《电工电子技术》课件-项目七

三极管的认知与应用三极管的认知与应用1工程导读三极管是构成电子电路的根本部件，其主要用途之一是利用其放大作用组成各种放大电路。放大电路在生活中的应用随处可见，如电视机顶盒、收音机、、路由器等电器的内部均用到了放大电路。本工程将主要介绍三极管及根本放大电路，如共发射极放大电路、分压式偏置放大电路、共集电极放大电路、多级放大电路，同时对功率放大电路进行简要介绍。工程导读三极管是构成电子电路的根本部件，其主要用途之一是利用2目录CONTENTS认识三极管认识根本放大电路认识功率放大电路目录认识三极管认识根本放大电路认识功率放大电路3认识三极管认识三极管4在接打的时候，你是否有想过是怎么将对方的声音从微弱的电信号变为能让我们听到的声音呢？图揭示了这个过程，电信号通过各种信号放大器层层放大，最终使其功率足以驱动中的扬声器，使扬声器发出人耳听得到的声音。任务引入以上各个放大器的信号放大过程均是通过其内部的放大电路实现的，而放大电路的核心器件便是三极管。你知道三极管有哪些特性吗？在接打的时候，你是否有想过是怎么将对方的声音从微5三极管是半导体根本器件之一，是电子电路的核心元件，它的应用使电子技术有了飞跃式开展。相关知识〔三极管的工作原理〕三极管是半导体根本器件之一，是电子电路的核心元件，它的应用使6如下图为三极管的结构，它是由三层不同性质的半导体组合而成的。按半导体组合方式的不同，三极管可分为NPN型和PNP型两类。一、三极管的结构如下图为三极管的结构，它是由三层不同性质的半导体组合而成的。7无论是NPN型三极管还是PNP型三极管，它们均有三个区，即发射区、基区和集电区。这三个区分别引出三个电极，即发射极E、基极B和集电极C。同时，在三个区的交界处形成两个PN结，即发射结和集电结。一、三极管的结构无论是NPN型三极管还是PNP型三极管，它们均有三个区，即发8三极管的电路符号如下图，符号中的箭头方向表示发射结正向偏置时的电流方向。一、三极管的结构三极管的电路符号如下图，符号中的箭头方向表示发射结正向偏置时9三极管的分类方法很多，除可分为NPN型和PNP型之外，一、三极管的结构硅管锗管使用半导体材料的不同工作频率的不同高频管（工作频率不低于3MHz）低频管（工作频率低于3MHz）三极管的分类方法很多，除可分为NPN型和PNP型之外，一、三10三极管所具有的电流放大作用是由三极管的内部结构条件与外部条件共同决定的。其中内部结构条件包括以下几点：〔1〕发射区体积很小，但掺杂浓度高。〔2〕基区最薄且掺杂浓度最低〔比发射区低2～3个数量级〕。〔3〕集电结面积最大，且集电区的掺杂浓度低于发射区的掺杂浓度。外部条件那么是要保证外加电源的极性使发射结处于正向偏置状态，使集电结处于反向偏置状态。二、三极管的电流放大作用三极管所具有的电流放大作用是由三极管的内部结构条件与外部条件11通过一个实验来说明三极管各电流之间的关系，实验电路如下图。在三极管的发射结加正向电压，集电结加反向电压，以保证三极管工作在放大状态。改变可变电阻RP，那么基极电流IB、集电极电流IC和发射极电流IE都会发生变化。三极管各电流的测量数据如表所示。二、三极管的电流放大作用Ia（mA）00.0100.0200.0400.0600.080Ic（mA）0.0010.4850.9801.9902.9953.995IE（mA）0.0010.4951.0002.0303.0554.075通过一个实验来说明三极管各电流之间的关系，实验电路如下图。在12由此实验及测量结果可得出如下结论：二、三极管的电流放大作用（1）各极电流的关系满足,其中，此结果符合基尔霍夫电流定律，即流进三极管的电流等于流出三极管的电流。（2）为定值，即当基极电流IB增大时，集电极电流IC基本上也成比例地增大，IC与IB的比值称为直流电流放大系数，用表示。

可表征三极管的直流放大能力。由此实验及测量结果可得出如下结论：二、三极管的电流放大作用（13由此实验及测量结果可得出如下结论：二、三极管的电流放大作用（3）为定值，即基极电流IB的较小变化可以引起集电极电流IC的较大变化，这便是三极管的放大作用。和的比值称为交流电流放大系数，用表示。可表征三极管的交流放大能力。由此实验及测量结果可得出如下结论：二、三极管的电流放大作用（14三极管的特性曲线能反映三极管的性能，是分析放大电路的重要依据。三极管的特性曲线可分为输入特性曲线和输出特性曲线。下面以共发射极放大电路为例来讨论三极管的特性曲线。它们可以通过如下图电路进行测绘。三、三极管的特性曲线三极管的特性曲线能反映三极管的性能，是分析放大电路的重要依据15输入特性曲线是指当集-射极电压UCE为常数时，输入电路〔基极电路〕中基极电流IB与基-射极电压UBE之间的关系曲线，如下图。三、三极管的特性曲线1．输入特性曲线输入特性曲线是指当集-射极电压UCE为常数时，输入电路〔基极16当UCE=0时，集电极与发射极短接，三极管相当于两个二极管并联，UBE即为加在并联二极管上的正向电压，故三极管的输入特性曲线与二极管伏安特性曲线的正向特性相似。三、三极管的特性曲线当UCE=0时，集电极与发射极短接，三极管相当于两个二极管并17当UCE...1V时，曲线右移，此时集电结已反偏，内电场足够大，可以把从发射区进入基区的电子中的绝大局部拉入集电区。因此，在相同的UBE下，UCE...1V时的基极电流IB比UCE=0时的小。因为当UCE超过1V以后，即使其再增加，只要UBE不变，IB也不再明显减小，所以通常只画出UCE...1V的一条输入特性曲线。三、三极管的特性曲线当UCE...1V时，曲线右移，此时集电结已反偏，内电场足够18由图所示可以看出，三极管的输入特性中也存在死区电压，只有在发射结外加电压大于死区电压时，三极管才会产生基极电流。硅管的死区电压约为0.5～0.7V，锗管的死区电压约为0.1～0.3V。三、三极管的特性曲线由图所示可以看出，三极管的输入特性中也存在死区电压，只有在发19输出特性曲线是指当基极电流IB为常数时，输出电路〔集电极电路〕中集电极电流IC与集-射极电压UCE之间的关系曲线，如下图。在不同的IB下，可得出不同的曲线，所以，三极管的输出特性曲线是一组曲线。三、三极管的特性曲线2．输出特性曲线输出特性曲线是指当基极电流IB为常数时，输出电路〔集电极电路20输出特性曲线的近似水平局部是放大区。在放大区，IC和IB成正比关系，即，所以，放大区又称为线性区。放大区具有可控性〔IB可以控制IC〕和恒流性〔IC几乎不随UCE和负载的变化而变化〕。三极管工作在放大区的电压条件是：发射结正偏，集电结反偏。此时，UCE＞UBE。1〕放大区三、三极管的特性曲线输出特性曲线的近似水平局部是放大区。在放大区，IC和IB成正212〕饱和区三、三极管的特性曲线对应于UCE较小的区域是饱和区。此时，UCE”UBE。在饱和区，UCE略有增加，IC迅速上升，但，即IB不能控制IC，因此，三极管不能起到对电流的放大作用。UCE=UBE的情况称为临界饱和状态，对应点的轨迹称为临界饱和线。在饱和区，集电极与发射极之间的电压称为饱和压降。三极管工作在饱和区的电压条件是：发射结正偏，集电结也正偏。