电工电子技术第四章

1、4.1.1 4.1.1 半导体与半导体与PNPN结结（1 1）导体、半导体和绝缘体）导体、半导体和绝缘体 1.1.概念概念 光照光照导电能力导电能力用于光敏元件用于光敏元件 掺杂掺杂导电能力导电能力 制成制成P P型、型、N N型半导体。型半导体。(3) (3) 常用的半导体材料常用的半导体材料锗锗 GeGe硅硅 Si142-8-4Si价电子价电子322-8-18-42.2.本征半导体本征半导体sisisisi最外层最外层八个电八个电子的稳子的稳定结构定结构共价键内的共价键内的价电子对价电子对共价键共价键 本征激发（热激发）本征激发（热激发）自由电子自由电子本征激发成对产生本征激发成对产生空穴

2、空穴 +4+4+4+4自由电子自由电子空穴空穴束缚电子束缚电子受到受到激发激发 两种载流子两种载流子 在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。多余电子多余电子 N N型半导体（电子半导体）型半导体（电子半导体）本征半导体中掺入微量的五价元素磷本征半导体中掺入微量的五价元素磷多数载流子多数载流子自由电子自由电子少数载流子少数载流子空穴空穴P+sisisi硅晶体中掺磷出现自由电子硅晶体中掺磷出现自由电子磷磷 P

3、P152-8-5p+空穴空穴 P P型半导体（空穴半导体）型半导体（空穴半导体）少数载流子少数载流子自由电子自由电子B-sisisi硅晶体中掺硼出现空穴硅晶体中掺硼出现空穴52-3硼硼 B BBP P型半导体示意图：型半导体示意图：（3 3）PNPN结的形成结的形成 P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体+E空间电荷区空间电荷区 PN结结P型半导体型半导体N型半导体型半导体+4. PN4. PN结的单向导电性结的单向导电性 内电场被内电场被削弱，多削弱，多子的扩散子的扩散加强能够加强能够形成较大形成较大的扩散电的扩散电流。流。P型半导体型半导体N型半导体型半导体+PNPN结结变薄变薄PN

4、结正向偏置结正向偏置PN结反向偏置结反向偏置P型半导体型半导体N型半导体型半导体+PNPN结变厚结变厚内电场内电场内电场被内电场被加强，多加强，多子的扩散子的扩散受抑制。受抑制。少子漂移少子漂移加强，但加强，但少子数量少子数量有限，只有限，只能形成较能形成较小的反向小的反向电流电流4.1.2 4.1.2 半导体二极管半导体二极管1.1.基本结构及符号基本结构及符号D阳极阳极P P 阳极阳极 阳极阳极 阳极阳极阴极阴极N 阴极阴极 阴极阴极 阴极阴极2 2. . 伏安特性伏安特性UI+-+-死区电压：死区电压： 硅管硅管0.5V，锗管锗管0.2V。死区死区UBRUD导通压降导通压降UD: 硅管硅

5、管0.60.7V， 锗管锗管0.20.3V。UBR 反向击穿电压反向击穿电压外加电压外加电压UBR 时，反向电流急剧增加，二极管反相击穿。时，反向电流急剧增加，二极管反相击穿。 温度升高二极管温度升高二极管, ,正向压降减小正向压降减小C75 DUUIoUBRUDIDC20 温度升高二极管反向电流增大温度升高二极管反向电流增大温度温度少数载流子少数载流子反向反向电流电流温度每升高温度每升高1010C C反向反向电流增大一倍。电流增大一倍。3.3.二极管的主要参数二极管的主要参数 IDM 二极管长期工作时，允许通过的最大正向平均电二极管长期工作时，允许通过的最大正向平均电流。使用时，若电流超过这

6、个值，将使流。使用时，若电流超过这个值，将使PN结过热，把结过热，把管子烧坏。管子烧坏。 管子不被击穿所允许的最大反向电压。这个参数是二极管子不被击穿所允许的最大反向电压。这个参数是二极管反向击穿电压的一半（或三分之二），若反向电压超过管反向击穿电压的一半（或三分之二），若反向电压超过这个值，管子有击穿的危险这个值，管子有击穿的危险。 4.4.理想二极管的等效特性理想二极管的等效特性( (开关特性开关特性) ) +-UD0二极管接反向电压，相当于打开的开关，二极管截止，反二极管接反向电压，相当于打开的开关，二极管截止，反向电流为零。向电流为零。反向截止反向截止+-ID0例例3K6VD12VAB

7、+-解：解：例例6V12V3KD1BD2AD1 导通，导通，UD1= 0， D2 截止截止电压电压UAB = 0VB12VD2D13K6VA3V例例D1 优先导通，优先导通，UD1= 0，解：解：解：解：-6V-3V，D2 截止截止电压电压UAB = -3V4.1.3 4.1.3 二极管的应用二极管的应用1.1.限幅电路：限幅器的功能就是限制输出电压的幅度。限幅电路：限幅器的功能就是限制输出电压的幅度。电路如图。已知电路如图。已知 ui = 10sint（V），且），且E = 5V，试分析工作原理，并作出输出电压试分析工作原理，并作出输出电压uo的波形。的波形。例例Eui RD uo5V10V

