晶体管的输出特性曲线分为三个工作区市公开课一等奖省名师优质课赛课一等奖课件

晶体管输出特征曲线分为三个工作区：（1）放大区1324369IC/mA10080604020µAIB=00UCE/V发射结处于正向偏置；集电结处于反向偏置（3）截止区（2）饱和区IB=0，IC=ICEO发射结处于正向偏置；集电结处于正向偏置发射结处于反向偏置；集电结处于反向偏置UCE=0UCE=VCC第10章交流放大电路10.1基本放大电路组成10.4静态工作点稳定10.5射极输出器10.2放大电路静态分析10.7

功率放大电路10.6差动放大器

10.3放大电路动态分析放大概念(放大对象是改变量)放大目标是将微弱改变信号放大成较大信号。输出电压或电流在幅度上得到了放大，主要讲电压放大电路放大实质:(能量控制和转换）用小能量信号经过三极管电流控制作用，将放大电路中直流电源能量转化成交流能量输出。CEBEBUCC10.1基本放大电路组成RCRBTNPN+-ECBECICBOICEIBEIBRBEB+-IEICRB

RC

T+VCC简单画法CEBEBUCCRCRBT+VCCRBRCT耦合电容偏置电阻集电极负载电阻1.基本交流放大电路组成直流电源C1C2uouiRSesRL负载共发射极接法放大电路耦合电容作用1.隔断直流通路2.交流耦合耦合电容：电解电容，有极性，大小为10F~50F+VCCRBRCTC1C2uouiRLRSesUBEIBIC

UCEIE

IB

、

UBE、IC

、UCE、IE分析思绪：步骤1：静态分析无输入信号(ui

=0)时:UBEIBICUCEuBEtOiBtOiCtOuCEtOVCCRBRCC1C2TuBEuCE

iBiCuiuo++UC1UC2RL步骤2：动态分析uBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOuotOuCE=UCC－iC

RCuiuoAu电压放大电路用有输入口和输出口四端网络表示性能指标:一、电压放大倍数Au二、输入电阻ri三、输出电阻roUA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。ua小写字母、小写下标，表示交流量。uA全量交流量t直流量11放大电路分析静态分析动态分析估算法图解法微变等效电路法图解法10.2

共发射极放大电路分析10.2.1静态分析:确定静态值（直流值）+VCCRBRCTC1C2uouiRLRSesUBEIBIC

UCEIE用放大电路直流通路来分析。

IB

、

UBE、IC

、UCE、IE一、估算法画出直流通路UCE

=VCC-IC

RCIC

=

IB硅管UBE约为0.6V锗管UBE约为0.2VIB=VCC–UBERBRCIC

UCEUBERBIB+VCCIE14二.图解法例：在基本共射放大电路中，已知VCC=12V,RC

=4k，RB

=280k，三极管特征曲线如图所表示，试求静态值。解：先估算IB:12-0.6280=~~40µAIB=VCC–UBERB15将方程UCE

=VCC-IC

RC所表示直线：直流负载线RCIC

UCEUBERBIBIE画在三极管输出特征曲线坐标平面上1RC即为直流负载线斜率+12V4K280K16直线上两点:N点:IC

=VCC/RC=3mA,UCE

=0M点:IC=0,UCE

=VCC=12V0IB

=0µA20µA40µA60µA80µA1231.5VCCRCN24681012VCCMQ直流负载线静态工作点IC

/mAUCE

/V求得静态值为:IC=1.5mA；

UCE=6V；

IB=40µA0IB

=40µA6080123Q246810120M1.Vcc和RC不变,RB增大为RB

QIBVCCRCNIC

/mAUCE

/VVCCRCIC

UCEUBERBIB+VCCIE三.静态工作点与电路参数关系0IB

=40µA2060801231.5246810120MQQ2、Vcc和RB不变,Rc增大为RcVCCRCNIC

/mAUCE

/VVCCNVCCRC´RCIC

UCEUBERBIB+VCCIE0206080123VCC246810120MQ3、Rc和RB不变,Vcc减小为Vcc´IB´VCC´QM´IB

=40µAVCCRCNN´VCC´RCIC

/mAUCE

/VRCIC

UCEUBERBIB+VCCIE10.2.2放大电路动态分析放大电路有输入信号时工作状态称为动态动态分析：在静态值确定后,分析信号传输情况+VCCRBRCTC1C2uouiRSesRL交流通路RBRCRLuiuo21例：已知VCC

