全套电子课件：电子技术基础（第五版）

§

11半导体的基本知识§

12半导体二极管1．了解半导体的基本知识。2．理解PN结正偏、反偏的含义。3．掌握PN结的单向导电性。§

1

1

半导体的基本知识1.什么是半导体导电能力介于导体和绝缘体之间物质称为半导体。2.半导体的导电特性（

1

）热敏特性（

2）光敏特性（

3）掺杂特性3.杂质半导体（

1

）

N型半导体（

2）

P型半导体一、半导体的基本概念半导体的导电性二、PN结及其单向导电性1.PN结把P型半导体和N型半导体用特殊的工艺使其结合在一起，就会在交界处形成一个特殊薄层，该薄层称为“PN结”。PN结2.PN结的单向导电性（

1

）

PN结加正向电压，PN结导通。（

2）

PN结加反向电压，PN结截止。PN结加正向电压导通，加反向电压截止， 这就是PN结的“单向导电性”

。§

1

2

半导体二极管分类及型号。特性和主要参数。了解发光二极管、光电二极管和变容二极管的作用及工作特点。能根据二极管电路判断二极管的工作状态。能根据二极管的外形识别其种类及管脚对应的极性。1．了解二极管的结构、2．熟悉二极管的符号、3．4．5．6．7．能正确识读二极管上标识的型号，了解该二极管的作用和用途。会用万用表判别二极管的极性和质量好坏。一、二极管的结构、符号和分类1.二极管的结构和图形符号正极（阳极）负极（阴极）结构正极（阳极）负极（阴极）图形符号V电流方向外壳2.分类分类方法按材料不同分按用途不同分按外壳封装的材料不同分种

类硅二极管锗二极管普通二极管整流二极管稳压二极管开关二极管发光二极管光电二极管变容二极管玻璃封装二极管塑料封装二极管金属封装二极管说

明硅材料二极管，

常用二极管锗材料二极管常用二极管

主要用于整流常用于直流电源专门用于开关的二极管，常用于数字电路能发出可见光，常用于指示信号对光有敏感作用的二极管常用于高频电路检波二极管采用这种封装材料大量使用的二极管采用这种封装材料大功率整流二极管采用这种封装材料二、二极管的伏安特性加在二极管两端的电压与通过二极管的电流之间的关系称为二极管的伏安特性。二极管加正向电压二极管加反向电压IUUI二极管的伏安特性曲线二极管正向电压未达到死区电压时，并不能导通，只有在正向电压达到或超过死区电压时，二极管才能导通。二极管的单向导电性硅管锗管死区导通区当二极管加正向电压时并不一定能导通，必须是正向电压达到和超过死区电压时，二极管才能导通。当二极管加反向电压时不能导通，但反向电压达到反向击穿电压（很高的反向电压）时，二极管会反向击穿。反向击穿区

截止区三、二极管的主要参数参数名称符号说

明最大整流电流FM允许通过二极管平均电流的最大值。

正常工作时通FMI

过二极管的电流应该小于I

，

否则，

二极管可能会因最高反向工作电压URM过热而损坏允许加在二极管两端反向电压的最大值（一般情况RM

BR下U

=1

/2U

）

，

正常工作时二极管两端所加电压最RM大应小于U

，

否则，

二极管将会反向击穿损坏反向电流IRBR在规定的反向电压（

<U

）

和环境温度下的反向电流。

此值越小，

二极管的单向导电性能越好，

工作越R稳定。

I

对温度很敏感，

使用时应注意环境温度不宜过高【例】二极管电路如下图所示，判断各电路中二极管V的工作状态，求二极管为理想管时UAB分别为多少？分析：首先分析二极管V在电路中的工作状态，然后再进行有关的计算。判断二极管是否导通时，先分析电压极性是否是正向电压，再判断电压大小是否足够。两个条件中有一个不满足二极管均不能导通。解：图a：设B点为参考点，假设断开二极管V，因UE=6V，UF=0V，二极管正极的电位大于负极的电位，所以，二极管正偏导通，UAB=6V。图b：设B点为参考点，假设断开二极管V，因UE=6V，UF=0V，二极管负极的电位大于正极的电位，二极管反偏截止，通过二极管的电流为零，所以UAB

UR=0V。图c：设B点为参考点，假设断开二极管V，因UE=6V，UF=12V，二极管正极的电位大于负极的电位，所以，二极管正偏导通，UAB=6V。四、二极管的识别与检测1.识别一般可根据二极管的外部标志来识别二极管的管脚极性。2.检测用万用表测量二极管五、其他二极管1.发光二极管（

LED）作用：

将电能转换成光能的半导体器件正向电压工作电压：符号：应用：广泛应用于仪表、仪器，计算机、电气设备作电源信号指示；音响设备调谐和电平指示；广告显示屏的文字、图形、符号显示等。作用：工作电压：符号：将光信号转化为电信号反向电压又称光敏二极管2.光电二极管应用：常用于可见光接收、红外光接收及光电转换的自动控制、报警、计数等设备。符号：3.变容二极管作用：

PN结电容随反向电压的变化而变化工作电压：反向电压应用：变容二极管常用在高频电路中。例如：用在高频收音机的自动频率控制电路中，通过改变其反向偏置电压来自动调节本机振荡频率。用在电视机电调谐高频头的调谐电路中，通过改变反向偏置电压来选择电视频道。由于二极管正向特性曲线起始端的非线性，PN结的正向电阻是随外加电压的变化而变化的，所以同一只二极管用不同的电阻挡测得的正向电阻读数是不一样的。§