2〕饱和区三、三极管的特性曲线对应于UCE较小的区域是饱和区22基极电流IB=0对应曲线下方的区域是截止区。在截止区，IB=0，IC≈0，三极管不导通，同样也失去了对电流的放大作用。三极管工作在截止区的电压条件是：发射结反偏，集电结也反偏。3〕截止区三、三极管的特性曲线饱和时(UCE≈0)截止时(IC≈0)发射极与集电极之间如同一个闭合的开关，其间电阻很小发射极与集电极之间如同一个断开的开关，其间电阻很大可见，三极管除了具有放大作用外，还具有开关作用。基极电流IB=0对应曲线下方的区域是截止区。在截止区，IB=23四、三极管的主要参数1．电流放大系数通过前文可知，三极管的电流放大系数包括直流电流放大系数和交流电流放大系数。虽然和的含义不同，但在实验中发现，在放大区，这两个参数的值非常接近，所以，可认为。四、三极管的主要参数1．电流放大系数通过前文可知，三极管的电24ICBO是指发射极开路时，集电极和基极之间的反向电流。ICBO受温度影响较大，温度升高，其值增加。因此，在选择三极管时，要求ICBO越小越好。室温下，小功率硅管的ICBO在1μA以下，锗管的ICBO一般为几微安到几十微安，所以硅管的热稳定性较锗管好。四、三极管的主要参数2．极间反向电流1〕集电极-基极反向饱和电流ICBOICBO是指发射极开路时，集电极和基极之间的反向电流。ICB25四、三极管的主要参数2〕集电极-发射极穿透电流ICEOICEO是指基极开路时，由集电区穿过基区流入发射区的电流。由于，当温度升高时，ICEO比ICBO增加的更快。因此，ICEO对三极管的工作影响更大，是衡量三极管质量好坏的重要参数，其值越小越好。四、三极管的主要参数2〕集电极-发射极穿透电流ICEOICE26三极管工作在放大区时，假设集电极电流超过一定值，其电流放大系数β就会下降。三极管的β值下降到正常值2/3时的集电极电流ICM称为三极管的集电极最大允许电流。因此，使用三极管时，假设IC超过ICM，并不一定会损坏三极管，但是会降低β值。四、三极管的主要参数3．极限参数1〕集电极最大允许电流ICM三极管工作在放大区时，假设集电极电流超过一定值，其电流放大系27基极开路时，加在集电极和发射极之间的最大允许电压称为集电极-发射极反向击穿电压U(BR)CEO。当电压UCE大于U(BR)CEO时，ICEO会突然大幅度上升，说明三极管已被击穿。四、三极管的主要参数2〕集电极-发射极反向击穿电压U(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称为集电极-28集电极电流在流经集电结时将产生热量，使其温度升高，从而会引起三极管的参数变化。当三极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称为集电极最大允许耗散功率PCM。四、三极管的主要参数3〕集电极最大允许耗散功率PCM集电极电流在流经集电结时将产生热量，使其温度升高，从而会引起29四、三极管的主要参数集电极最大允许耗散功率PCM的计算公式为ICM，U(BR)CEO，PCM三者共同确定了三极管的安全工作区，如图所示。四、三极管的主要参数集电极最大允许耗散功率PCM的计算公式为30一、实施目的〔1〕能够判断三极管的类型和管脚极性。〔2〕能够用逐点法测试三极管的伏安特性。二、实施器材直流稳压电源1台，万用表、毫安表和微安表各1块，电阻〔1kΩ×1，100kΩ×1〕、电位器〔10kΩ×2〕各2个，三极管3DG61只，实验板1块，导线假设干。三、实施步骤〔详见P205〕任务实施——三极管伏安特性的测试一、实施目的任务实施——三极管伏安特性的测试31认识根本放大电路认识根本放大电路32任务引入如图所示为扩音器的原理图。当人对着话筒讲话时，声音先经过话筒变成微弱的电信号，再经过放大电路，将微弱的电信号进行放大，最后经过扬声器将放大后的信号输出。这种放大要求放大后的声音必须真实地反映讲话人的声音和语调，是一种不失真地放大。此外，扩音机的工作是需要外接直流电源来提供能量的，若没有外接直流电源，扬声器将不能工作。你知道基本放大电路有哪些吗？如何对它们进行分析呢？任务引入如图所示为扩音器的原理图。当人对着话筒讲话时，声音先33一、放大电路概述放大电路由三极管〔或场效应管〕、电阻、电容、电源等组成。根本放大电路一般是指由一个三极管组成的放大电路。放大电路的作用是将微弱变化的电信号〔非电信号可通过传感器转变成电信号〕放大成幅度足够大且与原信号变化规律一致的信号，以便人们测量和使用。放大电路虽然应用的场合及作用各不相同，但信号的放大过程是相同的，都可用图来表示。一、放大电路概述1．放大电路的组成一、放大电路概述放大电路由三极管〔或场效应管〕、电阻、电容、342．放大电路的分类放大电路的分类方法很多，一般可按照以下几种方式分类。〔1〕按信号源的不同，放大电路可分为交流放大电路和直流放大电路。〔2〕按工作频率的不同，放大电路可分为低频放大电路、中频放大电路和高频放大电路。2．放大电路的分类放大电路的分类方法很多，一般可按照以下几种352．放大电路的分类〔3〕按元件集成程度的不同，放大电路可分为分立元件放大电路和集成放大电路。〔4〕按三极管连接方式的不同，放大电路可分为共发射极放大电路、共基极放大电路和共集电极放大电路。〔5〕按放大电路级数的不同，放大电路可分为单级放大电路和多级放大电路。2．放大电路的分类〔3〕按元件集成程度的不同，放大电路可分为36静态是指放大电路没有交流输入信号〔ui=0〕时的直流工作状态。此时，放大电路中的电流和电压称为静态值。静态分析的目的是通过放大电路的静态值〔IB，IC，UCE〕，确定三极管是否处在其伏安特性曲线的适宜位置。3．放大电路的分析方法2．放大电路的分类任何放大电路的分析都要从静态和动态两个方面来进行。静态是指放大电路没有交流输入信号〔ui=0〕时的直流工作状态37动态是指放大电路在有输入信号〔ui≠0〕时的工作状态。此时，放大电路中的电流和电压都含有直流分量和交流分量。动态分析的目的是确定放大电路对信号的电压放大倍数Au，并分析放大电路的输入电阻ri和输出电阻r0等。3．放大电路的分析方法2．放大电路的分类任何放大电路的分析都要从静态和动态两个方面来进行。动态是指放大电路在有输入信号〔ui≠0〕时的工作状态。此时，38二、共发射极放大电路当三极管应用于电子电路时，通常将一对端点作为输入端，另一对端点作为输出端，于是便有一个端点是输入电路和输出电路的公共端。如果输入信号加到基极和发射极之间，而输出信号从集电极和发射极间取出，这样的电路便称为共发射极放大电路。1．共发射极放大电路的结构二、共发射极放大电路当三极管应用于电子电路时，通常将一对端点39二、共发射极放大电路共发射极放大电路是最根本的放大电路，很多复杂的电路都由它组合或演变而成。共发射极放大电路如下图，该电路中各器件的作用如下。1．共发射极放大电路的结构二、共发射极放大电路共发射极放大电路是最根本的放大电路，很多40三极管VT：放大电路的核心，是能量转换控制器件，起电流放大作用。集电极电源电压UCC：除为输出信号提供能量外，还保证集电结处于反偏，以使三极管起到放大作用。UCC一般为几伏到几十伏。基极偏置电阻RB：和电源UCC一起给基极提供一个适宜的基极电流，并保证发射结处于正偏，使三极管工作在放大区。