第一章半導(dǎo)體器件與放大電路new

課程介紹電子技術(shù)：模電、數(shù)電教材:《電子技術(shù)》（電工學(xué)Ⅱ）孫立功主編高教出版社

答疑：周四下午西苑校區(qū)5號樓測儀教研室1電子技術(shù)學(xué)習(xí)內(nèi)容電路基礎(chǔ)：電路基本原理與定律，電路的作用和組成以及基本的分析方法。交流電路分析方法，變壓器、電動機、發(fā)電機的原理和作用等。模擬電路：半導(dǎo)體器件、PN結(jié)、二極管、三極管、基本放大電路、集成運算放大電路等。數(shù)字電路：組合邏輯電路、時序邏輯電路、A/D、D/A轉(zhuǎn)換等。2模擬電子技術(shù)研究模擬電路，數(shù)字電子技術(shù)研究數(shù)子電路。模擬信號是指在時間和數(shù)值上都連續(xù)的信號。數(shù)字信號是指在時間和數(shù)值上都離散的信號，即所謂離散的。tt學(xué)習(xí)內(nèi)容3學(xué)習(xí)內(nèi)容

PN結(jié)及其單向?qū)щ娦?/p>

二極管

晶體管

基本放大電路

微變等效電路分析共集電極放大電路、功率放大電路

場效應(yīng)管及其放大電路4第一章半導(dǎo)體器件與放大電路

學(xué)習(xí)電子技術(shù)，就是要掌握常用半導(dǎo)體器件的原理、特性，以及由這些器件所組成的電子電路的分析方法。二極管與晶體管是最常用的半導(dǎo)體器件，而PN結(jié)是構(gòu)成各種半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)。1.1.1

半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性什么是半導(dǎo)體?半導(dǎo)體是導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)。例如：硅、鍺、硒以及大多數(shù)金屬氧化物和硫化物都是半導(dǎo)體。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力在不同的條件下有很大的差別。1.1PN結(jié)5

半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性：(可做成溫度敏感元件，如熱敏電阻)。摻雜性：往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，導(dǎo)電能力明顯改變(可做成各種不同用途的半導(dǎo)體器件，如二極管、晶體管和晶閘管等）。光敏性：當(dāng)受到光照時，導(dǎo)電能力明顯變化(可做成各種光敏元件，如光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管等)。熱敏性：當(dāng)環(huán)境溫度升高時，導(dǎo)電能力顯著增強61.1.1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性

本征半導(dǎo)體完全純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，稱為本征半導(dǎo)體。晶體中原子的排列方式硅單晶中的共價健結(jié)構(gòu)共價健共價鍵中的兩個電子，稱為價電子。

Si

Si

Si

Si價電子71.1.1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性

Si

Si

Si

Si價電子價電子在獲得一定能量（溫度升高或受光照）后，即可掙脫原子核的束縛，成為自由電子（帶負(fù)電），同時共價鍵中留下一個空位，稱為空穴（帶正電）。這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。

本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理空穴溫度愈高，晶體中產(chǎn)生的自由電子便愈多。自由電子81.1.1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性

Si

Si

Si

Si價電子空穴自由電子在外電場的作用下，自由電子會形成穩(wěn)定的定向移動（負(fù)電荷移動），而空穴會吸引相鄰原子的價電子來填補，而在該原子中出現(xiàn)一個空穴，其結(jié)果相當(dāng)于空穴的運動（相當(dāng)于正電荷的移動）。自由電子和空穴都稱為載流子。91.1.1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性

當(dāng)半導(dǎo)體兩端加上外電壓時，在半導(dǎo)體中將出現(xiàn)兩部分電流：

(1)自由電子作定向運動電子電流

(2)價電子遞補空穴空穴電流注意：(1)本征半導(dǎo)體中載流子數(shù)目極少,其導(dǎo)電性能很差；(2)溫度愈高，載流子的數(shù)目愈多,半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能也就愈好。所以，溫度對半導(dǎo)體器件性能影響很大。自由電子和空穴成對地產(chǎn)生的同時，又不斷復(fù)合。在一定溫度下，載流子的產(chǎn)生和復(fù)合達(dá)到動態(tài)平衡，半導(dǎo)體中載流子便維持一定的數(shù)目。101.1.1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性

