模块五 典型放大电路的分析与测试

模块五典型放大电路分析及测试课题5.1半导体器件识别与测试课题5.2典型放大电路的分析与测试﹡课题5.3阅读材料：场效应管及放大电路简介

课题5.1半导体器件识别与测试知识与技能要点半导体及其导电性能，PN结及单向导电性；二极管的结构、分类、符号、V—A特性、电路模型及应用；三极管的结构、分类、符号、输入输出特性；二极管、三极管的识别。半导体的导电特性：(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变(可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化(可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等)。热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强5.1.1半导体二极管及测试（1）本征半导体完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构共价键中的两个电子，称为价电子。共价健

Si

Si

Si

Si价电子1.半导体二极管的结构及单向导电性

Si

Si

Si

Si价电子

价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为空穴（带正电）。本征半导体的导电机理这一现象称为本征激发。空穴温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。自由电子在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。本征半导体的导电机理

当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流

1)自由电子作定向运动电子电流

2)价电子递补空穴空穴电流注意：

1)本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差；2)温度愈高，载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。自由电子和空穴都称为载流子。自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。（2）N型半导体和P型半导体

掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，称为电子半导体或N型半导体。掺入五价元素

Si

Si

Si

Sip+多余电子磷原子在常温下即可变为自由电子失去一个电子变为正离子在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）,形成杂质半导体。

在N

型半导体中自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。动画P型半导体

掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称为空穴半导体或P型半导体。掺入三价元素

Si

Si

Si

Si

在P型半导体中空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。B–硼原子接受一个电子变为负离子空穴无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。（3）PN结及其单向导电性1）PN结的形成多子的扩散运动内电场少子的漂移运动浓度差P型半导体N型半导体内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。扩散的结果使空间电荷区变宽。空间电荷区也称PN结扩散和漂移这一对相反的运动最终达到动态平衡，空间电荷区的厚度固定不变。－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－形成空间电荷区动画演示2）PN结的单向导电性

①

PN结加正向电压（正向偏置）PN结变窄P接正、N接负外电场IF内电场被削弱，多子的扩散加强，形成较大的扩散电流。

PN结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。内电场PN－－－－－－－－－－－－－－－－－－+++++++++++++++++++–4.PN结的单向导电性PN结变宽②PN结加反向电压（反向偏置）外电场内电场被加强，少子的漂移加强，由于少子数量很少，形成很小的反向电流。IRP接负、N接正温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。–+PN结加反向电压时，PN结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，PN结处于截止状态。内电场PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－PN结反向偏置时的情况2.半导体二极管(1)基本结构(a)点接触型(b)面接触型

结面积小、结电容小、正向电流小。用于检波和变频等高频电路。结面积大、正向电流大、结电容大，用于工频大电流整流电路。(c)平面型

用于集成电路制作工艺中。PN结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。阴极引线阳极引线二氧化硅保护层P型硅N型硅(

c

)平面型金属触丝阳极引线N型锗片阴极引线外壳(

a)点接触型铝合金小球N型硅阳极引线PN结金锑合金底座阴极引线(

b)面接触型半导体二极管的结构和符号二极管的结构示意图阴极阳极(

d

)符号D(2)伏安特性硅管0.5V,锗管0.1V。反向击穿电压U(BR)导通压降

外加电压大于死区电压二极管才能导通。外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。正向特性反向特性特点：非线性硅0.6~0.8V锗0.2~0.3VUI死区电压PN+–PN–+反向电流在一定电压范围内保持常数。(3)主要参数①

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均电流。②反向工作峰值电压URWM是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是二极管反向击穿电压UBR的一半或三分之二。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。③反向峰值电流IRM指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，IRM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，锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。二极管的单向导电性

①二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负）时，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。

②二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正）时，二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。③外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。④二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。二极管电路分析举例定性分析：判断二极管的工作状态导通截止否则，正向管压降硅0.6~0.7V锗0.2~0.3V分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压UD的正负。若V阳>V阴或UD为正(正向偏置)，二极管导通若V阳<V阴或UD为负(反向偏置)，二极管截止若二极管是理想的，正向导通时正向管压降为零，反向截止时二极管相当于断开。(4)二极管的应用举例注意：分析实际电路时为简单化，通常把二极管进行理想化处理，即正偏时视其为“短路”，截止时视其为“开路”。UD=0UD=∞正向导通时相当一个闭合的开关+－+－+－D+－D+－+－DPN+－反向阻断时相当一个打开的开关+－DPN①二极管的开关作用

②二极管的整流作用

将交流电变成单方向脉动直流电的过程称为整流。利用二极管的单向导电性能就可获得各种形式的整流电路。二极管半波整流电路二极管全波整流电路桥式整流电路简化图B220V~RLDIN4001B220V~RLD1D2二极管桥式整流电路D4B220V~RLD1D2D3B220V~RL③二极管的限幅作用+－DuS10KΩ

