用微课学 模拟电子技术教程（工作手册式）课件 项目3 分压式工作点稳定电路的制作与测试

2.1晶体管与光电三极管

2.2共射基本放大电路2.3晶体管开关电路与恒流源电路

2.4分压式工作点稳定电路2.5分立元件放大电路分析方法

2.6共集电路、共基电路2.7场效应晶体管及其放大电路2.8多级放大器2.9共射放大电路的频率特性1.了解晶体管、场效应晶体管、光电三极管和光耦合器结构，正确识别各种三极管和光耦合器的电路符号。2.理解晶体管工作原理、伏安特性、主要参数及温度的影响，熟悉晶体管的放大作用。3.理解晶体管直流电路近似估算方法，熟悉晶体管放大、饱和、截止状态的判别，理解非线性失真及其产生原因和消除方法。4．理解晶体管放大电路的组成和主要元器件的作用，熟悉直流通路、交流通路的作用，会用微等效电路分析法求放大电路的Au、Ri

、Ro

、Aus。6.了解场效应晶体管主要参数、使用注意事项、放大电路的组成和主要元器件的作用，会估算电压放大倍数。7.了解多级放大电路的耦合方式及其特点，熟悉多级放大电路Au、Ri

、Ro的计算方法。8.理解单级阻容耦合共射放大电路的频率特性和波特图，了解多级放大电路频率特性9.熟悉三极管和光耦合器使用常识，会用万用表判别晶体管的引脚和质量优劣。5.了解晶体管组成的开关电路、恒流源电路和光电三极管、光耦合器基本应用电路组成及其应用。2.2共射基本放大电路

一、放大电路的组成

一个完整的放大系统由直流电源、信号源、放大电路、负载4部分组成2.2.1放大电路的基本要求及主要性能指标2.2共射基本放大电路

二、晶体管放大电路的基本形式

一个完整的放大系统由直流电源、信号源、放大电路、负载4部分组成2.2.1放大电路的基本要求及主要性能指标2.2共射基本放大电路

三、晶体管放大电路的基本要求要使BJT放大电路完成预定的放大功能，必须满足以下要求：

(1)有直流电源。三极管Je正偏，Jc反偏，使晶体管工作在放大区。

(2)输入信号能输入。

(3)输出信号能输出。

(4)信号不失真地放大，满足放大电路的性能指标要求。

2.2.1放大电路的基本要求及主要性能指标

四、放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标有：放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大输出幅值、通频带、最大输出功率、效率和非线性失真系数等。

1．放大倍数（Amplification）

放大倍数是衡量放大电路放大能力的指标，常用A表示。放大倍数可分为电压放大倍数、电流放大倍数和功率放大倍数等。

放大电路输出电压与输入电压之比，称为电压放大倍数，用Au表示，即

1．放大倍数（Amplification）图2.2.1放大电路框图

在某些情况下还要用到源电压放大倍数Aus，其定义为

式中，us为信号源电压。

放大电路输出电流与输入电流之比，称为电流放大倍数，用Ai表示，即

工程上常用对数来表示放大倍数，称为增益G，单位为分贝（dB），常用的有

Gu=20lg│Au│Gi=20lg│Ai│

相当于信号源的负载，

越大，信号源的电压更多地传输到放大电路的输入端。在电压放大电路中，希望大一些。

2．输入电阻（Inputresistance）

输入电阻就是向放大电路输入端看进去的交流等效电阻，在数值上等于输入电压与输入电流之比，即3．输出电阻（Outputresistance）

输出电阻就是从输出端（不包括RL）看进去的交流等效电阻，用Ro表示，如图2.5.3所示。图中是将RL移去（即RL→

∞）时，由us在输出端产生的开路电压。Ro的求法：先将信号源us短路，保留内阻RS

，将RL

开路，在输出端加一交流电压uo，产生输出端电流io，输出电阻等于uo与io之比，即

Ro越小，电压放大电路带负载能力越强，且负载变化时，对放大电路影响也小，所以Ro越小越好。

2．输入电阻（Inputresistance）图2.2.2输出电阻Ro的求法

为什么Ro越小，电压放大电路的带负载能力越强？

2.2.2共射基本放大电路的组成及工作原理一、共射基本放大电路的组成2.2.3共射放大电路组成（a)双电源电路（b)实际电路2.2.2共射基本放大电路的组成及工作原理