RB的阻值一般为几十千欧到几百千欧。二、共发射极放大电路三极管VT：放大电路的核心，是能量转换控制器件，起电流放大作41集电极负载电阻RC：一方面提供直流通路，使集电结反偏；另一方面将集电极电流的变化变换为电压的变化，以实现电压放大。RC的阻值一般为几千欧到几十千欧。负载电阻RL：放大电路的负载，如扬声器、继电器、电动机、测量仪表、下一级放大电路等。二、共发射极放大电路集电极负载电阻RC：一方面提供直流通路，使集电结反偏；另一方42耦合电容C1和C2：在电路中起“隔直流、通交流〞的作用，即把信号源与放大电路之间、放大电路与负载之间的直流隔开，而保证交流信号畅通无阻。耦合电容一般采用电解电容。使用时，应注意它的极性与加在它两端的工作电压极性相一致。C1和C2的电容值一般为几微法到几十微法。二、共发射极放大电路耦合电容C1和C2：在电路中起“隔直流、通交流〞的作用，即把43直流通路是指静态电流流经的通路。画直流通路时，电容视为开路；电感视为短路；信号源视为短路，但保存其内阻。如图〔a〕所示为图〔b〕所示电路的直流通路。静态分析是以直流通路进行分析。〔a〕〔b〕二、共发射极放大电路直流通路是指静态电流流经的通路。〔a〕44静态时，三极管基极电流IB、集电极电流IC和集-射极间电压UCE等直流成分可用IBO，ICO和ICE0表示，它们在三极管特性曲线上可确定为一个点，称为静态工作点，用Q表示。显然，静态工作点是由直流通路决定的。要定量或定性确定静态工作点，常用的方法有近似估算法和图解分析法两种。二、共发射极放大电路静态时，三极管基极电流IB、集电极电流IC和集-射极间电压U45二、共发射极放大电路1〕静态工作点的近似估算法由图所示直流通路可求得静态值IBO为二、共发射极放大电路1〕静态工作点的近似估算法由图所示直流通46二、共发射极放大电路1〕静态工作点的近似估算法三极管工作于放大状态时，发射结正偏，此时基本不变，硅管约为0.7V，锗管约为0.3V，所以，一般比小得多。此时，上式可写为根据三极管的电流放大能力可得二、共发射极放大电路1〕静态工作点的近似估算法三极管工作于放47在图所示电路中，UCC=12V，RC=4kΩ，RB=300kΩ，β，试求放大电路的静态值。【例7-1】二、共发射极放大电路

解：根据图所示直流通路可得在图所示电路中，UCC=12V，RC=4kΩ，RB=30048〔1〕在输入特性曲线上确定Q点。由直流通路求出静态电流IBQ，在输入特性曲线上找到与IBQ对应的点即为输入回路中的Q点，如下图。二、共发射极放大电路2〕静态工作点的图解分析法利用三极管的输入、输出特性曲线，通过作图对放大电路的性能指标进行分析的方法称为图解分析法。在静态分析中，图解分析法主要用来确定静态工作点Q。〔1〕在输入特性曲线上确定Q点。由直流通路求出静态电流IBQ49二、共发射极放大电路〔2〕在输出特性曲线上确定Q点。在输出特性曲线上画出由方程UCEQ=UCC-ICQRC所决定的直线，该直线由直流通路得出，且与集电极负载电阻有关，所以称为直流负载线。直流负载线与三极管输出特性曲线〔IB=IBQ〕的交点即为输出回路中的Q点，如下图。二、共发射极放大电路〔2〕在输出特性曲线上确定Q点。在输出特50由图所示可知，IBQ的值不同，静态工作点在直流负载线上的位置也就不同。三极管的工作状态要求不同，需要的静态工作点也不同，这可通过改变IBQ的大小来实现。因此，IBQ对静态工作点的调整很重要，通常将其称为偏置电流，简称偏流。产生偏流的电路称为偏置电路。二、共发射极放大电路由图所示可知，IBQ的值不同，静态工作点在直流负载线上的位置51在如下图电路中，其路径为UCC→RB→发射结→地。通常可通过改变偏置电阻RB的阻值来调整偏流IBQ的大小。二、共发射极放大电路在如下图电路中，其路径为UCC→RB→发射结→地。通常可通过52放大电路应有适宜的静态工作点，以保证有较好的放大效果。但实际中，有很多因素，如电源电压的波动、电路参数的变化及温度的波动等都会影响静态工作点的稳定性。实践说明，温度的波动是其中最主要的因素。如果温度升高后偏流IBQ能自动减小以限制ICQ的增大，那么静态工作点便能根本稳定。3〕静态工作点的稳定二、共发射极放大电路放大电路应有适宜的静态工作点，以保证有较好的放大效果。但实际53前面所讲的放大电路中，RB一经选定后，IBQ也就固定不变。这种电路称为固定偏置放大电路，它不能稳定静态工作点。为克服此缺点，常采用分压式偏置放大电路来稳定静态工作点。二、共发射极放大电路前面所讲的放大电路中，RB一经选定后，IBQ也就固定不变。二543．共发射极放大电路的动态分析动态分析是在静态值确定后分析信号的传输情况，即动态过程。分析时只考虑电流和电压的交流分量。二、共发射极放大电路动态分析的基本方法图解分析法微变等效电路法3．共发射极放大电路的动态分析动态分析是在静态值确定后分析信551〕动态过程的图解分析法如下图为交流放大电路有信号输入时的图解分析。二、共发射极放大电路1〕动态过程的图解分析法如下图为交流放大电路有信号输入时的图56二、共发射极放大电路〔1〕交流信号的传输情况为ui(即ube)→ib→ic→u0〔即uce〕〔2〕电压和电流都含有直流分量和交流分量，即uBE=UBE+ube,iB=IB+ibiC=IC+ic,uCE=UCE+uce二、共发射极放大电路〔1〕交流信号的传输情况为57〔3〕输入电压和输出电压的相位相反，即电路具有倒相作用；同时，输出电压比输入电压大得多，说明电路具有电压放大能力。此外，对放大电路有一个根本要求就是输出信号尽可能不失真。失真是指输出信号的波形不像输入信号的波形。二、共发射极放大电路〔3〕输入电压和输出电压的相位相反，即电路具有倒相作用；同时58在实际电路中，由于静态工作点设置不恰当或输入信号幅度过大等原因，使放大电路的工作范围超出了三极管工作特性曲线的线性范围，会造成输出信号的失真，这种失真称为非线性失真。非线性失真一般包括截止失真和饱和失真。二、共发射极放大电路在实际电路中，由于静态工作点设置不恰当或输入信号幅度过大等原59二、共发射极放大电路如图所示，若静态工作点Q设置过低，则集电极电流ICQ太小，接近截止区。此时，在输入电压ui的负半周，三极管进入截止区工作，不能正常放大，表现为ic的负半周和输出电压u0的正半周顶部被削平，产生失真。这种由于三极管进入截止区工作而引起的失真称为截止失真。通过减小基极偏置电阻RB，增大IBQ，可将静态工作点适当上移，以消除截止失真。二、共发射极放大电路如图所示，若静态工作点Q设置过低，则集电60二、共发射极放大电路如图所示，若静态工作点Q设置过高，则集电极电流ICQ太大，接近饱和区。此时，在输入电压ui的正半周，三极管进入饱和区工作，不能正常放大，表现为ic的正半周和输出电压u0的负半周顶部被削平，产生失真。这种由于三极管进入饱和区工作而引起的失真称为饱和失真。通过增大基极偏置电阻RB，减小IB0，可将静态工作点适当下移，以消除饱和失真。二、共发射极放大电路如图所示，若静态工作点Q设置过高，则集电61放大电路的微变等效电路是把非线性元件三极管线性化，等效为一个线性元件，从而把以三极管为核心组成的放大电路等效为线性电路。