半導(dǎo)體三極管與基本放大電路

1電子技術(shù)

第2章半導(dǎo)體三極管與基本放大電路模擬電路部分2主要內(nèi)容

元件：半導(dǎo)體三極管雙極型晶體管

（兩種極性載流子均參加導(dǎo)電）場效應(yīng)晶體管（又稱單極型晶體管，只有一種極性載流子參加導(dǎo)電）基本放大電路（分立元件組成）共射極放大電路共集電極電路差動(dòng)放大電路互補(bǔ)對稱功率放大電路結(jié)構(gòu)、原理、分析方法、特點(diǎn)、應(yīng)用靜態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析，微變等效電路分析法3半導(dǎo)體三極管三端元件，非線性元件。2個(gè)作用：具有電流放大作用和開關(guān)作用。外部特性3個(gè)工作區(qū)：放大區(qū)（電流放大作用）飽和區(qū)，截止區(qū)（開關(guān)作用）工作在不同工作區(qū)的條件是什么？如何實(shí)現(xiàn)2種作用？4BECNNP基極base發(fā)射極emitter集電極collectorNPN型PNP型2.1雙極性晶體管transistor

2.1.1基本結(jié)構(gòu)：1塊基片，2個(gè)PN結(jié)，3個(gè)區(qū)BECPPN基極發(fā)射極集電極基區(qū)：較薄，摻雜濃度低集電區(qū)：面積較大發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高每個(gè)PN結(jié)就相當(dāng)于一個(gè)二極管。

對于每個(gè)PN結(jié)，思考：2種偏置，2個(gè)電場，2種載流子3種運(yùn)動(dòng)。發(fā)射結(jié)集電結(jié)5BECNNPEBRBECIEIBE基區(qū)：發(fā)射區(qū)擴(kuò)散來的電子:少部分與空穴復(fù)合，并由電源等效補(bǔ)充空穴，形成電流IBE

(基區(qū)薄、摻雜濃度小）；絕大多數(shù)擴(kuò)散到集電結(jié)附近。發(fā)射結(jié)正偏，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)為主。發(fā)射區(qū)自由電子擴(kuò)散向基區(qū)，并由電源補(bǔ)充電子，形成發(fā)射極電流IE?；鶇^(qū)空穴擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)忽略。2.1.2放大作用電流分配和放大原理

載流子運(yùn)動(dòng)ICE集電結(jié)反偏：從基區(qū)內(nèi)擴(kuò)散到集電結(jié)附近的自由電子作為少子，漂移進(jìn)入集電結(jié)而被收集，形成ICE。ICBO集電結(jié)反偏：集電區(qū)和基區(qū)的少子形成的反向電流ICBO。IC=ICE+ICBOICEIB=IBE-ICBOIBEIE

=IBE

+ICEIBIC6IB=IBE-ICBOIBEIBBECNNPEBRBECIE=IBE+

ICEICBOICEIC=ICE+ICBO

ICEIBE電流分配：IE、IC遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于IB;IE=IC+IB7ICE與IBE之比稱為電流放大倍數(shù)（一般在幾十倍到上百倍之間）三極管放大的條件：要使三極管能放大電流，必須使發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。(外因）；內(nèi)因內(nèi)部結(jié)構(gòu)。從物質(zhì)不變和能量守恒角度如何看三極管電流放大作用？BECIBIEICNPN型三極管NPNtransistorBECIBIEICPNP型三極管PNPtransistor電流放大作用8

實(shí)驗(yàn)線路2.1.3特性曲線

各極電壓電流關(guān)系ICmAAVVUCEUBERBIBECEBRC一、輸入特性:IB=f(UBE)|UCE=常數(shù)

二、輸出特性:IC=f(UCE)|

IB=常數(shù)UCE1VIB(A)UBE(V)204060800.40.8工作壓降：硅管UBE0.6~0.7V,鍺管UBE0.2~0.3V。UCE=0VUCE=0.5V

死區(qū)電壓，硅管0.5V，鍺管0.2V。一、輸入特性:IB=f(UBE)|UCE=常數(shù)最常用：共發(fā)射極接法時(shí)的特性曲線UCE<1,UCE增加，IB減小；UCE>1,UCE

增加，IB基本不變；9IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。0<UCEUCC,UCE=UCC-RC