图2.2.3中，晶体管V是NPN型管，是整个电路的核心。VCC是直流电源，它为发射结提供正向偏置电压和相应的基极偏置电流IB，通过Rc为集电结提供反向偏置电压，VCC也是放大器的能源，一般为几伏至几十伏。

Rb是基极偏置电阻，一般取几十千欧至几百千欧。RC是集电极直流负载电阻，它将集电极电流iC的变化转换成电压的变化－－放大器的输出信号电压。RC的取值一般为几百欧至几千欧。C1、C2分别是输入、输出信号耦合电容，又叫隔直电容，其作用是隔断直流、传送交流。C1、C2常选用容量较大的电解电容，一般是几微法至几十微法。

1．静态工作原理

2．动态工作原理

当正弦信号输入时，电路中各处的电压、电流是变动的，电路处于交流状态或动态工作状态，简称动态。简言之，动态就是在静态值的基础上叠加了变化的交流值。二、工作原理

3．分析放大电路注意事项

（1）三极管电流和电压都是在直流量上叠加随输入信号变化的交流量，放大电路中交、直流并存。（2）符号的含义：

①小写字母小写下标（如ube，ic）为交流量；

②大写字母大写下标（如UBE，IC）为直流量；

③小写字母大写下标（如uBE，iC）为总的瞬时量（直流＋交流）；

④大写字母小写下标（如Ube，Ic）为有效值。2.2.3直流通路与交流通路

放大电路的分析包括静态分析（Quiescentanalysis）和动态分析（Dynamicanalysis）。两者比较如下表所示。直流、交流通路及其画法

图2.2.4共射基本放大电路及其直流通路

图2.2.5共射基本放大电路的交流通路

将BJT随意组成电路不一定能起放大作用。能否放大，一般通过直流通路和交流通路对照放大电路基本要求加以判别。

[例2.2.1]

当输入电压为正弦波时，图2.2.6所示三极管有无放大作用？

解：在图（a）的电路中，VBB经Rb向三极管的发射结提供正偏电压，VCC经RC向集电结提供反偏电压，因此三极管工作在放大区，但是，由于VBB为恒压源，对交流信号起短路作用，因此输入信号加不到三极管的发射结，放大器没有放大作用。图（b）的电路，由于C1的隔断直流作用，VCC不能通过Rb使管子的发射结正偏即发射结零偏，因此三极管不工作在放大区，无放大作用。

2.2.4共射基本放大电路静态工作点

一般，晶体管的UBE可视为已知量，硅管│UBE│取0.7V，锗管│UBE│取0.2V，VCC>>UBE。

(1)从图2.2.4所示共射基本电路的直流通路输入回路可得：VCC

=IBRb+UBE，则

IBQ=（VCC－UBEQ）/Rb≈VCC/Rb

2.2.4共射基本放大电路静态工作点

当VCC和Rb选定后，偏流IB即为固定值，故共射基本电路又称为固定偏流电路。

(2)若三极管工作在放大区，且忽略ICEO，则

ICQ≈βIBQ，

(3)从输出回路可得：

UCEQ=VCC－ICQRc

2.2.4共射基本放大电路静态工作点

如果按上式算得值小于0.3V，说明晶体管已处于或接近饱和状态，ICQ将不再与IBQ成β倍关系。此时ICQ被Rc限流，称为集电极饱和电流ICS，集电极与发射极间电压称为饱和电压UCES。UCES值很小，硅管取0.3V，锗管取0.1V。由下式可求得

一般情况下，VCC>>UCES

1.要使图2.2.4（a)所示电路工作点提高，即ICQ升高，应调整什么元件？怎么调整？

2.图2.2.4（a)所示电路偏置电阻Rb由300kΩ改为100kΩ时，UCEQ实际值应为多大？在电压放大电路中，为什么希望输入电阻大一些、输出电阻小一些好？电压放大倍数是不是越大越好？2.共射放大电路的输出电压与输入电压为什么是反相的？3.直流通路和交流通路有何用途？画直流通路和交流通路的要点是什么？