然后，可用求解线性电路的方法来分析计算三极管放大电路。二、共发射极放大电路2〕微变等效电路分析法放大电路的微变等效电路是把非线性元件三极管线性化，等效为一个62线性化的条件是三极管必须工作在小信号微变量情况下，即三极管必须工作在特性曲线上一个较小的范围内，才能把静态工作点附近小范围内的曲线看成直线。因此，微变等效电路法仅适用于输入信号是低频小信号的情况。二、共发射极放大电路线性化的条件是三极管必须工作在小信号微变量情况下，即三极管必63如下图三极管的输入特性曲线是非线性的。当输入信号很小时，在静态工作点Q附近的曲线可视为直线。当UCE为常数时，∆UBE和∆IB的比值用rbe表示，即二、共发射极放大电路〔1〕三极管的微变等效电路如下图三极管的输入特性曲线是非线性的。当输入信号很小时，在静64rbe称为三极管的输入电阻，它说明了三极管的交流输入特性。在小信号情况下，它是常数，一般为几百欧到几千欧，是对交流而言的一个动态等效电阻。因此，三极管的基极和发射极之间可用rbe等效代替。二、共发射极放大电路rbe称为三极管的输入电阻，它说明了三极管的交流输入特性。二65二、共发射极放大电路低频小功率三极管的输入电阻常用下式估算，即式中，IEQ的单位为毫安（mA）。二、共发射极放大电路低频小功率三极管的输入电阻常用下式估算，66二、共发射极放大电路如图所示为三极管的输出特性曲线。在放大区，其特性曲线为一组近似与横轴平行的直线。当UCE为常数时，∆IC和∆IB的比值为电流放大系数β，即在小信号下，β为一常数。因此，三极管的输出端可用一等效电流源代替，因其电流ic受电流ib控制，故此电流源为受控源，用菱形符号表示。二、共发射极放大电路如图所示为三极管的输出特性曲线。在放大区67如下图为三极管的微变等效电路。二、共发射极放大电路如下图为三极管的微变等效电路。二、共发射极放大电路68〔2〕放大电路的微变等效电路在分析电路时，一般用交流通路来研究放大电路的动态性能。交流通路是指交流电流流经的通路。画交流通路时，耦合电容视为短路，直流电源假设忽略其内阻也可视为短路。如图〔a〕所示为图〔b〕所示电路的交流通路。二、共发射极放大电路〔a〕〔b〕〔2〕放大电路的微变等效电路在分析电路时，一般用交流通路来研69由三极管的微变等效电路和放大电路的交流通路即可得出放大电路的微变等效电路，如下图。二、共发射极放大电路由三极管的微变等效电路和放大电路的交流通路即可得出放大电路的70〔3〕放大电路的电压放大倍数二、共发射极放大电路放大电路的电压放大倍数Au是输出电压与输入电压的比值，即由图所示可知〔3〕放大电路的电压放大倍数二、共发射极放大电路放大电路的电71二、共发射极放大电路式中，R'L为交流等效负载电阻，负号表示输入电压与输出电压的相位相反。当放大电路开路（未接RL）时，有可见，放大电路开路时的电压放大倍数比接负载RL时大。负载电阻RL越小，电压放大倍数越小。故式可写为二、共发射极放大电路式中，R'L为交流等效负载电阻，负号表示72在如下图的电路中，UCC=12V，RC=4kΩ，RL=4kΩ，RB=300kΩ，β，求电压放大倍数Au。【例7-2】二、共发射极放大电路在如下图的电路中，UCC=12V，RC=4kΩ，RL=473【例7-2解】二、共发射极放大电路

在例7-1中已求出

由式可得所以式中，。【例7-2解】二、共发射极放大电路在例7-1中已求出由式74〔4〕放大电路的输入、输出电阻二、共发射极放大电路①放大电路的输入电阻ri放大电路的输入电阻ri是放大电路两输入端之间的等效电阻，为输入电压与输入电流的比值，即由图所示的电路可知在实际中，RB的阻值比rbe大得多。因此，共发射极放大电路的输入电阻根本等于三极管的输入电阻，数值很小。〔4〕放大电路的输入、输出电阻二、共发射极放大电路①放大电75二、共发射极放大电路②放大电路的输出电阻r0放大电路的输出电阻R0是放大电路两输出端之间的等效电阻。实际求取时，将微变等效电路中的输入信号源短路〔ui=0〕，输出端负载开路，此时，ib=0，ic=βib=0电流源相当于开路，故RC一般为几千欧，因此，共发射极放大电路的输出电阻较高。二、共发射极放大电路②放大电路的输出电阻r0放大电路的输出76分压偏置放大电路如下图。分压偏置放大电路与前面介绍的共发射极放大电路的区别在于：三极管的基极连接有两个偏置电阻RB1和RB2，RB1和RB2对电源电压分压，使基极有一定的电位；发射极串联了电阻RE和电容CE。三、分压偏置放大电路1．分压偏置放大电路的静态分析分压偏置放大电路如下图。分压偏置放大电路与前面介绍的共发射极77三、分压偏置放大电路（a）（b）将图（a）中所有电容均断开，便得到该放大电路的直流通路，如图（b）所示。由图（b）所示的直流通路可知I1=I2+IBQ。一般IBQ很小，若使I2▯

IBQ，则基极的电压为由上式可知，UBQ与三极管的参数无关，不受温度影响。三、分压偏置放大电路（a）78此外，由图〔b〕所示的电路还可知UBQ=UBEQ+UEQ，假设使UBQ▯UBEQ，那么由上式可知，IEQ也与三极管的参数无关，不受温度影响。三、分压偏置放大电路此外，由图〔b〕所示的电路还可知UBQ=UBEQ+UEQ，假79综上所述，只要电路满足I2▯IBQ和UBQ▯UBEQ两个条件，那么静态动作电压UBQ和静态工作电流IBQ将主要由外电路参数UCC、RB1、RB2和RE决定，与三极管的参数几乎无关，不受温度变化的影响。对硅管而言，估算时的I2=(5~10)IBQ，UBQ=(5~10)UBEQ。三、分压偏置放大电路综上所述，只要电路满足I2▯IBQ和UBQ▯UBEQ两80如下图为分压偏置放大电路的交流通路，它与共发射极放大电路的交流通路相似，等效电路也相似，其中RB=RB1//RB2。因此，输入电阻、输出电阻和电压放大倍数的估算公式完全相同。三、分压偏置放大电路2．分压偏置放大电路的动态分析如下图为分压偏置放大电路的交流通路，它与共发射极放大电路的交81共集电极放大电路的原理图如下图。在此电路中，交流信号从基极输入，从发射极输出，因此该电路又称为射极输出器。四、共集电极放大电路共集电极放大电路的原理图如下图。在此电路中，交流信号从基极输821．共集电极放大电路的静态分析四、共集电极放大电路如图所示为共集电极放大电路的直流通路，根据图中输入回路可得即由此可求得共集电极放大电路静态工作点的电流为静态工作点的电压为1．共集电极放大电路的静态分析四、共集电极放大电路如图所示为83共集电极放大电路的交流微变等效电路如下图，据此可分析其动态性能指标。2．共集电极放大电路的动态分析四、共集电极放大电路共集电极放大电路的交流微变等效电路如下图，据此可分析其动态性841〕电压放大倍数四、共集电极放大电路由图所示电路可得()因，故，两者幅度相近，相位相同，|Au|小于1且接近于1。1〕电压放大倍数四、共集电极放大电路由图所示电路可得(852〕输入电阻四、共集电极放大电路由图所示电路可得共集电极放大电路的输入电阻为共集电极放大电路的输入电阻比较大，可达几十千欧到几百千欧。2〕输入电阻四、共集电极放大电路由图所示电路可得共集电极放大863〕输出电阻四、共集电极放大电路共集电极放大电路的输出电阻为式中，。