IC

。

IC=IB也稱為線性區(qū)二、輸出特性:IC=f(UCE)|IB=常數(shù)飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。

UCE0.3V,UCEUBE

IB>IC

。截止區(qū):發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。UBE<死區(qū)電壓。UCEUCC

IB=0,IC=ICEO。10三個(gè)工作區(qū)域截止區(qū)放大區(qū)飽和區(qū)PN結(jié)發(fā)射結(jié)反偏集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)正偏I(xiàn)BICIB=0IC=ICEO0IC=IBIB變化,IC基本不變IC≈UCC/RCUBEUBE<死區(qū)電壓UBE=導(dǎo)通壓降UBE=導(dǎo)通壓降UCEUCEUCCUCE=UCC-RC

IC0<UCE

UCCUCE0.3VCE放大or開關(guān)開路,開通路，放大作用短路，關(guān)11前面的電路中，三極管的發(fā)射極是輸入輸出的公共點(diǎn)，稱為共射接法，相應(yīng)地還有共基、共集接法。共射直流電流放大倍數(shù)：工作于動(dòng)態(tài)的三極管，真正的信號是疊加在直流上的交流信號。基極電流的變化量為IB，相應(yīng)的集電極電流變化為IC，則交流電流放大倍數(shù)為：1.電流放大倍數(shù)和

2.1.4主要參數(shù)例：UCE=6V時(shí)：IB=40A,IC=1.5mA；IB=60A,IC=2.3mA。在以后的計(jì)算中，一般作近似處理：=12BECNNPICEO=

ICBO

+ICBO

發(fā)射結(jié)正偏I(xiàn)CBO進(jìn)入N區(qū)，形成IBE。根據(jù)放大關(guān)系，由于IBE的存在，必有電流IBE。集電結(jié)反偏有ICBO3.集-射極反向截止電流ICEO（穿透電流）ICEO受溫度影響很大，當(dāng)溫度上升時(shí)，ICEO增加很快，所以IC也相應(yīng)增加。三極管的溫度特性較差。2.集-基極反向截止電流ICBOICBO是集電結(jié)反偏由少子的漂移形成的反向電流，受溫度的變化影響。ICBO越小越好AICBOICBOICBO134.集電極最大允許電流ICM集電極電流IC上升會(huì)導(dǎo)致三極管的值的下降，當(dāng)值下降到正常值的三分之二時(shí)的集電極電流即為ICM。5.集-射極反向擊穿電壓U(BR)CEO當(dāng)集---射極之間的電壓UCE超過一定的數(shù)值時(shí)，三極管就會(huì)被擊穿。手冊上給出的數(shù)值是25C、基極開路時(shí)的擊穿電壓U(BR)CEO。6.集電極最大允許功耗PCM集電極電流IC

流過三極管，會(huì)發(fā)熱，此時(shí)功率：PC

=ICUCE導(dǎo)致結(jié)溫上升，所以PC有限制PCPCMICUCEPC=ICUCEICMU(BR)CEO安全工作區(qū)PCM14放大電路的目的是將微弱的變化信號不失真的放大amplification成較大的信號。這里所講的主要是電壓放大電路。電壓放大電路可以用有輸入口和輸出口的四端網(wǎng)絡(luò)表示，如圖：Au2.4放大電路uiuiuouo三極管基本放大電路共射極放大電路共基極放大電路共集電極放大電路以共射放大電路為例講解工作原理15UA大寫字母、大寫下標(biāo)，表示直流量或直流分量。uA小寫字母、大寫下標(biāo)，表示全量。ua小寫字母、小寫下標(biāo)，表示交流分量。uAua全量交流分量tUA直流分量

符號規(guī)定16RB+ECRCC1C2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiB2.4.1共射極放大電路的組成

common-emitteramplificationcircuit單電源+信號源++放大電路的本質(zhì)：實(shí)現(xiàn)能量的控制，即能量轉(zhuǎn)換。用能量比較小的輸入信號來控制另一個(gè)能源，使輸出端的負(fù)載上得到能量比較大的信號。放大的對象是變化量，放大的前提是傳輸不失真。