2

1

半导体三极管§

2 2

共射极基本放大电路§

2 3

分压式射极偏置电路§

2 4

多级放大器§

2

5

负反馈放大电路§

2

6

功率放大电路§

2

1

半导体三极管1.了解三极管的结构、分类、型号及主要用途。2.熟悉三极管的符号、特性和主要参数。3.能识别常用三极管的种类和三个管脚的极性。4.能正确识读三极管上标识的型号，并了解该三极管的作用和用途。5.会用万用表判别三极管的类型、管脚极性及质量好坏。6.能根据三极管放大电路各管脚的电位判断三极管的管型、材料及各管脚对应的电极。7.能根据三极管各电极的电位判断三极管工作状态。一、三极管的结构、符号和类型NPN型三极管PNP型三极管b基极e发射极1.结构和符号集电极

cN集电区集电结发射结发射区NP基区bceVb基极e发射极c集电极集电结发射结P集电区发射区PN基区Vbce分类方法按极性分目前常用的三极管，应

用电流从集电极流向发射极电流从发射极流向集电极按材料分种类

NPN型三极管

PNP型三极管硅三极管锗三极管热稳定性好，是常用的三极管反向电流大，受温度影响较大，热稳定性差按工作频率分低频三极管用于直流放大、音频放大电工作频率比较低，路工作频率比较高，用于高频放大电路按功率分输出功率小，用于功率放大器末前级按用途分高频三极管

小功率三极管大功率三极管放大管开关管输出功率较大，用于功率放大器末级（输出级）应用在模拟电子电路中应用在数字电子电路中2.类型二、三极管的电流放大作用1.三极管的工作电压NPN型三极管PNP型三极管通过调节电位器RB的阻值，可调节基极的偏压，从而调节基极电流IB的大小。每取一个IB值，从毫安表可读取集电极电流IC和发射电流IE的相应值。三极管电流分配实验电路2.三极管的电流放大作用三极管的电流放大作用次数项目123456IB/mA00

010

020

030.040

05IC/mA0

010

561

141

742.332.91IE/mA0

010

571

161

772.372.96说

明IC

βIBIE

IB+IC

（

1

+β）

IB电流关系集电极与基极电流关系

三个电极电流之间的关系结论：三极管三个电极电流关系三极管电流放大作用的条件是：发射结加正向电压，集电结加反向电压。用较小的基极电流控制较大的集电极电流，三极管电流放大的实质是：是“以小控大”。通过实验数据分析，三极管三个电极电流具有下表所示的关系。三极管特性曲线测试电路三、三极管的特性曲线1.输入特性锗管的输入特性曲线硅管的输入特性曲线三极管的输入特性曲线三极管的输入特性曲线与二极管的正向特性曲线相似，只有当发射结的正向电压UBE大于死区电压（硅管0.5V，锗管0.2V）时才产生基极电流IB，这时三极管处于正常放大状态，发射结两端电压为UBE（硅管为0.7V，锗管为0.3V）。2.输出特性每条曲线可分为线性上升、弯曲、平坦三部分。对应不同I

值得不同的曲线，B从而形成曲线簇。各条曲线上升部分很陡，几乎重合，平坦部分则按IB值从下往上排列，IB的取值间隔均匀，相应的特性曲线在平坦部分也均匀分布，且与横轴平行。三极管的输出特性曲线在放大区内

，

有一个特定的基极电流，就有一个特定的集电极电流，

实现基极对集电极电流的控制。名称范围截

止

区IB=0曲线以下区域，几乎与横轴重合放

大

区平坦部分线性区，几乎与横轴平行饱

和

区曲线上升和弯曲部分条件发射结反偏（或零偏），集电结反偏发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结正偏（或零偏）特征IB=0，IC=ICEO≈

0（

1

）

当

IB一定时，

IC的大小与UCE基本无关（但UCE的大小随IC的大小而变化），具有恒流特性；（

2）

I

不同，曲线也不同B，IC受IB控制，具有电流放大特性，IC=hFEIB，△IC=β△IB各电极电流都很大，IC三极管失不受IB控制，去放大作用工作状态截止状态放大状态饱和状态输出特性曲线的三个区域提示：对于NPN型三极管：工作于放大区时，UC﹥

UB﹥

UE；工作UB≤UE；工作于饱和区时，UC≤UB。PNP型三极管与之于截止区时，相反。在模拟电子电路中三极管大多工作在放大状态，作为放大管使用；在数字电子电路中三极管工作在饱和或截止状态，作为开关管使用。【例】已知三极管接在相应的电路中，测得三极管各电极的电位，如下图所示，试判断这些三极管的工作状态？在图a中，三极管为NPN型管，UB=2.7V，UC=8V，UE=2V，因UB＞UE，发射结正偏，UC＞UB，集电结反偏，所以图a中的三极管工作在放大状态。在图b中，三极管为NPN型管，UB=3.7V，UC=3.3V，UE=3V，因UB＞UE，发射结正偏，UC＜UB，集电结正偏，所以图b中的三极管工作在饱和状态。在图c中，三极管为NPN型管，UB=2V，UC=8V，UE=2.7V，因UB＜UE，发射结反偏，所以图c中的三极管工作在截止状态。在图d中，三极管为PNP型，UB=-0.3V，UC=-5V，UE=0V，因UB＜UE，发射结正偏，UC＜UB，集电结反偏，所以图d中的三极管工作在放大状态。解：若有一三极管工作在放大状态，测得各电极对地电位分别为U1

＝

2.7V，【例】U2＝

4V，U3＝

2V。试判断三极管的管型、材料及三个管脚对应的电极。由放大条件的分析知，三个管脚中B极的电位介于C极和E极之间，所以要判断管型、材料及电极，可按下面四步进行。第一步找B极。管脚1为基极。第二步判断材料。U1

U2既不等于0

7V，也不等于0

3V，而U1－U3=2

7－2＝

0

7V所以该三极管为硅管。第三步判断发射极和管型。因U1－U3＝

0

7V，管脚3为发射极，又因U2>U1>U3，所以该三极管为NPN型三极管。最后确定剩余的管脚为集电极。解：四、三极管的主要参数1.电流放大系数反映三极管的电流放大能力。（

