电工电子技术基础 课件 李丽琼 项目7、8 三极管及基本放大电路、集成运算放大器

项目7、

三极管及基本放大电路项目7、三极管及基本放大电路【学习目标】通过本项目的学习，了解三极管的结构和主要参数、基本放大电路的组成，理解三极管的工作原理和特性曲线，掌握三极管的电流分配和电流放大作用及其检测方法，掌握基本放大电路的主要功能和工作过程。【能力目标】通过本项目的学习，能对三极管的类别、型号和引脚进行识别，能使用三极管完成简单电路的安装，熟悉放大电路的结构和工作过程，具备对放大电路分析的能力。

【工作任务及任务要求】了解三极管的结构和主要参数，理解三极管的工作原理和特性曲线，掌握三极管的电流分配和电流放大作用及其检测方法。◆知识摘要：☼三极管的结构与分类☼三极管的工作原理☼三极管的参数和检测◆任务目标：☼掌握三极管的电流分配和电流放大作用☼掌握三极管的检测方法任务7.1认识三极管任务7.1认识三极管7.1.1三极管的结构与分类（1）三极管的结构三极管的构成都是通过一定的工艺在一块半导体基片上的不同区域“掺杂”，产生三个不同的“N”区和“P”区，形成两个不同的PN结，由三个不同的“N”区和“P”区再引出三个电极，最后用管壳封装而得到的。几种常见的三极管外观如图所示。任务7.1认识三极管三极管分为NPN型和PNP型，结构示意图如图所示，其结构归结为三区、三电极、两结。任务7.1认识三极管NPN型三极管和PNP型三极管的电路符号如图所示，图中发射极的箭头有两层含义：①三极管的类型；②电流的方向。任务7.1认识三极管（2）三极管的分类（3）三极管的型号及命名三极管型号第一部分的“3”表示三极管；第二部分用汉语拼音字母表示器件的材料和极性；第三部分用汉语拼音字母表示器件的类型；第四部分用阿拉伯数字表示序号；第五部分用汉语拼音字母表示规格号。任务7.1认识三极管7.1.2三极管的工作原理（1）三极管的电流分配关系和电流放大作用①三极管的电流分配关系：Ie=Ic+Ib。②三极管的电流放大作用：Ic=βIb

三极管要具备电流放大作用，需同时满足内部条件和外部条件。内部条件：①基区很薄，且掺杂浓度低；②发射区掺杂浓度比基区和集电区高得多；③集电结的面积比发射结大。外部条件：发射结正偏，集电结反偏。任务7.1认识三极管（2）三极管内部载流子的运动过程①发射区向基区发射电子。②电子在基区的扩散与复合。③集电区收集电子。任务7.1认识三极管（3）三极管的特性曲线①输入特性曲线ib=f(ube)且Uce=常数

任务7.1认识三极管②输出特性曲线ic=f(uce)且Ib

=常数

三极管的输出特性曲线分为三个区域，即截止区、饱和区及放大区。任务7.1认识三极管7.1.3三极管的参数和检测（1）三极管的主要参数①电流放大系数β和。②极间反向电流。③极限参数。（2）三极管的检测①管型及基极的判断。②集电极c和发射极e的判断。③三极管的好坏判断。任务7.2分析基本放大电路及其应用【工作任务及任务要求】了解基本放大电路的组成，掌握基本放大电路的主要功能和工作过程。◆知识摘要：☼单管共射基本放大电路☼分压式偏置电路☼共集放大电路☼共基放大电路☼放大电路三种基本接法的特点及用途◆任务目标：☼掌握放大电路的主要功能和工作过程☼掌握放大电路的分析方法任务7.2分析基本放大电路及其应用7.2.1单管共射基本放大电路（1）单管共射基本放大电路的组成①放大电路组成原则a.保证三极管处于放大状态。b.保证信号畅通。c.保证信号放大失真尽可能小。任务7.2分析基本放大电路及其应用②单管共射基本放大电路的组成单管共射放大电路如图所示。电路中发射极作为输入回路和输出回路的公共端，故这种电路组成方式称为“共发射极电路”。任务7.2分析基本放大电路及其应用（2）共射放大电路的静态分析①“公式法”求解静态工作点I

bQ=(VCC-UbeQ)/RbIcQ=βI

bQUceQ=VCC–IcQRc任务7.2分析基本放大电路及其应用②“图解法”求解静态工作点a.计算Ib。b.作直流负载线。c.确定Q点。三极管静态工作点的图解如图所示。任务7.2分析基本放大电路及其应用（3）静态工作点与输出波形的关系①截止失真任务7.2分析基本放大电路及其应用②饱和失真任务7.2分析基本放大电路及其应用（4）共射放大电路的动态分析①三极管的微变等效电路任务7.2分析基本放大电路及其应用②共射放大电路的动态分析用微变等效电路对放大电路进行动态分析，可采用如下步骤：a．计算三极管简化微变等效电路的参数rbe。b．画放大电路的微变等效电路。c．按照分析线性电路的方法分析放大电路的微变等效电路求电压放大倍数Au、输入电阻值R

