电子技术课件

1、/ 551电子技术 时间安排：时间安排： 第第118周周 周周 2 第第5、6节（节（S205） 周周 4 第第3、4节（节（S205） 实验课：实验课： 待定待定/ 552课程要求课程要求1、作业：、作业： 要认真独立完成并准时上交要认真独立完成并准时上交2、纪律考勤：纪律考勤： 第三周起考勤，不定时（一学期第三周起考勤，不定时（一学期5次左右）次左右） 上课认真听讲，注意力集中上课认真听讲，注意力集中3、实验课：实验课： 待定待定/ 553课程安排课程安排1，第，第8或第或第9周期中考试，结束模拟电路部周期中考试，结束模拟电路部分。考试时间待定，一般为晚上或周末。分。考试时间待定，一般为晚

2、上或周末。期中考试统一安排，由学院安排教室和监期中考试统一安排，由学院安排教室和监考事宜。考事宜。2，16周课堂教学模拟电路部分，周课堂教学模拟电路部分， 78周模拟电路实验：三极管与单管放周模拟电路实验：三极管与单管放大电路大电路4学时；集成运算放大器电路实学时；集成运算放大器电路实验验4学时。学时。/ 554课程安排课程安排3，915周课堂教学数字电路部分，周课堂教学数字电路部分，16周周 数字电路实验：译码器及其应用数字电路实验：译码器及其应用 2学时；学时；触发器及其应用触发器及其应用2 学时；计数器及其应学时；计数器及其应用用2学时；学时；555时基电路及其应用时基电路及其应用2学时

3、学时 4，17、18周数电考试，复习、答疑时间。周数电考试，复习、答疑时间。 5，实验，实验23人人/组，原则上一个实验项目全组，原则上一个实验项目全班一次做完。班一次做完。 / 5555：考试与成绩评定方式 综合成绩包括综合成绩包括:平时成绩和考试成绩平时成绩和考试成绩,分别分别占占30%和和70%. 期中考试考模拟电路部分期中考试考模拟电路部分, 期末考试考数字电路部分期末考试考数字电路部分, 各占各占50%. 平时成绩包括考勤平时成绩包括考勤10%,课堂表现课堂表现20%,作作业业30%,实验实验40%./ 5566、复习电路基础知识：、复习电路基础知识： 基尔霍夫定律基尔霍夫定律w 基

4、尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCL定律）定律）w 基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KVL定律）定律） 戴维宁定理和诺顿定理戴维宁定理和诺顿定理 叠加定理叠加定理/ 557第14章 半导体器件一、电子技术的发展一、电子技术的发展二、电子信息系统的组成二、电子信息系统的组成三、半导体基础知识三、半导体基础知识四、半导体二级管四、半导体二级管五、晶体三级管五、晶体三级管/ 558一、电子技术的发展 电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之“无无孔不入孔不入”，应用广泛！，应用广泛！ 广播通信：发射机、接收机、扩音、录音、程控交换机、电广播通信：发

5、射机、接收机、扩音、录音、程控交换机、电话、手机话、手机 网络：路由器、网络：路由器、ATMATM交换机、收发器、调制解调器交换机、收发器、调制解调器 工业：钢铁、石油化工、机加工、数控机床工业：钢铁、石油化工、机加工、数控机床 交通：飞机、火车、轮船、汽车交通：飞机、火车、轮船、汽车 军事：雷达、电子导航军事：雷达、电子导航 航空航天：卫星定位、监测航空航天：卫星定位、监测 医学：医学：刀、刀、CTCT、B B超、微创手术超、微创手术 消费类电子：家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、照消费类电子：家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、照相机、电子表）、电子玩具、各类报警器、保安系统相机、电

6、子表）、电子玩具、各类报警器、保安系统/ 559 电子技术的发展很大程度上反映在元器件的发展上。从电子管半导体管集成电路1904年年电子管问世电子管问世1947年年晶体管诞生晶体管诞生1958年集成电年集成电路研制成功路研制成功电子管、晶体管、集成电路比较电子管、晶体管、集成电路比较/ 5510半导体元器件的发展 1947年年 贝尔实验室制成第一只晶体管贝尔实验室制成第一只晶体管 1958年年 集成电路集成电路 1969年年 大规模集成电路大规模集成电路 1975年年 超大规模集成电路超大规模集成电路 第一片集成电路只有第一片集成电路只有4个晶体管，而个晶体管，而1997年一片集成电路年一片集

7、成电路中有中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍倍/6年年的速度增长，到的速度增长，到2015或或2020年达到饱和。年达到饱和。学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！/ 5511第一只晶体管的发明者第一只晶体管的发明者（by John Bardeen , William Schockley and Walter Brattain in Bell Lab）第一个集成电路及其发明者第一个集成电路及其发明者（ Jack Kilby from TI ） 1958年年9月月12日，在德州仪器公司日，在德州仪器公司的实验室里，实现了把电子器件

