第一章 半导体器件与放大电路new

1、课程介绍课程介绍 n电子技术：模电、数电电子技术：模电、数电 答疑：周四下午答疑：周四下午 西苑校区西苑校区5 5号楼号楼 测仪教研室测仪教研室 1 学习内容学习内容 n 电路基础：电路基础： 电路基本原理与定律，电路的作用和组成以及基本电路基本原理与定律，电路的作用和组成以及基本 的分析方法。交流电路分析方法，变压器、电动机、的分析方法。交流电路分析方法，变压器、电动机、 发电机的原理和作用等。发电机的原理和作用等。 n 模拟电路：模拟电路： 半导体器件、半导体器件、PNPN结、二极管、三极管、基本放大电结、二极管、三极管、基本放大电 路、集成运算放大电路等。路、集成运算放大电路等。 n 数

2、字电路：数字电路： 组合逻辑电路、时序逻辑电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路、A/DA/D、D/AD/A转换等。转换等。 2 tt 学习内容学习内容 3 学习内容学习内容 n 4 第一章第一章 半导体器件与放大电路半导体器件与放大电路 学习电子技术，就是要掌握常用半导体器件的原学习电子技术，就是要掌握常用半导体器件的原 理、特性，以及由这些器件所组成的电子电路的分理、特性，以及由这些器件所组成的电子电路的分 析方法。二极管与晶体管是最常用的半导体器件，析方法。二极管与晶体管是最常用的半导体器件， 而而PNPN结是构成各种半导体器件的基础。结是构成各种半导体器件的基础。 1.1.1 半导体的导电特

3、性半导体的导电特性 半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。 例如：硅、锗、硒以及大多数金属氧化物和硫化物例如：硅、锗、硒以及大多数金属氧化物和硫化物 都是半导体。都是半导体。 半导体的导电能力在不同的条件下有很大的差别。半导体的导电能力在不同的条件下有很大的差别。 1.1 PN1.1 PN结结 5 6 1.1.1 1.1.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 共价健共价健 Si Si Si Si 价电子价电子 7 1.1.1 1.1.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 Si Si Si Si 价电子价电子 空穴空穴 自由电子自由电子 8 1.

4、1.1 1.1.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 Si Si Si Si 价电子价电子 空穴空穴 自由电子自由电子 9 1.1.1 1.1.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 10 1.1.1 1.1.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 11 1.1.1 1.1.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 12 Si Si Si Si p+ 多多 余余 电电 子子 磷原子磷原子 在常温下即可在常温下即可 变为自由电子变为自由电子 失去一个失去一个 电子变为电子变为 正离子正离子 1.1.1 1.1.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 13 Si Si Si Si B 硼原子硼原子 空穴空穴

5、 1.1.1 1.1.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 14 1.1.1 1.1.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 PNPN结是通过特殊的半导体制造技术，在一块半导体结是通过特殊的半导体制造技术，在一块半导体 基片上掺入不同的杂质，使其一边为基片上掺入不同的杂质，使其一边为N N型半导体，型半导体， 另一边为另一边为P P型半导体，其交界面便形成了型半导体，其交界面便形成了PNPN结结。 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + PN 结也称空间电荷区、或耗尽层、或内电场、或结也称空间电荷区、或耗尽层、或内电场、或 阻挡层。阻挡层。

6、 15 1.1.2 PN1.1.2 PN结及其单向导电性结及其单向导电性 16 多子的扩散运动多子的扩散运动 内电场内电场 少子的漂移运动少子的漂移运动 浓度差浓度差 扩散的结果使空扩散的结果使空 间电荷区变宽。间电荷区变宽。 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 形成空间电荷区形成空间电荷区 1.1.2 PN1.1.2 PN结及其单向导电性结及其单向导电性 PN PN 结变窄结变窄 P接正、接正、N接负接负 外电场外电场 IF 内电场内电场 PN + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 17 1.1

7、.2 PN1.1.2 PN结及其单向导电性结及其单向导电性 + 18 1.1.2 PN1.1.2 PN结及其单向导电性结及其单向导电性 内电场被加强，内电场被加强， 少子的漂移加少子的漂移加 强，由于少子强，由于少子 数量很少，形数量很少，形 成很小的反向成很小的反向 电流。电流。 19 1.2 1.2 二极管二极管 20 1.2 1.2 二极管二极管 阴极引线阴极引线 阳极引线阳极引线 二氧化硅保护层二氧化硅保护层 P型硅型硅 N型硅型硅 ( c ) 平面型 平面型 金属触丝金属触丝 阳极引线阳极引线 N型锗片型锗片 阴极引线阴极引线 外壳外壳 ( a ) 点接触型点接触型 铝合金小球铝合金

