第一章基本放大电路-课件

第一章基本放大电路第一节PN结第二节半导体二极管第三节特殊二极管第四节半导体三极管第五节基本放大电路第六节微变等效电路分析法第七节多级放大器及频率特性第八节共集电极放大电路第九节光耦合器第十节互补对称功率放大电路第一章基本放大电路第一节PN结1本章要求1、理解PN结的单向导电性，三极管电流分配和电流放大作用；2、了解管子构造、工作原理和特性曲线，理解主要参数意义；3、会分析含有二极管的电路。4、理解单管交流放大电路的放大作用和共发射极、共集电极放大电路的性能特点。5、掌握静态工作点的估算方法和放大电路的微变等效电路分析法。6、了解放大电路输入、输出电阻和多级放大的概念，了解放大电路的频率特性、互补功率放大电路的工作原理。7、了解场效应管的电流放大作用、主要参数的意义。本章要求1、理解PN结的单向导电性，三极管电流分配和电2

学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结果。

对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，就不要过分追究精确的数值。器件是非线性的、特性有分散性、RC的值有误差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。

对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和正确使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器件的目的在于应用。学习方法学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，对器件的数3第一节PN结一、半导体1、半导体中的载流子1)完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构共价健共价键中的两个电子，称为价电子。

Si

Si

Si

Si价电子第一节PN结一、半导体1)完全纯净的、具有42)半导体中的载流子

Si

Si

Si

Si价电子

价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为空穴（带正电）。空穴温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。自由电子在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。2)半导体中的载流子SiSiSiSi价电子5

当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流

(1)自由电子作定向运动

电子电流

(2)价电子递补空穴空穴电流注意：

(1)本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差；(2)温度愈高，载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。自由电子和空穴都称为载流子。自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两62、杂质半导体——本征半导体中掺入微量杂质

掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子成为多数载流子，故称为电子半导体或N型半导体。

Si

Si

Si

Sip+多余电子磷原子在常温下即可变为自由电子失去一个电子变为正离子1）N型半导体：掺入五价元素在N

型半导体中自由电子：多子，空穴：少子。动画2、杂质半导体——本征半导体中掺入微量杂质掺杂后自由电子数72）P型半导体：掺入三价元素

掺杂后空穴数目大量增加，空穴成为多数载流子，称为空穴半导体或P型半导体。

Si

Si

Si

Si在P型半导体中空穴：多子，自由电子：少子。B–硼原子接受一个电子变为负离子空穴动画无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。2）P型半导体：掺入三价元素掺杂后空穴数目大量增加，8二、PN结1、PN结的形成多子的扩散运动内电场少子的漂移运动浓度差P型半导体N型半导体内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。扩散的结果使空间电荷区变宽。空间电荷区也称PN结扩散和漂移这一对相反的运动最终达到动态平衡，空间电荷区的厚度固定不变。－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－动画形成空间电荷区二、PN结多子的扩散运动内电场少子的漂移运动浓度差P型半导92、PN结的单向导电性

1)PN结加正向电压（正向偏置）PN结变窄P接正、N接负外电场IF内电场被削弱，多子扩散加强，形成较大的扩散电流。

PN结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。常在回路中串一电阻来限流。内电场PN－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++动画+–2、PN结的单向导电性1)PN结加正向电压（正向偏102）PN结加反向电压（反向偏置）外电场P接负、N接正内电场PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－动画–+内电场被加强，少子漂移加强，因少子很少，故形成很小的反向电流，即反向饱和电流。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。PN结加反向电压时，PN结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，PN结处于截止状态。2）PN结加反向电压（反向偏置）外电场P接负、N接正11PN结具有单向导电性正偏时，结电阻小，正向电流大——导通