1

）共射极直流电流放大系数hFE

三极管集电极电流与基极电流的比值，管的直流电流放大能力。（

2）共射极交流电流放大系数β即hFE=IC/IB。反映三极三极管集电极电流的变化量与基极电流的变化量之比，即β=△IC/△IB。反映三极管的交流电流放大能力。在相同的工作条件下hFE≈β，应用中不再区同一只三极管，分，均用β来表示。选管时，β值应恰当，β太小，放大作用差；β太大，性能不稳定，通常选用30～100之间的管子。基极开路时（

IB=0），C-E极间的反向电流。好像是从集电极直接穿透三极管到达发射极的电流，故又叫“穿透电流”。ICEO＝

（

1＋β）

ICBO，

管子受温度影响越小，反映了三极管的稳定性。选管子时，ICEO越小，工作越稳定。2.极间反向电流（

1

）集电极-基极间的反向饱和电流ICBO发射极开路时，C-B极间的反向饱和电流。向导电性越好。ICBO越小，集电结的单（

2）集电极-发射极间反向饱和电流ICEO反映三极管的质量好坏。3

极限参数表示三极管工作时，不允许超过的极限值。（

1

）集电极最大允许电流ICM集电极电流过大时，三极管的β值要降低，一般规定β值下降到正常值的2/3时的集电极电流为集电极最大允许电流。ICM≥IC。使用时一般IC＜ICM，否则管子易烧毁.选管时，（

2）集电极发射极间的反向击穿电压U（

BR）CEO基极开路时，加在C与E极间的最大允许电压。一般UCE＜U（

BR）

CEO，使用时，

否则易造成管子击穿。U（

BR）

CEO≥UCE。选管时，（

3）集电极最大允许耗散功率PCM集电极消耗功率的最大限额。根据三极管的最高温度和散热条件来规定最大允许耗散功率PCM，要求PCM≥ICUCE

。PCM的大小与环境温度有密切关系，

温度升高，

PCM减小。对于大功率管，

常在管子上加散热器或散热片，

降低管子的环境温度，

从而提高PCM。工作时，ICUCE＜PCM，否则管子会因过热而损坏。选管时，PCM≥ICUCE。五、三极管的识别和简单测试使用万用表测量三极管§

2

2

共射极基本放大电路1.了解放大电路的功能，认识共射极放大电路，明确各组成元件的作用。2.了解静态工作点的基本概念，初步理解放大电路设置静态工作点的意义。3.了解放大电路的工作原理，从中体会放大电路的工作过程，了解三极管各电极的电流及各极间电压与静态时各量之间的关系，进一步理解静态工作点在放大电路中的作用。理解共射极放大电路的倒相作用。§

2

2

共射极基本放大电路4.会画直流通路和交流通路，能利用直流通路求电路的静态工作点，能利用交流等效电路求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。5.了解小信号放大电路的电压放大倍数、阻的含义。输入电阻和输出电6.了解放大电路波形失真与静态工作点的关系。一、概述放大器的基本结构可能是某种用电设备，也可能是一级放大器也可能是一级放大电路放大电路的种类分类方法信号的大小种

类小信号放大器大信号放大器应

用位于多级放大电路的前级，专门用于小信号的放大位于多级放大电路的后级，如功率放大器，专门用于大信号的放大所放大的信号频率直流放大器专门用于放大直流信号和变化缓慢的信号，集成电路采用的就是直流放大器低频放大器高频放大器三极管的连接方式共射极放大器共集电极放大器共基极放大器专门用于低频信号的放大专门用于高频信号的放大最常用的放大器，具有电压和电流放大能力，是唯一能够同时放大电流和电压的放大器常用放大器，只有电流放大能力，没有电压放大能力，又称为射极输出器或射极跟随器.用于高频放大电路中，只有电压放大能力，没有电流放大能力，很少用元件集约程度分立元件放大器是由单个分立的元器件组成的电子线路集成放大器将电子元器件和连线按照电子线路的连接方法，集中制作在一小块晶片上的电子器件二、共射极基本放大电路的组成及工作原理1.放大电路组成及各元件的作用输入耦合电容其作用一是隔直流；二是通交流。输出耦合电容其作用一是隔直流；二是通交流。基极偏置电阻其作用为电路提供静态偏流IBQ。集电极电阻其作用将三极管的电流放大作用变换成电压放大作用。直流电源其作用一是为电路提供能源；二是为电路提供工作电压。三极管其作用可以将微小的基极电流转换成较大的集电极电流，它是放大器的核心。2.放大器中电压、电流符号及正方向的规定表

示

符

号直流量交流量用大写字母带大写下标如：UCE用小写字母带小写下标如：IB、IC、IE、UBE、ib、ic、ie、ube、uce、ui、uo交直流叠加量交流分量的有效值Ib、Ic、iB、iC、iE、uBE、Ie、Ube、用小写字母带大写下标如：uCE用大写字母带小写下标如：Uce（

1

）电压、电流符号：物

理

量（

2）电压、电流的正方向：电压用“+”、“-”表示,电流用箭头表示。3.静态工作点的设置（

1

）静态工作点直流通路输入、输出特性曲线上的Q点三极管的IB、IC、UBE和UCE值叫静态值。这些静态值分别在输入、态工作点，或简称Q点，输出特性曲线上对应着一点Q，称为静用IBQ、ICQ和UCEQ表示。（

UBEQ为常数）静态：ui

=0（

2）静态工作点的作用Q未设静态工作点时ui和iB波形

具有合适静态工作点时ui和iB波形设置静态工作点的目的：

使放大器能不失真放大交流信号。思考：

放大电路为什么要设置静态工作点？4

工作原理（

1）静态（

ui=0）工作情况静态：

所谓静态指的是放大器在没有交流信号输入（即ui=0）时的工作状态。共射极基本放大电路静态时电路的工作情况ui→uBE→iB→iC→uCE→uoiB+uBEiC+uCEuiuo++输入uiuBE＝

