华南理工大学《电工电子技术基本教程》本科教学课件第5章-晶体管电路基础

1、suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:第五章晶体管电路基础suct-kyzlsuct-kyzl):):suct-kyzlsuct-kyzl):):suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟(每年更新):华南理工考研资料联盟(每年更新):5. 1半导体的基础知识5.1.1半导体二极管半导体的导电特性半导体的导电性介于导体和绝缘体之间。如硅和锗。 导体的导电性能具有的特

2、点：导电能力受温度和光照的影响大，即具有热敏性和光敏性。导电能力可通过掺入微量杂质而提高 几十万乃至几百万倍A纯净的半导体以共价 键的形式形成晶体结 构，即每个原子最外 层的四个电子分别和 相邻的四个原子所共 有，这样使每个原子 都处于较为稳定的状 态Asuct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:共价键中的价电子在温度 升高或受到光照获得一定 能量后，即可挣脱原子核 的束缚，成为自由电子。 同时在共价

3、键中留下一个 空位，称为空穴。失去电 子即有空穴的原子是带正 电的。A A自由电子和空穴都称为载流子。A A自由电子和空穴都称为载流子。):):):):suct-kyzl在硅（或锗）中掺入硼：多数载流子：空穴少数载流子：自由电子称为空穴半导体或多数载流子：空穴少数载流子：自由电子称为空穴半导体或P型半导体硼原子最外层只有三个 电子，所以硼原子（B） 在与周围四个硅原子（Si）组成共价键时，就缺少一个价电子而出 现一个空穴。suct-kyzlsuct-kyzl):):suct-kyzlsuct-kyzl):):在硅（或锗）中掺入磷:/A A在硅（或锗）中掺入磷:/A A因磷原子最外层有五个 电子

4、，则在与相邻硅原 子组成共价键时，就多 一个价电子，原子核对 这个电子的束缚很弱，所以常温下就可以成为 自由电子。多数载流子：自由电子少数载流子：空穴称电子半导体，也叫N型半导体suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!PN结的形成在一块半导体晶片上，采用一定工艺，在其两边分别 形成P型和N型半导体，则在交界面就形成PN结。空间电荷区P NP/卜N鋤咖:6鋤咖:6国:03? p:lp:滅00. 00；A!A/ 空穴自i好岫场方向空间电荷区中多数载流子已扩散复合掉了的，所以PN结又称耗尽区或称阻挡层。华南理工考研资料联盟（每年更新）:

5、 HYPERLINK suct-kyzlsuct-kyzl华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:ittp:/suct?-suct-kyzlsuct-kyzl华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:ittp:/suct?-变窄R变窄RPN结的单向导电性（1） PN结外加正向电压即外加电压正端接P区， 负端接N区 外加电场与内电场方向相反，内电场受到 削弱，相当于空间电荷区变窄，扩散与漂移运动的平衡被打破， 多数载流子的扩散运 动增强，形成了较大 的扩散电流（正向电流），即这时PN结呈 现出较低的电阻，又称导通状态。suct-kyzlsuc

6、t-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟(每年更新):华南理工考研资料联盟(每年更新):(2) PN结外加反向电压即外加电压正端接N区，负端接P区I+外电场与内电场方向相同，内电场受到增强，空间电 荷区变宽。扩散更难进行，少数载流子的漂移运动加 强。由于少数载流子的数量很少，反向电流不大，即 PN结呈现出很高的电阻，又称截止状态。PN结具有单向导电性

7、即PN结外加正向电压时PN结导通，正向 电流较大；外加反向电压时PN结截止，反 向电流很小。半导体二极管的基本结构将PN结加上两个电极引线和管壳封装起来，就成为一个半导体二极管。从P区引出的端称为阳极（正极），从N区引出的端称为阴极（负极）。suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟(每年更新):华南理工考研资料联盟(每年更新):suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:引线 外壳1*2片点接触型多为锗管，其PN结面积小，不能通过 大电流，但高频性能好o金锑合金底座铝合金小$/阴极引线P

8、N结金锑合金底座铝合金小$/阴极引线PN结N型硅阳极引线面接触型多为硅管，其PN结面积大，能通过大电流，一般用作整流。.锗管I硅管;正向导通反向截止击穿内电场被克服，0 0.20.5.锗管I硅管;正向导通反向截止击穿内电场被克服，0 0.20.50.30.7正向电压超过一定数值后，随电压增大而迅速上升。二极管导通，电流硅管约0.5V。硅管约0.7V半导体二极管的伏安特性曲线(1)正向特性外加正向电压很小，不足 以克服PN结内电场时，正向电流几乎为零，这一段称为“死区”。锗管的死区电压约为0.2V，锗管的导通压降约为0.3V，（2）反向特性 外加反向电压不超过 一定范围时，反向电 流很小，二极管