17放大元件：iC=iB，工作在放大區(qū)，要保證集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。uiuo輸入輸出參考點(diǎn)一共射極放大電路（雙電源+信號源）++基極電源與基極電阻：使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)。集電極電源：為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。集電極電阻：將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。RB+ECEBRCC1C2T耦合電解電容，有極性：隔離直流：使放大電路與信號源以及負(fù)載之間的直流通路隔離。交流耦合：溝通放大電路與信號源以及負(fù)載之間的交流通路。18可以省去共射極放大電路改進(jìn)：采用單電源供電RB雙電源+信號源單電源+信號源RB+ECEBRCC1C2T++ui+ECRCC1C2T++ui思考：電源為直流，信號源呢？電源和信號源共同激勵(lì)下，各元件上的電壓、電流是直流還是交流？19

放大電路分析靜態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析估算法圖解法微變等效電路法圖解法2.4.2放大電路的分析方法靜態(tài)：輸入端未加輸入信號時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)。 此時(shí)放大電路為直流電路。動(dòng)態(tài)：輸入端加上輸入信號時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)。 此時(shí)放大電路為交、直流混合電路。實(shí)際工作在動(dòng)態(tài)情況下：注意分析電路中的各電量（電流、電壓）為直流電量、交流電量或交直流混合電量。靜態(tài)與動(dòng)態(tài)20直流通路directcurrentpath：只考慮直流信號的分電路。除去交流源、電容相當(dāng)于開路。交流通路alternatingcurrentpath：只考慮交流信號的分電路。除去直流源、電容相當(dāng)于短路。信號的不同分量可以分別在不同的通路分析。直流通路和交流通路（電容的作用）放大電路中各點(diǎn)電壓或電流都是在靜態(tài)直流上附加小的交流信號。電容對交、直流的作用不同。當(dāng)電容量足夠大時(shí)，可認(rèn)為它對對交流短路，對直流開路，這樣，交直流所走的通道是不同的。21例：共射極放大電路+EC單獨(dú)作用開路直流通路，用于靜態(tài)分析RB+ECRCRB+ECRCC1C2T++開路RB+ECRCC1C2T++短路uoRBRCRLui交流通路，用于動(dòng)態(tài)分析除去交流信號源電容開路除去直流源電容短路短路uiui置零置零u

i

單獨(dú)作用22一、放大電路的靜態(tài)分析=確定靜態(tài)工作點(diǎn)分析放大電路的直流通路RB+ECRCC1C2T++ICQIBQIEQ=IBQ+ICQui=0由于+EC的存在IB0IC0UCEQUBEQ靜態(tài)工作點(diǎn):由(IBQ,UBEQ)

和(ICQ,UCEQ

)確定。分別對應(yīng)于輸入、輸出特性曲線上的一個(gè)點(diǎn)。IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ輸入特性輸出特性23IBUBE+EC直流通路RBRC1、估算法UCE=EC–ICRCUBE視三極管類型而定，本例中，假設(shè)為硅管，則可取0.7V。解：做出直流通路如圖，據(jù)此圖進(jìn)行靜態(tài)估算法分析。根據(jù)求的

(IBQ,UBEQ)

和(ICQ,UCEQ

)，可分別在輸入、輸出特性曲線上做出靜態(tài)工作點(diǎn)。24ICUCE輸出特性ICUCEECQIB直流通路RB+ECRC2、圖解法在輸入輸出特性上作圖求靜態(tài)工作點(diǎn)QIBUBEQIBQUBEQ輸入特性Q由UCE、

