第8章分立元件放大电路1

1、1 （中）（中） 2 3 4 对于元器件，重点放在特性、参数、技术指对于元器件，重点放在特性、参数、技术指 标和正确使用方法，不要过分追究其内部机理。标和正确使用方法，不要过分追究其内部机理。 讨论器件的目的在于应用。讨论器件的目的在于应用。 学会用工程观点分析问题，就是根据实际情学会用工程观点分析问题，就是根据实际情 况，对器件的数学模型和电路的工作条件进行况，对器件的数学模型和电路的工作条件进行 合理的近似，以便用简便的分析方法获得具有合理的近似，以便用简便的分析方法获得具有 实际意义的结果。实际意义的结果。 对电路进行分析计算时，只要能满足技术指对电路进行分析计算时，只要能满足技术指 标

2、，就不要过分追究精确的数值。标，就不要过分追究精确的数值。 器件是非线性的、特性有分散性、器件是非线性的、特性有分散性、RC的值的值 有误差、工程上允许一定的误差、采用合理估有误差、工程上允许一定的误差、采用合理估 算的方法。算的方法。 5 物物 质质 （导电能力）（导电能力） 导体：导体： 绝缘体：绝缘体： 半导体：半导体： 导电能力很强导电能力很强 不导电不导电 导电能力介于导体和导电能力介于导体和 绝缘体之间绝缘体之间 6 半导体的特性：半导体的特性： ( (可制成温度敏感元件，如热敏电阻可制成温度敏感元件，如热敏电阻) ) 掺杂性：掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使往纯净的半导

3、体中掺入某些杂质，会使 其导电能力明显改变。其导电能力明显改变。 光敏性：光敏性：当受到光照时，其导电能力明显变化。当受到光照时，其导电能力明显变化。 ( (可制成各种光敏元件，如光敏电阻、可制成各种光敏元件，如光敏电阻、 光敏二极管、光敏三极管、光电池等光敏二极管、光敏三极管、光电池等) )。 热敏性：热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强。当环境温度升高时，导电能力显著增强。 1. 本征半导体本征半导体 完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称为完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称为 本征半导体。本征半导体。 硅和锗的晶体结构硅和锗的晶体结构 8.1.1 PN结结 8 硅和锗的共价键结构硅

4、和锗的共价键结构 共价键共共价键共 用电子对用电子对 共价键中的共价键中的 两个电子被紧紧两个电子被紧紧 束缚在共价键中，束缚在共价键中， 称为称为束缚电子。束缚电子。 +4+4 +4+4 9 +4+4 +4+4 自由电子自由电子 空穴空穴 束缚电子束缚电子 在常温下，由于在常温下，由于 热激发，使一些价电热激发，使一些价电 子获得足够的能量而子获得足够的能量而 脱离共价键的束缚，脱离共价键的束缚， 成为成为自由电子自由电子（带负（带负 电），同时共价键上电），同时共价键上 留下一个空位，称为留下一个空位，称为 空穴空穴（带正电）（带正电）。 本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理 这一现象

5、称为本征激发。这一现象称为本征激发。 10 本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理 在其它力的作用在其它力的作用 下，空穴吸引临近的下，空穴吸引临近的 电子来填补，其结果电子来填补，其结果 相当于空穴的迁移。相当于空穴的迁移。 空穴的迁移相当于空穴的迁移相当于 正电荷的移动，因此正电荷的移动，因此 可以认为空穴是载流可以认为空穴是载流 子。子。 因常温下束缚因常温下束缚 电子很难脱离共价电子很难脱离共价 键成为自由电子，键成为自由电子， 因此本征半导体中因此本征半导体中 的自由电子和空穴的自由电子和空穴 很少，所以很少，所以本征半本征半 导体的导电能力很导体的导电能力很 弱。弱。 当半导体外