9、处于 截止状态。当外加反向电压超过某一数值时，反向电流会突然 增大，这种现象称为击穿。使二极管产生击穿的反向电压称为反向击穿电压4br）注意：二极管被击穿时，失去单向导电性。若发生 击穿后，二极管电流急剧增大引起过热，则原来的 性能就不能再恢复、二极管就损坏了。suct-kyzlsuct-kyzl刊I祝你考研成功!华南理工考研资料联盟(每年更新):华南理工考研资料联盟(每年更新):suct-kyzlsuct-kyzl刊I祝你考研成功!华南理工考研资料联盟(每年更新):华南理工考研资料联盟(每年更新):suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工

10、考研资料联盟（每年更新）:二极管的主要参数（1）最大整流电流/oM二极管长时间使用时所允许流过的最大正向平均电 流。电流超过此值时，会使管子过热而导致损坏。（2）反向工作峰值电压（/RWM保证二极管不被反向击穿而规定的最大反向工作电压一般Urwm取反向击穿电压的一半或三分之二（3）反向电流JR二极管未被击穿时，流过二极管的反向电流此值越小，单向导电性越好。锗管的反向电流比硅 管大。温度增高，反向电流变大。二极管的电路模型aD0时,S闭合吻aD0时,S闭合吻0时，S断开当0时，二极管截止，相当于开关断开，并 且漏电流为零。(2)考虑正向电压的二极管电路模型(3)考虑正向伏安特性曲线斜率的电路模型

11、lD八DWd多Ud时，S闭合 wDUD时，S断开S UD rDoHZZHoWD彡uD时，s闭合 wdUd吋，S断开Aw动态电阻1suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:稳压二极管稳压管是一种特殊的面接触型半导体硅二极管稳压管的击穿电压比普通二极管低 得多（几到几十伏），且反向击穿 的特性曲线比较陡。iz+ +符号稳压管正常工作于反向击穿区因其反向击穿特性比 较陡，当电流在很大 范围内变动时，其两

12、端电压几乎不变，即uz1:1正向导通具有稳压作用。反向击穿反向截止ZM伏安特性稳压管的主要参数1 .稳定电压t/z稳压管在正常工作情况下两端的电压，即稳压管的 反向击穿电压。稳定电流Jz和最大稳定电流/ZM么是稳压管在反向击穿区工作时能保持较好稳压性能 的最小电流参考值，电流低于么时稳压性能将变差。 稳压管的反向电流不能超过最大稳定电流/zm，否 则将烧坏。稳压管正常工作时其电流应为JZJZM。3.最大允许耗散功率PZM管子不致过热损坏的最大功率损耗4.动态电阻rz稳压管端电压的变化量与相应的电流变化量之比， 即rz越小，稳压管的反向击穿特性曲线越陡，稳压 性能越好。5.电压温度系数6是说明稳

13、压值受温度变化影响的系数，数值上等于 温度每升高1QC时稳定电压的相对变化量。一般地，稳压值低于6V的稳压管，其6是负的；高于6V的稳压管其6是正的；而在6V左右的管子， 稳压值受温度影响就比较小。例在图示电路中，稳压管的参数是：UZ=1OV,/z=10mA, /ZM=29mAo 选择500Q, 1/8W的电阻尺作限流电阻是否合适？为什么？+20V o/=H20mA500/=H20mA500工乙 I VE,发 射结加正向电压（正向 偏置）；如果满足 eceb,则vc VB, 即集电结加反向电压 （反向偏置）。实验电路实验电路的测量数据ZB/mA00.020.040.060.080.10/c/m

14、A0.0010.701.502.303.103.95ZE/mA0.0010.721.542.363.184.05结论：符合基尔霍夫电流定律（KCL），即IE/e和比/8大得多。=仏=23_15 =40IB4 0.06A/b 0.06-0.04晶体管要起到放大作用，必须使发射结正偏、集 电结反偏。如果/B = 0 ,也没有电流放大作用。发射区向基区扩散自由电子自由电子在基区扩散与复合集电区收集从发射区扩散过来的自由电子电流分配共射直流电流放大系数共射交流电流放大系数AZCazb晶体管的特性曲线实验电路suct-kyzlsuct-kyzl华南理工考研资料联盟（每年更新:华南理工考研资料联盟（每年更

15、新:suct-kyzlsuct-kyzl华南理工考研资料联盟（每年更新:华南理工考研资料联盟（每年更新:1.输入特性曲线UeE为常数时，Tg与UBE与 16之间的关系曲线Ib/80和二极管的伏安特性60一样，也有死区。40硅管的死区电压为200.5V,锗管为0.1V。00.2 0.4 0.6 0.8suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟(每年更新):华南理工考研资料联盟(每年更新):suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟(每年更新):华南理工考研资料联盟(每年更新):80pA1 /g/mA4 :大 40uA饱和区3t/：2 N