IC、

IB唯一確定直流負(fù)載線與輸出特性的交點(diǎn)就是Q點(diǎn)，但是交點(diǎn)有很多個(gè)，到底是哪個(gè)？UCE=EC–ICRC,作直流負(fù)載線25例：用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。已知：EC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。求：靜態(tài)工作點(diǎn)解：請注意電路中IB和IC的數(shù)量級。取UBE≈0V，則26二、放大電路的動(dòng)態(tài)分析主要目的：研究放大電路的放大效果三個(gè)主要指標(biāo)：電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro輸入為正弦交流信號時(shí)，三個(gè)主要指標(biāo)可定義如下：++信號源放大電路負(fù)載放大電路等效圖對前級相當(dāng)于負(fù)載對后級相當(dāng)于信號源271、微變等效電路分析法incrementalequivalentcircuitanalysis思路：把交流通路中的三極管線性化，等效為一個(gè)線性元件。此時(shí)，整個(gè)放大電路等效為一個(gè)線性電路。對其進(jìn)行分析計(jì)算。微變等效電路法的條件：在小信號條件下，且三極管工作在放大區(qū)。交流通路RBRCRLuiuouirbeibibiiicuoRBRCRL微變等效電路28iBuBE當(dāng)信號很小時(shí)，將輸入特性在小范圍內(nèi)近似線性。uBEiB對輸入的小交流信號而言，三極管相當(dāng)于電阻rbe。對于小功率三極管：rbe的量級從幾百歐到幾千歐。（1）三極管的微變等效電路iCuCE近似平行iCuCE從輸出回路看所以：(1)輸出端相當(dāng)于一個(gè)受ib控制的電流源。(2)考慮uCE對iC的影響，輸出端還要并聯(lián)一個(gè)大電阻rce。rce的含義從輸入回路看29ubeibuceicubeuceicrce很大，一般忽略。rbeibibrcerbeibibbce等效cbe三極管的微變等效電路微變等效電路30

將交流通道中的三極管用微變等效電路代替:（2）、放大電路的微變等效電路（共射極放大電路）交流通路RBRCRLuiuouirbeibibiiicuoRBRCRL微變等效電路311電壓放大倍數(shù)voltageamplificationfactor負(fù)載電阻越小，放大倍數(shù)越小。rbeRBRCRL2輸入電阻的計(jì)算：對于為放大電路提供信號的信號源來說，放大電路是負(fù)載，這個(gè)負(fù)載的大小可以用輸入電阻來表示。一般總是希望輸入電阻大一些。32計(jì)算輸出電阻的方法：(1)所有電源置零，然后計(jì)算電阻（對有受控源的電路不適用）。(2)所有獨(dú)立電源置零，保留受控源，加壓求流法。3輸出電阻的計(jì)算：對于負(fù)載而言，放大電路相當(dāng)于信號源，可以將它進(jìn)行戴維南等效，戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。rbeRBRC00所以：一般總是希望輸出電阻小一些。33輸入電阻和輸出電阻（一級放大電路）++信號源放大電路負(fù)載在Us和Rs一定時(shí)：ri大則Ui大則Uo大：ri大則Ii小，可減輕信號源的負(fù)擔(dān)。一般希望ri大一些。輸入電阻inputresistance輸出電阻outputresistance：Ao空載電壓放大倍數(shù)Uo<Uoc,

Au<Ao,ro小，輸出電壓，電壓放大倍數(shù)下降得少，反之，ro大，下降得大，帶負(fù)載能力差。一般希望ro小一些。34++信號源第一級放大電路+負(fù)載第二級放大電路輸入電阻和輸出電阻(二級放大電路）在多級放大電路中，同樣的放大電路對前級相當(dāng)于負(fù)載，對后級相當(dāng)于信號源！35IB()UBEQibtuitIC(mA)UCEictucet二、圖解法36uCE的變化沿一條直線ICUCEictucet37各點(diǎn)波形RB+ECRCC1C2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiB38在放大電路中，輸出信號應(yīng)該成比例地放大輸入信號（即線性放大）；如果兩者不成比例，則輸出信號不能反映輸入信號的情況，放大電路產(chǎn)生非線性失真non-lineardistortion

。為了得到盡量大的輸出信號，要把靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置在交流負(fù)載線的中間部分。如果靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置不合適，信號進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)，則造成非線性失真。三、失真distortion