雜質(zhì)半導(dǎo)體111.1.1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性在本征半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)（某種元素）,形成雜質(zhì)半導(dǎo)體。根據(jù)摻雜雜質(zhì)的不同，分為：N型半導(dǎo)體：摻雜五價元素，如磷、砷等P型半導(dǎo)體：摻雜三價元素，如硼、銦等不同類型的雜質(zhì)半導(dǎo)體其多數(shù)載流子類型、濃度、導(dǎo)電特性也不相同。多子數(shù)量由摻雜濃度決定，少子濃度取決于環(huán)境溫度。無論N型或P型半導(dǎo)體都是中性的，對外不顯電性。12N型半導(dǎo)體摻雜后自由電子數(shù)目大量增加，自由電子導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式，稱為電子半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體。

Si

Si

Si

Sip+多余電子磷原子在常溫下即可變?yōu)樽杂呻娮邮ヒ粋€電子變?yōu)檎x子在N型半導(dǎo)體中自由電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子。1.1.1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性13P型半導(dǎo)體摻雜后空穴數(shù)目大量增加，空穴導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式，稱為空穴半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體。

Si

Si

Si

Si在P型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子，自由電子是少數(shù)載流子。B–硼原子接受一個電子變?yōu)樨?fù)離子空穴1.1.1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性1.在雜質(zhì)半導(dǎo)體中多子的數(shù)量與

（a.摻雜濃度、b.溫度）有關(guān)。2.在雜質(zhì)半導(dǎo)體中少子的數(shù)量與（a.摻雜濃度、b.溫度）有關(guān)。3.當(dāng)溫度升高時，少子的數(shù)量（a.減少、b.不變、c.增多）。abc4.在外加電壓的作用下，P型半導(dǎo)體中的電流主要是

，N型半導(dǎo)體中的電流主要是。（a.電子電流、b.空穴電流）ba141.1.1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性PN結(jié)是通過特殊的半導(dǎo)體制造技術(shù)，在一塊半導(dǎo)體基片上摻入不同的雜質(zhì)，使其一邊為N型半導(dǎo)體，另一邊為P型半導(dǎo)體，其交界面便形成了PN結(jié)。P型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－PN結(jié)也稱空間電荷區(qū)、或耗盡層、或內(nèi)電場、或阻擋層。151.1.2PN結(jié)及其單向?qū)щ娦?6PN結(jié)的形成多子的擴散運動內(nèi)電場少子的漂移運動濃度差P型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體內(nèi)電場越強，漂移運動越強，而漂移使空間電荷區(qū)變薄。擴散的結(jié)果使空間電荷區(qū)變寬。擴散和漂移這一對相反的運動最終達(dá)到動態(tài)平衡，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－形成空間電荷區(qū)1.1.2PN結(jié)及其單向?qū)щ娦訮N結(jié)加正向電壓（正向偏置）PN結(jié)變窄P接正、N接負(fù)外電場IF內(nèi)電場被削弱，多子的擴散加強，形成較大的擴散電流。PN結(jié)加正向電壓時，PN結(jié)變窄，正向電流較大，正向電阻較小，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。內(nèi)電場PN－－－－－－－－－－－－－－－－－－+++++++++++++++++++–171.1.2PN結(jié)及其單向?qū)щ娦訮N結(jié)加反向電壓（反向偏置）外電場P接負(fù)、N接正內(nèi)電場PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－+++–+18－－－+++1.1.2PN結(jié)及其單向?qū)щ娦詢?nèi)電場被加強，少子的漂移加強，由于少子數(shù)量很少，形成很小的反向電流。PN結(jié)變寬PN結(jié)加反向電壓時，PN結(jié)變寬，反向電流較小，反向電阻較大，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。溫度越高少子的數(shù)目越多，反向電流將隨溫度增加。19二極管利用PN結(jié)制造的結(jié)型電子元件，P區(qū)引出為陽極，N區(qū)引出為陰極。1.2二極管20基本結(jié)構(gòu)：PN結(jié)加上引線和管殼(a)點接觸型(b)面接觸型