8、集成的实验室里，实现了把电子器件集成在一块半导体材料上的构想。在一块半导体材料上的构想。42年以年以后，后， 2000年获诺贝尔物理学奖。年获诺贝尔物理学奖。 “为为现代信息技术奠定了基础现代信息技术奠定了基础”。 他们在他们在1947年年11月底发明了晶月底发明了晶体管，并在体管，并在12月月16日正式宣布日正式宣布“晶晶体管体管”诞生。诞生。1956年获诺贝尔物理年获诺贝尔物理学奖。巴因所做的超导研究于学奖。巴因所做的超导研究于1972年第二次获得诺贝尔物理学奖。年第二次获得诺贝尔物理学奖。值得纪念的几位科学家！/ 5512二、电子信息系统的组成模拟电子电路模拟电子电路数字电子电路（系统）

9、数字电子电路（系统）传感器传感器接收器接收器隔离、滤隔离、滤波、放大波、放大运算、转运算、转换、比较换、比较功放功放模拟模拟- -数字混合电子电路数字混合电子电路模拟电子系统模拟电子系统执行机构执行机构/ 5513二、模拟电路、数字电路模拟电路: 时间和数值是连续的数字电路: 时间和数值是离散的/ 551414.3 半导体基础知识一、本征半导体一、本征半导体二、杂质半导体二、杂质半导体三、三、PNPN结的形成及其单向导电性结的形成及其单向导电性四、四、PNPN结的电容效应结的电容效应/ 5515一、本征半导体 导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导

10、体。本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。1 1、什么是半导体？什么是本征半导体？、什么是半导体？什么是本征半导体？ 导体铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层电导体铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层电子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。 绝缘体惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原绝缘体惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原子核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导子核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导电。电。 半导体硅（半导体硅（Si）、锗（）、锗（Ge），均为四价

11、元素，它们原），均为四价元素，它们原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。无杂质无杂质稳定的结构稳定的结构/ 55162、本征半导体的结构由于热运动，具有足够能量由于热运动，具有足够能量的价电子挣脱共价键的束缚的价电子挣脱共价键的束缚而成为自由电子而成为自由电子自由电子的产生使共价键中自由电子的产生使共价键中留有一个空位置，称为空穴留有一个空位置，称为空穴 自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。共价键共价键 一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定；温度升高，一定温度下，自由电子与空穴对的浓度

12、一定；温度升高，热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对的浓度加大。的浓度加大。动态平衡动态平衡/ 5517两种载流子两种载流子 外加电场时，带负电的自由电外加电场时，带负电的自由电子和带正电的空穴均参与导电，子和带正电的空穴均参与导电，且运动方向相反。由于载流子数且运动方向相反。由于载流子数目很少，故导电性很差。目很少，故导电性很差。为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体？3、本征半导体中的两种载流子运载电荷的粒子称为载流子。运载电荷的粒子称为载流子。 温度升高，热运动加剧，载温度升高，热运动加剧，载流子浓度增大，导电性增强。流

13、子浓度增大，导电性增强。 热力学温度热力学温度0K时不导电。时不导电。/ 5518二、杂质半导体 1. N N型半导体5磷（磷（P） 杂质半导体主要靠多数载流杂质半导体主要靠多数载流子导电。掺入杂质越多，多子子导电。掺入杂质越多，多子浓度越高，导电性越强，实现浓度越高，导电性越强，实现导电性可控。导电性可控。多数载流子多数载流子 空穴比未加杂质时的数目多空穴比未加杂质时的数目多了？少了？为什么？了？少了？为什么？/ 55192. 2. P型半导体3硼（硼（B）多数载流子多数载流子 P型半导体主要靠空穴导电，型半导体主要靠空穴导电，掺入杂质越多，空穴浓度越高，掺入杂质越多，空穴浓度越高，导电性越

14、强，导电性越强， 在杂质半导体中，温度变化时，在杂质半导体中，温度变化时，载流子的数目变化吗？少子与多载流子的数目变化吗？少子与多子变化的数目相同吗？少子与多子变化的数目相同吗？少子与多子浓度的变化相同吗？子浓度的变化相同吗？/ 5520三、PN结的形成及其单向导电性 物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气体、液体、固体均有之。体、液体、固体均有之。扩散运动扩散运动P区空穴区空穴浓度远高浓度远高于于N区。区。N区自由电区自由电子浓度远高子浓度远高于于P区。区。 扩散运动使靠近接触面扩散运动使靠近接触面P区的空穴浓度降低、靠近接触面区的空穴浓度降低、靠近

