二發(fā)光二極管有正向電流流過時(shí)，發(fā)出一定波長范圍的光，目前的發(fā)光管可以發(fā)出從紅外到可見波段的光，它的電特性與一般二極管類似，正向電壓較一般二極管高，電流為幾~幾十mA符號(hào)前一頁后一頁返回第28頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二7.1.3晶體三極管1.基本結(jié)構(gòu)BECNNP基極發(fā)射極集電極PNP集電極基極發(fā)射極BCENPN型PNP型后一頁前一頁返回第29頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二BECNNP基極發(fā)射極集電極后一頁前一頁集電區(qū)：面積最大基區(qū)：最薄，摻雜濃度最低發(fā)射區(qū)：摻雜濃度最高發(fā)射結(jié)集電結(jié)返回第30頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二符號(hào)：BECIBIEICNPN型三極管BECIBIEICPNP型三極管型號(hào)：3A、3C是PNP3B、3D是NPN3A、3B是鍺管3C、3D是硅管后一頁前一頁返回第31頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二2.電流放大原理BECNNPEBRBECRC（1）三極管放大的外部條件發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏PNP

VB<VE

VC<VB從電位的角度看：

NPN發(fā)射結(jié)正偏VB>VE

集電結(jié)反偏VC>VB后一頁前一頁返回第32頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二（2）各電極電流關(guān)系及電流放大作用IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.010.020.030.040.050.0010.501.001.702.503.300.0010.511.021.732.543.35結(jié)論1）三電極電流關(guān)系IE=IB+IC2）ICIE，IC

IB3）IC

IB把基極電流的微小變化能夠引起集電極電流較大變化的特性稱為晶體管的電流放大作用。

實(shí)質(zhì):用一個(gè)微小電流的變化去控制一個(gè)較大電流的變化，是CCCS器件。后一頁前一頁返回第33頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二（3）三極管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律BECNNPEBRBEC基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)的擴(kuò)散可忽略。發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴(kuò)散，形成發(fā)射極電流IE。IE進(jìn)入P區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空穴復(fù)合，形成電流IBE，多數(shù)擴(kuò)散到集電結(jié)。IBE從基區(qū)擴(kuò)散來的電子作為集電結(jié)的少子，漂移進(jìn)入集電結(jié)而被收集，形成ICE。ICE集電結(jié)反偏，有少子形成的反向電流ICBO。ICBO后一頁前一頁返回第34頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二(3)三極管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律IC=ICE+ICBOICEICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOIB=IBE-ICBOIBEICE與IBE之比稱為共發(fā)射極電流放大倍數(shù)集－射極穿透電流,溫度ICEO(常用公式)若IB=0,則

ICICE0第35頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二3.特性曲線即管子各電極電壓與電流的關(guān)系曲線，是管子內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)的外部表現(xiàn)，反映了晶體管的性能，是分析放大電路的依據(jù)。為什么要研究特性曲線：

1）直觀地分析管子的工作狀態(tài)

2）合理地選擇偏置電路的參數(shù)，設(shè)計(jì)性能良好的電路重點(diǎn)討論應(yīng)用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線后一頁前一頁返回第36頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二實(shí)驗(yàn)線路輸入回路輸出回路發(fā)射極是輸入、輸出回路的公共端EBICmAAVUCEUBERBIBECV共發(fā)射極電路后一頁前一頁返回第37頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二（1）輸入特性IB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE1V特點(diǎn):非線性死區(qū)電壓：硅管0.5V，鍺管0.2V。工作壓降：硅UBE0.6~0.7V,鍺UBE0.2~0.3V。后一頁前一頁返回第38頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二（2）輸出特性IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A當(dāng)UCE大于一定的數(shù)值時(shí)，IC只與IB有關(guān)，即IC=IB。后一頁前一頁此區(qū)域滿足IC=IB

稱為線性區(qū)（放大區(qū)），具有恒流特性。返回第39頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A

UCEUBE,集電結(jié)正偏，IBIC，稱為飽和區(qū)。

深度飽和時(shí)硅管UCES0.3V此區(qū)域中IC受UCE的影響較大后一頁前一頁返回第40頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域中:IB=0,IC

