电工电子技术基本放大电路详解演示

（优选）电工电子技术基本放大电路详解当前第1页\共有189页\编于星期六\10点9.1双极型晶体管晶体管又称半导体三极管晶体管是最重要的一种半导体器件之一，它的放大作用和开关作用，促使了电子技术的飞跃。当前第2页\共有189页\编于星期六\10点晶体管图片当前第3页\共有189页\编于星期六\10点一、基本结构晶体管的主要类型(1)根据结构分为:NPN型和PNP型(2)根据使用的半导体材料分为:硅管和锗管当前第4页\共有189页\编于星期六\10点一、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：BECEBCNPN型晶体管PNP型晶体管当前第5页\共有189页\编于星期六\10点基区：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：面积最大当前第6页\共有189页\编于星期六\10点二、工作状态1.放大状态BECNNP发射结正偏、集电结反偏PNP管：发射结正偏VB<VE集电结反偏VC<VB从电位的角度看：NPN管：发射结正偏VB>VE集电结反偏VC>VB

EBRBECRC即:VC>VB>VE即:VC<

VB<

VE当前第7页\共有189页\编于星期六\10点二、工作状态1.放大状态发射结正偏、集电结反偏PNP管：发射结正偏VB<VE集电结反偏VC<VB从电位的角度看：NPN管：发射结正偏VB>VE集电结反偏VC>VB

即:VC>VB>VE即:VC<

VB<

VE

CTEB++

+－CTEB+－－－当前第8页\共有189页\编于星期六\10点晶体管电流放大的实验电路设EC=6V，改变可变电阻RB,则基极电流IB、集电极电流IC和发射极电流IE都发生变化，测量结果如下表：1).各电极电流关系及电流放大作用mAAVVmAICECIBIERB+UBE+UCEEBCEB3DG100当前第9页\共有189页\编于星期六\10点晶体管电流测量数据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)IE=IB+IC符合基尔霍夫定律(2)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。当前第10页\共有189页\编于星期六\10点2)晶体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。

基区接电源正极，基区激发的价电子不断被电源拉走，补充空穴形成电流IBE。进入P区的电子少部分与基区的空穴复合，多数扩散到集电结。集电结反偏，阻挡集电区电子向基区扩散，但是它将从基区扩散来的电子拉入集电区，形成电流ICE。集电结反偏，有少子形成的反向电流ICBO。当前第11页\共有189页\编于星期六\10点2)晶体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

ICICE0当前第12页\共有189页\编于星期六\10点IB微小的变化，会产生IC很大的变化。IC

=βIB

。0＜UCE＜UCC，

UCE

=UCC－RC

IC

。晶体管相当于通路。3)特点当前第13页\共有189页\编于星期六\10点特点：

IB↑,IC基本不变。IC≈UCC

/RC。UCE≈0。晶体管相当于短路。条件:发射结正偏,集电结正偏。IB↑,IC

↑UCE=(UCC－RCIC)↓

ICM=UCC/RC

2.饱和状态电路图NPNB

E

CRCUCCUBBRBIEICIBCERCUCC饱和状态时的晶体管当前第14页\共有189页\编于星期六\10点特点：

IB=0IC=0UCE=UCC

晶体管相当于开路。3.截止状态条件:发射结反偏,集电结反偏。电路图CERCUCC截止状态时的晶体管NPNB

E

CRCUCCUBBRBIEICIB当前第15页\共有189页\编于星期六\10点晶体管处于放大状态。

[例9.1.1]图示电路，晶体管的=100，求开关S合向a、b、c时的IB、IC

和UCE，并指出晶体管的工作状态（忽略UBE）。[解](1)开关S合向a时

UBB1RB15

500×103

IB==A=0.01mAUCC=15V

UBB1=5V

UBB2=1.5VRB1=

500kRB2=

50kRC=

5kUBB1SBCERCUCCRB1UBB2RB2abcIC=IB=100×0.01mA=1mAUCE=UCC－RCIC

=(15－5×103×1×10－3)V=10V当前第16页\共有189页\编于星期六\10点

(3)开关S合向c时UCCRC15

5×103

IC==A=3mAUBB1SBCERCUCCRB1UBB2RB2abcUBB1RB25

50×103

IB==A=0.1mA

(2)开关S合向b时IBS＜IB

晶体管处于饱和状态。UCE=0V晶体管处于截止状态。

IB=0，IC=0，UCE=UCC=15V

当前第17页\共有189页\编于星期六\10点三、特性曲线即晶体管各电极电压与电流的关系曲线，是晶体管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）直观地分析晶体管的工作状态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当前第18页\共有189页\编于星期六\10点发射极是输入回路、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++––––++当前第19页\共有189页\编于星期六\10点1.输入特性特点:非线性正常工作时发射结电压：NPN型硅管