6、加电压当半导体外加电压 时，在电场的作用下时，在电场的作用下 将出现两部分电流：将出现两部分电流： 1）自由电子作定）自由电子作定 向移动向移动 电子电流电子电流 2）价电子递补空）价电子递补空 穴穴 空穴电流空穴电流 +4+4 +4+4 11 本征半导体中存在本征半导体中存在数量相等数量相等的两种载流的两种载流 子，即子，即自由电子和空穴自由电子和空穴。 温度越高，载流子的浓度越高温度越高，载流子的浓度越高，本征半本征半 导体的导电能力越强。导体的导电能力越强。温度是影响半导体性温度是影响半导体性 能的一个重要的外部因素，能的一个重要的外部因素，这是半导体的一这是半导体的一 大特点。大特点。

7、 本征半导体的导电能力取决于载流子的本征半导体的导电能力取决于载流子的 浓度。浓度。 P 型半导体型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + N 型半导体型半导体 1. 在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量与 （a. 掺杂浓度、掺杂浓度、b.温度）有关。温度）有关。 2. 在杂质半导体中少子的数量与在杂质半导体中少子的数量与 （a. 掺杂浓度、掺杂浓度、b.温度）有关。温度）有关。 3. 当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量 （a. 减少、减少、b. 不变、不变、c. 增多）。增多）。 a b c 4. 在

8、外加电压的作用下，在外加电压的作用下，P 型半导体中的电流型半导体中的电流 主要是主要是 ， N 型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主要是 （a. 电子电流、电子电流、b.空穴电流）空穴电流） ba 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 4 4、 PN结的导电特性结的导电特性PN 结加正向电压（正向偏置）结加

9、正向电压（正向偏置） P接正、接正、N接负接负 + + + + + + + + + + + + + + + + + + U 内电场内电场 外电场外电场 PN IF 内电场被削弱，多内电场被削弱，多 子的扩散加强，形成子的扩散加强，形成 较大的扩散电流。较大的扩散电流。 PN结正向电阻较结正向电阻较 小，正向电流较大，小，正向电流较大， PN结处于导通状态。结处于导通状态。 PN 结加反向电压（反向偏置）结加反向电压（反向偏置） + + + + + + + + + + + + + + + + + + U 内电场内电场 外电场外电场 PN 内电场被加强，少子内电场被加强，少子 的漂移加强，由于少子

10、的漂移加强，由于少子 数量很少，形成很小的数量很少，形成很小的 反向电流。反向电流。 IR PN 结变宽结变宽 P接负、接负、N接正接正 PN结反向电阻较结反向电阻较 大，反向电流很小，大，反向电流很小， PN结处于截止状态。结处于截止状态。 温度越高少子的数量越多，反向电流将随温度增加温度越高少子的数量越多，反向电流将随温度增加 1、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 接负接负 ）时，）时， PN 结处于正向导通状态，结处于正向导通状态，PN 结正向电阻较小，正向电流较大。结正向电阻较小，正向电流较大。 2、PN 结加反向电压（反向偏置，结加反向电压（反

11、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 结反向电阻较大，反向电流很小。结反向电阻较大，反向电流很小。 1、基本结构和类型、基本结构和类型 （a）点接触型）点接触型 结构结构 ：按结构可分三类按结构可分三类 (b)面接触型面接触型 结面积小、结面积小、 结电容小、正结电容小、正 向电流小。用向电流小。用 于检波和变频于检波和变频 等高频电路。等高频电路。 结面积大、结面积大、 正向电流大、正向电流大、 结电容大，用结电容大，用 于工频大电流于工频大电流 整流电路。整流电路。 (c)平面型平面型 用于集成电路制作工艺中。用于集成电路制作

12、工艺中。PN结结面积可大可结结面积可大可 小，用于高频整流和开关电路中。小，用于高频整流和开关电路中。 二极管的结构示意图二极管的结构示意图 符号：符号： PN 阳极阳极阴极阴极 VD 2、 伏安特性伏安特性 3、主要参数、主要参数 1 1、最大整流电流、最大整流电流 IOM 二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平 均电流。均电流。 2 2、 3 3、 指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向反向 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