i和输出电阻值Ro。任务7.2分析基本放大电路及其应用任务7.2分析基本放大电路及其应用共射放大电路性能指标的估算a．电压放大倍数Aub．输入电阻值Ric．输出电阻值Ro任务7.2分析基本放大电路及其应用7.2.2分压式偏置电路（1）温度对静态工作点的影响Q点随温度而变的现象称为“Q点的温度漂移”。克服温漂的方法：当温度升高时，设法减小Ib，使Ic的变化尽量小。实现上述设想的电路是“分压式偏置电路”，又称“射极偏置电路”。任务7.2分析基本放大电路及其应用（2）分压式偏置放大电路①电路组成任务7.2分析基本放大电路及其应用②稳定静态工作点原理当温度升高时，基极电流Ib增大，集电极电流Ic增大，发射极电流Ie也增大，因而发射极电位Ve

=IeRe也增大，由于Ube=Vb

-Ve，而Vb恒定，则Ube减小，基极电流Ib随之减小，从而导致Ic也减小，这样就可达到稳定静态工作点的目的。该过程可简单表述为：T↑→Ib↑→I

c↑→I

e↑→V

e↑→U

be↓→I

b↓→I

c↓任务7.2分析基本放大电路及其应用（3）静态分析Vb

=Rb2VCC/(Rb1+Rb2)IcQ≈IeQ=(Vb-Ube)/Re≈Vb/Re

IbQ=IcQ/βUceQ=VCC-IcQRc-IeQRe≈VCC-IcQ(Rc

+Re)任务7.2分析基本放大电路及其应用（4）动态分析分压式偏置放大电路的交流通路分压式偏置放大电路的微变等效电路任务7.2分析基本放大电路及其应用①电压放大倍数Au②输入电阻值Ri

③输入电阻值Ro任务7.2分析基本放大电路及其应用7.2.3共集放大电路（1）电路构成共集电极放大电路的输入信号加在基极与集电极之间，输出信号取自发射极与集电极之间，集电极是输入、输出回路的公共端，所以是“共集电极电路”；也被称为“射极输出器”。电路及交流通路如图所示。任务7.2分析基本放大电路及其应用（2）静态分析共集电极放大电路的直流通路如图所示。IbQ=(VCC-Ube)/[Rb+(1+β)Re]IcQ=βIbQ，IeQ=(1+β)IbQUceQ=VCC-IeQRe任务7.2分析基本放大电路及其应用（3）动态分析共集电极放大电路的微变等效电路如图所示。Ri=

Rb∥[rbe+(1+β)]

Ro≈

任务7.2分析基本放大电路及其应用7.2.4共基放大电路（1）电路构成共基极放大电路的输入信号加在基极与发射极之间，输出信号取自基极与集电极之间，故基极是输入输出回路的公共端称为“共基极电路”。电路及交流通路如图所示。任务7.2分析基本放大电路及其应用（2）静态分析共基极放大电路的直流通路如图所示。

Vb=Rb2VCC/(Rb1+Rb2)IcQ

≈IeQ

=(Vb-Ube)/Re≈Vb/ReIbQ

=IcQ/βUceQ=VCC-IcQRc

-IeQRe

≈VCC-IcQ(Rc

+Re)任务7.2分析基本放大电路及其应用（3）动态分析共基极放大电路的微变等效电路如图所示。Ri=

Ro=Rc任务7.3认识电路中的反馈【工作任务及任务要求】了解反馈的概念及类型，掌握负反馈对放大电路性能的影响。◆知识摘要：☼反馈的概念☼反馈的类型☼负反馈的作用◆任务目标：☼掌握反馈的类型☼掌握负反馈对放大电路性能的影响任务7.3认识电路中的反馈7.3.1反馈的概念所谓反馈就是在电路中将输出量（电压或电流）的一部分或全部以某种方式送回输入端，使原来输入信号增大或减小，并因此影响放大电路某些性能的过程。反馈放大电路的组成如图所示。任务7.3认识电路中的反馈7.3.2反馈的类型（1）正反馈与负反馈（2）电压反馈与电流反馈（3）直流反馈与交流反馈（4）串联反馈与并联反馈任务7.3认识电路中的反馈7.3.3负反馈的作用（1）降低放大电路的放大倍数（2）提高放大倍数的稳定性（3）减小非线性失真（4）对放大电路输入电阻和输出电阻的影响任务7.4认识功率放大电路【工作任务及任务要求】了解功率放大电路基本知识，掌握功率放大电路的特点及作用。◆知识摘要：☼概述☼乙类双电源互补对称功率放大电路☼其他常见功率放大电路◆任务目标：☼掌握功率放大电路的作用☼掌握乙类、甲乙类功率放大电路的应用任务7.4认识功率放大电路7.4.1概述（1）功率放大电路的特点从能量控制的观点来看，功率放大电路和电压放大电路没有本质区别，都是能量转换电路，但它们也有不同之处：电压放大电路的主要要求是使负载得到不失真的电压信号，其主要指标是电压放大倍数、输入和输出电阻等，输出功率并不一定大，工作于小信号状态下；而功率放大电路则主要要求获得较大的输出功率，其主要性能指标有最大输出功率、效率等，工作于大信号状态下。