8、otuio5V tuoui E， D 截止，截止，uR= 0， 输出输出uo = ui ui E，D导通，导通，uD= 0， 输出输出uo = E2. 二极管整流二极管整流图示两个电路。已知图示两个电路。已知 ui = 10sint（V），），试画出输出电试画出输出电压压uo的波形。的波形。例例ui RD （a）uoui RD （b）uo10Votui-10Votui10Votui10Votui10Votui 图图(a) ui0， D 导通，导通，uo= 0， ui0， D 截止，截止，uo= ui 图图(b) ui0， D导通，导通，uo= ui， ui0， D截止，截止，uo= 03. 二

9、极管的检波二极管的检波电路中电路中RC构成微分电路已知构成微分电路已知ui的波形，试画出输出电压的波形，试画出输出电压uo的波形。的波形。例例uoRRLuiuRCDtttuiuRuoooot1t2解：解：t = 0 时，时，uR为正脉冲为正脉冲t = t1 时，时，u uR R为负脉冲为负脉冲t = t2 时，时，u uR R为正脉冲为正脉冲 u uR R0 0 时，时，D D截止截止输出输出uo = 0uR0 时，时，D导通导通输出输出uo = uR 负脉冲负脉冲4.4.二极管的箝二极管的箝位和位和隔离应用隔离应用例例FAB-12V0V+3VDARDBUA UB， DA先导通，先导通， DA

10、起起箝位作用，使箝位作用，使UF=3V。UB UF ，DB截止，截止， 将将UB与与UF隔离隔离DA 、DB，为理想二极管为理想二极管 解：解：4.1.4 4.1.4 特殊二极管特殊二极管1.1.稳压二极管稳压二极管-+DZ符号符号面接触型硅二极管，工面接触型硅二极管，工作在反相击穿状态。作在反相击穿状态。正向特性与普通硅二极管相同正向特性与普通硅二极管相同II0 0，反向截止，反向截止特性陡直，电压基本不变，具有稳定电压作用特性陡直，电压基本不变，具有稳定电压作用动态电阻：动态电阻：UIUZminIZminIZmax UZ IZoaUZmaxbZZIUZr 过热烧坏过热烧坏PN结结ZmaxZ

11、II UIUZminIZminIZmax UZ IZoaUZmaxb稳压管的稳压值稳压管的稳压值 r rz z越小，稳压越好越小，稳压越好 温度变化温度变化1 1C C，稳压值变化的百分数。，稳压值变化的百分数。ZZIUZr （4）稳定电流稳定电流IZ、最大稳定电流、最大稳定电流Izmax使用时稳压管的电流要大于使用时稳压管的电流要大于IZ，小于最大稳定电流，小于最大稳定电流Izmax（5）最大允许功耗最大允许功耗PZM稳压管不发生热击穿的最大功率损耗稳压管不发生热击穿的最大功率损耗 稳压管在稳压管在UZ4V时时, ,有负温度系数有负温度系数, , UZ 6V时，时，有正温度系数有正温度系数,

12、 , U在在5V左右时，左右时，温度系数温度系数 最小。最小。maxZZZMIUP 图示电路中，图示电路中，DZ1的的UZ1=8.5V，DZ2的的UZ2=5.5V，正向正向压降均为压降均为UD= 0.5V，试求图中输出电压，试求图中输出电压Uo。（a）UODZ1DZ2R 20VR （b）UODZ1DZ220V（c）20VUODZ1 DZ2R（d）20VUODZ1 DZ2R解：解：+-+-+-+-+-+-+-+-例例9V5 . 05 . 8UUUDZ1O 14V5 . 55 . 8UUUZ2Z1O 5.5VUUZ2O 0.5VUUDO 图示电路中，图示电路中，DZ的的UZ=10V，IZmax=8

13、mA，试求电流试求电流IZ ，是否超过，是否超过IZmax ? ?如果超过，怎么办如果超过，怎么办? ?（已知：（已知：E=20V R1=900 R2=1100)DZE+-R1IZR2I1I2UZ解：解：如果超过，应该增大如果超过，应该增大R1 或减小或减小R2 例例1ma.119001020RUEI1Z1 1mA.9110010RUI2Z2 Zmax21ZI2mA1 . 91 .11III 1 1）符号和特性）符号和特性符号符号特性特性uiO暗电流暗电流E = 200 lxE = 400 lx实物照片实物照片2. 2. 光电二极管光电二极管 当制成大面积使用时，便为光电池，当制成大面积使用时

14、，便为光电池，此时它不需要外加电源，能够直接把光此时它不需要外加电源，能够直接把光能变成电能。能变成电能。 这些载流子在一定的反向偏置电压作用下可以产这些载流子在一定的反向偏置电压作用下可以产生漂移电流，使反向电流随光强度的增加而线性增加生漂移电流，使反向电流随光强度的增加而线性增加（AmA数量级）。数量级）。当无光照时，光电二极管的伏安特性与普通二极管一样。当无光照时，光电二极管的伏安特性与普通二极管一样。符号符号电学参数：电学参数：暗电流，光电流，最高工作范围暗电流，光电流，最高工作范围光学参数：光学参数：光谱范围，灵敏度，峰值波长光谱范围，灵敏度，峰值波长3 .3 .发光二极管发光二极管