2.5.1放大电路图解分析

在晶体管的特性曲线上直接用作图的方法来分析放大电路的工作情况，称之为特性曲线图解法，简称图解法。图解法既可作静态分析，也可作动态分析。下面以图2.5.1（a）所示共射放大电路为例介绍图解法。

2.5分立元件放大电路分析方法

一、静态分析

图2.5.1（a）为静态时共射放大电路的直流通路，用虚线分成线性部分和非线性部分。非线性部分为三极管；线性部分为有确定基极偏流的Vcc、Rb以及输出回路的Vcc和Rc。

图2.5.1放大电路的静态工作图解（a)直流通路的分割（b)图解分析

一、静态分析图2.5.1（a）所示电路中晶体管的偏流IB可由下式求得

根据KVL，线性部分的伏安特性由下式确定：uCE

=VCC－iCRc，它就是输出回路的直流负载线方程。

非线性部分用晶体管的输出特性曲线来表征，它的伏安特性对应的是iB=IB=40μA的那一条输出特性曲线，如图2.3.1b所示，即

设iC=0，则uCE=Vcc，在横坐标轴上得截点M（Vcc，0）。设uCE=0，则iC=Vcc/Rc，在纵坐标轴上得截点N（0，Vcc/Rc）。根据电路参数，Vcc=12V，Vcc/Rc≈3mA，在图b中得M（12V，0mA）和N（0V，3mA）两点。连接M、N得到直线MN，这就是输出回路的直流负载线，其斜率为（－1/Rc）。静态时，电路中的电压和电流必须同时满足非线性部分和线性部分的伏安特性，因此，直流负载线MN与iB=IB=40μA那条输出特性曲线的交点Q，就是静态工作点。Q点所对应的电流、电压值就是静态工作点上的ICQ、UCEQ值。从图2.3.1可读得UCEQ=6V，ICQ=1.5mA。而静态UBEQ近似为0.7V。

二、交流负载线

当有输入信号时，放大电路处于动态，电流和电压在静态直流量上迭加了交流量。进行动态分析时，要利用图2.2.3所示的交流通路。设RL´=Rc∥RL。由图可知uce=－ic

RL´,而uce=uCE－UCE，ic=iC－IC

，则

uCE－UCE=－（iC－IC）RL´uCE－UCE=－（iC－IC）RL´

上式表示动态时，iC与uCE的关系仍为一直线，斜率为（－1/RL´）。由交流负载电阻RL´决定。另外，当输入信号ui的瞬时值为零时，放大电路工作在静态工作点Q上，因此Q点也是动态过程中的一个点。所以，过Q点作一斜率为(－1/RL´)的直线，就代表了由交流通路得到的负载线，称为交流负载线；可在横轴上确定点A（UCE+ICRL´，0），连接Q、A两点并延长，交纵轴于B，如图2.3.2中的直线AB即为交流负载线。显然，交流负载线是动态工作点的集合，为动态工作点移动的轨迹。放大电路的图解动态分析，要通过交流负载线来进行。图2.5.2交流负载线

三、静态工作点对输出波形的影响

除信号幅度外，输出信号波形与输入信号波形存在差异称为失真，这是放大电路应该尽量避免的。静态工作点设置不当，输入信号幅度又较大时，将使放大电路的工作范围超出晶体管特性曲线的线性区域而产生失真，这种由于晶体管特性的非线性造成的失真称为非线性失真。波形失真如图2.5.3所示。

一、截止失真在图2.5.3（a）中，静态工作点Q偏低，而信号的幅度又较大，在信号负半周的部分时间内，使动态工作点进入截止区，ib的负半周被削去一部分。因此ic的负半周和uce的正半周也被削去相应的部分，产生了严重的失真。这种由于晶体管在部分时间内截止而引起的失真，称为截止失真。