13、反向电流越大。硅管的反向电流较小，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小， 二极管电路分析举例二极管电路分析举例 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 V阴阴 二极管导通 二极管导通 若若忽略管压降，二极管可看作短路，忽略管压降

14、，二极管可看作短路，UAB = 6V 否则，否则， UAB低于低于6V一个管压降，为一个管压降，为6.3或或6.7V 例例1 1： 取取 B 点作参考点，断点作参考点，断 开二极管，分析二极开二极管，分析二极 管阳极和阴极的电位。管阳极和阴极的电位。 两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起 求：求：UAB 取取 B 点作参考点，断开点作参考点，断开 二极管，分析二极管阳二极管，分析二极管阳 极和阴极的电位。极和阴极的电位。 V1阳 阳 = 6 V，V2阳 阳 =0 V ， ，V1阴 阴 = V2阴阴 = 12 V UD1 = 6V，UD2 =12V UD2 UD1 VD2 优先导通，

15、优先导通， VD1截止。截止。 若忽略管压降，二极管可看作短路，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: ui 8V 二极管导通，可看作短路二极管导通，可看作短路 uo = 8V ui 8V 二极管截止，可看作开路 二极管截止，可看作开路 uo = ui 已知：已知： 二极管是理想的，试画二极管是理想的，试画 出出 uo 波形。波形。 V sin18tui ui t 18V 参考点参考点 8V 例例3 3 二极管的用途：二极

16、管的用途： 整流、检波、限幅、整流、检波、限幅、 箝位、开关、元件保护、箝位、开关、元件保护、 温度补偿等。温度补偿等。 uo 使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻 Z Z I U Z r Z r 集电区：集电区： 面积最大面积最大 基区：最薄，基区：最薄， 掺杂浓度最低掺杂浓度最低 发射区：掺发射区：掺 杂浓度最高杂浓度最高 发射结发射结 集电结集电结 2.2.电流放大原理电流放大原理 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 PNP VBVE VCVE 集电结反偏集电结反偏 VCVB 三极管内部载

17、流子的运动规律三极管内部载流子的运动规律 B E C N N P EB RB EC 基区空基区空 穴向发射穴向发射 区的扩散区的扩散 可忽略。可忽略。 发射结正偏，发射结正偏， 发射区电子不发射区电子不 断向基区扩散，断向基区扩散， 形成发射极电形成发射极电 流流I IE E。 IE 进入进入P P 区的区的 电子少部分与电子少部分与 基区的空穴复基区的空穴复 合，形成电流合，形成电流 I IBE BE ，多数扩 ，多数扩 散到集电结。散到集电结。 IBE 从基区扩散来从基区扩散来 的电子作为集的电子作为集 电结的少子，电结的少子， 漂移进入集电漂移进入集电 结而被收集，结而被收集， 形成形成

18、I ICE CE。 。 ICE 集电结反集电结反 偏，有少子偏，有少子 形成的反向形成的反向 电流电流I ICBO CBO。 。 ICBO 三极管内部载流子的运动规律三极管内部载流子的运动规律 B E C N N P EB RB EC IE IBE ICE ICBO IC IB IC=ICE+ICBO ICE I ICE CE 与 与I IBE BE 之比称为共发射极电流放大倍数 之比称为共发射极电流放大倍数 B C CBOB CBOC BE CE I I II II I I CEOBCBOBC II)I(1II _ _ BC CEO II I _ ，有，有忽略忽略 CEOCB II 0I ，

19、则，则若若 集射极穿透电流集射极穿透电流 温度温度 ICEO 常用公式常用公式 2. 各电极电流关系及电流放大作用各电极电流关系及电流放大作用 IB(mA) IC(mA) IE(mA) 00.01 0.020.03 0.040.05 0.0010.501.00 1.702.50 3.30 0.0010.511.021.732.54 3.35 结论结论 1）三电极电流关系）三电极电流关系 IE = IB + IC 2） IC IE ， IC IB 3） IC IB 把基极电流的微小变化能够引起集电极电流把基极电流的微小变化能够引起集电极电流 较大变化的特性称为晶体管的电流放大作用。较大变化的特性