UBE0.7VPNP型锗管

UBE0.3V3DG100晶体管的输入特性曲线O0.40.8IB/AUBE/VUCE≥1V60402080死区电压：硅管0.5V，锗管0.2V。当前第20页\共有189页\编于星期六\10点2.输出特性共发射极电路ICEC=UCCIBRB+UBE+UCEEBCEBIC/mAUCE/V100µA80µA60µA40µA20µA

O3691242.31.5321IB=03DG100晶体管的输出特性曲线在不同的IB下，可得出不同的曲线，所以晶体管的输出特性曲线是一组曲线。当前第21页\共有189页\编于星期六\10点2.输出特性IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O放大区晶体管有三种工作状态，因而输出特性曲线分为三个工作区。(1)放大区

IC=IB

发射结正偏，集电结反偏当前第22页\共有189页\编于星期六\10点IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O（2）截止区IB＝0以下区域为截止区，有IC0

。发射结反偏，集电结反偏截止区IB=0时,IC=ICEO(很小)。(ICEO<0.001mA)对NPN型硅管，当UBE<0.5V时,即已开始截止,为使晶体管可靠截止,常使UBE

0。截止时,集电结也处于反向偏置(UBC<

0),此时,IC0,UCEUCC。当前第23页\共有189页\编于星期六\10点IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O饱和区（3）饱和区

在饱和区，IBIC，发射结正偏，集电结正偏。

硅管UCES0.3V，

锗管UCES0.1V。

UCES≈0，ICS

UCC/RC

。饱和时：IB>IBS当前第24页\共有189页\编于星期六\10点当晶体管饱和时，UCE

0，发射极与集电极之间如同一个开关的接通，其间电阻很小；当晶体管截止时，IC

0，发射极与集电极之间如同一个开关的断开，其间电阻很大，可见，晶体管除了有放大作用外，还有开关作用。当前第25页\共有189页\编于星期六\10点四、主要参数1.电流放大系数，静态（直流）电流放大系数动态（交流）电流放大系数当晶体管接成共发射极电路时，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。当前第26页\共有189页\编于星期六\10点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+–EC3.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。晶体管的温度特性较差。当前第27页\共有189页\编于星期六\10点4.集电极最大允许电流ICM5.集-射极反向击穿电压U(BR)CEO集电极电流IC上升会导致晶体管的值的下降，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，晶体管就会被击穿。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取决于晶体管允许的温升，消耗功率过大，温升过高会烧坏晶体管。

PC

PCM=ICUCE

硅管允许结温约为150C，锗管约为7090C。当前第28页\共有189页\编于星期六\10点ICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作区由三个极限参数可画出晶体管的安全工作区ICUCEO当前第29页\共有189页\编于星期六\10点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%。当前第30页\共有189页\编于星期六\10点本节题型1、判断管子类型：NPN，PNP；硅管，锗管。2、判断管子工作状态：放大，截止，饱和饱和：发射结正偏，集电结正偏，UBE>0，UBC>0,IB>IBS，放大：发射结正偏，集电结反偏，UBE>0，UBC<0,IB<IBS截至：发射结反偏，集电结反偏，UBE<0，UBC<0,IB=0当前第31页\共有189页\编于星期六\10点例：用直流电压表测某电路中三只晶体管的三个电极对地的电压，其数值如图所示。指出晶体管的E、B、C三个极，并说明该管是硅管还是锗管。1231231236V6V0V-2.3V-3V-0.7V5V5.7V-6V管的可见是NPN硅管。三个极：2为B；3为E；1为C管的管是NPN型硅管三个极：1为B；2为E；3为C解：管的管是PNP型锗管三个极：2为B；1为E；3为C当前第32页\共有189页\编于星期六\10点放大的概念:放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。

放大的实质:用小能量的信号通过晶体管的电流控制作用，将放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。