=ICEO,UBE

<

死區(qū)電壓，稱為截止區(qū)。后一頁前一頁跳轉(zhuǎn)為可靠截止，常取發(fā)射結(jié)零偏壓或反偏壓。返回第41頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二4.主要參數(shù)前面的電路中，三極管的發(fā)射極是輸入輸出的公共點(diǎn)，稱為共射接法。相應(yīng)地還有共基、共集接法。直流電流放大系數(shù)：（1）電流放大系數(shù)和工作于動(dòng)態(tài)的三極管，真正的信號(hào)是疊加在直流上的交流信號(hào)?；鶚O電流的變化量為IB，相應(yīng)的集電極電流變化為IC。交流電流放大系數(shù)：一般小功率三極管大功率三極管后一頁前一頁返回第42頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二例：UCE=4.7V時(shí)，IB=30A,IC=1.48mA；IB=45A,IC=2.2mA。在以后的計(jì)算中，一般作近似處理：=后一頁前一頁返回第43頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二（2）集-基極反向飽和電流

ICBO后一頁前一頁返回（3）集-射極穿透電流ICEO（4）集電極最大允許電流ICM（5）集-射極反向擊穿電壓BU(BR)CEO（6）集電極最大允許耗散功耗PCM第44頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二ICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作區(qū)由三個(gè)極限參數(shù)可畫出三極管的安全工作區(qū)后一頁前一頁返回第45頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二晶體管參數(shù)與溫度的關(guān)系1、溫度每增加10C，ICBO增大一倍。硅管優(yōu)于鍺管。2、溫度每升高1C，UBE將減小–（2~2.5）mV，即晶體管具有負(fù)溫度系數(shù)。3、溫度每升高1C，增加0.5%~1.0%。后一頁前一頁返回第46頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二放大的概念:放大的目的是將微弱的變化信號(hào)放大成較大的信號(hào)。后一頁

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)。返回7.2基本放大電路第47頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二Au本章主要討論電壓放大電路，同時(shí)介紹功率放大電路。放大電路可以用有輸入端口和輸出端口的四端網(wǎng)絡(luò)表示，如下圖。后一頁前一頁uotuituo+–ui+–返回第48頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二7.1.1放大電路的組成及工作原理RBEBRCC1C2T++ECuo+–ui+–RSes+–RL++––1.電路組成后一頁前一頁返回參考點(diǎn)ui+–uo+–第49頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二RBEBRCC1C2T++ECuo+–ui+–RSes+–RL++––2.元件作用放大元件,iC=iB。要保證集電結(jié)反偏,發(fā)射結(jié)正偏,使T工作在放大區(qū)。使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)幕鶚O電流?；鶚O電源與基極電阻后一頁前一頁返回參考點(diǎn)第50頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二RBEBRCC1C2T++ECuo+–ui+–RSes+–RL++––2.元件作用集電極電源，為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。集電極電阻，將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。耦合電容隔離輸入、輸出與放大電路直流的聯(lián)系，同時(shí)使信號(hào)順利輸入、輸出。信號(hào)源負(fù)載后一頁前一頁返回第51頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二單電源供電時(shí)常用的畫法后一頁前一頁RBEBRCC1C2T++ECuo+–ui+–RSes+–RL++––可以省去RB參考點(diǎn)+UCC輸入輸出返回第52頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二(1)放大倍數(shù)放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)+-信號(hào)源Au放大電路+-+_RoRL+_Ri(2)輸入電阻(3)輸出電阻第53頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二(4)通頻帶：通常將放大倍數(shù)在高頻和低頻段分別下降為中頻段放大倍數(shù)的1/時(shí)，所包括的頻率范圍。通頻帶f|Au

|0.707|Auo||Auo|O第54頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二3.共射放大電路的電壓放大作用后一頁前一頁uBEtiBtiCtUBEIBICUCE無輸入信號(hào)(ui

=0)時(shí)RCC1C2+++UCCRBiBiCuCEui+–uo+–uBE+–+–

uo=0uC1=UBEuC2=UCEuCEt返回第55頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二3.共射放大電路的電壓放大作用uBEtuitiBtiCtuCEtuotUBEIBICUCE？無輸入信號(hào)時(shí)有輸入信號(hào)時(shí)

uCE=VCC－iCRC

后一頁前一頁

uo=0uC1=UBEuC2=UCE

uo

0uC1

UBEuC2UCERCC1C2+++UCCRBiBiCuCEui+–uo+–uBE+–+–返回第56頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二結(jié)論：1）無輸入信號(hào)電壓時(shí)，三極管各電極都是恒定的電壓和電流:IB、UBE和IC、UCE。(IB、UBE)和(IC、UCE

