第二章 半导体三极管及放大电路

1、第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 2-1 半导体三极管半导体三极管 2-2 共射极基本放大电路共射极基本放大电路 2-3 分压式射极偏置电路分压式射极偏置电路 2-4 多级放大器多级放大器 2-5 负反馈放大电路负反馈放大电路 2-6 功率放大电路功率放大电路 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 2-1 半导体三极管半导体三极管 1. 了解三极管的结构、分类、型号及主要用途。 2. 熟悉三极管的符号、特性和主要参数。 3. 能识别常用三极管的种类和三个管脚的极性。 4. 能正确识读三极管上标识的型号，并了解该三极管的作用 和用途。 5. 会用万

2、用表判别三极管的类型、管脚极性及质量好坏。 6. 能根据三极管放大电路各管脚的电位判断三极管的管型、 材料及各管脚对应的电极。 7. 能根据三极管各电极的电位判断三极管工作状态。 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 一、三极管的结构、符号和类型一、三极管的结构、符号和类型 NPNNPN型三极管型三极管 1 1. .结构和符号结构和符号 PNPPNP型三极管型三极管 b 基极基极 e 发射极发射极 c集电集电 极极 集电结集电结 发射结发射结 N 集电区 N 发射区 P 基区 b c e V b 基极基极 e 发射极发射极 c集电集电 极极 集电结集电结 发射结发射结 P

3、 集电区 P 发射区 N 基区 V b c e 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 分类方法种 类应 用 按极性分 NPN型三极管目前常用的三极管，电流从集电极流向发射极 PNP型三极管电流从发射极流向集电极 按材料分 硅三极管热稳定性好，是常用的三极管 锗三极管反向电流大，受温度影响较大，热稳定性差 按工作频率分 低频三极管 工作频率比较低，用于直流放大、音频放大电 路 高频三极管工作频率比较高，用于高频放大电路 按功率分 小功率三极管输出功率小，用于功率放大器末前级 大功率三极管输出功率较大，用于功率放大器末级（输出级） 按用途分 放大管应用在模拟电子电路中 开关管

4、应用在数字电子电路中 2 2. . 类型类型 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 二、三极管的电流放大作用二、三极管的电流放大作用 1 1. . 三极管的工作电压三极管的工作电压 NPN型三极管PNP型三极管 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 三极管电流分配实验电路 通过调节电位器 RB的阻值，可调节基 极的偏压，从而调 节基极电流IB的大小。 每取一个IB值，从毫 安表可读取集电极 电流IC和发射电流IE 的相应值。 2. 2. 三极管的电流放大作用三极管的电流放大作用 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 三极管的电流

5、放大作用三极管的电流放大作用 次数 项目 123456 IB/mA00.010.020.030.040.05 IC/mA0.010.561.141.742.332.91 IE/mA0.010.571.161.772.372.96 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 电流关系说 明 集电极与基极电流关系IC=IB 三个电极电流之间的关系IE=IB+IC=（1+）IB 三极管三个电极电流关系三极管三个电极电流关系 三极管电流放大作用的条件是：发射结加正向电压， 集电结加反向电压。 三极管电流放大的实质是：用较小的基极电流控制较 大的集电极电流，是“以小控大”。 通过实验数据

6、分析，三极管三个电极电流具有下表所示的关 系。 结论：结论： 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 三极管特性曲线测试电路 三、三极管的特性曲线三、三极管的特性曲线 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 1. 输入特性 锗管的输入特性曲线 硅管的输入特性曲线 三极管的输入特性曲线 三极管的输入特性曲线 与二极管的正向特性曲线相 似，只有当发射结的正向电 压UBE大于死区电压（硅管 0.5V，锗管0.2V）时才产生 基极电流IB，这时三极管处 于正常放大状态，发射结两 端电压为UBE（硅管为0.7V， 锗管为0.3V）。 第二章第二章 半导体三极管及放

7、大电路半导体三极管及放大电路 2 2. . 输出特性输出特性 三极管的输出特性曲线 每条曲线可分为线 性上升、弯曲、平坦三 部分。 对应不同IB值得不 同的曲线，从而形成曲 线簇。各条曲线上升部 分很陡，几乎重合，平 坦部分则按IB值从下往 上排列，IB的取值间隔 均匀，相应的特性曲线 在平坦部分也均匀分布， 且与横轴平行。 在放大区内，有一在放大区内，有一 个特定的基极电流，个特定的基极电流， 就有一个特定的集就有一个特定的集 电极电流，实现基电极电流，实现基 极对集电极电流的极对集电极电流的 控制。控制。 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 名称名称截截 止止 区区

8、放放 大大 区区饱饱 和和 区区 范围范围 IB=0曲线以下区域， 几乎与横轴重合 平坦部分线性区，几乎与 横轴平行 曲线上升和弯曲部分 条件条件 发射结反偏（或零 偏），集电结反偏 发射结正偏，集电结反偏 发射结正偏，集电结正 偏（或零偏） 特征特征IB=0，IC=ICEO0 （1）当 IB一定时， IC的 大小与UCE基本无关（但UCE 的大小随IC的大小而变 化），具有恒流特性； （2）IB不同，曲线也不同 ，IC受IB控制，具有电流放 大特性，IC=hFEIB， IC=IB 各电极电流都很大，IC 不受IB控制，三极管失 去放大作用 工作工作 状态状态 截止状态放大状态饱和状态 输出特

