南京工业大学 电工电子学C ch4 分立元件放大电路

1、2021-6-20电工电子学B 分立元件放大电路 南京工业大学信息科学与工程学院电子系南京工业大学信息科学与工程学院电子系 第四章 2021-6-20电工电子学B 1、半导体器件、半导体器件 2、基本放大电路、基本放大电路 3、放大电路中静态工作点的稳定、放大电路中静态工作点的稳定 4、共集电极放大电路、共集电极放大电路 5、多级放大电路、多级放大电路 第四章第四章 分立元件放大电路分立元件放大电路 2021-6-20电工电子学B 基本要求基本要求 理解半导体二极管、稳压二极管、理解半导体二极管、稳压二极管、 晶体三极管和晶体三极管和MOS场效应管的工作原理场效应管的工作原理 和主要参数；理解

2、放大电路的基本性能和主要参数；理解放大电路的基本性能 指标；掌握共射极、共集电极单管放大指标；掌握共射极、共集电极单管放大 电路静态工作点的作用和微变等效电路电路静态工作点的作用和微变等效电路 的分析方法；了解多级放大的概念。的分析方法；了解多级放大的概念。 2021-6-20电工电子学B 重点重点 理解半导体二极管、稳压二极管、晶体理解半导体二极管、稳压二极管、晶体 三极管三极管 的工作原理和主要参数；理解放的工作原理和主要参数；理解放 大电路的基本性能指标；掌握共射极的大电路的基本性能指标；掌握共射极的 微变等效电路分析方法微变等效电路分析方法 。 难点难点 PN结的单向导电性，微变等效电

3、路分析结的单向导电性，微变等效电路分析 方法。方法。 2021-6-20电工电子学B 第一节第一节 半导体器件半导体器件 PN PN结结 半导体二极管半导体二极管 晶体三极管晶体三极管 场效应管场效应管 2021-6-20电工电子学B 一、一、PNPN结结 本征半导体本征半导体 杂质半导体杂质半导体 PNPN结的形成结的形成 PNPN结的单向导电性结的单向导电性 2021-6-20电工电子学B 半导体半导体: 导电能力介于导体和绝缘体之间的材料称导电能力介于导体和绝缘体之间的材料称 为半导体。最常用的半导体为硅和锗。为半导体。最常用的半导体为硅和锗。 1 1、本征半导体、本征半导体 半导体导电

4、性能的特点半导体导电性能的特点: 热敏性热敏性: :温度升高导电能力增强；温度升高导电能力增强； 光敏性光敏性: :光照增强导电能力增强；光照增强导电能力增强； 掺杂后导电能力剧增。掺杂后导电能力剧增。 2021-6-20电工电子学B 本征半导体本征半导体: 完全纯净、具有晶体结构的半导体。完全纯净、具有晶体结构的半导体。 本征半导体的导电性能本征半导体的导电性能: (1)在绝对在绝对0度和没有外界影响时度和没有外界影响时, 共价键中的价共价键中的价 电子被束缚很紧电子被束缚很紧,本征半导体中无载流子的存在本征半导体中无载流子的存在, 具有绝缘体的性能。具有绝缘体的性能。 (2)在常温下（温度

5、升高）使一些价电子获得足够在常温下（温度升高）使一些价电子获得足够 的能量而脱离共价键的束缚，成为的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子自由电子，同，同 时共价键上留下一个空位，称为时共价键上留下一个空位，称为空穴空穴-本征激发本征激发. 2021-6-20电工电子学B 本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。 +4+4 +4+4 自由电子自由电子 空穴空穴 束缚电子束缚电子 2021-6-20电工电子学B 2 2、杂质半导体、杂质半导体 本征半导体由于载流子数量极少，因此本征半导体由于载流子数量极少，因此 导电能力很低。导电能力很低。 掺入有用杂质的半

6、导体叫杂质半导体。掺入有用杂质的半导体叫杂质半导体。 N N型半导体型半导体 P P型半导体型半导体 2021-6-20电工电子学B 返回返回 2021-6-20电工电子学B 2021-6-20电工电子学B 3、PN结的形成结的形成 多子的扩散运动多子的扩散运动 内电场内电场E 少子的漂移运动少子的漂移运动 浓度浓度 差差 P 型半导体型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + N 型半导体型半导体 空间电荷区空间电荷区 空间电荷区也称空间电荷区也称 PN 结结 2021-6-20电工电子学B PN结的形成: 当型半导体和型半导体结

