求该放大电路的电压放大倍数和电压增益说课讲解

求该放大电路的电压放大倍数和电压增益一、三极管的结构、符号和类型

1、三极管的外形

2、三极管的结构和符号

（a）NPN型三极管（b）PNP型三极管3、三极管的类型分类方法种类应用按极性分NPN三极管目前常用的三极管，电流从集电极流向发射极PNP型三极管电流从发射极流向集电极按材料分硅三极管热稳定性好，是常用的三极管锗三极管反向电流大，受温度影响较大，热稳定性差按工作频率分低频三极管工作频率比较低，用于直流放大，音频放大电路高频三极管工作频率比较高，用于高频放大电路按功率分小功率三极管输出功率小，用于功率放大器末前级大功率三极管输出功率大，用于功率放大器输出级按用途分放大管应用于模拟电路开关管应用于数字电路二、三极管的电流放大作用1、三极管的工作电压三极管要实现放大作用，必须满足一定的外部条件，即反射结正偏，集电结反偏。

（a）NPN型三极管UC＞UB＞UE（b）PNP型三极管UC＜UB＜UE2、三极管的电流放大作用实验电路：实验数据：实验数据的分析：电流关系说明IC=βIB集电极电流为基极电流的β倍，β一般为几十或几百，只要用很小的基极电流，就可以控制较大的基极电流。IE=IB+IC=(1+β)IB三个电流中，IE最大，IC其次，IB最小。IE和IC相差不大，它们远大于IB综合以上情况可以得出结论：（1）三极管电流放大作用的条件是：反射结正偏，集电结反偏。（2）三极管电流放大作用的实质是：用较小的基极电流控制较大的集电极电流三、三极管的特性曲线实验电路：1、输入特性输入特性曲线是指在UCE一定的条件下，加在三极管基极与发射极之间的电压UBE和基极电流IB之间的关系曲线，只有发射结的正向电压UBE大于死区电压（硅管0.5V，锗管0.3V）时，才产生基极电流IB，这时三极管处于放大状态，发射结的两端的电压UBE大于死区电压（硅管0.7V，锗管0.5V）.

2、输出特性输出特性曲线是指在IB一定的条件下，三极管集电极与发射极之间的电压UCE和集电极电流IC之间的关系曲线。三极管的输出特性曲线分为截止区、放大区和饱和区三个区域，在放大区域内，有一个特定的基金极电流，就有一个特定的集电极电流，实现基极对集电极的控制。(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。C极与E极之间等效电阻相当于一只可变电阻，电阻的大小受基极电流大小的控制，基极电流越大C极与E极之间等效电阻越小。（2）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。C极与E极之间等效电阻很大，相当于开路。（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。C极与E极之间等效电阻很小，相当于短路。三极管有三种工作状态，不同的电子电路三极管的工作工作状态不同。在模拟电路中，三极管大多工作在放大状态，作为放大管使用；在数字电路中，三极管大多工作在饱和和截止状态，作为开关管使用。综上所述：四、三极管的主要参数1、电流放大倍数hFE和（1）共射极直流电流放大系数hFE（2）共射极交流电流放大系数同一只三极管，在相同的条件下hFE≈，应用中不再区分，均用表示，选管时，应该恰当，值太小，放大作用差，值太大，性能不稳定，通常用为30∽100之间的管子。2、反向饱和电流（1）集电极和基极之间的反向饱和电流ICBO小功率锗管ICBO

约为几微安；硅管的ICBO

小，有的为纳安数量级。（2）集电极和发射极之间的反向饱和电流ICEO当b开路时，c和e之间的电流。hFE值愈大，则该管的ICEO

也愈大。3、极限参数（1）集电极最大允许电流ICM当IC过大时，三极管的

值要减小。在IC=ICM时，

值下降到额定值的三分之二。（2）集电极最大允许耗散功率PCM将IC与UCE乘积等于规定的PCM值各点连接起来，可得一条双曲线。ICUCE<PCM为安全工作区，ICUCE>PCM为过损耗区。外加在三极管各电极之间的最大允许反向电压。U(BR)CEO：基极开路时，集电极和发射极之间的反向击穿电压。U(BR)CBO：发射极开路时，集电极和基极之间的反向击穿电压。

（3）极间反向击穿电压安全工作区同时要受PCM、ICM和U(BR)CEO限制。例题1、如图2-26所示各三极管电极实测电位数据，分析各管的材料、管型及三极管所处的工作状态？（a）（b）（c）（d）（e）解：分析发射结的电压（基极与发射极之间的电压差）可以判断材料，从电路符号上判断管型，从发射结和集电极结的偏置状态来判断工作状态。所以：（a）NPN型锗材料、放大状态（b）PNP型硅材料、放大状态（c）NPN型硅材料、截止状态（d）PNP型锗材料、放大状态（e）NPN型硅材料、饱和状态五、识别、检测三极管1、常见三极管的外形半导体器件型号命名方法：第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分用数字表示器件的电极数目用字母表示器件的材料和极性用字母表示器件的类型、特征用数字表示器件序号用字母表示器件规格号符号意义符号意义符号意义符号意义2二极管AN型锗P普通管A高频大功率BP型锗W稳压管D低频大功率CN型硅Z整流管G高频小功率DP型硅U光电器件X低频小功率3三极管APNP型锗K开关管CS场效应器件BNPN型锗V微波管T半导体闸流管CPNP型硅L整流堆DNPN型硅S隧道管BT半导体特殊器件E化合物FH复合管金封大功率管：3DD15D塑封三极管：5630、CR3AM、C3834、K428塑封小功率管片状塑封大功率管金封小功率管部分三极管的型号、电极极性2、用万用电表的R×1K档检测三极管

