高频电路先修基础知识ppt课件

1、先修基础知识复习先修基础知识复习1. 二极管基础知识二极管基础知识 2. 三极管基础知识三极管基础知识 3. 放大电路基础放大电路基础 4. 负反馈放大电路负反馈放大电路5. 谐振回路谐振回路1.1 1.1 导体、半导体和绝缘体导体、半导体和绝缘体 导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。一般都是导体。绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。皮、陶瓷、塑料和石英。半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半

2、导体，如锗、硅、砷化镓体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。和一些硫化物、氧化物等。1. 二极管基础知识二极管基础知识 半导体的导电机理不同于其它物质，所以它半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。例如：具有不同于其它物质的特点。例如： 当受外界热和光的作用时，它的导电当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。能力明显变化。 往纯净的半导体中掺入某些杂质，会往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显改变。使它的导电能力明显改变。本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。 在硅和锗晶体中，

3、原子按四角形系统组成晶体在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原子之间形成共价键，共用一对价电子。子之间形成共价键，共用一对价电子。硅和锗的晶硅和锗的晶体结构：体结构：杂质半导体杂质半导体 在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。半导体的某种载流子浓度大大增加。P 型

4、半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也称为空穴半导体）。称为空穴半导体）。N 型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体，型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体，也称为电子半导体）。也称为电子半导体）。N 型半导体型半导体 N型半导体中，自由电子的浓度远大于空穴浓型半导体中，自由电子的浓度远大于空穴浓度，所以称自由电子为多数载流子简称多子），度，所以称自由电子为多数载流子简称多子），空穴为少数载流子简称少子）。空穴为少数载流子简称少子）。P 型半导体型半导体 P 型半导体中空穴的浓度远大于自由电子浓度型半导体中空穴的浓度远大于自由电子浓度，所以称

5、空穴为多数载流子简称多子），自由电，所以称空穴为多数载流子简称多子），自由电子为少数载流子简称少子）。子为少数载流子简称少子）。 在同一片半导体基片上，分别制造在同一片半导体基片上，分别制造P P 型半导体型半导体和和N N 型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了界面处就形成了PN PN 结。结。PN 结的形成结的形成PN结的单向导电性结的单向导电性 PN 结加上正向电压、正向偏置：结加上正向电压、正向偏置： P 区加正、区加正、N 区加负电压。区加负电压。 PN 结加上反向电压、反向偏置：结加上反向电压、反向偏置： P 区加负、区加负、N

6、区加正电压。区加正电压。1 1、空间电荷区中没有载流子。、空间电荷区中没有载流子。2 2、空间电荷区中内电场阻碍、空间电荷区中内电场阻碍P P中的空穴多中的空穴多子）子） 、N N 区中的电子多子向对方运区中的电子多子向对方运动扩散运动）。动扩散运动）。3 3、P P 区中的电子少子和区中的电子少子和N N区中的空穴区中的空穴少子），数量有限，因此由它们形成的少子），数量有限，因此由它们形成的电流很小。电流很小。PN结的高频等效电路及最高工作频率结的高频等效电路及最高工作频率 CJPN结的高频等效电路结的高频等效电路 PN PN结既表现出非线性电阻的特性，又表现出非结既表现出非线性电阻的特性，

7、又表现出非线性电容的特性，总效果相当于结电容线性电容的特性，总效果相当于结电容CJCJ与结电阻与结电阻r r 并联。并联。 为保证为保证PNPN结的单向导电性不被破坏，所允许加在结的单向导电性不被破坏，所允许加在PNPN结上的交变电压的最高频率，称为结上的交变电压的最高频率，称为PNPN结的最高工作结的最高工作频率。频率。 1.2 1.2 半导体二极管半导体二极管PN 结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。引线引线外壳线外壳线触丝线触丝线基片基片点接触型点接触型PN结结面接触型面接触型二极管的电路符号：二极管的电路符号：PN+_伏安特性伏安特性UI死区电压

8、：死区电压：硅管硅管0.6V,锗管锗管0.2V。导通压降导通压降: : 硅硅管管0.60.7V,0.60.7V,锗管锗管0.20.3V0.20.3V。反向击穿反向击穿电压电压UBR 主要参数主要参数（1最大整流电流最大整流电流 IFM二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。向平均电流。（2反向击穿特性与最大工作电压反向击穿特性与最大工作电压URM二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手册上给出的最高反向工作电压而烧

9、坏。手册上给出的最高反向工作电压URMURM一一般是般是UBRUBR的一半。的一半。BR21RMUU（3反向特性与反向饱和电流反向特性与反向饱和电流 IS 外加反向电压时，二极管有反向电流外加反向电压时，二极管有反向电流 经过。随经过。随后反向电压继续增加时，反向电流几乎不变，这个后反向电压继续增加时，反向电流几乎不变，这个电流称反向饱和电流电流称反向饱和电流IS 。 . 反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。向电流越小越好。. 反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较