非線性失真:由特性的非線性引起的失真，有截止失真和飽和失真。由于晶體管有一段時(shí)間進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)引起的失真，稱為截止失真。由于晶體管有一段時(shí)間進(jìn)入飽和狀態(tài)引起的失真，稱為飽和失真。為了不引起非線性失真，靜態(tài)工作點(diǎn)的選擇應(yīng)保證動(dòng)態(tài)時(shí)在輸入信號的整個(gè)周期內(nèi)晶體管都處于放大狀態(tài)。失真分類39失真分析下面將分析失真的原因。為簡化分析，假設(shè)負(fù)載為空載(RL=)。選擇靜態(tài)工作點(diǎn)iCuCEuo可輸出的最大不失真信號ib40iCuCEuo1.Q點(diǎn)過低，信號進(jìn)入截止區(qū)截止失真輸出波形輸入波形ib截止失真cut-offdistortion飽和失真saturationdistortioniCuCE飽和失真ib輸入波形uo輸出波形2.Q點(diǎn)過高，信號進(jìn)入飽和區(qū)411.晶體管必須偏置在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。2.正確設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，使整個(gè)波形處于放大區(qū)。3.輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電流。4.輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的集電極電壓，經(jīng)電容濾波只輸出交流信號。實(shí)現(xiàn)放大的條件如何判斷一個(gè)電路是否能實(shí)現(xiàn)放大？3.晶體管必須偏置在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。4.正確設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，使整個(gè)波形處于放大區(qū)。

如果已給定電路的參數(shù)，則計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)來判斷；如果未給定電路的參數(shù)，則假定參數(shù)設(shè)置正確。1.信號能否輸入到放大電路中。2.信號能否輸出。與實(shí)現(xiàn)放大的條件相對應(yīng)，判斷的過程如下：42為了保證放大電路的穩(wěn)定工作，必須有合適的、穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)quiescentpoint。但是，溫度的變化嚴(yán)重影響靜態(tài)工作點(diǎn)。對于前面的電路（固定偏置電路）而言，靜態(tài)工作點(diǎn)由UBE、和ICEO決定，這三個(gè)參數(shù)隨溫度而變化，溫度對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響主要體現(xiàn)在這一方面。T會(huì)影響、UBE、

、

ICEO，進(jìn)而影響Q2.4.3靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定一、溫度對UBE的影響iBuBE25oC50oCTUBEIBICT、ICEOICiCuCEQQ′溫度上升時(shí)，輸出特性曲線上移，造成Q點(diǎn)上移。二、溫度對值及ICEO的影響43小結(jié)：TIC

固定偏置電路的Q點(diǎn)是不穩(wěn)定的。Q點(diǎn)不穩(wěn)定可能會(huì)導(dǎo)致靜態(tài)工作點(diǎn)靠近飽和區(qū)或截止區(qū)，從而導(dǎo)致失真。為此，需要改進(jìn)偏置電路，當(dāng)溫度升高、IC增加時(shí)，能夠自動(dòng)減少IB，從而抑制Q點(diǎn)的變化。保持Q點(diǎn)基本穩(wěn)定。常采用分壓式偏置電路來穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。電路見下頁。44共射極放大電路

common-emitteramplificationcircuit

45分壓式偏置電路RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IBRB1+ECRCTRB2RE直流通路RE射極直流負(fù)反饋電阻CE

交流旁路電容共射極放大電路common-emitteramplificationcircuit

一、靜態(tài)分析+++46TUBEIBICVEIC本電路穩(wěn)壓的過程實(shí)際是由于加了RE形成了負(fù)反饋過程I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE1.靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的原理2.求靜態(tài)工作點(diǎn)可以認(rèn)為與溫度無關(guān)似乎I2越大越好，但是RB1、RB2太小，將增加損耗，降低輸入電阻。因此一般取幾十k。47例：已知=50，EC=12V，RB1=7.5k，RB2=2.5k，RC=2k，RE=1k，求該電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo+++例子48+ECuoRB1RCC1C2RB2CERERLuirbeRCRLR'B微變等效電路uoRB1RCRLuiRB2交流通路二、動(dòng)態(tài)分析+++49CE的作用：交流通路中，CE將RE短路，RE對交流不起作用，放大倍數(shù)不受影響。問題1：如果去掉CE，放大倍數(shù)怎樣？I1I2IBRB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo+++RB1RCRLuiuoRB2RE50去掉CE后的交流通路和微變等效電路：rbeRCRLRER'BRB1RCRLuiuoRB2RErbeRCRER'BRS用加壓求流法求輸出電阻51用加壓求流法求輸出電阻rbeRCRER'BRS可見，去掉CE后，放大倍數(shù)減小、輸出電阻不變，但輸入電阻增大了。共射極放大電路特點(diǎn)對電壓、電流、功率都有放大作用。輸出電壓和輸入電壓相位相反。電壓放大倍數(shù)較大。缺點(diǎn)：輸入電阻較小，輸出電阻較大。52RB+ECRE直流通道2.5射極輸出器(共集電極電路)