对放大电路的基本要求：1.要有足够的放大倍数(电压、电流、功率)。2.尽可能小的波形失真。另外还有输入电阻、输出电阻、通频带等其它技术指标。9.2

放大电路的工作原理当前第33页\共有189页\编于星期六\10点放大电路的目的是将微弱的变化信号不失真的放大成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表示，如图：uiuoAu当前第34页\共有189页\编于星期六\10点三种晶体管放大电路共射极放大电路共基极放大电路共集电极放大电路以共射极放大电路为例讲解工作原理一、放大电路的组成当前第35页\共有189页\编于星期六\10点一、放大电路的组成共发射极基本交流放大电路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE1、共发射极基本放大电路组成当前第36页\共有189页\编于星期六\10点2、基本交流放大电路各元件作用晶体管T--放大元件,iC=iB。要保证集电结反偏,发射结正偏,使晶体管工作在放大区。基极电源EB与基极电阻RB--使发射结处于正偏，并提供大小适当的基极电流。共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE当前第37页\共有189页\编于星期六\10点集电极电源EC--为电路提供能量。并保证集电结反偏。集电极电阻RC--将变化的电流转变为变化的电压。耦合电容C1、C2--隔离输入、输出与放大电路直流的联系，同时使信号顺利输入、输出。信号源负载共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE2、基本交流放大电路各元件作用当前第38页\共有189页\编于星期六\10点基本放大电路的简化画法：单电源供电时常用的画法共发射极基本电路+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE当前第39页\共有189页\编于星期六\10点上堂课回顾1、晶体管符号：BECEBCNPN型三极管PNP型三极管当前第40页\共有189页\编于星期六\10点上堂课回顾1、晶体管(1)IE=IB+IC符合基尔霍夫定律(2)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。

晶体管放大的外部条件：发射结正偏、集电结反偏+UBE

ICIEIB

CTEB+UCE当前第41页\共有189页\编于星期六\10点特点:非线性正常工作时发射结电压：NPN型硅管

UBE0.7VPNP型锗管

UBE0.3V3DG100晶体管的输入特性曲线O0.40.8IB/AUBE/VUCE≥1V60402080死区电压：硅管0.5V，锗管0.2V。上堂课回顾2.输入特性当前第42页\共有189页\编于星期六\10点IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O放大区晶体管有三种工作状态，因而输出特性曲线分为三个工作区。(1)放大区发射结正偏，集电结反偏;有电流放大作用,IC=βIB，输出曲线具有恒流特性。上堂课回顾3.输出特性当前第43页\共有189页\编于星期六\10点IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O（2）截止区IB＝0以下区域为截止区，有IC0

。截止区IB=0时,IC=ICEO(很小)。(ICEO<0.001mA)发射结反偏，集电结反偏；失去电流放大作用，IC≈0，晶体管C、E之间相当于开路。（开关断开）上堂课回顾当前第44页\共有189页\编于星期六\10点IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O饱和区（3）饱和区

在饱和区，IBIC

深度饱和时，

UCE≈0,ICS

UCC/RC发射结正偏，集电结正偏；失去放大作用，晶体管C、E之间相当于短路。（开关接通）上堂课回顾当前第45页\共有189页\编于星期六\10点上堂课回顾共发射极基本交流放大电路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE1、共发射极基本放大电路组成一、放大电路的组成当前第46页\共有189页\编于星期六\10点上堂课回顾单电源供电时常用的画法共发射极基本电路+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE基本放大电路的简化画法：当前第47页\共有189页\编于星期六\10点UBE、

IB—大写字母，大写下标，表示直流量(静态值)。ube、ib—小写字母，小写下标，表示交流瞬时值。uBE、iB—小写字母，大写下标，表示交、直混合量(总量)。Ube、Ib——大写字母，小写下标，表示交流分量有效值。符号规定当前第48页\共有189页\编于星期六\10点3、共射极放大电路的电压放大作用UBEIBICUCE无输入信号(ui