反偏时，结电阻大，反向电流很小——截止PN结具有单向导电性正偏时，结电阻小，正向电流大——12第二节半导体二极管一、二极管的结构(a)点接触型(b)面接触型

结面积小、结电容小、正向电流小。用于检波和变频等高频电路。结面积大、正向电流大、结电容大，用于工频大电流整流电路。(c)平面型

用于集成电路制作工艺中。PN结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。第二节半导体二极管一、二极管的结构(a)点接触型(b13金属触丝阳极引线N型锗片阴极引线外壳(

a)点接触型铝合金小球N型硅阳极引线PN结金锑合金底座阴极引线(

b)面接触型二极管的结构示意图阴极阳极(

c

)符号D金属触丝阳极引线N型锗片阴极引线外壳(a)点接触型14二、二极管的伏安特性硅管0.5V,锗管0.1V。反向击穿电压U(BR)导通压降

外加电压大于死区电压二极管才能导通。外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。正向特性反向特性特点：非线性硅0.6~0.8V锗0.2~0.3VUI死区电压PN+–PN–+反向电流在一定电压范围内保持常数。二、二极管的伏安特性硅管0.5V,反向击穿导通压降外加电15三、二极管的主要参数1、最大整流电流

IOM长期使用时，允许流过管子的最大正向平均电流。2、反向工作峰值电压URWM是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是二极管反向击穿电压UBR的一半或三分之二。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。3、反向峰值电流IRM指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，IRM受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。三、二极管的主要参数1、最大整流电流IOM长期使用时，允16二极管的单向导电性1、二极管加正向电压（正向偏置：阳极接正、阴极接负）时，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。2、二极管加反向电压（反向偏置：阳极接负、阴极接正）时，二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。

3、外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。4、二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。二极管的单向导电性1、二极管加正向电压（正向偏置：阳极接正17

二极管电路分析举例

定性分析：判断二极管的工作状态导通截止否则，正向管压降硅0.6~0.7V锗0.2~0.3V分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压UD的正负。若V阳>V阴或UD为正(正向偏置)，二极管导通若V阳<V阴或UD为负(反向偏置)，二极管截止若二极管是理想的，正向导通时正向管压降为零，反向截止时二极管相当于断开。二极管电路分析举例定性分析：判断二极管的工作状态导通截止18ui>5V，二极管导通，可看作短路uo=5V

ui<5V，二极管截止，可看作开路uo=uiE例1：二极管的用途：

整流、检波、限幅、钳位、开关、元件保护、温度补偿等。ui参考点二极管阴极电位为5VDERuoui++––动画已知：二极管是理想的，试画出uo

波形。ui>5V，二极管导通，可看作短路uo=5V19例2：试判断图中二极管导通还是截止？为什么？

分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位的高低,如VA＞VB,则导通；反之，截止。图中，除去二极管后VA＜VB，因此二极管截止B+–A10V18k

2k

25k

5k

10k

140k

+15V2AP1例2：试判断图中二极管导通还是截止？为什么？分析方法20第三节特殊二极管1.符号

UZIZIZM

UZ

IZ2.伏安特性与稳压作用稳压管正常工作时加反向电压使用时要加限流电阻稳压管反向击穿后，电流变化很大，但其两端电压变化很小，利用此特性，稳压管在电路中可起稳压作用。_+UIO一、稳压二极管第三节特殊二极管1.符号213.主要参数(1)稳定电压UZ

稳压管正常工作(反向击穿)时管子两端的电压。(2)电压温度系数

ｕ环境温度每变化1

C引起稳压值变化的百分数。(3)动态电阻(4)稳定电流IZ、最大稳定电流IZM(5)最大允许耗散功率PZM=UZIZMrZ愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。3.主要参数(1)稳定电压UZ(2)电压温22

