第3章分立元件基本电路

退出本章任务本章研究如何用晶体管与电阻、电容元件构成放大电路和开关电路，以及这些电路的分析方法。了解：放大电路的构成原理，微变等效电路分析方法、输入电阻和输出电阻的概念理解：静态工作点及动态性能指标的意义，基本门电路的原理。返回3.1共发射极放大电路3.1.1电路组成3.1.2静态分析3.1.3动态分析3.1.4静态工作点的稳定3.1.5频率特性返回返回概述共发射极放大电路属于基本放大电路

把微弱的输入信号变换成和它成正比,但幅度较大的输出信号.放大电路的任务:放大电路的分类:电压放大电路功率放大电路组成电压放大电路最基本的要求:1.具有所需要的电压放大倍数2.保证放大后的电压波形不失真3.工作稳定(受温度的影响小)翻页3.1.1电路组成1.合理的直流偏置电路：发射结正偏,集电结反偏。第三章直流电源翻页返回2.能使交流信号有效的输入、输出。组成原则基极电阻

输入电容RBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0集电极电阻

三极管：电流放大输出电容

C1、C2

同时又起到耦合交流的作用，其电容值应足够大，以保证在一定的频率范围内，耦合电容上的交流压降达到可以忽略不计，即对交流信号可视为短路。耦合电容的作用

C1

用来隔断放大电路与信号源之间的直流通路。

翻页返回

C2

用来隔断放大电路与负载之间的直流通路。负载信号源RBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RLIB，IC，UBE，UCE

直流分量ib，iC，ube，uce

交流分量iB，iC，uBE，uCE

总量Ib，IC，Ube，Uce

交流分量有效值0iBtIBibIbm各种符号关系：翻页符号含义：RBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RL返回直流通路电容开路直流通路和交流通路翻页返回RBRCICIBUCEUBE+－－++UCCRBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RLRBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RL交流通路电容短路直流电源短路翻页返回RB+－－++－ui+－u0RLRCubeuceicibii3.1.2静态分析

静态分析内容：在直流电源作用下，确定三极管基极电流、集电极电流和集电极与基极之间的电压值（IB、IC、UCE）。

当放大器没有输入信号（ui=0)时，电路中各处的电压电流都是直流恒定值，称为直流工作状态，简称静态。静态分析方法：估算法图解法翻页返回RBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RLiBiC静态估算法：翻页直流通路（求解IB、IC

UCE、）返回UCC

=RB

IB+UBEUCC

=UCE

+RCICIB

=————RBUCC－UBEIC

=βIBUCE

=UCC－RC

ICUCCRBRBRCICIBUCEUBE+－－++UCCRBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RLiBiC静态估算法：由直流通路确定静态值[例3.1.1]

在图示放大电路中，已知UCC=12V，RC=3KΩ，

RB=240kΩ，β=40。试求放大电路的静态工作点。解：根据直流通路可得出：IB≈——=——=50μA

UCCRB12240IC=βIB=40×50=2mAUCE=UCC－RCIC=12－3×2=6V翻页返回RBRCICIBUCEUBE+－－++UCCRBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RLiBiC静态图解法UBE=UCC

-

RBIBIB=IBQ下页输入回路静态图解：翻页iB=ƒ（uBE）UBE=UBEQ线性部分非线性部分线性部分UCCUCCRBUBEQIBQiBuBE返回RBRCICIBUCEUBE+－－++UCCUCCUCCUCEIC+－IBUBE+RBRC－QBUCE=UCC－RCICIB=IBQICQUCEQQUCC——UCCRCiCuCE0IC=f（UCE）IB=常量输出回路静态图解翻页IC=ICQUCE=UCEQ直流负载线返回UCCUCCUCEIC+－IBUBE+RBRC－iCuCEIB=IBQICQUCEQQ

UCC——UCCRC0输入、输出回路静态图解分析UBE=UBEQIB=IBQUCE=UCEQIC=ICQ翻页UCCUCCRBIBQiBuBEQUBEQ返回iCuCEIB=IBQICQUCEQQ

UCC——UCCRC0静态图解分析法的步骤:翻页UCCUCCRBIBQiBuBEQUBEQ返回1.确定基极电流IBQ2.画出输出特性曲线3.作出直流负载线4.得出合适的静态工作点RBRCUCEUBE+－－+++C1C2+－ui+－u0RLiBiC+UCCiCuCEIB=IBQICQUCEQQ

