第8章分立元件放大电路

1、 （中）（中） 对于元器件，对于元器件，重点重点放在特性、参数、技术指放在特性、参数、技术指标和正确使用方法，标和正确使用方法，不要过分追究其内部机理。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，就不要过分追究精确的数值

2、。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。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

3、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7.1.1 PN结结硅和锗的共价键结构硅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

4、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+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称为本征激发。这一现象称为本征激发。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

5、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

6、 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。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

7、（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）。abc 4. 在外加电压的作用下，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） ba3. 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

8、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PNIF 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，

9、少子的漂移加强，由于少子的漂移加强，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。IRPN 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

10、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。用于集成电路制作工艺中。PN结结面积

11、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VD2、 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，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，温度越高反向电流

12、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，二极管可看作短路，UAB = 6V否则，否则， UAB低于低于6V一个管压

13、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 VUD1 = 6V，UD2 =12V UD2 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，若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB = 0 V

14、VD6V12V3k BAVD2mA43122 DIVD1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 uit 18V参考点参考点8V例例3 3二极管的用途：二极管的用途： 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。uo1. 符号符号 2. 伏安特性伏安特性使用时

15、要加限流电阻使用时要加限流电阻(1)(1)稳定电压稳定电压UZ 稳压管正常工作稳压管正常工作(反向击穿反向击穿)时管子两端的电压。时管子两端的电压。(2)(2)电压温度系数电压温度系数 环境温度每变化环境温度每变化1 1 C引起引起稳压值变化的稳压值变化的百分数百分数。(3)(3)动态电阻动态电阻ZZIUZr (4)(4)稳定电流稳定电流I IZ Z 、最大稳定电流、最大稳定电流 IZM(5)(5)最大允许耗散功率最大允许耗散功率 PZM = UZ IZM愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。Zr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

16、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BECNNPEBRBECRC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三极管内部载流子的运动规律三极管内部载流子的运动规律BECNNPEBRBEC 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

17、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I ICECE。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 ICBOCBO。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BECNNPEBRBECIEIBEICEICBOICIBIC=ICE+ICBO ICEIB=IBE-ICBO IBEIE = IB + ICI ICE CE 与与I IBE BE 之比称为共发射极电流放大倍数之比

18、称为共发射极电流放大倍数BCCBOBCBOCBECEIIIIIIII CEOBCBOBCII)I(1II _BC CEOII I_ ，有有忽忽略略CEOCBII 0I ，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)00.010.020.030.040.050.0010.501.001.702.50 3.300.0010.511.021.732.54 3.35结论结论1）三电极电流关系）三电极电流关系 IE = IB + IC2） IC IE ， IC IB3） IC I

19、B 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较大变化的特性称为晶体管的电流放大作用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： 重点讨论重点讨论应用最

20、广泛的应用最广泛的共发射极共发射极接法的特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 EBICmA AVUCEUBERBIBECV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)204060800.40.8UCE 1V常常数数 CEUBEBUfI)(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

21、锗管0.20.2V。工作压降：工作压降： 硅硅U UBE BE 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 )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A当当U UCE CE 大于一定大于一定的数值时，的数值时，I IC C只只与与I IB B有关，即有关，即I IC C= = I IB B。常数常数 BICECUfI)(此区域满足此区域满足IC= IB 称为称为线性区线性区（放大（放大区），具有恒区），具有恒流特性。流特性。IC(mA )1234UCE(V)36912IB=0

22、20 A40 A60 A80 A100 A UCE UBE, ,集电结正集电结正偏，偏， IB IC，称为称为饱饱和区和区。 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 )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A 此区域中此区域中: : IB= 0, IC =ICEO,UBE 死区电压，称死区电压，称为为截止区截止区。 为可靠截止，常为可靠截止，常取发射结零偏压或取发射结零偏压或反偏压。反偏压。 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

23、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=ICEOCEO 0 0，U UBEBE U UGSGS（thth）感感应出足够多电应出足够多电子，出现子，出现N型型导电沟道，将导电沟道，将D-SD-S连接起来。连接起来。2. 2. MOS场效应场效应管的工作原理管的工作原理+UGS0时时N型导电沟道型导电沟道 UGS愈高，导愈高，