=0)时:uo=0uBE=UBEuCE=UCE+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtO当前第49页\共有189页\编于星期六\10点ICUCEOIBUBEO结论：(1)无输入信号电压时，晶体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。QIBUBEQUCEIC当前第50页\共有189页\编于星期六\10点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+uoIC3、共射放大电路的电压放大作用+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO当前第51页\共有189页\编于星期六\10点结论：(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静态分析当前第52页\共有189页\编于星期六\10点结论：(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当前第53页\共有189页\编于星期六\10点结论（1）交流信号的传输情况ui(即ube)ibiCu0（即uce）（2）电压和电流都含有直流分量和交流分量uBE=UBE+ubeuCE=UCE+uceiB=IBE+ibiC=IC+ic（3）输入信号电压ui和输出电压u0相位相反返回当前第54页\共有189页\编于星期六\10点(4)

ui的幅度过大或静态工作点不合适，将使工作点进入非线性区而产生非线性失真（饱和失真、截止失真）。(5)非线性失真的特点：饱和失真——输出电压波形的下半部被削平截止失真——输出电压波形的上半部被削平当前第55页\共有189页\编于星期六\10点放大电路实现放大的条件1.晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。2.正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。3.输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。4.输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容滤波只输出交流信号。当前第56页\共有189页\编于星期六\10点如何判断一个电路是否能实现放大？1.晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。2.正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。

如果已给定电路的参数，则计算静态工作点来判断；如果未给定电路的参数，则假定参数设置正确。3.信号能否输入到放大电路中。4.信号能否输出。与实现放大的条件相对应，判断的过程如下：当前第57页\共有189页\编于星期六\10点讨论从静态工作点的设置和微变等效电路上，判断各电路对输入的正弦交流信号ui有无放大作用，并说明原因。假设各电容对交流信号均可视为短路。ui幅度很小，在10mV以内。RB+ECREC1C2Tuiuo无放大作用静态IB、IC=0题1当前第58页\共有189页\编于星期六\10点RE+ECRCC1C2TuiuoCE无放大作用。输入信号通过直流电源对地短路题2当前第59页\共有189页\编于星期六\10点题3无放大作用。输入信号通过电容C3及直流电源对地短路RE+ECRCC1C2TuiuoCEC3RB当前第60页\共有189页\编于星期六\10点题4无放大作用。无RC，输出电压=0RE+ECC1C2TuiuoRB当前第61页\共有189页\编于星期六\10点题5RB+ECRCC1C2Tuiuo无放大作用。PNP三极管，无静态电流当前第62页\共有189页\编于星期六\10点题6PNP三极管，接负电源-ECICIEIB电解电容极性倒过来RB+ECRCC1C2Tuiuo++电解电容-EC++当前第63页\共有189页\编于星期六\10点有两种工作状态：静态——当输入信号为零时电路的工作状态静态时放大电路中只有直流分量。动态——有输入信号时电路的工作状态动态时电路中的信号为交、直流混合信号。放大电路的工作状态+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–当前第64页\共有189页\编于星期六\10点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放大电路的分析方法当前第65页\共有189页\编于星期六\10点1.直流通路和交流通路

放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。直流通路：只考虑直流信号的分电路。交流通路：只考虑交流信号的分电路。9.3放大电路的静态分析但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。一、静态工作点的确定

当前第66页\共有189页\编于星期六\10点例：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–iCiBiE当前第67页\共有189页\编于星期六\10点RBRCuiuORLRSes++–+––对交流信号(有输入信号ui时的交流分量)

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–iCiBiE当前第68页\共有189页\编于星期六\10点放大电路的静态分析分析方法：估算法、图解法。IB、IC、UCE

静态分析：确定放大电路的静态值:所用电路：放大电路的直流通路。当前第69页\共有189页\编于星期六\10点2、用放大电路的直流通路确定静态值根据电流放大作用当UBE<<UCC时，+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB由KVL:UCC=IBRB+

UBE由KVL:UCC=ICRC+

UCE所以UCE=UCC–

ICRC当前第70页\共有189页\编于星期六\10点例1：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当前第71页\共有189页\编于星期六\10点例2：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当前第72页\共有189页\编于星期六\10点3、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直流负载线方程当前第73页\共有189页\编于星期六\10点3、用图解法确定静态值直流负载线斜率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OQ点称为静态工作点当前第74页\共有189页\编于星期六\10点二、静态工作点的影响