（2）对功率放大电路的要求（3）功率放大电路的分类根据三极管的静态工作点的位置不同，功率放大电路可分成甲类、甲乙类、乙类。任务7.4认识功率放大电路7.4.2乙类双电源互补对称功率放大电路（1）电路组成（2）工作原理任务7.4认识功率放大电路（3）交越失真问题任务7.4认识功率放大电路7.4.3其他常见功率放大电路（1）甲乙类互补对称功率放大电路任务7.4认识功率放大电路（2）单电源互补对称功率放大电路（3）集成功率放大器*任务7.5相关知识扩展【工作任务及任务要求】了解多级放大电路、滤波电路、集成稳压电路的组成、原理及应用。◆知识摘要：☼多级放大电路☼滤波电路☼集成稳压电路◆任务目标：☼掌握滤波电路的应用☼掌握集成稳压电路的应用*任务7.5相关知识扩展7.5.1多级放大电路（1）多级放大电路的组成*任务7.5相关知识扩展（2）多级放大电路的耦合①阻容耦合*任务7.5相关知识扩展②直接耦合*任务7.5相关知识扩展（3）多级放大电路的动态分析（阻容耦合）①输入电阻。总输入电阻为第一级的输入电阻。②输出电阻。总输出电阻为最后一级的输出电阻。③电压放大倍数。总的电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积。

*任务7.5相关知识扩展7.5.2滤波电路（1）电容滤波电路*任务7.5相关知识扩展*任务7.5相关知识扩展（2）电感滤波电路*任务7.5相关知识扩展（3）LCπ型滤波电路*任务7.5相关知识扩展7.5.3集成稳压电路（1）串联型稳压电路串联型稳压电路框图及电路如图所示。它由调整管、取样电路、基准电压和比较放大电路等部分组成，由于调整管与负载串联，故称为“串联型稳压电路”。*任务7.5相关知识扩展（2）三端固定式集成稳压器将串联型稳压电源电路全部集成在一块硅片上，加以封装后引出三端引脚，就构成了“三端集成稳压电源”。串联型稳压电路框图如图所示。项目8、集成运算放大器项目8、集成运算放大器【学习目标】通过本项目的学习，了解集成运算放大器的外形特征、内部结构及其分类，理解集成运放的应用条件及基本运算电路的工作原理，掌握基本运算电路的结构及功能。

【能力目标】通过本项目的学习，掌握基本运算电路的结构及功能，能按照具体要求设计典型的功能电路。

任务8.1认识集成运放

【工作任务及任务要求】了解集成运算放大器的外形特征及内部结构，掌握集成运放的元器件符号、主要参数及应用条件。

◆知识摘要☼认识实际集成运算放大器元器件

☼集成运算放大器电路的组成及作用☼集成运放的应用条件

◆任务目标☼掌握集成运算放大器的主要参数☼掌握集成运放的应用条件

任务8.1认识集成运放集成运算放大器元件实物图8.1.1认识实际集成运算放大器元器件任务8.1认识集成运放8.1.2集成运算放大器电路的组成及作用（1）集成运放电路的组成及作用

集成运放电路示意图任务8.1认识集成运放（2）集成运放的电路元件符号uo=Auo(u+-u-)

任务8.1认识集成运放（3）集成运放的主要参数①开环差模电压放大倍数Aud

。②开环共模电压放大倍数Auc。③开环差模输入电阻Rid。④开环差模输出电阻Rod。⑤共模抑制比KCMR。⑥最大差模与共模输入电压。任务8.1认识集成运放8.1.3集成运放的应用条件（1）集成运放的理想性能指标开环差模电压放大倍数Aud=；开环差模输入电阻Rid=；开环差模输出电阻Rod=0；共模抑制比KCMR=。（2）集成运放工作于线性区的特点①虚短。u+=u-

②虚断。

i+=i-=0任务8.2分析基本运算放大电路【工作任务及任务要求】了解集成运算放大器的外形特征及内部结构，掌握集成运放的元器件符号、主要参数及应用条件。◆知识摘要☼理想集成运放的应用☼理想集成运放的非线性应用☼使用集成运放时应该注意的几个问题◆任务目标☼掌握基本运算电路的结构及功能☼掌握理想集成运放非线性应用的典型电路及功能任务8.2分析基本运算放大电路8.2.1理想集成运放的应用（1）反相比例运算电路uo==-uiRf/R1

反相比例运算放大电路任务8.2分析基本运算放大电路（2）同相比例运算电路同相比例运算放大电路uo=(1+Rf/R1)ui

若取Rf=0或R1=，则uo=ui，称此时的电路为“电压跟随器”电压跟随器任务8.2分析基本运算放大电路（3）反相加法运算电路uo=-(ui1Rf/R1+ui2Rf/R2