UBEQ＋

uiiB

IBQ＋

ibiC

ICQ+icuCE＝

UCC－

iCRCuCE＝

UCEQ＋

（

－

icRC）输出

uo＝

uce

－

icRC即uCE＝

UCEQ＋

uce（

2）动态工作情况VCC－

ICQRC－

icRC输入电压

输出电压用示波器观察到的输入输出电压波形只要电路参数能使三极管工作在放大区，且RC足够大，则uo的变化幅度将比ui

变化幅度大很多倍。（

1）输出电压uo的幅度比输入电压ui大，说明放大器实现了电压放大ui、ib、ic三者频率相同，相位相同，而uo与ui相位相反，这叫做共射极放大器的“反相”作用。从工作波形我们可以看出：uBE、（

2）

动态时，

iB、iC、uCE都是直流分量和交流分量的叠加，波形也是两种分量的合成。（

3）虽然动态时各部分电压和电流大小随时间变化，但方向却始终保持和静态时一致，所以静态工作点IBQ、ICQ、UCEQ是交流放大的基础。不能简单地认为，只要对输入电压进行放大就是放大器。从本质上说，上述电压放大作用是一种能量转换作用，即在很小的输入信号功率控制下，将电源的直流功率转变成较大的输出信号功率。放大器的输出功率必须比输入功率要大，否则不能算是放大器。例如，虽然升压变压器可以增大电压幅度，但由于它的输出功率总比输入功率小，因此就不能称它为放大器。三、共射极放大电路的分析方法1

近似估算法已知电路各元器件的参数，利用公式通过近似计算来分析放大器性能的方法称为近似估算法。（

1）近似估算放大器的静态工作点直流通路

所谓直流通路是指直流信号流通的路径。画法

把电容看作断路ICQ

BQ

βIUCEQ

=VCC

–

ICQ

RCBIBQRRB=

VCC–UBEQ

VCC静态工作点直流通路（

2）

近似估算放大器的输入电阻、

输出电阻和电压放大倍数交流通路

所谓交流通路是指交流信号流通的路径画法把电容和直流电源都视为交流短路电路图交流通路等效电路三极管的交流等效电路

c与e间等效为恒流源

b与e间等效为rbe注意；恒流源电流的方向ibicrbeβibRBRLbceRC++uiuo三极管等效电路1）输入电阻RiRiRo放大器的输入电阻是指从放大器的输入端看进去的交流等效电阻。Ri

RB∥

rbeRB>>rbeRirbe2）输出电阻Ro对负载来说，放大器又相当于一个具有内阻的信号源，这个内阻就是放大电路的输出电阻。Ro

RCRi越大越好Ro越小越好3）电压放大倍数Au放大器的电压放大倍数是指放大器输出电压与输入电压的比值i=

uouuA由交流等效电路可知：ui

=

ib

rbe其中，R

'

=

R

//

RL

C

L空载时，RLu

=

–i

R

'be'rRA

=

–β

L

o

c

L那么，

电压放大倍数为：

u特殊地：=

berA

=

–β

RC电压放大倍数为：

u即：=

0.04(mA)

=

4（0

μA）1

2300

1

03RB

VCC

=IBQ【例】在共射极基本放大电路中，设VCC＝

12V，RB＝

300kΩ，RC＝

2kΩ，β＝

50，RL=2kΩ。试求静态工作点、输入电阻Ri、输出电阻Ro及空载与带载两种情况下的电压放大倍数。解：静态偏置电流：静态集电极电流：静态集电极电压：ICQ

βIBQ

=

50

0.04

=

2(mA)UCEQ

=VCC

–

ICQ

RC

=

12

–

2

2

=

8(V)三极管的交流输入电阻：26=

300

+

(1

+

β)EQ=

300

+

(1

+

50)

26

=

963(Ω)

0.96(kΩ)2beIr【例】在共射极基本放大电路中，设VCC＝

12V，RB＝

300kΩ，RC＝

2kΩ，β＝

50，RL=2kΩ。试求静态工作点、输入电阻Ri、输出电阻Ro及空载与带载两种情况下的电压放大倍数。Ri

rbe=0

96

kΩRo

RC=2

kΩ空载时，放大器的电压放大倍数：

–1

04C50

20.96u=

–rbe=

–RAβ有载时，等效负载电阻：+

RRC

L=

RC

RL

=

1kΩ'LR

–52beu50

10.96'L

=

–rR放大器的电压放大倍数：A

=–β放大器的输出电阻：放大器的输入电阻：BBQRRB=

VCC

–UBEQ

≈

VCCI2.图解分析法利用三极管的输入、输出特性曲线和电路参数，方法，称为图解分析法，简称图解法。（

1

）图解分析放大器的静态工作点通过作图来分析放大器性能的1

）求IBQ由直流通路知：2）作直流负载线由回路电压定律可知：UCE＝

VCC－ICRC直流通路=

0.03(mA)