9、性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 提示： 对于NPN型三极管：工作于放大区时，UC UBUE；工作于截止区时， UBUE；工作于饱和 区时，UCUB。PNP型三极管与之相反。 在模拟电子电路中三极管大多工作在 放大状态，作为放大管使用；在数字电子 电路中三极管工作在饱和或截止状态，作 为开关管使用。 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 【例】已知三极管接在相应的电路中，测得三极管各电极的电位， 如下图所示，试判断这些三极管的工作状态？ 在图a 中，三极管为NPN型管，UB=2.7V，UC=8V，UE=2V

10、，因UBUE，发射结正偏， UCUB，集电结反偏，所以图a中的三极管工作在放大状态。 在图b中，三极管为NPN型管，UB=3.7V，UC=3.3V，UE=3V，因UBUE，发射结正偏， UCUB，集电结正偏，所以图b中的三极管工作在饱和状态。 在图c中， 三极管为NPN型管， UB=2V，UC=8V，UE=2.7V，因UBUE，发射结反偏， 所以图c中的三极管工作在截止状态。 在图d中，三极管为PNP型， UB= -0.3V，UC= -5V，UE=0V，因UBUE，发射结正偏， UCUB，集电结反偏，所以图d中的三极管工作在放大状态。 解：解： 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管

11、及放大电路 【例】 若有一三极管工作在放大状态，测得各电极对地电 位分别为U12.7V，U24V，U32V。试判断三极管的管型、 材料及三个管脚对应的电极。 由放大条件的分析知，三个管脚中B极的电位介于C极和E极之间， 所以要判断管型、材料及电极，可按下面四步进行。 第一步第一步 找B极。管脚1为基极。 第二步第二步 判断材料。U1-U2既不等于0.7V，也不等于0.3V，而 U1U3=2.720.7V所以该三极管为硅管。 第三步第三步 判断发射极和管型。因U1U30.7V，管脚3为发射极，又因 U2U1 U3，所以该三极管为NPN型三极管。 最后确定剩余的管脚为集电极。 解：解： 第二章第二

12、章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 四、三极管的主要参数四、三极管的主要参数 1 1. .电流放大系数电流放大系数 （1）共射极直流电流放大系数hFE 三极管集电极电流与基极电流的比值，即hFE=IC/IB。反映三极 管的直流电流放大能力。 （2）共射极交流电流放大系数 三极管集电极电流的变化量与基极电流的变化量之比，即 =IC/IB。反映三极管的交流电流放大能力。 同一只三极管，在相同的工作条件下hFE，应用中不再区 分，均用来表示。 选管时，值应恰当，太小，放大作用差；太大，性能 不稳定，通常选用30100之间的管子。 反映三极管的电流放大能力。 第二章第二章 半导体三极管及

13、放大电路半导体三极管及放大电路 基极开路时（IB=0），C-E极间的反向电流。好像是从集电极直接 穿透三极管到达发射极的电流，故又叫“穿透电流”。 ICEO（1）ICBO，反映了三极管的稳定性。选管子时，ICEO越小， 管子受温度影响越小，工作越稳定。 2 2. . 极间反向电流极间反向电流 （1）集电极-基极间的反向饱和电流ICBO 发射极开路时，C-B极间的反向饱和电流。ICBO越小，集电结的单 向导电性越好。 （2）集电极-发射极间反向饱和电流ICEO 反映三极管的质量好坏。 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 3. 极限参数极限参数 （1）集电极最大允许电流IC

14、M 集电极电流过大时，三极管的值要降低，一般规定值下 降到正常值的2/3时的集电极电流为集电极最大允许电流。 使用时一般ICICM，否则管子易烧毁.选管时，ICMIC。 （2）集电极-发射极间的反向击穿电压U（BR）CEO 基极开路时，加在C与E极间的最大允许电压。 使用时，一般UCEU（BR）CEO，否则易造成管子击穿。选管 时，U（BR）CEOUCE。 表示三极管工作时，不允许超过的极限值。 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 （3）集电极最大允许耗散功率PCM 集电极消耗功率的最大限额。根据三极管的最高温度和 散热条件来规定最大允许耗散功率PCM，要求PCMICU

15、CE 。 PCM的大小与环境温度有密切关系，温度升高， PCM减小。 对于大功率管，常在管子上加散热器或散热片，降低管子的 环境温度，从而提高PCM。 工作时，ICUCEPCM，否则管子会因过热而损坏。选管时， PCMICUCE。 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 五、三极管的识别和简单测试五、三极管的识别和简单测试 使用万用表测量三极管使用万用表测量三极管 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 2-2 共射极基本放大电路共射极基本放大电路 1.了解放大电路的功能，认识共射极放大电路，明确各组成元 件的作用。 2.了解静态工作点的基本概念，初步理