7、合在当型半导体和型半导体结合在 一起的时侯，由于交界面处存在载流子一起的时侯，由于交界面处存在载流子 浓度的差异浓度的差异多子扩散多子扩散产生产生空间电荷空间电荷 区区和和内电场内电场内电场阻碍多子扩散，有内电场阻碍多子扩散，有 利少子漂移利少子漂移. 当扩散运动和漂移运动达到动态平当扩散运动和漂移运动达到动态平 衡时，交界面形成稳定的空间电荷区，衡时，交界面形成稳定的空间电荷区， 即结。即结。 2021-6-20电工电子学B 4、PN结的单向导电性结的单向导电性 PN 结加正向电压（正向偏置，结加正向电压（正向偏置，P 接正、接正、N接接 负负 ）时，）时， PN 结处于正向导通状态，结处于

8、正向导通状态，PN 结正结正 向电阻较小，正向电流较大。向电阻较小，正向电流较大。 PN 结加反向电压（反向偏置，结加反向电压（反向偏置，P接负、接负、N接正接正 ） 时，时， PN 结处于反向截止状态，结处于反向截止状态，PN 结反向电结反向电 阻较大，反向电流很小。阻较大，反向电流很小。 2021-6-20电工电子学B 二、半导体二极管二、半导体二极管 二极管的结构和类型二极管的结构和类型 二极管的伏安特性二极管的伏安特性 二极管的主要参数二极管的主要参数 二极管的应用二极管的应用 稳压二极管稳压二极管 2021-6-20电工电子学B 1、二极管的结构和类型、二极管的结构和类型 将将PN结

9、加上相应的电极引线和管壳，就成为结加上相应的电极引线和管壳，就成为 半导体二极管。半导体二极管。 从从P区引出的电极称为阳极区引出的电极称为阳极 （正极），从（正极），从N区引出的电极称为阴极（负区引出的电极称为阴极（负 极）。极）。 按结构分二极管有点接触型和面接触型两类。按结构分二极管有点接触型和面接触型两类。 2021-6-20电工电子学B 图图 (c)(c)是二极管的表示符号。是二极管的表示符号。 箭头方向表示加正向电压时箭头方向表示加正向电压时 的正向电流的方向，逆箭头的正向电流的方向，逆箭头 方向表示不导通，体现了二方向表示不导通，体现了二 极管的单向导电性能，其极管的单向导电性能

10、，其文文 字符号为字符号为D D （c）符号）符号 2021-6-20电工电子学B 2、二极管的伏安特性、二极管的伏安特性 二极管的伏安特性是指二极管两端的二极管的伏安特性是指二极管两端的 电压和电压和流过管子流过管子的电流之间的关系。二极的电流之间的关系。二极 管本质上是一个管本质上是一个PN结，它具有单向导电性，结，它具有单向导电性， 分分正向特性正向特性和和反向特性反向特性两部分。两部分。 2021-6-20电工电子学B 2021-6-20电工电子学B 3、二极管的主要参数、二极管的主要参数 （1 1）最大整流电流）最大整流电流 IFM 二极管长期使用时所允许通过的最大正向平均电流。二极

11、管长期使用时所允许通过的最大正向平均电流。 （2 2）最高）最高 （3 3）最大）最大 指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向 电流大，说明管子的单向导电性差，电流大，说明管子的单向导电性差， 受温度的影响受温度的影响， 温度越高反向电流越大。温度越高反向电流越大。 2021-6-20电工电子学B 4、二极管的应用、二极管的应用 二极管的应用范围很广，主要二极管的应用范围很广，主要 都是利用它的单向导电性实现都是利用它的单向导电性实现整流、整流、 检波、限幅、箝位、开关、元件保护、检波、限幅、箝位、开关、元件保护、 温度补偿等。温度补偿等。 2

12、021-6-20电工电子学B 定性分析：定性分析：判断二极管的工作状态判断二极管的工作状态 导通导通 截止截止 否则，正向管压降否则，正向管压降 硅硅0 0.60.7V 锗锗0.20.3V 分析方法：分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位将二极管断开，分析二极管两端电位 的高低或所加电压的高低或所加电压UD的正负。的正负。 若若 V阳 阳 V阴阴或 或 UD为正，二极管导通（正向偏置）为正，二极管导通（正向偏置） 若若 V阳 阳 8V 二极管导通，可看作短路二极管导通，可看作短路 uo = 8V ui UD1 VD2 优先导通，优先导通， VD1截止。截止。 若忽略管压降，二极管可看作短路

13、，若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB = 0 V VD 6V 12V 3k B A VD2 mA4 3 12 2 D I VD1承受反向电压为承受反向电压为6 V 流过流过VD2 的电流为的电流为 例例2 2 2021-6-20电工电子学B 返回返回 5、稳压二极管、稳压二极管 2021-6-20电工电子学B Z Z I U Z r Z r 2021-6-20电工电子学B 三、晶体三极管三、晶体三极管 三极管的结构与类型三极管的结构与类型 三极管的放大原理三极管的放大原理 三极管的特性曲线三极管的特性曲线 三极管的主要参数三极管的主要参数 2021-6-20电工电子学B 结构与类型结构与类