[例1－3]图中通过稳压管的参数如图所示，为使管子不致烧坏，限流电阻取值应为多少？IZDZUS=+20VR

UZ=12V

IZM=18mAIZ例1－3的图[解][例1－3]图中通过稳压管的参数如图所示，为使管子不致234.稳压电路UO

=UZ

IR=IO+IZ设负载RL一定，Ui变化Ui

UZ

UO

基本不变IRR

IZ

IR

RLCRIIZUZIo+Uo

+Ui

~+220V4.稳压电路UO=UZIR=IO24二、光敏二极管反向电流随光照强度的增加而上升。可作光控元件IU照度增加符号有正向偏置时，发出一定波长范围的光，目前的发光管可以发出从红外到可见波段的光，它的电特性与一般二极管类似，正向电压较一般二极管高，电流为几~几十mA光敏二极管发光二极管三、发光二极管二、光敏二极管反向电流随光照强度的增加而上升。可作光控元件I25第四节半导体三极管基本结构：NNP基极发射极集电极NPN型BECBECPNP型PPN基极发射极集电极符号：BECIBIEICBECIBIEICNPN型三极管PNP型三极管第四节半导体三极管基本结构：NNP基极发射极集电极NP26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：面积最大基区：最薄，发射区：掺发射结集电结BECNNP基极发射极集电27一、晶体管电流放大作用1.三极管放大的外部条件BECNNPEBRBECRC发射结正偏、集电结反偏PNP发射结正偏VB<VE集电结反偏VC<VB从电位的角度看：

NPN

发射结正偏VB>VE集电结反偏VC>VB

即VC>VB>VE即

VC

<VB<

VE一、晶体管电流放大作用1.三极管放大的外部条件BECNNPE282.各电极电流关系及电流放大作用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）三电极电流关系IE=IB+IC2）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。2.各电极电流关系及电流放大作用IB(mA)IC(mA)I293.三极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。进入P区的电子少部分与基区的空穴复合，形成电流IBE，多数扩散到集电结。从基区扩散来的电子作为集电结的少子，漂移进入集电结而被收集，形成ICE。集电结反偏，有少子形成的反向电流ICBO。3.三极管内部载流子的运动规律BECNNPEBRBECIEI30IC=ICE+ICBO

ICEICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOIB=IBE-ICBO

IBEICE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

IC

ICE0IC=ICE+ICBOICEICIBBECNNPE31二、特性曲线即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子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）直观地分析管子的工作状态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二、特性曲线即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子32发射极是输入回路、输出回路的公共端图1－19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ICEBmA

AVUCEUBERBIBECV++––––++发射极是输入回路、输出回路的公共端图1－19共发射极331.输入特性特点:非线性死区电压：硅管0.5V，锗管0.1V。正常工作时发射结电压：NPN型硅管

UBE0.6~0.7VPNP型锗管

UBE0.2~0.3VIB(

A)UBE(V)204060800.40.8UCE1VO1.输入特性特点:非线性死区电压：硅管0.5V，锗管0.1342.输出特性输出特性曲线通常分三个工作区：IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O（1）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。集射极之间相当于断开。截止区2.输出特性输出特性曲线通常分三个工作区：IB=02035IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O放大区(2)放大区在放大区有IC=

IB

也称为线性区，具有恒流特性。IC大小受

IB控制

。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。IB=020A40A60A80A100A36IC(36IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O饱和区（3）饱和区

当UCE

UBE时，晶体管工作于饱和状态。在饱和区，

IB

IC，发射结处于正偏，集电结也处于正偏。

深度饱和时，硅管UCES0.3V，

锗管UCES0.1V。工程上，UCE＝UBE为临界饱和。IB=020A40A60A80A100A36IC(37管型工作状态饱和放大截止UBE/VUCE/V

UBE/V

UBE/V开始截止可靠截止硅管(NPN)锗管(PNP)0.7

0.30.3

0.10.6~0.70.2~0.30.5

0.1

0

0.1晶体管结电压的典型值工38

[例1－4]在图1-19中，已知EC=10V,EB=5V,RC=3K,RB=200K

,

=100,求IB、IC,并验证晶体管是否处于放大状态。如果将RB减小到100K

，晶体管是否处于放大状态。（设UBE=0.7V）[解]发射结正偏，管子可能在放大或饱和状态。若放大，则有UCE＞UBE

集电结反偏，管子工作在放大状态。如果RB减小到100K，则饱和时，集电极电流ICS为临界饱和时基极电流IBS为IB＞IBS，所以管子处于饱和状态。[例1－4]在图1-19中，已知EC=10V,EB=39三、主要参数1.电流放大系数，