)分別對應(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)。IBUBEQIBUBEICUCEQUCEIC后一頁前一頁返回第57頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二2）加上輸入信號(hào)電壓后，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(gè)交流量，但方向始終不變。iCtiCtIC+iCtic集電極電流直流分量交流分量靜態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析后一頁前一頁返回第58頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二3）若參數(shù)選取得當(dāng)，輸出電壓可比輸入電壓大，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差180°,即共發(fā)射極電路具有反相作用。uituot后一頁前一頁返回第59頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二3.實(shí)現(xiàn)放大的條件1）晶體管必須工作在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。2）正確設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，使整個(gè)波形處于放大區(qū)。3）輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電流。4）輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的集電極電壓，經(jīng)電容耦合只輸出交流信號(hào)。后一頁前一頁返回第60頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二4、直流通路和交流通路因電容對交、直流的作用不同。在放大電路中如果電容的容量足夠大，可以認(rèn)為它對交流分量不起作用，即對交流短路。而對直流可以看成開路。這樣，交直流所走的通路是不同的。直流通路：無信號(hào)時(shí)電流（直流電流）的通路，用來計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。交流通路：有信號(hào)時(shí)交流分量（變化量）的通路，用來計(jì)算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等動(dòng)態(tài)參數(shù)。后一頁前一頁返回第61頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二例：畫出下圖放大電路的直流通路直流通路直流通路用來計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)Q(IB

、IC

、UCE)對直流信號(hào)電容C可看作開路（即將電容斷開）斷開斷開+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIBIE+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE第62頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二RBRCuiuORLRSes++–+––對交流信號(hào)(有輸入信號(hào)ui時(shí)的交流分量)

XC0，C可看作短路。忽略電源的內(nèi)阻，電源的端電壓恒定，直流電源對交流可看作短路。短路短路對地短路交流通路用來計(jì)算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等動(dòng)態(tài)參數(shù)。+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE第63頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二7.2.2放大電路的分析靜態(tài)：放大電路無交流信號(hào)輸入（ui=0）時(shí)的工作狀態(tài)。后一頁前一頁分析方法：估算法、圖解法所用電路：放大電路的直流通路設(shè)置 Q點(diǎn)的目的：

1）使放大電路不失真的放大信號(hào)；

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。返回一、靜態(tài)分析第64頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二1.估算法：1）根據(jù)直流通路估算IBRBRCIB

RB稱為偏置電阻，IB稱為偏置電流。后一頁前一頁+UCCUBE+–返回第65頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二RBRC+UCC2）根據(jù)直流通道估算UCE、ICIC根據(jù)電流放大作用后一頁前一頁UCE+–返回第66頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二RBRCIB+UCCIC后一頁前一頁例1：用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。已知：VCC=12V，RC=4K，RB=300K，=37.5。解：請注意電路中IB和IC的數(shù)量級(jí)UCE+–UBE+–返回第67頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二ICRB+UCCREIB例2：用估算法計(jì)算圖示電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。跳轉(zhuǎn)后一頁前一頁UCE+–UBE+–返回第68頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二2.圖解法：輸入特性曲線上交點(diǎn)Q的坐標(biāo)(IB、UBE)

即為所求靜態(tài)工作點(diǎn)。IBUBEQIBUBEUBE=VCC–IBRB由輸入特性確定IB和UBE后一頁前一頁RBRCIBICUCE+–UBE+–+UCC用作圖的方法確定靜態(tài)值

IB一般用估算法確定返回第69頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二2.圖解法：ICUCE由輸出特性確定IC和VCC。UCE=UCC–ICRC直流負(fù)載線直流負(fù)載線斜率后一頁前一頁RBRCIBICUCE+–UBE+–+UCCUCCQ直流負(fù)載線方程由IB確定的那條輸出特性與直流負(fù)載線的交點(diǎn)就是Q點(diǎn)返回第70頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二二、動(dòng)態(tài)分析后一頁前一頁動(dòng)態(tài)：放大電路有交流信號(hào)輸入（ui0）時(shí)的工作狀態(tài)。動(dòng)態(tài)分析:

計(jì)算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等。對象：各極電壓和電流的交流分量。目的：找出它們與電路參數(shù)的關(guān)系，為設(shè)計(jì)打基礎(chǔ)。分析方法：微變等效電路法，圖解法（略）所用電路：放大電路的交流通路返回第71頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二微變等效電路法1）輸入回路iBuBE當(dāng)信號(hào)很小時(shí)，將輸入特性在小范圍內(nèi)近似線性。對輸入的小交流信號(hào)而言，三極管相當(dāng)于電阻。rbe稱為晶體管輸入電阻。對于小功率三極管：rbe的量級(jí)從幾百歐到幾千歐。后一頁前一頁1.三極管的微變等效電路UBEIB返回第72頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二2）輸出回路iCuCE所以：輸出端相當(dāng)于一個(gè)受ib控制的電流源。后一頁前一頁ICUCE特性曲線近似平行輸出端還要并聯(lián)一個(gè)大電阻rce。rce愈大，恒流特性愈好rce稱為晶體管輸出電阻返回第73頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二ibicicBCEibib

rceCrbeBE晶體三極管微變等效電路后一頁前一頁ube+-uce+-ube+-uce+-rce很大，一般忽略。返回第74頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二2.放大電路的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后一頁前一頁分析時(shí)假設(shè)輸入為正弦交流，所以等效電路中的電壓與電流可用相量表示。RBRCuiuoRL++-rbeibibicRBRCRLEBCui+-uo+-rbeRBRCRL+--+返回第75頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算：負(fù)載電阻越小，放大倍數(shù)越小。后一頁前一頁放大倍數(shù)與靜態(tài)IE有關(guān)。rbeRBRCRL+--+返回第76頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算后一頁前一頁rbeRCRLRE++--返回第77頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二4.輸入電阻的計(jì)算放大電路對信號(hào)源來說，是一個(gè)負(fù)載，其大小可以用一個(gè)輸入電阻(等效電阻)來表示。定義：輸入電阻是動(dòng)態(tài)電阻后一頁前一頁Au放大電路+-信號(hào)源+-放大電路+-信號(hào)源+-返回第78頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二輸入電阻是表明放大電路從信號(hào)源吸取電流大小的參數(shù)。電路的輸入電阻越大，從信號(hào)源取得的電流越小，因此一般總是希望得到較大的的輸入電阻。rbeRBRCRL+--+后一頁前一頁返回第79頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二rbeRCRLRE++--后一頁前一頁返回第80頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二

5.輸出電阻的計(jì)算對于負(fù)載而言，放大電路相當(dāng)于信號(hào)源，可以將它進(jìn)行戴維寧等效，等效電源的內(nèi)阻就是輸出電阻。+_RLr0+_Au+_RL放大電路RS+_后一頁前一頁返回第81頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二輸出電阻的定義：輸出電阻是動(dòng)態(tài)電阻，與負(fù)載無關(guān)。后一頁前一頁+_無源網(wǎng)絡(luò)將信號(hào)源短路負(fù)載RL開路Au+_RL放大電路RS+_+_ro返回第82頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二RL000rbeRBRC外加求ro的步驟：1）斷開負(fù)載RL2）令Ui=0或ES=03）外加電壓4）求共發(fā)射極放大電路輸出電阻共射極放大電路特點(diǎn)：

1.放大倍數(shù)高;2.輸入電阻低;3.輸出電阻高.++--后一頁前一頁返回第83頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二

6.非線性失真：如果Q設(shè)置不合適，管子進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)，將造成非線性失真。如果Q設(shè)置過高，管子工作進(jìn)入飽和區(qū)，造成飽和失真，減小基極電流可消除失真。如果Q設(shè)置過低，管子工作進(jìn)入截止區(qū)，造成截止失真，增加基極電流可消除失真。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。后一頁前一頁返回第84頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二交流通路RBRCuiuORL++--RSeS+-ibicBCEii動(dòng)態(tài)分析圖解法是一條斜率為且通過Q點(diǎn)的直線稱為交流負(fù)載線所以交流負(fù)載線比直流負(fù)載更陡當(dāng)時(shí)，交直流負(fù)載重合第85頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二動(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)。第86頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二動(dòng)態(tài)分析圖解法電壓放大倍數(shù)將減小。QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQicibuiuoRL第87頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二非線性失真如果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第88頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二非線性失真若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。第89頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二7.3靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定合理設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)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)工作點(diǎn)常因外界條件的變化而發(fā)生變動(dòng)。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、電源電壓波動(dòng)等外部因素的影響下，將引起靜態(tài)工作點(diǎn)的變動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)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。后一頁前一頁返回第90頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二一、溫度變化對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響在固定偏置放大電路中上式表明，當(dāng)VCC和

RB一定時(shí)，IC與UBE、以及ICEO

有關(guān)，而這三個(gè)參數(shù)隨溫度而變化。

當(dāng)溫度升高時(shí)，

UBE、、ICBO

。溫度升高時(shí)，

IC將增加，使Q點(diǎn)沿負(fù)載線上移。后一頁前一頁返回第91頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二iCuCEQ溫度升高時(shí)，輸出特性曲線上移結(jié)論：當(dāng)溫度升高時(shí)，