結(jié)面積小、結(jié)電容小、正向電流小。用于檢波和變頻等高頻電路。

結(jié)面積大、正向電流大、結(jié)電容大，用于工頻大電流整流電路。(c)平面型

用于集成電路制作工藝中。PN結(jié)結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開關(guān)電路中。1.2二極管陰極引線陽極引線二氧化硅保護(hù)層P型硅N型硅(

c

)平面型金屬觸絲陽極引線N型鍺片陰極引線外殼(

a)

點接觸型鋁合金小球N型硅陽極引線PN結(jié)金銻合金底座陰極引線(

b)面接觸型二極管的結(jié)構(gòu)示意圖陰極陽極(

d

)

符號D211.2二極管22

伏安特性硅管0.5V,鍺管0.1V。反向擊穿電壓U(BR)導(dǎo)通壓降外加電壓大于死區(qū)電壓二極管才能導(dǎo)通。外加電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿，失去單向?qū)щ娦?。正向特性反向特性非線性硅0.6~0.8V鍺0.2~0.3VUI死區(qū)電壓PN+–PN–+

反向電流在一定電壓范圍內(nèi)保持常數(shù)。1.2二極管23主要參數(shù)1.

最大整流電流

IOM二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。2.

反向工作峰值電壓URWM是保證二極管不被擊穿而給出的反向峰值電壓，一般是二極管反向擊穿電壓UBR的一半或三分之二。二極管擊穿后單向?qū)щ娦员黄茐?，甚至過熱而燒壞。3.

反向峰值電流IRM指二極管加最高反向工作電壓時的反向電流。反向電流大，說明管子的單向?qū)щ娦圆睿琁RM受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流較大，為硅管的幾十到幾百倍。1.2二極管二極管的單向?qū)щ娦?.二極管加正向電壓（正向偏置，陽極接正、陰極接負(fù)）時，二極管處于正向?qū)顟B(tài)，二極管正向電阻較小，正向電流較大。2.二極管加反向電壓（反向偏置，陽極接負(fù)、陰極接正）時，二極管處于反向截止?fàn)顟B(tài)，二極管反向電阻較大，反向電流很小。

3.外加電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿，失去單向?qū)щ娦浴?.二極管的反向電流受溫度的影響，溫度愈高反向電流愈大。24

二極管電路分析定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài)導(dǎo)通截止實際二極管正向管壓降硅0.6~0.7V鍺0.2~0.3V分析方法：將二極管斷開，分析二極管兩端電位的高低或所加電壓UD的正負(fù)。若V陽

>V陰或UD為正(正向偏置)，二極管導(dǎo)通若V陽

<V陰或UD為負(fù)(反向偏置)，二極管截止理想二極管正向?qū)〞r正向管壓降為零，反向截止時二極管相當(dāng)于斷開。251.2二極管電路如圖，求：UABV陽

=－6V，

V陰=－12VV陽>V陰二極管導(dǎo)通若忽略管壓降，二極管可看作短路，UAB=－6V否則，UAB低于－6V一個管壓降，為－6.3Ｖ或－6.7V例1：取B點作參考點，斷開二極管，分析二極管陽極和陰極的電位。

在這里，二極管起鉗位作用。D6V12V3kBAUAB+–261.2二極管兩個二極管的陰極接在一起，取B點作參考點，斷開二極管，分析二極管陽極和陰極的電位。V1陽

=－6V，V2陽=0V，V1陰

=V2陰=－12VUD1=6V，UD2=12V

∵

UD2>UD1

∴D2優(yōu)先導(dǎo)通，D1截止。若忽略管壓降，二極管可看作短路，UAB

=0V例2:D1承受反向電壓為－6V流過D2

的電流為求：UAB在這里，D2起鉗位作用，D1起隔離作用。BD16V12V3kAD2UAB+–27ui>8V，二極管導(dǎo)通，可看作短路uo=8V

ui<8V，二極管截止，可看作開路uo=ui已知：二極管是理想的，試畫出uo

波形。8V例3：二極管的用途：整流、檢波、限幅、鉗位、開關(guān)、元件保護(hù)、溫度補償?shù)取i18V參考點二極管陰極電位為8VD8VRuoui++––2829穩(wěn)壓二極管1.符號