15、接触面N区的自由电子浓度降低，产生内电场。区的自由电子浓度降低，产生内电场。/ 5521PN 结的形成 因电场作用所产因电场作用所产生的运动称为漂移生的运动称为漂移运动。运动。 参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态平衡，就形成了平衡，就形成了PN结。结。漂移运动漂移运动 由于扩散运动使由于扩散运动使P区与区与N区的交界面缺少多数载流子，形成区的交界面缺少多数载流子，形成内电场，从而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从内电场，从而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从N区向区向P区、自由电子从区、自由电子从P区向区向N 区运动。区运动。/ 5

16、522PN结加正向电压导通：结加正向电压导通： 耗尽层变窄，扩散运动加耗尽层变窄，扩散运动加剧，由于外电源的作用，形剧，由于外电源的作用，形成扩散电流，成扩散电流，PNPN结处于导通结处于导通状态。状态。PN结加反向电压截止：结加反向电压截止： 耗尽层变宽，阻止扩散运动，耗尽层变宽，阻止扩散运动，有利于漂移运动，形成漂移电有利于漂移运动，形成漂移电流。由于电流很小，故可近似流。由于电流很小，故可近似认为其截止。认为其截止。PN 结的单向导电性必要吗？必要吗？/ 5523问题 为什么将自然界导电性能中等的半导体材料为什么将自然界导电性能中等的半导体材料制成本征半导体，导电性能极差，又将其掺制成本

17、征半导体，导电性能极差，又将其掺杂，改善导电性能？杂，改善导电性能？ 为什么半导体器件的温度稳定性差？是多子为什么半导体器件的温度稳定性差？是多子还是少子是影响温度稳定性的主要因素？还是少子是影响温度稳定性的主要因素？ 为什么半导体器件有最高工作频率？为什么半导体器件有最高工作频率？14.4 半导体二极管一、二极管的组成一、二极管的组成二、二极管的伏安特性及电流方程二、二极管的伏安特性及电流方程三三、二极管的主要参数、二极管的主要参数/ 5525 一、二极管的组成将将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。结封装，引出两个电极，就构成了二极管。小功率小功率二极管二极管大功率大功率二极管二极管

18、稳压稳压二极管二极管发光发光二极管二极管/ 5526 一、二极管的组成点接触型：结面积小，点接触型：结面积小，结电容小，故结允许结电容小，故结允许的电流小，最高工作的电流小，最高工作频率高。频率高。面接触型：结面积大，面接触型：结面积大，结电容大，故结允许结电容大，故结允许的电流大，最高工作的电流大，最高工作频率低。频率低。平面型：结面积可小、平面型：结面积可小、可大，小的工作频率可大，小的工作频率高，大的结允许的电高，大的结允许的电流大。流大。/ 5527 二、二极管的伏安特性及电流方程材料材料开启电压开启电压导通电压导通电压反向饱和电流反向饱和电流硅硅Si0.5V0.50.8V1A以下锗锗

19、Ge0.1V0.10.3V几十A)(ufi 开启开启电压电压反向饱反向饱和电流和电流击穿击穿电压电压mV)26( ) 1e (TSTUIiUu常温下温度的温度的电压当量电压当量二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性。二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性。/ 5528从二极管的伏安特性可以反映出：从二极管的伏安特性可以反映出： 1. 单向导电性单向导电性TeSTUuIiUu，则若正向电压) 1e (TSUuIi2. 伏安特性受温度影响伏安特性受温度影响T（）在电流不变情况下管压降在电流不变情况下管压降u 反向饱和电流反向饱和电流IS，U(BR) T（）正向特性左移正向特性左移，反向特性下移

20、，反向特性下移正向特性为正向特性为指数曲线指数曲线反向特性为横轴的平行线反向特性为横轴的平行线增大增大1倍倍/10STIiUu，则若反向电压/ 5529三、二极管的主要参数 最大整流电流最大整流电流IF：最大平均值：最大平均值 最大反向工作电压最大反向工作电压UR：最大瞬时值：最大瞬时值 反向电流反向电流 IR： 最高工作频率最高工作频率fM：因：因PN结有电容效应结有电容效应/ 5530二极管的基本应用电路 整流电路整流电路 开关电路开关电路 集成运放输入端保护电路集成运放输入端保护电路 例题：书例题：书p11-p12/ 5531稳压二极管、发光二极管、光电二极管1. 伏安特性进入稳压区的最