8、小球 N型硅型硅 阳极引线阳极引线 PN结结 金锑合金金锑合金 底座底座 阴极引线阴极引线 ( b ) 面接触型面接触型 阴极阴极阳极阳极 ( d ) 符号符号 D 21 1.2 1.2 二极管二极管 22 反向击穿反向击穿 电压电压U(BR) 反向特性反向特性 U I P N + P N + 1.2 1.2 二极管二极管 23 1.2 1.2 二极管二极管 24 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 理想二极管理想二极管 25 1.2 1.2 二极管二极管 例例1： D 6V 12V 3k B A UAB + 26 1.2 1.2 二极管二极管 例

9、例2: mA4 3 12 2D I B D1 6V 12V 3k A D2 UAB + 27 V sin18 i tu t 28 29 稳压二极管是一种特殊的面接触型二极管，稳压二极管是一种特殊的面接触型二极管， 由于它与适当阻值的电阻配合后能起稳压作由于它与适当阻值的电阻配合后能起稳压作 用，故称用，故称稳压二极管稳压二极管。 稳压二极管工作于反向击穿状态，当反向稳压二极管工作于反向击穿状态，当反向 电压撤去后，管子还是正常的，称电压撤去后，管子还是正常的，称可逆性击穿可逆性击穿。 + 1.2 1.2 二极管二极管 UZ IZ IZM UZ IZ U I O 30 1.2 1.2 二极管二极

10、管 31 Z Z ZI U r 1.2 1.2 二极管二极管 32 UOUi IZ R DZ UZ IR 1.2 1.2 二极管二极管 R US-UZ = 20-8 500 20-8 18 US=20V R UZ=8V 33 1.2 1.2 二极管二极管 所发出光的颜色由半导体中所掺杂质决定所发出光的颜色由半导体中所掺杂质决定,常常 见的红、黄、绿色掺入了磷砷化镓和磷化镓。见的红、黄、绿色掺入了磷砷化镓和磷化镓。 34 1.2 1.2 二极管二极管 35 1.2 1.2 二极管二极管 36 晶体管晶体管又称又称半导体三极管半导体三极管，是一种重要的半，是一种重要的半 导体器件。它的放大作用和开

11、关作用引起了电子导体器件。它的放大作用和开关作用引起了电子 技术的飞跃发展。技术的飞跃发展。 晶体管的结构，目前常见的有平面型和合金晶体管的结构，目前常见的有平面型和合金 型两类。硅管主要是平面型，锗管都是合金型。型两类。硅管主要是平面型，锗管都是合金型。 而从制造型号上，常分为而从制造型号上，常分为NPN型和型和PNP型。型。 1.3 1.3 晶体管晶体管 37 NNP B E C B E C IB IE IC B E C IB IE IC 1.3 1.3 晶体管晶体管 38 1.3 1.3 晶体管晶体管 39 E EB RB RC 1.3 1.3 晶体管晶体管 40 B E C N N P

12、 EB RB EC IE IBE ICE ICBO 41 IC IB B E C N N P EB RB EC IE IBE ICE ICBO B C CBOB CBOC BE CE I I II II I I CEOBCBOBC )(1 IIIII BC CEO III ，有，有忽略忽略 42 43 即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子 内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能， 是分析放大电路的依据。是分析放大电路的依据。 重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线重点讨论应用最广泛的共发射极接法

13、的特性曲线 1.3 1.3 晶体管晶体管 共发射极电路共发射极电路 输入回路输入回路 输出回路输出回路 IC EB mA A V UCE UBE RB IB EC V + + + + 44 1.3 1.3 晶体管晶体管 45 常常数数 CE )( BEB U UfI IB( A) UBE(V) 20 40 60 80 0.40.8 UCE 1V O 1.3 1.3 晶体管晶体管 46 IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A 常数常数 B )( CEC I UfI 36 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V) 912 O 放大区放大区 1.3 1.3 晶体管晶体管 O

