晶體管的輸出特性曲線分為三個工作區(qū)市公開課一等獎省名師優(yōu)質(zhì)課賽課一等獎?wù)n件

晶體管輸出特征曲線分為三個工作區(qū)：（1）放大區(qū)1324369IC/mA10080604020μAIB=00UCE/V發(fā)射結(jié)處于正向偏置；集電結(jié)處于反向偏置（3）截止區(qū)（2）飽和區(qū)IB=0，IC=ICEO發(fā)射結(jié)處于正向偏置；集電結(jié)處于正向偏置發(fā)射結(jié)處于反向偏置；集電結(jié)處于反向偏置UCE=0UCE=VCC第10章交流放大電路10.1基本放大電路組成10.4靜態(tài)工作點穩(wěn)定10.5射極輸出器10.2放大電路靜態(tài)分析10.7

功率放大電路10.6差動放大器

10.3放大電路動態(tài)分析放大概念(放大對象是改變量)放大目標(biāo)是將微弱改變信號放大成較大信號。輸出電壓或電流在幅度上得到了放大，主要講電壓放大電路放大實質(zhì):(能量控制和轉(zhuǎn)換）用小能量信號經(jīng)過三極管電流控制作用，將放大電路中直流電源能量轉(zhuǎn)化成交流能量輸出。CEBEBUCC10.1基本放大電路組成RCRBTNPN+-ECBECICBOICEIBEIBRBEB+-IEICRB

RC

T+VCC簡單畫法CEBEBUCCRCRBT+VCCRBRCT耦合電容偏置電阻集電極負(fù)載電阻1.基本交流放大電路組成直流電源C1C2uouiRSesRL負(fù)載共發(fā)射極接法放大電路耦合電容作用1.隔斷直流通路2.交流耦合耦合電容：電解電容，有極性，大小為10F~50F+VCCRBRCTC1C2uouiRLRSesUBEIBIC

UCEIE

IB

、

UBE、IC

、UCE、IE分析思緒：步驟1：靜態(tài)分析無輸入信號(ui

=0)時:UBEIBICUCEuBEtOiBtOiCtOuCEtOVCCRBRCC1C2TuBEuCE

iBiCuiuo++UC1UC2RL步驟2：動態(tài)分析uBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOuotOuCE=UCC－iC

RCuiuoAu電壓放大電路用有輸入口和輸出口四端網(wǎng)絡(luò)表示性能指標(biāo):一、電壓放大倍數(shù)Au二、輸入電阻ri三、輸出電阻roUA大寫字母、大寫下標(biāo)，表示直流量。uA小寫字母、大寫下標(biāo)，表示全量。ua小寫字母、小寫下標(biāo)，表示交流量。uA全量交流量t直流量11放大電路分析靜態(tài)分析動態(tài)分析估算法圖解法微變等效電路法圖解法10.2