10、小，锗管的反向电流要比硅管大硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍。几十到几百倍。 从伏安特性可以看出，二极管的从伏安特性可以看出，二极管的U U、关系不具备、关系不具备线性关系，为非线性元件。它具有单向导电性。线性关系，为非线性元件。它具有单向导电性。 以上均是二极管的直流参数。二极管的应用是主以上均是二极管的直流参数。二极管的应用是主要利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、保要利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、保护等等。下面介绍两个交流参数。护等等。下面介绍两个交流参数。1eTSUUII S ： 反向饱和电流反向饱和电流qkU T: :为温度的电压当量，又称热

11、电压，其为温度的电压当量，又称热电压，其中中T T为热力学温度。为热力学温度。UTUT一般取为一般取为26mv 26mv 。根据理论分析，二极管的伏安特性可用下式描述：根据理论分析，二极管的伏安特性可用下式描述：（4） 微变电阻微变电阻 rDiDuDIDUDQ iD uDrD 是二极管特性曲线上工是二极管特性曲线上工作点作点Q 附近电压的变化与附近电压的变化与电流的变化之比：电流的变化之比：DDDiur显然，显然，rD是对是对Q附近的微小变化区域内的电阻。附近的微小变化区域内的电阻。（5二极管的极间电容二极管的极间电容二极管的两极之间有电容，此电容由两部分组成：二极管的两极之间有电容，此电容由

12、两部分组成：势垒电容势垒电容CBCB和扩散电容和扩散电容CDCD。势垒电容：势垒区是积累空间电荷的区域，当电压变化时，势垒电容：势垒区是积累空间电荷的区域，当电压变化时，就会引起积累在势垒区的空间电荷的变化，这样所表现出就会引起积累在势垒区的空间电荷的变化，这样所表现出的电容是势垒电容。的电容是势垒电容。扩散电容：为了形成正向电流扩散电容：为了形成正向电流扩散电流），注入扩散电流），注入P P 区的少子区的少子电子在电子在P P 区有浓度差，越靠区有浓度差，越靠近近PNPN结浓度越大，即在结浓度越大，即在P P 区有电区有电子的积累。同理，在子的积累。同理，在N N区有空穴的区有空穴的积累。正

13、向电流大，积累的电荷积累。正向电流大，积累的电荷多。这样所产生的电容就是扩散多。这样所产生的电容就是扩散电容电容CDCD。P+-N CB在正向和反向偏置时均不能忽略。而反向在正向和反向偏置时均不能忽略。而反向偏置时，由于载流子数目很少，扩散电容可忽略。偏置时，由于载流子数目很少，扩散电容可忽略。PN结高频小信号时的等效电路：结高频小信号时的等效电路：势垒电容和扩散电势垒电容和扩散电容的综合效应容的综合效应rd （1 1理想二极管等效电路理想二极管等效电路iD0uDDK 伏安特性 等效电路 半导体二极管的等效电路半导体二极管的等效电路 （2 2考虑正向压降的等效电路考虑正向压降的等效电路 iD0

14、uDDKUDUD 伏安特性伏安特性 等效电路等效电路 二极管：死区电压二极管：死区电压=0 .5V，正向压降，正向压降0.7V(硅二极管硅二极管) 理想二极管：死区电压理想二极管：死区电压=0 ，正向压降，正向压降=0 RLuiuouiuott二极管的应用举例二极管的应用举例1：二极管半波整流：二极管半波整流Ruti2( )uti1( )D1D2Auto( )VEE ( 5V)(a)例例2 二极管门电路如图二极管门电路如图(a)所示，输入电压所示，输入电压ui1 (t)和和ui2 (t)如图如图(b)和和(c)所示，请分析电路中各二极管的工作状态，画出该电所示，请分析电路中各二极管的工作状态，

15、画出该电路的输出波形路的输出波形uo (t) ，并指出电路所实现的功能。，并指出电路所实现的功能。 0tuti1( )uti2( )3V0t3V(b)(c)u to( )0t3V(d)课堂练习：二极管的应用举例课堂练习：二极管的应用举例2tttuiuRuoRRLuiuRuo2.1 2.1 三极管的结构及符号三极管的结构及符号BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极NPN型型PNP集电极集电极基极基极发射极发射极BCEPNP型型2. 三极管基础知识三极管基础知识BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极基区：较薄，基区：较薄，掺杂浓度低掺杂浓度低集电区：集电区：面积较大面积较大发射区：发射

16、区：掺杂浓度较高掺杂浓度较高CEBNPNBECIBIEICNPN型三极管型三极管BECIBIEICPNP型三极管型三极管2.2 三极管的主要参数三极管的主要参数前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的公前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的公共点，称为共射接法，相应地还有共基、共集接共点，称为共射接法，相应地还有共基、共集接法。法。共射直流电流放大倍数：共射直流电流放大倍数：BCII_工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流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。基极电流的变化量为上的交流信号。基极电流的变化量为 IBIB，相应，相应的集电极电流变化为的集电极电流变化为 I