16、 80pA1 /g/mA4 :大 40uA饱和区3t/：2 N :1020 lA放60以Ac=mE)输出特性曲线分成三个工作区：输出特性曲线/B为常数时，/c与UCE之间的关系曲线即ce/V 36 912 *截止区放大区曲线近似与横轴平行的中间部分4 = M放大区时，其发射结正向偏置，集电结反向偏置。截止区一一/B=0曲线以下的狭窄区域1 Zc/mA/B/B=o，zco发射结和集电结均应处 于反向偏置。0(3)饱和区虚线左侧的区域42180pA放_A36 912 截止区饱和区3大 鄉Ax 20 pA/b0(3)饱和区虚线左侧的区域42180pA放_A36 912 截止区饱和区3大 鄉Ax 20

17、 pA/b=0lAce/V晶体管工作于饱和区时，发射结和集电结均应 处于正向偏置。suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:晶体管的主要参数 1.共射极电流放大系数及、P/?=Ac/?=AcAZb当晶体管工作在饱和或截止区时，Ic=/3Ib不成 立，也不再是常数。2.集-基极反向饱和电流/eB。/eBC5是当发射极开路（/E=o）时由于集电结反偏，集 电区和基区中少数载流子的漂移运动所形成的电流。愈

18、小愈好集-射极穿透电流/eEC）/CEQ是基极开路（/B=0）、发射结正偏和集电结反偏时的集电极电流。又称穿透电流。CEOCBO + /CBOCEOCBO + /CBO=(1 + /7)/cbo集电极最大允许电流/eM在使用晶体管时，若ICICM，管子不一定损坏， 但P值将大为降低。5.集射极击穿电压l/（BR）CEO基极开路时，加在集电极和发射极之间的最 大允许电压。6.集电极最大允许耗散功率/%M当晶体管因受热而引起的参数变化不超过允许值时，集电极所消耗的最大功率晶体管的安全工作区5.1.3场效应晶体管场效应管按其结构可分为结型和绝缘栅绝缘栅型又分增强型和耗尽型按其导电沟道又有N沟道和P沟

19、道两种华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzl预祝你考研成功！N沟道增强型绝缘栅场效应管（简称增强型NMOS管）基本结构DS符号DSSGD?lsio2绝缘层/N+P型硅衬底N+Bsuct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:电于型跔迫P型硅衬底电于型跔迫P型硅衬底工作原理当a（3S=0时，对

20、来说总 有一个PN结是反向偏置 的，漏、源两区之间不存 在可导电的沟道，故漏极 电流fD=0。当ues0时，就在栅极与P型硅片之间的二氧化硅介质 中产生一个垂直的电场，由于二氧化硅层很薄，电场 很强。强电场吸引硅片和N型区中的自由电子，形成 一个电子薄层，这个薄层成为漏极与源极之间的导电 沟道，称为N型沟道t/%越大，N型沟道越厚，沟道电阻越小，/D越大。 由此可利用aes对/D进行控制，而栅极上几乎不取电 流。将衬底换成N型硅，在上面形成两个P型区，就可 制成P沟道MOS管预祝你考研成功!预祝你考研成功!):):预祝你考研成功!预祝你考研成功!):):suct-kyzlsuct-kyzl华南

21、理工考研资料联盟(每年更新):华南理工考研资料联盟(每年更新):(3)特性曲线转移特性在一定的条件下，与 wes之间的关系曲线：ZD = f(Gs)uDS= 数2DOUGS-1uN沟道增强型绝缘栅场效应管的转移特性,do 是 UGs=2aGS(th2DOUGS-1uN沟道增强型绝缘栅场效应管的转移特性,do 是 UGs=2aGS(th)时的/值 o输出特性又称漏极特性，是在 aGS一定的条件下，么 与aDS的关系曲线：输出特性ZD - /(DS) /GS=常数N沟道增强型绝缘栅场效应管的输出特性输出特性分为可变电 阻区、恒流区和夹断 区三个区域N沟道增强型绝缘栅场效应管的输出特性suct-ky

22、zlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟(每年更新):华南理工考研资料联盟(每年更新):suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟(每年更新):华南理工考研资料联盟(每年更新):GSiGS(th)0N沟道增强型绝缘栅场效应管导电沟道UDStZGS_yGS(th)2.N沟道耗尽型绝缘栅场效应管（耗尽型NMOS管）基本结构D基本结构4bS符号,DSS是GS = O时的么值。suct-kyzl预祝你考研成功!suct-kyzl预祝你考研成功!3.P沟道绝缘栅场效应管（PMOS管）华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suc