16、解放大电路设置静态工 作点的意义。 3.了解放大电路的工作原理，从中体会放大电路的工作过程， 了解三极管各电极的电流及各极间电压与静态时各量之间的关 系，进一步理解静态工作点在放大电路中的作用。理解共射极 放大电路的倒相作用。 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 2-2 共射极基本放大电路共射极基本放大电路 4.会画直流通路和交流通路，能利用直流通路求电路的静态 工作点，能利用交流等效电路求电压放大倍数、输入电阻和 输出电阻。 5.了解小信号放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电 阻的含义。 6.了解放大电路波形失真与静态工作点的关系。 第二章第二章 半导体三极管及放

17、大电路半导体三极管及放大电路 一、概述一、概述 放大器的基本结构 可能是某种用电设可能是某种用电设 备，也可能是一级备，也可能是一级 放大器放大器 也可能是一也可能是一 级放大电路级放大电路 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 放大电路的种类放大电路的种类 分类方法分类方法种种 类类应应 用用 信号的 大小 小信号放大器位于多级放大电路的前级，专门用于小信号的放大 大信号放大器 位于多级放大电路的后级，如功率放大器，专门用于大信号的放大 所放大的 信号频率 直流放大器 专门用于放大直流信号和变化缓慢的信号，集成电路采用的就是直流放大器 低频放大器专门用于低频信号的放大

18、高频放大器专门用于高频信号的放大 三极管的 连接方式 共射极放大器 最常用的放大器，具有电压和电流放大能力，是唯一能够同时放大电流和电 压的放大器 共集电极放大 器 常用放大器，只有电流放大能力，没有电压放大能力，又称为射极输出器或 射极跟随器. 共基极放大器 用于高频放大电路中，只有电压放大能力，没有电流放大能力，很少用 元件集约 程度 分立元件放大 器 是由单个分立的元器件组成的电子线路 集成放大器 将电子元器件和连线按照电子线路的连接方法，集中制作在一小块晶片上的 电子器件 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 二、共射极基本放大电路的组成及工作原理二、共射极基本放

19、大电路的组成及工作原理 1 1. .放大电路组成及各元件的作用放大电路组成及各元件的作用 输入耦合电容 其作用一是隔直流； 二是通交流。 输出耦合电容 其作用一是隔直流； 二是通交流。 基极偏置电阻 其作用为电路提供 静态偏流IBQ。 集电极电阻 其作用将三极管的电流放大 作用变换成电压放大作用。 直流电源 其作用一是为电路提 供能源；二是为电路 提供工作电压。 三极管 其作用可以将微小的基极电流转 换成较大的集电极电流，它是放 大器的核心。 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 2 2. . 放大器中电压、电流符号及正方向的规定放大器中电压、电流符号及正方向的规定 物物

20、 理理 量量表表 示示 符符 号号 直流量直流量 用大写字母带大写下标.如：IB、IC、IE、UBE、 UCE 交流量交流量 用小写字母带小写下标.如：ib、ic、ie、ube、 uce、ui、uo 交直流叠加量交直流叠加量 用小写字母带大写下标.如：iB、iC、iE、uBE、 uCE 交流分量的有效值交流分量的有效值 用大写字母带小写下标.如：Ib、Ic、Ie、Ube、 Uce 电压用“+”、“-”表示,电流用箭头表示。 （1）电压、电流符号： （2）电压、电流的正方向： 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 3 3. . 静态工作点的设置静态工作点的设置 （1 1）静

21、态工作点）静态工作点 直流通路输入、输出特性曲线上的Q点 三极管的IB、IC、UBE和UCE值叫静态值。 这些静态值分别在输入、输出特性曲线上对应着一点Q，称为静 态工作点，或简称Q点， 静态：ui=0 用IBQ、ICQ和UCEQ表示。（UBEQ为常数） 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 （2）静态工作点的作用）静态工作点的作用 未设静态工作点时未设静态工作点时ui和和iB波形波形 设置静态工作点的目的设置静态工作点的目的：使放大器能不失真放大交流信号。 Q 具有合适静态工作点时具有合适静态工作点时ui和和iB波形波形 思考：放大电路为什么要设置静态工作点？思考：放大

22、电路为什么要设置静态工作点？ 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 4. 工作原理 （1）静态（ui=0）工作情况 共射极基本放大电路静态时电路的工作情况 所谓静态指的是放大器在没有交流信号输入 （即ui=0）时的工作状态。 静态： 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 uiuBEiBiCuCEuo iB + - uBE iC + - uCE ui uo + - + - 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 uBEUBEQui iB=IBQib iC=ICQ+ic uCEUCEQ（icRC） 输出 uouce=icRC 即 uC

23、EUCEQuce 输入 ui （2）动态工作情况 uCEUCCiCRC=VCCICQRCicRC 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 用示波器观察到的输入输出电压波形 只要电路参数能使三极管工作在放大区，且RC足够 大，则uo的变化幅度将比ui变化幅度大很多倍。 输入电压 输出电压 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 （1）输出电压uo的幅度比输入电压ui大，说明放大器实现了电 压放大.ui、ib、ic三者频率相同，相位相同，而uo与ui相位相反， 这叫做共射极放大器的“反相”作用。 从工作波形我们可以看出： （2）动态时，uBE、iB、iC、u