15、 不同半导体材料的二极管发出不同半导体材料的二极管发出的光线的颜色的光线的颜色不同。不同。 发光二极管是一种将电能转换成发光二极管是一种将电能转换成光能的显示器件光能的显示器件。 +- 磷砷化镓（磷砷化镓（GaAsPGaAsP）材料发红光或黄光，磷化镓）材料发红光或黄光，磷化镓（GaPGaP）材料发红光或绿光，氮化镓（）材料发红光或绿光，氮化镓（GaNGaN）材料发蓝）材料发蓝光，碳化硅（光，碳化硅（SiCSiC）材料发黄光，砷化镓（）材料发黄光，砷化镓（GaAsGaAs）材料）材料发不可见的红外线。发不可见的红外线。发光二极管用于信号指示发光二极管用于信号指示 、数码管显示器。、数码管显示器

16、。 发光二极管的伏安特性和普通二极管相似，死区电发光二极管的伏安特性和普通二极管相似，死区电压为压为0.91.1V，其正向工作电压为，其正向工作电压为1.52.5V, ,工作电流为工作电流为515mA。反向击穿电压较低，一般小于。反向击穿电压较低，一般小于10V。4.2.1 4.2.1 三极管结构及其放大作用三极管结构及其放大作用B基极基极E发射极发射极C集电极集电极NPN型型PNP型型1.1.结构及类型结构及类型NNP发射结发射结集电结集电结BECIBIEICTBECIBIEICTB基极基极E发射极发射极C集电极集电极PPN半导体三极管图片半导体三极管图片BECNNP基极基极发射极发射极集电

17、极集电极2.三极管的电流分配关系和放大作用三极管的电流分配关系和放大作用 三极管的电流放大的条件三极管的电流放大的条件 内部条件内部条件 三个区掺杂浓度不同，厚薄不同。三个区掺杂浓度不同，厚薄不同。 外部条件外部条件 发射结加上正向电压，集电结加上反向电压发射结加上正向电压，集电结加上反向电压 NNPBEC+BECT+UBE UBC即：即：NPN型型 UBE UBC或或UCUBUEPPNBEC+BECT+UBE UBC即：即：PN型型 UBE UBC或或UCUBUE 晶体管的电流分配关系晶体管的电流分配关系 mA AmAIETRBIBECEBICRC+共发射极放大实验电路共发射极放大实验电路I

18、B (A) 0 20 40 60 80 100IC (mA) 0.005 0.99 2.08 3.17 4.26 5.40IE (mA) 0.005 1.01 2.12 3.23 4.34 5.50IC、IEIB ，IC与与IB之比称为直流之比称为直流(静态静态)电流放大系数。电流放大系数。由由KCL得：得：IE=IC+IB，5204.008.2BC II8 .5206.017.3BC IIBECIBIEICTIB (A) 0 20 40 60 80 100IC (mA) 0.005 0.99 2.08 3.17 4.26 5.40IE (mA) 0.005 1.01 2.12 3.23 4.

19、34 5.50IB (A) 0 20 40 60 80 100IC (mA) 0.005 0.99 2.08 3.17 4.26 5.40IE (mA) 0.005 1.01 2.12 3.23 4.34 5.50IC、IEIB ， IC与与 IB之比称之比称为交流为交流(动态动态)电流放大倍数。电流放大倍数。5.5402.009.104.006.008.217.33B4B3C4CBC IIIIIIBCII BEI )1(I CEII 1; BECIBIEICT电子在基区与空穴复电子在基区与空穴复合，形成电流合，形成电流I IB B ，复，复合机会小，合机会小，IB小小IB3. 放大原理放大原

20、理BENNPEBRBEC+-+-+发射到基发射到基区电子被区电子被收集和复收集和复合的比例合的比例系数就是系数就是电流放大电流放大系数系数CIC集电结反偏，扩散到基区的电集电结反偏，扩散到基区的电子被收集子被收集( (漂移漂移) )到集电区形成到集电区形成I IC C ，收集能力强，收集能力强， I IC C大大IE发射结正偏，发射结正偏，发射区向基区发射区向基区发射发射( (扩散扩散) )电电子，形成发射子，形成发射极电流极电流I IE E4.2.2 4.2.2 特性曲线及主要参数特性曲线及主要参数输入回路输入回路输入特性输入特性 IB = f（UBE ）| UCE=常数常数输出回路输出回路

21、输出特性输出特性 IC = f（UCE ）| IB=常数常数ICmA AV1V2UCEUBERBIBECEB 实验线路实验线路RC 死区电压，死区电压，硅管硅管0.5V0.5V，锗管锗管0.2V0.2V。令令UCE=常数常数IB=f（UBE）1. 1. 输入特性输入特性工作压降：工作压降： UBE 0.60.7V, ,硅管硅管UBE 0.20.3V 锗管锗管IB( A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1V0输入回路输入回路输入特性输入特性 IB = f（UBE ）| UCE=常数常数2 2. .输出特性输出特性1234IC(mA )UCE(V)36912IB=020 A40 A

22、60 A80 A100 A0 放大区放大区当当UCE大于一定的大于一定的数值时，数值时，IC只与只与IB有关，有关，IC= IB。此区域满足此区域满足IC= IB称为线称为线性区（放性区（放大）。大）。特征：特征：IC= IB条件：发射结正偏，集电结反偏条件：发射结正偏，集电结反偏UCUBUE此区域中此区域中 : : IB=0,IC=ICEO,UBEUz Uy, ,，所以，所以x为集电极，为集电极，y为发射极，为发射极，z为基极，管子为为基极，管子为NPN型。型。图图（b）：x x与与y y的电压为的电压为0.3V，为锗管，因，为锗管，因UzUyICS，所以管子工作在饱和区。，所以管子工作在饱