17、CIC，则交流电流放大倍数，则交流电流放大倍数为：为：BIIC 1. 电流放大倍数电流放大倍数 和和 _例：例：UCE=6V时：时：IB = 40 A, IC =1.5 mA； IB = 60 A, IC =2.3 mA。5 .3704. 05 . 1_BCII4004. 006. 05 . 13 . 2BCII在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理： = 1 1另外，电流放大倍数另外，电流放大倍数2.集集-基极反向截止电流基极反向截止电流ICBO AICBOICBO是是集电结集电结反偏由反偏由少子的少子的漂移形漂移形成的反成的反向电流，向电流，受温度受温度的变化的变化

18、影响。影响。BECNNPICBOICEO= IBE+ICBO IBE IBEICBO进入进入N区，形区，形成成IBE。根据放大关系，由根据放大关系，由于于IBEIBE的存在，必有的存在，必有电流电流IBEIBE。集电结反集电结反偏有偏有ICBO3. 集集-射极反向截止电流射极反向截止电流ICEOICEO受温受温度影响很度影响很大，当温大，当温度上升时，度上升时，ICEO增加增加很快，所很快，所以以IC也相也相应增加。应增加。三极管的三极管的温度特性温度特性较差。较差。4.集电极最大电流集电极最大电流ICM集电极电流集电极电流ICIC上升会导致三极管的上升会导致三极管的值的下值的下降，当降，当值

19、下降到正常值的三分之二时的集值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为电极电流即为ICMICM。5.集集-射极反向击穿电压射极反向击穿电压当集当集-射极之间的电压射极之间的电压UCEUCE超过一定的数值超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是2525C C、基极开路时的击穿电压、基极开路时的击穿电压U(BR)CEOU(BR)CEO。6. 集电极最大允许功耗集电极最大允许功耗PCM 集电极电流集电极电流IC 流过三极管，流过三极管， 所发出的焦耳所发出的焦耳 热为：热为：PC =ICUCE 必定导致结温必定导致结温 上升，所以上升，所以PC

20、有限制。有限制。PCPCMICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作区安全工作区f ：共射极截止频率：共射极截止频率fT：特征频率：特征频率 o00.70701ffTf的频率特性的频率特性 7频率参数频率参数ff T频率大于频率大于f f 后有后有CBOECIII 共基直流电流传输方程：共基直流电流传输方程：2.3 三极管的工作原理三极管的工作原理 若若CBOCBO很小，可忽略很小，可忽略: : ECII ECII 被称为共基电流被称为共基电流放大倍数。放大倍数。 IBIEICV EEVCC三极管为共射极接法时，三极管为共射极接法时，可以定义共射电流放大倍数可以定义共射电流放大

21、倍数 BNCNII 由于由于 CBOCCNIIICBOBBNIIICBOBC1III 共射直流电流传输方程：共射直流电流传输方程：RBVCCVBBRCIBIEIC（1 1两个反向饱和电流之间的关系：若令两个反向饱和电流之间的关系：若令B =0B =0时的时的C C 用用来表示来表示CEOCEO。CBOCEO1II（2 2若若CEOCEO很小可忽略，那很小可忽略，那么么 BCII BCII （3 3） 和和 两种电流放大系数均表示的电流控制作用两种电流放大系数均表示的电流控制作用 1留意：留意：2.3.1 三极管特性曲线三极管特性曲线ICmA AVVUCEUBERBIBVCCVBB （实验线路）

22、（实验线路）RC共射极接法电路共射极接法电路1、输入特性、输入特性UCE 1VIB(A)UBE(V)204060800.40.8工作压降：工作压降： 硅管硅管UBE0.60.7V,锗锗管管UBE0.20.3V。UCE=0VUCE =0.5V死区电压，死区电压，硅管硅管0.5V，锗管锗管0.2V。2、输出特性、输出特性IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此区域此区域满足满足IC=IB称为线称为线性区性区放大放大区）。区）。当当UCE大于一定大于一定的数值时，的数值时，IC只只与与IB有关，有关，IC=IB。CEO：基极开路时，集电极和发射极之间的穿

23、透电流。：基极开路时，集电极和发射极之间的穿透电流。CEOIC(mA )1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此区域中此区域中UCEUBE,集电结正偏，集电结正偏，IBIC，UCE0.3V称为饱和称为饱和区。区。CEOIC(mA )1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此区域中此区域中 : IB=0,IC=ICEO,UBEIC，UCE0.3V (3) 截止区：截止区： UBE 死区电压，死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 0 （4击穿区：三极管发射结正偏，集电结反向击穿，击穿区：三极管发射结正偏，集电结反向击穿， IC 迅速

24、增大。迅速增大。 3.温度对三极管特性曲线的影响温度对三极管特性曲线的影响 o204060800.30.60.9iB (A )uBE (V )uCE=2 V100100C C2525 C C（1 1对输入特性曲线的影响：对输入特性曲线的影响：（2 2对输出特性曲线的影响对输出特性曲线的影响 oiC (mA)uCE (V)1234246810iB=60 AiB=40 AiB=20 AiB=0100100C C2525 C C2.3.2 三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路 oiBuB EuC E为 常 数iiBb=uuB Ebe=Q输入特性曲线输入特性曲线 留意：留意： 微变电路只能微变电路