23、t-kyzl预祝你考研成功!suct-kyzl预祝你考研成功!3.P沟道绝缘栅场效应管（PMOS管）华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:增强型PMOSS耗尽型PMOSsuct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟(每年更新):华南理工考研资料联盟(每年更新):suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟(每年更新):华南理工考研资料联盟(每年更新):场效应管的主要参数直流参数(1开启电压tGS(th)在aDS固定时，使/D大于零所需的最小值。是增强型MOS管的参数夹断电压tGS(off)在uDS固定时，fD为

24、规定的微小电流(如5pA) 时的在。是耗尽型MOS管的参数。饱和漏极电流/DS是耗尽型管子的参数，是指当aes =0时的漏极电流。(4)直流输入电阻/?GS(Ds)是栅源电压和栅极电流的比值suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:交流参数（1M氏频跨导0m当UDS为某固定值时，/D的微小变化量与引起它变化 的a%的微小变化量的比值，即Sm=TSm=TAgs%s=常数若/D的单位是毫安（mA），ae

25、s的单位是伏（V），则gm的单位是毫西门子（mS）。（2）极间电容场效应管的三个电极之间均存在电容效应，它们是 栅源电容Ces，栅漏电容CeD以及漏源电容CDS。一般CGS和CGD为 1 3pF, CDS约为0.1 1pF。（3M氏频噪声系数WF噪声系数/表征了噪声所产生的影响，其值（单位dB）越小越好。suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功！华

26、南理工考研资料联盟(每年更新):华南理工考研资料联盟(每年更新):极限参数最大漏极电流/DM管子正常工作时允许的最大漏极电流。漏源击穿电压U(Br)ds管子进入恒流区后、在aDS增大过程中，使/D急 剧增大产生雪崩击穿时的aDS值。栅源击穿电压l/(BR)GS使MOS管的绝缘层击穿的电压(4)最大耗散功率PDM场效应管与普通晶体管的比较比较项目双极型晶体管场效应管载流子两种不冋极性的载流子（自由电子和空穴） 同时参与导电，故称 双极型晶体管只有一种极性的载流子（自由电子或空穴） 参与导电，故称单极 型晶体管温度稳定性较差好控制方式电流控制电压控制主要类型NPN和PNP两种N沟道和P沟道两种放大

27、参数/=20 200心=120mS输入电阻102 104ftio7 io14n输出电阻rce很高rds很高制造工艺较复杂简单、成本低对应电极基极一栅极，发射极一源极，集电极一漏极5.2二极管应用电路5.2.1整流电路整流电路的作用就是利用二极管的单向导电性， 将交流电转变成单向脉动（方向不变，大小变化） 的直流电。整流电路可分为单相整流电路和三相整流电路单相整流电路又有半波整流、全波整流、桥式整流等。单相半波整流电路在以2正半周，a点电位 高于b点电位，二极管 因正向偏置而导通。=U2 RlD反向电压的最大值:DRM在久负半周，a点电位低于b点电位，二极管截止， 忽略反向饱和电流，上没有电流流

28、过，即/o=0, 则输出电压t=0。D反向电压的最大值:DRM单相半波整流电压的平均值（直流分量）为12 71u0二2兀J u0dcotJ u0dcot071流过二极管D和负载电阻的整流电流平均值为/O=0.45整流二极管反向截止时所承受的最高反向电压l/DRM为 DRM : U2m =初2例 己知Rl例 己知Rl=80Q,要求负载电压平均值Uo=100V,求: (1)交流电压的有效值(2)负载电流平均值 /；(3)二极管电流平均值/D及二极管承受的最高反向电压UDRW并选择二极管的型号。八二/0 二 1.25ADRM= U2m=2U2=314.2V查手册可知，可选用2CZ12G(3A, 60

29、0V) b-单相桥式整流电路b-%为正半周时a点电位高于b点电位，Dv D3导通，D2、D4截止。很显然，02和口4所加最高反向电压均为112的幅值， 即oD1圪口!+uUy+在为负半周时D1圪口!+uUy+a点电位低于b点电位，D2、D4导通，Dv D3截止。UO u2_ 0 _ 2 ,0 很显然，DjD 口3所加最高反向电压均为112的幅值， 即oU2 +抽20个3 n2冗U2 +抽20个3 n2冗4n 射42U2整流电压的平均值：04nJi 2 3n 4na)tU. = 0.9E/U. = 0.9E/?兀 _-U 0 = v2u 2 sm cotacot =冗o负载电阻/?!_上流过的电

30、流平均值为流经每个二极管的电流为负载电流的一半，即4如。呼流过变压器副边的电流仍为正弦电流，有效值为_u._u.1 u.2=k0.9二极管所承受的最高反向电压是t/2的峰值电压，即例 己知RL=80Q,要求负载电压平均值Uo=110V,交流电源电压为220V，试选用整流二极管和整流变 压器。IO=. = 1AAZD 二去J二 0.7A-0.9考虑到变压器副绕组和二极管上的压降，取变压器 副边电压大约高出10%, BP （/2 =122xl.l-134V7画=y2U2=189V华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!