直流电流放大系数交流电流放大系数当晶体管接成发射极电路时，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。三、主要参数1.电流放大系数，直流电流放大系数交流电流402.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

ICBO

ICBO

A+–EC3.集-射极反向截止电流(穿透电流)ICEO

AICEOIB=0+–

ICEO受温度的影响大。温度

ICEO

，所以IC也相应增加。三极管的温度特性较差。2.集-基极反向截止电流ICBOICBO是由少数载流子414.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上升会导致三极管的

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，三极管就会被击穿。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取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温升过高会烧坏三极管。

PC

PCM=ICUCE

硅管允许结温约为150C，锗管约为70

90C。4.集电极最大允许电流ICM5.集-射极反向击穿电压U42ICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作区由三个极限参数可画出三极管的安全工作区ICUCEOICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作区由三个极限43四、晶体管参数与温度的关系1、温度每增加10

C，ICBO增大一倍。硅管优于锗管。2、温度每升高1

C，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1

C，

增加0.5%~1.0%。四、晶体管参数与温度的关系1、温度每增加10C，ICBO增44第五节基本放大电路放大的概念: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三极管的电流控制作用，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、等其它技术指标。一、放大器的一般概念:第五节基本放大电路放大的概念:放大的目的45放大的实例:放大的实例:46二、放大器的组成图1-29共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE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。二、放大器的组成图1-29共发射极基本电路ECRSesR47图1-29共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE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。图1-29共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C48放大器电位图共发射极基本电路+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE放大器电位图共发射极基本电路+UCCRSesRBRCC1C249共射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共射放大电路的电压放大作用UBEIBICUCE无输入信号(u50ICUCEOIBUBEO结论：(1)无输入信号电压时，三极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。QIBUBEQUCEICICUCEOIBUBEO结论：(1)无输入信号电压时，三51UBEIB无输入信号(ui

=0)时:uo=0uBE=UBEuCE=UCE？有输入信号(ui

≠0)时uCE=UCC－iC

RCuo

0uBE=UBE+uiuCE=UCE+uoIC+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotOUBEIB无输入信号(ui=0)时:uo=0？有52(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(2)加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大+集电极电流53(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(3)若参数选取得当，输出电压可比输入电压大，(4)输出54实现放大的条件(1)晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集电结反偏。(2)正确设置静态工作点，使晶体管工作于放大区。(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，经电容耦合只输出交流信号。实现放大的条件(1)晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，55直、流通路和交流通路因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中如果电容的容量足够大，可以认为它对交流分量不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路。这样，交直流所走的通路是不同的。直流通路：无信号时电流（直流电流）的通路，用来计算静态工作点。交流通路：有信号时交流分量（变化量）的通路，用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。直、流通路和交流通路因电容对交、直流的作用不同。在放大56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57RBRCuiuORLRSes++–+––对交流信号(有输入信号ui时的交流分量)XC0，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–iCiBiERBRCuiuORLRSes++–+––对交流信号(有输入信58三、放大电路的静态分析静态：放大电路无信号输入（ui

=0）时的工作状态。分析方法：估算法、图解法。分析对象：各极电压电流的直流分量。所用电路：放大电路的直流通路。设置Q点的目的：

(1)

使放大电路的放大信号不失真；(2)使放大电路工作在较佳的工作状态，静态是动态的基础。——静态工作点Q：IB、IC、UCE

。静态分析：确定放大电路的静态值。三、放大电路的静态分析静态：放大电路无信号输入（ui=0591.用图解法确定静态值用作图的方法确定静态值优点：

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直流负载线方程步骤：

1.用估算法确定IB，

1.用图解法确定静态值用作图的方法确定静态值优点：2.由60

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O直流负载线斜率ICQUCEQUCCUCE=UCC–ICR612.用估算法确定静态值1）直流通路估算IB根据电流放大作用2）由直流通路估算UCE、IC当UBE<<UCC时，+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB由KVL:UCC=IBRB+