21、小电流进入稳压区的最小电流不至于损坏的最大电流不至于损坏的最大电流 由一个由一个PN结组结组成，反向击穿后成，反向击穿后在一定的电流范在一定的电流范围内端电压基本围内端电压基本不变，为稳定电不变，为稳定电压。压。2. 主要参数稳定电压稳定电压UZ、稳定电流、稳定电流IZ最大功耗最大功耗PZM IZM UZ动态电阻动态电阻rzUZ /IZ 若稳压管的电流太小则不稳压，若稳压管的电流太大则会若稳压管的电流太小则不稳压，若稳压管的电流太大则会因功耗过大而损坏，因而稳压管电路中必需有限制稳压管电因功耗过大而损坏，因而稳压管电路中必需有限制稳压管电流的限流电阻！（例题：流的限流电阻！（例题：p15-16

22、)斜率？斜率？/ 5532 发光二极管发光二极管发光二极管(LightEmittingDiode,LED)，是一种半导体，是一种半导体组件。初时多用作为指示灯、显示板等；随着白光组件。初时多用作为指示灯、显示板等；随着白光LED的出现，也被用作照明。的出现，也被用作照明。两种不同的载流子：空穴和电子在不同的电极电压作用下从电极流向pn结。当空穴和电子相遇而产生复合，电子会跌落到较低的能阶，同时以光子的方式释放出能量。它所发出的光的波长，及其颜色，是由组成pn结的半导体物料的禁带能量所决定。 / 5533光电二极管普通二极管在反向电压作用时处于截止状态，只能流过微弱的反向电流，光电二极管在设计和

23、制作时尽量使PN结的面积相对较大，以便接收入射光。光电二极管是在反向电压作用下工作的，没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流；有光照时，反向电流迅速增大到几十微安，称为光电流光电流。光的强度越大，反向电流也越大。光的变化引起光电二极管电流变化，这就可以把光信号转换成电信号。 / 5534太阳能电池太阳光照在半导体p-n上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，光生空穴由n区流向p区，光生电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。 / 553514.5 晶体三极管一、晶体管的结构和符号一、晶体管的结构和符号二、晶体管的放大原理二、晶体管的放大原理三、晶体管的共射输入特性和输出特性三、晶体

24、管的共射输入特性和输出特性四、温度对晶体管特性的影响四、温度对晶体管特性的影响五、主要参数五、主要参数/ 5536一、晶体管的结构和符号小功率管小功率管中功率管中功率管大功率管大功率管为什么有孔？为什么有孔？/ 5537一、晶体管的结构和符号多子浓度高多子浓度高多子浓度很多子浓度很低，且很薄低，且很薄面积大面积大晶体管有三个极、三个区、两个晶体管有三个极、三个区、两个PN结。结。/ 5538二、晶体管的放大原理（集电结反偏），即（发射结正偏）放大的条件BECECBonBE0uuuUu 扩散运动形成发射极电流扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极电，复合运动形成基极电流流IB，漂移运动形成

25、集电极电流，漂移运动形成集电极电流IC。少数载流少数载流子的运动子的运动因发射区多子浓度高使大量因发射区多子浓度高使大量电子从发射区扩散到基区电子从发射区扩散到基区因基区薄且多子浓度低，使极少因基区薄且多子浓度低，使极少数扩散到基区的电子与空穴复合数扩散到基区的电子与空穴复合因集电区面积大，在外电场作用下大因集电区面积大，在外电场作用下大部分扩散到基区的电子漂移到集电区部分扩散到基区的电子漂移到集电区基区空穴基区空穴的扩散的扩散/ 5539 电流分配：电流分配： I IE EI IB BI IC C I IE E扩散运动形成的电流扩散运动形成的电流 I IB B复合运动形成的电流复合运动形成的

26、电流 I IC C漂移运动形成的电流漂移运动形成的电流CBOCEOBCBC)(1 IIiiII穿透电流穿透电流集电结反向电流集电结反向电流直流电流直流电流放大系数放大系数交流电流放大系数交流电流放大系数为什么基极开路集电极回为什么基极开路集电极回路会有穿透电流？路会有穿透电流？/ 5540三、晶体管的共射输入特性和输出特性CE)(BEBUufi 为什么为什么UCE增大曲线右移？增大曲线右移？ 对于小功率晶体管，对于小功率晶体管，UCE大于大于1V的一条输入特性曲线的一条输入特性曲线可以取代可以取代UCE大于大于1V的所有输入特性曲线。的所有输入特性曲线。为什么像为什么像PN结的伏安特性？结的伏