IC將增加，使Q點(diǎn)沿負(fù)載線上移，容易使T進(jìn)入飽和區(qū)造成飽和失真，甚至引起過熱燒壞三極管。Q′固定偏置電路的Q點(diǎn)是不穩(wěn)定的，為此需要改進(jìn)偏置電路。當(dāng)溫度升高使IC增加時(shí)，能夠自動(dòng)減少IB，從而抑制Q點(diǎn)的變化，保持Q點(diǎn)基本穩(wěn)定。后一頁前一頁返回第92頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二二、分壓式偏置電路1.穩(wěn)定Q點(diǎn)的原理基極電位基本恒定，不隨溫度變化。后一頁前一頁RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IBVB++++UCCuiuo++––返回第93頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二集電極電流基本恒定，不隨溫度變化。2.分壓式偏置電路（1）穩(wěn)定Q點(diǎn)的原理后一頁前一頁RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IBVB++++UCCuiuo++––返回第94頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二參數(shù)的選擇從Q點(diǎn)穩(wěn)定的角度來看似乎I2、VB越大越好。但I(xiàn)2越大，RB1、RB2必須取得較小，將增加損耗，降低輸入電阻。而VB過高必使VE也增高，在UCC一定時(shí)，勢必使UCE減小，從而減小放大電路輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍。在估算時(shí)一般選?。篒2=（5~10）IB，VB=（5~10）UBE，RB1、RB2的阻值一般為幾十千歐。后一頁前一頁RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IBVB++++UCCuiuo++––返回第95頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二Q點(diǎn)穩(wěn)定的過程TUBEIBICVEICVB固定

RE:溫度補(bǔ)償電阻對直流：RE越大穩(wěn)Q效果越好；對交流：

RE越大交流損失越大,為避免交流損失加旁路電容CE。后一頁前一頁I1I2IBVB+++RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuo+–ui+–返回第96頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二2.靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算估算法:后一頁前一頁RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IBVB++++UCCuiuo++––返回第97頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二3.動(dòng)態(tài)分析對交流CE將RE短路，RE不起作用，Au，ri，ro與固定偏置電路相同。如果去掉CE，Au，ri，ro

？后一頁前一頁I1I2IBVB+++RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuo+–ui+–旁路電容返回第98頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二去掉CE后的微變等效電路如果去掉CE，Au，ri，ro怎樣？+UCC短路對地短路后一頁前一頁C1RB1RCC2RB2RERLuo+–ui+–rbeRCRLRE++--返回第99頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二去掉CE后的微變等效電路Au減小無旁路電容CE有旁路電容CE(1)電壓放大倍數(shù)后一頁前一頁rbeRCRLRE+_+_返回第100頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二ri提高無旁路電容CE有旁路電容CEro不變(2)輸入電阻ri

和輸出電阻r0后一頁前一頁rbeRCRLRE+_+_返回第101頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二無旁路電容CE有旁路電容CEAu減小ri提高ro不變分壓式偏置電路后一頁前一頁返回第102頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二后一頁前一頁對信號(hào)源電壓的放大倍數(shù)？RS+–信號(hào)源RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuo++––返回第103頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二考慮信號(hào)源內(nèi)阻RS時(shí)后一頁前一頁跳轉(zhuǎn)信號(hào)源RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuo++––RS+–返回第104頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二7.4共集電極放大電路后一頁前一頁RB+UCCRCC1C2RERLuiuo++––++返回第105頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二求Q點(diǎn)：RB+UCCRCRE直流通路一、靜態(tài)分析：后一頁前一頁返回RB+UCCRCC1C2RERLuiuo++––++第106頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二二、動(dòng)態(tài)分析1.電壓放大倍數(shù)

電壓放大倍數(shù)

且輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故稱電壓跟隨器。rbeRERL++––后一頁前一頁返回第107頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二2.輸入電阻后一頁前一頁rbeRERL++––輸入電阻高，對前級(jí)有利。ri與負(fù)載有關(guān)返回第108頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二3.輸出電阻置0射極輸出器的輸出電阻很小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。后一頁前一頁rbeRERLRs++ro返回第109頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二3.輸出電阻斷開負(fù)載電阻，用加壓求流法求輸出電阻。置0后一頁前一頁+RsrbeRERL+ro返回第110頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二一般所以后一頁前一頁RsrbeRE+_射極輸出器的輸出電阻很小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。返回第111頁，共126頁，2023年，2月20日，星期二共集放大電路（射極輸出器）的特點(diǎn)：