UCC——UCCRC0静态分析得出的结论:翻页返回1.放大电路在静态时已工作在放大区2.不同的基极电流IBQ,工作点Q不同3.研究静态的目的是获得合适的静态工作点RBRCUCEUBE+－－+++C1C2+－ui+－u0RLiBiC+UCC

当放大器有输入信号（ui

0)时，电路中各处的电压电流都处于变动工作状态，简称动态。＝动态分析任务：在静态值确定后，当接入变化的输入信号时，分析电路中各种变化量的变动情况和相互关系。动态分析方法：图解法微变等效电路分析翻页3.1.3

动态分析

返回RBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RLiBiC1.图解法：uBE=UimωtUBEuBE输入电路的动态图解在输入特性曲线上uBE和iB是如何变化呢？翻页返回RBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RLiBiCUimsinωtUBE+第3章上页下页输入电路的动态图解动态工作范围：Q1~Q2返回翻页输出回路的动态图解uCEuO=－（RC//RL）ic翻页RBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RLiBiCRB+－－++－ui+－u0RLRCubeuceicibii返回=UCEQ+u0翻页返回动态工作范围：Q1~Q2Q1Q2N`uCEiCiBiBUCEUBEICEOICmICIBQQ0M`0uCEωtIB=0工作点与波形失真翻页返回Q点过低引起的截止失真OOuCEuBEuCEUCESUCEIBICQQM`N`iciciBUomωtuiOQ点过高引起的饱和失真翻页返回图(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，不能引起iB的变化，所以不能放大。翻页UCCRCC1C2TRLuoui(a)+_+_RBUCCRCC1C2TRLuouiEB(b)__++如图所示电路，能否放大交流信号？请说明理由。思考与练习++返回图(c)中，有静态偏置,有变化的iB和ic,但因没有RC

，不能把集电极电流的变化转化为电压的变化送到输出端,所以不能放大交流电压信号。翻页UCCC2TRLuouiRB(c)C1+_+_+++返回1.电压放大倍数翻页返回Ui＋_rbe

IbIbIcRCRBUo_＋RL••••RBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RLiBiC微变等效电路分析法：3.输出电阻2.输出入电阻

先画出放大电路的交流通路放大电路的微变等效电路将交流通路中的三极管用其微变等效电路来代替

1、电压放大倍数（1）带负载时的电压放大倍数=（RC//RL）Ib•–

rbe

Ib•=–（RC//RL）rbe（2）不带负载时的电压放大倍数Au=Ui•Uo•Au=Ui•Uo•=–RCrbe翻页返回•Ui＋_rbe

IbIbIcRCRBUo_＋RL••••RBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RLiBiC2.放大电路的输入电阻放大电路的输入电阻定义为：=Ii•riUi•翻页返回RBRCUCEUBE+－－+++C1C2+－ui+－u0RLiBiCUsRs•+UCC放大电路UsRs•riIi+－Ui••希望放大电路的输入电阻高放大电路输入电阻的计算=RB

//rbe

放大电路的输入电阻定义为：=Ii•riUi•翻页返回•ri•Ui＋_rbe

IbIbIcRCRBUo_＋RL••Ii••RBRCUCEUBE+－－+++C1C2+－ui+－u0RLiBiCUsRs•+UCC≈rbe3.放大电路的输出电阻

对负载而言,放大电路相当于一个具有內阻的信号源，信号源的內阻就是放大电路的输出电阻。翻页返回RBRCUCEUBE+－－+++C1C2+－ui+－u0RLiBiCUsRs•+UCC放大电路U0R0•RLI•U•+－希望放大电路的输出电阻小放大电路输出电阻的计算翻页返回US＋_rbe