24、CE都是直流分量和交流分量的叠加， 波形也是两种分量的合成。 （3）虽然动态时各部分电压和电流大小随时间变化，但方向却 始终保持和静态时一致，所以静态工作点IBQ、ICQ、UCEQ是交流 放大的基础。 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 不能简单地认为，只要对输入电压进行放大就是放大器。 从本质上说，上述电压放大作用是一种能量转换作用，即在 很小的输入信号功率控制下，将电源的直流功率转变成较大 的输出信号功率。放大器的输出功率必须比输入功率要大， 否则不能算是放大器。例如，虽然升压变压器可以增大电压 幅度，但由于它的输出功率总比输入功率小，因此就不能称 它为放大器。 第

25、二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 三、共射极放大电路的分析方法三、共射极放大电路的分析方法 1. 近似估算法近似估算法 已知电路各元器件的参数，利用公式通过近似计算来分 析放大器性能的方法称为近似估算法。 （1）近似估算放大器的静态工作点 直流通路所谓直流通路是指直流信号流通的路径。 画法:把电容看作断路 IIBQCQ RIVUCCQCCCEQ B CC B BEQCC BQ R V R UV I 静态工作点静态工作点 直流通路 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 （2）近似估算放大器的输入电阻、输出电阻和电压放大倍数 交流通路所谓交流通路是指交

26、流信号流通的路径. 画法:把电容和直流电源都视为交流短路 电路图电路图交流通路交流通路 等效电路等效电路 三极管的交流等效电路 间等效为恒流源与 间等效为与 ec reb be 注意；恒流源电流的方向注意；恒流源电流的方向 ibic rb e ibR B R L b c e R C + + - - u i u o 三极管等三极管等 效电路效电路 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 1）输入电阻）输入电阻Ri Ri Ro 放大器的输入电阻是指从 放大器的输入端看进去的 交流等效电阻。 Ri=RBrbe RBrbe Rirbe 2）输出电阻）输出电阻Ro 对负载来说，放大器

27、又相当于一个具有内阻的信号源，这个内阻就 是放大电路的输出电阻。 RoRC Ri越大越好越大越好 Ro越小越好越小越好 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 3）电压放大倍数）电压放大倍数Au 放大器的电压放大倍数是指放大器输出电压与输入电压的比值. i o u u u A bebi riu 其中， LC L /RRR Lco Riu be L u r R A 特殊地：空载时， L R be C u r R A 即： 由交流等效电路可知： 那么，电压放大倍数为： 电压放大倍数为： 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 ）（A40)mA(04.0 10

28、300 12 3 B CC BQ R V I 【例】在共射极基本放大电路中，设VCC12V，RB300k， RC2k，50，RL=2k。试求静态工作点、输入电阻Ri、输 出电阻Ro及空载与带载两种情况下的电压放大倍数。 解解： 静态偏置电流： 静态集电极电流： )mA(204.050 BQCQ II 静态集电极电压： )V(82212 CCQCCCEQ RIVU 三极管的交流输入电阻： )k(96.0)(963 2 26 )501(300 26 )1(300 EQ be I r 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 【例】在共射极基本放大电路中，设VCC12V，RB300

29、k， RC2k，50，RL=2k。试求静态工作点、输入电阻Ri、输 出电阻Ro及空载与带载两种情况下的电压放大倍数。 Rirbe=0.96 k RoRC=2 k 空载时，放大器的电压放大倍数： 104 96.0 250 be C u r R A 有载时，等效负载电阻： k1 LC LC L RR RR R 放大器的电压放大倍数：52 96.0 150 be L u r R A 放大器的输出电阻： 放大器的输入电阻： 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 B CC B BEQCC BQ R V R UV I 2 2. . 图解分析法图解分析法 利用三极管的输入、输出特性曲线

30、和电路参数，通过作图 来分析放大器性能的方法，称为图解分析法，简称图解法。 （1）图解分析放大器的静态工作点 1 1）求）求I IBQ BQ 由直流通路知： 2 2）作直流负载线）作直流负载线 UCEVCCICRC 由回路电压定律可知： 直流通路直流通路 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 ）（A30)mA(03. 0 1040 12 3 B CC BQ R V I 【例】在共射极基本放大电路中，已知VCC=12V，RB=40k， RC=3k，三极管的输出特性曲线下图所示。试利用图解法求电路的 静态工作点。 （2）在输出特性曲线簇中找到IBQ=30A对应的曲线 解： （

31、1）求静态基极电流 UCE=VCC-ICRC=12-3 IC 画直流负载线MN 直流负载线MN与IBQ所在的输出特性曲线的交点Q即 为静态工作点. IBQ=30A， ICQ2mA，UCEQ6V （3） 由直流输出回路，列关于IC与UCE的线性方程式 （4）确定静态工作点Q 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 （2 2）静态工作点的调整）静态工作点的调整 1） RC、VCC不变，改变RB RB增大 Q Q R RB B增大增大 Q Q沿直流负载线向沿直流负载线向 下移动下移动 R RB B减小减小 Q Q沿直流负载线向沿直流负载线向 上移动上移动 RB减小 例如: Q沿直