=

3（0

μA）B1240

103IBQR

VCC

=【例】

在共射极基本放大电路中，

已知VCC=12V，

RB=40kΩ，RC=3kΩ，

三极管的输出特性曲线下图所示。

试利用图解法求电路的静态工作点。解：（

1）求静态基极电流UCEVCC

ICRC=12

3

IC画直流负载线MN（

4）确定静态工作点Q直流负载线MN与IBQ所在的输出特性曲线的交点Q即为静态工作点IBQ=30μA，

ICQ≈2mA，UCEQ≈6V（

2）在输出特性曲线簇中找到IBQ=30μA对应的曲线（

3）

由直流输出回路，列关于IC与UCE的线性方程式（

2）静态工作点的调整1

）

RC、VCC不变，改变RBRB增大→Q沿直流负载线向下移动Q

''RB增大Q沿直流负载线向下移动RB减小Q沿直流负载线向上移动RB减小→Q沿直流负载线向上移动例如:QIBQ2）

RB、VCC不变，改变RC例如：RC增大RC减小→Q沿特性曲线向右移动Q

'RC增大，Q沿特性曲线向左移动RC减小，Q沿特性曲线向右移动→Q沿特性曲线向左移动Q3）

RB、RC不变，改变VCC例如:VCC增大→Q向右上方移动VCC减小→Q向左下方移动CCV

增大，Q向右上方移动VCC减小，Q向左下方移动C提示：

在实际应用中，

一般R

和VCC一定情况下，

调整静态B工作点是通过改变R

的阻值来实现。QIBQ利用图解法进行动态情况分析的具体作法为：1

）作直流负载线确定静态工作点2）过静态工作点作交流负载线3）随输入电压ui

的变化，uBE将以UBEQ为基础而变化，对应的iB以IBQ为基础而变化，在Ibmax和Ibmi

n之间变化0放大器输入图解分析放大电路的直流负载线（

3）图解分析放大器的动态工作情况1

）画交流负载线①

作交流负载线的辅助线辅助线CC与横轴的交点坐标为

N（

V

，0），与纵轴的交点坐标为L（

0，VCC/RL＇）。L（

0，

UCC/

RL＇

）HJ辅助线交流负载线② 过Q点作辅助线的平行线，即为交流负载线。提示：

交流负载线过静态工作点，比直流负载线陡。图解分析放大电路的动态工作情况2）在输出特性曲线上找出IBQ及Ibmax和Ibmin对应的特性曲线和交流负载线的交点Q，可得到相对应的集电极电流的动态范围和集电极与发射极间电压的动态范围。3）求电压放大倍数放大器输出图解分析Q

''''ib已知输入交流电压Uim，求出输出电压Uom。Uom根据电压放大倍数的定义可求电压放大倍数为：imuU=

UomA由图解分析可知：uo与ui相位相反。Q0uCE

（

V）t0t（

4）波形失真与静态工作点的关系1

）工作点偏高2）工作点偏低uouo饱和失真截止失真饱和失真和截止失真统称为“非线性失真”。易引起饱和失真易引起截止失真QQ§

2

3

分压式射极偏置电路1.了解影响静态工作点稳定的主要因素。2.了解分压式射极偏置电路的结构特点。3.理解分压式射极偏置电路稳定静态工作点的原理，会进行简单的计算。一、影响静态工作点稳定的主要因素工作点不稳定的主要因素是温度变化思考：

怎样才能保证静态工作点不受温度变化的影响？45ºC45°时电路的静态工作点

0BI

/40μA25º时电路的静态工作点

20μAQ例：温度升高Q点上移反之，Q点下移Q点过高，易发生饱和失真反之，易发生截止失真分压式射极偏置电路直流通路二、分压式射极偏置电路1.电路结构特点（

1）利用上偏置电阻RB1和下偏置电阻RB2组成串联分压器，为基极提供稳定的静态工作电压UBQ。（

2）利用发射极电阻RE，自动使静态电流IEQ稳定不变。I2

IBQVUCCRB1

B2RB2

RBQ

1I

I

+

I2

BQU

U

+

UBQ

BEQ

EQUBQ

UBEQREIEQ

UBQ上偏置电阻下偏置电阻集电极电阻射极电阻旁路电容输入耦合电容输出耦合电容I1UBQI2IBQ+UBEQ+UEQIEQ分压式偏置电路实现静态工作点的稳定2.静态工作点稳定原理βIBQ=

ICQ温度升高（

t↑）→ICQ↑→IEQ↑UBEQBQ

EQ

EBQ（

U

I R

）

↓

→

I

↓ICQ↓条件：I2

>>

IBQUBQ>>UBEQIBQICQUBQIEQ+UBEQ+UEQ例如UBQ固定→3.估算静态工作点UCCRB1

B2+

R≈

RB2

VBQRIEQE≈

UBQICQ

IEQβ=

ICQIBQUCEQ

VCC

ICQ（

RC+RE）直流通路直流通路交流通路输入电阻、输出电阻和电压放大倍数的估算公式完全相同。4.估算输入电阻、输出电阻和电压放大倍数交流通路与共射极基本放大电路的交流通路相似，等效电路也相似，其中RB=RB1//RB2。【例】在分压式射极偏置电路中，若RB1=7

6

kΩ，RB2=2

4kΩ，RC=2

kΩ，RL=2

kΩ，RE=1

kΩ，VCC=12V，三极管的β=60

求：（

1）放大电路的静态工作点；（

2）放大电路的输入电阻Ri、输出电阻

Ro及电压放大倍数AuL。解：（

1）估算静态工作点基极电压：静态集电极电流：静态偏置电流：静态集电极电压：=

2.88(V)CCB22.

4

1

22.4

+

7.6BQ=

V+

RRB1RB2U=

2.

88(mA)EQ2.

881

1

03ICQ=RE=

UBQ

I60β=

ICQ

=

2.88

36(μA)IBQUCEQ

=VCC

–

ICQ

(RC

+

RE)

=

12

–

2.88

(1

+

2)

=

3.36(V)【例】在分压式射极偏置电路中，若RB1=7

6

kΩ，RB2=2

4kΩ，RC=2

kΩ，RL=2

kΩ，RE=1

kΩ，VCC=12V，三极管的β=60

求：（

1）放大电路的静态工作点；（

2）放大电路的输入电阻Ri、输出电阻

Ro及电压放大倍数AuL。（

2）估算输入电阻Ri

、输出电阻Ro及电压放大倍数Au

850(Ω)

=

0.85(kΩ)262.88beIEQr=

300

+

(1

+

β)

26

=

300

+

(1

+

60)放大器的输入电阻：放大器的输出电阻：因=

=

2

4

=

1

.33kΩL'+

R

2

+

4RCRL

–94be60

1

.330.85L

=–uL=

–r'βRRi

rbe=0

85kΩRo

RC=2

kΩRC

RLA放大器的电压放大倍数：§

2 4

多级放大器1.了解多级放大电路的4种级间耦合方式及特点。2.会计算多级放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。多级放大电路的组成在实际应用中，要把一个微弱的电信号放大几千倍或几万倍甚至更大，仅靠单级放大器是不够的，通常需要把若干级放大器连接起来，将信号进行逐级放大。一、级间耦合方式1.阻容耦合（