穩(wěn)壓二極管是一種特殊的面接觸型二極管，由于它與適當(dāng)阻值的電阻配合后能起穩(wěn)壓作用，故稱穩(wěn)壓二極管。

穩(wěn)壓二極管工作于反向擊穿狀態(tài)，當(dāng)反向電壓撤去后，管子還是正常的，稱可逆性擊穿。+—1.2二極管UZIZIZMUZIZ2.伏安特性穩(wěn)壓管正常工作時加反向電壓使用時要加限流電阻

穩(wěn)壓管反向擊穿后，電流變化很大，但其兩端電壓變化很小，利用此特性，穩(wěn)壓管在電路中可起穩(wěn)壓作用。UIO301.2二極管313.主要參數(shù)(1)穩(wěn)定電壓UZ

穩(wěn)壓管正常工作(反向擊穿)時管子兩端的電壓。(2)電壓溫度系數(shù)ｕ環(huán)境溫度每變化1C引起穩(wěn)壓值變化的百分?jǐn)?shù)。(3)動態(tài)電阻(4)穩(wěn)定電流IZ、最大穩(wěn)定電流IZM(5)最大允許耗散功率PZM=UZIZMrZ愈小，曲線愈陡，穩(wěn)壓性能愈好。1.2二極管324.穩(wěn)壓電路

Ui=UR+UO

=UR+UZ

=IRR+UZ

若Ui增加，則UO有增加的趨勢，即UZ會增加,IZ會大大增加，使IRR大大增加，則限制了UO的增加，維持不變，反之亦然。若負(fù)載增加，其穩(wěn)壓原理一樣。

UOUiIZRDZUZIR1.2二極管例：右圖所示電路，UZ=8V，IZM=18mA，US=20V，問R=500Ω是否合適，應(yīng)為多少？

解：I==24mA＞18mA

不適合。R≥=667Ω

RUS-UZ=20-850020-818US=20VRUZ=8V331.2二極管發(fā)光二極管LED有正向電流流過時，發(fā)出一定波長范圍的光，目前的發(fā)光管可以發(fā)出從紅外到可見波段的光，它的電特性與一般二極管類似，正向電壓較一般二極管高，電流為幾~幾十mA。

所發(fā)出光的顏色由半導(dǎo)體中所摻雜質(zhì)決定,常見的紅、黃、綠色摻入了磷砷化鎵和磷化鎵。符號341.2二極管光電二極管

光電二極管是利用PN結(jié)的光敏特性,將接收到的光的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鞯淖兓?。反向電流隨光照強度的增加而上升。IU照度增加符號光電二極管351.2二極管36晶體管又稱半導(dǎo)體三極管，是一種重要的半導(dǎo)體器件。它的放大作用和開關(guān)作用引起了電子技術(shù)的飛躍發(fā)展。

晶體管的結(jié)構(gòu)，目前常見的有平面型和合金型兩類。硅管主要是平面型，鍺管都是合金型。而從制造型號上，常分為NPN型和PNP型。1.3晶體管37基本結(jié)構(gòu)NNP基極發(fā)射極集電極NPN型BECBECPNP型PPN基極發(fā)射極集電極符號：BECIBIEICBECIBIEICNPN型三極管PNP型三極管1.3晶體管基區(qū)：最薄，摻雜濃度最低發(fā)射區(qū)：摻雜濃度最高發(fā)射結(jié)集電結(jié)BECNNP基極發(fā)射極集電極結(jié)構(gòu)特點：集電區(qū)：面積最大381.3晶體管39電流放大作用1.三極管放大的外部條件BECNNPEBRBECRC發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏PNP發(fā)射結(jié)正偏VB<VE集電結(jié)反偏VC<VB從電位的角度看：

NPN

發(fā)射結(jié)正偏VB>VE集電結(jié)反偏VC>VB

1.3晶體管402.各電極電流關(guān)系及電流放大作用IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.020.040.060.080.10<0.0010.701.502.303.103.95<0.0010.721.542.363.184.05結(jié)論:1）三電極電流關(guān)系IE=IB+IC2）IC

