用微课学 - 模拟电子技术项目教程（第2版）课件 项目3 分压式工作点稳定放大器的制作与调试

3.1基本放大电路主讲教师：XXX1项目概述任何助听器都包括6个基本结构：

1．听筒（传声器或麦克风）接收声音并把它转化为电波形式，即把声信号转化为电信号。2．放大器放大电信号（三极管放大电路）

3．耳机把电信号转化为声信号。4．耳模（耳塞）置入外耳道。5．音量控制开关

6．电源供放大器用的电池。2目录1三极管电流放大条件2三极管输入输出特性3放大电路的分析方法4稳定的共射放大电路01三极管的放大条件第一部分1三极管的放大条件ecb符号三极管有两种类型：NPN和PNP型。(a)NPN型

cbe符号

(b)PNP型NPNPNP集电结发射结思考：如何使三极管具有放大作用？51三极管的放大条件图2三极管结构示意图和符号ecb符号集电区集电结基区发射结发射区集电极c基极b发射极eNNP(a)NPN型6思考：这样的三极管如何具有放大作用？三极管放大的内部结构要求：

1.发射区高掺杂。2.基区做得很薄。通常只有几微米到几十微米，而且掺杂较少。3.集电结面积大。三极管放大的外部电源条件：外加电源的极性应使发射结处于正向偏置状态，而集电结处于反向偏置状态。1三极管的放大条件7becRcRbIEIB结论：PNP:UC<UB<UENPN:UC>UB>UE1三极管的放大条件8becRcRb三极管中载流子运动过程：IEIBIENIEPICICBOICE电流之间的分配关系IC=β

IBIE=IB+ICecbNPN1三极管的放大条件IBICIE3D动画讲解：晶体管的工作原理/s/Hh2x0RQ4JaKT1lOAQeggSQ9

已知两只三极管的电流放大系数分别为100和50，现在测得放大电路中这两只管子两个电极的电流下图所示。分别求另一电极的电流，标出其实际方向，并在圆圈中画出管子。例：解：（1）图a，IB=10A

，IC=1mA，根据电流方向判断为NPN管，IE=1.01mA.可判断三极管管脚如图：（2）图b，IB=100A

，IE=5.1mA，根据电流方向判断为PNP管，IC=5mA.可判断三极管管脚如图：10

1.根据电流条件判断测试题：11

2.根据电压条件判断测试题：121三极管的放大条件共射放大电路的基本组成C2uo输出becRcRbTRB+VCCVBBRCui输入C1思考：若交流放大，输入输出如何连接？131三极管的放大条件可以省去电路改进：采用单电源供电RB+VCCVBBRCC1C2T141三极管的放大条件单电源供电电路+VCCRCC1C2TRB耦合电容隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使交流信号顺利输入输出。uiRL151三极管的放大条件单电源供电电路+VCCRCC1C2TRLRB集电极电源，保证三极管放大，为电路提供能量。直流信号交流信号

并存ui交流输入。161三极管的放大条件单电源供电电路+VCCRCC1C2TRLRBui集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。171三极管的放大条件单电源供电电路+VCCRCC1C2TRLRBui基极电阻：1.给发射结提供正向偏置电压；2.决定基极静态电流IB的大小。181三极管的放大条件三极管在放大电路中的三种连接方式191项目概述任何助听器都包括6个基本结构：

1．听筒（传声器或麦克风）接收声音并把它转化为电波形式，即把声信号转化为电信号。2．放大器放大电信号（三极管放大电路）

3．耳机把电信号转化为声信号。4．耳模（耳塞）置入外耳道。5．音量控制开关

6．电源供放大器用的电池。20总结单电源供电电路+VCCRCC1C2TRLuiIBICIEIC=β

IB

,IE=IB+IC“放大”状态下，发射结正偏，集电结反偏则：RB-+++集电结发射结NNPbce+21NPN：UC>UB>UEPNP：UC<UB<UE硅：UBE=0.7V锗：UBE=0.2VIE=(1+β

)IB基本放大电路分析任务3、消除电路失真任务1、判断三极管的工作状态任务2、理解信号放大过程任务4、确定三极管电路的静态参数22基本放大电路分析任务1：判断三极管在电路中所处的状态饱和放大截止饱和放大2302三极管的特性第二部分252三极管的特性输出回路输入回路