common-collectoramplificationcircuit

一、靜態(tài)分析RB+ECC1C2RERLuiuo++折算53RB+ECC1C2RERLuiuoRBRERLuiuo交流通道共集電極++二、動(dòng)態(tài)分析rbeRERLRB微變等效電路54rbeRERLRB1.所以但是，輸出電流Ie增加了。2.輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故稱電壓跟隨器。結(jié)論：1.電壓放大倍數(shù)55輸入電阻較大，作為前一級的負(fù)載，對前一級的放大倍數(shù)影響較小且取得的信號大。rbeRERLRB2.輸入電阻56用加壓求流法求輸出電阻。rorbeRERBRSrbeRERBRS電源置03.輸出電阻57一般：所以：射極輸出器的輸出電阻很小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。所謂帶負(fù)載能力強(qiáng)，是指當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，放大倍數(shù)基本不變。58例：已知射極輸出器的參數(shù)如下：RB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，EC=12V求Au、

ri和ro

。設(shè)：RS=1k，求：Aus、ri和ro

。3.RL=1k時(shí)，求Au。解：靜態(tài)分析uoRB+ECC1C2RERLui++59RB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，EC=12V1.動(dòng)態(tài)分析，求Au、

ri和ro

。rbeRERLRB微變等效電路rbe=2.9k，RS=060rbeRERLRB微變等效電路2.設(shè)：RS=1k，求：Aus、ri和roRB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，EC=12Vrbe=2.9k，RS=1k61RL=1k時(shí)3.RL=1k和時(shí)，求Au。比較：空載時(shí),Au=0.995

RL=5.6k時(shí),Au=0.990

RL=1k時(shí),Au=0.967RL=時(shí)可見：射極輸出器帶負(fù)載能力強(qiáng)。62射極輸出器的特點(diǎn)射極輸出器的應(yīng)用1，輸出電壓和輸入電壓相位相同。電壓放大倍數(shù)略小于1，近似等于1。故稱為射極跟隨器。2，輸入電阻高。3，輸出電阻低。4，無電壓放大作用，但有電流放大作用、因而也有功率都有放大作用。所以仍屬放大器之列。1.將射極輸出器放在電路的首級，可以提高輸入電阻。2.將射極輸出器放在電路的末級，可以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。3.將射極輸出器放在電路的兩級之間，可以起到電路的匹配作用。63(1)靜態(tài)：適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)，使場效應(yīng)管工作在恒流區(qū)。(2)動(dòng)態(tài):能為交流信號提供通路。組成原則靜態(tài)分析：估算法、圖解法。動(dòng)態(tài)分析：微變等效電路法。分析方法2.6場效應(yīng)管放大電路GSDuGSiDuDSSGDugsgmugsudsSGDrDSugsgmugsuds很大，可忽略。場效應(yīng)管的微變等效電路為：64無輸入信號時(shí)（ui=0），估算：UDS和ID。+UDD=+20VuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150K50K1M10K10KGDS10KIDUDSR1=150kR2=50kRG=1MRD=10kRS=10kRL=10kgm=3mA/VUDD=20V例子N溝道耗盡型分壓偏置式65設(shè)：UG>>UGS則：UGUS而：IG=0所以：直流通道+UDD+20VR1RDRGR2150K50K1M10KRS10KGDSIDUDSIG一、靜態(tài)分析66+UDD=+20VuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150K50K1M10K10KGDS10KSGR2R1RGDRLRDUgsgmUgsUiUoIdSGDid二、動(dòng)態(tài)分析微變等效電路67UgsUiUoUgsgmId=SGR2R1RGRLDRLRD=–gmUiRL

負(fù)號表示輸出輸入反相=-3（10//10）=-15二、動(dòng)態(tài)分析電壓放大倍數(shù)68ro=RD=10KSGR2R1RGRLDRLRD=1+0.15//0.05=1.0375MR1=150kR2=50kRG=1MRD=10kRS=10kRL=10kgm=3mA/VUDD=20Vrirori=RG+R1//R2gmUgs二、動(dòng)態(tài)分析