=12V,

RC

=RL

=

4k,RB

=280k，C1

=C2=50F，三极管特征曲线如图所表示。输入信号ui

=Uim

sint=0.02sint(v)1、图解法(结果不准确)VCCRBRCC1C2TuBEuCE

iBiCuiuo++RL22tUBE

/V00.6=tuBE/V

00.60.620.58ubeUBE

uBE=

UC1

+ui=UBEUim

sint+=0.6+0.02sint(V)ubeuBE波形注意各种符号不一样含义+tui

/V00.02–0.02(ube/V)

Ubem直流分量交流分量交直流总量依据输入回路KVL方程：230iBµAuBE/VQ1QQ260402000604020IB0.580.60.62UBEttµAiBibubeuBE/V24交流负载线作法ICUCEVCCQIB=40过Q点作一条直线，斜率为：交流负载线直流负载线VCCRCIB=20IB=60250IB=40µA2060803Q1.5612N0Mt00Q22.250.752.251.50.75ICicUCE39369交流负载线uce

(uo)uCE

/VuCE

/VtQ1作交流负载线iC

/mAiC

/mA=电压放大倍数Au=UomUimUoUi020A40A80A123IB=0Qt00uce

(uo)(1)静态工作点偏高引发饱和失真ic正半周变平Q2Q1uCE

/V

IB=60A

2.用图解法分析非线性失真uo波形tuce负半周变平饱和失真iC

/mAiC

/mA27uBE/V0Q5ibube0tt0iB/µA(a)工作点偏低引发ib失真iB/µAuBE/V(2)工作点偏低引发截止失真t1t2t1t2在ube负半周t1~t2时间内，uBE小于死区电压，iB=0设静态值IB=5µAQ2Q1280IB=5µA20608031.5612t00Q

2.250.752.251.50.75icuce(uo)39400(b)工作点偏低引发

ic

、uce

(uo)失真0.250.25正半周变平uCE

/VuCE

/Vt截止失真uo波形iC=iBQ1Q2iC

/mAiC

/mA小结：放大电路中出现截止失真说明静态工作点Q太低应减小RB,即增大IB；出现饱和失真说明静态工作点Q太高应增大RB,即减小IB

例：放大电路如图所表示。已知BJTß=80，Rb=300k，Rc=2k，VCC=+12V，求

（1）放大电路Q点。此时BJT工作在哪个区域？（2）当Rb=100k时，放大电路Q点。此时BJT工作在哪个区域？（忽略BJT饱和压降）解（1）静态工作点为Q（40A，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大区。（2）当Rb=100k时，VCE不可能为负值，其最小值也只能为0即IC最大电流为：

