《电工学（第七版）》课件 第七章三极管与集成运算放大器

§7－1三极管及基本放大电路一、三极管的结构、工作特性和主要参数

三极管是具有放大作用的半导体器件，通常有三个引出端：基极(b)、发射极(e)和集电极(c)。三极管分NPN和PNP两种类型，符号如图所示，发射极箭头表示电流的方向。1.三极管的结构NPN型PNP型

三极管的封装形式与引脚排列三极管的封装形式与引脚排列2.三极管的工作特性

图为三极管基本放大电路，IB流经的回路称为输入回路；IC流经的回路称为输出回路。两个回路的公共端是三极管的发射极E，所以上述电路称为共发射极电路。（1）三极管的电流放大作用

三极管要实现放大作用，必须满足一定的外部条件，即发射结加正向电压，集电结加反向电压。对于NPN型三极管，c、b、e三个电极的电位必须符合：

三极管各极电流的关系

IC与IB之比称为三极管的共射直流电流放大系数，用表示，即

若使IB有一个变化量△IB，IC也会有一个相应的变化△IC，△IC与△IB称为三极管的交流（动态）电流放大系数，用β表示，即

一般情况下与β近似相等。

（2）三极管的三种工作状态(以NPN型三极管为例)，

三极管处于放大工作状态时，在电路中起放大作用；三极管处于截止和饱和状态时，在电路中起开关作用。3.三极管的主要参数（1）共射电流放大系数

值一般在20～200之间。值太大时，工作性能不稳定，通常选用

值在60～100之间。（2）穿透电流

即当基极开路（）时，集电极和发射极之间的反向电流。

随温度的升高明显增大，所以

越小越好。硅管的穿透电流远小于锗管，因此硅管比锗管的稳定性好。（3）集电极允许最大电流三极管工作时若超过，

值明显下降，特性变差。（4）反向击穿电压当三极管的管压降

时，集电极电流

急剧增大。（5）集电极最大允许耗散功率正常时应使，否则三极管会过热。

小于1W的三极管称为小功率管，大于1W的三极管称为大功率管。大功率管必须按要求加装散热器，才能达到规定的

值。

二、基本共射极放大电路1．放大电路的作用和类型

放大电路是电子设备中最常见的一种基本单元电路。它是利用三极管的电流控制作用，把信号源传来的微弱电信号不失真地放大到所需要的数值。用三极管组成放大电路时，根据公共端的不同，有三种类型，即共射极放大电路、共集电极放大电路和共基极放大电路。如图所示为应用最广的共射极放大电路。

2．共射极放大电路的工作原理（1）输入信号ui=0时，输出信号uo=0。这时在直流电源VCC作用下通过RB产生了IBQ，经三极管的电流放大，转换为ICQ，ICQ通过RC在三极管c极和e极间产生了UCEQ。IBQ、ICQ、UCEQ均为直流量，即静态工作点，用Q表示。（2）若输入信号电压ui，即ui≠0，称为动态。通过电容C1送到三极管的基极和发射极之间，与直流电压UBEQ叠加，这时基极电压为：

这里所加的ui为低频小信号，工作点在特性曲线线性区移动，电压和电流近似线性关系。在ui的作用下产生基极电流ib，这时基极总电流为：

iB经三极管的电流放大，这时集电极总电流为：iC

在集电极电阻RC上产生电压降iCRC（为了便于分析，假设放大电路为空载），使集电极电压

经变换得

即

由于电容C2的隔直作用，在放大器输出端只有交流成分uce

输出，输出的交流电压为：

式中，“-”表示输出信号uo

与输入信号ui

相位相反。

三、多级放大电路实际应用中，要把一个微弱的电信号放大几千倍或几万倍甚至更大，仅靠一个放大电路是不够的，通常需要把若干个放大电路连接起来，将信号进行逐级放大，这类电路称为多级放大电路。多级放大电路是由若干个单级放大电路组成的，多级放大电路的组成如图所示。

各级放大电路之间的连接方式，叫做耦合。多级放大电路间常见的耦合方式有表所示。常见的耦合方式常见的耦合方式§7-2集成运算放大器集成运算放大器(以下简称集成运放)相当于一个高性能的多级放大器,它是一种通用性很强的功能器件。一、集成运算放大器的组成框图、图形符号、外形和引脚排列1.组成框图2.图形符号3.外形和引脚排列金属圆壳式双列直插式贴片式集成运放的引脚排列二、集成运放的工作特性1.理想集成运放的特性在分析集成运放的应用电路时，常把集成运放看作是理想的，即具备以下特性：（1）开环电压放大倍数趋于无穷大；（2）输入电阻趋于无穷大；（3）输出电阻趋于零。集成运放的电压传输特性2.电压传输特性集成运放在线性应用电路中，一般都要引入负反馈，集成运放近似为理想器件，输出量与输入量（UP-UN）之间成线性关系。如果不引入负反馈，集成运放就工作于非线性状态，这时输出电压只有两种可能，当输入电压

Up>UN时，Uo=+Uom（正向电压最大值，又称高电平）；当输入电压Up<UN时，Uo=-Uom

（负向电压最大值，又称低电平）。由于理想运放的开环电压放大倍数趋于无穷大，因此电路中必须引入负反馈才能保证集成运放工作在线性区。这时两输入端电压相等，即UP=UN

，这一特性称为“虚短”。若同相输入端接地，则UP=0，根据虚短的特性反相输入端

UN=UP=0，这一特性称为“虚地”。若两个输入端

（同相、反相）的输入电流均为零，即iP=iN=0，这一特性称为“虚断”。三、集成运放的应用1．运算电路（线性应用）

反相比例运算电路（1）反相比例运算电路

因为输出与输入反相，故称为反相放大器。又由于与成比例关系，故又称反相比例运算放大器。

若取Rf=R1,则比例系数为-1，电路便成反相器。（2）同相比例运算电路

因为输入与输出同相，故称同相放大器，又称同相比例运算放大器。如果，，则为电压跟随器，其输出量与输入量相等，即。同相比例运算电路

电压跟随器

UR为已知的参考电压，当时，，当时，（图b、c）。若UR=0，比较器称过零比较器（图d）。

a)原理电路b)UR>0时c)UR<0时d)UR=02．电压比较器（非线性应用）

过热保护电路

四、集成运放的简单测试方法一：将万用表置R×100或R×1k挡,分别测量集成运放同相输入端间的正、反向电阻。各引脚对输出端间