14、 47 1.3 1.3 晶体管晶体管 O 48 1.3 1.3 晶体管晶体管 49 B C I I _ B C I I 1.3 1.3 晶体管晶体管 537 040 51 B C . . . I I 40 040060 5132 B C . . I I 50 1.3 1.3 晶体管晶体管 ICBO A + EC 51 1.3 1.3 晶体管晶体管 A ICEO IB=0 + 52 1.3 1.3 晶体管晶体管 53 ICM U(BR)CEO 安全工作区安全工作区 IC UCE O 54 55 1.3 1.3 晶体管晶体管 C E 光电耦合器光电耦合器 56 1.3 1.3 晶体管晶体管 UO

15、+5V U R1 R2 R3 T 57 1.3 1.3 晶体管晶体管 58 1.3 1.3 小结小结 二极管二极管三极管三极管 本质本质特性特性 单个单个PNPN结结 两个两个PNPN结构成结构成PNPPNP型型NPNNPN 型晶体管型晶体管 具有单向导通特性具有单向导通特性 正向压降：正向压降： 稳压管：反向电压工作稳压管：反向电压工作 共发射极电路：发射结共发射极电路：发射结 正向偏置，集电结反向正向偏置，集电结反向 偏置，有电流放大作用。偏置，有电流放大作用。 直流放大倍数：直流放大倍数： 交流放大倍数：交流放大倍数： I IE E=I=IC C+I+IB B, ,且且I IC C、I

16、IB B几乎相几乎相 等，等，I IB B微小变化引起微小变化引起I IC C较较 大变化。大变化。 B C I I _ B C I I 59 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 电压放大器电压放大器功率放大器功率放大器 晶体管放大电路晶体管放大电路 直流电源直流电源 话筒话筒 扬声器扬声器 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 60 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 61 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 62 EC RS es RB EB RC C1 C2 T + + + RL + + ui + uo + + + uBE uCE iC iB iE 1.4 1.4

17、基本放大电路基本放大电路 63 EC RS es RB EB RC C1 C2 T + + + RL + + ui + uo + + + uBE uCE iC iB iE 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 64 EC RS es RB EB RC C1 C2 T + + + RL + + ui + uo + + + uBE uCE iC iB iE 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 65 +UCC RS es RB RC C1 C2 T + + + RL ui + uo + + + uBE uCE iC iB iE EC RS es RB EB RC C1 C2 T + + +

18、 RL + + ui + uo + + + uBE uCE iC iB iE 放大电路放大电路 66 i i i U r I o u i U A U 67 UBEIB IC UCE 无输入信号无输入信号(ui = 0)时时: uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE +UCC RB RC C1 C2 T + + ui + uo + + + uBE uCE iC iB iE uBE t O iB tO iC t O uCE tO 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 68 IC UCE O IB UBE O 结论：结论： Q IB UBE Q UCE IC 69 UBE IB 无

19、输入信号无输入信号(ui = 0)时时: uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE ？ uCE = UCC iC RC uo 0 uBE = UBE+ ui uCE = UCE+ uo IC +UCC RB RC C1 C2 T + + ui + uo + + + uBE uCE iC iB iE uBE t O iB tO iC t O uCE tO ui t O UCE uo t O 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 70 + 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 动态分析动态分析 iC t O iC t IC O iC t ic O 静态分析静态分

20、析 71 ui t O uo t O 72 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 73 断开断开 断开断开 +UCC RS es RB RC C1 C2 T + + + RL ui + uo + + + uBE uCE iC iB iE 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 74 +UCC RS es RB RC C1 C2 T + + + RL ui + uo + + + uBE uCE iC iB iE +UCC RB RC T + + UBE UCE IC IB IE 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 75 B BECC B R UU I 所所以以 B CC B R U

21、I 当当UBE UCC时，时， +UCC RB RC T + + UBE UCE IC IB 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 76 根据电流放大作用根据电流放大作用 CEOBC III BB II +UCC RB RC T + + UBE UCE IC IB 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 77 已知：已知：UCC=12V，RC=4k ，RB=300k ， =37.5。 解：解： mAmA B CC B 040 300 12 . R U I mAmA BC 51040537. II VV CCCCCE 645112 . RIUU +UCC RB RC T + + UBE U