14、型 后一页后一页前一页前一页 返回返回 2021-6-20电工电子学B 后一页后一页前一页前一页 返回返回 2021-6-20电工电子学B 三极管的连接方式三极管的连接方式: : 方式信号输入 端 输出端共同端 共基极发射极集电极基极 共发射极基极集电极发射极 共集电极基极发射极集电极 2021-6-20电工电子学B 2 2、电流分配关系和放大原理、电流分配关系和放大原理 B E C N N P EB RB EC RC 三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件 发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏 从电位的角度看：从电位的角度看： NPN 发射结正偏发射结正偏 VBVE 集电结反偏集电

15、结反偏 VCVB 2021-6-20电工电子学B IB(mA) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 IC(mA)0.001 0.70 1.50 2.30 3.10 3.95 IE(mA)0.001 0.72 1.54 2.36 3.18 4.05 通过实验及测量结果，得通过实验及测量结果，得 BCE III IC(或或IE)比比IB大得多，大得多，(如如 表中第三、四列数据表中第三、四列数据) 5.37 04.0 50.1 B C I I 3.38 06.0 30.2 I I B C 2021-6-20电工电子学B 40 04. 006. 0 50. 130. 2 B C I

16、 I 晶体管的电流放大作用：晶体管的电流放大作用：IB的微小变化可以的微小变化可以 引起引起IC的较大变化的较大变化(第三列与第四列的电流增第三列与第四列的电流增 量比量比)。 实质实质:用一个微小电流的变化去控制一个用一个微小电流的变化去控制一个 较大电流的变化，是较大电流的变化，是电流控制电流的放大电流控制电流的放大 器件。器件。 电流放大倍数电流放大倍数 2021-6-20电工电子学B 小结：小结： 在晶体管中，不仅在晶体管中，不仅I IC C比比I IB B大很多；当大很多；当 I IB B有微小变化时还会引起有微小变化时还会引起I IC C的较大变的较大变 化化 晶体管放大的外部条件

17、发射结必晶体管放大的外部条件发射结必 须正向偏置，集电结必须反向偏置须正向偏置，集电结必须反向偏置 晶体管是晶体管是电流控制电流的放大电流控制电流的放大器件器件 2021-6-20电工电子学B 3 3、 特性曲线特性曲线 三极管的伏安特性反映了三极管电极之间三极管的伏安特性反映了三极管电极之间 电压和电流的关系。要正确使用三极管必须了电压和电流的关系。要正确使用三极管必须了 解其伏安特性。解其伏安特性。 后一页后一页前一页前一页 返回返回 输入特性输入特性 输出特性输出特性 2021-6-20电工电子学B 实验线路实验线路 输入回路输入回路 输出回路输出回路 EB IC mA A V UCE

18、UBE RB IB EC V 共发射极电路共发射极电路 2021-6-20电工电子学B （1 1） 输入特性输入特性 IB( A) UBE(V) 20 40 60 80 0.40.8 UCE 1V 常常数数 CE U BEB UfI)( 特点特点:非线性非线性 死区电压：死区电压： 硅管硅管0.50.5V， 锗管锗管0.20.2V。 工作压降：工作压降： 硅硅U UBE BE 0.6 0.60.7V0.7V 锗锗U UBE BE 0.2 0.20.30.3V 2021-6-20电工电子学B （2 2） 输出特性输出特性 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V)3 6912 IB=0 20

19、A 40 A 60 A 80 A 100 A 当当U UCE CE 大于一 大于一 定的数值时，定的数值时， I IC C只与只与I IB B有关，有关， 即即I IC C= = I IB B。 常常数数 B I CEC UfI)( 此区域满足此区域满足 IC= IB 称为称为 线性区（线性区（放放 大区大区），具），具 有恒流特性。有恒流特性。 2021-6-20电工电子学B IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V)3 6912 IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A UCE UBE, ,集电结正集电结正 偏，偏， IB IC， ，称为 称为饱和饱和 区区。 此区此

20、区 域中域中IC 受受UCE 的影响的影响 较大较大 返回返回 2021-6-20电工电子学B IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V)3 6912 IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A 此区域中此区域中: : IB= 0,UBE 死死 区电压，称为区电压，称为截截 止区止区。 为可靠截止，为可靠截止， 常取发射结零偏常取发射结零偏 压或反偏压。压或反偏压。 2021-6-20电工电子学B 输出特性可划分为三个区，分别代表晶体输出特性可划分为三个区，分别代表晶体 管的三种工作状态。管的三种工作状态。 1 1）放大区放大区( (线性区，具有恒流特性线性区，具有恒流特性