共集电极放大电路的输出电阻很小，一般只有几欧到几十欧。3〕输出电阻四、共集电极放大电路共集电极放大电路的输出电阻为87综上所述，共集电极放大电路具有以下特点：四、共集电极放大电路〔1〕电压放大倍数小于1且接近于1，且输出与输入同相，因此具有电压跟随作用。〔2〕输入电阻大，对信号的传递效率高。〔3〕输出电阻小，具有较强的带负载能力。〔4〕具有电流放大和功率放大作用。综上所述，共集电极放大电路具有以下特点：四、共集电极放大电路88【例7-3】四、共集电极放大电路在如下图的电路中，UCC=12V，RE=2kΩ，RL=2kΩ，RB=200kΩ，RS=1kΩ，β=100，求：〔1〕静态工作点。〔2〕电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。【例7-3】四、共集电极放大电路在如下图的电路中，UCC=89解：〔1〕静态工作点。【例7-3解】四、共集电极放大电路解：〔1〕静态工作点。【例7-3解】四、共集电极放大电路90解：〔2〕电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。【例7-3解】四、共集电极放大电路交流等效负载电阻，则解：〔2〕电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。【例7-3解】四91如下图为多级放大电路的组成框图。在多级放大电路中，与信号源相连接的第一级放大电路称为输入级，与负载相连接的末级放大电路称为输出级，输出级与输入级之间的放大电路称为中间级。五、多级放大电路1．多级放大电路的组成如下图为多级放大电路的组成框图。五、多级放大电路1．多级放大92输入级：主要完成与信号源的衔接并对信号进行放大。为使输入信号尽量不受信号源内阻的影响，输入级应具有较高的输入电阻，通常采用高输入电阻的放大电路，如共集电极放大电路等。中间级：用于将微弱的输入电压信号放大到足够的幅度，即进行电压放大。输出级：用于对信号进行功率放大，以满足输出负载所需要的功率，并实现和负载的匹配。五、多级放大电路输入级：主要完成与信号源的衔接并对信号进行放大。为使输入信号93五、多级放大电路多级放大电路前后两级之间的连接方式称为耦合。常用的耦合方式有直接耦合、阻容耦合和变压器耦合等。2．多级放大电路的耦合方式1）直接耦合直接耦合是指各级放大电路之间通过导线直接相连的连接方式。如图所示为直接耦合两级放大电路，前级的输出端直接与后级的输入端相连。五、多级放大电路多级放大电路前后两级之间的连接方式称为耦合。94五、多级放大电路直接耦合的多级放大电路具有良好的频率特性，既能放大交流信号，也能放大直流信号及缓慢变化的信号。同时，电路中没有大容量的电容，易于实现集成，因此，实际使用的集成放大电路一般都采用直接耦合方式。五、多级放大电路直接耦合的多级放大电路具有良好的频率特性，既95五、多级放大电路但直接耦合电路中存在以下两个问题：〔1〕级与级之间的直接相连导致静态工作点之间相互影响，不利于电路的设计、调试和维修。对此，可抬高后级发射极电位，或用PNP和NPN管配合实现电平移动。五、多级放大电路但直接耦合电路中存在以下两个问题：96五、多级放大电路〔2〕直接耦合电路中存在零点漂移现象。零点漂移现象是指输入电压为零时，输出电压偏离零值变化的现象。产生零点漂移现象的主要原因是三极管的参数随温度的变化而变化，从而引起各级静态工作点发生变动，因此，零点漂移又称为温度漂移。直接耦合电路中，第一级的漂移对输出的影响最大，所以，零点漂移的抑制着重在第一级。五、多级放大电路〔2〕直接耦合电路中存在零点漂移现象。零点漂97五、多级放大电路阻容耦合是指各级放大电路之间通过电容和电阻相连的连接方式。如下图为阻容耦合两级放大电路。2〕阻容耦合五、多级放大电路阻容耦合是指各级放大电路之间通过电容和电阻相98五、多级放大电路由于阻容耦合方式每级之间有电容将直流隔开，因此，每级的直流通道是独立的，即每级的静态工作点不会相互影响，计算静态工作点时可每级分别计算，有利于放大电路的设计、调试和维修。五、多级放大电路由于阻容耦合方式每级之间有电容将直流隔开，因99五、多级放大电路阻容耦合的输出温度漂移较小，具有体积小、质量轻等优点，在分立元件电路中应用较多。但阻容耦合的低频特性较差，不适合放大直流及缓慢变化的信号，只能传递具有一定频率的交流信号，且它包含有电容元件，不便于做成集成电路。五、多级放大电路阻容耦合的输出温度漂移较小，具有体积小、质量100五、多级放大电路变压器耦合是指各级放大电路之间通过耦合变压器相连的连接方式。如下图为变压器耦合两级放大电路。3〕变压器耦合五、多级放大电路变压器耦合是指各级放大电路之间通过耦合变压器101五、多级放大电路放大电路通过耦合变压器的连接，将前级输出的交流信号经由耦合变压器耦合到后级。耦合变压器能够隔离前、后级的直流联系，使各级电路的静态工作点彼此独立，互不影响。同时，耦合变压器还有阻抗变换作用，有利于提高放大电路的输出功率。由于变压器体积大、低频特性差，又无法集成，因此变压器耦合一般应用于高频调谐放大电路或功率放大电路中。五、多级放大电路放大电路通过耦合变压器的连接，将前级输出的交102五、多级放大电路3．多级放大电路的分析多级放大电路中，各级之间是相互串行连接的，前一级的输出信号就是后一级的输入信号，后一级的输入电阻就是前一级的负载，因此，多级放大电路的电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积，即五、多级放大电路3．多级放大电路的分析多级放大电路中，各级之103五、多级放大电路多级放大电路的输入电阻ri等于第一级放大电路两输入端之间的等效电阻，也就是第一级的输入电阻，即多级放大电路的输出电阻r0等于最后一级放大电路两输出端之间（不含负载）的等效电阻，也就是最后一级的输出电阻，即五、多级放大电路多级放大电路的输入电阻ri等于第一级放大电路104在如下图的共发射极阻容耦合两级放大电路中，假设三极管VT1的β1=60，rbe1=2kΩ，VT2的β2=100，rbe2Ω，其他参数如下图〔各电容的容量足够大〕，试求放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。【例7-4】四、共集电极放大电路在如下图的共发射极阻容耦合两级放大电路中，假设三极管VT1105【例7-4解】四、共集电极放大电路在小信号工作情况下，共发射极阻容耦合两级放大电路的微变等效电路如图所示。其中，第一级的负载电阻Ri2即为第二级的输入电阻，因此有（第一级微变等效电路）（第二级微变等效电路）【例7-4解】四、共集电极放大电路在小信号工作情况下，共发106【例7-4解】四、共集电极放大电路因此，第一级的总负载为第一级电压放大倍数为第二级的总负载为第二级电压放大倍数为【例7-4解】四、共集电极放大电路因此，第一级的总负载为第107【例7-4解】四、共集电极放大电路两级放大电路的总电压放大倍数为上式中没有负号，说明两级放大电路的输出电压和输入电压同相位。