22、CE IC IB 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 78 EECCCCCE RIRIUU EB BECC B ) 1(RR UU I BC II EEBEBBCC RIURIU EBBEBB ) 1 (RIURI 由由KVL可得：可得： 由由KVL可得：可得： IE +UCC RB RC T + + UBE UCE IC IB 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 RE 79 常常数数 B )( CEC I UfI UCE = UCC ICRC +UCC RB RC T + + UBE UCE IC IB 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 80 B BECC B R UU

23、I C tan R 1 ICQ UCEQ C CC R U UCC 常常数数 B )( CEC I UfI UCE /V IC/mA 直流负载线直流负载线 Q 由由IB确定的那确定的那 条输出特性与条输出特性与 直流负载线的直流负载线的 交点就是交点就是Q点点 O 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 81 n 放大电路的动态特性分析放大电路的动态特性分析 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 82 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 83 把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性 电路。即把非线性的晶体管线性化，等效为一个

24、线性元件。电路。即把非线性的晶体管线性化，等效为一个线性元件。 晶体管在小信号（微变量）情况下工作。因此，在静态晶体管在小信号（微变量）情况下工作。因此，在静态 工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替。工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替。 利用放大电路的微变等效电路分析利用放大电路的微变等效电路分析计算计算放大电路放大电路电压放电压放 大倍数大倍数Au、输入电阻、输入电阻ri、输出电阻、输出电阻ro等。等。 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 84 be E 26(mV) 300( )(1) (mA) r I CE B BE beU I U r CE b be U i u

25、 O 85 CE B C U I I CE b c U i i B C CE ce I I U r B c ce I i u O 86 ib ic ic B C E ib ib 晶体三极管晶体三极管 微变等效电路微变等效电路 ube + + - - uce + + - - ube + + - - uce + + - - rbe B E C 晶体管的晶体管的B、E之间用之间用rbe 等效代替。等效代替。 晶体管的晶体管的C、E之间用一受控电流之间用一受控电流 源源ic= ib等效代替。等效代替。 87 88 RB RC ui uO RL RS es + + + XC 0，C 可看作短可看作短 路

26、。忽略电源的内阻，路。忽略电源的内阻， 电源的端电压恒定，电源的端电压恒定， 直流电源对交流可看直流电源对交流可看 作短路。作短路。 短路短路 短路短路 对地短路对地短路 +UCC RS es RB RC C1 C2 T + + + RL ui + uo + + + uBE uCE iC iB iE 89 ibic eS rbe ib RB RC RL E B C ui + + - - uo + + - - + + - - RS ii RB RC ui uORL + + + + - - - - RS eS + + - - ib ic B C E ii 90 ibic eS rbe ib RB

27、RC RL E B C ui + + - - uo + + - - + + - - RS ii i U i I b I c I o U b I S E rbeRBRCRL E B C + + - - + + - - + + - - RS 91 bebi rIU Lco RIU be L r R Au LCL / RRR i o : U U Au 定义定义 Lb RI rbe be C r R Au i U i I b I c I o U b I S E rbeRBRCRL E B C + + - - + + - - + + - - RS 92 i i i I U r 输输入入电电阻阻 S E

28、S R i I i U i r S E S R i I i U 93 i i I U ri Bbe /Rr 时，时，当当 beB rR bR i B II U bei rr i U i I b I c I o U b I S E rbeRBRCRL E B C + + - - + + - - + + - - RS ri B R I 94 o U o E o o o I U r 输出电阻：输出电阻： o U S E 95 i U i I b I c I o U b I S E rbeRBRCRL E B C + + - - + + - - + + - - RS C o o o R I U r 求

29、求ro的步骤：的步骤： 1) 断开负载断开负载RL o U 3) 外加电压外加电压 o I 4) 求求 o r 外加外加 o I C Rco III bc II C o RC R U I 0 0 cb II 所所以以 2) 令令 或或0 i U 0 S E 96 Q uCE/V t t iB B/ A IB t iC C/mA IC iB B/ A uBE/V t uBE/V UBEUCE iC C/mA uCE/V O OO O O O Q ic Q1 Q2 ib ui uo 97 Q2 uo UCE Q uCE/V t t iC C/mA IC iC C/mA uCE/V O O O Q1