此时，Q（120uA，6mA，0V），

所以BJT工作在饱和区放大电路组成标准(1)为了不失真放大交变电压信号,必须给放大电路设置适当静态工作点。

(2)在输入回路加入ui应能引发uBE改变,从而引发iB和ic改变。

课堂讨论题：下面各电路能否放大交流电压信号？(3)输出回路接法应该使ic尽可能多地流到负载RL中去,或者说应将集电极电流改变转化为电压改变送到输出端。

VCCRCC1C2TRLuoui(a)RBVCCRCC1C2TRLuouiEB(b)图(a)中，没有设置静态偏置，不能放大。图(b)中，有静态偏置,但ui被EB短路，不能引发iB改变，所以不能放大。图(c)中，有静态偏置,有改变iB和ic,但因没有RC，不能把集电极电流改变转化为电压改变送到输出端,所以不能放大交流电压信号。VCCC2TRLuouiRB(c)C1一、三极管微变等效电路(线性化)1.输入回路iBuBE当信号很小时，输入特征在小范围内近似线性。uBEiBrbe量级从几百欧到几千欧。用下式来估算：3.微变等效电路法rbe:三极管输入电阻IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100AiCuCE(1)输出端相当于一个受ib控制电流源。(2)考虑uCE对iC影响，输出端要并联一个大电阻。2.输出回路3.三极管微变等效电路icubeibucecbe微变等效电路只能分析放大电路改变量之间关系rbeibibbceic二、交流放大电路微变等效电路交流通路RBRCRLuiuouirbeibibiiicuoRBRCRLRBRCTC1C2uouiRL微变等效电路三、电压放大倍数Au计算rbeRBRCRLRS源电压放大倍数四、输入电阻计算rbeRBRCRL对于电压放大电路，输入电阻越大，对信号源影响越小RSri用加压求流法求输出电阻：rbeRBRC00rbeRBRC五、输出电阻计算对于负载而言，放大电路相当于信号源输出电阻是戴维南等效电路内阻对于电压放大电路，输出电阻越小，带负载能力越强UCE

/VUCE

/VICEO40µAQQIB=02040µAIB=020606080123321温度对三极管输出特征影响

25Co60

Co10.3.1温度对静态工作点影响ICEOUBERBVCC–IB

=固定不变IC/

mAIC/

mA造成Q点上移TIC10.3工作点稳定放大电路RB1+VCCRCC1C2RB2CERERLuiuoCE交流旁路电容10.3.2分压式偏置电路I1I2IBRB1+VCCRCTRB2RE直流通路ICIERE射极直流负反馈电阻TUBEIBICUEIC1.静态工作点稳定原理I1I2IBRB1+VCCRCTRB2RE直流通路ICIE条件：462.静态分析和动态分析要求：（1）计算静态值IB

、

IC

和UCE；C1=C2

=20µF,三极管

=50。RB2=10K,RC=4K,RE

=2.2K,RL

=4K,CE

=100µF,例：在分压式偏置电路中，已知：VCC

=12V，RB1=30K,（2）计算和ro、riAu•47解：（1）可用估算法求静态值VB

≈VCCRB1RB2RB2+=121030+10=3VIC≈IE=VB–UBERE=3–0.62.2=1.09mAIB==IC1.0950=21.8µAUCE=VCC–ICRC–ICRE=12–1.09(4+2.2)=5.24V直流通路BRCICRB1IBVCCIERB2RE48（2）动态分析画出交流通路→微变等效电路VCCRCC1C2TRL++RB1uoRSusRB2RE+CE49

分压式偏置电路微变等效电路Au=–

RC//RLrbe=–504//41.42k=–70.4•ri=RB1

//RB2

//rbe

=30//10//1.42=1.19k

ro

=RC=

4

k

Uo•RCRLUi•RB2RB1rbe

Ib•Ib•rbe

=200+(1+)26IE=200+51261.09=1.42k__例：分析RE1对Au•和ri影响T+uoRCRSusC1C2RLRB2RB1RE1RE2VCCrbe

微变等效电路Uo•riAu=–RC//RLrbe•+（1+）RE1riri=RB1

//RB2

//=

RB1

//RB2

//[rbe

+（1+）RE1]RE1使Au减小，ri增加。Ui•

Ib•

Ib•RCRLRB2RB1RE1ro

=RC作业：10.2.710.2.10RB+VCCC1C2RERLuiuoRB+VCCRE直流通道10.4射极输出器一、静态分析一、静态分析IBIE折算RB+VCCRE直流通路UBE