IbIbIcRCRB••••Ii•RSUo_＋RL•放大电路U0R0•RLI•U•+－ro3.1.4静态工作点的稳定翻页返回RBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RLiBiCICUCE0——UCCRCQ1IB=40μAIB=60μAIB=80μAIB=20μAUCCRBIB温度升高，β变大，IC＝βIB,使得IC变大1.静态工作点的漂移IC0UCC——UCCRCQ1IB=40μAIB=60μAIB=80μAIB=20μAIB=80μAIB=60μAIB=40μAIB=20μAQ2Q1为25˚C时的静态工作点Q2为65˚C时的静态工作点翻页返回温度升高时，静态工作点将沿直流负载线上移。UCEIB=0μA放大电路动态范围减小，.当输入交流信号增大时,输出将出现失真，使放大路不能正常工作1)工作原理2.分压式偏置电路翻页返回RB2+－ui+－RLRCicibTC2C1++RB1CERE+UCCRB2RCICIBTRB1RE+UCCUBIE+_UEUBE+_I1I2利用两个基极电阻的分压来固定基极电位引入发射极电阻使集电极电流稳定RBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RLiBiCCE的作用:使交流信号旁路,不影响放大倍数稳定静态工作点的物理过程：温度升高IC=βIBIE翻页IB返回RB2+－ui+－RLRCicibTC2C1++RB1CERE+UCCRB2RCICIBTRB1RE+UCCUBIE+_UEUBE+_I1I2（=UB－UE）UBE固定βUE固定IC

稳定IC＝βIB3.1.5频率特性本节结束返回|Au（f）|fo|Aum|fLfHfBW|Aum|√2f27001800900指放大电路的放大倍数和相位随频率变化的关系（a）幅频特性（b）幅频特性3.2共集电极放大电路UCC=RBIB+UBE+RE(1+β）IBIB=———————UCC－UBERB+（1+β）REIE=（1+β）IBUCE=UCC－RE

IE静态分析（射极输出器）翻页返回uS+－RLiCiBTC2C1++RBRE+UCCRS+－uO射极输出器动态分析翻页交流通路返回RSuS+－RLiCiBTC2C1++RBRE+UCC+－uOcRS+－uSRBRERL+－uObe微变等效图的另一种画法翻页微变等效电路图返回...UO

RSRERLeb

c

Ib

Ie

.IC

rberir`iUS

.Ii

.βIb

RB+－+－...Uo

.RSRBRERLbecIe

.Ib

.rbeUS

.Uo

..βIb

+－－+电压放大倍数=————————（1+β）RL'rbe+（1+β）RL'ri'=——=————————=rbe+（1+β）RL'Ib.UirbeIb+（1+β）IbRL'...Ib..UO.AU=——=.Ui（1+β）RL'IbrbeIb+（1+β）RL'Ib..翻页RL`=RE//RLri

==RB//ri'=RB

//［rbe+（1+β）RL'］IiUi..返回输入电阻...UO

RSRERLeb

c

Ib

Ie

.IC

rberir'iUS

.Ii

.βIb

RB+－+－...Uo

.+－Ui.输出电阻US0，=.当输出端外加电压U时.翻页返回RSRBIb'Ie'I.REcbe.βIb'rbe.+－U..RSRBRERLbecIe

.Ib

.rbeUS

.Uo

..βIb

++－－输出电阻U.U.I=Ie'+—=（1+β）Ib'+—...REREU=———————+——rbe+（RS//RB）RE..U——————1+β∴—=————————+——rbe+（RS//RB）111.I.UrO—————1+βRErbe

+（RS//RB）rO=RE//——————1+β计算rO的等效电路∴I=———————+——rbe+（RS//RB）（1+β）U.REU..

Ib'=———————.Urbe

+（RS//RB）.翻页返回RSRBIb'Ie'I.REcbe.βIb'rbe.+－U..翻页返回射极输出器的基本特点：电压放大倍数Au＜≈1输入电阻ri

大输出电阻

rO

小[例3.2.1]在射极输出器中

已知UCC=12V，

RB=240kΩ，

RE=3kΩ，

RL=6kΩ，

RS=150Ω，β=50。试求（1）静态工作点；（2）Au、ri和rO。翻页返回RSuS+－RLiCiBTC2C1++RBRE+UCC+－uO（1）静态工作点IB=————————=—————————=0.029mAUCC－UBE12－7RB+（1+β）RE240+（1+50）×3IE=（1+β）IB=（1+50）×0.029=1.48mAUCE=UCC－REIE=12－3×1.48=7.56V返回RSuS+－RLiCiBTC2C1++RBRE+UCC+－uO（2）Au、ri和r0rbe=200+（1+β）—IE26Au

=———————=————————————=0.99（1+β）R'L（1+β）R'Lrbe（1+50）（3//6）1.20+（1+50）（3//6）ri=RB//［rbe+（1+β）R'L