1

）用一只容量足够大的耦合电容进行连接，传递交流信号。（

2）前、后级放大器之间的直流电路被隔离，静态工作点彼此独立，互不影响。它的低频特性不很好，不能用于直流放大器中，一般应用在低频电压放大电路中。2.变压器耦合（

1

）通过变压器进行连接，变压器耦合到后级。将前级输出的交流信号通过（

2）

耦合变压器有阻抗变换作用，有利于提高放大器的输出功率。（

3）能够隔离前、后级的直流联系.各级电路的静态工作点彼此独立，互不影响。由于变压器体积大，低频特性差，又无法集成，因此一般应用于高频调谐放大器或功率放大器中。3.直接耦合（

1

）无耦合元器件，缓慢的直流信号。信号通过导线直接传递，可放大（

2）直流放大器必须采用这种耦合方式。（

3）前、后级的静态工作点互相影响，给电路的设计和调试增加了难度。直接耦合便于电路的集成化，因此广泛应用于集成电路中。4.光电耦合（

1

）以光电耦合器为媒介来实现电信号的耦合和传输。（

2）光电耦合既可传输交流信号又可传输直流信号，而且抗干扰能力强，易于集成化。光电耦合广泛应用在集成电路中二、多级放大器的近似估算1.估算多级放大器的电压放大倍数AuAu＝

Au1Au2

Aun2.估算多级放大器的输入电阻Ri

和输出电阻RoRoRonRiRi1§

2 5

反馈放大电路1.了解反馈的基本概念，掌握反馈的四种组态及其特点，理解负反馈对放大器性能的影响。2.了解放大器的3种组态，点。熟悉共集放大电路（射极输出器）的特3.了解正反馈应用电路，变压器反馈式正弦波振荡电路，会计算电路的振荡频率。一、反馈的基本概念放大器中的反馈指把放大器输出信号（电压或电流）的一部分或全部通过一定的电路，按照某种方式送回到输入端并与输入信号（电压或电流）

叠加，从而改变放大器性能的一种方法，这种把电压或电流从放大器的输出端返送到输入端的过程叫做反馈。1.什么是反馈正向传输XiXiXo反馈放大器通常称为闭环放大器，而未引入反馈的放大器则称为开环放大器。反向传输通常用电阻、电容、电感等元件组成引导反馈信号的电路称为反馈电路构成反馈电路的元件叫反馈元件，反馈元件联系着放大器的输出与输入，并影响放大器的输入。反馈放大电路是由基本放大电路和反馈电路两部分组成。2.反馈的分类（

1

）正反馈与的负反馈f

i反馈信号X

与输入信号X极性反馈信号Xf与输入信号Xi极性正反馈使放大器的放大倍数增加。负反馈使放大器的放大倍数减小。1

）正反馈2）负反馈提示：

负反馈虽使放大倍数减小，

但能改善放大器的性能，

所以，大部分放大器都要引入负反馈。

正反馈一般应用在振荡电路中。i相同，使净输入信号X

增加。i相反，使净输入信号X

减小。（

2）电压反馈和电流反馈1）电压反馈：2）电流反馈：电流反馈的取样环节与输出端串联反馈信号Xf取自输出端负载两端的电压uo。反馈信号Xf取自输出电流io。电压反馈的取样环节与输出端并联（

3）串联反馈和并联反馈1

）串联反馈：反馈电路与信号源相串联2）并联反馈：反馈电路与信号源相并联串联反馈，反馈信号在输入端以电压形式出现并联反馈，反馈信号在输入端以电流形式出现（

4）直流反馈和交流反馈1

）直流反馈：2）交流反馈：反馈信号只含有直流量。反馈信号只含有交流量。二、反馈的判断1.有无反馈的判断反馈放大器的特征是是否存在反馈元件，输入的桥梁。反馈元件是联系放大器的输出与无反馈元件RF、CF为反馈元件RE、CE为反馈元件2.反馈极性的判断反馈极性的判断一般采用——瞬时极性法具体步骤如下：（

1

）先假设输入信号在某一瞬间对地为“+”；（

2）从输入端到输出端依次标出放大器各点的瞬时极性；（

3）反馈信号的极性与输入信号进行比较，确定反馈极性。注意：1

）

三极管各电极的相位关系，

发射极信号与基极输入信号瞬时极性相同，

集电极瞬时极性与基极瞬时极性相反。2）

反馈电路中的电阻、

电容等元件，

一般认为它们在信号传输过程中不产生附加相移，

对瞬时极性没有影响。判断反馈极性送回到基极的反馈信号瞬时极性若为“”，是负反馈；反之，则是正反馈。送回到发射极的反馈信号瞬时极性若为

“+”，是负反馈；反之，则是正反馈。正反馈负反馈负反馈正反馈例：uf++ube用瞬时极性法：设基极输入瞬时极性为“+”，因净输入信号ube

ui+uf，所以电路引入了正反馈。3.电压反馈和电流反馈的判断电压反馈和电流反馈的判断方法：若反馈电路接在输出端为电压反馈，反馈电路接在输出端点上，所以是电压反馈反馈电路接在发射极，所以是电流反馈看反馈电路在输出回路的连接方法。不接在输出端（一般接发射极）为电流反馈。反馈电路接在第二级放大电路的发射极，所以是电流反馈4.串联反馈和并联反馈的判断串联反馈和并联反馈的判断方法：看反馈电路在输入回路的连接方法。反馈电路接在输入端点上，所以是并联反馈反馈电路接在输入回路的发射极，所以是串联反馈反馈电路接在输入回路的发射极，所以是串联反馈若反馈电路接在输入端为并联反馈，不接在输入端（一般接发射极）为串联反馈。5.直流反馈和交流反馈的判断若反馈电路中存在电容，根据电容“通交隔直”的特性来进行判断。C