24、导电沟道愈宽电沟道愈宽, ,在漏极电源的在漏极电源的作用下将产生作用下将产生漏极电流漏极电流, ,管管子导通。子导通。2. 2. MOS场效应场效应管的工作原理管的工作原理以以N沟道增强型为例沟道增强型为例EDUGSPNNGSD+2.2. MOS场效应场效应管的工作原理管的工作原理当当UGS UGS( (thth）后，场后，场效应管才形成导电沟道，效应管才形成导电沟道，开始导通，开始导通，若漏若漏源极间源极间加上一定的电压加上一定的电压UDS，则，则有漏极电流有漏极电流ID产生。在产生。在一定的一定的UDS下下漏极电流漏极电流I ID D的大小与栅源电压的大小与栅源电压UGS有有关。所以，场效

25、应管是关。所以，场效应管是一种电压控制电流的器一种电压控制电流的器件。件。 使漏使漏源之间开始出现导电沟道的栅源电压称为源之间开始出现导电沟道的栅源电压称为开启电压电压开启电压电压UGS(thth）。EDUGSPNNGSD+3. 3. 特性曲线特性曲线有导沟道有导沟道转移特性曲线转移特性曲线无导电无导电沟道沟道I ID D（mAmA）U U DS DS（V V）0 0U UGSGS=1V=1VU UGSGS=2V=2VU UGSGS=3V=3VU UGSGS=4V=4V漏极特性曲线漏极特性曲线1) 1) 增强型增强型N沟道沟道MOSFET的的特性曲线特性曲线可变电阻区可变电阻区恒流区恒流区截止

26、区截止区开启电压开启电压1) 开启电压开启电压 UGS(th）：是增强型是增强型MOS管的参数管的参数2) 夹断电压夹断电压 UGS(off）：3) 饱和漏电流饱和漏电流IDSS：是结型和耗尽型是结型和耗尽型MOS管的参数管的参数4) 低频跨导低频跨导 gm：表示栅源电压对漏极电流表示栅源电压对漏极电流 的控制能力的控制能力极限参数：极限参数：最大漏极电流、耗散功率、击穿最大漏极电流、耗散功率、击穿 电压。电压。DSUGSDmUIg 场效应管与晶体管的比较场效应管与晶体管的比较 双极型三极管双极型三极管 单极型场效应管单极型场效应管 电流控制电流控制 电压控制电压控制 控制方式控制方式电子和空

27、穴两种载电子和空穴两种载流子同时参与导电流子同时参与导电载流子载流子电子或空穴中一种电子或空穴中一种载流子参与导电载流子参与导电类类 型型 NPN和和PNP N沟道和沟道和P沟道沟道放大参数放大参数20020 mA/V51gm rce很大很大 rds很大很大 输出电阻输出电阻输入电阻输入电阻421010 较低较低1471010 较高较高热稳定性热稳定性 差差 好好制造工艺制造工艺 较复杂较复杂 简单，成本低简单，成本低对应电极对应电极 BEC GSD参考点参考点RB+VCC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，如字母加大写下标表

28、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uBEtuitiBtiCtuCEtuotUBEIBICUCE？无输入信号时无输入信号时有输入信号时有输入信号时 uCE= VCC iC RC 表达式分析：iBEbeBEBE

29、uUuUubBBiIibBBcCCiIiiIi则，负载开路时：则，负载开路时：CCCCCERiVuCcCCCRiIU)(ceCECcCECcCCCCuURiURiRIU)()(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。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 IBRBRCIBBBECCBRUVIKVL 由由BCCRV70.BCCRV RB称为称为 偏置电阻偏置电阻，IB 称为称为 偏置电流

30、偏置电流。RBRC+VCC2 2）根据直流通道估算）根据直流通道估算UCE、ICIC根据电流放大作用根据电流放大作用CEOBC III BB II CCCCCE :KVLRIVU由RBRCIB+UCCIC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A4030012RUIBCCB mA5 . 104. 05 .37 BCII V645 . 112 CCCCCE RIUUICRB+UCCREIB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

31、图示电路的静态工作点。EECCCERIUUEBBECCB) 1(RRUUI BC IIEBBEBBEEBEBBCCR )I(URI RIURIU1IEEBCCR)I(U12 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。IBUBEQIBUBEUBE = VCCIBRB常常数数CEBEBUUfI)(由输入特性由输入特性确定确定IB 和和UBERBRCIBIC+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：ICUCEBBECCBRUVI由输出特性确定由输出特性确定IC 和和VC