21、) )放大状态放大状态 I IC C = = I IB B ，发射结正偏、集电结反偏。 ，发射结正偏、集电结反偏。 2 2）截止区（晶体管处于截止状态）开关断开）截止区（晶体管处于截止状态）开关断开 I IB B=0=0，I IC C 0 0，U UBE BE UGS（ （th）时，出现 时，出现N N沟道沟道 当栅源电压当栅源电压UGS达到一定数达到一定数 值时。这些电子在栅极附近的值时。这些电子在栅极附近的P 型硅片表面形成一个型硅片表面形成一个N型薄层，型薄层， 将漏极和源极沟通，称为将漏极和源极沟通，称为N沟道。沟道。 由于此沟道是由栅源电压感应由于此沟道是由栅源电压感应 产生的，所以

22、又称为感生沟通，产生的，所以又称为感生沟通， 显然，栅源电压愈强，感生沟显然，栅源电压愈强，感生沟 道（反型层）愈厚，沟道电阻道（反型层）愈厚，沟道电阻 愈小。这种在愈小。这种在UGS=0时没有导电时没有导电 沟道，而必须依靠栅源电压才沟道，而必须依靠栅源电压才 能形成感生沟道的场效应管，能形成感生沟道的场效应管， 称为增强型绝缘栅场效应管。称为增强型绝缘栅场效应管。 2021-6-20电工电子学B 增强型场效应管只有在增强型场效应管只有在UGS UGS（ （th） 时，调节时，调节UGS，改变导电沟道的厚度，从，改变导电沟道的厚度，从 而在相同的而在相同的UDS 作用下，有效的控制漏极作用下

23、，有效的控制漏极 电流电流ID的大小。的大小。 工作原理总结：工作原理总结： 2021-6-20电工电子学B 3、特性曲线、特性曲线 漏极特性曲线漏极特性曲线 输出特性输出特性 转移特性曲线转移特性曲线 输入特性输入特性 2021-6-20电工电子学B （1）漏极特性曲线）漏极特性曲线 输出特性输出特性 漏极特性曲线漏极特性曲线 是指在一定的栅是指在一定的栅 源电压源电压UGS作用作用 下，漏极电流下，漏极电流ID 与漏源电压与漏源电压UDS 之间的的关系曲之间的的关系曲 线：线： 漏极特性曲线漏极特性曲线 constUDSD GS UfI | )( 2021-6-20电工电子学B 从曲线可以

24、看出：该曲线可以分为从曲线可以看出：该曲线可以分为 四个区：即：可变电阻区、恒流区和截四个区：即：可变电阻区、恒流区和截 止区。止区。 漏极特性曲线漏极特性曲线 可变电阻区可变电阻区 在此区域内，在此区域内， UDS很小，导电沟很小，导电沟 道主要受道主要受UGS的控的控 制。制。 2021-6-20电工电子学B 漏极特性曲线漏极特性曲线 当当U UGS GS U UGS GS（thth）时，如图所示，外 时，如图所示，外 加较小的加较小的U UDS DS时，漏极电流 时，漏极电流I ID D将随将随U UDS DS上 上 升而迅速增大。升而迅速增大。 2021-6-20电工电子学B 恒流区恒

25、流区 漏极特性曲线漏极特性曲线 当当UDS较大时，较大时， 出现夹断区，出现夹断区，ID趋趋 于饱和。于饱和。 2021-6-20电工电子学B 这是因为导电沟道这是因为导电沟道 中存在电位梯度，因中存在电位梯度，因 此沟道的厚度是不均此沟道的厚度是不均 匀的，靠近源端的厚，匀的，靠近源端的厚， 靠近漏端的薄。当靠近漏端的薄。当UDS 增大到一定数值时增大到一定数值时(如如 图所示图所示)，靠近漏端被，靠近漏端被 夹断，形成一夹断区。夹断，形成一夹断区。 沟道被夹断后，如沟道被夹断后，如UDS 再上升。再上升。ID趋于饱和。趋于饱和。 2021-6-20电工电子学B 夹断区（截止区）夹断区（截止

26、区） 漏极特性曲线 当当UGS UGS（ （th）时，反型层导电沟道被完全 时，反型层导电沟道被完全 夹断，夹断，ID=0，场效应管处于截止状态。，场效应管处于截止状态。 2021-6-20电工电子学B （2）转移特性曲线）转移特性曲线输入特性输入特性 constUGSD DS UfI | )( 2021-6-20电工电子学B 4、主要参数、主要参数 开启电压开启电压U UGS GS（thth） 低频跨导低频跨导g gm m 最大漏源电压最大漏源电压BUBUDS DS 漏极最大耗散功率漏极最大耗散功率P PDSM DSM 2021-6-20电工电子学B 放大电路的功能：将微弱的电信号加以 放大

27、，在输出端输出一个与输入信号波 形相同而幅值增大的信号。 放大电路的性能指标：电压放大倍数、 输入电阻、输出电阻、通频带、非线性 失真等。 第二节第二节 基本放大电路基本放大电路 2021-6-20电工电子学B 参考点参考点 一、放大电路的组成及工作原理一、放大电路的组成及工作原理 2021-6-20电工电子学B 后一页后一页前一页前一页 返回返回 2021-6-20电工电子学B 2021-6-20电工电子学B RB +UCC 2021-6-20电工电子学B 3. 工作原理工作原理 2021-6-20电工电子学B uBE t ui t iB t iC t uCE t uo t UBEIB IC