IB

，

IC

IE

3）IC

IB

把基極電流的微小變化能夠引起集電極電流較大變化的特性稱為晶體管的電流放大作用。

實質(zhì):用一個微小電流的變化去控制一個較大電流的變化，是CCCS器件。3.三極管內(nèi)部載流子的運動規(guī)律BECNNPEBRBECIEIBEICEICBO

基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)的擴散可忽略。

發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴散，形成發(fā)射極電流IE。

進(jìn)入P區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空穴復(fù)合，形成電流IBE，多數(shù)擴散到集電結(jié)。從基區(qū)擴散來的電子作為集電結(jié)的少子，漂移進(jìn)入集電結(jié)而被收集，形成ICE。

集電結(jié)反偏，有少子形成的反向電流ICBO。413.三極管內(nèi)部載流子的運動規(guī)律IC=ICE+ICBOICEICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOIB=IBE-ICBOIBEICE與IBE之比稱為共發(fā)射極電流放大倍數(shù)集－射極穿透電流,溫度ICEO(常用公式)若IB=0,則

ICICE04243特性曲線

即管子各電極電壓與電流的關(guān)系曲線，是管子內(nèi)部載流子運動的外部表現(xiàn)，反映了晶體管的性能，是分析放大電路的依據(jù)。為什么要研究特性曲線：

1）直觀地分析管子的工作狀態(tài)

2）合理地選擇偏置電路的參數(shù)，設(shè)計性能良好的電路

重點討論應(yīng)用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線1.3晶體管發(fā)射極是輸入回路、輸出回路的公共端共發(fā)射極電路輸入回路輸出回路實驗線路ICEBmAAVUCEUBERBIBECV++––––++441.3晶體管

測量晶體管特性451.

輸入特性特點:非線性死區(qū)電壓：硅管0.5V，鍺管0.1V。正常工作時發(fā)射結(jié)電壓：NPN型硅管

UBE0.6~0.7VPNP型鍺管

UBE0.2~0.3VIB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE1VO1.3晶體管462.輸出特性IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O放大區(qū)輸出特性曲線通常分三個工作區(qū)：(1)放大區(qū)

在放大區(qū)有IC=IB

，也稱為線性區(qū)，具有恒流特性。

在放大區(qū)，發(fā)射結(jié)處于正向偏置、集電結(jié)處于反向偏置，晶體管工作于放大狀態(tài)。1.3晶體管IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O（2）截止區(qū)IB<0以下區(qū)域為截止區(qū)，有IC0

。

在截止區(qū)發(fā)射結(jié)處于反向偏置，集電結(jié)處于反向偏置，晶體管工作于截止?fàn)顟B(tài)。截止區(qū)471.3晶體管IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O飽和區(qū)（3）飽和區(qū)

當(dāng)UCEUBE時，晶體管工作于飽和狀態(tài)。在飽和區(qū)，IBIC，發(fā)射結(jié)處于正向偏置，集電結(jié)也處于正偏。

深度飽和時，硅管UCES0.3V，

鍺管UCES0.1V。481.3晶體管49主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)，直流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù)當(dāng)晶體管接成共發(fā)射極電路時，

表示晶體管特性的數(shù)據(jù)稱為晶體管的參數(shù)，晶體管的參數(shù)也是設(shè)計電路、選用晶體管的依據(jù)。注意：

和

的含義不同，但在特性曲線近于平行等距并且ICE0較小的情況下，兩者數(shù)值接近。常用晶體管的

值在20~200之間。1.3晶體管例：在UCE=6V時，在Q1點IB=40A,IC=1.5mA；

在Q2點IB=60A,IC=2.3mA。在以后的計算中，一般作近似處理：=。IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)9120Q1Q2在Q1點，有由Q1和Q2點，得501.3晶體管2.集-基極反向截止電流ICBO

ICBO是由少數(shù)載流子的漂移運動所形成的電流，受溫度的影響大。溫度ICBOICBOA+–EC511.3晶體管3.集-射極反向截止電流(穿透電流)ICEOAICEOIB=0+–

ICEO受溫度的影響大，溫度ICEO，所以IC也相應(yīng)增加。三極管的溫度特性較差。521.3晶體管4.