］=240//［1.2+（1+50）（2//6）

］=72.17kΩrO=————=——————=26.47Ωrbe+RS1+β1200+1501+50翻页返回...UO

RSRERLeb

c

Ib

Ie

.IC

rberir'iUS

.Ii

.βIb

RB+－+－...Uo

.=1.20kΩ=200+（1+50）×——261.48[例3.2.2]多级阻容耦合放大电路的分析翻页返回+－RLiC2T2C3+RB3RE2+UCCuORB2RCibT1C2C1++RB1CERS+－uSRC+－RLiC2TC3C2++RB3RE2+UCC+－.U01.U0R'E1RE1RB2+－+－RCTC2C1++RB1CE+UCCri2.U01.UiR'E1RE1电压放大倍数A1=－————————rbe1

+（1+β1）R'E1β1（RC

//ri2）ri1=RB1//RB2//（1+β1）R'E1，rO2=RE2//————————rbe2+（RB3//RC）1+β2输入电阻：ri=ri1，输出电阻：rO=rO2，Au=——=——•——=A2•A1

UO•Ui•UO•UO1•UO1•Ui•返回RB2+－+－RCTC2C1++RB1CE+UCCri2.U01.Ui，A2=———————————rbe2

+（1+β2）（RE2//RL）β2（RE2//RL）RC+－RLiC2TC3C2++RB3RE2+UCC+－.U01.U0R'E1RE1本节结束*3.3共源极放大电路3.3.1静态分析3.3.2动态分析返回+UDDRDRGRSSGDC2C1CSuOui3.3.1

静态分析只适合于耗尽型场效应管∵UGS=－RSID

＜0上页下页返回翻页

自给式偏置电路++－+++－∵UGS=—————UDD－RSIDRG1+RG2RG2UGS

可正可负，适合于耗尽型、增强型场效应管第二章上页下页

分压式自偏置放大电路翻页返回+UDDRDRG2RSSGDC2C1CSRG3RG1ui+－－+uO3.3.2

动态分析场效应管等效模型iDDGSgmugSidDGS（a）实际MOS管（b）MOS管简化的小信号模型第二章上页下页翻页返回+－udSugS+－+－ugS+－udS动态参数计算输入电阻ri=RG3+（RG1//RG2）输出电阻令Ugs=0则ID=0，∴

rO=RD..第二章上页本节结束返回电压放大倍数

Au

=—=—————————=－gm（RD//RL）.Ui.UO－gm（RD//RL）UgsUgs．．RGRLRDSgmUgS．Ii．ID．DG微变等效电路Ui．RG2UgS．U0．+++－－－RG1

3.4分立元件组成的基本门电路概述3.4.1

二极管与门电路3.4.2

二极管或门电路3.4.3晶体管非门电路返回概述

门电路的特点：门电路是数字电路最基本的逻辑元件。“门”本身的概念就是“开关”，所以门电路又称开关电路。翻页返回门电路的输出与输入之间存在着一定的因果关系即逻辑关系，门电路又称逻辑电路。门电路处理的信号都是数字信号。其输入、输出用电位的高低表示。即用1和0两种状态区别。称逻辑1、逻辑0。若规定高电平为1，低电平为0称之正逻辑系统，否则为负逻辑系统。晶体管的开关作用晶体管的输出特性曲线表明，当静态工作点的位置发生变化时，晶体管的工作状态有三种：放大、饱和、截止。Ic（mA）UCE（V）IB=80μAIB

=60μAIB=40μAIB

=20μA放大区截止区饱和区IB=0翻页返回Q0三种状态的晶体管

放大状态CBEUCE≈0IBIC饱和状态截止状态闭合状态开关打开状态开关晶体管的开关作用翻页返回IBBUBEUCEICCE++－－CIC≈0UCE

≈UCCEUBE≤0B++－－

门是数字电路中最基本的逻辑元件，门规定了输入信号与输出信号之间的逻辑关系。基本门分类：“与”门；“或”门；“非”门；组合门分类：“与非”门；“或非”门；“异或”门；基本逻辑门电路翻页返回12VRABCDADBDCF设：A=B=C=1，VA=VB=VC=3V则：DA、DB、DC

导通，VF≈3V，

F=1

设：A、B、C

不全为

1如：

VA=0V、VB=3V、VC=3V则：DA优先导通，3.4.1二极管与门电路3V3V3V0V翻页返回VF≈0V，F=0DB、DC

截止。“与”门符号ABCF与门逻辑状态表CBAF000000100100011010001010110011