图2.5.3波形失真

二、饱和失真在图2.5.3（b）中，静态工作点Q偏高，而信号的幅度又较大，在信号正半周的部分时间内，使动态工作点进入饱和区，结果ic

的正半周和uce的负半周被削去一部分，也产生严重的失真。这种由于晶体管在部分时间内饱和而引起的失真，称为饱和失真。三、截顶失真如果输入信号幅度过大，可能同时产生截止失真和饱和失真，这种失真称为截顶失真，波形如图2.5.3（c）所示。2.3共射放大电路的图解分析

通常可用示波器观察uo（或uce）的波形来判别失真的类型。对于ＮＰＮ管组成的电路。正半周出现削波是截止失真，负半周出现削波是饱和失真。而ＰＮＰ管组成的电路，其失真波形恰与上述情况相反。为了减小或避免非线性失真，必须合理选择静态工作点位置，并限制输入信号的幅度。为了获得大的不失真输出，静态工作点显然应选在交流负载线的中点附近。2.3共射放大电路的图解分析

综上所述，Q点选择不当会引起失真，概括如下表：

为了减小或避免非线性失真，必须合理选择静态工作点位置，一般选在交流负载线的中点附近，同时限制输入信号的幅度。

四、图解法的适用范围

图解法的优点是能直观形象地反映晶体管工作情况，但必须实测所用管子的特性曲线，且用它进行定量分析时误差较大，此外仅能反映信号频率较低时的电压、电流关系。因此，图解法一般适用于输出幅值较大而频率不高时的电路分析。在实际应用中，多用于分析Q点位置、最大不失真输出电压、失真情况及低频功放电路等。

2.4.1温度对静态工作点的影响2.4分压式工作点稳定电路

1．温度升高使反向饱和电流ICBO增大2．温度升高使电流放大系数β增大3．温度升高使发射结电压UBE减小

2.4.2分压式工作点稳定电路的组成

图2.4.1分压式射极偏置电路

图中，Rb1为上偏置电阻，Rb2为下偏置电阻，Re为发射极电阻，Ce为射极旁路电容，它的作用使电路的交流信号放大能力不因Re存在而降低。

2.4.3分压式工作点稳定电路的工作原理

当Rb1、Rb2选择适当，使流过Rb1的电流I1>>IB时，流过Rb2的电流I2＝I1－IB≈I1，则

若电路满足I1≥（5~10）IB，UB≥（5~10）UBE由上式可知，UB由Rb1、Rb2分压而定，与温度变化基本无关。

如果温度升高使IC增大，则IE增大，发射极电位UE=IERe升高，结果使UBE=UB－UE减小，IB相应减小，从而限制了IC的增大，使IC基本保持不变。上述稳定工作点的过程可表示为

要提高工作点的热稳定性，应要求I1>>IB和UB>>UBE。

应当指出，分压式工作点稳定电路只能使工作点基本不变。实际上，当温度变化时，由于β变化，IC也会有变化。在热稳定性中，β随温度变化的影响最大，利用Re可减小β对Q点的影响。也可采用温度补偿的方法减小温度变化的影响。静态工作点估算:

分压式工作点稳定电路在电路上采取措施，用电阻分压来基本固定晶体管基极电压UB，利用发射极电阻Re的“反馈”作用来稳定晶体管集电极电流IC，使电路的静态工作点基本不变，电路稳定性较好。

1.要使图2.4.1所示的分压式工作点稳定电路工作点提高即UBQ升高，应调整什么元件？怎么调整？2.如果采用二极管温度补偿的方法来进一步提高分压式工作点稳定电路的热稳定性，减小温度变化产生的影响，该如何实现？

2.5.2微变等效电路分析法

一、晶体管的微变等效模型所谓“微变”是指微小变化的信号，即小信号。在低频小信号条件下,工作在放大状态的三极管在放大区的特性可近似看成线性的。这时，具有非线性的三极管可用一线性电路来等效,称之为微变等效电路。

1.晶体管基极与发射极之间等效交流电阻rbe

当晶体管工作在放大状态时，微小变化的信号ui使晶体管基极电压的变化量ΔuBE只是输入特性曲线中很小的一段，这样ΔiB与ΔuBE可近似看作线性关系，用一等效电阻rbe来表示，即