特性曲线是选用三极管的主要依据，可从半导体器件手册查得。以共射接法为例：IB图三极管共射特性曲线测试电路VCCRbVBBebRccV

+V

+

A

+

输入特性：输出特性：UBE+

mAICUCE262三极管的特性一、输入特性(1)UCE=0时的输入特性曲线RbVBBcebIB+UBE_VBBIB+UBE_bceOIB/A

当UCE=0时，集电结和发射结短路，基极和发射极之间相当于两个PN结并联。所以，当b、e之间加正向电压时，应为两个二极管并联后的正向伏安特性。(2)

UCE>0时的输入特性曲线

当UCE>0时，这个电压有利于将发射区扩散到基区的电子收集到集电极。

*

特性右移(因集电结开始吸引电子)

*UCE

≥1V，特性曲线重合。如图所示，VCC=15V，VBB=2V，β=100。试问：Rb=50kΩ时，IB=?2三极管的特性

结论：三极b、e两端位于输入回路中，可以简单看做是一个正向导通的二极管。282三极管的特性图NPN三极管的输出特性曲线划分三个区：截止区、放大区和饱和区。iC

/mAuCE

/V100µA80µA60µA40µA20µAIB=0O510154321截止区饱和区饱和区

1.截止区IB≤0的区域。

条件：发射结反偏，集电结反偏。

IB=0时，IC=ICEO≈0很小，叫做穿透电流。

硅管约等于1A，锗管约为几十~几百微安。292三极管的特性图NPN三极管的输出特性曲线

2.放大区iC

/mAuCE

/V100µA80µA60µA40µA20µAIB=0O510154321截止区

特点：各条输出特性曲线比较平坦，近似为水平线，且等间隔。IC

=

IB饱和区饱和区条件：发射结正偏集电结反偏集电极电流和基极电流体现放大作用，即302三极管的特性图NPN三极管的输出特性曲线iC

/mAuCE

/V100µA80µA60µA40µA20µAIB=0O510154321截止区饱和区饱和区3.饱和区：条件：两个结均正偏

特点：IC基本上不随IB而变化，在饱和区三极管失去放大作用。IC

IB。

当UCE=UBE时，称临界饱和，UCE

<

UBE时称为过饱和。饱和管压降UCES<0.4V(硅管)总结bIBcICeIE1.三极管有几种工作状态？两个PN结是如何偏置的？+问题：-++2.放大的电流如何转化为放大的电压输出？3.放大后的信号会失真吗？31共射放大电路TRB+VCCRCuiC1C2RL322三极管的特性输出特性三个区域的特点:放大区：发射结正偏，集电结反偏。即UCE>UBE,且IC

=

IB(2)饱和区：发射结正偏，集电结正偏。即：UCE

UBE

，低阻，短路，饱和导通(3)截止区：发射结反偏，集电结反偏，IB=0，高阻，截止，类似开关断开33

课堂练习5v2.3v3v

已知三极管三个级的电位如图所示，判别下列三极管所处的工作状态？0.3v0v-2va）6v1.3v2v-2v-1v1vb）c）d）截止放大放大饱和34

再做一做

试判断各工作在截止区、放大区还是饱和区。352三极管的特性输出特性曲线的应用如图所示，VCC=15V，β=100。试问：Rb=50kΩ时，UO=?基本放大电路分析任务2：理解信号放大的过程+VCCRCC1C2TRLuiIBICIERB-+++e+36372三极管的特性各点波形：RB+VCCRCC1C2uitiBtiCtuCEtuotuiiCuCEuoiB基本放大电路的放大过程tuBE382三极管的特性