27、安特性？为什么为什么UCE增大到一定值曲线增大到一定值曲线右移就不明显了？右移就不明显了？1. 输入特性/ 55412. 输出特性B)(CECIufi 是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下 ?对应于一个对应于一个IB就有一条就有一条iC随随uCE变化的曲线。变化的曲线。 为什么为什么uCE较小时较小时iC随随uCE变变化很大？为什么进入放大状态化很大？为什么进入放大状态曲线几乎是横轴的平行线？曲线几乎是横轴的平行线？饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区BiCi常量CEBCUii/ 5542晶体管的三个工作区域 晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流晶体管

28、工作在放大状态时，输出回路的电流 iC几乎仅仅几乎仅仅决定于输入回路的电流决定于输入回路的电流 iB，即可将输出回路等效为电流，即可将输出回路等效为电流 iB 控制的电流源控制的电流源iC 。状态状态uBEiCuCE截止截止UonICEOVCC放大放大 UoniB uBE饱和饱和 UoniB uBE/ 5543四、主要参数 直流参数直流参数： 、 、ICBO、 ICEOc-e间击穿电压间击穿电压最大集电最大集电极电流极电流最大集电极耗散功最大集电极耗散功率，率，PCMiCuCE安全工作区安全工作区 交流参数：交流参数：、fT（使1的信号频率） 极限参数极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEO

29、ECII1ECii/ 5544光电晶体管/ 5545/ 5546一、放大的概念u放大的对象：变化量放大的对象：变化量u放大的本质：能量的控制放大的本质：能量的控制u放大的特征：功率放大放大的特征：功率放大u放大的基本要求：不失真放大的基本要求：不失真放大的前提放大的前提判断电路能否放判断电路能否放大的基本出发点大的基本出发点VCC至少一路直流至少一路直流电源供电电源供电/ 5547二、性能指标ioUUAAuuuioIIAAiiiioIUAuiioUIAiu1. 放大倍数：输出量与输入量之比：输出量与输入量之比电压放大倍数是最常被研究和测试的参数电压放大倍数是最常被研究和测试的参数信号源信号源信

30、号源信号源内阻内阻输入电压输入电压输入电流输入电流输出电压输出电压输出电流输出电流对信号而言，任何放大电路均可看成二端口网络。对信号而言，任何放大电路均可看成二端口网络。/ 55482. 输入电阻和输出电阻 将输出等效将输出等效成有内阻的电成有内阻的电压源，内阻就压源，内阻就是输出电阻。是输出电阻。LooLoooo) 1(RUURUUUR空载时输出空载时输出电压有效值电压有效值带带RL时的输出电时的输出电压有效值压有效值iiiIUR 输入电压与输入电压与输入电流有输入电流有效值之比。效值之比。从输入端看进去的从输入端看进去的等效电阻等效电阻/ 5549ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+

31、ui+uo+uBEuCEiCiBiE/ 555015.1 基本放大电路的组成基本放大电路的组成ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE/ 5551ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE/ 5552+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE/ 5553UBEIBICUCE无输入信号无输入信号(ui = 0)时时: uo = 0uBE = UBEuCE = UCE+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEu

32、CEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtO/ 5554ICUCEOIBUBEO结论：结论：QIBUBEQUCEIC/ 5555UBEIB无输入信号无输入信号(ui = 0)时时: uo = 0uBE = UBEuCE = UCE？ uCE = UCC iC RC uo 0uBE = UBE+ uiuCE = UCE+ uoIC+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO/ 5556+集电极电流集电极电流直流分量直流分量交流分量交流分量动态分析动态分析iCtOiCtICOiCticO静态分析静态分析/ 555

33、7uitOuotO/ 5558/ 5559/ 5560直流通路直流通路( IB 、 IC 、 UCE )对直流信号电容对直流信号电容 C 可看作开路（即将电容断开）可看作开路（即将电容断开）断开断开断开断开+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE/ 5561RBRCuiuORLRSes+ XC 0，C 可看作可看作短路。忽略电源的短路。忽略电源的内阻，电源的端电内阻，电源的端电压恒定，直流电源压恒定，直流电源对交流可看作短路。对交流可看作短路。短路短路短路短路对地短路对地短路+UCCRSesRBRCC1C2T+RL

34、ui+uo+uBEuCEiCiBiE/ 5562放大电路无信号输入（放大电路无信号输入（ui = 0）时的工作状态。）时的工作状态。估算法、图解法。估算法、图解法。各极电压电流的直流分量。各极电压电流的直流分量。放大电路的直流通路。放大电路的直流通路。 (1)静态工作点静态工作点Q：IB、IC、UCE 。静态分析：静态分析：确定放大电路的静态值。确定放大电路的静态值。/ 5563BBECCB RUUI 所以所以BCCBRUI 根据电流放大作用根据电流放大作用CEOBC III BB II 当当UBE UCC时，时，+UCCRBRCT+UBEUCEICIB/ 5564已知：已知：UCC=12V，