IN4148+－u0iD图示为一限幅电路。电源uS是一个周期性的矩形脉冲，高电平幅值为+5V，低电平幅值为-5V。试分析电路的输出电压为多少。分析uS+5V-5Vt0当输入电压ui=－5V时，二极管反偏截止，此时电路可视为开路，输出电压u0=0V；当输入电压ui=+5V时，二极管正偏导通，导通时二极管管压降近似为零，故输出电压u0≈+5V。显然输出电压u0限幅在0~+5V之间。u0用万用表测试二极管好坏及极性的方法用万用表欧姆档检查二极管是否存在单向导电性？并判别其极性。正向导通电阻很小。指针偏转大。反向阻断时电阻很大，指针基本不动。选择万用表的R×1k欧姆档，黑表棒是表内电池正极，红表棒是内部电源负极，根据二极管正向导通、反向阻断的单向导电性，应用图示方法即可测出二极管的极性。如果测量中电表偏转都很大或很小时，说明二极管已经损坏。3.稳压二极管(1)符号UZIZIZMUZIZ(2)伏安特性稳压管正常工作时加反向电压使用时要加限流电阻稳压管反向击穿后，电流变化很大，但其两端电压变化很小，利用此特性，稳压管在电路中可起稳压作用。_+UIO(3)主要参数

①稳定电压UZ

稳压管正常工作(反向击穿)时管子两端的电压。②电压温度系数ｕ环境温度每变化1C引起稳压值变化的百分数。③动态电阻④稳定电流IZ、最大稳定电流IZM⑤最大允许耗散功率PZM=UZIZMrZ愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。光电二极管反向电流随光照强度的增加而上升。IU照度增加符号发光二极管有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，目前的发光管可以发出从红外到可见波段的光，它的电特性与一般二极管类似，正向电压较一般二极管高，电流为几~几十mA光电二极管发光二极管5.1.2半导体三极管及测试1.基本结构NNP基极发射极集电极NPN型BECBECPNP型PPN基极发射极集电极符号：BECIBIEICBECIBIEICNPN型三极管PNP型三极管基区：最薄，掺杂浓度最低发射区：掺杂浓度最高发射结集电结BECNNP基极发射极集电极结构特点：集电区：面积最大2.电流分配和放大原理(1)三极管放大的外部条件BECNNPEBRBECRC发射结正偏、集电结反偏PNP发射结正偏VB<VE集电结反偏VC<VB从电位的角度看：

NPN

发射结正偏VB>VE集电结反偏VC>VB

(2)各电极电流关系及电流放大作用IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.020.040.060.080.10<0.0010.701.502.303.103.95<0.0010.721.542.363.184.05结论:1）三电极电流关系IE=IB+IC2）IC

IB

，

IC

IE

3）IC

IB

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晶体管的电流放大作用。

实质:用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化，是CCCS器件。(3)三极管内部载流子的运动规律BECNNPEBRBECIEIBEICEICBO

基区空穴向发射区的扩散可忽略。发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形成发射极电流IE。

进入P区的电子少部分与基区的空穴复合，形成电流IBE，多数扩散到集电结。从基区扩散来的电子作为集电结的少子，漂移进入集电结而被收集，形成ICE。集电结反偏，有少子形成的反向电流ICBO。(3)三极管内部载流子的运动规律IC=ICE+ICBOICEICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOIB=IBE-ICBOIBEICE与IBE之比称为共发射极电流放大倍数集－射极穿透电流,温度ICEO(常用公式)若IB=0,则

ICICE03.特性曲线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，反映了晶体管的性能，是分析放大电路的依据。为什么要研究特性曲线：1）直观地分析管子的工作状态2）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的电路重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线发射极是输入回路、输出回路的公共端共发射极电路输入回路输出回路测量晶体管特性的实验线路ICEBmAAVUCEUBERBIBECV++––––++(1)输入特性特点:非线性死区电压：硅管0.5V，锗管0.1V。正常工作时发射结电压：NPN型硅管

UBE0.6~0.7VPNP型锗管

UBE0.2~0.3ViB(A)uBE(V)204060800.40.8UCE1VO(2)输出特性IB=020A40A60A80A100A36iC(mA)1234uCE(V)912O放大区输出特性曲线通常分三个工作区：①放大区在放大区有IC=IB

，也称为线性区，具有恒流特性。在放大区，发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏置，晶体管工作于放大状态。IB=020A40A60A80A100A36iC(mA)1234uCE(V)912O②截止区IB<0以下区域为截止区，有IC0

。在截止区发射结处于反向偏置，集电结处于反向偏置，晶体管工作于截止状态。饱和区截止区③饱和区

当UCEUBE时，晶体管工作于饱和状态。在饱和区，IBIC，发射结处于正向偏置，集电结也处于正偏。

深度饱和时，硅管UCES0.3V，

锗管UCES0.1V。4.主要参数(1)电流放大系数，直流电流放大系数交流电流放大系数当晶体管接成发射极电路时，表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。注意：和