共射极放大电路假设在静态工作点的基础上，输入一微小的正弦信号ui基本放大电路分析任务3：如何消除放大电路中的失真？（仿真）402三极管的特性非线性失真分析①截止失真iCuCEuo输出波形输出电流ic也叫顶部失真412三极管的特性②饱和失真非线性失真分析iCuCEib输入波形uo输出波形也叫底部失真422三极管的特性如何减少失真基本放大电路分析任务4：确定放大电路中的参数？？？？放大倍数输入电阻？输出电阻？通频带？03放大电路的分析方法第三部分3放大电路的分析方法放大电路分析静态分析动态分析直流通路微变等效电路法交流通路估算法目的调节失真目的获知放大电路参数性能453放大电路的分析方法（1）直流通路：电容视为开路；交流信号源视为短路。（2）交流通路：电容（耦合电容、旁路电容等）视为短路；直流电源置零。1、画直流通路和交流通路

例：开路开路RB+ECRCC1C2T直流通道RB+ECRC463放大电路的分析方法（2）交流通路：电容（耦合电容、旁路电容等）视为短路；直流电源置零。1、画直流通路和交流通路

短路短路置零RB+ECRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路ui473放大电路的分析方法练习：画出直流通路和交流通路48复习49+VCC复习如图所示，VCC=15V，β=100。试问：Rb=50kΩ时，UO=?UORbVBBIB+VCCRCTβIB3放大电路的分析方法静态工作点分析：

求静态工作点Q（1）根据直流通路估算（IBQ，UBEQ）IBQUBEQ+EC直流通道RBRC（2）根据直流通路估算（UCEQ、ICQ）（放大状态）（饱和状态）5152

课堂练习移步学习通53

课堂练习基本放大电路分析54任务子任务类型时长任务1：微变等效电路法求动态参数子任务1：画三极管的微变等效电路讲授与研讨30min子任务2：计算电压放大倍数讲授与研讨15min子任务3：仿真测量电压放大倍数实操30min子任务4：计算输入电阻、输出电阻讲授与研讨15min子任务5：仿真测量输入电阻、输出电阻实操30min任务2：设计稳定静态工作点的共射放大电路子任务1：设计电路结构（稳定静态工作点）讲授与研讨20min子任务2：求电压放大倍数讲授与研讨20min3放大电路的分析方法动态分析法icuceRBRCRLuiuo交流通路1、计算电压放大倍数2、计算输入电阻3、计算输出电阻553放大电路的分析方法放大电路的性能指标：一、电压放大倍数AuUi和Uo分别是输入和输出电压的有效值，单位是倍。电压增益Gu（单位dB）与放大倍数的关系：Gu=20lgAu回顾对数特性：loga(mn)=loga(m)+loga(n)loga(m/n)=loga(m)-loga(n)也用电压增益来衡量电路的放大能力。563放大电路的分析方法放大电路的性能指标：二、输入电阻Ri放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号。输入电阻是衡量放大电路对前级电路索取电压的能力。

AuIi~USUi结论：输入电阻越大，从其前级取得的电压越大。573放大电路的分析方法放大电路的性能指标：三、输出电阻Ro任何放大电路的输出都可以等效成一个有内阻的电压源，从放大电路输出端看进去的等效电阻称为输出电阻RO结论：RO越小，负载电阻RL变化时UO的变化越小，称为放大电路的带负载能力越强。583放大电路的分析方法放大电路的性能指标：fAuAum0.7AumfL下限截止频率fH上限截止频率通频带：fbw=fH–fL放大倍数随频率变化曲线用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。

四、通频带593放大电路的分析方法微变等效电路分析法1、画三极管的微变等效电路2、计算电压放大倍数3、计算输入电阻4、计算输出电阻2.动态分析方法---微变等效电路法603放大电路的分析方法2.动态分析方法---微变等效电路法RBRCRLuiuo交流通路bubeibuceicce等效rbe

ibibbce613放大电路的分析方法2.动态分析方法---微变等效电路法（1）

输入回路等效为电阻iBuBE当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。

uBE

iB对输入的小交流信号而言，三极管基极和射基之间可用交流电阻rbe来等效。rbb’的值一般为300欧。623放大电路的分析方法2.动态分析方法---微变等效电路法（2）