25、只能用来分析小信号交用来分析小信号交流电路，不能用来流电路，不能用来分析直流电路。分析直流电路。 bbeBBEbe/iuiur（1 1从输出特性曲线看，在放大区，输出电流从输出特性曲线看，在放大区，输出电流 ic ic仅受输入电流仅受输入电流 ibib控制，所以输出回路可用一个电流控制电流源来等效控制，所以输出回路可用一个电流控制电流源来等效 bcii bbeBBEbe/iuiur（2 2从输入特性曲线看，在从输入特性曲线看，在Q Q点附近较小范围内，点附近较小范围内， uBE uBE 与与 iBiB成成正比。可用一个等效电阻来表示输入回路中电压与电流的关系正比。可用一个等效电阻来表示输入回路

26、中电压与电流的关系: : uBE uCEBCE对于低频小功率三极管，可估算：对于低频小功率三极管，可估算： ebbbe1rrr re 为发射结结电阻，为发射结结电阻， )mA()mV(26EeIrbbr：为基区体电阻，约为：为基区体电阻，约为200200欧欧 uberbeBCEuce ibibic例：例： =50， USC =12V， RB =70k， RC =6k 当当USB = -2V，2V，5V时，时，晶体管的静态工作点晶体管的静态工作点Q位位于哪个区？于哪个区？当当USB =-2V时：时：ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEmA2612maxCSCCRUIIB=0 ， IC=

27、0IC最大饱和电流：最大饱和电流：Q位于截止区位于截止区 例：例： =50， USC =12V， RB =70k， RC =6k 当当USB = -2V，2V，5V时，时，晶体管的静态工作点晶体管的静态工作点Q位位于哪个区？于哪个区？IC Icmax(=2 mA)， Q位于饱和区。位于饱和区。(实际上，此时实际上，此时IC和和IB 已不是已不是的关系）的关系）mA061070705.RUUIBBESBB5mA03mA061050.IIBC一、放大的概念一、放大的概念电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。成较大

28、的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。电压放大电路可以用有输入口和输出口的四电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表示，如图：端网络表示，如图：uiuoAu3. 放大电路基础放大电路基础输输出出耦耦合合电电路路输输入入信信号号源源输输入入耦耦合合电电路路有有源源器器件件负负载载直流电源直流电源及及偏置电路偏置电路放大电路的基本组成放大电路的基本组成 uoui二、二、 放大电路的性能指标放大电路的性能指标1、电压放大倍数、电压放大倍数AuiouUUA |Ui 和和Uo 分别是输入和输出电分别是输入和输出电压的有效值。压的有效值。2、输入电阻、输入电阻ri 放大电路一定要有前级信号源为其提供

29、信放大电路一定要有前级信号源为其提供信号，那么就要从信号源取电流。输入电阻是衡量放号，那么就要从信号源取电流。输入电阻是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大，大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。AuIiUSUiiiiIUr 3、输出电阻、输出电阻roAuUS 放大电路对其负载而言，相当于信号源，我放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。等效电路的内阻就是输出电阻。roUS如何确定

30、电路的输出电阻如何确定电路的输出电阻ro ？ 步骤：步骤：1. 所有的电源置零所有的电源置零 (将独立源置零，保留受控源将独立源置零，保留受控源)。2. 加压求流法。加压求流法。UIIUro方法一：计算。方法一：计算。方法二：丈量。方法二：丈量。Uo1. 测量开路电压。测量开路电压。roUs2. 测量接入负载后的输出电压。测量接入负载后的输出电压。LoooR)UU(r1roUsRLUo步骤：步骤：3. 计算。计算。4、通频带、通频带fAuAum0.7AumfL 下限截下限截止频率止频率fH上限截上限截止频率止频率通频带：通频带：fbw=fHfL放大倍数放大倍数随频率变随频率变化曲线化曲线三、三

31、、 符号规定符号规定UA大写字母、大写下标，表示直流量。大写字母、大写下标，表示直流量。uA小写字母、大写下标，表示全量。小写字母、大写下标，表示全量。ua小写字母、小写下标，表示交流分量。小写字母、小写下标，表示交流分量。uAtUA直流分量直流分量 全量全量交流分量交流分量uauA =UA+ ua三极管放三极管放大电路有大电路有三种形式三种形式共射放大器共射放大器共基放大器共基放大器共集放大器共集放大器以共射以共射放大器放大器为例讲为例讲解工作解工作原理原理+uiC1RBRCRLC2TVBBVCCuo+12V+12V300k4k4k3.1 共射放大电路共射放大电路放大元件放大元件iC= iB