的含义不同，但在特性曲线近于平行等距并且ICE0较小的情况下，两者数值接近。常用晶体管的

值在20~200之间。例：在UCE=6V时，在Q1点IB=40A,IC=1.5mA；

在Q2点IB=60A,IC=2.3mA。在以后的计算中，一般作近似处理：=。IB=020A40A60A80A100A36iC(mA)1234uCE(V)9120Q1Q2在Q1点，有由Q1和Q2点，得(2)集-基极反向截止电流ICBO

ICBO是由少数载流子的漂移运动所形成的电流，受温度的影响大。温度ICBOICBOA+–EC(3)集-射极反向截止电流(穿透电流)ICEOAICEOIB=0+–

ICEO受温度的影响大。温度ICEO，所以IC也相应增加。三极管的温度特性较差。(4)集电极最大允许电流ICM(5)集-射极反向击穿电压U(BR)CEO集电极电流IC上升会导致三极管的值的下降，当值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM。当集—射极之间的电压UCE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25C、基极开路时的击穿电压U(BR)

CEO。(6)集电极最大允许耗散功耗PCMPCM取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温升过高会烧坏三极管。

PC

PCM=ICUCE

硅管允许结温约为150C，锗管约为7090C。ICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作区由三个极限参数可画出三极管的安全工作区iCuCEO晶体管参数与温度的关系①温度每增加10C，ICBO增大一倍。硅管优于锗管。②温度每升高1C，UBE将减小–(2~2.5)mV，即晶体管具有负温度系数。③温度每升高1C，增加0.5%~1.0%。技能训练二极管与三极管测试（请参考P135）课题5.2典型放大电路的分析与测试知识与技能要点放大的概念、放大电路的组成；共射放大电路的工作原理及波形分析；等效电路法求解共射放大电路的静态工作点及动态参数；其它形式的电路基本构成，电路的特点、性能参数和应用特点；反馈的基本概念及反馈类型的判断；负反馈放大电路对电路性能的影响；多级放大电路的耦合方式及交流性能计算差分放大电路的特点及分析方法；功率放大电路的基本概念和分类。1.基本放大电路的概念及工作原理

放大电路是电子技术中应用十分广泛的一种单元电路。

所谓“放大”，是指将一个微弱的电信号，通过某种装置，得到一个波形与该微弱信号相同、但幅值却大很多的信号输出。这个装置就是晶体管放大电路。“放大”作用的实质是电路对电流、电压或能量的控制作用。扬声器负载输入信号源扩音器中放大电路的组成为放大器提供能量的直流电源RS+－US放大电路+－u0i0话筒送来的微弱音频信号５.２.1基本放大电路的分析与测试三种基本组态的晶体管放大电路晶体管放大电路一般有三种组态：＋

u0－＋

ui－bce＋

u0－＋

ui－bec＋

u0－＋

ui－bec共发射极放大电路共集电极放大电路共基极放大电路

无论放大电路的组态如何，其目的都是让输入的微弱小信号通过放大电路后，输出时其信号幅度显著增强。必须清楚：幅度得到增强的输出信号，其能量并非来自于晶体管，而是由放大电路中的直流电源提供的。晶体管只是实现了对能量的控制，使之转换成信号能量，并传递给负载。(1)放大电路的组成原则放大电路的作用是实现对微弱小信号的幅度放大，单凭晶体管的电流放大作用显然无法完成。必须在放大电路中设置直流电源，使其保证晶体管工作在线性放大区。因此，放大电路的组成原则为：①核心元件晶体管必须发射结正偏，集电结反偏；②输入回路的设置应使输入信号耦合到晶体管输入电路，以保证晶体管的以小控大作用；③输出回路的设置应保证晶体管放大后的电流信号能够转换成负载需要的电压形式；④不允许被传输小信号放大后出现失真。（2）共射放大电路的组成及各部分作用共发射极放大电路是电子技术中应用最为广泛的放大电路形式，其电路组成的一般形式为：3DG6管RBUBBC1+RCUCCC2+放大电路的核心元件——三极管耦合电容基极电阻基极电源集电极电阻集电极电源耦合电容上图所示为双电源组成的共发射极基本放大电路。实际应用中，共射放大电路通常采用单电源供电，各部分的作用分别如下：晶体管在放大电路中起以小控大的能量控制作用向放大电路提供能量，并保证晶体管工作在放大区基极偏置电阻的作用是为放大电路提供合适的静态工作点。有极性电解电容的作用是隔离直流和让输入交流信号顺利通过。有极性电解电容的作用是隔离直流和让放大的交流信号顺利输出。RC的作用是将放大的集电极电流转换成晶体管的输出电压。3DG6管RBC1+RCC2++UCC（3）共射放大电路的工作原理3DG6RBC1+RCC2++UCCcebuiu0ibiCuCEiBIB基极固定偏置电流放大后的集电极电流

iC通过RC将放大的电流转换为放大的晶体管电压输出。uCE经C2滤掉了直流成分后的输出电压信号电流和基极固定偏流的叠加显然，放大电路内部各电流、电压都是交直流共存的。uit0输入交流信号电流iBt0IBiCt0ICuCEt0ICRCu0t0反相！输入信号电压iCuCEOiBuBEO结论：