UBE由KVL:UCC=ICRC+

UCE所以UCE=UCC–

ICRC2.用估算法确定静态值1）直流通路估算IB根据电流放大作用62图1-31放大器静态工作情况[例1－6]图1-31中，已知ＵＣＣ＝12V，ＲＣ＝４kΩ，ＲＢ＝300kΩ，管子的β＝37.5，估算放大器的静态工作点。若将ＲＣ改为10kΩ时，管子工作处在何种状态?解：(当UBE<<UCC时)注意：电路中IB

和IC

的数量级不同图1-31放大器静态工作情况[例1－6]图1-31中，63若将ＲＣ改为10kΩ，集电极临界饱和电流为说明管子处于饱和状态集-基间电压UCB=UCE-UBE=6-0.7=5.3V集电结反偏，而发射结正偏，故管子在放大状态。若将ＲＣ改为10kΩ，集电极临界饱和电流为说明管子处于饱和状64四、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。所用电路：放大电路的交流通路。动态分析:计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。分析对象：各极电压和电流的交流分量。目的：找出Au、ri、ro与电路参数的关系，为设计打基础。四、放大电路的动态分析动态：放大电路有信号输入（ui0）65QuCE/VttiB/

AIBtiC/mAICiB/

AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuoRL=

由uo和ui的峰值（或峰峰值）之比可得放大电路的电压放大倍数。QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuB66放大器动态工作情况由输入特性求iB放大器动态工作情况由输入特性求iB67五、静态工作点与输出波形失真的关系如果Q设置不合适，晶体管进入截止区或饱和区工作，将造成非线性失真。若Q设置过高，动画晶体管进入饱和区工作，造成饱和失真。Q2uo适当减小基极电流可消除失真。UCEQuCE/VttiC/mAICiC/mAuCE/VOOOQ1五、静态工作点与输出波形失真的关系如果Q设置不合适，晶体68若Q设置过低，动画晶体管进入截止区工作，造成截止失真。适当增加基极电流可消除失真uiuotiB/

AiB/

AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC/mAuCE/VOOUCE如果Q设置合适，信号幅值过大也可产生失真，减小信号幅值可消除失真。若Q设置过低，动画晶体管进入截止区工作，造成截止失真。69六、静态工作点的稳定由前面分析可知，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。前述的固定偏置放大电路，简单、容易调整，但在温度变化、三极管老化、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。六、静态工作点的稳定由前面分析可知，合理设置静态工作701.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。1.温度变化对静态工作点的影响在固定偏置放大电路中，71iCuCEQ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，甚至引起过热烧坏三极管。OiCuCEQ温度升高时，输出特性曲线上移Q´固定偏置电路722.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。VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–2.分压式偏置电路1)稳定Q点的原理基极电位基731）稳定Q点的原理VB集电极电流基本恒定，不随温度变化。RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–1）稳定Q点的原理VB集电极电流基本恒定，不随温度变74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VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–从Q点稳定的角度来看似乎I2、VB越大越好。在估算时一般选取75Q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。Q点稳定的过程VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI762.静态工作点的计算估算法:VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–动态指标与固定偏置放大电路比有何变化？想一想！！2.静态工作点的计算估算法:VBRB1RCC1C2RB2C77第一章基本放大电路-课件78第六节微变等效电路分析法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。一、晶体管的微变等效电路