32、流负载线向下移动 Q沿直流负载线向上移动 Q Q I IBQ BQ 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 2）RB、VCC不变，改变RC 例如： RC增大 RC减小 Q RC增大，增大，Q沿特性沿特性 曲线向左移动曲线向左移动 RC减小，减小，Q沿特沿特 性曲线向右移动性曲线向右移动 Q沿特性曲线向左移动 Q沿特性曲线向右移动 Q 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 3）RB、RC不变，改变VCC 例如: VCC增大 Q向右上方移动 VCC减小 Q向左下方移动 VCC增大，增大，Q 向右上方移动向右上方移动 VCC减小，减小，Q向向 左下方移动左下

33、方移动 提示：在实际应用中，一般RC和VCC一定情况下，调整静态 工作点是通过改变RB的阻值来实现。 Q IBQ 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 利用图解法进行动态情况分析的具体作法为： 1）作直流负载线确定静态 工作点 2）过静态工作点作交流负 载线 3）随输入电压ui的变化， uBE将以UBEQ为基础而变化， 对应的iB以IBQ为基础而变化， 在Ibmax和Ibmin之间变化 Q A B IBQ UBEQ 0 放大电路的直流负载线放大电路的直流负载线 放大器输入图解分析 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 （3）图解分析放大器的动态工作情

34、况 1）画交流负载线 作交流负载线的辅助线作交流负载线的辅助线.辅助线辅助线 与横轴的交点坐标为与横轴的交点坐标为 N（VCC， 0），与纵轴的交点坐标为），与纵轴的交点坐标为L （0，VCC/ RL）。）。 过过Q点作辅助线的平行线，即点作辅助线的平行线，即 为交流负载线。为交流负载线。 L（0，UCC/ RL） H J 辅助线辅助线 交流负载线交流负载线 提示：提示：交流负载线过静交流负载线过静 态工作点，比直流负载态工作点，比直流负载 线陡线陡。 图解分析放大电路的动态工作情况图解分析放大电路的动态工作情况 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 2）在输出特性曲线上

35、找出IBQ及 Ibmax和Ibmin对应的特性曲线和交 流负载线的交点Q，可得到相对 应的集电极电流的动态范围和集 电极与发射极间电压的动态范围。 3）求电压放大倍数 放大器输出图解分析 Q Q ib 已知输入交流电压Uim， 求出输出电压 Uom。 Uom 根据电压放大倍数的定 义可求电压放大倍数为： im om u U U A 由图解分析可知：uo与ui相位相反。 Q 0 uCE （V） t 0 t 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 （4）波形失真与静态工作点的关系 1）工作点偏高 2）工作点偏低 uo uo 饱和失真饱和失真 截止失真截止失真 饱和失真和截止失真

36、统饱和失真和截止失真统 称为称为“非线性失真非线性失真”。 易引起饱和失真 易引起截止失真 Q Q 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 2-3 分压式射极偏置电路分压式射极偏置电路 1. 了解影响静态工作点稳定的主要因素。 2. 了解分压式射极偏置电路的结构特点。 3. 理解分压式射极偏置电路稳定静态工作点的原理， 会进行简单的计算。 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 一、影响静态工作点稳定的主要因素一、影响静态工作点稳定的主要因素 工作点不稳定的主工作点不稳定的主 要要因素因素是是温度温度变化变化 思考思考：怎样才能保证静态工作怎样才能保证静

37、态工作 点不受温度变化的影响？点不受温度变化的影响？ 45C 45时电路时电路 的静态工作的静态工作 点点 25时电路的时电路的 静态工作点静态工作点 0 / B I 20A 40A Q 例：例：温度升高温度升高 Q点上移点上移 反之，反之，Q点下移点下移 Q点过高，易发生饱和失真点过高，易发生饱和失真 反之，易发生截止失真反之，易发生截止失真 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 二、分压式射极偏置电路二、分压式射极偏置电路 分压式射极偏置电路 直流通路直流通路 1 1. . 电路结构特点电路结构特点 （1）利用上偏置电阻RB1和下偏置电阻RB2组成串联 分压器，为基极

38、提供稳定的静态工作电压UBQ。 IIBQ2 V RR R U CC B2B1 B2 BQ I1= I2+ IBQ （2）利用发射极电阻RE，自动使静态电流IEQ稳定不变。 UBQ=UBEQ +UEQ UU BEQBQ R U I E BQ EQ 上偏置电阻上偏置电阻 下偏置电阻下偏置电阻 集电极电阻集电极电阻 射极电阻射极电阻 旁路电容旁路电容 输入耦合电容输入耦合电容 输出耦合电容输出耦合电容 I1 I2 IBQ UBQ UBEQ UEQ + + - IEQ 分压式偏置电路实现静态工作点的稳定分压式偏置电路实现静态工作点的稳定 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 2