35、RC=4k ，RB=300k ， =37.5。解：解：mAmABCCB04030012. RUImAmABC51040537. II VV CCCCCE645112 .RIUU+UCCRBRCT+UBEUCEICIB/ 5565EECCCCCERIRIUU EBBECCB) 1(RRUUI BC II EEBEBBCCRIURIU EBBEBB) 1 (RIURI 由由KVL可得：可得：由由KVL可得：可得：IE+UCCRBRCT+UBEUCEICIB/ 5566常常数数 B)(CECIUfIUCE = UCC ICRC +UCCRBRCT+UBEUCEICIB/ 5567BBECCBRUUI

36、 CtanR1 ICQUCEQCCCRUUCC常常数数 B)(CECIUfIUCE /VIC/mA直流负载线直流负载线Q由由IB确定的那确定的那条输出特性与条输出特性与直流负载线的直流负载线的交点就是交点就是Q点点O/ 5568 放大电路的动态分析放大电路的动态分析/ 5569RBRCuiuORLRSes+/ 5570 把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一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。一个线性元件。 晶体管在小信号（微变量）情况下工作。因此，晶体管在小信号（微变量）情况下工作

37、。因此，在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近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。似代替。 利用放大电路的微变等效电路分析利用放大电路的微变等效电路分析计算计算放大电路放大电路电压放大倍数电压放大倍数Au、输入电阻、输入电阻ri、输出电阻、输出电阻ro等。等。/ 5571)mA()mV(26)1 ()(200EbeIrCEBBEbeUIUr CEbbeUiu O/ 5572CEBCUII CEbcUii BCCEceIIUr BcceIiu O/ 5573ibicicBCEib ib晶体三极管晶体三极管微变等效电路微变等效电路ube+ +- -uce+ +- -ube+

38、+- -uce+ +- -rbeBEC 晶体管的晶体管的B、E之间之间可用可用rbe等效代替。等效代替。 晶体管的晶体管的C、E之间可用一之间可用一受控电流源受控电流源ic= ib等效代替。等效代替。/ 5574ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSiiRBRCuiuORL+ + +- - -RSeS+ +- -ibicBCEii/ 5575ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSiiiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RS/ 5576beb

39、irIU LcoRIU beLrRAu LCL/ RRR io :UUAu 定义定义Lb RI rbebeCrRAu iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RS/ 5577 LcoRIU LCL/RRR io :UUAu 定义定义Lb RI rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREEebebiRIrIU Ebbeb) 1 (RIrI EbeL) 1(RrRAu / 5578iii IUr 输输入入电电阻阻SESRiIiUirSESRiIiU/ 5579iiIUri beB/rR 时时，

40、当当beBrR bRiBIIU EebebiRIrIU Ebbeb)1 (RIrI Ebeib)1 (RrUI EbeBi)1 (/RrRr beirr rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSririBRIBRI/ 5580oUoEoooIUr 输输出出电电阻阻：oUSE/ 5581iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSCoooRIUr 例例3：求求ro的步骤：的步骤：1) 断开负载断开负

41、载RLoU3) 外加电压外加电压oI4) 求求or外加外加oICRcoIII bcII CoRCRUI 0 0 cb II所所以以2) 令令 或或0i U0S E/ 5582rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiIERbbo IIII EoSBbeoSBbeoRUR/RrUR/RrU ESbeo1/11RRRrr 外加外加oIor1) 断开负载断开负载RLoU3) 外加电压外加电压oI4) 求求2) 令令 或或0i U0S EERI/ 5583QuCE/VttiB B/ AIBtiC C/mAICiB B/ AuBE/VtuBE/VUBE

42、UCEiC C/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuo/ 5584Q2uoUCEQuCE/VttiC C/mAICiC C/mAuCE/VOOOQ1/ 5585uiuotiB B/ AiB B/ AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC C/mAuCE/VOOUCE/ 5586/ 5587 在固定偏置放大电路中，在固定偏置放大电路中，当温度升高时，当温度升高时，UBE 、 、 ICBO 。 上式表明，当上式表明，当UCC和和 RB一定时，一定时， IC与与 UBE、 以及以及 ICEO 有关有关，而这三个参数随温度而变化。，而这三个参数随温度而变化。CBOBBEC

43、CCEOBC)1( IRUUIII 温度升高时，温度升高时， IC将增加，使将增加，使Q点沿负载线上移。点沿负载线上移。/ 5588iCuCEQQ 固定偏置电路的工作点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。当温度升点是不稳定的，为此需要改进偏置电路。当温度升高使高使 IC 增加时，能够自动减少增加时，能够自动减少IB，从而抑制，从而抑制Q点的变点的变化，保持化，保持Q点基本稳定。点基本稳定。O/ 5589B2II 若若满满足足： 基极电位基本恒定，基极电位基本恒定，不随温度变化。不随温度变化。2B2BRIV 2B1BCC21RRUII CC2B1B2BBURRRV VBRB