23、和区。 例例8mA.3106.130II06mA.153 .557 .06IBCB 临界饱和电流临界饱和电流 ： 7mA. 93 . 0101U10ICESCS +10V 1k IC-2V 5k IB+10V 1 k IC+2V 5kIB(c) (b)（2）因为基极偏置电源）因为基极偏置电源-2V小于管子的导小于管子的导通电压，管子的发射结反偏，管子截止，通电压，管子的发射结反偏，管子截止，所以管子工作在截止区。所以管子工作在截止区。（3）因为基极偏置电源）因为基极偏置电源+2V大于管子的大于管子的导通电压，故管子的发射结正偏导通电压，故管子的发射结正偏,管子导管子导通，电流通，电流:因为因为

24、IC rbe）SuA(2) 输入电阻输入电阻riri ii 减轻信号源负担减轻信号源负担rbe ibibiiicuiuoRBRCRLRSuSbeBrURUIiii bebeB/rrRIUriii riuiuo本级本级 Au ri前一级前一级RL前一级前一级Au 放大电路是信号源（或前一级）的负载，输入电阻放大电路是信号源（或前一级）的负载，输入电阻ri就是就是信号源（或前一级）的负载电阻。信号源（或前一级）的负载电阻。iiiIUr (3) 输出电阻输出电阻rorbe ibibiiicuiuoRBRCRLRSuS0os UooIUrC,0oLSRIUrRUoo 一般要求：输出一般要求：输出电阻电

25、阻ro越小越好越小越好ro 带负载能力强带负载能力强ro后一级后一级 RS 后一级后一级 Ausrbe Ib = 0Ib = 0RBRCRSuS = 0oUoI 放大电路是负载（或后一级）的信号源，其等效信号放大电路是负载（或后一级）的信号源，其等效信号源的内阻就是源的内阻就是输出电阻输出电阻roLoooR)1UU(r LLoooR)RrU(U RLOUroOU 另一种计算输出电阻的方法另一种计算输出电阻的方法oU 开路（空载）时的输出电压开路（空载）时的输出电压 oU通路（负载）时的输出电压通路（负载）时的输出电压 oUrbe IbIbIiIcUiRBRCRSUSoUrbe IbIbIiIc

26、UiRBRCRLRSUS7. 放大电路其它性能指标的介绍放大电路其它性能指标的介绍 （1）波形的非线性失真）波形的非线性失真 Q点太低，信号进入截止区点太低，信号进入截止区uoiCuCEoQiC截止失真：截止失真：截止区截止区截止失真截止失真消除截止失真的方法：减消除截止失真的方法：减小小R B阻值，增大阻值，增大IB，提高，提高Q点的位置。点的位置。截止失真波形截止失真波形iCuCEoQiCuoQ Q点太高，信号进入饱和区点太高，信号进入饱和区饱和失真：饱和失真：消除饱和失真的方法：增消除饱和失真的方法：增大大R B阻值，减小阻值，减小IB，降低，降低Q点的位置。点的位置。饱和区饱和区饱和失

27、真饱和失真饱和失真波形饱和失真波形iCuCEoQuoiC总之，设置合总之，设置合适的静态工作适的静态工作点，并且输入点，并且输入的信号幅度适的信号幅度适中，可避免放中，可避免放大电路产生非大电路产生非线性失真。线性失真。 8. 8. 通频带通频带Aum0.7AumfL下限截下限截止频率止频率fH上限截上限截止频率止频率通频带：通频带：BW = fH fLAu=f（f）fAuo+UCCRCC1C2RB+RLuiuoiCiBuBECof XC耦合电容耦合电容C1、C2 分压分压 uo Au f XCo 寄生电容寄生电容Co分流分流 io uo Au 4.3.24.3.2静态工作点的稳定静态工作点的

28、稳定1.1.温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响 BCCBRUI 固定偏置放大电路中固定偏置放大电路中 Q 温度升高温度升高时，输出时，输出特性曲线特性曲线上移，造上移，造成成Q点上点上移移温度温度T T ICEOICQiCuCEQoQ点不稳定点不稳定IB=020 A40 A60 A80 A100 AIB=020 A40 A60 A80 A100 A温度温度T T ICQQ点不稳定点不稳定B21III 2B1BCC21RRUII 2B2BRIU CC2B1B2BURRR EEBEBBERIUUUU EBEBEBEEECRURUURUII 可见可见I IC C与温度无关与温度无关1 1）

29、稳定原理）稳定原理 RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoBEI1IBI2BEBEBUUUU 则则时时，2. 分压分压式式偏置放大电路偏置放大电路温度温度TUBEIBICUEICRB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoBEI1IBI2UB不变不变通过自动调节使电流通过自动调节使电流IC基本不变。基本不变。 B21)105(III BEB)105(UU 要求：要求：2）静态工作点的计算静态工作点的计算CC2B1B2BURRRUB EBEBECRUUII IICB EECCCCCERIRIUU beLurRA bebeB/rrRIUriii 对交流：对交流：旁路电容旁路电