39、2. . 静态工作点稳定原理静态工作点稳定原理 I I CQ BQ 温度升高（t） ICQ I EQ UBEQ=（UBQ-IEQRE） IBQ ICQ 条件：条件： IIBQ2 UU BEQBQ IBQICQ UBQ UBEQ IEQ + - + UEQ - 例如例如: UBQ 固定固定 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 3 3. . 估算静态工作点估算静态工作点 V RR R U CC B2B1 B2 BQ R U I E BQ EQ ICQIEQ I I CQ BQ UCEQ=VCC-ICQ（RC+RE） 直流通路直流通路 直流通路直流通路 第二章第二章 半导体三

40、极管及放大电路半导体三极管及放大电路 交流通路交流通路 4 4. . 估算输入电阻、输出电阻和电压放大倍数估算输入电阻、输出电阻和电压放大倍数 交流通路与共射极基 本放大电路的交流通路相 似，等效电路也相似，其 中RB= RB1/ RB2。 输入电阻、输出电阻和电压放大倍数的估算公式完全相同。 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 【例】在分压式射极偏置电路中，若RB1=7.6 k，RB2=2.4k， RC=2 k，RL=2 k，RE=1 k，VCC=12V，三极管的=60.求：（1） 放大电路的静态工作点；（2）放大电路的输入电阻Ri、输出电阻 Ro及电压放大倍数AuL

41、。 解： （1）估算静态工作点 基极电压： )V(88.2 6.74.2 124.2 CC B2B1 B2 BQ V RR R U 静态集电极电流：)mA(88.2 101 88.2 3 E BQ EQCQ R U II 静态偏置电流： )A(36 60 88.2 CQ BQ I I 静态集电极电压： )V(36.3)21 (88.212)( ECCQCCCEQ RRIVU 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 【例】在分压式射极偏置电路中，若RB1=7.6 k，RB2=2.4k， RC=2 k，RL=2 k，RE=1 k，VCC=12V，三极管的=60.求：（1） 放大

42、电路的静态工作点；（2）放大电路的输入电阻Ri、输出电阻 Ro及电压放大倍数AuL。 （2）估算输入电阻Ri、输出电阻Ro及电压放大倍数Au )k(85. 0)(850 88. 2 26 )601 (300 26 )1 (300 EQ be I r 放大器的输入电阻： k33.1 42 42 LC LC L RR RR R 94 85. 0 33. 160 be L uL r R A 放大器的输出电阻： 放大器的电压放大倍数： Rirbe=0.85k RoRC=2 k 因 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 2-4 多级放大器多级放大器 1.了解多级放大电路的4种级间耦

43、合方式及 特点。 2.会计算多级放大电路的电压放大倍数、输 入电阻和输出电阻。 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 多级放大电路的组成 在实际应用中，要把一个微弱的电信号放大几 千倍或几万倍甚至更大，仅靠单级放大器是不够的， 通常需要把若干级放大器连接起来，将信号进行逐 级放大。 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 一、级间耦合方式一、级间耦合方式 1 1. . 阻容耦合阻容耦合 （1）用一只容量足够大的耦合电容进行连接，传递交 流信号。 （2）前、后级放大器之间的直流电路被隔离，静态工 作点彼此独立，互不影响。 它的低频特性不很好，不能用于直流

44、放大器 中，一般应用在低频电压放大电路中。 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 2 2. . 变压器耦合变压器耦合 （1）通过变压器进行连接，将前级输出的交流信号通过 变压器耦合到后级。 （2） 耦合变压器有阻抗变换作用，有利于提高放大器 的输出功率。 （3）能够隔离前、后级的直流联系.各级电路的静态工 作点彼此独立，互不影响。 由于变压器体积大，低频特性差，又无法集成， 因此一般应用于高频调谐放大器或功率放大器中。 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 3 3. . 直接耦合直接耦合 （1）无耦合元器件，信号通过导线直接传递，可放大 缓慢的直流信

45、号。 （2）直流放大器必须采用这种耦合方式。 （3）前、后级的静态工作点互相影响，给电路的设计 和调试增加了难度。 直接耦合便于电路的集成化，因此广直接耦合便于电路的集成化，因此广 泛应用于集成电路中。泛应用于集成电路中。 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 4 4. . 光电耦合光电耦合 （1）以光电耦合器为媒介来实现电信号的耦合和传输。 （2）光电耦合既可传输交流信号又可传输直流信号，而 且抗干扰能力强，易于集成化。 光电耦合广泛应用在集成电路中光电耦合广泛应用在集成电路中 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 二、多级放大器的近似估算二、多级

46、放大器的近似估算 1 1. . 估算多级放大器的电压放大倍数估算多级放大器的电压放大倍数A Au u AuAu1Au2Aun 2 2. . 估算多级放大器的输入电阻估算多级放大器的输入电阻R Ri i和输出电阻和输出电阻R Ro o Ro=Ron Ri=Ri1 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 2-5 反馈放大电路反馈放大电路 1.了解反馈的基本概念，掌握反馈的四种组态及 其特点，理解负反馈对放大器性能的影响。 2.了解放大器的3种组态，熟悉共集放大电路（射 极输出器）的特点。 3.了解正反馈应用电路，变压器反馈式正弦波振 荡电路，会计算电路的振荡频率。 第二章第二章