20、称为晶体管的电流放大作用。 实质实质:用一个微小电流的变化去控制一个较大用一个微小电流的变化去控制一个较大 电流的变化，是电流的变化，是CCCS器件。器件。 3. 3. 特性曲线特性曲线 即管子各电极电压与电流的关系曲线，是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，反映了晶体管子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。管的性能，是分析放大电路的依据。 为什么要研究特性曲线：为什么要研究特性曲线： 重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特 性曲线性曲线 1 1）直观地分析管子的工作状态）直观地分析管子的工作状

21、态 2 2）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好 的电路的电路 实验线路实验线路 输入回路输入回路 输出回路输出回路 发射极是输入、输出回路的公共端发射极是输入、输出回路的公共端 EB IC mA A V UCE UBE RB IB EC V 共发射极电路共发射极电路 1. 1. 输入特性输入特性 IB( A) UBE(V) 20 40 60 80 0.40.8 UCE 1V 常数常数 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 B

22、E 0.6 0.60.70.7V, , 锗锗U UBE BE 0.2 0.20.30.3V。 2. 2. 输出特性输出特性 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V)3 6912 IB=0 20 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。 常数常数 B I CEC UfI)( 此区域满足此区域满足 IC= IB 称为称为 线性区（放线性区（放 大区），具大区），具 有恒流特性。有恒流特性。 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V)3 69

23、12 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， ，称为饱 称为饱 和区。和区。 深度饱和时硅深度饱和时硅 管管UCES 0.3V 此区此区 域中域中IC 受受UCE 的影响的影响 较大较大 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,IC =ICEO, UBE 死区电压，死区电压， 称为截止区。称为截止区。 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。 输出特性可划分

24、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) )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=I=ICEO CEO 0 0， ，U UBE BE 死区电压死区电压 发射结反偏或零偏、集电结反偏。发射结反偏或零偏、集电结反偏。 3 3）饱和区饱和区( (管子处于饱和导通状态管子处于饱和导通状态)

25、 )开关闭合开关闭合 IB IC， UCE UBE, , 发射结正偏，发射结正偏，集电结正偏。集电结正偏。 4. 4. 主要参数主要参数 前面的电路中，三极管的发射极是输入前面的电路中，三极管的发射极是输入 输出的公共点，称为共射接法。相应地还有输出的公共点，称为共射接法。相应地还有 共基、共集接法。共基、共集接法。 直流电流放大系数：直流电流放大系数： B C _ I I 1. 1. 电流放大系数电流放大系数和和 _ 工作于动态的三极管，真正的信号是叠工作于动态的三极管，真正的信号是叠 加在直流上的交流信号。基极电流的变化量加在直流上的交流信号。基极电流的变化量 为为 I IB B，相应的集

26、电极电流变化为，相应的集电极电流变化为 I IC C 。 。 B I IC 交流电流放大系数：交流电流放大系数： 一般小功率三极管一般小功率三极管20020 _ 大功率三极管大功率三极管10010 349 030 481 _ . . . I I B C 48 0300450 48122 . . I I B C 2. 2. 集集- -基极反向饱和电流基极反向饱和电流 ICBO A ICBO是通是通 过集电结，过集电结， 由少数载流由少数载流 子的漂移形子的漂移形 成的反向电成的反向电 流，受温度流，受温度 变化的影响。变化的影响。 ICBO 3 3. . 集集- -射极穿透电流射极穿透电流 IC

27、EO A ICEO IB=0 ICEO受温度受温度 影响很大，当影响很大，当 温度上升时，温度上升时， ICEO增加很快，增加很快， 所以所以IC也相应也相应 增加。增加。三极管三极管 的温度特性较的温度特性较 差。差。 (BR)CEO 2 1 BUE C 一一般般取取 IC UCE ICUCE=PCM ICM U(BR)CEO 安全工作区安全工作区 由三个极限参数可画出三极管的安全工作区由三个极限参数可画出三极管的安全工作区 53 54 参考点参考点 RB +VCC 59 放大电路的分析放大电路的分析 静态分析：静态分析：无输入信号，用大写无输入信号，用大写 字母加大写下标表示，如字母加大写