31、华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟(每年更新):华南理工考研资料联盟(每年更新):因此可选用2CZ11C(1A, 300V)作整流二极管。变压器的变比为N =变压器副边电流有效值：I2 -1.11/0 二l.llxl.4A = 1.55A变压器的容量S 二 U2I2 = 134Vxl.55A = 208VA所以可选用BK300(300VA), 220/134V的变压器。5.2.2限幅电路ux - 8 sin cot VE = 4V当uxE时，二极管截止UQ = u当时，二极管导通Z- Ru

32、o = EZ- R= /(Wi) o= /(Wi) osuct-kyzl预祝你考研成功！例Dv 口2为理想二极管，试画出-10V10V范 围内的电压传输特性曲线解当-10-5 时 久管截止，02管导通。Uq = 5V当一5V幺 2+5V时，管截止，02管截止。uo = u当 + 5 UBE,以保证管子集电结反向偏置。suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:信号源（es、Rs）提供待放大的交流信号I

33、V电路中有交流、又有直流，晶体管各电压、电流都是由 直流和交流合成的全量。直流用大写字母大写下 标表7K。其中/b、C7cE称为静态工作点。交量用小写字母小写下标 表示。如/b、ic、wee等。全量用小写字母大写下标表不，如/B、ic、wCEo交流放大电路中电压和电流的符号称名量t)1量分流 交值时瞬的 量成合值时瞬值效有晶体管贞流流 5电电_极极 rTJ塞_身 1集发444m丄4忌44 (=(=(= fc.fE压压电电极极 -M-MM-雾E EMbecebe)ce):(=(= BECE w w放大电路压电入输13-压电出输O3-使用单电源+ ucc工作原理设置合适静态工作点的必要性+ UCC

34、U5.3.2放大电路的分析静态分析:放大电路没有输入信号时 的工作状态动态分析:有输入信号时的工作状态。直流通路 直流通路是在直流电源作用下 直流电流流经的通路画直流通路的原则是：1.电容相当于开路，电感线圈相当于短路（忽略 线圈电阻）；2.信号源不起作用，按零值处理，只保留其内阻。交流通路交流通路是在输入交流信号的作用下，交流信号流 经的通路。画交流通路的原则：容量大的电容（如耦合电容），容抗小，对 交流信号可视为短路；对直流电压源，一般 忽略其内阻，按恒压源t)+4 画交流通路的原则：容量大的电容（如耦合电容），容抗小，对 交流信号可视为短路；对直流电压源，一般 忽略其内阻，按恒压源t)+

35、4 Wce Rc 永Rq wbeIE处理、即其交流分量为 零，相当于短路。放大电路的静态分析 估算法 Ucc - UBEZeeA直流通路U CE U ccJCRC例 电路中UCC=12V, Rc=4kQ, RB=300kQ,RL=6kQ, p=37.5,试求电路的静态工作点。T Ucc_ 12 A300 xl03=40(iAIc = J3Ib = 37.5 x 0.04mA = 1.5mAUCE = Ucc - ICRC = 12V -15 x 4V = 6V注意：在分析之初曾假设晶体管处于放大 状态，最后还需要用估算的结果进行检验。 如果基极电流大于0,说明晶体管没有进 入截止区；如果Uce

36、0.5V则说明晶体管没 有进入饱和区；排除了截止、饱和两种情 况，即说明晶体管工作于放大区。图解法由上例估算知=40 piA非线性电路一4线性电路田 CE =UCC-JCRC作直流负载线则直流负载线与特性曲线的交点Q就是电路的静 态工作点。放大电路的动态分析动态分析是在时计算放大电路的电压放大倍 数、输入电阻和输出电阻等技术参数，动态分析应 该用放大电路的交流通路。动态分析动态分析微变等效电踣法图解法微变等效电路法晶体管的微变等效电路/bB=VceMbeJzbB+be /bB=VceMbeJzbB+be JEoC+Abe以ber - ADceWceazbC/CEZbUCEce AZCE eq

37、(mA)4q (mA)bq (mA)放大电路的微变等效电路把交流通路中的晶体管用其微变等效电路代替，就 得到放大电路的微变等效电路O丄C+E风+4+tr+T b| rbeh A| RE风+4+tr+T b| rbeh A| Rc 7?Lh电压放大倍数电压放大倍数是输出电压与输入电压的变化量之比。输入电压=/brbe输出电压 Uo = -IcRi =Ri =Rc/Rl则放大电路的电压放大倍数为_u0 _MUUe 不接尺L时：mA = -e A| Rc+Uo输入电阻放大ht)电路=o=+I。I输出电阻放大电路输出电阻化即是戴维南等效内阻U，k人UI 尺B尸be+0代I+be0 v! 0+U.例 试