32、，工作在放，工作在放大区，要保证大区，要保证集电结反偏，集电结反偏，发射结正偏。发射结正偏。uiuo输入输入输出输出参考点参考点RB+ECEBRCC1C2T集电极电源，集电极电源，为电路提供为电路提供能量。并保能量。并保证集电结反证集电结反偏。偏。RB+ECEBRCC1C2T集电极电阻，集电极电阻，将变化的电将变化的电流转变为变流转变为变化的电压。化的电压。RB+ECEBRCC1C2T使发射结正偏，使发射结正偏，并提供适当的并提供适当的静态工作点。静态工作点。基极电源与基极电源与基极电阻基极电阻RB+ECEBRCC1C2T耦合电容耦合电容 隔离输隔离输入输出与电入输出与电路直流的联路直流的联系

33、，同时能系，同时能使信号顺利使信号顺利输入输出。输入输出。RB+ECEBRCC1C2T可以省去可以省去电路改进：采用单电源供电电路改进：采用单电源供电RB+ECEBRCC1C2T单电源供电电路单电源供电电路+ECRCC1C2TRB放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。上附加了小的交流信号。但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走短路。而对直流可以看成开路，这

34、样，交直流所走的通道是不同的。的通道是不同的。交流通道：只考虑交流信号交流通道：只考虑交流信号ui 的分电路。的分电路。直流通道：只考虑直流信号直流通道：只考虑直流信号UA 的分电路。的分电路。3.1.1 共射放大电路的工作原理共射放大电路的工作原理 当输入信号当输入信号ui =0ui =0时，称放大电路的工作状态为静态。当输时，称放大电路的工作状态为静态。当输入信号入信号ui 0 ui 0 时，称放大电路工作在动态时，称放大电路工作在动态 。例：例：对直流信号只需对直流信号只需+EC）开路开路开路开路RB+ECRCC1C2T直流通道直流通道RB+ECRC对交流信号对交流信号(输入信号输入信号

35、ui )短路短路短路短路置零置零RB+ECRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路交流通路uiui=0时时由于电由于电源的存源的存在，在，IB 0IC0IBQICQIEQ=IBQ+ICQ一、放大电路的静态工作原理一、放大电路的静态工作原理+ECRCTRBC2C1(IBQ,UBEQ) 和和( ICQ,UCEQ )分别对应于输分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQRBTRCRL+BEECui+uoibic二、放大电路的动态工作原理二、放大电路的动态工作原理+ECRCTRBC2C1交流通路交流

36、通路 iBUBEQICUCEuCE怎么变化怎么变化假设，假设，uBE有一微小的变化有一微小的变化ib tQiBtibuitUBEiCtic各点波形各点波形uitiBtiCtuCtuot+ECRCTRBC2C1uiiCuCuoiB实现放大的条件实现放大的条件1. 晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。反偏。2. 正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。3. 输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。4. 输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电输出回路将变化

37、的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容滤波只输出交流信号。极电压，经电容滤波只输出交流信号。3.1.2 共射放大电路的的分析方法共射放大电路的的分析方法放大放大电路电路分析分析图解法图解法微变等效微变等效电路法电路法估算法估算法计算机仿真计算机仿真动态分析动态分析非线性失真的分析非线性失真的分析静态分析静态分析静态分析静态分析动态分析动态分析BCCRV204060iB (m A)00.4 0.6QQQu(a)(V)BEBEBBCCuRiV直流通路输入回路电压方程直流通路输入回路电压方程1. 图解法图解法CCV（1静态分析静态分析 利用输入特性曲线确定利用输入特性曲线确定 IBQ IBQ和和

38、UBEQ UBEQ 直流通路的电压方程直流通路的电压方程BEBBCCuRiV输入特性用函数式输入特性用函数式 常数CEBEBuufi两方程联立，其解就是两方程联立，其解就是静态工作点。静态工作点。 RB+VCCRC 利用输出特性曲线确定利用输出特性曲线确定 ICQ ICQ和和UCEQUCEQ 直流负载线与直流负载线与 iB = IBQ iB = IBQ 对对 应的那条输出特性曲线的应的那条输出特性曲线的 交点就是静态工作点交点就是静态工作点 Q Q 。I0i C(mA)uCE (V)CQ=1.51234206080100IBQ=40mA246810 12(b)MNUCEQCRiVuCCCCE直

39、流通路输入回路电压方程直流通路输入回路电压方程直流负载线直流负载线 在输出特性曲线上作直流负载线在输出特性曲线上作直流负载线 CRiVuCCCCE 按此直线方程，在方程按此直线方程，在方程输出特性曲线上画出的直线，输出特性曲线上画出的直线，称为直流负载线。称为直流负载线。 QQQ直流负载线方程直流负载线方程 根据根据ui ui 在输入特性曲线在输入特性曲线 上求上求iBiB和和 uBE uBE（2 2动态分析动态分析 w wtUBEQ1u i204060iB ( A) o0.20.40.6QQQuBE (V)w wtoiB ( A) ouBE (V)2ibIBQoi C(mA)uCE (V)1