1.当IB太小，Q点很低，引起后半周截止失真。2.当IB太大，Q点很高，引起前半周饱和失真。

※截止失真和饱和失真统称为非线形失真。UCEuCEOtIBiBOtICiCOtUCEuCEOtICiCOtIBiBOtuOOtuOOt截止失真饱和失真当前第75页\共有189页\编于星期六\10点9.4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。动态分析对象:各极电压和电流的交流分量。所用电路：放大电路的交流通路。计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。当前第76页\共有189页\编于星期六\10点一、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。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。当前第77页\共有189页\编于星期六\10点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对于小功率晶体管：rbe一般为几百欧到几千欧。一、微变等效电路法(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。IBUBEO当前第78页\共有189页\编于星期六\10点(2)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。O当前第79页\共有189页\编于星期六\10点ibicicBCEibib晶体管微变等效电路ube+-uce+-ube+-uce+-1.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。当前第80页\共有189页\编于星期六\10点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当前第81页\共有189页\编于星期六\10点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2.放大电路的微变等效电路ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSiirbeRBRCRLEBC+-+-+-RS当前第82页\共有189页\编于星期六\10点9.4放大电路的动态分析二、放大电路的主要性能指标

1.电压放大倍数Au其分贝值:|Au|(dB)=20lg|Au|定义：Uo

UiAu=

Uo

UiAu

=Uo

Ui绝对值:

|Au|=Uom

Uim=当输入信号为正弦交流信号时,当前第83页\共有189页\编于星期六\10点1.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当前第84页\共有189页\编于星期六\10点1.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。当前第85页\共有189页\编于星期六\10点2.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。因此一般总是希望得到较大的输入电阻。放大电路信号源+-+-当前第86页\共有189页\编于星期六\10点rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS例1：ri当前第87页\共有189页\编于星期六\10点rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSREri例2：当前第88页\共有189页\编于星期六\10点rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS例1：ri输入端断开，看进去的等值电阻。记ri简单方法：当前第89页\共有189页\编于星期六\10点rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例2ri记ri方法：输入端断开，看进去的等值电阻。当前第90页\共有189页\编于星期六\10点3.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，可以将它进行戴维宁等效，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+_当前第91页\共有189页\编于星期六\10点rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS例3：求ro的方法1(外加电压法):1)断开负载RL3)外加电压4)求外加2)令或当前第92页\共有189页\编于星期六\10点rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS例3：背记ro的方法：1)断开负载RL3）从输出端看进去2）除去信号源，电压源短接，电流源断开当前第93页\共有189页\编于星期六\10点rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE外加例4：外加电压法求ro当前第94页\共有189页\编于星期六\10点rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE例4：断开负载看进去方法求ro背记ro的方法：当前第95页\共有189页\编于星期六\10点四、放大电路的频率特性

阻容耦合放大电路由于存在级间耦合电容、发射极旁路电容及三极管的结电容等，它们的容抗随频率变化，故当信号频率不同时，放大电路的输出电压相对于输入电压的幅值和相位都将发生变化,这就产生了幅度失真和相位失真，统称频率失真。因此我们要研究放大电路频率特性。频率特性幅频特性：电压放大倍数的模|Au|与频率f的关系相频特性：输出电压相对于输入电压的相位移与频率f的关系当前第96页\共有189页\编于星期六\10点通频带f|Au

|0.707|Auo|fLfH|Auo|幅频特性下限截止频率上限截止频率耦合、旁路电容造成。晶体管结电容、

造成f–270°–180°–90°相频特性O当前第97页\共有189页\编于星期六\10点低频段：中频段:高频段：放大电路分低、中、高三个频段研究

在中频段可认为电容不影响交流信号的传送，放大电路的放大倍数与信号频率无关。(前面所讨论的放大倍数及输出电压相对于输入电压的相位移均是指中频段的)由于信号的频率较低，耦合电容和发射极旁路电容的容抗较大，其分压作用不能忽略。在低频段放大倍数降低和相位移越前的主要原因是耦合电容和发射极旁路电容的影响。由于信号的频率较高，耦合电容和发射极旁路电容的容抗比中频段还小，仍可视作短路。在高频段放大倍数降低和相位移滞后的主要原因是晶体管电流放大系数、极间电容和导线的分布电容的影响。当前第98页\共有189页\编于星期六\10点9.5双极型晶体管基本放大电路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。当前第99页\共有189页\编于星期六\10点+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB固定偏置放大电路当RB一经选定，IB就固定不变，因此称为固定偏置放大电路当前第100页\共有189页\编于星期六\10点固定偏置放大电路，简单、容易调整，但在温度变化、晶体管老化、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。当前第101页\共有189页\编于星期六\10点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。当前第102页\共有189页\编于星期六\10点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，甚至引起过热烧坏晶体管。O当前第103页\共有189页\编于星期六\10点一、共射放大电路（分压式偏置电路）RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IBRB1+UCCRCTRB2RE直流通路RE射极直流负反馈电阻CE交流旁路电容当前第104页\共有189页\编于星期六\10点一、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。VBI1＝I2＋IBI1I2IBRB1+UCCRCTRB2RE直流通路当前第105页\共有189页\编于星期六\10点一、分压式偏置电路1.稳定Q点的原理集电极电流基本恒定，不随温度变化。VBI1I2IBRB1+UCCRCTRB2RE直流通路当前第106页\共有189页\编于星期六\10点从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。参数的选择VBI1I2IBRB1+UCCRCTRB2RE直流通路当前第107页\共有189页\编于星期六\10点Q点稳定的过程VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–TUBEIBICVEICVB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。输入特性曲线当前第108页\共有189页\编于星期六\10点2.静态工作点的计算估算法:VBI1I2IBRB1+UCCRCTRB2RE直流通路ICIE当前第109页\共有189页\编于星期六\10点3.动态分析对交流：旁路电容CE