30、容 CE 将将R 短路，短路， R 不起作用，不起作用， Au，ri，ro与固定偏置电与固定偏置电路相同。路相同。如果去掉如果去掉CE ，Au，ri，ro ？旁路电容旁路电容RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+C, 0oLSRIUrRUoo 3.动态分析动态分析RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+2B1BB/ RRR iUiIbIcIoUbISEeIBRI如果去掉如果去掉CE ，Au，ri，ro ？EbeL) 1(RrRAu beLrRAu EbeB2B1i)1(R/R/Rrr CoRr beBir/Rr CoRr ？即即： Sos EU

31、Au考虑信号源内阻考虑信号源内阻R RS S 时时iSibeLs rRrrRAu 所所以以SosEUAu SiioEUUU SiEUAu iSiSirRrEU irRB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+ 在图示放大电路中，已知在图示放大电路中，已知UCC=12V, RC= 6k, RE1= 300， RE2= 2.7k， RB1= 60k， RB2= 20k RL= 6k ，晶体管，晶体管=50， UBE=0.6V, , 试求试求: :(1) (1) 静态工作点静态工作点 IB、IC 及及 UCE；(2) (2) 画出微变等效电路；画出微变等效电路；(3) (3) 输

32、入电阻输入电阻ri、ro及及 Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL+UCCuiuo+RE2例例RB1RCRB2RE1+UCCRE2+UCEIEIBICVB(1)(1)由直流通路求静态工作点由直流通路求静态工作点。V3V12206020CCB2B1B2B URRRUmA8 . 0 mA36 . 03EBEBEC RUUII A16 A500.8CB IIV8 . 4V38 . 068 . 012)(1E1EECCCCCE RRIRIUURB1RCRB2RE1+UCCRE2+UCEIEIBICVBk6Co Rrk86. 18 . 02651300I26) 1(300rEbe k 15/2B

33、1BB RRR其其中中 03k.8R) 1(r/RrEbeBi 69.8R) 1(rRAEbeLu 微变等效电路微变等效电路iUiIbIcIoUbISEeIBRI(2) 由微变等效电路求由微变等效电路求Au、 ri 、RB1RCC1C2RB2CERE1RL+UCCuiuo+RE2对交流信号而言，集电极是输入与输出回路的公共端，对交流信号而言，集电极是输入与输出回路的公共端，所以是所以是共集电极放大电路共集电极放大电路。 RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS4.3.3 共集电极放大电路及其特点共集电极放大电路及其特点因从发射极输出，所以称射极输出器因从发射极输出，所以称射极输出器1.

34、1.静态分析静态分析+UCCRBR+UCE+UBEIIBICEBBECCB)1(RRUUI BE)1(II EECCCERIUU 2 .动态分析动态分析LELR/RR LeoRIU LbRI1 ）（ LebebiRIrIU LbbebRI )1(rI LbeLLbbebLbuR)1(rR1RI )1(rIRI )1(A ）（1）电压放大倍数）电压放大倍数电压放大倍数电压放大倍数Au 1且输入输出同相，输出电压跟随输入且输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。电压，故称电压跟随器。微变等效电路微变等效电路rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbI

35、SEeIREiIrbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiIiBi/rRr 2 2） 输入电阻输入电阻 LbeBi)1(/RrRr LbebLEebebbii)1 (/RrIRRIrIIUr LEL/ RRR 射极输出器的输射极输出器的输入电阻高，对前级入电阻高，对前级有利。有利。 r ri i 与负载有关与负载有关irir 3 3） 输出电阻输出电阻 1sbeoRrrSBS/ RRR RrRr 1/sbeEosbeRR) 1 (rE 射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。rbeRBRLEBC+ +-

36、 -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiIor小结：共集电极放大电路小结：共集电极放大电路( (射极输出器射极输出器) )的特点：的特点：LbeL) 1() 1(RrRAu LbeBi) 1(/RrRr 1. 1. 电压放大倍数小于电压放大倍数小于1 1，约等于，约等于1;1;2. 2. 输入电阻高；输入电阻高；3. 3. 输出电阻低；输出电阻低；4. 4. 输出与输入同相。输出与输入同相。LbeL) 1 () 1 (RrRAu LbeBi) 1(/RrRr Rrr 1sbeo共集电极放大电路共集电极放大电路(射极输出器射极输出器)的特点：的特点：射极输出器的应用射极

37、输出器的应用1. 1. 因输入电阻高，它常被用在多级放大电路的第一级，可以因输入电阻高，它常被用在多级放大电路的第一级，可以提高输入电阻，提高输入电阻，减轻信号源负担减轻信号源负担。2. 2. 因输出电阻低，它常被用在多级放大电路的末级，可以因输出电阻低，它常被用在多级放大电路的末级，可以降低输出电阻，降低输出电阻，提高带负载能力。提高带负载能力。 3. 3. 利用利用 r ri i 大、大、 r ro o小以及小以及 A Au u 1 1 的特点，也可将射极输的特点，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，出器放在放大电路的两级之间，起到阻抗匹配作用，这一级这一级射极输出器

38、称为缓冲级或中间隔离级。射极输出器称为缓冲级或中间隔离级。 放大电路中，已知放大电路中，已知UCC=12V, RE= 2k, RB= 200k， R L= 2k ，晶体管，晶体管=60， U BB=0.6V, , 信号源内阻信号源内阻 R S= 100，试求试求: :(1) (1) 静态工作点静态工作点 I B、IE 及及 U CE； 画出微变等效电路；画出微变等效电路；(3) (3) A u、ri 和和 r o。例例RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS(1)(1)由直流通路求静态工作点由直流通路求静态工作点mA035.0mA260)(12006 .012) (1EBBECCB R