40、23206080100IBQ=40 A 24612w wtoiC (mA)3ic4.59QQQICQouCE (V)w wtAUCEQuce4B在输出特性曲线上作在输出特性曲线上作交流负载线交流负载线LcceRiu 由由iBiB的变化在输出特的变化在输出特性曲线上求性曲线上求iCiC和和 uCE uCECLLRRR/交流负载线交流负载线斜率为：斜率为：LR1iCuCEuo可输出可输出的最大的最大不失真不失真信号信号选择静态工作点选择静态工作点ib（3 3非线性失真的分析非线性失真的分析 oi C(mA)uCE (V)oiC (mA)wtQQBAouCE (V)wtQ点过低，信号进入点过低，信号

41、进入截止区截止区截止失真截止失真owtouCE (V)wtoiC(mA)uCE (V)QQBAiC (mA)Q点过高，信号进入点过高，信号进入饱和区饱和区饱和失真饱和失真（4 4最大输出电压幅值最大输出电压幅值 oiCuCEQAB1/RLICQUBOUOAUCESIBQUCEQUBO=UCEQ-UCES UOA=ICQRL估算法估算法常用来计算直流通道常用来计算直流通道（1根据直流通道估算根据直流通道估算IBIBUBEBBECBRUEIBCRE7 . 0BCRERB称为偏置电阻，称为偏置电阻，IB称为称为偏置电流。偏置电流。+EC直流通道直流通道RBRC（2根据直流通道估算根据直流通道估算UC

42、E、IBICUCECEOBCIIICCCCERIEUBI直流通道直流通道RBRC例：用估算法计算静态工作点。例：用估算法计算静态工作点。知：知：EC=12V，RC=4k ，RB=300k ，=37.5。解：解：A40mA04. 030012BCBREImA51040537.IIIBBCV645 . 112CCCCCERIUU请注意电路中请注意电路中IB 和和IC 的数量级。的数量级。RB+ECRCubeibuceicubeuceicrce很大，很大，一般忽略。一般忽略。三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路rbe ibib rcerbe ibibbce等等效效cbe2.微变等效电路法微变等效

43、电路法常用来计算直流通道常用来计算直流通道将交流通道中的三极管用微变等效电路代替将交流通道中的三极管用微变等效电路代替:交流通路交流通路RBRCRLuiuouirbe ibibiiicuoRBRCRLusRsRBrbeuiRiRiibRoRoRCRLibic uo共射放大电路的微变等效电路共射放大电路的微变等效电路 +VCC()+12V+300kRB+RC4kUBEQUCEQICQIBQT（1静态分析静态分析 画出直流通路画出直流通路 BBEQCCBQRUVIARVBCC 40求求rberbeCEOBQCQIII VRIVUCCQCCCEQ6mAIBQ5 .1 867)()(26)1 ()(2

44、00mAmVEQbeIr 对于小功率三极管：对于小功率三极管：列方程求解直流工作点列方程求解直流工作点5 .37 （2动态分析动态分析 画出交流通路画出交流通路 画出微变等效电路画出微变等效电路usRsRBrbeuiRiRiibRoRoRCRLibicui5 .86)/()/()/(0beLCiouLCbLCcbebirRRuuARRiRRiuriu 求电压放大倍数求电压放大倍数 Au Au867/beBirRR求输入电阻求输入电阻 RiKRRC40求输入电阻求输入电阻 Ro 9 .5400iSiusiisusRRRAuuuuuuA求源电压放大倍数求源电压放大倍数 Aus Aus 目的：使得目

45、的：使得ICQICQ避免受温度的影响避免受温度的影响分压射极偏置电路可以分压射极偏置电路可以稳定稳定Q Q 点。点。Rsus ui RERB1RB2RCRLC1C2CE uo+VCCI1I2IBQICQT1电路结构电路结构3.1.3 射极偏置电路射极偏置电路分压式偏置电路：分压式偏置电路：RB1+VCCRCC1C2RB2CERERLuiuo静态分析静态分析I1I2IBRB1+VCCRCC1TRB2RE1RE2直流通路直流通路2电路的静态工作点确定电路的静态工作点确定 BQII 22121BBCCRRVII22BBQRIUCCBBBVRRR212EEQBQEQBQBEQRIUUUUEBQEBEQ

46、BQEQCQRURUUIII1I2IBRB1+VCCRCC1TRB2RE1RE2直流通路直流通路TUBEQIBQICQUEQICQ本电路稳压的本电路稳压的过程实际是由过程实际是由于加了于加了RE形形成了负反馈过成了负反馈过程程I1I2IBRB1+VCCRCC1TRB2RE1RE2EBQEBEQBQEQCQRURUUIIEBQCQRUI可以认为与温度无关。可以认为与温度无关。 似乎似乎I2越大越好，越大越好，但是但是RB1、RB2太小，太小，将增加损耗，降低输将增加损耗，降低输入电阻。因此一般取入电阻。因此一般取几十几十k 。I1I2IBRB1+VCCRCC1TRB2RE1RE2直流通路直流通路