集電極最大允許電流ICM5.

集-射極反向擊穿電壓U(BR)CEO

集電極電流IC上升會導(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的集電極電流即為ICM。

當(dāng)集—射極之間的電壓UCE超過一定的數(shù)值時，三極管就會被擊穿。手冊上給出的數(shù)值是25C、基極開路時的擊穿電壓U(BR)

CEO。6.

集電極最大允許耗散功耗PCMPCM取決于三極管允許的溫升，消耗功率過大，溫升過高會燒壞三極管。

PC

PCM=ICUCE

硅管允許結(jié)溫約為150C，鍺管約為7090C。53ICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作區(qū)由三個極限參數(shù)可畫出三極管的安全工作區(qū)ICUCEO54晶體管參數(shù)與溫度的關(guān)系1、溫度每增加10C，ICBO增大一倍。硅管優(yōu)于鍺管。2、溫度每升高1C，UBE將減小–(2~2.5)mV，即晶體管具有負(fù)溫度系數(shù)。3、溫度每升高1C，增加0.5%~1.0%。551.3晶體管光電三極管

普通晶體管是用基極電流IZ的大小來控制集電極電流，而光電晶體管是用入射光照度的強弱來控制集電極電流的。符號CE光電耦合器561.3晶體管光電耦合放大電路UO+5VUR1R2R3T571.3晶體管光電耦合器具有級間隔離，電平匹配，提高抗干擾能力的作用。581.3小結(jié)二極管三極管本質(zhì)特性單個PN結(jié)兩個PN結(jié)構(gòu)成PNP型NPN型晶體管具有單向?qū)ㄌ匦哉驂航担悍€(wěn)壓管：反向電壓工作發(fā)光二極管、光電二極管共發(fā)射極電路：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，有電流放大作用。直流放大倍數(shù)：交流放大倍數(shù)：IE=IC+IB,且IC、IB幾乎相等，IB微小變化引起IC較大變化。硅0.6~0.7V鍺0.2~0.3V591.4基本放大電路

晶體管的出現(xiàn)引起了電子技術(shù)的飛躍發(fā)展，其主要用途之一是利用它的放大作用組成放大電路。在生產(chǎn)和科學(xué)實驗中,經(jīng)常要求將微弱的信號放大到所需的數(shù)值去控制較大功率的負(fù)載，執(zhí)行動作。放大的概念:

擴音機是放大電路的典型例子，它由話筒、放大器、和揚聲器三部分組成，如后圖。話筒將聲音變成微弱的電信號，放大器將這個信號加以放大后，利用揚聲器把放大了的信號還原成聲音，并且輸出足夠的能量，使聲音宏亮。

電壓放大器功率放大器晶體管放大電路直流電源話筒揚聲器

放大電路一般由電壓放大和功率放大兩部分組成，先由電壓放大器將微弱的信號進(jìn)行電壓放大，去推動功率放大器，再由功率放大器輸出足夠的功率，去推動執(zhí)行元件動作。

1.4基本放大電路60放大的實質(zhì):

用小能量的信號通過三極管的電流控制作用，將放大電路中直流電源的能量轉(zhuǎn)化成交流能量輸出。對放大電路的基本要求：

1.要有足夠的放大倍數(shù)(電壓、電流、功率)。

2.盡可能小的波形失真。另外還有輸入電阻、輸出電阻、通頻帶等其它技術(shù)指標(biāo)。1.4基本放大電路61

為了或得足夠大的輸出功率，通常電路的前幾級是電壓放大，最后一級是功率放大，以便輸出有效信號。本章主要討論電壓放大電路，同時簡單介紹功率放大電路。AUUiUOAU=UOUi1.4基本放大電路62共發(fā)射極基本放大電路組成共發(fā)射極基本電路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE1.4基本放大電路63各元件作用晶體管T--放大元件,iC=iB。要保證集電結(jié)反偏,發(fā)射結(jié)正偏,使晶體管工作在放大區(qū)?；鶚O電源EB與基極電阻RB--使發(fā)射結(jié)處于正偏，并提供大小適當(dāng)?shù)幕鶚O電流。共發(fā)射極基本電路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE1.4基本放大電路64集電極電源EC--為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。集電極電阻RC--將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。耦合電容C1、C2--隔離輸入、輸出與放大電路直流的聯(lián)系，同時使信號順利輸入、輸出。信號源負(fù)載共發(fā)射極基本電路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE1.4基本放大電路65