28、下标表示，如IB、IC、 UCE代表代表直流分量直流分量 动态分析：动态分析：加入输入信号，用小加入输入信号，用小 写字母加小写下标表示，如写字母加小写下标表示，如ib、ic、 uce代表代表交流分量瞬时值交流分量瞬时值 直流分量和交流分直流分量和交流分 量的和量的和用小写字母用小写字母 加大写下标表示，加大写下标表示， 如如iB、iC、uCE 共射放大电路的电压放大作用共射放大电路的电压放大作用 共射放大电路的电压放大作用共射放大电路的电压放大作用 uBE t ui t iB t iC t uCE t uo t UBEIB ICUCE？ 无输入信号时无输入信号时 有输入信号时有输入信号时 u

29、CE= VCC iC RC 62 表达式分析： iBEbeBEBEuUuUu bBBiIi bBBcCCiIiiIi 则，负载开路时： CCCCCERiVu CcCCCRiIU)( ceCE CcCE CcCCCC uU RiU RiRIU )( )( 可见，ic流经RC引 起电压icRC的变化， 即通过集电极电阻 RC晶体管的电流放 大作用转化为电压 的放大作用。 63 静态：放大电路无交流信号输入（静态：放大电路无交流信号输入（u ui i =0 =0）时的）时的 工作状态。工作状态。 1. 1. 估算法估算法 ： 1 1）根据直流通路估算）根据直流通路估算 IB RBRC IB B BE

30、CC B R UV IKVL 由由 B CC R V70. B CC R V 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。 RBRC +VCC 2 2）根据直流通道估算）根据直流通道估算UCE、IC IC 根据电流放大作用根据电流放大作用 CEOBC III BB II CCCCCE :KVLRIVU由 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

31、CC B mA5 . 104. 05 .37 BC II V645 . 112 CCCCCE RIUU 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。 ECCC RIUUCE EB BECC B ) 1(RR UU I BC II EBBEBB EEBEBBCC ) 1 ( RIURI RIURIU 2 2、图解法：、图解法： 输入特性曲线上输入特性曲线上交点交点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 Q IB UBE UBE = VCCIBRB 常常数数 CE BEB U

32、UfI)( 由输入特性由输入特性 确定确定IB 和和UBE RBRC IB IC +UCC 用作图的方法用作图的方法 确定静态值确定静态值 2 2、图解法：、图解法： IC UCE B BE CC B R UV I 由输出特性确定由输出特性确定IC 和和VCC。 常数常数 B I CEC UfI)( UCE =UCCICRC 直流负载线直流负载线 C R 1 tan 直流负载线斜率直流负载线斜率 RBRC IB IC +UCC C CC R U Q 70 1 1）输入回路）输入回路 iB uBE 当输入信号很小时，当输入信号很小时， 电路工作在静态工作点电路工作在静态工作点 附近，输入特性在小

33、范附近，输入特性在小范 围内近似线性。围内近似线性。 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： )mA(I )mV(26 )1 ()(300r E be rbe的量级从几百欧到几千欧。的量级从几百欧到几千欧。 b be B BE be i u I U r 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。 IC UCE 特性曲线特性曲

34、线 近似平行近似平行 输出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 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 ube + + - - uce + + - - ube + + - - uce + + - - r rce ce很大，一般忽略。 很大，一般忽略。 2. 2. 放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路 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 + + + + - - + + - - +

35、 + - - rbeRB RCRL i U i I b I c I o U b I + + - - - - + + 3. 3. 电压放大倍数的计算：电压放大倍数的计算： bebi rIU Lco RIU be L u r R A LCL R/RR i o u U U A :定定义义 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 放大倍数与静态放大倍数与静态 IE有关。有关。 rbeRBRCRL i U i I b I c I o U b I + + - - - - + + 3. 3. 电压放大倍数的计算电压放大倍数的计算 Eebebi RIrIU Lbo RIU Ebb