称为三极管的共射输入电阻，通常用下式估算

对于低频小功率管，估算式可写成或是动态电阻，只能用于计算交流量。图2.5.4从输入特性曲线求等效电阻

2.晶体管集电极与发射极之间等效为受控电流源

工作在放大状态的晶体管，其输出特性可近似看作为一组与横轴平行的直线，即电压uCE变化时，电流iC几乎不变，呈恒流特性。只有基极电流iB变化，iC才变化，并且iC=βiB。因此，晶体管集电极与发射极之间可用一受控电流源βib来等效，其大小受基极电流ib的控制，反映了晶体管的电流控制作用。由此得出图2.5.5所示晶体管简化低频微变等效电路。

图2.5.5晶体管简化低频微变等效电路

晶体管的微变等效电路分析法只能用于小信号放大电路的动态分析。一般用微变等效电路法分析放大电路的步骤如下：

⑴求静态工作点Q和rbe；

⑵画交流通路；

⑶晶体管用微变等效模型代替；

⑷整理电路；

⑸求Ri、Ro、Au、Aus。画出图2.2.4（a）所示共射基本放大电路的微变等效电路如图2.5.6所示。

二、晶体管放大电路的微变等效电路分析图2.5.6基本共射电路的微变等效电路

从图中可以看出，输入电阻Ri为Rb与rbe的并联值，所以输入电阻为Ri=Rb∥rbe≈rbe

当uS被短路时，ib=0，则ic=0，从输出端看进去，只有电阻RC

，所以输出电阻为Ro=RC

从图2.5.3中输入端可以看出

ui=ib

rbe

在输出端，输出电压为

uo=－ic(RC∥RL)=－icRL´=－βibRL´因此，电压放大倍数为

式中，负号表示uo与ui相位相反，RL´=RC∥RL。源电压放大倍数为

三、电压放大倍数Au的估算由于Rb>>rbe，可得

1.在图解分析中，画出直流负载线和交流负载线的主要目的是什么？2.用图解法进行动态分析，应在直流负载线进行分析？还是在交流负载线进行分析？3.为什么源电压放大倍数Aus会小于电压放大倍数Au？4图2.5.7（a）中的发射极电阻Re1和Re2在电路工作时的作用有何不同？

2.6.1共集电路的组成、工作原理

共集电极电路电原理图和交流通路如图2.6.1所示。从交流通路中可以看出，信号从基极输入，从发射极输出，集电极是输入、输出回路的公共端，故称为共集电极电路。由于被放大的信号从发射极输出，故又名“射极输出器”。

2.6共集电路、共基电路

一、电路组成图2.6.1共集电路（a）原理电路（b）交流通路（c）微变等效电路（d）求RO的微变等效电路

二、工作原理

电源VCC给三极管V的集电结提供反偏电压，又通过Rb给发射结提供正偏电压，使V工作在放大区。ui通过输入耦合电容C1加到V的基极，uo通过输出耦合电容C2送到负载RL上。

三、电路静态分析

VCC＝IBRb＋UBE＋IERe，又IE=(1+β)IB

则

IC=βIB

UCE=VCC－IERe≈VCC－ICRe

共集电路求Q点思路：IB(IE)→IC→UCE。

Re有稳定静态工作点的作用，当IC因温度升高而增大时，Re上的压降（IERe）上升，导致UBE下降，牵制了IC的上升。

四、共集电路动态分析

画出共集电路的微变等效电路如图2.6.1（c）所示，微变等效电路如图2.6.1

（d）所示

。

共集电路的uo≈ui，uo与ui幅度相近、相位相同，表明uo跟随ui的变化而变化，因此本电路又称为射极跟随器。

共集电路的电压跟随特性好，输入电阻高，输出电阻低，且具有一定的电流放大能力和功率放大能力，同时还有良好的高频特性，这些特点使它在电子电路中获得了广泛应用。

共集电路的主要应用有：（1）用作高输入电阻的输入级共集电路输入电阻高，用作输入级时，可使放大电路的输入信号电压基本上等于信号源电压。（2）用作低输出电阻的输出级共集电路输出电阻低，用作输出级时，可减小负载变动对电压放大倍数的影响，稳定输出电压，提高放大电路的带负载能力。（3）用作多级放大电路的中间级共集电路用作中间级时，可以隔离前后级的影响，故又称为缓冲级，起阻抗变换作用。