30、 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 98 ui uo t iB B/ A iB B/ A uBE/V t uBE/V UBE OO O QQ uCE/V t iC C/mA uCE/V O O UCE 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 99 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 100 在固定偏置放大电路中，在固定偏置放大电路中，当温度升高时，当温度升高时， UBE 、 、 ICBO 。 上式表明，当上式表明，当UCC和和 RB一定时，一定时， IC与与 UBE、 以及以及 ICEO 有关有关，而这三个参数随温度而变化。，而这三个参数随温度而变化。 CBO B BECC C

31、EOBC )1( I R UU III 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。点沿负载线上移。 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 101 iC uCE Q Q 固定偏置电路的工作点固定偏置电路的工作点Q点是不稳定的，为此需要改进偏点是不稳定的，为此需要改进偏 置电路。当温度升高使置电路。当温度升高使 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点的变化，保持点的变化，保持Q点基本稳定。点基本稳定。 O 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 102 B2 II 若若满满足足： 基极电位基本恒定，基极电位基本恒定， 不随温度变

32、化。不随温度变化。 2B2B RIV 2B1B CC 21 RR U II CC 2B1B 2B B U RR R V VB RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB + + + +UCC ui uo + + IC RS eS + 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 103 VB E BEB EC R UV II BEB UV 若若满满足足： E B E BEB EC R V R UV II RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB + + + +UCC ui uo + + IC RS eS + 1.4 1.4 基本放大电路基本放大

33、电路 104 从从Q点点稳定的角度来看稳定的角度来看 似乎似乎I2、VB越大越好。越大越好。 但但 I2 越大，越大，RB1、RB2必必 须取得较小，将增加损耗，须取得较小，将增加损耗， 降低输入电阻。降低输入电阻。 而而VB过高必使过高必使VE也增高，也增高， 在在UCC一定时，势必使一定时，势必使UCE 减小，从而减小放大电路减小，从而减小放大电路 输出电压的动态范围。输出电压的动态范围。 I2= (5 10) IB，VB= (5 10) UBE，RB1、 RB2的阻值一般为几十千欧。的阻值一般为几十千欧。 VE VB RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB

34、+ + + +UCC ui uo + + IC RS eS + 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 105 VE VB RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB + + + +UCC ui uo + + IC RS eS + T UBE IB ICVE IC VB 固定固定 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 106 CC 2B1B 2 B U RR R V B E BEB EC R UV II C B I I EECCCCCE RIRIUU VB RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB + + + +UCC ui uo +

35、 + IC RS eS + 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 107 对交流：对交流：旁路电容旁路电容 CE 将将R 短路短路， R 不起不起 作用作用， Au，ri，ro与固定偏置电路相同与固定偏置电路相同。 如果去掉如果去掉CE ， Au，ri，ro ？ 旁路电容旁路电容 RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL + + + +UCC ui uo + + RS eS + 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 108 RB1RC C1 C2 RB2 CE RE RL + + + +UCC ui uo + + RS eS + 2B1BB / RRR i U i I b I

36、 c I o U b I S E e I B R I 109 Lco RIU LCL /RRR i o : U U Au 定义定义 Lb RI rbe RB RCRL E B C + + - - + + - - + + - - RS i U i I b I c I o U b I S E e I RE Eebebi RIrIU Ebbeb ) 1 (RIrI Ebe L ) 1(Rr R Au 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 110 Eebebi RIrIU Ebbeb )1 (RIrI Ebe i b )1 (Rr U I EbeBi )1 (/RrRr rbe RB RCRL E

37、 B C + + - - + + - - + + - - RS i U i I b I c I o U b I S E e I RE ri B R I 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 111 Ebe L ) 1(Rr R Au be L r R Au EbeB2B1i )1 (R/R/Rrr Co Rr beBi r/Rr Co Rr 112 ？即即： S o s E U Au 考虑信号源内阻考虑信号源内阻RS 时时 iS i be L s rR r r R Au 所以所以 S o s E U Au S i i o E U U U S i E U Au iS i S i rR r E

38、 U i r RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL + + + +UCC ui uo + + RS eS + 113 在图示放大电路中，在图示放大电路中， 已知已知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ri、ro及及 Au。 RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE1RL + +

39、 + +UCC ui uo + + RE2 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 114 V3V12 2060 20 CC B2B1 B2 B U RR R V mA8 . 0 mA 3 6 . 03 E BEB EC R UV II A16 A 50 0.8 C B I I CECCCCEE1E1 () 12 0.8 6 0.8 3V4.8V UUI RI RR RB1RC RB2 RE1 +UCC RE2 + UCE IE IB IC VB 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 115 k6 Co Rr be E 2626 300(1 )300511.96k I0.8 r k 15