47、3电路的动态性能指标计算电路的动态性能指标计算 usRsRB1RB2TuiRERCRLuoBCE交流通路交流通路 求电压放大倍数求电压放大倍数 Au 求输入电阻求输入电阻 Ri 求输入电阻求输入电阻 Ro微变等效电路微变等效电路 bEbbebCLiiRiriRRuu)1 ()/(0 )1 (/21EbeBBRrRR RB1RB2Rsus uiRLRCRE uoBCE ibRiRiRoRo ibicrbe= RC问题：问题：Au 和和 Aus 的关系如何？的关系如何？定义：定义：iouuuA sousuuA放放大大电电路路RLRSouiusuSOusuuAsiSiiuRRRuuiSiusARRR

48、A 缘由：电压放大倍数明显下降缘由：电压放大倍数明显下降 。 方法：发射极电阻方法：发射极电阻RE上并联一个大容量的旁路上并联一个大容量的旁路 电容电容 CE 。 影响：影响： 静态工作点静态工作点: 不变不变 求电压放大倍数求电压放大倍数 Au 求输入电阻求输入电阻 Ri 求输入电阻求输入电阻 Ro : 不变不变 4射极偏置电路电路的改进射极偏置电路电路的改进 beCLirRRuu)/(0 beBBrRR/21 例例3.1.1 3.1.1 RsusRB1600uiRB210k33kC130FRE2RE12001.3kRC3.3k30FC2TBCECE30FuoRL5.1k+(+12V)VCC

49、 确定静态工作点；确定静态工作点； 确定动态指标确定动态指标确定静态工作点确定静态工作点RB1RB2RsusuiRLRCRE1uoBCEibibicRiRoRB微变等效电路微变等效电路解解 （1 1确定确定Q Q 点点 (UBQ (UBQ 、IEQ IEQ 、 UCEQ )UCEQ ) （2 2确定动态指标确定动态指标 (rbe (rbe 、 Au Au 、 Ri Ri 、 Aus Aus 、 Ro )Ro )确定动态指标确定动态指标 3.2.1 共集放大电路 3.2.2 共基放大电路 3.2.3 三种组态放大电路的比较 3.2 共集放大电路与共基放大电路共集放大电路与共基放大电路3.2.1

50、共集放大电路共集放大电路BCE+VCCus RsTRBRERLC1C2 uo(a)(b) usRsRBRERLTCEB 原理图原理图 交流通路交流通路 EQEBEQBQBCCIRUIRVBQEQII 1EQECCCEQIRVU1.静态分析静态分析ibeL1RrRLbeBi1/RrRRusRsRBRERLrbeibibRiRiuiiBi/RRRE E B B C C2. 动态分析动态分析求输入电阻求输入电阻 求输出电阻求输出电阻 oEoRRR/ 1/beBsorRRR 1/beBsEorRRRRuRsRBRErbeibibicRoRoiE E B B C CLbeLuRrRuuAi)1()1(0

51、 usRsRBRERLrbeibibicRiRiuiu0E E B B C Cui3.2.2 共基放大电路共基放大电路共基放大电路原理图共基放大电路原理图 usRsuiRERLRCuoT共基放大电路交流通路共基放大电路交流通路E E B B C CusRs0.6kuiC1C2CBRB1RB2RCRERL10k33k3.3k1.5k5.1kT+(+12V)VCCuoE E B B C C例例3.2.1 3.2.1 电路如上图电路如上图 =50 =50。试分析它的静态工作情况，。试分析它的静态工作情况，并求出它的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。并求出它的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。us R

52、s ib uiRiBCERERCRLrbeibiiieicRo uo共基放大电路的微变等效电路共基放大电路的微变等效电路 解：（解：（1 1求求Q Q点点 （2 2利用微变等效电路计算电压放大倍数、输入电阻和利用微变等效电路计算电压放大倍数、输入电阻和输出电阻输出电阻 us Rs ib uiRiBCERERCRLrbeibiiieicRo uoLCboRRiu/ bebiriuEQbeIr261200 110846. 12651120025.90beCLiou)/(rRRuuA4 .211/ beEirRRkCo3 . 3RR3.2.3 三种组态放大电路的比较三种组态放大电路的比较 共基放大电

53、路频率特性较好，常于宽带放大电路和高频放大电路共基放大电路频率特性较好，常于宽带放大电路和高频放大电路适用场合：适用场合：共射放大电路多用于多级放大电路的中间级。共射放大电路多用于多级放大电路的中间级。共集放大电路常用于多级放大电路的输入级、隔离级或输出级。共集放大电路常用于多级放大电路的输入级、隔离级或输出级。 共射放大共射放大 共集放大共集放大 共基放大共基放大电压放大倍数电压放大倍数Au 较大较大 小于和接近小于和接近1 较大较大电流放大倍数电流放大倍数Ai 较大较大 较大较大 小于小于1输出输出/入电压相位入电压相位 反相反相 同相同相 同相同相输入电阻输入电阻Ri 适中适中 较大较大