2.6.2共基电路

图2.6.2共基电路（a）原理电路（b）交流通路

Rc为集电极电阻，Re为发射极偏置电阻，Rb1、Rb2为基极分压偏置电阻，构成分压式偏置电路。大电容Cb使基极对地交流短路。其交流通路如图2.5.2（b）所示，信号从发射极输入，从集电极输出，基极是输入、输出回路的公共端。1．求Q点

共基电路的直流通路与共射分压式工作点稳定电路的直流通路完全相同，静态工作点的求法与之相同。思路：UB→IE→IC→UCE。2．共基电路的性能指标估算

Ro=Rc

共基电路的电压放大倍数在数值上与共射基本放大电路相同，且为正值，表明uo与ui同相。共基电路输入电阻很低，一般只有几欧姆到几十欧姆，输出电阻较高。共基电路的输入电流大于输出电流，没有电流放大作用，但电压放大倍数较大，仍具有功率放大作用。共基电路允许的工作频率较高，高频特性较好，多用于高频和宽频带电路和恒流源电路中。

1.晶体管的共射、共集、共基三种组态电路各自具有哪些特点？2.要求输入电阻小、放大倍数大，应选用什么组态放大电路？3.要求输入电阻大、输出电阻小，应选用什么组态放大电路？

共射、共基、共集电路比较

2.8.1级间耦合方式

多级放大器内部各级之间的连接方式，称为耦合方式。2.8多级放大器

常用的有：阻容耦合（Resistorcapacitorcoupled）；变压器耦合（Transformercoupled）；直接耦合（Directcoupled）；光电耦合（Photocoupled）。

一、阻容耦合

图2.8.1是用电容Ｃ2将两个单级放大器连接起来的两级放大器。可以看出，第一级的输出信号是第二级的输入信号，第二级的输入电阻Ri2是第一级的负载。这种通过电容和下一级输入电阻连接起来的方式，称为阻容耦合。图2.8.1两级阻容耦合放大器

阻容耦合的优点：

①电容隔直，每一级的静态工作点各自独立，互不影响，这样就给电路的设计、调试和维修带来很大的方便。

②只要耦合电容选得足够大，就可将前一级的输出信号在相应频率范围内几乎不衰减地传输到下一级，使信号得到充分利用。缺点：它不能用于直流或缓慢变化信号的放大。

二、变压器耦合

级与级之间通过变压器连接的方式，称为变压器耦合。图2.8.2为变压器耦合两级放大电路，第一级与第二级、第二级与负载之间均采用变压器耦合方式。图2.8.2变压器耦合两级放大器

变压器耦合有以下优点：

①变压器隔直，各级的静态工作点相互独立。

②在传输信号的同时，变压器还有阻抗变换作用，以实现阻抗匹配。缺点：它的频率特性较差，常用于选频放大或要求不高的功率放大电路。

三、直接耦合

前级的输出端直接与后级的输入端相连接的方式，称为直接耦合。如图2.8.3所示。图2.8.3直接耦合两级放大器

直接耦合放大电路存在问题：

①各级的静态工作点不独立，相互影响，相互牵制；

②需要合理地安排各级的直流电平，使它们之间能正确配合；

③易产生零点漂移。零点漂移就是当放大电路的输入信号为零时，输出端还有缓慢变化的电压产生。

优点：低频特性好，可用于直流和交流以及变化缓慢信号的放大。图2.8.3中采用了双电源和NPN与PNP两种管型互补直接耦合方式。由于电路中只有半导体管和电阻，便于集成，故直接耦合在集成电路中获得广泛应用。