47、 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 一、反馈的基本概念一、反馈的基本概念 放大器中的反馈指把放大器输出信号（电压 或电流）的一部分或全部通过一定的电路，按照 某种方式送回到输入端并与输入信号（电压或电 流）叠加，从而改变放大器性能的一种方法，这 种把电压或电流从放大器的输出端返送到输入端 的过程叫做反馈。 1 1. . 什么是反馈什么是反馈 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 正向传输 反向传输 Xi Xi Xo 反馈放大器通常称为 闭环放大器，而未引 入反馈的放大器则称 为开环放大器。 通常用电阻、电容、电感等元件组成引导反馈信号的电路称为反馈电路. 构成

48、反馈电路的 元件叫反馈元件，反 馈元件联系着放大器 的输出与输入，并影 响放大器的输入。 反馈放大电路是由 基本放大电路和反馈 电路两部分组成。 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 2 2. . 反馈的分类反馈的分类 （1 1）正反馈与的负反馈）正反馈与的负反馈 反馈信号反馈信号Xf与输入信号与输入信号Xi极性极性 相同相同，使净输入信号，使净输入信号 增加增加。 反馈信号反馈信号Xf与输入信号与输入信号Xi极性极性 相反相反，使净输入信号，使净输入信号 减小。减小。 正反馈使放大器的放大倍数增加。正反馈使放大器的放大倍数增加。负反馈使放大器的放大倍数减小。负反馈使放大

49、器的放大倍数减小。 1）正反馈 2）负反馈 提示：提示：负反馈虽使放大倍数减小，但能改善放大器的性能，所以，负反馈虽使放大倍数减小，但能改善放大器的性能，所以， 大部分放大器都要引入负反馈。正反馈一般应用在振荡电路中。大部分放大器都要引入负反馈。正反馈一般应用在振荡电路中。 i X i X 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 （2 2）电压反馈和电流反馈）电压反馈和电流反馈 1）电压反馈：）电压反馈：2）电流反馈：）电流反馈： 电流反馈的取电流反馈的取 样环节与输出样环节与输出 端串联端串联 反馈信号反馈信号Xf取自输出端取自输出端 负载两端的电压负载两端的电压uo。

50、。 反馈信号反馈信号Xf取自取自 输出电流输出电流io。 。 电压反馈的取电压反馈的取 样环节与输出样环节与输出 端并联端并联 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 （3 3）串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈 1）串联反馈：反馈电路与信号源相串联.2）并联反馈：反馈电路与信号源相并联. 串联反馈，反馈信串联反馈，反馈信 号在输入端以电压号在输入端以电压 形式出现形式出现 并联反馈，反馈信并联反馈，反馈信 号在输入端以电流号在输入端以电流 形式出现形式出现 （4 4）直流反馈和交流反馈直流反馈和交流反馈 1）直流反馈：反馈信号只含有直流量。 2）交流反馈：反馈信号只含有

51、交流量。 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 二、反馈的判断二、反馈的判断 1 1. . 有无反馈的判断有无反馈的判断 反馈放大器的特征是是否存在反馈元件，反馈元件是 联系放大器的输出与输入的桥梁。 无反馈元件无反馈元件RF、CF为反馈元件为反馈元件RE、CE为反馈元件为反馈元件 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 2 2. . 反馈极性的判断反馈极性的判断 反馈极性的判断一般采用瞬时极性法 （1）先假设输入信号在某一瞬间对地为“+”； （2）从输入端到输出端依次标出放大器各点的瞬时极性； （3）反馈信号的极性与输入信号进行比较，确定反馈极性。

52、具体步骤如下： 注意注意： 1 1）三极管各电极的相位关系，发射极信号与基极输入信号瞬）三极管各电极的相位关系，发射极信号与基极输入信号瞬 时极性相同，集电极瞬时极性与基极瞬时极性相反。时极性相同，集电极瞬时极性与基极瞬时极性相反。 2 2）反馈电路中的电阻、电容等元件，一般认为它们在信号传）反馈电路中的电阻、电容等元件，一般认为它们在信号传 输过程中不产生附加相移，对瞬时极性没有影响。输过程中不产生附加相移，对瞬时极性没有影响。 判断反馈极性判断反馈极性 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 送回到送回到基极基极的反馈信号瞬时极的反馈信号瞬时极 性若为性若为“-”，是，

53、是负反馈负反馈； 送回到送回到发射极发射极的反馈信号瞬时极性若的反馈信号瞬时极性若 为为“+”，是，是负反馈负反馈； 正反馈正反馈 负反馈负反馈 负反馈负反馈 正反馈正反馈 反之，则是正反馈。反之，则是正反馈。反之，则是正反馈。反之，则是正反馈。 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 例：例： 设基极输入瞬时极性为“+”， + _ 因净输入信号ube=ui+uf，所以电路引入了正反馈。 uf ube + _ 用瞬时极性法： 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 3 3. . 电压反馈和电流反馈的判断电压反馈和电流反馈的判断 电压反馈和电流反馈的判断方