输出回路等效为一个恒流源iCuCE(1)输出端相当于一个受ib控制的电流源。近似平行(2)uCE对iC几乎无影响，等效电流源的内阻非常大，用rce表示。rce的含义

iC

uCErbe

ibibbce633放大电路的分析方法64放大电路的微变等效电路将交流通道中的三极管用微变等效电路代替:交流通路RBRCRLuiuouirbe

ibibiiicuoRBRCRL3放大电路的分析方法参数计算——电压放大倍数rbeRBRCRL653放大电路的分析方法参数计算——输入电阻对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。输入电阻的定义：rbeRBRCRL电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。663放大电路的分析方法参数计算——输出电阻rbeRBRC所以：6768

课堂练习移步学习通69

课堂练习70

课堂练习3放大电路的分析方法

阻容耦合共射放大电路，已知UBE=0.7Vβ=50,Rb=377k,RC=6k,Rs=100,RL=3k,Vcc=12V，计算:1.电路的静态工作点Q;2.reb，电压放大倍数Au,Aus;3.输入、输出电阻Ri、Ro。例:713放大电路的分析方法

IBQ=(Vcc

－UBE)/Rb=(12－0.7)/377=30(uA)ICQ=βIBQ=50×0.03=1.5(mA)UCEQ=Vcc

－ICQ·RC=12－1.5×6=3(V)解：1.静态工作点Q根据直流通路可得：+VCC直流通道RBRC723放大电路的分析方法2.电压放大倍数Au画出电路的微变等效图如图，则

Au=Uo/Ui=-(βRC//RL)/rbe而rbe≈rbb＋26

/IBQ

=300+26mV/30uA

≈1.18k∴Au=－50×(6//3)/1.18=－85Aus=－79733放大电路的分析方法3.输入、输出电阻Ri、RoRi=(Rb//rbe)=377//1.18≈1.18kRo=Rc=6k7475直流工作点测量电压放大倍数测量注意：2N2218需要修改放大倍数为5076输入电阻测量与计算输出电阻测量与计算77输出电阻测量总结781.画直流通路2.估算静态工作点；3.画微变等效电路；4.计算动态参数；5.必要时，进行失真分析。放大电路的分析步骤：在分析放大电路时应遵循先静态，后动态的原则，只有静态正常，动态分析才有意义。02稳定静态工作点的共射放大电路第四部分3稳定静态工作点的共射放大电路固定偏置式放大器电路结构简单，但它的静态工作点不稳定，使放大器静态工作点不稳定的原因很多，比如电路参数发生变化、元器件的老化，电源电压的波动等，最主要的原因是温度变化。

由于半导体材料具有热敏特性，因此温度的影响是不可避免的。温度变化对静态工作点有什么影响？803稳定静态工作点的共射放大电路温度对IB的影响iBuBE25ºC50ºCTIBQICQiCuCEQQ´总的效果是：温度上升时，输出特性曲线上移，造成Q点上移。813稳定静态工作点的共射放大电路RB1RCC1C2RB2CERERLuiEC1.电路的组成：823稳定静态工作点的共射放大电路TUBEIBICUEIC本电路稳压的过程实际是由于加了RE形成了负反馈过程I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE2.电路的稳压原理：若使UB电压基本稳定833稳定静态工作点的共射放大电路增加下偏置电阻RB2，RB1、RB2分压确定UBI1I2IBRB1+ECRCTRB2RE2.电路的稳压原理：在B点：I1=I2+IB

设置参数使得电路满足I2＞＞IB

，则I1≈I2

故UB电压稳定，基本与三极管的参数无关。

UB=EC843稳定静态工作点的共射放大电路85参数选择说明：I1=（5—10）IB

UB=（5—10）UBE=3~5V(硅管)1~3V(锗管)从稳定Q考虑，I2越大越好，但会影响其它性能指标，所以既要使Q稳定同时兼顾其它指标，一般选取：3.电路的参数选择：3稳定静态工作点的共射放大电路86一、静态分析+ECI1I2IBRB1RCTRB2RERB1RCC1C2RB2CERERLui+EC3稳定静态工作点的共射放大电路87I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE直流通路一、静态分析3稳定静态工作点的共射放大电路88【例】在上面所示电路中，已知晶体管（3DG4)β=30，UBEQ=0.7V，RＢ1=51kΩ，RB2=10kΩ,RC=3kΩ,足够大。试求：1.静态工作点；