UCE三极管输入电阻二、动态分析RB+VCCC1C2RERLuiuoRBRERLuiuo交流通道RBRERLuiuo交流通道rbeRERLRB微变等效电路1.电压放大倍数AurbeRERLRB微变等效电路输入输出同相2.输入电阻RSriri'rbeRERLRB输入电阻高3.输出电阻rorbeRERBRS电源置0rbeRERBRS射极输出器输出电阻很小射极输出器特点：（1）电压放大倍数小于1，但近似等于1。（2）输出电压与输入电压同相，含有跟随作用。（3）输入电阻高。（4）输出电阻低。射极输出器应用能够用射极输出器作多级放大电路输入级、输出级或中间级。用射极输出器作输入级时，因其输入电阻高，能够减小放大电路对信号源影响；作输出级时，利用它输出电阻低特点，能够稳定输出电压，提升带负载能力；耦合方式：直接耦合；阻容耦合；

补充：多级阻容耦合放大电路耦合：即信号传送。多级放大电路对耦合电路要求：1.静态：确保各级Q点设置2.动态:传送信号。第一级放大电路输入输出第二级放大电路第n级放大电路……第n-1

级放大电路功放级要求：波形不失真，降低压降损失。

设:

1=2=50,rbe1=2.9k,rbe2=1.7k

前级后级+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2考虑级间影响1ri

,

ro

:概念同单级riro2ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2微变等效电路:ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2RE1R2R3RC2RLRSR11.ri

=R1//[rbe1

+（

+1)RL1']其中:RL1=RE1//ri2=RE1//R2//R3

//rbe2=RE1//RL1

=RE1//ri2=27//1.71.7k

ri

=1000//(2.9+51×1.7)82k2.ro

=RC2=10kRE1R2R3RC2RLRSR13.中频电压放大倍数:其中：RE1R2R3RC2RLRSR1RE1R2R3RC2RLRSR1多级阻容耦合放大器特点：(1)因为电容隔直作用，各级放大器静态工作点相互独立，分别估算。(2)总输入电阻ri即为第一级输入电阻ri1。(3)总输出电阻即为最终一级输出电阻。(4)前一级输出电压是后一级输入电压。(5)后一级输入电阻是前一级交流负载电阻。(6)总电压放大倍数=各级放大倍数乘积。作业:10.2.12,10.3.410.3.610.3.710.4.2RRB1C1uiuoTT12UCE110.5差分放大器10.5.1直接耦合方式及其存在问题1.前、后级静态工作点相互影响+VCCE2RRC2tuo0当放大器输入电压ui

=0时，其输出电压，uO往往不为常数，称这种现象为放大器零点漂移(温漂）。1、结构特点：结构对称。ui1ui2uoRCR1T1RBRCR1T2RB10.5.2基本差动放大器2、抑制零漂原理+UCCuoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui2共模输入信号：

ui1=ui2（大小相等，极性相同）uo=0共模放大倍数：uoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui2差模输入信号：

ui1=-

ui2（大小相等，极性相反）差模放大倍数Ad：+UCC任意输入信号可分解成共模分量和差模分量。ui1

=uC

+

ud

；ui2=uC-

ud例:ui1=20mV,ui2=10mV则：ud=5mV,uc=15mV差模分量:共模分量:比较输入：输入信号即非共模又非差模共模抑制比(CMRR)例:Ad=-200

Ac=0.1KCMRR=20lg(-200)/0.1=66dBCommonModeRejectionRatioKCMRR=KCMRR

(dB)=(分贝)1、结构特点：加入射极电阻RE；加入负电源-UEE

，采取正负双电源供电。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEE10.5.3经典差动放大器uo+UCCRCT1RBRCT2RBRE–UEEIBIC1IC2IBIEIC1=IC2=IC=IB

2、静态分析用于调零RE用于稳定电路静态工作点(一)共模输入RE负反馈对共模信号有抑制作用+UCCuocRCT1RBRCT2RBRE–UEEuCuoc2uoc1ic1ic2iREuRE3、动态分析RE对差模信号基本不起作用uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBRE–UEEib2ib1ic2ic1iREui2（二）对差模信号作用输入端接法双端单端输出