44、1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+/ 5590VBEBEBECRUVII BEBUV 若若满满足足：EBEBEBEC RVRUVII RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+/ 5591从从Q点点稳定的角度来稳定的角度来看似乎看似乎I2、VB越大越好。越大越好。但但 I2 越大，越大，RB1、RB2必须取得较小，将增加必须取得较小，将增加损耗，降低输入电阻。损耗，降低输入电阻。而而VB过高必使过高必使VE也增也增高，在高，在UCC一定时，势一定时，势必使必使UCE减小，从而减减小，从而减小放大电路输出电压的小放大

45、电路输出电压的动态范围。动态范围。I2= (5 10) IB，VB= (5 10) UBE， RB1、RB2的阻值一般为几十千欧。的阻值一般为几十千欧。VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+/ 5592VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+TUBEIBICVEICVB 固定固定/ 5593CC2B1B2BURRRVB EBEBECRUVII CBII EECCCCCERIRIUU VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+/ 5594 对交流：对交流：旁

46、路电容旁路电容 CE 将将R 短路短路， R 不起不起作用作用， Au，ri，ro与固定偏置电路相同与固定偏置电路相同。如果去掉如果去掉CE ，Au，ri，ro ？旁路电容旁路电容RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+/ 5595RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+2B1BB/ RRR iUiIbIcIoUbISEeIBRI/ 5596？即即： Sos EUAu考虑信号源内阻考虑信号源内阻RS 时时iSibeLs rRrrRAu 所以所以SosEUAu SiioEUUU SiEUAu iSiSirRrEU irRB1RCC1C2RB2CER

47、ERL+UCCuiuo+RSeS+/ 5597 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) 输入电阻输入电阻ri、ro及及 Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL+UCCuiuo+RE2/ 5598V3V12206020CCB2B1B2B URRRVmA8 . 0 mA36

48、 . 03EBEBEC RUVII A16 A500.8CB IIV8 . 4V38 . 068 . 012)(1E1EECCCCCE RRIRIUURB1RCRB2RE1+UCCRE2+UCEIEIBICVB/ 5599k6Co Rrk86. 18 . 02651200I26) 1(200Ebe rk 15/2B1BB RRR其中其中 EbeBi) 1(/RrRr k03.8 EbeL) 1 (RrRAu 69. 8 iUiIbIcIoUbISEeIBRI/ 55100 阻容耦合放大电路由于存在级间耦合电容、发射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

49、抗随频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。压相对于输入电压的幅值和相位都将发生变化。/ 55101f|Au |0.707| Auo |fLfH| Auo |幅频特性幅频特性f 270 180 90相频特性相频特性 / 55102iUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSbeU+ +- -/ 55103oUbeUiUiUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSbeU+ +

50、- -C1C2/ 55104oUiUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSCo/ 55105RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS/ 55106EBBECCB)1(RRUUI BE)1(II EECCCERIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBICRB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS/ 55107LEL/ RRR LeoRIU Lb1RI ）（ LebebiRIrIU Lbbeb)1 (RIrI LbbebLb)1()1(RIrIRIAu LbeL)1(1RrR ）（rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +-

51、-RSiUbIcIoUbISEeIREiI/ 55108rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiIiBi/rRr LbeBi)1 (/RrRr LbebLEebebbii)1 (/RrIRRIrIIUr LEL/RRR irir / 55109 1sbeoRrrSBS/RRR RrRr 1/sbeEosbeE) 1 ( RRr 通通常常：rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiIor/ 55110LbeL) 1 () 1 (RrRAu LbeBi) 1(/RrRr Rrr 1sbeo/

52、55111/ 55112. 在图示放大电路中，已知在图示放大电路中，已知UCC=12V, RE= 2k, RB= 200k， RL= 2k ，晶体管，晶体管=60， UBE=0.6V, 信号源内阻信号源内阻RS= 100，试求试求: :(1) 静态工作点静态工作点 IB、IE 及及 UCE； 画出微变等效电路；画出微变等效电路；(3) Au、ri 和和 ro 。RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS/ 55113mA035. 0mA260)(12006 . 012) (1EBBECCB RRUUImA14. 2 0.035mA60)(1 )(1BE II V727V142212EEC