54、 较小较小输出电阻输出电阻Ro 适中适中 较小较小 适中适中3.3.1多级放大电路的组成多级放大电路的组成 3.3.2多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式 3.3.3多级放大电路的分析计算多级放大电路的分析计算 3.3 3.3 多级放大电路多级放大电路 耦合方式是指放大电路级与级之间的连接方式。耦合方式是指放大电路级与级之间的连接方式。 多级放大电路中常用的耦合方式主要有三种：多级放大电路中常用的耦合方式主要有三种： 1.1.直接耦合直接耦合 2.2.变压器耦合变压器耦合 3.3.阻容耦合阻容耦合 3.3.2多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式多级放大电路对耦合电路要求：多级放

55、大电路对耦合电路要求：1. 静态：保证各级静态：保证各级Q点设置点设置2. 动态动态: 传送信号。传送信号。要求：波形不要求：波形不失真，减少压失真，减少压降损失。降损失。 1.直接耦合直接耦合 + VCCuiusRsRBRC1RC2RLT1T2uo第 一 级第 二 级直接耦合放大电路直接耦合放大电路 2.变压器耦合变压器耦合 +VCCT2T1Tr1Tr2usuoRLRsC1CE1R1R2R3R5R4R6RL变压器耦合放大电路变压器耦合放大电路 3.阻容耦合阻容耦合usRsC1C2RB1RB2RC1RC2RLT1T2+VCCC3阻容耦合放大电路阻容耦合放大电路 2.动态性能指标的分析计算动态性

56、能指标的分析计算 输入电阻和输出电阻输入电阻和输出电阻 i1iRRonoRR usRsRL ui第第级级1第第级级2第第级级n uo1uo2 uo(n-1)uo3.3.3多级放大电路的分析计算多级放大电路的分析计算1.静态工作点的分析计算静态工作点的分析计算niiuunu2u11)o(noo1o2iou11AAAAuuuuuuA 电压放大倍数电压放大倍数多级阻容耦合放大器的特点：多级阻容耦合放大器的特点：(1) 由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。相互独立，分别估算。(2) 前一级的输出电压前一级的输出电压 = 后一级的输入电

57、压。后一级的输入电压。(3) 总电压放大倍数总电压放大倍数 = 各级放大倍数的乘积。各级放大倍数的乘积。(4) 总输入电阻总输入电阻 Ri = 第一级的输入电阻第一级的输入电阻Ri1 。(5) 后一级的输入电阻后一级的输入电阻 = 前一级的交流负载电阻。前一级的交流负载电阻。(6) 总输出电阻总输出电阻 = 最后一级的输出电阻。最后一级的输出电阻。 由上述特点可知，射极输出器接在多级放由上述特点可知，射极输出器接在多级放大电路的首级可提高输入电阻；接在末级可减大电路的首级可提高输入电阻；接在末级可减小输出电阻；接在中间级可起匹配作用，从而小输出电阻；接在中间级可起匹配作用，从而改善放大电路的性

58、能。改善放大电路的性能。usRs300kRB13.3kRE2RB3RB240k20kRC22kC1C2C3C4RE13kRL2k+(+12V)VCCT1T2uo放大电路放大电路kbe134.1rkbe263. 1r 例例3.3.1 3.3.1 两管的两管的 均为均为50, 50, ， 试计算试计算AuAu、Ri Ri 和和 RoRousRsRB1RE1RB2RB3RC2RLrbe1rbe2ib1ib2iiib1ib2uo1uoRi2Ri1)/)(1 ()/)(1 (i2E1be1i2E1io1u1RRrRRuuA be2LCu2rRRA)/(2 i2E1beB1i1iRRrRRR/1/1 C2

59、oRR例：放大电路由下面两个放大电路组成。已知例：放大电路由下面两个放大电路组成。已知EC=15V ，R1=100k， R2=33k ，RE1=2.5k，RC=5k ，1=60 ； RB=570k ，RE2=5.6k ， 2 =100，RS=20k ，RL=5kuo+ECR1RCC11C12R2CERE1ui RiT1放大电路一放大电路一RB+ECC21C22RE2uiuoT2放大电路二放大电路二5k570k5.6k求直接采用放大电路一的放大倍数求直接采用放大电路一的放大倍数Au和和Aus。若信号经放大电路一放大后，再经射极输出器输若信号经放大电路一放大后，再经射极输出器输出，求放大倍数出，求

60、放大倍数Au、Ri 和和 Ro 。若信号经射极输出器后，再经放大后放大电路一若信号经射极输出器后，再经放大后放大电路一输出，求放大倍数输出，求放大倍数 Au和和 Aus 。+ECR1RCC11C12R2CERE1uiRi1uoT1RB+ECC21C22RE2uiuoT2Ri1 = R1/ R2/ rbe1 =1.52 k 结论：结论： (1) 由于由于RS大，而大，而Ri 小，致使放大倍数降低；小，致使放大倍数降低； (2) 放大倍数与负载的大小有关。例：放大倍数与负载的大小有关。例： RL=5k 时时, Au= - 93；RL=1k 时时, Au= - 31 。6 . 600Siiusiis