将RE

短路，RE不起作用旁路电容RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–uoRB1RCRLuiRB2交流通路当前第110页\共有189页\编于星期六\10点rbeRCRLR'B微变等效电路

和前面的固定偏置放大电路微变等效电路相同uoRB1RCRLuiRB2交流通路当前第111页\共有189页\编于星期六\10点例1:在图示放大电路中，已知UCC=12V,RC=6kΩ,RE1=300Ω，RE2=2.7kΩ，RB1=60kΩ，RB2=20kΩ

RL=6kΩ，晶体管β=50，UBE=0.6V,试求:(1)静态工作点IB、IC及

UCE；(2)画出微变等效电路；(3)输入电阻ri、ro及Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL++++UCCuiuo++––RE2当前第112页\共有189页\编于星期六\10点解:(1)由直流通路求静态工作点。直流通路RB1RCRB2RE1+UCCRE2+–UCEIEIBICVB当前第113页\共有189页\编于星期六\10点(2)由微变等效电路求Au、ri、

ro。微变等效电路rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE当前第114页\共有189页\编于星期六\10点二、共集放大电路因从发射极输出，所以称射极输出器。因对交流信号而言，集电极是输入与输出回路的公共端，所以是共集电极放大电路。

RB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS当前第115页\共有189页\编于星期六\10点1、静态分析直流通路+UCCRBRE+–UCE+–UBEIEIBICRB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS当前第116页\共有189页\编于星期六\10点RB+UCCC1C2RERLuiuoRBRERLuiuo交流通道共集电极2、动态分析当前第117页\共有189页\编于星期六\10点RBRERLuiuo交流通道rbeRERLRB微变等效电路当前第118页\共有189页\编于星期六\10点2、动态分析(1)电压放大倍数

电压放大倍数Au1且输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。微变等效电路rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE当前第119页\共有189页\编于星期六\10点rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE(2)输入电阻射极输出器的输入电阻高，对前级有利。ri与负载有关当前第120页\共有189页\编于星期六\10点rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE(3)输出电阻射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。所谓带负载能力强，是指当负载变化时，放大倍数基本不变。当前第121页\共有189页\编于星期六\10点共集电极放大电路(射极输出器)的特点：1.电压放大倍数小于1，约等于1;2.输入电阻高；3.输出电阻低；4.输出与输入同相。当前第122页\共有189页\编于星期六\10点射极输出器的应用主要利用它具有输入电阻高和输出电阻低的特点。1.因输入电阻高，它常被用在多级放大电路的第一级，可以提高输入电阻，减轻信号源负担。2.因输出电阻低，它常被用在多级放大电路的末级，可以降低输出电阻，提高带负载能力。3.利用ri大、ro小以及Au1的特点，也可将射极输出器放在放大电路的两级之间，起到阻抗匹配作用，这一级射极输出器称为缓冲级或中间隔离级。当前第123页\共有189页\编于星期六\10点RB1RC+UCC＋uo