两级放大电路的输入电阻等于第一级的输入电阻，即两级放大电路的输出电阻等于第二级的输出电阻，即【例7-4解】四、共集电极放大电路两级放大电路的总电压放大倍108一、实施目的〔1〕掌握根本放大电路最正确静态工作点的调试方法。〔2〕了解静态工作点对输出波形失真的影响。〔3〕能够测量根本放大电路的输入电阻和输出电阻。二、实施器材直流稳压电源、信号发生器、示波器各1台，毫伏表1块，三极管3DG61只，电阻〔1kΩ，4.7kΩ，10kΩ，3.3kΩ，6.8kΩ〕5个，电位器〔100kΩ〕1个，电容〔10μF，47μF〕2个，实验板1块，导线假设干。三、实施步骤〔详见P225〕任务实施——根本放大电路的测试一、实施目的任务实施——根本放大电路的测试109认识功率放大电路认识功率放大电路110任务引入随着人民生活水平的提高，很多家庭里面安装了音响设备。而在音响设备中常配有一个或几个名为“功放〞的电器，如下图。这个功放便是功率放大电路应用实例。功放的好坏直接决定了音响设备最终带给人的听觉体验。你知道功放的工作原理吗？常用的功率放大电路有哪些呢？任务引入随着人民生活水平的提高，很多家庭里面安装了音响设备。111在多级放大电路的末级能够向负载提供足够大的功率以驱动负载工作的电路称为功率放大电路，简称功放。相关知识在多级放大电路的末级能够向负载提供足够大的功率以驱动负载工作112从能量控制和转换的角度来看，功率放大电路和前面所述的电压放大电路没有本质区别，都是能量转换电路，只是不同的放大电路所考虑的输出性能不同。功率是电压与电流的乘积，因此功率放大电路不但要有足够大的输出电压，还要有足够大的输出电流。相关知识电压放大电路输入的是小电压信号，为了得到幅值尽量大且不失真的输出电压信号，主要考虑的是放大电路的放大倍数、输入电阻和输出电阻功率放大电路输入的是大电压信号，输出的主要任务是让负载具有不失真（或失真较小）且足够大的功率。从能量控制和转换的角度来看，功率放大电路和前面所述的电压放大113〔1〕应有足够大的输出功率。〔2〕效率要尽可能地高。〔3〕非线性失真要小。〔4〕三极管要采取散热等保护措施。一、功率放大器概述1．功率放大电路应满足的要求〔1〕应有足够大的输出功率。一、功率放大器概述1．功率放大电114按三极管导通状态的不同，功率放大电路的工作状态可分为甲类、乙类和甲乙类三种，如下图。一、功率放大器概述2．功率放大电路的分类（甲类）（乙类）（甲乙类）按三极管导通状态的不同，功率放大电路的工作状态可分为甲类、乙115甲类工作状态的静态工作点位于放大区，其静态功耗大，效率低，但失真较小。乙类工作状态的静态工作点位于截止区，其静态功耗接近于零，效率高，但存在严重的失真。甲乙类工作状态的静态工作点接近截止区，它的失真现象较乙类轻，并且静态功耗小，效率高。可以看出，甲类工作状态下效率较低，而乙类和甲乙类工作状态下，虽然提高了效率，但会产生较严重的失真。一、功率放大器概述甲类工作状态的静态工作点位于放大区，其静态功耗大，效率低，但116无输出电容〔OCL〕的互补对称功率放大电路属于乙类放大电路。在如下图的OCL电路中，正负电源的绝对值相同，三极管VT1和VT2是参数特性对称一致的NPN管和PNP管〔图中为NPN管〕，它们的基极连在一起作为输入端，发射极连在一起直接接负载RL。二、无输出电容〔OCL〕的互补对称功率放大电路（输入信号波形）（电路）（输出信号波形）无输出电容〔OCL〕的互补对称功率放大电路属于乙类放大电路。117静态时，由于两三极管的基极都未加偏置电压，因此，它们都不导通，电流为零，工作于截止区，属于乙类工作状态。此时，发射极的电位为零，负载上无电流。二、无输出电容〔OCL〕的互补对称功率放大电路1．工作原理1〕静态分析静态时，由于两三极管的基极都未加偏置电压，因此，它们都不导通118设输入信号为正弦电压ui，当输入信号位于正半周时，VT1的发射结正偏导通，VT2的发射结反偏截止，有电流ic1经VT1流向负载，在负载RL上获得正半周输出电压u0。当输入信号位于负半周时，VT1发射结反偏截止，VT2发射结正偏导通，有电流ic2经负载流向VT2，在负载RL上获得负半周输出电压u0。可见，在ui的整个周期内，VT1和VT2轮流导通，从而RL在上得到完整的输出电压u0，因此，此电路称为互补对称功率放大电路。2〕动态分析二、无输出电容〔OCL〕的互补对称功率放大电路设输入信号为正弦电压ui，当输入信号位于正半周时，VT1的发119二、无输出电容〔OCL〕的互补对称功率放大电路2．性能参数计算1〕最大输出功率OCL电路的输出功率为在上式中，Uom为输出电压u0的峰值。理想条件下，负载获得最大输出电压时，其峰值接近电源电压+Ucc，所以，负载获得的最大输出功率Pom为二、无输出电容〔OCL〕的互补对称功率放大电路2．性能参数计120二、无输出电容〔OCL〕的互补对称功率放大电路2〕电源功率直流电源提供的功率为半个正弦波的平均功率，信号越大，电流越大，电源功率也越大。电源功率PV为二、无输出电容〔OCL〕的互补对称功率放大电路2〕电源功率直121二、无输出电容〔OCL〕的互补对称功率放大电路3〕效率OCL电路的效率η为当电路输出最大功率时，功率放大电路的效率达到最大，即二、无输出电容〔OCL〕的互补对称功率放大电路3〕效率OCL122二、无输出电容〔OCL〕的互补对称功率放大电路4〕管耗电源输入的直流功率有一部分通过三极管转换为输出功率，剩余部分则消耗在三极管上，形成三极管的管耗Pr。显然PT有一最大值，即当Uom=0.64Ucc时，PTm为对一只三极管，有二、无输出电容〔OCL〕的互补对称功率放大电路4〕管耗电源输123（输入信号波形）（电路）（输出信号波形）无输出变压器〔OTL〕的互补对称功率放大电路属于甲乙类功率放大电路。如下图为OTL电路。在静态时，调节R3，使A点的电位为Ucc/2，输出耦合电容CL上的电压为A点和“地〞之间的电位差，也等于Ucc/2；并获得适宜的UB1UB2，使VT1和VT2两管工作在甲乙类状态。三、无输出变压器〔OTL〕的互补对称功率放大电路（输入信号波形）（电路124三、无输出变压器〔OTL〕的互补对称功率放大电路设输入信号为正弦电压ui当输入信号位于正半周时当输入信号位于负半周时VT1导通，VT2截止，电流iC1经VT1流向负载，在负载RL上获得正半周输出电压u0VT1截止，VT2导通，电容CL放电，电流iC2经负载流向VT2，在负载RL上获得负半周输出电压u0为使输出波形对称，在CL放电过程中，其上电压不能下降过多，因此，CL的容量必须足够大。三、无输出变压器〔OTL〕的互补对称功率放大电路设输入信号为125随着集成技术的不断开展，集成功率放大器产品越来越多。由于集成功率放大器的输出功率大、频率特性好、非线性失真小、外围元件少、本钱低、使用方便，因而被广泛应用在收音机、录音机、电视机及音响设备中。例：LM386为8脚双列直插塑料封装结构，其外形如图〔a〕所示，引脚如图〔b〕所示。四、集成功率放大器（a）（b）随着集成技术的不断开展，集成功率放大器产品越来越多。由于集成126LM386是一种通用型宽带集成功率放大器，采用的是OTL电路，适用的电源电压为4～10V，常温下的功耗约为660mW。LM386常作为音频放大电路在机或袖珍收音机上应用。