36、ebi RIrIU ) 1( Ebe L u Rr R A ) 1( i U i I b I c I o U b I B R e I + + + + - - - Au 放大电路放大电路 + + - - S E 信号源信号源 S Ri I i U + + - - 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 输输入入电电阻阻 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 Ebbe

37、bi RIrIU ) 1( ) 1 ( EbeBi RrRr/ bR i i i i II U I U r B i U i I b I c I o U b I B R e I + + + + - - - - i r + _ RL 0 U S U r0 + _ Au + _ RL 0 U 放大放大 电路电路 S E RS + _ o o o I U r + _ 无无 源源 网网 络络 S E 0 I Au + _ RL 0 U 放大放大 电路电路 S E RS + _ 0 U + _ ro C R RL 0 0 o o o I U r 0 rbeRBRC i U i I b I c I b I

38、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 83 如果如果Q设置不合适或信号过大，晶体管的设置不合适或信号过大，晶体管的 动态工作点进入非线性区而引起信号失真，动态工作点进入非线性区而引起信号失真， 称为称为非线性失真非线性失真。 如果如果Q设置过高设置过高，管子工作进入饱和区，造成，管子工作进入饱和区，造成饱饱 和失真（和失真（P P190 190） ）。减小基极电流减小基极电流可

39、消除失真。可消除失真。 如果如果Q设置过低设置过低，管子工作进入截止区，造成，管子工作进入截止区，造成截截 止失真（止失真（P P190 190） ） ，增加基极电流增加基极电流可消除失真。可消除失真。 如果如果Q设置合适，设置合适，信号幅值过大信号幅值过大也可产生失真，也可产生失真， 减小信号幅值减小信号幅值可消除失真。可消除失真。 84 1、静态分析、静态分析：静态工作点（IB，IC，UCE） B CC B R V I B C II CCCCCE RIVU 图解法：图解法： 估算法：估算法： )( )(26 )1 ()(002 mAI mV r E be ib ic ic B C E ib

40、 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 ube + + - - uce + + - - ube + + - - uce + + - - r rce ce很大，一般忽略。 很大，一般忽略。 rbeRBRCRL i U i I b I c I o U b I + + - - - - + + be L u r R A LCL R/RR be i rr 输入电阻 Ebe L u Rr R A ) 1( C oRr i U i I b I c I o U b I B R e I + + + + - - - - ) 1 ( EbeBi RrRr/ C oRr 8

41、7 练习：练习：7-13、7-21作业：作业： 88 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

42、温度的变化。作，其中影响最大的是温度的变化。 89 8.3.1 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 上式表明，当上式表明，当VCC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 CEOBC I R UV 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。点沿负载线上移。 90 iC uCE Q温度升高时，输温度升高时，输 出特性曲线上移

43、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 点的变化，保持点的变化，保持Q点基本稳定。点基本稳定。 91 8.3.2 分压式偏置电路分压式偏置电路 1、稳定、稳定Q点的原理点的原理 B II

44、 2 若若满满足足： 基极电位基本恒定，基极电位基本恒定， 不随温度变化。不随温度变化。 22BB RIV 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 92 集电极电流基本恒集电极电流基本恒 定，不随温度变化。定，不随温度变化。 8.3.2 分压式偏置电路分压式偏置电路 E BEB EC R UV II BEB UV 若若满满足足： E B E BEB EC R V R UV II 1. 稳定稳定Q点的原理点的原理 RB1RC C1 C2 RB2 CE RE RL