－＋ui

－CBC2＋＋RB2RE＋C1三、共基放大电路1.电路结构2.静态分析

IC=βIB

UCE=UCC－RC

IC－REIE

≈UCC－(RC＋RE)ICRB2RB1＋RB2

UB=UCC

RB1RC+UCCRB2REIB

=

11＋

IE共基放大电路共基放大电路的直流通路当前第124页\共有189页\编于星期六\10点3.动态分析

IiRERC＋Uo

－＋Ui

－IoBEC+_USRSRB1RC+UCC＋uo

－＋ui

－CBC2＋＋RB2RE＋C1RL

IbIiRERC＋Uo

－＋Ui

－IoBECrbe

β

Ib共基放大电路的交流通路共基放大电路共基放大电路的微变等效电路当前第125页\共有189页\编于星期六\10点Au=Uo

UiRL

rbe=′ro

UOC

ISC==RCri

Ui

Ii=rbe1＋

=RE∥

其中：RL=RC∥RL

′+_USRSRL

IbIiRERC＋Uo

－＋Ui

－IoBECrbe

β

Ib共基放大电路的微变等效电路当前第126页\共有189页\编于星期六\10点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9.8多级放大电路当前第127页\共有189页\编于星期六\10点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+––T1T2当前第128页\共有189页\编于星期六\10点

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。1、静态分析当前第129页\共有189页\编于星期六\10点2.动态分析

US+_RSRL＋UO

－Io

IbIoIc

Ib＋Ui

－rbe

IbRE2RB

Ii

Ib

IirbeRB1RCRB2RB1RC＋ui

－C1C2＋＋RB2RE1CE＋RB3+UCC＋uO

－C3＋RE2微变等效电路阻容耦合当前第130页\共有189页\编于星期六\10点⑴Au=Au1×Au2

其中：RL1=ri2,

⑵ri=ri1⑶ro=ro2

′RL1=RC1∥ri2。US+_RSRL＋UO

－Io

IbIoIc

Ib＋Ui

－rbe

IbRE2RB

Ii

Ib

IirbeRB1RCRB2阻容耦合放大电路，只能放大交流信号，无法传递直流信号。微变等效电路当前第131页\共有189页\编于星期六\10点1.静态分析

前后级静态工作点相互影响，相互制约；不能独立设置。2.动态分析

分析方法同直接耦合放大电路。可以放大直流信号。3.零点漂移

二、直接耦合

RB1RC＋ui

－C1＋RB2RE1RB3+UCC＋uo

－RE2直接耦合当前第132页\共有189页\编于星期六\10点[例9.6.1]如图所示放大电路,已知RB1

=33k，RB2

=RB3

=10k,RC=2k,RE1

=RE2

=1.5k,两晶体管的1=2=60,rbe1

=rbe2

=0.6k。求总电压放大倍数。RL1

=ri2

[解]第一级为共射放大电路,它的负载电阻即第二级的输入电阻。=RB3∥[rbe2＋(1＋2)RE2]RB1RC＋ui

－C1C2＋＋RB2RE1CE＋RB3+UCC＋uO

－C3＋RE2当前第133页\共有189页\编于星期六\10点=k10×[0.6×(1＋60)×1.5]10＋[0.6×(1＋60)×1.5]=8.46k=k2×103×8.46×1032×103＋8.46×103=1.62kAu1

=－

1RL1

rbe′1.620.6=－60×

=－162

第二级为共集放大电路,可取Au

=1，Au

=Au1×Au2=－162×1

=－162

RL1=RC∥RL1′RL1=RB3∥[rbe2＋(1＋2)RE2][解]当前第134页\共有189页\编于星期六\10点直接耦合：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––++RE29.9差分放大电路当前第135页\共有189页\编于星期六\10点2.零点漂移零点漂移：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当前第136页\共有189页\编于星期六\10点零点漂移的危害：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。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。差分放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。当前第137页\共有189页\编于星期六\10点一、工作原理电路结构对称，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。差分放大原理电路

+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T2两管基极输入，输出取自两管集电极之间。两管静态工作点相同当前第138页\共有189页\编于星期六\10点1.零点漂移的抑制uo=VC1－VC2

=0uo=(VC1+VC1

)－(VC2+

VC2)=0静态时，ui1

=

ui2

=0当温度升高时ICVC（两管变化量相等）对称差分放大电路对两管所产生的同向漂移都有抑制作用。+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T2IC1=IC2；VC1=VC2当前第139页\共有189页\编于星期六\10点2.有信号输入时的工作情况两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出电压为零，即对共模信号没有放大能力（理想状态）。(1)共模信号

ui1=ui2大小相等、极性相同+UCCuoRCRB2T1RB1