①无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的电压和电流:IB、UBE和IC、UCE。

(IB、UBE)

和(IC、UCE)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。QIBUBEQUCEICUBEIBICUCE无输入信号(ui

=0)时:uo=0uBE=UBEuCE=UCE+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtO结论：②加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了一个交流量，但方向始终不变。+集电极电流直流分量交流分量动态分析iCtOiCtICOiCticO静态分析UBEIB无输入信号(ui

=0)时:uo=0uBE=UBEuCE=UCE？有输入信号(ui

≠0)时uCE=UCC－iC

RCuo0uBE=UBE+uiuCE=UCE+uoIC+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO结论：③若参数选取得当，输出电压可比输入电压大，即电路具有电压放大作用。④输出电压与输入电压在相位上相差180°，即共发射极电路具有反相作用。uitOuotO(4)直流通路和交流通路因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中如果电容的容量足够大，可以认为它对交流分量不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路。这样，交直流所走的通路是不同的。直流通路：无信号时电流（直流电流）的通路，用来计算静态工作点。交流通路：有信号时交流分量（变化量）的通路，用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。例：画出下图放大电路的直流通路直流通路直流通路用来计算静态工作点Q(IB、IC、UCE)对直流信号电容C可看作开路（即将电容断开）断开断开+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIBIE+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiERBRCuiuORLRSes++–+––对交流信号(有输入信号ui时的交流分量)XC0，C可看作短路。忽略电源的内阻，电源的端电压恒定，直流电源对交流可看作短路。短路短路对地短路交流通路用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE2.放大电路的静态分析静态：放大电路无信号输入（ui

=0）时的工作状态。分析方法：估算法、图解法。分析对象：各极电压电流的直流分量。所用电路：放大电路的直流通路。设置Q点的目的：

①

使放大电路的放大信号不失真；

②使放大电路工作在较佳的工作状态，静态是动态的基础。——静态工作点Q：IB、IC、UCE

。静态分析：确定放大电路的静态值。(1)用估算法确定静态值①

直流通路估算IB根据电流放大作用②由直流通路估算UCE、IC当UBE<<UCC时，+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB由KVL:UCC=IBRB+

UBE由KVL:UCC=ICRC+

UCE所以UCE=UCC–

ICRC例1：用估算法计算静态工作点。已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。解：注意：电路中IB

和IC

的数量级不同+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB例2：用估算法计算图示电路的静态工作点。由例1、例2可知，当电路不同时，计算静态值的公式也不同。由KVL可得：由KVL可得：IE+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB(2)用图解法确定静态值用作图的方法确定静态值步骤：

①用估算法确定IB优点：

能直观地分析和了解静态值的变化对放大电路的影响。②由输出特性确定IC

和UCCUCE

=UCC–ICRC+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB直流负载线方程直流负载线斜率ICQUCEQUCCuCE

=UCC–iCRCuCE/ViC/mA直流负载线Q由IB确定的那条输出特性与直流负载线的交点就是Q点O

3.放大电路的动态分析动态：放大电路有信号输入（ui

0）时的工作状态。分析方法：

微变等效电路法，图解法。所用电路：

放大电路的交流通路。动态分析:计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。分析对象：

各极电压和电流的交流分量。目的：

找出Au、ri、ro与电路参数的关系，为设计打基础。(1)微变等效电路法

微变等效电路：把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。即把非线性的晶体管线性化，等效为一个线性元件。线性化的条件：晶体管在小信号（微变量）情况下工作。因此，在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替。微变等效电路法：利用放大电路的微变等效电路分析计算放大电路电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。当信号很小时，在静态工作点附近的输入特性在小范围内可近似线性化。①晶体管的微变等效电路UBEIB对于小功率三极管：rbe一般为几百欧到几千欧。1)输入回路Q输入特性晶体管的输入电阻晶体管的输入回路(B、E之间)可用rbe等效代替，即由rbe来确定ube和ib之间的关系。IBUBEO2)输出回路rce愈大，恒流特性愈好因rce阻值很高，一般忽略不计。晶体管的输出电阻输出特性ICUCEQ输出特性在线性工作区是一组近似等距的平行直线。晶体管的电流放大系数晶体管的输出回路(C、E之间)可用一受控电流源ic=ib等效代替，即由来确定ic和ib之间的关系。一般在20～200之间，在手册中常用hfe表示。OibicicBCEibib晶体三极管微变等效电路ube+-uce+-ube+-uce+-晶体管的微变等效电路rbeBEC晶体管的B、E之间可用rbe等效代替。晶体管的C、E之间可用一受控电流源ic=ib等效代替。②放大电路的微变等效电路将交流通路中的晶体管用晶体管微变等效电路代替即可得放大电路的微变等效电路。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSii交流通路微变等效电路RBRCuiuORL++--RSeS+-ibicBCEii分析时假设输入为正弦交流，所以等效电路中的电压与电流可用相量表示。微变等效电路放大电路的微变等效电路将交流通路中的晶体管用晶体管微变等效电路代替即可得放大电路的微变等效电路。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSiirbeRBRCRLEBC+-+-+-RS③电压放大倍数的计算当放大电路输出端开路(未接RL)时，因rbe与IE有关，故放大倍数与静态IE有关。负载电阻愈小，放大倍数愈小。式中的负号表示输出电压的相位与输入相反。例1：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS电压放大倍数的计算rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例2：由例1、例2可知，当电路不同时，计算电压放大倍数Au的公式也不同。要根据微变等效电路找出ui与ib的关系、uo与ic