40、/ 2B1BB RRR其其中中 iBbeE1 /(1 )rRr R 7.94k L beE1 (1 ) u R A r R 8.87 i U i I b I c I o U b I S E e I B R I 1.4 1.4 基本放大电路基本放大电路 116 阻容耦合放大电路由于存在级间耦合电容、发阻容耦合放大电路由于存在级间耦合电容、发 射极旁路电容及三极管的结电容等，它们的容抗随射极旁路电容及三极管的结电容等，它们的容抗随 频率变化，故当信号频率不同时，放大电路的输出频率变化，故当信号频率不同时，放大电路的输出 电压相对于输入电压的幅值和相位都将发生变化。电压相对于输入电压的幅值和相位都将

41、发生变化。 1.5 1.5 放大电路的频率特性放大电路的频率特性 117 f |Au | 0.707| Auo | fLfH | Auo | 幅频特性幅频特性 f 270 180 90 相频特性相频特性 118 i U b I c I o U b I S E rbe RB RCRL E B C + + - - + + - - + + - - RS be U + + - - 1.5 1.5 放大电路的频率特性放大电路的频率特性 119 o U be U i U i U b I c I o U b I S E rbe RB RCRL E B C + + - - + + - - + + - - RS

42、 be U + + - - C1C2 1.5 1.5 放大电路的频率特性放大电路的频率特性 120 o U i U b I c I o U b I S E rbe RB RCRL E B C + + - - + + - - + + - - RS Co 1.5 1.5 放大电路的频率特性放大电路的频率特性 121 RB +UCC C1 C2 RRL ui + uo + + + es + RS 1.6 1.6 共集电极放大电路共集电极放大电路 122 EB BECC B )1(RR UU I BE )1(II EECCCE RIUU +UCC RB R + UCE + UBE I IB IC RB

43、 +UCC C1 C2 RRL ui + uo + + + es + RS 1.6 1.6 共集电极放大电路共集电极放大电路 123 LEL / RRR Leo RIU Lb 1RI ）（ Lebebi RIrIU Lbbeb )1 (RIrI Lbbeb Lb )1( )1( RIrI RI Au Lbe L )1( 1 Rr R ）（ rbe RB RL E B C + + - - + + - - + + - - RS i U b I c I o U b I S E e I RE i I 1.6 1.6 共集电极放大电路共集电极放大电路 124 rbe RB RL E B C + + -

44、- + + - - + + - - RS i U b I c I o U b I S E e I RE i I iBi /rRr LbeBi )1 (/RrRr Lbe b LEebeb b i i )1 ( / Rr I RRIrI I U r LEL /RRR i r i r 1.6 1.6 共集电极放大电路共集电极放大电路 125 rbe RB RL E B C + + - - + + - - + + - - RS i U b I c I o U b I S E e I RE i I E Rbbo IIII E o SBbe o SBbe o R U R/Rr U R/Rr U ESbe

45、 o 1 / 1 1 RRRr r 外加外加 o I o r 1) 断开负载断开负载RL o U 3) 外加电压外加电压 o I 4) 求求 2) 令令 或或0 i U 0 S E E R I 1.6 1.6 共集电极放大电路共集电极放大电路 126 1 sbe o Rr r SBS /RRR Rr Rr 1 / sbe Eo sbeE ) 1 ( RRr 通通常常： rbe RB RL E B C + + - - + + - - + + - - RS i U b I c I o U b I S E e I RE i I o r 1.6 1.6 共集电极放大电路共集电极放大电路 127 Lbe

46、 L ) 1 ( ) 1 ( Rr R A u LbeBi ) 1(/RrRr Rr r 1 sbe o 1.6 1.6 共集电极放大电路共集电极放大电路 128 1.6 1.6 共集电极放大电路共集电极放大电路 129 . 在图示放大电路中，已知在图示放大电路中，已知UCC=12V, RE= 2k, RB= 200k， RL= 2k ，晶体管，晶体管=60， UBE=0.6V, 信号源内阻信号源内阻RS= 100，试求试求: : (1) 静态工作点静态工作点 IB、IE 及及 UCE； 画出微变等效电路；画出微变等效电路； (3) Au、ri 和和 ro 。 RB +UCC C1 C2 RR