39、RUUImA14. 2 0.035mA60)(1 I )(1IBE V72. 7V14. 2212RIUUEECCCE +UCCRBR+UCE+UBEIIBIC(2) 由微变等效电路求由微变等效电路求Au、 ri 、 rok94. 024. 12661300I26) (1300rEbe 3 .176010094. 0Sbeo Rrr 7k.41R) 1(r/RrLbeBi 98.0R) 1(rR)(1ALbeLu rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIRE*4.3.4共基极放大电路共基极放大电路+UCCRCCBC2RLRE+RB1RB2RS +

40、us +uo C1对交流信号而言，旁路电对交流信号而言，旁路电容容C B将基极接地，基极是将基极接地，基极是输入与输出回路的公共端，输入与输出回路的公共端，是是共基极放大电路共基极放大电路。+UCCRCCBC2RLRE+RB1RB2RS +us +uo C1RCRERS +us RL+uo +RB2RB1UCCC1CB+C2CCB2B1B2BURRRU EBEBECRUUII IICB )(ECCCCCERRIUU 1 .1 .静态分析静态分析估算法：估算法： RB1RCRB2RE+UCC+UCEIEIBICUBbeLbebLbiourR riRi uuA rir i 1ri )1(riiur

41、be bbebeii bebeEir)1(r/Rr roro = RCRCRERS +us RL+uo RCRERS+us RLrbeioicieiiib ib+ui 2 .动态分析动态分析交流通路交流通路11ecio ，iiiiAi 1共基极电路的特点：共基极电路的特点：1. 1. 无电流放大作用，无电流放大作用，1，且，且1；4. 输入电阻小、输出电阻大。输入电阻小、输出电阻大。2. Au 大小与共射电路相同；大小与共射电路相同；3. 输出电压与输入电压同相；输出电压与输入电压同相；共基极电路一般用于高频电路共基极电路一般用于高频电路; ;或用作恒流源电路。或用作恒流源电路。beLbebL

42、biourR riRi uuA bebeEir)1(r/Rr ro = RC11ecio ，iiiiAiRCTRBRLuiuoicibuceubeRCRERS +us RLuoRBRRLuo+es+RS共射极电路共射极电路共集电极电路共集电极电路共基极电路共基极电路 iA 1iA1 iAbeL rRAu 1 uAbeL rRAu bebeBi/rrRr LRrRr )1(/beBi beirrro = RCro = RCEBSRrRRr/1/beo 大大小小大大大大小小大大中中小小大大大大大大小小输入输入A1A2An-1An输出输出12n-1n前置级：电压放大前置级：电压放大末前级末前级末级末

43、级功率放大功率放大级间耦合方式：阻容耦合、直接耦合和变压器耦合。级间耦合方式：阻容耦合、直接耦合和变压器耦合。阻容耦合：用于分立元件多级交流放大电路阻容耦合：用于分立元件多级交流放大电路直接耦合：用于放大缓变信号和直流信号的电路直接耦合：用于放大缓变信号和直流信号的电路对耦合电路要求对耦合电路要求：各级静态工作点尽可能独立各级静态工作点尽可能独立尽可能减小传输信号的损失和失真尽可能减小传输信号的损失和失真4.4.54.4.5多级放大电路多级放大电路1 .1 .阻容耦合放大电路阻容耦合放大电路 +UCCRSRB1uiC2C3RB2RLuoC1RC2T1T2uSRC11 1） 静态分析静态分析 由

44、于电容有隔直由于电容有隔直各级的静态工作点独各级的静态工作点独立（各级静态值单独立（各级静态值单独计算）计算） 2 2）动态分析）动态分析RC1RB2RC2RLRSRB1suiu1ber1bi1bi2biou2ber2bi 画出微变等效画出微变等效电路计算电压放大电路计算电压放大倍数及输入电阻和倍数及输入电阻和输出电阻输出电阻ir2iror第一级：第一级： be1L1111rRUUAiou ;r/RR/RR2iC1L1C1L1 be2B22L1/ rRrRi 第二级：第二级： be2L2222rRUUAiou ;R/RRLC2L2 总的电压放大倍数：总的电压放大倍数： 21uuuAAA 输入电

45、阻：输入电阻： be1be1B11/rrRrrii 22CooRrr 输出电阻：输出电阻： RC1RB2RC2RLRSRB1suiu1ber1bi1bi 2biou2ber2bi 2 .2 .直接耦合放大电路直接耦合放大电路 直接耦合存在的两个问题直接耦合存在的两个问题前后级静态工作点相互影响前后级静态工作点相互影响零点漂移零点漂移 直接耦合方式不但能放大交流信号，而且能放大变化极直接耦合方式不但能放大交流信号，而且能放大变化极其缓慢的超低频信号以及直流信号。其缓慢的超低频信号以及直流信号。 因此直接耦合因此直接耦合放大电路比交流放放大电路比交流放大电路，用途广，大电路，用途广，通频带宽。通频