基本放大電路的簡單畫法：單電源供電時常用的畫法共發(fā)射極基本電路+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE放大電路66

放大電路示意圖：+-RSESriRO+-EOIiUiIORLUO放大電路的輸入端用一個等效電阻ri表示，稱輸入電阻:放大電路的輸出端用一個電壓源(EO,RO)表示,它是負(fù)載RL的電源,稱RO為輸出電阻。電壓放大倍數(shù)：67電壓放大作用UBEIBICUCE無輸入信號(ui

=0)時:uo=0uBE=UBEuCE=UCE+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtO1.4基本放大電路68ICUCEOIBUBEO結(jié)論：(1)無輸入信號電壓時，三極管各電極都是恒定的電壓和電流:IB、UBE和

IC、UCE

。

(IB、UBE)

和(IC、UCE)分別對應(yīng)于輸入、輸出特性曲線上的一個點，稱為靜態(tài)工作點。QIBUBEQUCEIC69UBEIB無輸入信號(ui

=0)時:uo=0uBE=UBEuCE=UCE？有輸入信號(ui

≠0)時uCE=UCC－iC

RCuo0uBE=UBE+uiuCE=UCE+uoIC+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO1.4基本放大電路70結(jié)論：(2)加上輸入信號電壓后，各電極電流和電壓的大小均發(fā)生了變化，都在直流量的基礎(chǔ)上疊加了一個交流量，但方向始終不變。+集電極電流直流分量交流分量動態(tài)分析iCtOiCtICOiCticO靜態(tài)分析71結(jié)論：(3)若參數(shù)選取得當(dāng)，輸出電壓可比輸入電壓大，即電路具有電壓放大作用。(4)輸出電壓與輸入電壓在相位上相差180°，即共發(fā)射極電路具有反相作用。uitOuotO72放大電路靜態(tài)特性分析

對放大電路的分析分為靜態(tài)和動態(tài)分析兩種情況。放大電路沒有輸入交流信號時的工作狀態(tài)稱靜態(tài)；動態(tài)則是指放大電路有輸入交流信號時的工作狀態(tài)。

靜態(tài)分析是要確定放大電路的靜態(tài)值：IB、IC、UCE，即各極電壓電流的直流分量，也稱靜態(tài)工作點Q（簡稱靜點）

。

設(shè)置Q點的目的：①使放大電路的放大信號不失真；②使放大電路工作在較佳的工作狀態(tài)，靜態(tài)是動態(tài)的基礎(chǔ)。1.4基本放大電路73

靜態(tài)分析的是直流分量，因此可用交流放大電路的直流通路來分析計算。所謂直流通路，指的是無輸入信號時的直流電流的通路。

畫直流通路時，可將電容C可看作開路（即將電容斷開），畫出C1、C2中間的這部分電路即可。

斷開斷開+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE1.4基本放大電路74+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIBIE輸入端直流通路是：+UCC→RB→B→E→⊥，輸出端直流通路是：+UCC→RC→C→E→⊥，

1.4基本放大電路75

用直流通路確定靜態(tài)值1.