通交流，所以，F是交流反馈C

隔直流，所以，E是直流反馈反馈电路中无电容，所以，交、直流均存在反馈，是交流直流共存反馈类型的判断方法：

电压电流看输出，

串联并联看输入，

交流直流看电容，正负反馈看极性。C

通交流，R

被短E

E路，不起反馈作用三、负反馈放大器的四种基本类型电压串联负反馈电流串联负反馈电压并联负反馈电流并联负反馈试判断电路的反馈类型。【例】如下图所示电路，解：（

1）

看联系。这是一个两级放大电路，通过RF、RE1把第二级和第一级放大电路联系起来，这两级放大电路之间存在反馈。（

2）

看输出。由于反馈电路接在输出端，所以是电压反馈。（

3）

看输入。反馈电路接在输入回路的发射极，所以是串联反馈。（

4）

看电容。电容，所以交、（

5）

看极性。在反馈电路中无直流均存在反馈；若假设第一级基极输入瞬时极性为+”，则经第一级放大，集电极输出信号为

“”，再经第二级放大，集电极输出信号为“+”，经RF、RE1送回第一级放大器发射极，反馈电压uf为“+”，使净输入信号ubeui

uf减小，说明电路引入了负反馈。总之，放大电路通过RF、RE1为电路引入了电压串联交、直流负反馈，简称电压串联负反馈。【例】如下图所示电路，试判断电路的反馈类型。四、负反馈对放大器性能的影响大小大小小大uf提示：

引入负反馈并不能彻底消除非线性失真。

如果输入信号本身就有失真，

引入负反馈也无法改善，

因为负反馈所能改善的只是放大器所引起的非线性失真。1.提高放大倍数的稳定性电压负反馈能稳定输出电压，2.改善非线性失真电流负反馈能稳定输出电流.3.影响输入电阻和输出电阻（

1

）对输入电阻的影响串联负反馈使输入电阻增大（

2）对输出电阻的影响1

）电压负反馈电压负反馈使输出电阻减小并联负反馈输入电阻减小2）电流负反馈电流负反馈使输出电阻增大1

）串联负反馈2）并联负反馈五、负反馈放大电路的特例——射极输出器1.电路组成输入端输出端射极输出器交流通路射极输出器是一种共集电极放大电路。典型的电压串联负反馈电路。

交流通路uiuf2.射极输出器的特点（

1

）电压放大倍数接近于1尽管射极输出器的电压放大倍数略小于1，（

2）输出电压与输入电压大小相等、射极输出器又称为“射极跟随器”，（

3）输入电阻很大，输出电阻很小射极输出器又称为“阻抗变换器”。相位相同或简称为“射随器”。但其输出电流为基极电流的（

1＋β）倍，具有电流放大作用，因此它仍具有一定的功率放大能力。3.射极输出器的应用（

1

）用作多级放大电路的输入级。减轻信号源的负担。（

2）用作多级放大电路的输出级。以提高带载能力。（

3）用作多级放大电路的中间级。因输入电阻很大，可因输出电阻很小，可因其具有电压跟随作用，且输入电阻大对前级的影响小，输出电阻小，对后级的影响也小，所以，用作中间级起缓冲、隔离作用。引入负反馈并不能彻底消除非线性失真如果输入信号本身就有失真，引入负反馈也无法改善，因为负反馈所能改善的只是放大器所引起的非线性失真。§

2 6

功率放大电路1.了解低频功率放大器的基本要求和分类。2.理解OTL和OCL功率放大器的工作原理。3.了解典型集成功放的引脚功能及应用。4.了解复合管的结构、组成规则及特点。5.了解功放管的散热及安全保护。一、低频功率放大器概述功率放大器的主要任务是既能输出较高的电压又能输出较大电流，主要要求它输出足够大的不失真（或失真很小）的功率信号。电子设备中，常要求放大电路的输出级带动某些负载工作。例如，使仪表指针偏转，使扬声器发声，驱动自控系统中的执行机构等等。因而要求放大电路有足够大的输出功率。这种放大电路统称为功率放大器。低频电压放大器的主要任务是把微弱的信号电压放大，主要是要求它向负载提供不失真的电压信号。1.功率放大的特殊要求输出功率Pomax

要大，三极管尽量极限工作效率η=Pomax

/PDC

要高非线性失真要小散热问题iCQQQ2.功率放大器的分类OIcmπ

2π

t甲类（

2π

）iCICQtIcmπ

2πICQO乙类（

π

）tiCIcmπICQO2π甲乙类（

π<

<2π）静态电流为零，管耗小，效率高。O

t

O甲类工作状态失真小，静态电流大，乙类工作状态失真大，uCE管耗大，效率低。甲乙类工作状态失真大，静态电流小，管耗小，效率较高。按工作点位置不同分类，有iCiC按功率放大器输出端特点不同分类，有（

1

）变压器耦合的功率放大器（

2）无输出变压器的功率放大器（

OTL电路）（

3）无输出电容的功率放大器（

OCL电路）无输出变压器功率放大电路二、互补对称功率放大器由于电路结构对称，所以Uk=VCC/2，因两管均无偏置，两管均处于截止状态，IBQ=0，ICQ=0，工作在乙类状态。2）动态当ui

>0时，V1导通，V2截止，电源VCC通过V1向电容C充电+uiuo当ui

<0时，V2导通，V1截止，C（

UC=VCC/2）通

过V2放电ic1ic1OTL电路V1和V2交替工作，在RL上可获得正、负半周完整的输出信号波形，实现了信号的功率放大。1.单电源供电的互补对称功放电路—OTL电路（