四、光电耦合

级与级之间通过光电耦合器相连接的方式，称为光电耦合。1.光电耦合原理

光耦合器（Photoelectroniccoupletor）是将发光和受光器组成一体的、以光为媒介来传输电信号的光电器件。通过输入端加电信号，发光器件发光，受光器件受到光照后，产生光电效应，输出电信号，实现了电到光、光再到电的传输。光是传输的媒介，从而使输入和输出两端实现电气上的绝缘和隔离，但信号能从输入单向传输到输出，具有抗扰能力强、响应速度快、工作稳定可靠等优点。

四、光电耦合

普通光耦合器输入部分是砷化镓红外发光二极管，输出部分是硅光电三极管，如图2.8.4所示。当发光器发光二极管中有电流IF流过，发出的光照射到施加有偏压的受光器硅光电三极管上时，光电三极管就有光电流IL产生。如果发光二极管中没有电流IF流过，即发光二极管不发光，光电三极管就无光电流产生。因此，输入电信号可以经过光媒质传输到输出端，实现输入和输出电隔离。在组成多级放大电路时，第一级放大电路输出端接光耦合器的输入端，光耦合器的输出端接第二级放大电路的输入端。

图2.8.4普通光耦合器

四、光电耦合2.几种常用光耦合器几种常用光耦合器如图2.8.5所示。它们的发光器均为发光二极管。而受光器有所不同：图（a）称为光敏二极管型光耦合器；图（b）称为光耦合器或光隔离器；图（c）为达林顿型光耦合器；图（d为双向晶闸管型光耦合器；图（e）为集成电路光耦合器；图（f）为光敏二极管和半导体管（NPN型）光耦合器，这类光耦合器为高速型光耦合器。图2.8.5几种常用光电耦合器（a）光敏二极管耦合型（b）普通光耦合器（c）达林顿型（d）双向晶闸管型（e）集成电路光耦合器（f）高速型

四、光电耦合3.光耦合器的主要参数光耦合器的参数可分为输入参数、输出参数和传输参数。光耦合器的输入参数就是发光二极管的参数。输出参数与所用的光敏管基本相同，这里只对光电流和饱和压降加以说明。

（1）光电流指光耦合器输入一定的电流（一般为10mA）、输出端接有一定负载（约500Ω）、并按规定极性加一定电压（通常为10V）时，在输出端所产生的电流。对于由光敏三极管构成的耦合器，光电流为几毫安以上；由光敏二极管构成的耦合器，则约为几十到几百微安。（2）饱和压降UCE（sat）指在由光敏三极管构成的光耦合器中，输入一定电流（一般为20mA），输出回路按规定极性加一定电压（通常为10V），调节负载电阻，使输出电流为一定值（一般为2mA）时，光耦合器输出的电压。其值通常为0.3V。

四、光电耦合

传输参数主要为：（1）电流传输比CTR

指在直流工作状态下，光耦合器的输出电流IL与输入电流IF之比值即

CTR=IL/IF

它的大小反映光电耦合器传输效率的高低，不加复合管时，总是小于1。（2）隔离电阻RISO

指发光二极管与光敏管之间的绝缘电阻，反映输入与输出之间的绝缘水平，一般为109~1013Ω。（3）极间耐压UISO

指发光二极管与光敏管之间的绝缘耐压，一般都在500V以上。

四、光电耦合4.光耦合器的选用

光耦合器的实际应用一般分为线性应用和非线性应用，光敏三极管型光耦合器的响应速度快，线性度好，电流传输比CTR小，适用于要求速度快，线性度好，信号较强的场所；达林顿晶体管型光耦合器响应速度慢，线性度好，电流传输比CTR大，适用于小信号场合。因此实际应用中必须根据条件加以合理选用，常见的有4N××系列、TLP×××系列、MOC××××系列等。光耦合器根据电流传输比和光耦合器发光二极管电流特性曲线不同可分为线性光耦合器和普通光耦合器两种。