28、UCE？ 无输入信号时无输入信号时 动态动态:加有输入信号时加有输入信号时 uCE= VCC iC RC 2021-6-20电工电子学B 1）静态时，三极管各电极都是恒定的电压和电）静态时，三极管各电极都是恒定的电压和电 流流: :IB、UBE和和 IC、UCE 。 ( (IB、UBE) ) 和和( ( IC、UCE ) )分别对应于输入、分别对应于输入、 输出特性曲线上的一个点称为输出特性曲线上的一个点称为静态工作点静态工作点。 IB UBE Q IB UBE IC UCE Q UCE IC 后一页后一页前一页前一页 返回返回 2021-6-20电工电子学B 2）动态时，各电极电流和电压的大

29、小均发生了）动态时，各电极电流和电压的大小均发生了 变化，都在直流量的基础上叠加了一个交流量。变化，都在直流量的基础上叠加了一个交流量。 iC t iC t IC + iC t ic 集电极电流集电极电流 直流分量直流分量 交流分量交流分量 静态分析静态分析 动态分析动态分析 2021-6-20电工电子学B 3）若参数选取得当，输出电压可比输入电压大，）若参数选取得当，输出电压可比输入电压大， 即电路具有电压放大作用。即电路具有电压放大作用。 4）输出电压与输入电压在相位上相差）输出电压与输入电压在相位上相差180,即即 共发射极电路具有反相作用。共发射极电路具有反相作用。 ui t uo t

30、 2021-6-20电工电子学B 二、放大电路的分析二、放大电路的分析 静态分析（确定静态工作点）： 估算法、图解法 动态分析（计算放大电路的性能指标）： 微变等效电路法、图解法 2021-6-20电工电子学B 1、静态分析 （1）估算法求 步骤： 1）画出直流通路 2）根据直流通路估算）根据直流通路估算 IB 3）估算）估算IC 4）根据直流通路）根据直流通路估算估算UCE 2021-6-20电工电子学B C看作开路看作开路 开路开路 直流通路直流通路 开路开路 VT + RB +UCC RC 后一页后一页前一页前一页 +UCC RC C1 C2 + RB uo RL + - + - 1）画

31、出直流通路）画出直流通路 直流通路：无信号时直流电流的通路直流通路：无信号时直流电流的通路 2021-6-20电工电子学B 2 2）根据直流通路估算）根据直流通路估算 IB RBRC IB B BECC B R UU IKVL 由由 B CC R U7 . 0 B CC R U RB称为称为 偏置电阻偏置电阻，IB 称为称为 偏置电流偏置电流。 2021-6-20电工电子学B RBRC +UCC 4 4）根据直流通道估算）根据直流通道估算UCE IC 根据电流放大作用根据电流放大作用 后一页后一页前一页前一页 BC II B I CCCCCE :KVLRIUU 由由返回返回 3）估算）估算 I

32、C 2021-6-20电工电子学B RBRC IB +UCC IC 例例1：用估算法计算静态工作点。：用估算法计算静态工作点。 已知：已知：UCC=12V，RC=4K ，RB=300K ， =37.5。 解：解： 请注意电路中请注意电路中IB和和 IC的数量级的数量级 A40 300 12 R U I B CC B mA5 . 104. 05 .37 BC II V645 . 112 CCCCCE RIUU 2021-6-20电工电子学B IC RB +UCC RE IB 例例2：用估算法计算图示电路的静态工作点。：用估算法计算图示电路的静态工作点。 后一页后一页前一页前一页 ECCC RIU

33、U CE EB BECC B ) 1(RR UU I BC II EBBEBB EEBEBBCC ) 1 ( RIURI RIURIU 2021-6-20电工电子学B （2 2） 图解法：图解法： 直流偏置线与直流偏置线与输入特性曲线输入特性曲线交点交点Q的坐标的坐标( (IB、UBE) ) 即为所求即为所求 静态工作点静态工作点。 IB UBE QIB UBE UBE = UCCIBRB直流偏置线 直流偏置线 常数常数 CE BEB U UfI)( 由电路特性和晶体管的输入由电路特性和晶体管的输入 特性确定特性确定IB 和和UBE 后一页后一页前一页前一页 RBRC IB IC +UCC 返