輸入電阻、輸出電阻69uo+UDD+20VRSuiC1R1RGR2RL150K50K1M10KDSC2G10KR1=150kR2=50kRG=1MRS=10kRL=10kgm=3mA/VUDD=20V三、源極輸出器（共漏極放大電路）靜態(tài)工作點(diǎn):=USUGUDS=UDD-US=20-5=15V70uo+UDD+20VRSuiC1R1RGR2RL150K50K1M10KDSC2G10KGR2R1RGSDRLRS微變等效電路71微變等效電路：Ui=Ugs+UoUo=Id(RS//RL)=gmUgsRLGR2R1RGSDRLRS求AVgR2R1RGsdRLRSriri=RG+R1//R2求ri除源ui=072求ro加壓求流法roro=RS1+gmRSIogR2R1RGsRS代入數(shù)值計(jì)算ri=RG+R1//R2=[3(10//10)]/[1+3(10//10)]=0.94

=RS1+gmRSro=10/(1+310)=0.323k=1+0.15//0.05=1.0375MAV=gmRL1+gmRL73耦合方式：直接耦合；阻容耦合；變壓器耦合。耦合：即信號的傳送。多級放大電路對耦合電路要求：1.靜態(tài)：保證各級Q點(diǎn)設(shè)置2.動(dòng)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，減少壓降損失。

2.7多級放大電路及耦合方式74設(shè):

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

典型電路前級后級+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET275關(guān)鍵:考慮級間影響。1.靜態(tài):

Q點(diǎn)同單級。2.動(dòng)態(tài)性能:方法:ri2=RL1ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2性能分析76考慮級間影響2ri

,

ro

:概念同單級1rirori2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET277微變等效電路:ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2RE1R2R3RC2RLRSR1781.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=10kRE1R2R3RC2RLRSR1793.中頻電壓放大倍數(shù):其中：RE1R2R3RC2RLRSR180RE1R2R3RC2RLRSR181多級阻容耦合放大器的特點(diǎn)：(1)由于電容的隔直作用，各級放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，分別估算。(2)前一級的輸出電壓是后一級的輸入電壓。(3)后一級的輸入電阻是前一級的交流負(fù)載電阻。(4)總電壓放大倍數(shù)=各級放大倍數(shù)的乘積。(5)總輸入電阻ri即為第一級的輸入電阻ri1。(6)總輸出電阻即為最后一級的輸出電阻。82例如：運(yùn)算放大器輸入端輸入級中間級輸出級輸出端偏置電路輸入級：盡量減小零點(diǎn)漂移抑制干擾信號,盡量提高KCMRR

,輸入阻抗ri盡可能大。都采用差分放大電路。中間級：進(jìn)行電壓放大，要求電壓放大倍數(shù)高。一般采用共射極放大電路。輸出級：主要提高帶負(fù)載能力，給出足夠的輸出電流和電壓

。即輸出阻抗ro小。一般由互補(bǔ)對稱電路或射極輸出器構(gòu)成偏置電路：為各級電路建立合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，一般由各種恒流源電路構(gòu)成83uiRC1R1T12.8差動(dòng)放大電路

differentialamplificationcircuit增加R2

、RE2

:

用于設(shè)置合適的Q點(diǎn)。問題1:前后級Q點(diǎn)相互影響。+UCCuoRC2T2R2RE2直接耦合多級放大電路的特殊問題問題2:零點(diǎn)漂移zerodrift前一級的溫漂將作為后一級的輸入信號，使得當(dāng)

ui

等于零時(shí)，uo不等于零。uot0有時(shí)會(huì)將信號淹沒84一、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)對稱。優(yōu)點(diǎn)：可以抑制零點(diǎn)漂移。2.8.1差動(dòng)（差分）放大電路原理uoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui2uo=UC1-UC2

=0uo=(UC1+uC1

)-(UC2+uC2)=0當(dāng)ui1

=

ui2=0

時(shí)：當(dāng)溫度變化時(shí)：二、抑制零點(diǎn)漂移的原理共模輸入信號：

ui1=ui2=uC

（大小相等，極性相同）理想情況：ui1=ui2

uC1=uC2

uo=0共模電壓放大倍數(shù)：（很小，<1)但因兩側(cè)不完全對稱，uo

0三、共模電壓放大倍數(shù)AC85uoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui2四、差模電壓放大倍數(shù)Ad差模輸入信號：

ui1=-ui2=ud

（大小相等，極性相反）(很大，>1)設(shè)uC1=UC1+uC1

，uC2=UC2+uC2

。因ui1=-ui2，

uC1=-uC2

uo=uC1-uC2=uC1-uC2=2uC1

差模電壓放大倍數(shù)：+UCC五、共模抑制比(CMRR)—CommonModeRejectionRatio

KCMRR=KCMRR

(dB)=(分貝)例:

Ad=-200，Ac=0.1；KCMRR=20lg(-200)/0.1=66dB86一、結(jié)構(gòu)為了使左右平衡，可設(shè)置調(diào)零電位器:2.8.2典型差動(dòng)放大電路分析特點(diǎn)：加入射極電阻RE；加入負(fù)電源-EE

，采用正負(fù)雙電源供電。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–EERPRP雙電源的作用：（1）使信號變化幅度加大。（2）IB1、IB2由負(fù)電源-EE提供。87溫度TICIEUEUBEIBICRE的作用

設(shè)ui1

=ui2

=0自動(dòng)穩(wěn)定RE具有強(qiáng)負(fù)反饋?zhàn)饔?/p>

抑制溫度漂移，穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–EE二、靜態(tài)分析RP很小，略去。RBIB+UBE+2REIE=EE加入RE可獲得穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)。881.輸入信號分類(1)差模(differentialmode)輸入ui1=-ui2=ud(2)共模(commonmode)

輸入ui1

=ui2=uC差模電壓放大倍數(shù)共模電壓放大倍數(shù)三、動(dòng)態(tài)分析結(jié)論：任意輸入信號:ui1,

ui2，都可分解成差模分量和共模分量。差模分量:共模分量:注意：ui1

=uC

+

ud

；ui2=uC-

ud例:ui1=20mV,ui2=10mV則：ud=5mV,uc=15mV89RE對差模信號有無作用？ui1ui2ib1

,ic1ib2

,ic2ic1

=-ic2iRE

=ie1+

ie2

=0uRE

=0RE對差模信號不起作用差模信號？uo+UCCRCT1RBRCT2RBRE–EERRuiib2ib1ic2ic1iRE90差模信號通路T1單邊微變等效電路uod1RBB1EC1RCib1ui1rbe1ib1RRuoui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2uod1uod2E單邊差模放大倍數(shù):91若差動(dòng)電路帶負(fù)載RL(接在

C1與

C2之間),對于差動(dòng)信號而言，RL中點(diǎn)電位為0,所以放大倍數(shù)：即：總的差動(dòng)電壓放大倍數(shù)為：差模電壓放大倍數(shù):RRuodui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2uod1uod2E922.8.4差放電路的輸入、輸出的幾種接法輸入端接法雙端單端輸出端接法雙端單端雙端輸入雙端輸出：Ad

=Ad1雙端輸入單端輸出：ui1+UCCui2uoC1B1C2EB2RCT1RBRCT2RBIC3-UEE93雙端輸出：Ad

=Ad1單端輸出：對Ad而言，雙端輸入與單端輸入效果是一樣的。ui1+UCCui2uoC1B1C2EB2RCT1RBRCT2RBIC3-UEEib2ib1ud

=0.5ui,uc

=0雙端輸入：ui1=-ui2=0.5uiud

=0.5ui,uc

=0.5ui單端輸入：ui1=-ui

，ui2=094差動(dòng)放大電路的應(yīng)用常用做多級放大電路的輸入級。原因：可抑制零點(diǎn)漂移。2.9串聯(lián)型穩(wěn)壓電路P8595(1)在不失真的情況下輸出盡可能大的功率。功率放大電路中電流、電壓要求都比較大，必須注意電路參數(shù)不能超過晶體管的極限值:ICM

、UCEM

、

PCM

。

ICMPCMUCEMIcuce1對功率放大電路的基本要求2.10互補(bǔ)對稱功率放大電路

complementarysymmetryamplificationcircuit(2)電流、電壓信號比較大，必須注意防止波形失真。(3)電源提供的能量盡可能地轉(zhuǎn)換給負(fù)載，以減少晶體管及線路上的損失。即注意提高電路的效率（）。P