四、光电耦合图2.8.6两种光耦合器的CTR-IF特性曲线

四、光电耦合

光耦合器的CTR类似于三极管的hfe(β)，是光耦合器的重要参数。实际的CTR值取决于光耦合器的输入电流和输出电流值与光耦的电源电压值。施加于输出光敏三极管的偏置电压UC值不同，其输出/输入电流比曲线亦不同。典型光敏三极管输出/输入电流比曲线如图2.7.7所示。注意！由于LED的发光效率和光敏三极管的电流增益变化，各个光敏的实际CTR值可能明显地偏离典型值。

四、光电耦合图2.8.7不同UC值的输出/输入电流比曲线

四、光电耦合

国内目前广泛应用的由英国埃索柯姆公司和美国摩托罗拉公司生产的4N系列光耦合器如4N25、4N26、4N35光耦，呈现开关特性，其线性度差，适用于传输数字电路。放大电路及在开关电源中光耦合器用在输出电压取样、反馈电路部分，应选用线性光耦合器。2.8.2多级放大电路性能参数的估算

单级放大器的某些性能指标可作为分析多级放大器的依据。多级放大器的主要性能指标采用以下方法估算。

一、电压放大倍数由于前级的输出电压就是后级的输入电压，因此，多级放大器的电压放大倍数等于各级放大倍数之积，对于n级放大电路，

注意：在计算末级以外各级的电压放大倍数时，应将后级的输入电阻作为前级的负载。

二、输入电阻

多级放大器的输入电阻Ri就是第一级的输入电阻Ri1，即

Ri=Ri1。

三、输出电阻

多级放大器的输出电阻等于最后一级（第n级）的输出电阻Ron，即

Ro=Ron。1.直接耦合放大电路能否放大直流电压信号？2.在共射放大电路与负载之间加接一个电压放大倍数约等于1的共集电路，电路总的电压放大倍数与之前相比是否会发生变化？为什么？3.一个多级分立元件放大电路，要使放大倍数大(几百倍)、输入电阻小、输出信号与输入信号同相，你将选用什么样的电路组合？4.光耦合器有哪些突出的优点？

2.9共射放大电路的频率特性

放大电路的频率特性可用电压放大倍数与频率的关系来描述，即2.9.1频率响应的基本概念和波特图

放大倍数模值与频率之间的关系，称为幅频特性，用Au(f)表示。电压放大倍数的相位与频率之间的关系，称为相频特性，用φ(f)表示。

幅频特性和相频特性统称为放大电路的频率特性。

一、幅频和相频特性曲线的定性分析

图2.9.1考虑极间电容时的共射放大电路

1、上、下限截止频率当信号频率下降或上升而使电压放大倍数下降到中频区的0.707倍时所对应的频率分别称为下限截止频率fL和上限截止频率fH

。这时相应的附加相移分别为+45°和–45°。

2、通频带

fL与fH之间的频率范围称为通频带，用BW表示，即BW＝fH－fL。

3、频率特性曲线共射放大电路频率特性曲线如下图所示，可将频率范围划分成三个区域分析。

(1)中频区(fL＜f＜fH

)(2)低频区(f＜fL

)(3)高频区(f＞fH)图2.9.2共射放大电路频率特性曲线

二、频率失真

幅度失真：由于放大电路对不同频率分量的放大倍数不同引起输出信号的波形失真。相位失真：由于放大电路对不同频率分量的相移不同而造成输出信号的波形失真。1、幅度失真和相位失真统称为频率失真，产生原因是放大电路的通频带BW不够宽。2、失真分为线性失真和非线性失真。

频率失真为线性失真。避免方法：应使信号的频率范围在放大电路的通频带内。非线性失真：因放大器件的非线性，工作在非线性区引起(截止、饱和、截顶)失真。避免方法：①使放大器件有合适Q点；②输入信号不能过大。

将一个频率为100kHz的方波信号输入一个fL＝100Hz、fH＝260kHz的共射放大电路，输出信号是否会失真？

三、共射基本放大电路波特图图2.9.3共射基本放大电路的频率特性波特图

工程上将幅频特性和相频特性曲线的横坐标采用对数刻度，以扩展频率范围；而纵坐标上的电压放大倍数用电压增益分贝数表示，相位差仍用线性刻度，这种对数频率特性曲线称为波特图。

下限频率由C1、C2、Ce及所在RC回路的时间常