2.若β=60呢？

3.Au、Ri、Ro；?RE=1.5kΩ,RＬ

=3kΩ,ＶCC=12V,各电容的容量I1I2IBRB1+VCCRCTRB2RE3稳定静态工作点的共射放大电路89解：≈64μA1.静态工作点的计算。47kΩ3kΩ20kΩ1.5kΩRCRL+VCC+-ui+-uoC2RB2RECEC1++v+RB16kΩ12VVB=VCC=3.58VIC≈IE==1.92mAUCE=VCC－

ICRC－

IERE≈VCC－

IC（RC＋RE）IB=3稳定静态工作点的共射放大电路90两种电路求静态工作点Q总结：分压偏置式1.UBQ2.ICQ3.IBQ4.UCEQ固定偏置式1.IBQ2.ICQ3.UCEQ3稳定静态工作点的共射放大电路9191二、动态分析+ECuoRB1RCC1C2RB2CERERLuirbeRCRLR'B微变等效电路uoRB1RCRLuiRB2交流通路3稳定静态工作点的共射放大电路92二、动态分析uorbeRCRLR'B微变等效电路3稳定静态工作点的共射放大电路93【例】在上面所示电路中，已知晶体管(3DG4)β=30，UBEQ=0.7V，RＢ1=50kΩ，RB2=10kΩ,RC=3kΩ,试求：1.Q点2.Au、Ri、Ro；RE=1.5kΩ,RＬ

=3kΩ,ＶCC=12V,各电容的容量足够大。rbeRCRLR'B微变等效电路3稳定静态工作点的共射放大电路94例：放大电路如下图所示，已知：VCC=18V，RS=1k

，RB1=51k

，

RB2=10k

，RC=3k

，RE=1.5

，RL=3k

，rbb’=300

，电流放大系数

=90，电路中电容容量足够大，试求：1．求静态值IBQ

、ICQ和UCEQ(设UBEQ=0.7V)；2．画出放大电路的微变等效电路，求电压放大倍数Au，源电压放大倍数Aus，输入电阻Ri，输出电阻Ro

。3．去掉旁路电容CE，求电压放大倍数Au，输入电阻Ri。3稳定静态工作点的共射放大电路95CE的作用：交流通路中，CE将RE短路，RE对交流不起作用，放大倍数不受影响。问题1：去掉CE微变等效电路怎么画？REI1I2IBRB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo3稳定静态工作点的共射放大电路96若去掉CE：放大倍数减小，但是输入电阻增大，改善放大器性能。问题2：如果去掉CE，放大器放大倍数和输入输出电阻影响怎样？RE3稳定静态工作点的共射放大电路97rbeRCRLRER'BRB1RCRLuiuoRB2RE3稳定静态工作点的共射放大电路98你需要掌握：1.分压偏置式放大器结构？2.分压式偏置放大器静态和动态电路分析？3.RE除了稳定静态工作点以外，对电压放大倍数影响？对输入电阻的影响？对输出电阻的影响？4.RE的旁路电容有什么作用？总结：分压偏置式1.UBQ2.ICQ3.IBQ4.UCEQ固定偏置式1.IBQ2.ICQ3.UCEQ3稳定静态工作点的共射放大电路99性能参数基本共射极放大电路分压式共射放大电路分压式共射放大电路（无CE）放大电路静态工作点Q电压放大倍数Au3稳定静态工作点的共射放大电路100RB1+VCCRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2改进的稳定静态工作点共射放大电路3稳定静态工作点的共射放大电路101I1I2IBRB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2静态分析：直流通路3稳定静态工作点的共射放大电路102RB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2动态分析：交流通路RB1RCRLuiuoRB2RE13稳定静态工作点的共射放大电路103交流通路：RB1RCRLuiuoRB2RE1微变等效电路：rbeRCRLRE1R'B作业1.学习通作业2.学习通线上学习1043.2共集放大电路主讲教师：XXX业精于勤荒于惰ELECTRONICS106主要内容任务子任务类型预估时长任务：共集放大电路设计子任务1：共集放大电路-结构与性能讲授与研讨45min子任务2：共集放大电路-仿真分析实操30min子任务3：共集放大电路-应用讲授与研讨15min107三极管在