共發(fā)射極放大電路分析10.2.1靜態(tài)分析:確定靜態(tài)值（直流值）+VCCRBRCTC1C2uouiRLRSesUBEIBIC

UCEIE用放大電路直流通路來分析。

IB

、

UBE、IC

、UCE、IE一、估算法畫出直流通路UCE

=VCC-IC

RCIC

=

IB硅管UBE約為0.6V鍺管UBE約為0.2VIB=VCC–UBERBRCIC

UCEUBERBIB+VCCIE14二.圖解法例：在基本共射放大電路中，已知VCC=12V,RC

=4k，RB

=280k，三極管特征曲線如圖所表示，試求靜態(tài)值。解：先估算IB:12-0.6280=~~40μAIB=VCC–UBERB15將方程UCE

=VCC-IC

RC所表示直線：直流負(fù)載線RCIC

UCEUBERBIBIE畫在三極管輸出特征曲線坐標(biāo)平面上1RC即為直流負(fù)載線斜率+12V4K280K16直線上兩點:N點:IC

=VCC/RC=3mA,UCE

=0M點:IC=0,UCE

=VCC=12V0IB

=0μA20μA40μA60μA80μA1231.5VCCRCN24681012VCCMQ直流負(fù)載線靜態(tài)工作點IC

/mAUCE

/V求得靜態(tài)值為:IC=1.5mA；

UCE=6V；

IB=40μA0IB

=40μA6080123Q246810120M1.Vcc和RC不變,RB增大為RB

QIBVCCRCNIC

/mAUCE

/VVCCRCIC

UCEUBERBIB+VCCIE三.靜態(tài)工作點與電路參數(shù)關(guān)系0IB

=40μA2060801231.5246810120MQQ2、Vcc和RB不變,Rc增大為RcVCCRCNIC

/mAUCE

/VVCCNVCCRC′RCIC

UCEUBERBIB+VCCIE0206080123VCC246810120MQ3、Rc和RB不變,Vcc減小為Vcc′IB′VCC′QM′IB

=40μAVCCRCNN′VCC′RCIC

/mAUCE

/VRCIC

UCEUBERBIB+VCCIE10.2.2放大電路動態(tài)分析放大電路有輸入信號時工作狀態(tài)稱為動態(tài)動態(tài)分析：在靜態(tài)值確定后,分析信號傳輸情況+VCCRBRCTC1C2uouiRSesRL交流通路RBRCRLuiuo21例：已知VCC

=12V,

RC

=RL

=

4k,RB

=280k，C1

=C2=50F，三極管特征曲線如圖所表示。輸入信號ui

=Uim

sint=0.02sint(v)1、圖解法(結(jié)果不準(zhǔn)確)VCCRBRCC1C2TuBEuCE

iBiCuiuo++RL22tUBE

/V00.6=tuBE/V

00.60.620.58ubeUBE

uBE=

UC1

+ui=UBEUim

sint+=0.6+0.02sint(V)ubeuBE波形注意各種符號不一樣含義+tui

/V00.02–0.02(ube/V)

Ubem直流分量交流分量交直流總量依據(jù)輸入回路KVL方程：230iBμAuBE/VQ1QQ260402000604020IB0.580.60.62UBEttμAiBibubeuBE/V24交流負(fù)載線作法ICUCEVCCQIB=40過Q點作一條直線，斜率為：交流負(fù)載線直流負(fù)載線VCCRCIB=20IB=60250IB=40μA2060803Q1.5612N0Mt00Q22.250.752.251.50.75ICicUCE39369交流負(fù)載線uce

(uo)uCE

/VuCE

/VtQ1作交流負(fù)載線iC

/mAiC

/mA=電壓放大倍數(shù)Au=UomUimUoUi020A40A80A123IB=0Qt00uce

(uo)(1)靜態(tài)工作點偏高引發(fā)飽和失真ic正半周變平Q2Q1uCE

/V

IB=60A

2.用圖解法分析非線性失真uo波形tuce負(fù)半周變平飽和失真iC

/mAiC

/mA27uBE/V0Q5ibube0tt0iB/μA(a)工作點偏低引發(fā)ib失真iB/μAuBE/V(2)工作點偏低引發(fā)截止失真t1t2t1t2在ube負(fù)半周t1~t2時間內(nèi)，uBE小于死區(qū)電壓，iB=0設(shè)靜態(tài)值IB=5μAQ2Q1280IB=5μA20608031.5612t00Q

2.250.752.251.50.75icuce(uo)39400(b)工作點偏低引發(fā)

ic

、uce

(uo)失真0.250.25正半周變平uCE

/VuCE

/Vt截止失真uo波形iC=iBQ1Q2iC

/mAiC

/mA小結(jié)：放大電路中出現(xiàn)截止失真說明靜態(tài)工作點Q太低應(yīng)減小RB,即增大IB；出現(xiàn)飽和失真說明靜態(tài)工作點Q太高應(yīng)增大RB,即減小IB

例：放大電路如圖所表示。已知BJT?=80，Rb=300k，Rc=2k，VCC=+12V，求

（1）放大電路Q點。此時BJT工作在哪個區(qū)域？（2）當(dāng)Rb=100k時，放大電路Q點。此時BJT工作在哪個區(qū)域？（忽略BJT飽和壓降）解（1）靜態(tài)工作點為Q（40A，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大區(qū)。（2）當(dāng)Rb=100k時，VCE不可能為負(fù)值，其最小值也只能為0即IC最大電流為：

此時，Q（120uA，6mA，0V），

所以BJT工作在飽和區(qū)放大電路組成標(biāo)準(zhǔn)(1)為了不失真放大交變電壓信號,必須給放大電路設(shè)置適當(dāng)靜態(tài)工作點。

(2)在輸入回路加入ui應(yīng)能引發(fā)uBE改變,從而引發(fā)iB和ic改變。

課堂討論題：下面各電路能否放大交流電壓信號？(3)輸出回路接法應(yīng)該使ic盡可能多地流到負(fù)載RL中去,或者說應(yīng)將集電極電流改變轉(zhuǎn)化為電壓改變送到輸出端。