四、集成功率放大器（a）（b）LM386是一种通用型宽带集成功率放大器，采用的是OTL电路127如下图为LM386的应用接线图。其中，R1和C1接在引脚1和引脚8之间可将电压增益调为任意值；C2为旁路电容；R2和C2串联构成校正网络用来补偿扬声器音量电感产生的附加相移，防止电路自激；C4为去耦电容，用于滤掉电源的高次谐波分量；C5为输出耦合电容。四、集成功率放大器如下图为LM386的应用接线图。其中，R1和C1接在引脚1和128一、实施目的〔1〕熟悉集成功率放大器的特点和应用。〔2〕掌握集成功率放大器最大输出功率和效率的测试方法。二、实施器材直流稳压电源、信号发生器、示波器各1台，万用表、交流毫伏表各1块，集成功率放大器LM3861片，电容〔10μF，220μF，0.01μF〕3个，电阻〔5.1kΩ，1kΩ〕2个，喇叭1个，实验板1块，导线假设干。三、实施步骤〔详见P234〕任务实施——集成功率放大器的安装与调试一、实施目的任务实施——集成功率放大器的安装与调试129感谢观看感谢观看130三极管的认知与应用三极管的认知与应用131工程导读三极管是构成电子电路的根本部件，其主要用途之一是利用其放大作用组成各种放大电路。放大电路在生活中的应用随处可见，如电视机顶盒、收音机、、路由器等电器的内部均用到了放大电路。本工程将主要介绍三极管及根本放大电路，如共发射极放大电路、分压式偏置放大电路、共集电极放大电路、多级放大电路，同时对功率放大电路进行简要介绍。工程导读三极管是构成电子电路的根本部件，其主要用途之一是利用132目录CONTENTS认识三极管认识根本放大电路认识功率放大电路目录认识三极管认识根本放大电路认识功率放大电路133认识三极管认识三极管134在接打的时候，你是否有想过是怎么将对方的声音从微弱的电信号变为能让我们听到的声音呢？图揭示了这个过程，电信号通过各种信号放大器层层放大，最终使其功率足以驱动中的扬声器，使扬声器发出人耳听得到的声音。任务引入以上各个放大器的信号放大过程均是通过其内部的放大电路实现的，而放大电路的核心器件便是三极管。你知道三极管有哪些特性吗？在接打的时候，你是否有想过是怎么将对方的声音从微135三极管是半导体根本器件之一，是电子电路的核心元件，它的应用使电子技术有了飞跃式开展。相关知识〔三极管的工作原理〕三极管是半导体根本器件之一，是电子电路的核心元件，它的应用使136如下图为三极管的结构，它是由三层不同性质的半导体组合而成的。按半导体组合方式的不同，三极管可分为NPN型和PNP型两类。一、三极管的结构如下图为三极管的结构，它是由三层不同性质的半导体组合而成的。137无论是NPN型三极管还是PNP型三极管，它们均有三个区，即发射区、基区和集电区。这三个区分别引出三个电极，即发射极E、基极B和集电极C。同时，在三个区的交界处形成两个PN结，即发射结和集电结。一、三极管的结构无论是NPN型三极管还是PNP型三极管，它们均有三个区，即发138三极管的电路符号如下图，符号中的箭头方向表示发射结正向偏置时的电流方向。一、三极管的结构三极管的电路符号如下图，符号中的箭头方向表示发射结正向偏置时139三极管的分类方法很多，除可分为NPN型和PNP型之外，一、三极管的结构硅管锗管使用半导体材料的不同工作频率的不同高频管（工作频率不低于3MHz）低频管（工作频率低于3MHz）三极管的分类方法很多，除可分为NPN型和PNP型之外，一、三140三极管所具有的电流放大作用是由三极管的内部结构条件与外部条件共同决定的。其中内部结构条件包括以下几点：〔1〕发射区体积很小，但掺杂浓度高。〔2〕基区最薄且掺杂浓度最低〔比发射区低2～3个数量级〕。〔3〕集电结面积最大，且集电区的掺杂浓度低于发射区的掺杂浓度。外部条件那么是要保证外加电源的极性使发射结处于正向偏置状态，使集电结处于反向偏置状态。二、三极管的电流放大作用三极管所具有的电流放大作用是由三极管的内部结构条件与外部条件141通过一个实验来说明三极管各电流之间的关系，实验电路如下图。在三极管的发射结加正向电压，集电结加反向电压，以保证三极管工作在放大状态。改变可变电阻RP，那么基极电流IB、集电极电流IC和发射极电流IE都会发生变化。三极管各电流的测量数据如表所示。二、三极管的电流放大作用Ia（mA）00.0100.0200.0400.0600.080Ic（mA）0.0010.4850.9801.9902.9953.995IE（mA）0.0010.4951.0002.0303.0554.075通过一个实验来说明三极管各电流之间的关系，实验电路如下图。在142由此实验及测量结果可得出如下结论：二、三极管的电流放大作用（1）各极电流的关系满足,其中，此结果符合基尔霍夫电流定律，即流进三极管的电流等于流出三极管的电流。（2）为定值，即当基极电流IB增大时，集电极电流IC基本上也成比例地增大，IC与IB的比值称为直流电流放大系数，用表示。

可表征三极管的直流放大能力。由此实验及测量结果可得出如下结论：二、三极管的电流放大作用（143由此实验及测量结果可得出如下结论：二、三极管的电流放大作用（3）为定值，即基极电流IB的较小变化可以引起集电极电流IC的较大变化，这便是三极管的放大作用。和的比值称为交流电流放大系数，用表示。可表征三极管的交流放大能力。由此实验及测量结果可得出如下结论：二、三极管的电流放大作用（144三极管的特性曲线能反映三极管的性能，是分析放大电路的重要依据。三极管的特性曲线可分为输入特性曲线和输出特性曲线。下面以共发射极放大电路为例来讨论三极管的特性曲线。它们可以通过如下图电路进行测绘。三、三极管的特性曲线三极管的特性曲线能反映三极管的性能，是分析放大电路的重要依据145输入特性曲线是指当集-射极电压UCE为常数时，输入电路〔基极电路〕中基极电流IB与基-射极电压UBE之间的关系曲线，如下图。三、三极管的特性曲线1．输入特性曲线输入特性曲线是指当集-射极电压UCE为常数时，输入电路〔基极146当UCE=0时，集电极与发射极短接，三极管相当于两个二极管并联，UBE即为加在并联二极管上的正向电压，故三极管的输入特性曲线与二极管伏安特性曲线的正向特性相似。三、三极管的特性曲线当UCE=0时，集电极与发射极短接，三极管相当于两个二极管并147当UCE...1V时，曲线右移，此时集电结已反偏，内电场足够大，可以把从发射区进入基区的电子中的绝大局部拉入集电区。因此，在相同的UBE下，UCE...1V时的基极电流IB比UCE=0时的小。因为当UCE超过1V以后，即使其再增加，只要UBE不变，IB也不再明显减小，所以通常只画出UCE...1V的一条输入特性曲线。三、三极管的特性曲线当UCE...1V时，曲线右移，此时集电结已反偏，内电场足够148由图所示可以看出，三极管的输入特性中也存在死区电压，只有在发射结外加电压大于死区电压时，三极管才会产生基极电流。硅管的死区电压约为0.5～0.7V，锗管的死区电压约为0.1～0.3V。三、三极管的特性曲线由图所示可以看出，三极管的输入特性中也存在死区电压，只有在发149输出特性曲线是指当基极电流IB为常数时，输出电路〔集电极电路〕中集电极电流IC与集-射极电压UCE之间的关系曲线，如下图。在不同的IB下，可得出不同的曲线，所以，三极管的输出特性曲线是一组曲线。