38、求电路的电压放大倍数、输入电阻及输出电阻 （已知rbb =200Q）。rbe =200 + /?|= 200Q + 37.5x Q1.5= 0.85kQ37.5 x -1060.85rpA r，人丨A A+rbeh A! 4 LhOICi4+Rc+oWBE4i=_m=AB/e =300/0.85 0.85kQ .它sro=RC= 4kn微变等效电路图解法直流负载线36912 wCE/V即得到放大电过Q点作一条斜率为-去 的直线， 路的交流负载线。即得到放大电zc/mA21.510非线性失真 如果静态工作点设置不合适，或输入信号幅度过大， 将导致晶体管的工作范围超出其特性曲线上的线性区 而进入非

39、线性区，从而使输入和输出信号的波形形状 不能完全相同（失真），这种情况称为非线性失真。 若工作点偏高时，晶体管易进入饱和区，引起饱和 失真。若工作点偏低，晶体管易进入截止区，引起截止 失真。最大不失真输出电压Uom=mrnCD,DEsuct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!/V华南理工考研资料联盟（每年更新）:/V华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!/V华南理工考研资料联盟（每年更新）:/V华南理工考研资料联盟（每年更新）:5.3.3静态工作点稳定电路静态工作点不但决定了放大电路是否会产生失真， 而且还影响着放大电路的电压放大倍数、输

40、入电阻等动态参数。Zc/mA |当环境温度升高时，jB和均会增大，而Mbe会 下降（当/B不变时），最 终导致集电极电流增大， 从而使晶体管的整个输出 特性曲线向上平移。suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:分压式偏置放大电路suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!理工考研资料联盟（每年更新理工考研资料联盟（每年更新J: suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!理工考研资

41、料联盟（每年更新理工考研资料联盟（每年更新J: 稳定静态工作点的原理A =/2 +4若选取适当的rb1、rB2，使2B则 A = +RB2C基极电位K 2直流通路Ucc与晶体管的参数无关EAC S，E = PE尺E%取vBuBE，则不受温度影响suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:分压式偏置电路稳定静态工作点的过程可 表示如下：T (c) t Iq t ( /E t ) Fg f B 定 t/B

42、E IIc K静态分析因/2/B,故及静态分析因/2/B,故及B2B1 + B2CC直流通路= UCC -1CRC _ IeRe Ucc - Ic(7?c +E)用戴维南定理来分析B2B2Ucc五B =BB +BE=BB +BE + 0 +J = 五 b_beB飞+ (1 + /?KCE = UJ = 五 b_beB飞+ (1 + /?KCC 一 I C(RC +E)动态分析A+D rbej cD l|J UoVbeRc/Rj=VbeRc/Rj=RB 11=RBl/RB2/rRcn+ I + G Blll ()Tn+ I + G Blll ()TB2 cj lQ UoIPe_EUn = -IR

43、：=oc L o _n -L _o U_ A 一 4K+(l + mi_ rbe+(l + m |4j降低了5.3.4射极输出器静态分析Ucc - U视7?B+(l + /?K4 = (1 + 來直流通路动态分析动态分析电压放大倍数交流通路 i.i e人-/b+ac n aJj uaU0=iU0=iQRi=(l + J3)ibRisll + ljb=4e+(i+MK = AK+O+mK = /凡A 4令风+微变等效电路输入电阻RsU:be=人1 +(1 + PX微变等效电路i -_b 么+(i+m= J?B/r= J?B/rbe + (l +灼圮K =4=k7?b rbe + (1 + Ri输

44、出电阻用“加压求流”法计算二 |+(1+崎圮二7?具EA -ob进rbe+111Eb,sF+ 11bT/o E7?当射极输出器的特点:输入、输出电压同相电压放大倍数略小于1输入电阻大输出电阻小例有一信号源，es=4sincot V, Rs=3kQ。（1）信号 源直接带RL=2kQ的负载，如图a，求输出电压u。（2） 信号源经过射极输出器接RL=2kQ负载，如图b，求输 出电压 u。（设 rbe=0.9kQ）解(1)信号源直接带负载时R= 1.6 sin cotf氏+尽信号大部分降在内阻上，信号 没有被负载充分利用。(2)经射极输出器接负载时、=Rb /rbe +(1 + 晨 /Rl) = 57

45、.3kQ ru-=-e. = 3.8 sin 淤 Vu0 w1 = 3.8sincotV可见，由于射极输出器输入电阻大，信号在内阻上的 压降损失很小，信号源的电动势几乎都加在负载上。5.3.5功率放大器功率放大电路的特点功率放大电路中的晶体管为使输出功率尽可能大，晶体管的集电极电流、管压降、 集电极耗散功率最大时均接近晶体管的极限参数。因此，要特别注意功放管极限参数的选择，以保 证管子安全工作。功率放大电路的分析方法用图解法分析功放电路的静态和动态工作情况。功率放大电路的主要技术指标最大输出功率尸QM输出功率PO=UOI。最大输出功率是在电路参数确定的情况下负载 上可能获得的最大交流功率。转换