VCCRCC1C2TRLuoui(a)RBVCCRCC1C2TRLuouiEB(b)圖(a)中，沒有設(shè)置靜態(tài)偏置，不能放大。圖(b)中，有靜態(tài)偏置,但ui被EB短路，不能引發(fā)iB改變，所以不能放大。圖(c)中，有靜態(tài)偏置,有改變iB和ic,但因沒有RC，不能把集電極電流改變轉(zhuǎn)化為電壓改變送到輸出端,所以不能放大交流電壓信號。VCCC2TRLuouiRB(c)C1一、三極管微變等效電路(線性化)1.輸入回路iBuBE當(dāng)信號很小時，輸入特征在小范圍內(nèi)近似線性。uBEiBrbe量級從幾百歐到幾千歐。用下式來估算：3.微變等效電路法rbe:三極管輸入電阻IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100AiCuCE(1)輸出端相當(dāng)于一個受ib控制電流源。(2)考慮uCE對iC影響，輸出端要并聯(lián)一個大電阻。2.輸出回路3.三極管微變等效電路icubeibucecbe微變等效電路只能分析放大電路改變量之間關(guān)系rbeibibbceic二、交流放大電路微變等效電路交流通路RBRCRLuiuouirbeibibiiicuoRBRCRLRBRCTC1C2uouiRL微變等效電路三、電壓放大倍數(shù)Au計算rbeRBRCRLRS源電壓放大倍數(shù)四、輸入電阻計算rbeRBRCRL對于電壓放大電路，輸入電阻越大，對信號源影響越小RSri用加壓求流法求輸出電阻：rbeRBRC00rbeRBRC五、輸出電阻計算對于負(fù)載而言，放大電路相當(dāng)于信號源輸出電阻是戴維南等效電路內(nèi)阻對于電壓放大電路，輸出電阻越小，帶負(fù)載能力越強(qiáng)UCE

/VUCE

/VICEO40μAQQIB=02040μAIB=020606080123321溫度對三極管輸出特征影響

25Co60

Co10.3.1溫度對靜態(tài)工作點影響ICEOUBERBVCC–IB

=固定不變IC/

mAIC/

mA造成Q點上移TIC10.3工作點穩(wěn)定放大電路RB1+VCCRCC1C2RB2CERERLuiuoCE交流旁路電容10.3.2分壓式偏置電路I1I2IBRB1+VCCRCTRB2RE直流通路ICIERE射極直流負(fù)反饋電阻TUBEIBICUEIC1.靜態(tài)工作點穩(wěn)定原理I1I2IBRB1+VCCRCTRB2RE直流通路ICIE條件：462.靜態(tài)分析和動態(tài)分析要求：（1）計算靜態(tài)值IB

、

IC

和UCE；C1=C2

=20μF,三極管

=50。RB2=10K,RC=4K,RE

=2.2K,RL

=4K,CE

=100μF,例：在分壓式偏置電路中，已知：VCC

=12V，RB1=30K,（2）計算和ro、riAu?47解：（1）可用估算法求靜態(tài)值VB

≈VCCRB1RB2RB2+=121030+10=3VIC≈IE=VB–UBERE=3–0.62.2=1.09mAIB==IC1.0950=21.8μAUCE=VCC–ICRC–ICRE=12–1.09(4+2.2)=5.24V直流通路BRCICRB1IBVCCIERB2RE48（2）動態(tài)分析畫出交流通路→微變等效電路VCCRCC1C2TRL++RB1uoRSusRB2RE+CE49

分壓式偏置電路微變等效電路Au=–

RC//RLrbe=–504//41.42k=–70.4?ri=RB1

//RB2

//rbe

=30//10//1.42=1.19k

ro

=RC=

4

k

Uo?RCRLUi?RB2RB1rbe

Ib?Ib?rbe

=200+(1+)26IE=200+51261.09=1.42k__例：分析RE1對Au?和ri影響T+uoRCRSusC1C2RLRB2RB1RE1RE2VCCrbe

微變等效電路Uo?riAu=–RC//RLrbe?+（1+）RE1riri=RB1

//RB2

//=

RB1

//RB2

//[rbe

+（1+）RE1]RE1使Au減小，ri增加。Ui?

Ib?