三、三极管的特性曲线2．输出特性曲线输出特性曲线是指当基极电流IB为常数时，输出电路〔集电极电路150输出特性曲线的近似水平局部是放大区。在放大区，IC和IB成正比关系，即，所以，放大区又称为线性区。放大区具有可控性〔IB可以控制IC〕和恒流性〔IC几乎不随UCE和负载的变化而变化〕。三极管工作在放大区的电压条件是：发射结正偏，集电结反偏。此时，UCE＞UBE。1〕放大区三、三极管的特性曲线输出特性曲线的近似水平局部是放大区。在放大区，IC和IB成正1512〕饱和区三、三极管的特性曲线对应于UCE较小的区域是饱和区。此时，UCE”UBE。在饱和区，UCE略有增加，IC迅速上升，但，即IB不能控制IC，因此，三极管不能起到对电流的放大作用。UCE=UBE的情况称为临界饱和状态，对应点的轨迹称为临界饱和线。在饱和区，集电极与发射极之间的电压称为饱和压降。三极管工作在饱和区的电压条件是：发射结正偏，集电结也正偏。2〕饱和区三、三极管的特性曲线对应于UCE较小的区域是饱和区152基极电流IB=0对应曲线下方的区域是截止区。在截止区，IB=0，IC≈0，三极管不导通，同样也失去了对电流的放大作用。三极管工作在截止区的电压条件是：发射结反偏，集电结也反偏。3〕截止区三、三极管的特性曲线饱和时(UCE≈0)截止时(IC≈0)发射极与集电极之间如同一个闭合的开关，其间电阻很小发射极与集电极之间如同一个断开的开关，其间电阻很大可见，三极管除了具有放大作用外，还具有开关作用。基极电流IB=0对应曲线下方的区域是截止区。在截止区，IB=153四、三极管的主要参数1．电流放大系数通过前文可知，三极管的电流放大系数包括直流电流放大系数和交流电流放大系数。虽然和的含义不同，但在实验中发现，在放大区，这两个参数的值非常接近，所以，可认为。四、三极管的主要参数1．电流放大系数通过前文可知，三极管的电154ICBO是指发射极开路时，集电极和基极之间的反向电流。ICBO受温度影响较大，温度升高，其值增加。因此，在选择三极管时，要求ICBO越小越好。室温下，小功率硅管的ICBO在1μA以下，锗管的ICBO一般为几微安到几十微安，所以硅管的热稳定性较锗管好。四、三极管的主要参数2．极间反向电流1〕集电极-基极反向饱和电流ICBOICBO是指发射极开路时，集电极和基极之间的反向电流。ICB155四、三极管的主要参数2〕集电极-发射极穿透电流ICEOICEO是指基极开路时，由集电区穿过基区流入发射区的电流。由于，当温度升高时，ICEO比ICBO增加的更快。因此，ICEO对三极管的工作影响更大，是衡量三极管质量好坏的重要参数，其值越小越好。四、三极管的主要参数2〕集电极-发射极穿透电流ICEOICE156三极管工作在放大区时，假设集电极电流超过一定值，其电流放大系数β就会下降。三极管的β值下降到正常值2/3时的集电极电流ICM称为三极管的集电极最大允许电流。因此，使用三极管时，假设IC超过ICM，并不一定会损坏三极管，但是会降低β值。四、三极管的主要参数3．极限参数1〕集电极最大允许电流ICM三极管工作在放大区时，假设集电极电流超过一定值，其电流放大系157基极开路时，加在集电极和发射极之间的最大允许电压称为集电极-发射极反向击穿电压U(BR)CEO。当电压UCE大于U(BR)CEO时，ICEO会突然大幅度上升，说明三极管已被击穿。四、三极管的主要参数2〕集电极-发射极反向击穿电压U(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称为集电极-158集电极电流在流经集电结时将产生热量，使其温度升高，从而会引起三极管的参数变化。当三极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称为集电极最大允许耗散功率PCM。四、三极管的主要参数3〕集电极最大允许耗散功率PCM集电极电流在流经集电结时将产生热量，使其温度升高，从而会引起159四、三极管的主要参数集电极最大允许耗散功率PCM的计算公式为ICM，U(BR)CEO，PCM三者共同确定了三极管的安全工作区，如图所示。四、三极管的主要参数集电极最大允许耗散功率PCM的计算公式为160一、实施目的〔1〕能够判断三极管的类型和管脚极性。〔2〕能够用逐点法测试三极管的伏安特性。二、实施器材直流稳压电源1台，万用表、毫安表和微安表各1块，电阻〔1kΩ×1，100kΩ×1〕、电位器〔10kΩ×2〕各2个，三极管3DG61只，实验板1块，导线假设干。三、实施步骤〔详见P205〕任务实施——三极管伏安特性的测试一、实施目的任务实施——三极管伏安特性的测试161认识根本放大电路认识根本放大电路162任务引入如图所示为扩音器的原理图。当人对着话筒讲话时，声音先经过话筒变成微弱的电信号，再经过放大电路，将微弱的电信号进行放大，最后经过扬声器将放大后的信号输出。这种放大要求放大后的声音必须真实地反映讲话人的声音和语调，是一种不失真地放大。此外，扩音机的工作是需要外接直流电源来提供能量的，若没有外接直流电源，扬声器将不能工作。你知道基本放大电路有哪些吗？如何对它们进行分析呢？任务引入如图所示为扩音器的原理图。当人对着话筒讲话时，声音先163一、放大电路概述放大电路由三极管〔或场效应管〕、电阻、电容、电源等组成。根本放大电路一般是指由一个三极管组成的放大电路。放大电路的作用是将微弱变化的电信号〔非电信号可通过传感器转变成电信号〕放大成幅度足够大且与原信号变化规律一致的信号，以便人们测量和使用。放大电路虽然应用的场合及作用各不相同，但信号的放大过程是相同的，都可用图来表示。一、放大电路概述1．放大电路的组成一、放大电路概述放大电路由三极管〔或场效应管〕、电阻、电容、1642．放大电路的分类放大电路的分类方法很多，一般可按照以下几种方式分类。〔1〕按信号源的不同，放大电路可分为交流放大电路和直流放大电路。〔2〕按工作频率的不同，放大电路可分为低频放大电路、中频放大电路和高频放大电路。2．放大电路的分类放大电路的分类方法很多，一般可按照以下几种1652．放大电路的分类〔3〕按元件集成程度的不同，放大电路可分为分立元件放大电路和集成放大电路。〔4〕按三极管连接方式的不同，放大电路可分为共发射极放大电路、共基极放大电路和共集电极放大电路。〔5〕按放大电路级数的不同，放大电路可分为单级放大电路和多级放大电路。2．放大电路的分类〔3〕按元件集成程度的不同，放大电路可分为166静态是指放大电路没有交流输入信号〔ui=0〕时的直流工作状态。此时，放大电路中的电流和电压称为静态值。静态分析的目的是通过放大电路的静态值〔IB，IC，UCE〕，确定三极管是否处在其伏安特性曲线的适宜位置。3．放大电路的分析方法2．放大电路的分类任何放大电路的分析都要从静态和动态两个方面来进行。静态是指放大电路没有交流输入信号〔ui=0〕时的直流工作状态167动态是指放大电路在有输入信号〔ui≠0〕时的工作状态。此时，放大电路中的电流和电压都含有直流分量和交流分量。动态分析的目的是确定放大电路对信号的电压放大倍数Au，并分析放大电路的输入电阻ri和输出电阻r0等。3．放大电路的分析方法2．放大电路的分类任何放大