46、效率A)功率放大电路的最大输出功率/(和电源所提供的 直流功率；之比称为转换效率。功率放大电路的基本要求：1）在不失真的前提下尽可能地输出较大的功率。2）具有较高的效率。放大电路有三种工作状态：甲类工作状态乙类工作状态甲乙类工作状态suct-kyzlsuct-kyzl考研成功Isuct-kyzlsuct-kyzl考研成功I华兩理工相资盟（每拜新）卿版刪华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzl预祝你考研成功！双电源的互补对称功率放大电路（OCL电路）EC当l/j正半周时，发射结正偏，

47、人导通，电流/u 经人流向F，上得到一个正半周的输出电压。此时V2管的发射结处于反向偏置，乂2管截止。suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:当A为负半周时，情况与正半 周相反，管截止，v2管导 通，电流么2经乂2管流向负载rl,在上得到一个负半周 的输出电压。Vv v2管交替导通，相互补足。电路由两个射极输出器组成，所以它还具有 输入电阻高和输出电阻低的特点。由于没有静态偏置，当输入信号A低于晶

48、体管的死区 电压时，V2管都截止，上无电流流过，出现 一段零值区（ux 分压式偏置电路尺G1 +尺G2ugs=vg-vsRG2穴G1 + Rg2DS =UDS =UDD _d(D + 穴S)二 7.2V例 己知Udd=20V, Rd= R3= 10kQ, Rg1=200 kQ, RG2=51 kQ, Rg=1MQ,管子的参数/DSS=4mA， tGS(off)= 4Vo试估算电路的静态工作点。解 V 二U 二 4VG RGl+RG2 DDuGS =D DSS_JIZD DSSZD1 = 0.64mA,ZD1 = 0.64mA,JD2=lmA，U二-2.4VGS2 -6V(不合题意口5.4.2场

49、效应晶体管放大电路的动态分析场效应管的微变等效电路dz.D 受di5gsDSchGS+lDS5dsdDSuGSgm为场效应管的跨导rDS称为场效应管漏、源 极之间的等效电阻。D共源极放大电路的动态分析Uo=-Id（RD/RJ=AA=RG =RG+RgJ/RG2厂。=Rd微变等效l路例 图a电路中己知gm=0.8mS, RL=10kQ。（1）试用 微变等效电路法估算放大电路的电压放大倍数、输入 电阻和输出电阻；（2）为改善放大电路的工作性能， 把电路中的源极电阻（10kQ）分成两部分，其中（0.5kQ）不并接旁路电容，（9.5kQ）并接旁路电容， 如图b。求此时的电压放大倍数。a)b)a)b)=

50、-4n=R，G =RG+RG1RG2= 1.04MQr。= Rd = lOkQ(2)=gs+sl=(l + sl+图a的微变等效电路Uou0 = -/X = _g 九 RL+图a的微变等效电路Uo、Ua gR；图b的微变等效电路Alf = 4 = 一L -2.9A 1 + gmS!共漏极放大电路的动态分析 u0=idRrs=gmu% = /?s/al61 n -11%1 DgiFO +DDu、I os1叫HI?+LlUoU，（l + gmK gmRS1+XG1ri = RG = Rq + 尺 G1 尺 G2. ns riuomgsoD微变等效电路用“加压求流”法求输出电阻4 = -U =-Sr

51、Pgs_ u fT_Vgm士+gm1Is+ gm例 己知l/DD=20V, Rs= 10kQ, RG1=1MQ, RG2=3MQ,Rg=100MQ, gm=1.8mS, RL=10 kQ。试估算电路的 电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。5.5多级放大电路多级电压放大电路的方框图前置级末前级末级电压放大功率放大两个单级放大电路之间的联接方式称为耦合，实现 藕合的电路称为耦合电路。藕合方式主要有阻容耦合、变压器耦合、直接耦合、光电耦合等。5.5.1阻容耦合放大电路各级的直流电路互不相通，各级之 间静态工作点互不影响，同单级。华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理

52、工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:Ai42+ acc+对n级电压放大电路：Au =Al * A2 * As An厂onsuct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:例 己知UCC=12V, RSf=30kQ, RB2=15kQ,B1=20kQ, R B2=10kQ, RC2=2.5kQ, RE1=3kQ, RE2=2kQ, /?L=5kQ, CfCfCfSjLtF，CE1=C