34、回返回 UCC UCC/RB 2021-6-20电工电子学B IC UCE B BE CC B R UV I 由电路特性和输出特性确定由电路特性和输出特性确定IC 和和VCC。 常常数数 B I CEC UfI)( UCE =UCCICRC 直流负载线直流负载线 后一页后一页前一页前一页 RBRC IB IC +UCC C CC R U Q 返回返回 2021-6-20电工电子学B 2、动态分析 2021-6-20电工电子学B rbe的量级从几百欧到几千欧。的量级从几百欧到几千欧。 1 1）输入回路）输入回路 iB uBE 当信号很小时，当信号很小时， 将输入特性在小范将输入特性在小范 围内近

35、似线性。围内近似线性。 b be B BE be i u I U r 对输入的小交流对输入的小交流 信号而言，三极管信号而言，三极管 相当于电阻。相当于电阻。rbe称称 为晶体管输入电阻。为晶体管输入电阻。 对于小功率三极管：对于小功率三极管： )( )(26 )1 (200 mAI mV r E be 2021-6-20电工电子学B 2 2）输出回路）输出回路 iC uCE )( bBcCC iIiIi bB iI 所以：所以： bc ii 输出端相当于一个受输出端相当于一个受 ib控制的电流源。控制的电流源。 后一页后一页前一页前一页 IC UCE 特性曲线特性曲线 近似平行近似平行 输出

36、端还要并联一个输出端还要并联一个 大电阻大电阻r rce ce。 。 BB I c ce I C CE ce i u I U r 返回返回 2021-6-20电工电子学B ib ic ic B C E ib ib rce C rbe B E 晶体三极管晶体三极管 微变等效电路微变等效电路 后一页后一页前一页前一页 ube + + - - uce + + - - ube + + - - uce + + - - r rce ce很大，一般忽略。 很大，一般忽略。 返回返回 2021-6-20电工电子学B 用微变等效电路法分析电路：用微变等效电路法分析电路： 画出交流通路 画出微变等效电路 求电压放

37、大倍数 求输入电阻 求输出电阻 2021-6-20电工电子学B 1)1)画交流通路画交流通路: :交流信号传输的路径交流信号传输的路径, ,信号信号 源单独作用的电路源单独作用的电路. . C短路短路,直流电源可看作对地短路。直流电源可看作对地短路。 后一页后一页前一页前一页 uo + - + - 返回返回 2021-6-20电工电子学B 交流通路交流通路 后一页后一页前一页前一页 RB RC ui uoRL + + - + - - 返回返回 2021-6-20电工电子学B 2)2)画出微变等效电路画出微变等效电路 将交流通路中的三极管用微变等效电路代替将交流通路中的三极管用微变等效电路代替

38、后一页后一页前一页前一页 + + + + - - + + - - + + - - rbeRB RCRL i U i I b I c I o U b I + + - - - - + + 返回返回 2021-6-20电工电子学B 3)3)求电压放大倍数：求电压放大倍数： bebi rIU Lco RIU be L u r R A LCL R/RR i o u U U A :定义定义 负载电阻越小，放大倍数越小。负载电阻越小，放大倍数越小。 LbR I rbeRBRCRL i U i I b I c I o U b I + + - - - - + + 2021-6-20电工电子学B 后一页后一页前一

39、页前一页 放大放大 电路电路 + + - - S E 信号源信号源 S Ri I i U + + - - i r i i i I U r 输入电阻输入电阻 返回返回 2021-6-20电工电子学B i i i I U r beB r/R be r bR i II U B rbeRB RCRL i U i I b I c I o U b I + + - - - - + + i r 后一页后一页前一页前一页 返回返回 2021-6-20电工电子学B + _ RL 0 U S U r0 + _ 后一页后一页前一页前一页 返回返回 2021-6-20电工电子学B RL0 0 0 rbeRBRC sE

40、. i I b I c I b I 外加外加 o I o U o I 共发射极放大电路共发射极放大电路 输出电阻输出电阻 共射极放大电路共射极放大电路 特点：特点： 1. 1. 放大倍数高放大倍数高; ; 2. 2. 输入电阻低输入电阻低; ; 3. 3. 输出电阻高输出电阻高. . o U 后一页后一页前一页前一页 返回返回 加压求流法步骤加压求流法步骤: RS 2021-6-20电工电子学B (2)图解法 步骤步骤: 1）根据）根据ui在输入特性曲线上求在输入特性曲线上求iB 2）画出交流负载线）画出交流负载线 3）由输出特性曲线和交流负载线）由输出特性曲线和交流负载线 求求iC和和uCE

41、 2021-6-20电工电子学B iB ib t ui uBE Q 60 20 1）根据）根据ui在输入特性曲线上求在输入特性曲线上求iB 2021-6-20电工电子学B RB RCRL ui uo 交流通路交流通路 CLL RRR/ LCE C Ru i 1 交流信号的变化沿着斜率为：交流信号的变化沿着斜率为： L R 1 的直线。的直线。 这条直线通过这条直线通过Q点，称为点，称为交流负载线交流负载线。 2）画出交流负载线）画出交流负载线 2021-6-20电工电子学B 交流负载线的作法交流负载线的作法 iC vCE EC C C R E Q IB 过过Q点作一条直线，斜率为：点作一条直线