Ib?RCRLRB2RB1RE1ro

=RC作業(yè)：10.2.710.2.10RB+VCCC1C2RERLuiuoRB+VCCRE直流通道10.4射極輸出器一、靜態(tài)分析一、靜態(tài)分析IBIE折算RB+VCCRE直流通路UBE

UCE三極管輸入電阻二、動態(tài)分析RB+VCCC1C2RERLuiuoRBRERLuiuo交流通道RBRERLuiuo交流通道rbeRERLRB微變等效電路1.電壓放大倍數(shù)AurbeRERLRB微變等效電路輸入輸出同相2.輸入電阻RSriri'rbeRERLRB輸入電阻高3.輸出電阻rorbeRERBRS電源置0rbeRERBRS射極輸出器輸出電阻很小射極輸出器特點：（1）電壓放大倍數(shù)小于1，但近似等于1。（2）輸出電壓與輸入電壓同相，含有跟隨作用。（3）輸入電阻高。（4）輸出電阻低。射極輸出器應(yīng)用能夠用射極輸出器作多級放大電路輸入級、輸出級或中間級。用射極輸出器作輸入級時，因其輸入電阻高，能夠減小放大電路對信號源影響；作輸出級時，利用它輸出電阻低特點，能夠穩(wěn)定輸出電壓，提升帶負(fù)載能力；耦合方式：直接耦合；阻容耦合；

補(bǔ)充：多級阻容耦合放大電路耦合：即信號傳送。多級放大電路對耦合電路要求：1.靜態(tài)：確保各級Q點設(shè)置2.動態(tài):傳送信號。第一級放大電路輸入輸出第二級放大電路第n級放大電路……第n-1

級放大電路功放級要求：波形不失真，降低壓降損失。

設(shè):

1=2=50,rbe1=2.9k,rbe2=1.7k

前級后級+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2考慮級間影響1ri

,

ro

:概念同單級riro2ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2微變等效電路:ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2RE1R2R3RC2RLRSR11.ri

=R1//[rbe1

+（

+1)RL1']其中:RL1=RE1//ri2=RE1//R2//R3

//rbe2=RE1//RL1

=RE1//ri2=27//1.71.7k

ri

=1000//(2.9+51×1.7)82k2.ro

=RC2=10kRE1R2R3RC2RLRSR13.中頻電壓放大倍數(shù):其中：RE1R2R3RC2RLRSR1RE1R2R3RC2RLRSR1多級阻容耦合放大器特點：(1)因為電容隔直作用，各級放大器靜態(tài)工作點相互獨立，分別估算。(2)總輸入電阻ri即為第一級輸入電阻ri1。(3)總輸出電阻即為最終一級輸出電阻。(4)前一級輸出電壓是后一級輸入電壓。(5)后一級輸入電阻是前一級交流負(fù)載電阻。(6)總電壓放大倍數(shù)=各級放大倍數(shù)乘積。作業(yè):10.2.12,10.3.410.3.610.3.710.4.2RRB1C1uiuoTT12UCE110.5差分放大器10.5.1直接耦合方式及其存在問題1.前、后級靜態(tài)工作點相互影響+VCCE2RRC2tuo0當(dāng)放大器輸入電壓ui

=0時，其輸出電壓，uO往往不為常數(shù)，稱這種現(xiàn)象為放大器零點漂移(溫漂）。1、結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)對稱。ui1ui2uoRCR1T1RBRCR1T2RB10.5.2基本差動放大器2、抑制零漂原理+UCCuoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui2共模輸入信號：

ui1=ui2（大小相等，極性相同）uo=0共模放大倍數(shù)：uoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui2差模輸入信號：

ui1=-

ui2（大小相等，極性相反）差模放大倍數(shù)Ad：+UCC任意輸入信號可分解成共模分量和差模分量。ui1

=uC

+

ud

；ui2=uC-

ud例:ui1=20mV,ui2=10mV則：ud=5mV,uc=15mV差模分量:共模分量:比較輸入：輸入信號即非共模又非差模共模抑制比(CMRR)例:Ad=-200

Ac=0.1KCMRR=20lg(-200)/0.1=66dBCommonModeRejectionRatioKCMRR=KCMRR

(dB)=(分貝)1、結(jié)構(gòu)特點：加入射極電阻RE；加入負(fù)電源-UEE

，采取正負(fù)雙電源供電。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEE10.5.3經(jīng)典差動放大器uo+UCCRCT1RBRCT2RBRE–UEEIBIC1IC2IBIEIC1=IC2=IC=IB

2、靜態(tài)分析用于調(diào)零RE用于穩(wěn)定電路靜態(tài)工作點(一)共模輸入RE負(fù)反饋對共模信號有抑制作用+UCCuocRCT1RBRCT2RBRE–UEEuCuoc2uoc1ic1ic2iREuRE3、動態(tài)分析RE對差模信號基本不起作用uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBRE–UEEib2ib1ic2ic1iREui2（二）對差模信號作用輸入端接法雙端單端輸出