的关系。④放大电路输入电阻的计算放大电路对信号源(或对前级放大电路)来说，是一个负载，可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信号源的负载电阻,也就是放大电路的输入电阻。定义：输入电阻是对交流信号而言的，是动态电阻。+-信号源Au放大电路+-输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数。电路的输入电阻愈大，从信号源取得的电流愈小，因此一般总是希望得到较大的输入电阻。放大电路信号源+-+-rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例2：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS例1：riri

⑤放大电路输出电阻的计算放大电路对负载(或对后级放大电路)来说，是一个信号源，可以将它进行戴维南等效，等效电源的内阻即为放大电路的输出电阻。+_RLro+_定义：输出电阻是动态电阻，与负载无关。输出电阻是表明放大电路带负载能力的参数。电路的输出电阻愈小，负载变化时输出电压的变化愈小，因此一般总是希望得到较小的输出电阻。RSRL+_Au放大电路+_rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS共射极放大电路特点：

1.放大倍数高;2.输入电阻低;3.输出电阻高.例3：求ro的步骤：1)断开负载RL3)外加电压4)求外加2)令或rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE外加例4：求ro的步骤：1)断开负载RL3)外加电压4)求2)令或动态分析图解法QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuoRL=由uo和ui的峰值（或峰峰值）之比可得放大电路的电压放大倍数。（2）非线性失真如果Q设置不合适，晶体管进入截止区或饱和区工作，将造成非线性失真。若Q设置过高，晶体管进入饱和区工作，造成饱和失真。Q2uo适当减小基极电流可消除失真。UCEQuCE/VttiC/mAICiC/mAuCE/VOOOQ1

非线性失真若Q设置过低，晶体管进入截止区工作，造成截止失真。适当增加基极电流可消除失真。uiuotiB/AiB/AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC/mAuCE/VOOUCE如果Q设置合适，信号幅值过大也可产生失真，减小信号幅值可消除失真。（3）静态工作点的稳定

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点常因外界条件的变化而发生变动。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作，其中影响最大的是温度的变化。

①温度变化对静态工作点的影响在固定偏置放大电路中，当温度升高时，UBE、、ICBO

。

上式表明，当UCC和RB一定时，IC与UBE、以及ICEO有关，而这三个参数随温度而变化。温度升高时，

IC将增加，使Q点沿负载线上移。iCuCEQ温度升高时，输出特性曲线上移Q´固定偏置电路的工作点Q点是不稳定的，为此需要改进偏置电路。当温度升高使IC

增加时，能够自动减少IB，从而抑制Q点的变化，保持Q点基本稳定。结论：

当温度升高时，

IC将增加，使Q点沿负载线上移，容易使晶体管T进入饱和区造成饱和失真，甚至引起过热烧坏三极管。O②分压式偏置电路1）稳定Q点的原理

基极电位基本恒定，不随温度变化。UBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–稳定Q点的原理UB集电极电流基本恒定，不随温度变化。RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–从Q点稳定的角度来看似乎I2、VB越大越好。但I2越大，RB1、RB2必须取得较小，将增加损耗，降低输入电阻。而VB过高必使VE也增高，在UCC一定时，势必使UCE减小，从而减小放大电路输出电压的动态范围。在估算时一般选取：I2=(5~10)IB，VB=(5~10)UBE，RB1、RB2的阻值一般为几十千欧。2）参数的选择UEUBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–3）Q点稳定的过程UEUBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–TUBEIBICUEICUB固定

RE：温度补偿电阻

对直流：RE越大,稳定Q点效果越好；

对交流：RE越大,交流损失越大,为避免交流损失加旁路电容CE。②静态工作点的计算估算法:UBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–③动态分析对交流：旁路电容CE

将RE

短路，RE不起作用，Au，ri，ro与固定偏置电路相同。如果去掉CE，Au，ri，ro？旁路电容RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–去掉CE后的微变等效电路短路对地短路如果去掉CE，Au，ri，ro

?rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE无旁路电容CE有旁路电容CEAu减小分压式偏置电路ri提高ro不变对信号源电压的放大倍数？信号源考虑信号源内阻RS时RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–说一说下图所示各电路能否放大交流信号？为什么？C2＋C1＋RCT+UCCRB2uiu0(a)C2＋C1＋RCTRE+UCCRB2RB1uiu0(d)C2＋C1＋RCT+UCCRB1uiu0(b)C2＋C1＋RCT+UCCRB2RB1uiu0(c)不能！不能！不能！不能！VB=UCC，饱和失真VB=UBE，截止失真NPN管的电路，电容极性接反且无反馈环节。PNP管的电路，电源、电容极性均接反。图示电路，已知UCC=12V，RB1=20kΩ，RB2=10kΩ，RC=3kΩ，RE=2kΩ，RL=3kΩ，β=50。试估算静态工作点，并求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。（1）用估算法计算静态工作点例解(2)用微变等效电路法计算电压放大倍数Au及输入、输出电阻RB1RCRB2rbe