42、，斜率为： L R 1 交流负载线交流负载线 2021-6-20电工电子学B uce与与ui反相！反相！ iC uCE ic t uce t 3）由输出特性曲线和交流负载线求）由输出特性曲线和交流负载线求iC和和uCE 2021-6-20电工电子学B iC uCE 可输出的可输出的 最大不失最大不失 真信号真信号 讨论讨论:静态工作点的选择与非线性失真静态工作点的选择与非线性失真 2021-6-20电工电子学B iC uCE Q点过低，信号进入截止区点过低，信号进入截止区 放大电路产生放大电路产生 截止失真截止失真 2021-6-20电工电子学B iC uCE Q点过高，信号进入饱和区点过高，

43、信号进入饱和区 放大电路产生放大电路产生 饱和失真饱和失真 ib输入波输入波 形形 uo 输出波形输出波形 2021-6-20电工电子学B 合理设置静态工作点是保证放大电路正常合理设置静态工作点是保证放大电路正常 工作的先决条件。但是放大电路的静态工作工作的先决条件。但是放大电路的静态工作 点常因外界条件的变化而发生变动。点常因外界条件的变化而发生变动。 前述的固定偏置放大电路，简单、容易调前述的固定偏置放大电路，简单、容易调 整，但在温度变化、三极管老化、电源电压整，但在温度变化、三极管老化、电源电压 波动等外部因素的影响下，将引起静态工作波动等外部因素的影响下，将引起静态工作 点的变动，严

44、重时将使放大电路不能正常工点的变动，严重时将使放大电路不能正常工 作，其中影响最大的是温度的变化。作，其中影响最大的是温度的变化。 2021-6-20电工电子学B 1. 温度变化对静态工作点的影响温度变化对静态工作点的影响 在固定偏置放大电路中在固定偏置放大电路中 当当UCC和和 RB一定时，一定时， IC与与 UBE、 以及以及 ICEO 有有 关关，这三个参数随温度而变化。，这三个参数随温度而变化。 CBO B BECC CEOBC I R UU III )1( 当温度升高时，当温度升高时， UBE 、 、 ICBO 。 温度升高时，温度升高时， IC将增加，使将增加，使Q点沿负载线上移。

45、点沿负载线上移。 后一页后一页前一页前一页 返回返回 2021-6-20电工电子学B iC uCE Q温度升高时，输温度升高时，输 出特性曲线上移出特性曲线上移 结论：结论： 当温度升高时，当温度升高时， IC将增加，使将增加，使Q点点 沿负载线上移，容沿负载线上移，容 易使易使T T进入饱和区进入饱和区 造成饱和失真，甚造成饱和失真，甚 至引起过热烧坏三至引起过热烧坏三 极管。极管。 Q 固定偏置电路的固定偏置电路的Q点是点是 不稳定的，为此需要改进偏置电路。当温度升不稳定的，为此需要改进偏置电路。当温度升 高使高使 IC 增加时，能够自动减少增加时，能够自动减少IB，从而抑制，从而抑制Q

46、点的变化，保持点的变化，保持Q点基本稳定。点基本稳定。 后一页后一页前一页前一页 返回返回 2021-6-20电工电子学B 2. 分压式偏置电路分压式偏置电路 稳定稳定Q点的原理点的原理 B II 2 若满足：若满足： 基极电位基本恒定，基极电位基本恒定， 不随温度变化。不随温度变化。 后一页后一页前一页前一页 跳转跳转 RB1RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB VB + + + 21 21 BB CC RR U II CC BB B B U RR R V 21 2 返回返回 2021-6-20电工电子学B 集电极电流基本恒集电极电流基本恒 定，不随温度变化。定，不随

47、温度变化。 E BEB EC R UV II BEB UV 若若满满足足： E B E BEB EC R V R UV II 后一页后一页前一页前一页 RB1RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB VB + + + 返回返回 2021-6-20电工电子学B Q点稳定的过程点稳定的过程 T UBE IB ICUE IC VB固定固定 R RE E: :温度补偿电阻温度补偿电阻 对直流：对直流：R RE E越大稳越大稳Q Q 效果越好；效果越好； 对交流：对交流： R RE E越大交越大交 流损失越大流损失越大, ,为避免交为避免交 流损失加旁路电容流损失加旁路电容C CE

48、E。 后一页后一页前一页前一页 I1 I2 IB VB + + + RB1RC C1 C2 RB2 CE RE RL 返回返回 2021-6-20电工电子学B 3.分压式偏置电路的分析分压式偏置电路的分析 CC BB B B U RR R U 21 2 E B E BEB EC R U R UV II I I C B EECCCCCE RIRIUU 静态分析静态分析 RB1RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB VB + + + 2021-6-20电工电子学B 动态分析动态分析 对交流对交流:CE将将RE短路短路，AuAu，ri，ro与与 固定偏置电路相同固定偏置电路相同