Output

Transformerless

）（

1

）电路组成及工作原理1

）静态：提示：

虽然电容C在工作中有时充电，

有时放电，

但因其容量较大，

所以，

电容两端电压基本维持在VCC/2，

起电源的作用。问题：当输入电压小于死区电压时，三极管截止，引起交越失真。交越失真t0输入信号幅度越小失真越明显。克服交越失真的思路：iCICQ1ICQ2K电容C

的作用：1）充当VCC

/2

电源2）耦合交流信号

UK

=

VCC

/2

UC

=

VCC

/2i当u

=0

时，C

放电，V2

的等效电源电压

VCC

/

2当ui

>0

时：V2

导通，当ui

<0

时：V1导通，C

充电，V1

的等效电源电压+VCC

/2（

2）实用的OTL功放电路RLRBV3VEE+VCCV4V1V2CERERB1RB2+uo+ui+++CV5V1、V2微导通，工作在甲乙类状态这时，给V1、V2

提供静态电压2.双电源供电的互补对称功放电路（

OCL

Output

Capacitorless）V1V2基本电路：+VCC+ui+uoVEEui

=

0ui

>

0iC1RLiC1io

=

iE1

=

iC1，

uO

=

iC1RLui

<0

V2

导通V1

截止io

=

iE2

=

iC2，

uO

=

iC2RL

V1

、

V2

截止

V1

导通

V2

截止给V1、V2

提供静态电压实用电路：+ui–+uo–当ui

=0时，V1、V2

微导通当ui

<0

（

至

），当ui

>0

（

至

），V1

微导通

充分导通

微导通；V2

微导通

截止

微导通。V2

微导通

充分导通

微导通；V1

微导通

截止

微导通。V2RLV1VEERC3V3V4+VCCV5RE三、集成功率放大器LM386外形图LM386引脚图以LM386为例LM386的应用接线图R1和C1接在引脚1

和8之间可将电压增益调为任意值C4为去耦电容，滤掉电源的高次谐波分量C2为旁路电容R2和C3串联构成校正网络用来补偿扬声器音量电感产生的附加相移，防止电路自激C5为输出耦合电容OCL电路和OTL电路的比较电源OTL单电源信号交流频率响应OCL双电源交、直流好电路结构较简单fL

取决于输出耦合电容C较复杂虽然电容C在工作中有时充电，有时放电，但因其容量较大，所以，电容两端电压基本维持在UCC/２，起电源的作用。§

3

1

差动放大电路§

3

2集成运算放大器概述§

3

3

集成运算放大器的基本电路§

3

4

集成运算放大器的应用电路§

3

5

集成运放的使用常识1.了解零点漂移的基本概念。2.了解基本差动放大电路的结构及性能特点。3.理解差模信号、共模信号的含义及共模抑制比的含义。4.了解恒流源的基本概念，认识具有恒流源的差动放大电路。§

3-1

差动放大电路一、零点漂移输入电压为零、输出电压不为零的现象，称为零点漂移现象，简称零漂。零点漂移现象：在阻容耦合和变压器耦合放大电路中，也存在零点漂移，但这种缓慢的漂移信号不会传递到下一级被进一步放大。产生的原因：如温度的变化，电源电压波动以及电路元件参数的变化等。缺点:由于零点漂移的存在，使得输出端既有被放大的真信号，又有零点漂移产生的漂移信号，当漂移信号可以与输出端的有用信号相比时，有用信号将被淹没，失去分辨能力。对于一个多级直接耦合的放大电路，级数越多，放大倍数越大，零点漂越严重，会造成后级放大电路无法正常工作。抑制零点漂移是直接耦合放大器的突出问题。解决的办法：采用差动放大电路二、基本差动放大电路特点：a.两个输入端，两个输出端b.元件参数对称c

ui1

=

ui2

时，

uo

=

0能有效地克服零点漂移ui++ui1+ui2+uo1.电路组成RR+VCCREVEE基本差动放大电路uo

=

UC1IB1

IB2UC2

=

02

工作原理IC1+UC1IC2IB1IB2+UC2+

uoIE12IE直流通路IC1

IC2UC1

UC2ui1ui2=0ui=0IE2IE1

IE2（

1）静态（

2）动态分析1）

差模输入ui1

=

ui2uid

=

ui1

ui2uo1

=uo2uod

=

uc1=uo1

（uo2）差模输入差模输入电压使得：

ib1

=差模输出电压iddu

uodA差模电压放大倍数ib2Ad1ie1

=ic1

=

ic2

ie2uc2ie

=

0=2uo1ib1+

uui2ui+ib2+ui1+ic2ic1uo1

uo2差模输入放大电路大小相同极性相反=

2ui1ie2ie1ie=0+od+共模输入ui1

=

ui2共模输出电压uic

=

ui1

=

ui2使得:ie1

=

ie2ie1ie2ue

=

2ie1RE共模输入电压uoc

=

uc1uc2=0

0iccuA

uoc共模抑制比Ac大小相同极性相同ui1uodui2uC1uC2共模放大倍数2）

共模输入

+VCCV1RCRCV2REVEE共模信号交流通路3）共模抑制比衡量差动放大器的质量，即差模放大能力和共模抑制能力CMRR

Ad三、

具有电流源的差动放大电路增大共模放大倍数的思路：

增大RE

用恒流源代替RE特点：直流电阻为有限值动态电阻很大RERB1RB2（

1）

三极管电流源+VCCRLICI0ui1V1+VCCRCR1uodV2

ui2RCVEER2R3IC3V3ui1V1简化画法+VCCRCuodV2

ui2RCI0VEE电流源代替差动电路中的RE（

2）具有恒流源的差动放大电路在阻容耦合和变压器耦合放大电路中，也存在零点漂移，但这种缓慢的漂移信号不会传递到下一级。1.了解集成运算放大器的结构、电路符号。2.理解集成运放的同相和反相输入端的含义。3.了解集成运放的外形及分类。4.掌握集成运放的主要参数。§

3

2

集成运算放大器概述一、集成运算放大电路组成输入级中间级输出级组成框图偏置电路为负载提供一定幅度的信号电压和信号电流。一般采用输出电阻很低的射极输出器或由射极输出器组成的互补对称功放电路。使集成运放具有较强的放大能力