47、L ui + uo + + + es + RS 1.6 1.6 共集电极放大电路共集电极放大电路 130 mA035. 0mA 260)(1200 6 . 012 ) (1 EB BECC B RR UU I mA14. 2 0.035mA60)(1 )(1 BE II V727 V142212 EECCCE . . RIUU +UCC RB R + UCE + UBE I IB IC 1.6 1.6 共集电极放大电路共集电极放大电路 131 beS o 1580100 28.0 60 rR r be E 2626 300(1 )300611.58 k 1.24 r I LbeBi ) 1 (

48、/RrRr 38.5k Lbe L ) 1( )(1 Rr R Au 0.97 rbe RB RL E B C + + - - + + - - + + - - RS i U b I c I o U b I S E e I RE 1.6 1.6 共集电极放大电路共集电极放大电路 132 133 两级之间通过耦合电容两级之间通过耦合电容 C2 与下级输入电与下级输入电 阻连接。阻连接。 RB1RC1 C1 C2 RB2 CE1 RE1 + + + + + RS + RC2 C3 CE2 RE2 RL + + +UCC + o U 1O U i U S E B1 R B2 R T1T2 134 由于

49、电容有隔直作用，所以每级放大电路的直流通路互由于电容有隔直作用，所以每级放大电路的直流通路互 不相通，不相通， 。 RB1RC1 C1 C2 RB2 CE1 RE1 + + + + + RS + RC2 C3 CE2 RE2 RL + + +UCC + o U 1O U i U S E B1 R B2 R T1T2 135 第一级第一级第二级第二级 21 2i o i 1o i o uuu AA U U U U U U A 电电压压放放大大倍倍数数 2i r 1b I 2b I 1c I 2c I rbe RB2 RC1 E B C + + - - + + - - + + - - RS i U

50、 i I 1o U 1b1I S E rbe RC2 RL E B C + + - - o U 2b2I B1 R B2 R RB1 2i1C1L /rRR 1be 1L 1 i o1 1 r R U U Au be2 L2 2 2i o 2 r R U U Au 1ii rr 2oo rr L2CL2 / RRR 136 如图所示的两级电压放大电路，如图所示的两级电压放大电路， 已知已知1= 2 =50, T1和和T2均为均为3DG8D。 RB1 C1 C2 RE1 + + + RC2 C3 CE + + +24V + o U i U B1 R B2 R T1 T2 E2 R E1 R 1M

51、 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 137 解解: : (1) 两级放大电路的静态值可分别计算。两级放大电路的静态值可分别计算。 A8 . 9mA 2750)(11000 0.624 ) (1 E1B1 BECC B1 RR UU I mA 49. 0mA 0098. 050)(1)1 ( B1E1 II V77. 10V2749. 024 E1E1CCCE RIUU RB1 C1 C2 RE1 + + + RC2 C3 CE + + +24V + o U i U B1 R B2 R T1 T2 E2 R E1 R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 138

52、 V26. 843V 4382 24 B2 B2B1 CC B2 R RR U V 22 2 12 8 .260 .6 0 .96 0 .517 .5 BBE C EE UU ImAmA RR RB1 C1 C2 RE1 + + + RC2 C3 CE + + +24V + o U i U B1 R B2 R T1 T2 E2 R E1 R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 139 A 2 . 19mA 50 96. 0 2 C2 B2 I I CE2CCC2C2E1E2 () 240 96(100 517 5)V6 71V UUIRRR . RB1 C1 C2 RE1

53、+ + + RC2 C3 CE + + +24V + o U i U B1 R B2 R T1 T2 E2 R E1 R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 140 2b I 2c I rbe2 RC2 o U rbe1 i U RB1 B1 R 2B R 1b I 2b I 1b I 1c I RE1 1o U + _ + _ + _ 2E R 由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻 ri 等于第一级等于第一级 的输入电阻的输入电阻ri1。第一级是射极输出器，它的输入电阻。第一级是射极输出器，它的输入电阻ri1与负与负 载有关，而射极