49、。 I1 I2 IB VB + + + RB1RC C1 C2 RB2 CE RE RL 旁路电容旁路电容 返回返回 2021-6-20电工电子学B 去掉去掉CE后的后的 微变等效电路微变等效电路 21BBB RRR +UCC 短路短路 对地对地 短路短路 C1 RB1 RC C2 RB2 RERL uo rbe RC RL i I b I c I b I B R RE e I i U o U + + + + - - - - 返回返回 2021-6-20电工电子学B Eebebi RIrIU Lbo RIU Au减小减小 Ebbebi RIrIU ) 1( Ebe L u Rr R A ) 1

50、 ( (1) (1) 电压放大倍数电压放大倍数 后一页后一页前一页前一页 返回返回 rb e RC RL i I b I c I b I B R RE e I i U o U + + + + - - - - 2021-6-20电工电子学B ) 1 ( EbeBi RrRr/ Co Rr (2) 输入电阻输入电阻ri 和输出电阻和输出电阻r0 rbe RCRL i I b I c I b I B R RE e I o U + _ i U + _ 2021-6-20电工电子学B 无旁路电容无旁路电容C CE E有旁路电容有旁路电容C CE E Ebe L u Rr R A ) 1( Au减小减小

51、be L u r R A ) 1( EbeBi Rr/Rr Co Rr ri 提高提高 beBi rRr/ Co Rr ro不变不变 返回返回 2021-6-20电工电子学B 例例1:1: . 在图示放大电路中，已知在图示放大电路中，已知UCC=12V, RC= 6k, RE1= 300， RE2= 2.7K， RB1= 60k， RB2= 20k RL= 6k ，晶体管，晶体管=50， UBE=0.6V, 试求试求: : (1) (1) 静态工作点静态工作点IB、IC及及UCE； (2) (2) 画出微变等效电路；画出微变等效电路； (3) (3) 输入电阻输入电阻r ri i、r r0 0

52、及及u u。 RB1 +UCC RC C1 C2 RB2 CERE2 RL uiuo RE1 + + + 返回返回 后一页后一页前一页前一页 2021-6-20电工电子学B 【解解】 RB1 +UCC RC RB2 RE2 RE1 直流通路如图所示。直流通路如图所示。 V312 2060 20 21 2 CC BB B B U RR R V mA80 3 603 . . R UV II E BEB EC A 16 50 0.8 I I C B V84 38068012 )( 11 . . RRIRIUU EEECCCCCE 返回返回 后一页后一页前一页前一页 2021-6-20电工电子学B 微

53、变等效电路如图微变等效电路如图 KRr Co 6 Krbe961 80 26 51300 I 26 ) 1300 E . . ( K 15 21 BBB R/RR其其中中 )./(/305196115) 1 ( EbeBi RrRr K038 261715 . ./ Ebe L u Rr R A ) 1( 698 3051961 6650 . . / rbe RCRLi U i I b I c I o U b I B R RE1 e I + + + + 2021-6-20电工电子学B 后一页后一页前一页前一页 RB +UCC RC C1 C2 RE RL uiuo + + + + 返回返回 2

54、021-6-20电工电子学B EB BECC B RR UU I )( 1 B IIc RB +UCC RC RE EECCCE RIUU 后一页后一页前一页前一页 RB +UCC RC C1 C2 RE RL ui uo + + + + 2021-6-20电工电子学B 二、二、 动态分析动态分析 LEL RRR/ L eoRIU L bRI ）（ 1 L e be biRIrIU L b be bRIrI )( 1 Lbbeb Lb u RIrI RI A )( )( 1 1 Lbe L Rr R )1( 1 ）（ 电压放大倍数电压放大倍数 且输入且输入 输出同相，输出输出同相，输出 电压跟

55、随输入电电压跟随输入电 压，压，故称电压跟故称电压跟 随器。随器。 ，1 u A rbe i I b I c I O U b I B R RERL + i U + 后一页后一页前一页前一页 返回返回 2021-6-20电工电子学B iBi rRr/ )(/ LbeBi RrRr 1 i r Lbe b LEebeb b i i Rr I RRIrI I U r )( / 1 LEL RRR/ 后一页后一页前一页前一页 i r rbe i I b I c I b I B R RERL i U O U + + 返回返回 2021-6-20电工电子学B 置置0 后一页后一页前一页前一页 O U + Rs rbe s E i I b I c I b I B R RERL + + I 返回返回 2021-6-20电工电子学B ebb IIII Esbesbe R U Rr U Rr U Bss RRR/ I U r o E sbe RRr 11 1 Rr /R sbe E 1 sbeE RrR ）（1 Rr r sbe o 1 后一页后一页前一页前一页 Rs U I rbe b I