54、法：看反馈电路在输出回路的 连接方法。 反馈电路反馈电路接在输接在输 出端点出端点上，所以上，所以 是电压反馈是电压反馈 反馈电路反馈电路接在接在 发射极，所以发射极，所以 是电流反馈是电流反馈 反馈电路接在第反馈电路接在第 二级放大电路的二级放大电路的 发射极，所以是发射极，所以是 电流反馈电流反馈 若反馈电路接在输出端为电压反馈，不接在输出端（一般接发 射极）为电流反馈。 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 4 4. . 串联反馈和并联反馈的判断串联反馈和并联反馈的判断 串联反馈和并联反馈的判断方法：看反馈电路在输入回路的 连接方法。 反馈电路反馈电路接接 在输入端

55、点在输入端点 上，所以是上，所以是 并联反馈并联反馈 反馈电路反馈电路接在输入接在输入 回路的发射极，所回路的发射极，所 以是串联反馈以是串联反馈 反馈电路接在输入反馈电路接在输入 回路的发射极，所回路的发射极，所 以是串联反馈以是串联反馈 若反馈电路接在输入端为并联反馈，不接在输入端（一般接 发射极）为串联反馈。 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 5 5. . 直流反馈和交流反馈的判断直流反馈和交流反馈的判断 若反馈电路中存在电容，根据电容 “通交隔直通交隔直”的 特性来进行判断。 CF通交流，所以，通交流，所以， 是交流反馈是交流反馈 CE隔直流，所以，隔直流，所

56、以， 是直流反馈是直流反馈 反馈电路中无电容，反馈电路中无电容， 所以，交、直流均存所以，交、直流均存 在反馈，是交流直流在反馈，是交流直流 共存共存 反馈类型的判断方法：反馈类型的判断方法：电压电流看输出，串联并联看输电压电流看输出，串联并联看输 入，交流直流看电容，正负反馈看极性。入，交流直流看电容，正负反馈看极性。 CE通交流，通交流，RE被短被短 路，不起反馈作用路，不起反馈作用 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 三、负反馈放大器的四种基本类型三、负反馈放大器的四种基本类型 电压串联负反馈电压串联负反馈 电流串联负反馈电流串联负反馈 电压并联负反馈电压并联负反

57、馈 电流并联负反馈电流并联负反馈 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 【例】【例】如如下图所示电路，试判断电路的反馈类型。下图所示电路，试判断电路的反馈类型。 解：解： （1）看联系。这是一个两级放 大电路，通过RF、RE1把第二级和 第一级放大电路联系起来，这两 级放大电路之间存在反馈。 （2）看输出。由于反馈电路接 在输出端，所以是电压反馈。 （3）看输入。反馈电路接在输 入回路的发射极，所以是串联 反馈。 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 （4）看电容。在反馈电路中无 电容，所以交、直流均存在反馈； （5）看极性。若假设第一级基 极输入瞬

58、时极性为“+”，则经第 一级放大，集电极输出信号为 “-”，再经第二级放大，集电 极输出信号为“+”，经RF、RE1 送回第一级放大器发射极，反馈 电压uf为“+” ，使净输入信号 ube=ui-uf减小，说明电路引入了 负反馈。 总之，放大电路通过RF、RE1为 电路引入了电压串联交、直流负 反馈，简称电压串联负反馈。 【例】【例】如如下图所示电路，试判断电路的反馈类型。下图所示电路，试判断电路的反馈类型。 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 四、负反馈对放大器性能的影响四、负反馈对放大器性能的影响 1 1. . 提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性 2 2. .

59、 改善非线性失真改善非线性失真 大大 小小 大大 小小 小小 大大 uf 提示：提示：引入负反馈并不能彻底消除非线性失真。如果输引入负反馈并不能彻底消除非线性失真。如果输 入信号本身就有失真，引入负反馈也无法改善，因为负入信号本身就有失真，引入负反馈也无法改善，因为负 反馈所能改善的只是放大器所引起的非线性失真。反馈所能改善的只是放大器所引起的非线性失真。 电压负反馈能稳定输出电压，电流负反馈能稳定输出电流. 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 3 3. . 影响输入电阻和输出电阻影响输入电阻和输出电阻 （1）对输入电阻的影响 串联负反馈使输入电阻增大并联负反馈输入电阻

60、减小 （2）对输出电阻的影响 电压负反馈使输出电阻减小电流负反馈使输出电阻增大 1）串联负反馈 2）并联负反馈 1）电压负反馈2）电流负反馈 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 五、负反馈放大电路的特例五、负反馈放大电路的特例射极输出器射极输出器 1 1. . 电路组成电路组成 输入端 输出端 射极输出器 交流通路 射极输出器是一种共集电极放大电路。 u f 交流通路交流通路 ui 典型的电压串联负反馈电路。 第二章第二章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 2 2. . 射极输出器的特点射极输出器的特点 （1）电压放大倍数接近于1 （2）输出电压与输入电压大