UBE

IB对于小功率三极管：rbe一般为几百欧到几千欧。(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第六节微变等效电路分析法晶体管的微变等效电路可79(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(2)输出回路rce愈大，恒流特性愈好晶体管的输出电阻输出80ibicicBCEibib晶体三极管微变等效电路ube+-uce+-ube+-uce+-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。ibicicBCEibib晶体三极管微变等效电路ube+-81二、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二、放大电路的微变等效电路将交流通路中的晶ibice82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。微变等效电路二、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+-+-RSiirbeRBRCRLEBC+-+-+-RS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831.电压放大倍数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。rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS三、放大电路动态性能分析1.电压放大倍数当放大电路输出端开路(未接RL)时，因rbe84例1-7在图1-40a中，若晶体管为3DG100，已知在工作点处β＝40，设UBE=0.7V。1）计算放大倍数；2）若CE开路，计算此时的电压放大倍数。例1-7在图1-40a中，若晶体管为3DG100，已知在工85第一章基本放大电路-课件86解:(1)求静态工作点。直流通路RB1RCRB2RE1+UCC+–UCEIEIBICVB(2)求Rbe。解:(1)求静态工作点。直流通路RB1RCRB2RE1+U87(3)求。对交流：旁路电容CE

将RE

短路，RE不起作用，Au，ri，ro与固定偏置电路相同。旁路电容RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–(3)求。对交流：旁路电容CE将RE88(4)求CE开路时的。RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–去掉CE后的微变等效电路短路对地短路rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE(4)求CE开路时的。RB1RCC1C2RB2C89可见，(1)CE开路时，电路的电压放大能力大大减小，故需加旁路电容(2)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。可见，(1)CE开路时，电路的电压放大能力大大减小，故需加旁902.计算输入电阻和输出电阻放大电路对信号源(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+-放大电路信号源+-+-(1)输入电阻2.计算输入电阻和输出电阻放大电路对信号源(或对前级放大电路91输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数。输入电压受到一定衰减。输入电阻越大，衰减越小，同时从信号源取得的电流愈小，因此一般总是希望得到较大的输入电阻。固定偏置和分压式两种电路输入电阻的计算输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数。92rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRErbeRBRCRLEBC+-+-+-RSririrbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRErbeRBRCR93(2)输出电阻放大电路对负载(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+_(2)输出电阻放大电路对负载(或对后级放大电路)来说，是一个94rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS求ro的步骤：1)断开负载RL3)外加电压4)求外加2)令或rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS求ro的步骤：3)95rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE外加求ro的步骤：1)断开负载RL3)外加电压4)求2)令或例求下图中的输出电阻rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE外加求ro的步骤：396对信号源电压的放大倍数？信号源考虑信号源内阻RS时RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–对信号源电压的放大倍数？信号源考虑信号源内阻RS时RB1R97无旁路电容CE有旁路电容CEAu减小分压式偏置电路ri提高ro不变无旁路电容CE有旁路电容CEAu减小分压式偏置电路ri提高981.放大倍数高;共射极放大电路特点2.输入电阻低;3.输出电阻高.1.放大倍数高;共射极放大电路特点2.输入电阻低;3.输99第八节共集电极放大电路

（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。因从发射极输出，所以称射极输出器。RB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS第八节共集电极放大电路

（射极输出器）因对交流信100求Q点：一、静态工作点的计算直流通路+UCCRBRE+–UCE+–UBEIEIBICRB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS求Q点：一、静态工作点的计算直流通路+UCCRBRE+–UC101二、动态性能指标的计算1.电压放大倍数

电压放大倍数Au

1且输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。微变等效电路rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE二、动态性能指标的计算1.电压放大倍数电压放大倍数Au102rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE2.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。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE2.输入电阻1033.输出电阻rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE射极输出器的的输出电阻很小，带负载能力强。3.输出电阻rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE104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。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105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Au

1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。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。106例:在图示放大电路中，已知UCC=12V,RE=2kΩ,

RB=200kΩ，RL=2kΩ，晶体管β=60，UBE=0.6V,信号源内阻RS=100Ω，试求:(1)

静态工作点IB、IE及UCE；(2)画出微变等效电路；(3)

Au、ri和ro。RB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS例:在图示放大电路中，已知UCC=12V,RE107解:(1)由直流通路求静态工作点。直流通路+UCCRBRE+–UCE+–UBEIEIBIC解