54、输出器的负载即是第二级输入电阻载有关，而射极输出器的负载即是第二级输入电阻 ri2。 2i r 1ii rr 141 2b I 2c I rbe2 RC2 o U rbe1 i U RB1 B1 R 2B R 1b I 2b I 1b I 1c I RE1 1o U + _ + _ + _ E1 R (2) 计算计算 r i和和 r 0 be2 E 2626 300(1)300511 68k 0 96 r I . . 2B1B2be2E1 (1)34 k i rRRrR /. L1E1i2 31 k RRr /. 2i r 142 1 be1 E1 2626 r300 (1 )300 (1 5

55、0)31 k 0 49 I . . k 320)1 (/ L1be1B1i1i RrRrr 2oo rr k10 C2o2o Rrr 2b I 2c I rbe2 RC2 o U rbe1 i U RB1 B1 R 2B R 1b I 2b I 1b I 1c I RE1 1o U + _ + _ + _ 2E R 143 (3)(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数 L1 1 u1 1L1 be1 (1)(1 50) 3 1 0 98 (1)3 (1 50) 3 1 R A rR . . . 2b I 2c I rbe2 RC2 o U rbe1 i

56、U RB1 B1 R 2B R 1b I 2b I 1b I 1c I RE1 1o U + _ + _ + _ 2E R 144 (3)(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数 2b I 2c I rbe2 RC2 o U rbe1 i U RB1 B1 R 2B R 1b I 2b I 1b I 1c I RE1 1o U + _ + _ + _ 2E R C2 2 2E2 be2 10 5018 (1)168 (1 50) 051 u R A rR . 总电压放大倍数总电压放大倍数 12 0 98 ( 18)1764 uuu AAA . 145 电电

57、源源供供给给的的直直流流功功率率 率率负负载载得得到到的的交交流流信信号号功功 146 IC UCE O Q iC t O IC UCE O Q iC t O IC UCE O Q iC t O 晶体管在输入信号晶体管在输入信号 的整个周期都导通的整个周期都导通 静态静态IC较大，波形好较大，波形好, 管管 耗大效率低。耗大效率低。 晶体管只在输入信号晶体管只在输入信号 的半个周期内导通，的半个周期内导通， 静态静态 IC=0，波形严重失真，波形严重失真, 管耗管耗 小效率高。小效率高。 晶体管导通的时间大于半个周期，晶体管导通的时间大于半个周期， 静态静态IC 0，一般功放常采用。，一般功放

58、常采用。 147 互补对称电路是集成功率放大电路输出级的基本互补对称电路是集成功率放大电路输出级的基本 形式。当它通过容量较大的电容与负载耦合时，由形式。当它通过容量较大的电容与负载耦合时，由 于省去了变压器而被称为无输出变压器电路，简称于省去了变压器而被称为无输出变压器电路，简称 OTL电路。若互补对称电路直接与负载相连，输出电路。若互补对称电路直接与负载相连，输出 电容也省去，就成为无输出电容电路，简称电容也省去，就成为无输出电容电路，简称OCL电电 路。路。 OTL电路采用单电源供电，电路采用单电源供电， OCL电路采用双电源电路采用双电源 供电。供电。 148 T1、T2的特性一致；的

59、特性一致； 一个一个NPN型、一个型、一个PNP型型 两管均接成射极输出器；两管均接成射极输出器； 输出端有大电容；输出端有大电容； 单电源供电。单电源供电。 ui= 0 2 CC C U u 2 CC A U V , IC1 0， IC2 0 OTL原理电路原理电路 RL uI T1 T2 +UCC C A uo + + + - - + + - - 149 RL ui T1 T2 A uo + +- - + + - - 设输入端在设输入端在UCC/2 直流直流基础上加入正弦信号。基础上加入正弦信号。 若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，则负载若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，则负载

60、 上得到的交流信号正负半周对称。上得到的交流信号正负半周对称。 ic1 ic2 交流通路交流通路 uo 150 当输入信号当输入信号ui为正弦波时，为正弦波时， 输出信号在过零前后出现的输出信号在过零前后出现的 失真称为交越失真。失真称为交越失真。 由于晶体管特性存在非线性，由于晶体管特性存在非线性， ui U(BR)DS，管子，管子不允许不允许 工作在这个区域。工作在这个区域。 （4）夹断区（截止区）夹断区（截止区） 输出特性曲线靠近横轴的部分。它是发生在输出特性曲线靠近横轴的部分。它是发生在uGS UGS（ （off） 时，管子的导电沟道完全被夹断。时，管子的导电沟道完全被夹断。 特点特点