32、C。常数常数 BICECUfI)(UCE =UCCICRC 直流负载线直流负载线CR1 tan直流负载线斜率直流负载线斜率RBRCIBIC+UCCCCCRUQ1 1）输入回路）输入回路iBuBE 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。 对输入的小交流信对输入的小交流信号而言，三极管相当号而言，三极管相当于电阻。于电阻。rbe称为晶体称为晶体管输入电阻管输入电阻。1、三极管的微变等效电路、三极管的微变等效电路bbeBBEbeiuIUr 对于小功率三极管：对于小功率三极管：)()(26)1 (

33、)(200mAImVrEberbe的量级从几百欧到几千欧。的量级从几百欧到几千欧。2 2）输出回路）输出回路iCuCE)(bBcCCiIiIi bBiI 所以：所以：bcii 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 rcece。BBIcceICCEceiuIUr ibicicBCEib ib rceCrbeBE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 rcece很大，一般忽略。很大，一般忽略

34、。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+ + +- -+ +- -+ +- -rbeRBRCRLiUiIbIcIoUbI+ +- - -+ +3. 3. 电压放大倍数的计算：电压放大倍数的计算：bebirIU LcoRIU beLurRA LCLR/RR iouUUA :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。LbRI 放大倍数与静态放大倍数与静态 IE有关。有关。rbeRBRCRLiUiIbIcIoUbI+ +- - -+ +3. 3. 电压放大倍数的计算电压放大倍数的计算

35、EebebiRIrIU LboRIU EbbebRIrI) 1 ( EbeLuRrRA) 1( iUiIbIcIoUbIBR eI+ + +- - -4. 4. 输入电阻的计算输入电阻的计算Au放大电路放大电路+ +- -SE信号源信号源SRiIiU+ +- -放大放大电路电路+ +- -SE信号源信号源SRiIiU+ +- -iriiiIUr 输入电阻输入电阻iiiIUr beB/rRber输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数。流大小的参数。电路的输入电阻越大，从信电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得号源取得的电流越小

36、，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。到较大的的输入电阻。bRiIIUB rbeRBRCRLiUiIbIcIoUbI+ +- - -+ +irEbbebiRIrIU) 1 ( ) 1 (EbeBiRrRr/bRiiiiIIUIUrB iUiIbIcIoUbIBR eI+ + +- - -ir/iBrREbebiiRrIUr) 1 ( 5. 5. 输出电阻的计算输出电阻的计算+_RL0USUr0+_Au+_RL0U放大放大电路电路SERS+_oooIUr +_无无 源源网网 络络SE0IAu+_RL0U放大放大电路电路SERS+_0U+_roCR RL00oooIUr 0rbeRBRCiUiI

37、bIcIbI外加外加oIoUoI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. .oU 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 P160160图图7-347-34）。减小基极电流减小基极电流可消除失真。可消

38、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 P160160图图7-357-35） ，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。1、静态分析、静态分析：静态工作点（IB，IC，UCE）BCCBRVI BC II CCCCCERIVU图解法：图解法：估算法：估算法：)()(26)1 ()(002mAImVrEbeibicicBCEib ib rceCrbeBE晶体三极管晶体三极管微变等效电路微变

39、等效电路ube+ +- -uce+ +- -ube+ +- -uce+ +- -r rcece很大，一般忽略。很大，一般忽略。rbeRBRCRLiUiIbIcIoUbI+ +- - -+ +beLurRA LCLR/RR beirr 输入电阻EbeLuRrRA) 1( CoRr iUiIbIcIoUbIBR eI+ + +- - -) 1 (EbeBiRrRr/CoRr 7-13、7-21作业：作业： 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

40、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，其中影响最大的是温度的变化。作，其中影响最大的是温度的变化。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

41、这三个参数随温度而变化。，而这三个参数随温度而变化。CBOBBECCCEOBCIRUVIII)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。iCuCEQ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造成饱和失真饱和失真，甚，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。

42、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。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BII 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。22BBRIV RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IBVB+2121BBCCRRUII CCBBBBURRRV212 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EBEBECRU

43、VII BEBUV 若若满满足足：EBEBEBECRVRUVII 1. 稳定稳定Q点的原理点的原理RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IBVB+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，

44、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。RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IBVB+Q点稳定的过程点稳定的过程TUBEIBICVEICVB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。I1I2IBVB+RB1RCC1C2RB2CERERL2. 静态工作点的计算静态工作点的计算CCBBBBVRRRV212 EBEBEBECRVRUVII