53、CCE.RIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBIC/ 551143 .176010094. 0Sbeo Rrrk94. 024. 1266120026) (1200EbeIr LbeBi) 1 (/RrRr k7 .41 LbeL) 1()(1RrRAu 98.0 rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIRE/ 55115指输入信号电压为零时，输出电压发生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。缓慢地、无规则地变化的现象。uotO晶体管参数随温度变化、电源晶体管参数随温度变化、电源电压波动、电路元件参数的变电压波动

54、、电路元件参数的变化。化。 直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨能力。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。信号电压还是漂移电压。/ 55116 电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性及对电路结构对称，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。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。差动放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。 +UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2两个输入、两个输入、两个输出两个输出两

55、管两管静态工静态工作点相同作点相同/ 55117uo= VC1 VC2 = 0uo= (VC1 + VC1 ) (VC2 + VC2 ) = 0静态时，静态时，ui1 = ui2 = 0当温度升高时当温度升高时ICVC （两管变化量相等）（两管变化量相等）+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2/ 55118+UCCuoRCRB2T1RB1RCRB2RB1+ui1ui2+T2+共模信号共模信号 需要抑制需要抑制/ 55119+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2+差模信号差模信号 是有用信号是有用信号/ 55120例例1: ui1 = 10

56、 mV, ui2 = 6 mV ui2 = 8 mV 2 mV 例例2: ui1 =20 mV, ui2 = 16 mV 可分解成可分解成: : ui1 = 18 mV + 2 mV ui2 = 18 mV 2 mV 可分解成可分解成: : ui1 = 8 mV + 2 mV 这种输入常作为比较放大来应用，在自动控制这种输入常作为比较放大来应用，在自动控制系统中是常见的。系统中是常见的。 / 55121（Common Mode Rejection Ratio)CdCMRAAK ) 贝 (lg20(dB)CdCMR分AAK / 55122 若电路完全对称，理想情况下共模放大倍数若电路完全对称，理

57、想情况下共模放大倍数 Ac = 0 输出电压输出电压 若电路不完全对称，则若电路不完全对称，则 Ac 0，实际输出电压实际输出电压 即共模信号对输出有影响即共模信号对输出有影响 。/ 55123+Uuoui1RCRPT1RBRCui2RERB+TEE+稳定静态工作点，限制每个管子的漂移。稳定静态工作点，限制每个管子的漂移。EE：用于补偿：用于补偿RE上的压降，以获得合适的工作点。上的压降，以获得合适的工作点。在静态时将输出电压调零。在静态时将输出电压调零。/ 55124电电源源供供给给的的直直流流功功率率率率负负载载得得到到的的交交流流信信号号功功 / 55125ICUCEOQiCtOICUC

58、EOQiCtOICUCEOQiCtO晶体管在输入信号晶体管在输入信号的整个周期都导通的整个周期都导通静态静态IC较大，波形较大，波形好好, 管耗大效率低。管耗大效率低。晶体管只在输入信号晶体管只在输入信号的半个周期内导通，的半个周期内导通， 静态静态IC=0，波形严重，波形严重失真失真, 管耗小效率高。管耗小效率高。晶体管导通的时间大于晶体管导通的时间大于半个周期，静态半个周期，静态IC 0，一般功放常采用。一般功放常采用。/ 55126 互补对称电路是集成功率放大电路输出级的基本互补对称电路是集成功率放大电路输出级的基本形式。当它通过容量较大的电容与负载耦合时，由形式。当它通过容量较大的电容

59、与负载耦合时，由于省去了变压器而被称为无输出变压器于省去了变压器而被称为无输出变压器()电路，简称电路，简称OTL电路。若互补对称电路。若互补对称电路直接与负载相连，输出电容也省去，就成为无电路直接与负载相连，输出电容也省去，就成为无输出电容输出电容(电路，简称电路，简称OCL电电路。路。 OTL电路采用单电源供电，电路采用单电源供电， OCL电路采用双电源电路采用双电源供电。供电。/ 55127T1、T2的特性一致；的特性一致；一个一个NPN型、一个型、一个PNP型型两管均接成射极输出器；两管均接成射极输出器；输出端有大电容；输出端有大电容；单电源供电。单电源供电。OTL原理电路原理电路RL

60、uIT1T2+UCCCAuo+ +- -+ +- -/ 55128RLuiT1T2Auo+ +- -+ +- - 若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，则负载上得到的交流信号正负半周对称。则负载上得到的交流信号正负半周对称。ic1ic2交流通路交流通路uo/ 55129 当输入信号当输入信号ui为正弦波时，为正弦波时，输出信号在过零前后出现的输出信号在过零前后出现的失真称为交越失真。失真称为交越失真。 由于晶体管特性存在非线性，由于晶体管特性存在非线性， ui 0 时，时，P P型衬底中的电子受到电场力的吸型衬底中的电子受到电场力的吸引到达表层，填补空