（1）找基极：

用万用电表的Rx100或者R×1K档检测两只不知型号的三极管每两极间的正反向电阻并判断三个电极及管型。（先测一只）理论根据：三极管的二极管等效图如下图设其中的一极为基极，分别测量它与另两极间的正反向电阻：将黑表笔接在假设的基极上，将红表笔分别接到另两个管脚上，①若测得电阻值同为很小(指针向右偏转大。若交换表笔重测阻值应同为很大)，则假设正确，并且为NPN型三极管；②若测得电阻值同为很大(指针向右偏转小或基本不偏转。若交换表笔重测阻值应同为很小)，则假设正确，并且为PNP型三极管；如果用上述方法找不到基极，是何原因？有两种可能：三极管损坏或者被测器件不是普通三极管。检测方法：注意:不要将万用表打在10K档，因为这样有可能损坏高频小功率三极管！理论根据：三极管的电流放大原理，参考下面的电路图黑笔接在假定的集电极上，红笔接在假定的发射极上，并将100K电阻跨接在基极和假定的集电极之间，跨接电阻后指针的偏转角度明显变大，则假设正确。交换两表笔重复此过程，如果也有上述现象，则以偏转较大的一次为准。注：C、E极间的100K电阻可用手指头电阻（还可用舌头电阻）代替，但不能使C、E极直接接触。NPN型管，跨接电阻后，指针偏转较大时，红表笔接的是e极，黑表笔接的是c极。PNP型管，跨接电阻后，指针偏转较大时，红表笔接的是c极，黑表笔接的是e极。（2）区分C极和E极检测方法：击穿：某两极间正反向电阻都很小；断路：某两极间正反向电阻都为无穷大；短路：某两极间正反向电阻都为零；穿透电流过大：C、E间电流很大（即测量C、E间电阻时，表针向右偏转很大，电阻值很小）。（3）三极管的常见故障3、请开始实验： ①判断三极管的基极、型号 ②确定三极管的三个电极③确定三极管的好坏及故障类别 ④测量β、ICEO完成表2-9、表2-10表2-8三极管的识别型号9013901490153AX313DG6电路符号管子类型管脚图表2-9三极管的测量数据记录（R×1K）型号RbeRbcRce管子类型管脚图质量一、放大电路的定义

1、定义：能把微弱的电信号放大，转换成较强的电信号的电路称为放大电路，简称放大器。

◆知识链接2共射极基本放大电路

2、放大器的输入、输出波形图

二、放大电路的基本参数

1、放大倍数放大倍数是衡量放大电路放大能力的指标，用字母A表示。1）电压放大倍数：输出电压有效值Uo（或变化量uo）与输入电压有效值Ui（或变化量ui）的比。注意：A是一个比值，没有单位2）电压增益GU：放大倍数的对数值，常用分贝（dB）来度量。3）电流增益、功率增益表例：某交流放大电路的输入电压是200mV，输出电压为2V，求该放大电路的电压放大倍数和电压增益。解：（1）根据，电压放大倍数为（2）根据

，电压增益为2、输入电阻、输出电阻1）、输入电阻ri：在输入端信号源之后看进去所看到的等效电阻，其数值于输入电压与电流之比。

即

注意：从放大电路的性能来说，ri以大为好（ri越大，放大电路受信号源的影响越小，信号源输出的电信号几乎全部送入电路进行放大，减少了信号的损耗。）。2)输出电阻r０：在输出端负载之前看进出所看到的等效电阻。其数值等于输出电压与输出电流之比,如图3-11。即：注意：从放大电路的性能来说，r０越小越好（r０越小，放大电路的负载能力越强）3、通频带放大电路能够较好地放大的信号的某段频率，如下图，其中1)

fH称上限频率，当输入信号的频率大于fH时，放大电路便不能将它较好地放大；2)fL称下限频率，当输入信号的频率小于fL时，放大电路边不能将它较好的放大；3）fbw的范围称放大电路的中频区，是放大电路能够放大信号的频率范围，fbw越大表示放大电路对信号的适应能力越强。三、共射极基本放大电路