﹡4.共集电极放大电路（1）电路的组成TRBREu0ui＋UCCC1+RLC2+观察左图，可见共集电极放大电路的特点是：晶体管的集电极直接与直流电源UCC相接，负载接在发射极电阻两端。显然，电路的输入极仍为基极，输出极却是发射极。直流通道TRBRE＋UCCIBICIE（2）静态分析UBE（3）动态分析显然，集电极为输入、输出回路共同的交流“地”端，因此称之为共集电极放大电路。TRBREu0ui交流情况下UCC=0，相当于“地”电位C1+RBC2+RB相当于接在基极与“地”之间耦合电容C1、C2相当于短路微变等效电路βibibRLRBrbeREuiu0求电路的电压放大倍数Au

通常(1+β)RL'>>rbe，故式中分子小于约等于分母，即共集电极放大电路的Au小于和约等于1。因Au为正值，说明ui与u0相位相同；又因ui≈u0，说明电路中的电压并没有被放大。但电路中ie=(1+β)ib，说明电路仍有电流放大和功率放大作用。此外，u0是由射极输出的，因之共集电极放大电路又称为“射极输出器”。求电路的输入电阻ri求电路的输出电阻r0

射极输出器的Ri较大，通常可达几十千欧至几百千欧。显然，射极输出器的r0较小，仅为几十欧至几百欧。射极输出器的用途①电压放大倍数小于1约等于1，即u0跟随ui变化。②输入电阻较高。③输出电阻较低。归纳射极输出器电路特点射极跟随器具有较高的输入电阻和较低的输出电阻，这是射极跟随器最突出的优点。射极跟随器常用于多级放大器的第一级或最末级，也可用于中间隔离级。用作输入级时，其高输入电阻可以减轻信号源的负担，提高放大器的输入电压。用作输出级时，其低输出电阻可以减小负载变化对输出电压的影响，并易于与低阻负载相匹配，向负载传送尽可能大的功率。（1）什么是反馈为改善放大电路的性能引入反馈。反馈——把电路输出量的一部分或全部反送回输入回路，用来影响输入量。

反馈目的——通过输出对输入的影响来改善系统的运行状态及控制效果。1.负反馈的一般概念5.2.2放大电路中的负反馈A基本放大器F反馈电路XFXOXiXd输入信号输出信号反馈信号净输入信号比较环节反向传输

正向传输

输出信号的反向传输是主要的输入信号的正向传输可忽略输入信号的正向传输A基本放大器F反馈电路XFXOXiXd输入信号输出信号反馈信号净输入信号（2）组成框图基本放大器—单级或多级

反馈网络—联系输出与输入回路,R或C组成（3）反馈性质ube-++-uO

+-ui+-uF净输入电压：

ube无反馈时:

ube

=ui有反馈时:

ube

=ui-uF

反馈电压：

uF=iE

RE=iC

REREC1C2+UCC反馈元件净输入电压减小，为负反馈负反馈——使放大电路净输入量减小，输出幅度下降的反馈。正反馈——使放大电路净输入量增大，输出幅度增加的反馈。

负反馈交流反馈直流反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈（4）负反馈的类型稳定静态工作点

从输出回路看，反馈可能取自uO或iO。

从输入回路看，反馈量与输入量可能串联或并联。四种类型电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈A基本放大器F反馈电路XOXiXFXd输入信号反馈信号净输入信号输出信号比较环节RLAoFRLAoFUbe+-Uf+-Ui+-Ube+-Uf+-RLAoFUo+-Ui+-RLAoFUo+-负反馈放大器的反馈形式框图

If

Ii

IbUo+-

IoUo+-

Io

If

Ii

Ib①从基本放大电路的输出端看，分为电压反馈和电流反馈电压反馈：反馈信号与uO成正比，将uO一部分或全部反馈回输入回路。F—反馈系数Ube+-Uf+-RLAoFUo+-Ui+-电流反馈：反馈信号与iO成正比，将iO一部分或全部反馈回输入回路。RLAoFUbe+-Uf+-Ui+-Uo+-