45、I1 I2 IB VB + + + 93 参数的选择参数的选择 从从Q点点稳定的角度稳定的角度 来看似乎来看似乎I2、VB越大越大 越好。如果越好。如果I2 越大，越大， RB1、RB2必须取得较必须取得较 小，将增加损耗，小，将增加损耗， 降低输入电阻。而降低输入电阻。而 VB过高必使过高必使VE也增也增 高，在高，在UCC一定时，一定时， 势必使势必使UCE减小，从减小，从 而减小放大电路输而减小放大电路输 出电压的动态范围。出电压的动态范围。 在估算时一般选取：在估算时一般选取： 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

46、。 RB1RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB VB + + + 94 Q点稳定的过程点稳定的过程 T UBE IB ICVE 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 E。 I1 I2 IB VB + + + RB1RC C1 C2 RB2 CE RE RL 95 2. 静态工作点的计算静态工作点的计算 CC BB B B V RR R V 21 2

47、 E B E BEB EC R V R UV II I I C B EECCCCCE RIRIVU 估算法估算法: : RB1RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB VB + + + 96 3. 动态分析动态分析 对交流对交流:CE将将RE短路短路，RE不起作用不起作用， AuAu， 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， AuAu，ri，ro ？ I1 I2 IB VB + + + RB1RC C1 C2 RB2 CE RE RL 旁路电容旁路电容 97 去掉去掉CE后的后的 微变等效电路微变等效电路 如果去掉如果去掉CE， AuAu，

48、 ri，ro怎样？怎样？ 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 98 去掉去掉CE后的微变等效电路后的微变等效电路 Eebebi RIrIU Lbo RIU Au减小减小 be L u r R A 无旁路电容无旁路电容CE 有旁路电容有旁路电容CE Ebbeb RIrI ) 1 ( Ebe L u Rr R A ) 1 ( (1) (1) 电压放大倍数电压放大倍数 rbe RCRL i I b

49、 I c I b I B R RE e I o U + _ i U + _ 99 ri 提高提高 无旁路电容无旁路电容CE 有旁路电容有旁路电容CE bebeBi rrRr/ Co Rr ro不变不变 ) 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 + _ 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 be L u r R A ) 1( EbeBi Rr/Rr Co Rr

50、 ri 提高提高 beBi rRr/ Co Rr ro不变不变 ？即即： S o us E U A 对信号源电压对信号源电压 的放大倍数？的放大倍数？ S E 考虑信号源内阻考虑信号源内阻R RS S时时 )( beB rR beS be be L us rR r r R A beS L rR R S E i r S iS i i E rR r U S o us E U A S i i o E U U U S i u E U A RB +UCC RC C1 C2 RE RL uiuo + + + + EB BECC B RR UU I )( 1 BE II)1( RB +UCC RC RE E

51、ECCCE RIUU RB +UCC RC C1 C2 RE RL ui uo + + + + 8.4.2 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 + iBi r

52、Rr/ )(/ LbeBi RrRr 1 i r Lbe b LEebeb b i i Rr I RRIrI I U r )( / 1 LEL RRR/ i r rbe i I b I c I b I B R RERL i U O U + + ri与负载有关与负载有关 置置0 O U + Rs rbe s E i I b I c I b I B R RERL + + I 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 Rs U I rb

53、e b I b I B R RE e I + _ Lbe L u Rr R A ) 1( ) 1( / LbeBi RrRr) 1 ( Rr r sbe o 1 返回返回 1. 1. 将射极输出器放在放大电路的第一级，将射极输出器放在放大电路的第一级， 可以提高输入电阻，可以提高输入电阻， 2. 2. 将射极输出器放在放大电路的末级，可将射极输出器放在放大电路的末级，可 以降低输出电阻，以降低输出电阻， 3. 3. 将射极输出器放在放大电路的两级之将射极输出器放在放大电路的两级之 间，可以起到间，可以起到作用作用。 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,

54、 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及及u u。 RB1 +UCC RC C1 C2 RB2 CERE2 RL uiuo RE1 + + + 【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 （2）微变等效电路如图）微变等效电路如图 KRr Co 6 Krbe86. 1 8 . 0 26 51200 I 26 ) 1 (200 E K 15 21 BBB