46、带宽。fAuoAum0.7AumfLfH交流交流直流直流1 1）前后级静态工作点相互影响）前后级静态工作点相互影响+UCCuoT2uiRB1T1RC1RC2RB2UC1UBE2静态（静态（u ui i = 0= 0）时）时UC1 = UBE2 = 0.6V，T1处于临界饱和状态处于临界饱和状态RC1 偏小，偏小，T2易饱和易饱和RE2 UE2 UC1 +UCCuoT2uiRB1T1RC1RC2RB2UC1UBE2RE2UE2+UCCuoT2uiRB1T1RC1RC2RB2UC1UBE2DZUZRUZ UE2 UC1 +UCCT2RB1T1RC1RC2RB2DZUZR2）零点漂移（零漂）零点漂移

47、（零漂）ui=0uo 0Ui = 0时，时，uo 0uo随时间无规则缓慢的变化随时间无规则缓慢的变化 影响影响： 淹没真正的输出信号，淹没真正的输出信号，电路无法正常工作。电路无法正常工作。主要原因：主要原因：晶体管参数受温度影响晶体管参数受温度影响 温度变化温度变化 IC UCE Uo 0 第一级电路的零漂逐级放大，对电路影响最大。第一级电路的零漂逐级放大，对电路影响最大。抑制零抑制零漂最有效的方法是采用漂最有效的方法是采用差动放大电路差动放大电路uot04.4.6.差分放大电路差分放大电路1. 1. 差分放大电路的工作原理差分放大电路的工作原理ui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2R

48、EUEEuo结构：电路左右对称结构：电路左右对称 信号从两管的基极信号从两管的基极输入，从两管的集电输入，从两管的集电极输出。极输出。1 1）零漂的抑制）零漂的抑制uo= uC1 - uC2 = 0当当ui1 = ui2 = 0 时：时：温度温度IC1 UC1 IC2 UC2 UC1 = UC2uo= UC1 - UC2 = 0ui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2REUEEuo2. .信号的输入信号的输入 共模输入共模输入共模信号共模信号：ui1 = ui2u ui i1 1 i iC1 C1 u uC1C1 iC2 uC2 uC1 = uC2uo= uC1 - uC2 = 0ui2

49、差放电路抑制共模信号差放电路抑制共模信号 零漂信号是特殊的零漂信号是特殊的共模信号共模信号 (2) (2) 差模输入差模输入差模信号：差模信号：ui1 = -ui2差放电路放大差模信号差放电路放大差模信号uo= Ad （ ui1 ui2 ）放大输入信号的差值放大输入信号的差值ui1 iC1 uC1 iC2 uC2 |uC1 | = | uC2 |uo= 2| uC1 | 0ui2 差分输入（比较输入、任意输入）差分输入（比较输入、任意输入）ui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2REUEEuo 差分信号可以分解为一对共差分信号可以分解为一对共模信号和一对差模信号的组合：模信号和一对差模信号

50、的组合：icidiuuu 2icidiuuu 1221ciiiuuu 221diiiuuu 其中：其中：ui1= 8mVui2= 4mV= 6mV+2mV= 6mV-2mV3. 3. 发射极电阻发射极电阻R RE E的作用的作用 RE对差模信号无作用对差模信号无作用 ui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2REUEEuoib1ib2ie1ie2ieueube1ube2RE对差模信号对差模信号可视为短路可视为短路u ui i1 1 ie1 ie2 ie = ie1 + ie2 ie RE = 0u ui i2 2 i ie e不变不变 RE对共模信号的负反馈作用对共模信号的负反馈作用 ui1

51、+UCCRCT1RBRCT2RBui2REUEEuoib1ib2ie1ie2ieueube1ube2ie1 ie2 ui1 ui2 ie = ie1 + ie2 ueuc1 uc2 ube2ube1 uc1 uc2 对于每个管来说就像对于每个管来说就像是在发射极与地之间连接是在发射极与地之间连接了一个了一个2RE电阻电阻 R RE E可以降低各单管对共可以降低各单管对共模信号的放大倍数模信号的放大倍数 RE越大，抑制共模信号越大，抑制共模信号的能力就越强的能力就越强 在实用电路中，常用晶体管组成的恒流源代替电阻在实用电路中，常用晶体管组成的恒流源代替电阻R RE E，来提高抑制共模信号的能力来

52、提高抑制共模信号的能力 ui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2ISUEEuo晶体管动态电阻大晶体管动态电阻大增大增大RE 提高抑制共模提高抑制共模能力能力 晶体管静态电阻小晶体管静态电阻小减小负电源减小负电源UEE4. 4. 动态分析动态分析 差模电压放大倍数差模电压放大倍数1信号输入信号输入: :21iiuu 22iiuu 双端输入为差模双端输入为差模输入输入1 1）双端输入双端）双端输入双端输出的电路输出的电路ui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2REUEEuouiRLRR双端输入双端双端输入双端输出的电路输出的电路C1C2差模信号通路差模信号通路: : ui2 ui1 uod

53、1 uod2 uodC1B1C2EB2RCT1RBRCT2RBib2ib1ic1ic22差模信号通路差模信号通路: :T T1 1单边微变单边微变等效电路等效电路RBuod1B1EC1RC ib1ui1rbe1ib12 ui2 ui1 uod1 uod2 uodC1B1C2EB2RCT1RBRCT2RBib2ib1ic1ic23差模电压放大倍数差模电压放大倍数: :差模电压放大倍数差模电压放大倍数: :i1od1d1uuA iodduuA 单边差模放大倍数单边差模放大倍数: :11111)(beBCbeBbCbdrRRrRiRiA 21ddAA uod1B1EC1RC ib1ui1rbe1ib