Io串联反馈：uF、uI、ube三者在输入回路中串联。并联反馈：iF、iI、ib

三者在输入回路中并联。②从基本放大电路的输入端看，分为串联电压反馈和并联反馈Ube+-Uf+-RLAoFUo+-Ui+-RLAoFUo+-

If

Ii

Ib瞬时极性法:根据交流信号瞬时极性的变化趋势确定。简易判别法:一种经验之谈。物理概念清楚，容易理解，但较麻烦简单、快捷、容掌握2.负反馈放大电路举例

负反馈放大电路的判别步骤：2)判别是否负反馈？3)是负反馈！判断是何种类型的负反馈？1)找出反馈元件（一般是电阻、电容）。（1）找出反馈元件①RC、RB2不是反馈元件，没连接输出和输入。②RE不接CE均为反馈元件。③RB1不直接接UCC，而接输出端的是反馈元件。对于分立无件电路RC1RS+UCCRC2RLuSRB1uOui++RE2RF找反馈通路——连接输出与输入回路的电路。反馈元件——反馈通路中的元件。表示瞬时增量，即信号的瞬时变化趋势为上升+表示瞬时减量，即信号的瞬时变化趋势为下降-注意：瞬时信号的极性都是以地为参考点的。

uO-+ui-++-REbceuO-+ui-+REbce+_+瞬时极性法（2）反馈性质的判断判断负反馈还是正反馈。第一步：假设输入信号某一时刻对地电压的瞬时极性。

瞬时极性法+RS+UCCRLuSRB1C1C2RC2RC1uOuiRFRE2第二步：沿着信号正向传输的路经，依次推出电路中相关点的瞬时极性。+_++_+RS+UCCRLuSRB1C1C2RC2RC1uOuiRFRE2e极与b极对地电位同极性c极与b极对地电位反极性对于共射、共集电路：对于共基电路：c极与e极对地电位同极性uO-+ui-+REbce+_+ui–+uO–+++REbce第三步：根据输出信号极性判断出反馈信号的极性。反馈信号——反馈回输入端的信号。极性——电压或电流方向。+___++_RS+UCCRLuSRB1C1C2RC2RC1uOuiRFRE2若反馈送到e极，输入端电压发生变化，找反馈电压uF。uF+_+___++_RS+UCCRLuSRB1C1C2RC2RC1uOuiRFRE2iF++___若反馈送到b极，输入端电流发生变化，找反馈电流iF

。_+uO+_ui+UCCT1T2RC1RSRLuSRE2RC2RFC1C2瞬时高电位瞬时低电位iF

由瞬时高电位流向低电位第一步：假设输入信号某一时刻对地电压的瞬时极性。

第二步：沿着信号正向传输的路经，依次推出电路中相关点的瞬时极性。第三步：根据输出信号极性判断出反馈信号的极性。第四步：反馈性质的判断。+uF归纳iFibiI+UCCT1T2RC1RSRLuSRE2RC2RFC1C2+_+___+uO+_ui瞬时极性法uF+uOui++__+uOui++__+讨论判断：交流反馈的性质？+UCCRC1RSRC2RLuSRB1C1C2RE2RF负反馈RC1RS+UCCRC2RLuSRB1C1C2RE2RF正反馈（3）反馈类型的判断方法二：简易判别法。方法一：输出短路法。假设输出电压为零（RL=0），观察反馈情况。若反馈信号也为零——电压反馈若反馈信号依然存在——电流反馈1）输出短路法输出短路法先确定输入回路输入端公共端输出回路输出端公共端简易判别法入出公入出公uOui+UCCT1T2RC1RSRLuSRE2RC2RFC1C22）简易判别法反馈取自公共端－电流反馈在输出回路中反馈取自输出端－电压反馈入出公入出公入出公入出公简易判别法RC1RS+UCCRC2RLuSRB1uOuiRE2RFuORC1RS+UCCRC2RLuSRFRE2ui简易判别法入出公入出公RC1RS+UCCRC2RLuSRB1uOuiRE2RF入出公入出公uORC1RS+UCCRC2RLuSRFRE2ui反馈送到公共端－串联反馈在输入回路中反馈送到输入端－并联反馈

串联反馈——ui与

uf在输入回路串联。电流反馈——uf正比于输出电流。+UCCREC1C2书写格式：RE－本级电流串联负反馈ube_+uF_iO+ui

+_uO

_+负反馈——

ube

=ui-

uf

反馈电压uf

削弱了净输入电压。反馈元件——RE(4)四种类型负反馈电路①电流串联负反馈

反馈过程：电流负反馈具有稳定输出电流的作用ioufuDu’oio+UCCREC1C2ube_+uF_iO+ui

+_uO

_+RF－本级电压并联负反馈+UCCRSuSRCC1RFC2RLiFibii电压反馈——if

正比于输出电压

并联反馈——ii与if在输入回路并联。

ib=

ii-if

反馈电流

if削弱了净输入电流。负反馈——ui_+_uO

_+②电压并联负反馈

反馈过程：电压负反馈具有稳定输出电压的作用uoifibicuo

ib

=iI-if+–uiuO+-+UCCRSuSRCC1RFC2RLibiiiFRE－本级电压串联负反馈入出公RERCRSRBRLuS+UCCC1C2uF_讨论uOui+_++_负反馈——反馈信号与原假设输入信号方向相反。ube_+电压反馈——反馈信号取自输出回路的输出端。

串联反馈——反馈信号送到输入回路的公共端。电压串联负反馈RERCRSRBRLuS+UCCC1C2uF_讨论uOui+_++_+UCCREC1C2uF_+ui+_uO