（一）基本放大电路的组成各种符号的含义：大写物理量符号大写下标(大写字母大写脚标/两个 都大写)：静态直流量。如IB为基极直流电流2)大写物理量符号小写下标(大写字母小写脚标/前大 后小)：交流有效值。如Ib为基极交流电流的有效值3)小写物理量符号小写下标(小写字母小写脚标/两个 都小写)：交流量。如ib为基极交流电流4)小写物理量符号大写下标(小写字母小写脚标/前小 后大)：总瞬时量。如iB=ib+IB（二）基本放大电路的工作原理

1、设置静态工作点的必须性1)放大电路的静态工作点a)静态：放大电路输入端未加入交流信号（即Ui=0）时的工作状态。b)当Ec、Rc、Rb确定后，IB、Ic、UBE和UCE便确定，它们对应在三极管的输入和输出特性曲线上一点Q，如下图，则Q点便称静态工作点，Q点对应得上述四个量分别用IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ表示。一个放大器必须设置静态工作点Q，这时放大器能不失真的放大交流信号的前提。Q点的设置：IBQ一般选在输入特性曲线的线性区中间为宜。（a）输入特性曲线上的Q点（a）输出特性曲线上的Q点2、基本放大电路的原理

1)无信号输入时放大器的工作情况当输入信号Ui=0时，放大电路处于静态。此时静态工作点Q为3)共发射极放大电路的作用：电流放大、电压放大、电压倒相2)有信号输入时放大器的工作情况当输入Ui不等于0，放大电路处于动态。输入输出波形如下图4)共发射极放大电路各极的电压、电流波形如图（三）基本放大电路的分析方法1、近似估算法直流通路和交流通路近似估算法需要用直流通路和交流通路来分析1)直流通路a)即当Ui=0时，放大电路在电源Ec的作用下，直流分量所流过的路径。b)直流通路的画法：电容视为断路，如下图c)用途：在分析放大电路的静态工作点时用2)交流通路a)即当时，交流电流所流过的路径。b)交流电路的画法：电容、电源视为短路，如下图c)用途：在分析放大电路的动态性能时用2、用图解法分析放大电路的性能

在三极管的输出特性曲线上作图，直观分析放大电路的静态工作点，交流信号波形的大小和失真等。（1）截止失真截止失真是放大信号进入截止区而产生的失真。若Ｑ点较小，即Ｑ点在交流负载线上的位置过低，如图中的QB点。当输入的信号较大时，信号的负半周期就有一部分进入截止区，使ic的负半周期和输出电压uce的正半周期被削掉一部分（如上图），从而产生失真。解决办法：Ａ、减少偏置点阻Ｒb的值――使IBQ增大，使Ｑ点适当向上移。B、适当限制输入信号的幅度（2）饱和失真饱和失真是放大信号进入饱和区而产生的的失真。若Ｑ点过大，即Ｑ点在交流负载线上过高，如图中的ＱＡ，虽然ib波形没有失真，但ic的正半周期和输出电压uce的负半周期的一部分进入饱和区而被削掉，产生饱和失真。解决办法：Ａ、减少偏置点阻Ｒb的值――使IBQ减少，Ｑ点适当向下移。B、减少Ｒc

――使直流负载线的斜率增大，Ｑ点向右移而脱离饱和区。3、微变等效电路分析法1)三极管的微变等效电路，图中：

2)用微变等效电路法分析放大电路的动态性能A)等效电路分析步骤用微变等效电路法分析放大电路的动态性能，即计算动态指标Ａu、ri、r0，其步骤如下：a)画出放大电路的交流通路b)在交流通路的基础上画出放大电路的微变等效电路c)根据微变等效电路列方程，计算电路的Ａu、ri、ro

放大电路的微变等效电路：B)计算动态指标： a)计算电压放大倍数（式中）式中的“—”表示输入电压与输出电压反相，由上式知，当电路空载时（即当时），，即接入负载后电压放大倍数下降了。b)计算输入电阻ri

放大电路的输入电阻ri即是从信号源之后往放大电路输入端看进去时所看到的输入回路的等效电阻。由放大电路的微变等效电路知，此时看到的电阻是Rb和rbe的并联，所以ri=Rb//rbe

当Rb>>rbe（一般认为Rb>10rbe）时,ri≈rbec)计算输出电阻r0

放大电路的输出电阻r0就是从负载电阻之前往回看输出回路时所看到的电阻。由放大电路的微变等效电路知，此时看到的电阻只有Rc所以r0=Rc。例：如下图所示的基本放大电路,已知三极管的β=50,rbe=1kΩ，Rb=2001kΩ，Rc=2kΩ，试求：（1）空载时的电压放大倍数；（2）负载RL=21kΩ时的放大倍数；（3）输入电阻ri；（4）输出电阻ro四、放大电路的偏置电路

1、温度对静态工作点的影响T↑→β↑→穿透电流ICEO↑(温度每升高1摄氏度，ICEO增大一倍)→IC↑→UCE↓=>导致静态工作点不稳定所以在温度变化时，如果能设法使IC维持稳定，就可解决工作点不稳定的问题。2、分压式偏置电路在下