54、1RB1d22d11d2od1oddAuuAuAuuuAiiii 若差动电路带负载若差动电路带负载RL(接接在在C1与与C2之间之间), ), 对于差动对于差动信号而言，信号而言，RL中点为零电位中点为零电位, , 所以放大倍数：所以放大倍数：berRRRA BLCd)2/(总的差动电压放大倍数总的差动电压放大倍数：ui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2REUEEuouiRLRR双端输入双端双端输入双端输出的电路输出的电路C1C2ro = 2 RC)(2BbeRrri 输入电阻：输入电阻：输出电阻：输出电阻：4 输入、输出电阻输入、输出电阻: :uod1ui1RBB1EC1RC ib1r

55、beib1uod2RBB2EC2RC ib2rbeib2ui2rori1ri2ri = ri1+ri2 共模电压放大倍数和共模抑制比共模电压放大倍数和共模抑制比双端输出时；共模输出电压双端输出时；共模输出电压uoc = 0，所以：，所以：共模电压放大倍数：共模电压放大倍数：Ac = 0KCMRR 共模抑制比共模抑制比: :KCMRR =KCMRR (dB) =cdAAcdAAlog20A C = 02)2)单端输入单端单端输入单端输出的电路输出的电路ui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2REUEEuo1ui单端输入单端单端输入单端输出的电路输出的电路uo2 差模电压放大倍数差模电压放大倍

56、数iiiiuuuu 2210222 iiiuuu信号输入信号输入: :1ui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2REUEEuo1ui单端输入单端单端输入单端输出的电路输出的电路uo2单端输入也有差模单端输入也有差模输入输入 对差模信号而言，单对差模信号而言，单端输入与双端输入的效果端输入与双端输入的效果一样。一样。uodRBB1EC1RC ib1uirbe1ib1差模信号通路差模信号通路: :2uodRBB1EC1RC ib1uirbe1ib13差模电压放大倍数差模电压放大倍数: :)rR(2RrRR21u2uuuA1beBC1beBCi1odiodd 本管输入本管输出时：本管输入本管输出

57、时：uod 与与ui 反相反相本管输入他管输出时：本管输入他管输出时：uod 与与ui 同相同相ro = RC)( 2B1beRrri 输入电阻：输入电阻：输出电阻：输出电阻：4 输入、输出电阻输入、输出电阻: :共共模信号通路模信号通路: :共模电压放大倍数和共模抑制比共模电压放大倍数和共模抑制比uic uoc2REERCT1RB ic1ie1微变等效电路微变等效电路uicic1RBuocib1RC ib12REie1rbe1E1bBcicoccR)1(2rRRuuA 共模电压放大倍数共模电压放大倍数共模抑制比共模抑制比单端单端输出时，输出时，REAC KCMRR KCMRR =KCMRR

58、(dB) =cdAAcdAAlog20EcE1bBccioccR2RR)1(2rRRuuA 4) 4) 双端输入单端双端输入单端输出的电路输出的电路3) 单端输入双端单端输入双端输出的电路输出的电路单端输入双端单端输入双端输出与输出与双端输入双端双端输入双端输出的电路一样输出的电路一样双端输入单端双端输入单端输出与输出与单端输入单端单端输入单端输出的电路一样输出的电路一样差放电路小结：差放电路小结：抑制共模信号（抑制抑制共模信号（抑制零漂）；放大差模信号零漂）；放大差模信号差分信号可分解为一对共模信号和一对差摸信号差分信号可分解为一对共模信号和一对差摸信号1. 1. 信号的输入信号的输入2.

59、发射极电阻发射极电阻RE的作用的作用 RE对差模信号不起作用（视为短路）对差模信号不起作用（视为短路） RE对对共模信号有负反馈作用；共模信号有负反馈作用； RE越大，抑制共模信号的能力就越强越大，抑制共模信号的能力就越强 3. 3. 输入、输出方式输入、输出方式 对差模信号而言，单端输入与双端输入的效果一样对差模信号而言，单端输入与双端输入的效果一样对差模信号而言，单端输出与双端输出的效果不同对差模信号而言，单端输出与双端输出的效果不同 双端输出时双端输出时：A Ac c = 0 = 0；K CMRR =;rR)2R/R(AbeBLCd ro = 2RC输出电阻：输出电阻： 单端输出时：单端

60、输出时：;)rR(2)R/R(AbeBLCd ;R2RAECc REAC KCMRR ro = RC输出电阻：输出电阻： 单端输入或双端输入时单端输入或双端输入时：输入电阻：输入电阻：)Rr( 2rBbei 具有恒流源的实际差动放大电路具有恒流源的实际差动放大电路1.1.晶体管晶体管T3为恒流源为恒流源T3工作在放大区具有恒工作在放大区具有恒流特性。可以使共模放流特性。可以使共模放大倍数大倍数Ac0，共模抑制，共模抑制比比KCMR2.2.调零点位器调零点位器RP 解决两边电路不完全对解决两边电路不完全对称，带来的零漂问题称，带来的零漂问题RP的取值约几十到几百欧姆的取值约几十到几百欧姆实际差动