_+电流串联负反馈射极输出器都是反馈电阻RE,负反馈类型不同3.负反馈对放大电路性能的影响反馈放大电路的基本方程反馈系数净输入信号开环放大倍数闭环放大倍数反馈电路F–基本放大电路A+(1)降低放大倍数负反馈使放大倍数下降。则有：同相，所以

AF是正实数负反馈时，|1+AF|称为反馈深度，其值愈大，负反馈作用愈强，Af也就愈小。射极输出器、不带旁路电容的共射放大电路的电压放大倍数较低就是因为电路中引入了负反馈。(2)提高放大倍数的稳定性引入负反馈使放大倍数的稳定性提高。放大倍数下降至1/(1+|AF|)倍，其稳定性提高1+|AF|倍。若|AF|>>1，称为深度负反馈，此时：在深度负反馈的情况下，闭环放大倍数仅与反馈电路的参数有关。例：|A|=300，|F|=0.01。(3)改善波形失真Auiufud加反馈前加反馈后uo大略小略大略小略大负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真，因此只能减小失真，而不能完全消除失真。uoAF小接近正弦波正弦波ui(4)展宽通频带引入负反馈使电路的通频带宽度增加无负反馈有负反馈BWfBWf|Au|O例：中频放大倍数|A0|=10³，反馈系数|F|=0.01在原上限、下限频率处说明加入负反馈后，原上限、下限频率仍在通频带内，即通频带加宽了。uiubeib++––(5)对输入电阻的影响在同样的

ib下，ui=ube+uf

>ube，所以

rif

提高。①

串联负反馈无负反馈时：有负反馈时：uf+–使电路的输入电阻提高if无负反馈时：有负反馈时：在同样的ube下，ii

=ib+if>ib，所以rif

降低。②

并联负反馈使电路的输入电阻降低iiibube+–电压负反馈具有稳定输出电压的作用，即有恒压输出特性，故输出电阻降低。电流负反馈具有稳定输出电流的作用，即有恒流输出特性，故输出电阻提高。①电压负反馈使电路的输出电阻降低②电流负反馈使电路的输出电阻提高(6)对输出电阻的影响1.多级放大电路及其级间耦合方式耦合方式：信号源与放大电路之间、两级放大电路之间、放大器与负载之间的连接方式。常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和变压器耦合。动态:传送信号减少压降损失静态：保证各级有合适的Q点波形不失真第二级推动级输入级输出级输入输出多级放大电路的框图对耦合电路的要求5.2.3多级放大电路与功率放大电路分析与测试(1)阻容耦合第一级第二级负载信号源两级之间通过耦合电容

C2与下级输入电阻连接RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++++–RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCC+––T1T2①

静态分析

由于电容有隔直作用，所以每级放大电路的直流通路互不相通，每级的静态工作点互相独立，互不影响，可以各级单独计算。两级放大电路均为共发射极分压式偏置电路。RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++++–RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCC+––T1T2②动态分析微变等效电路第一级第二级rbeRB2RC1EBC+-+-+-RSrbeRC2RLEBC+-RB1例

如图所示的两级电压放大电路，已知β1=β2=50,T1和T2均为3DG8D。(1)计算前、后级放大电路的静态值(UBE=0.6V);(2)求放大电路的输入电阻和输出电阻；

(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数。

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k解:(1)两级放大电路的静态值可分别计算。第一级是射极输出器:

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k第二级是分压式偏置电路RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k解:第二级是分压式偏置电路RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k解:rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2)计算

r

i和r

0由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻

ri等于第一级的输入电阻ri1。第一级是射极输出器，它的输入电阻ri1与负载有关，而射极输出器的负载即是第二级输入电阻

ri2。微变等效电路rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2)计算

r

i和r

0(2)计算

r

i和r

0rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数第一级放大电路为射极输出器rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_第二级放大电路为共发射极放大电路总电压放大倍数(2)直接耦合直接耦合：将前级的输出端直接接后级的输入端。可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号。+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2––++RE2②零点漂移零点漂移：指输入信号电压为零时，输出电压发生缓慢地、无规则地变化的现象。uotO产生的原因：晶体管参数随温度变化、电源电压波动、电路元件参数的变化。直接耦合存在的两个问题：①前后级静态工作点相互影响

直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨能力。严重时，可能淹没有效信号电压，无法分辨是有效信号电压还是漂移电压。一般用输出漂移电压折合到输入端的等效漂移电压作为衡量零点漂移的指标。输入端等效漂移电压输出端漂移电压电压放大倍数

只有输入端的等效漂移电压比输入信号小许多时，放大后的有用信号才能被很好地区分出来。零点漂移的危害：由于不采用电容，所以直接耦合放大电路具有良好的低频特性。通频带f|Au

|0.707|Auo|OfH|Auo|幅频特性抑制零点漂移是制作高质量直接耦合放大电路的一个重要的问题。适合于集成化的要求，在集成运放的内部，级间都是直接耦合。2.差动放大电路(1)差动放大电路的工作情况电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性及对应电阻元件的参数值都相等。差动放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。差动放大原理电路

+UCCuo