53、E2=100|iF, p1=p2=40, rbb, =200Q。求放大电路的#态值和电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。信号 源内阻忽略不计。CC解UCE = UccCC解UCE = Ucc -1C17?C1 -1E17?E1 4.2V=4VB1 + B2C2 E2A=4VB1 + B2C2 E2R? = - = 50 liAUCE2 K Ucc -/C2(7?C2 +RR? = - = 50 liArbel =200+(l+A)x-|-氏rbel =200+(l+A)x-|-氏| 7 El I lkQ+( n i 6 J & n id u+。PhRC2应s ()只PhRC226rbe2 =20

54、0 + (H-2)x = 0.73kQ电路的微变等效电路 E2be2R：4l=-Af = -27.6圪二 7?C1 IIRu 二 ci /2 二 ci /1 /圮2 /be2be2R：4l=-Af = -27.6A = Ai-A2= (-27.6) x (-91.3)2520d =AB1/AB2/el =0.9kflro =ro2 =RC2 =2.5kn放大电路的频率特性上、下限频率之差为放大电路的通频带BW （又称带宽）， 即AoA。幅频特性BW=fH - fLA I:-90-180-270相频特性 j在中频段，由于耦合电容和旁路电容的容量较大（几 十至几百JJF），对中频段信号来说，其容抗

55、很小，可 视为短路。晶体管极间电容容量很小（最多几十pF）， 对中频段信号的容抗很大，可视作开路。因此，在中 频段可以不考虑电容的影响。在低频段，由于信号频率较低，晶体管极间电容更可 视作开路而忽略。而耦合电容、旁路电容容抗增大不 能忽略，造成电路放大倍数下降。在高频段，由于信号频率较高，耦合电容和旁路电容均 可视为短路。而晶体管极间电容容抗减小不能忽略，极 间电容上的分流，也造成电路电压放大倍数的下降。5.5.2直接耦合放大电路特殊问题：前后级静态工作点相互影响：零点漂移问题:多级直接_合记录仪放大电路i例 己知：RSf=3.3kQ, RB2=1105kQ, Rc1=11kQ,RC2=1kQ

56、,稳压管的工作电压 Uz=4V,j81 =j82 = 50,UCC = 24V,试计算各级静态工作点。如果温度升高 使增加1%，试计算静态输出电压0。的变化。解设静态时UBE1=UBE2=0.6V acE1=aBE2+(/z = 4.6VTT -TT _= 1.76mAI ci = Abi = 1 -55mARB2二 0.031mAI ci = Abi = 1 -55mARB2二 0.031mAB1B2=/只/C1 = 0.21mAC2 2B2 - 10.5mACE2二 ucc -1C2RC2 - Uz =9.5V静态时的输出电压为% 二 J/CC-W?C2:13.5V当/增加1 %时IC1

57、= 1.55mA x (1 +1%)二 1.57mA= IRa -/C1 = 1.76mA-1.57mA = 0.19mA /C2 = /?2/B2 =50 x0.19mA = 9.5mA此时输出电压将变为Uo = Ucc -1C2RC2 = 24V - 9.5 X IV = 14.5V比原来升高了IV，约升高了7.4%。5.5.3差动放大电路电路两侧元件对称， 即vv 乂2两管型号 和参数均相同，利用对称性原理，抑制零点漂移。人二 G C+ AKC1 )-(2+ AKC2) = 0共模信号输入两个输入信号大小相等，极性相同，即Uil = Ui2在共模信号作用下，由于对称性，有z/。= 0 A

58、 = Q所以差动放大电路对共模信号的抑制能力就是 对零点漂移的抑制能力。差模信号输入两个信号大小相等而极性相反，即Uil = Ui2在差模信号作用下，有-AVC2Uo = VC1 VC2 = Kl AC2 = 2AFq2UoUUoUil Ui22A&2z/ndl比较信号输入对任何一组比较信号，总可以分解为一个共模信 号和一个差模信号的组合。对于任意输入：UjUij差模分量：_ uA- ul2 d 2共模分量：u _ Uil + i2 c _ 2典型差动放大电路发射极电阻re的作用有电流负反馈作用， 可稳定静态工作点，CC即有抑制零漂的作用， 称为共模反馈电阻。CCre越大，对零点漂移抑制的效果

59、越好。RE对共模信号有抑制作用，对差模信号不起作用。只： 只:-E+為|C2VE2发射极负电源E的作用只： 只:-E+為|C2VE2加入了负电源Ee是为了降低发射极电位。+ ccCZIC-+ ccCZIC-可调电位器RP的作用定为零。这时可以通过调整电位器RP使两管的 静态电流相同，达到双端输出时11。=0。差动放大电路的分析输入端：双端 去I单端所以共有四种接法:输出端r双端 接法单端和和(3)、结果相同和(4)结果相同双端输入一双端输出；双端输入一单端输出；单端输入一双端输出；单端输入一单端输出o差模放大倍数Xld为為Uod共模放大倍数XI。为suct-kyzl预祝你考研成功!suct-kyzl预祝你考研成功!(1华南理工考研资料联盟(每年更新):华南理