45、IICB EECCCCCERIRIVU 估算法估算法: :RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IBVB+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 ？I1I2IBVB+RB1RCC1C2RB2CERERL旁路电容旁路电容 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，ri，ro怎样？怎样？21BBBRRR +UCC短路短路对地对地短路短路C1RB1RCC2RB2RERLuorbeRCRLiIbIcIbIBR REeI

46、iUoU+ + +- - -去掉去掉CE后的微变等效电路后的微变等效电路EebebiRIrIU LboRIU Au减小减小beLurRA无旁路电容无旁路电容CE有旁路电容有旁路电容CEEbbebRIrI) 1 ( EbeLuRrRA) 1 ( (1) (1) 电压放大倍数电压放大倍数rbeRCRLiIbIcIbIBR REeIoU+_iU+_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CEbebeBirrRr/CoRr ro不变不变) 1 (EbeBiRrRr/CoRr (2) 输入电阻输入电阻ri 和输出电阻和输出电阻r0rbeRCRLiIbIcIbIBR REeIoU+_iU

47、+_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 EEbeLuRrRA) 1( Au减小减小beLurRA) 1(EbeBiRr/Rr CoRr ri 提高提高beBirRr/CoRr ro不变不变？即即： SousEUA 对信号源电压对信号源电压的放大倍数？的放大倍数？SE考虑信号源内阻考虑信号源内阻R RS S时时)(beBrR beSbebeLusrRrrRA beSLrRR SiSiiErRrU SousEUA SiioEUUU SiuEUA rbeRCRLiIbIcIbIBR iUoU+ + +- - -SEirRB+UCCRCC1C2RERLuiuo+ VCC对于交

48、流信号相当于短路，对于交流信号相当于短路，C成为公共端成为公共端共集电极共集电极电路（射极输出器）。电路（射极输出器）。EBBECCBRRUUI)( 1BEII)1( 求求Q点：点：RB+UCCRCRE直流通路直流通路8.4.1 静态分析：静态分析：EECCCERIUU RB+UCCRCC1C2RERLuiuo+8.4.2 动态分析动态分析LELRRR/LeoRIULbRI）（ 1LebebiRIrIULbbebRIrI)( 1LbbebLbuRIrIRIA )()( 11LbeLRrR )1(1 ）（1. 1. 电压放大倍数电压放大倍数 电压放大倍数电压放大倍数 且输入且输入 输出同相，输出

49、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 uArbeiIbIcIOUbI BRRERL+iU+eIiBirRr/2. 2. 输入电阻输入电阻)(/LbeBiRrRr 1LbebLEebebbiiRrIRRIrIIUr)1 ()/(LELRRR/ri与负载有关与负载有关rbeiIbIcIOUbI BRRERL+iU+eIirir3. 3. 输出电阻输出电阻 电源置电源置0 0、断开负载电阻，用、断开负载电阻，用加压求流加压求流法法求输出电阻。求输出电阻。置置0OU +RsrbesEiIbIcIbI BRRERL+ + IebbIIII Esbe

50、sbeRURrURrU BssRRR/ IUro EsbeRRr111 Rr/RsbeE 1)(1sbeERrR ）（Rrrsbeo 1RsUIrbebIbI BRREeI+_sR1. 1. 电压放大倍数小于电压放大倍数小于1 1，约等于，约等于1 12. 2. 输入电阻高输入电阻高3. 3. 输出电阻低输出电阻低4.4.输出与输入同相输出与输入同相LbeLuRrRA ) 1() 1( /LbeBiRrRr) 1 ( Rrrsbeo 1返回返回1. 1. 将射极输出器放在放大电路的第一级，可将射极输出器放在放大电路的第一级，可以提高输入电阻，以提高输入电阻，2. 2. 将射极输出器放在放大电路

51、的末级，可以将射极输出器放在放大电路的末级，可以降低输出电阻，降低输出电阻，3. 3. 将射极输出器放在放大电路的两级之间，将射极输出器放在放大电路的两级之间，可以起到可以起到阻抗匹配阻抗匹配作用。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, 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+UCCRCC1C2RB2CERE2RLuiuoRE1+ + + 【解解】RB1+UCCRCRB2RE2RE1直流通路如图所示。直流通路如图所示。V312206020212 CCBBBBURRRVmA803603.RUVIIEBE