直流通路估算IB當(dāng)UBE<<UCC時，+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB由KVL:UCC=IBRB+

UBE1.4基本放大電路76根據(jù)電流放大作用2.由直流通路估算UCE、IC+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB由KVL:UCC=ICRC+

UCE所以UCE=UCC–

ICRC1.4基本放大電路77例1：用估算法計算靜態(tài)工作點。已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。解：注意：電路中IB

和IC

的數(shù)量級不同+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB1.4基本放大電路78例2：用估算法計算圖示電路的靜態(tài)工作點。由例1、例2可知，當(dāng)電路不同時，計算靜態(tài)值的公式也不同。由KVL可得：由KVL可得：IE+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB1.4基本放大電路RE79用圖解法確定靜態(tài)值用作圖的方法確定靜態(tài)值步驟：1.用估算法確定IB優(yōu)點：

能直觀地分析和了解靜態(tài)值的變化對放大電路的影響。2.由輸出特性確定IC

和UCCUCE

=UCC–ICRC+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB直流負(fù)載線方程1.4基本放大電路80直流負(fù)載線斜率ICQUCEQUCCUCE

=UCC–ICRCUCE/VIC/mA直流負(fù)載線Q由IB確定的那條輸出特性與直流負(fù)載線的交點就是Q點O1.4基本放大電路81放大電路的動態(tài)特性分析

當(dāng)放大電路有輸入信號時，晶體管的各個電流和電壓都含有直流分量和交流分量。動態(tài)分析是在靜態(tài)值確定后分析信號的傳輸情況，考慮的是電流和電壓的交流分量。

所謂動態(tài)，指的是放大電路有信號輸入（ui

0）時的工作狀態(tài)。動態(tài)分析:計算電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。1.4基本放大電路82方法：小信號放大電路常采用微變等效電路法；大信號則采用圖解法。

動態(tài)分析的對象是各極電壓和電流的交流分量。目的：找出Au、ri、ro與電路參數(shù)的關(guān)系，為設(shè)計打基礎(chǔ)。所用電路：放大電路的交流通路。1.4基本放大電路83

微變等效電路法

微變等效電路：把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個線性電路。即把非線性的晶體管線性化，等效為一個線性元件。線性化的條件：晶體管在小信號（微變量）情況下工作。因此，在靜態(tài)工作點附近小范圍內(nèi)的特性曲線可用直線近似代替。微變等效電路法：利用放大電路的微變等效電路分析計算放大電路電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。1.4基本放大電路84當(dāng)信號很小時，在靜態(tài)工作點附近的輸入特性在小范圍內(nèi)可近似線性化。1.晶體管的微變等效電路UBEIB對于小功率三極管：(1)輸入回路Q輸入特性晶體管的輸入電阻晶體管的輸入回路(B、E之間)可用rbe等效代替，一般為幾百歐到幾千歐，即由rbe來確定ube和ib之間的關(guān)系。IBUBEO微變等效電路法85(2)輸出回路rce愈大，恒流特性愈好因rce阻值很高，一般忽略不計。晶體管的輸出電阻輸出特性ICUCEQ輸出特性在線性工作區(qū)是一組近似等距的平行直線。晶體管的電流放大系數(shù)

晶體管的輸出回路(C、E之間)可用一受控電流源ic=ib等效代替，即由來確定ic和ib之間的關(guān)系。一般在20～200之間，在手冊中常用hfe表示。O微變等效電路法86ibicicBCEibib晶體三極管微變等效電路ube+-uce+-ube+-uce+-晶體管的微變等效電路rbeBEC晶體管的B、E之間用rbe等效代替。晶體管的C、E之間用一受控電流源ic=ib等效代替。微變等效電路法872.

放大電路的微變等效電路

有了晶體管的微變等效電路，就可以方便的得到放大電路的微變等效電路。首先畫出放大電路的交流通路，它是表示交流分量的傳遞路徑的。

畫交流通路的原則是：

①圖中的隔直電容C1和C2都看作短路；

②電源UCC的內(nèi)阻很小，對交流可看作短路。微變等效電路法88RBRCuiuORLRSes++–+––XC0，C可看作短路。忽略電源的內(nèi)阻，電源的端電壓恒定，直流電源對交流可看作短路。短路短路對地短路交流通路+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE微變等效電路法89其次：將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效電路。

ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSii交流通路微變等效電路RBRCuiuORL++--RSeS+-ibicBCEii微變等效電路法90分析時假設(shè)輸入為正弦交流，所以等效電路中的電壓與電流可用相量表示。將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效電路。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSiirbeRBRCRLEBC+-+-+-RS微變等效電路法913.電壓放大倍數(shù)的計算當(dāng)放大電路輸出端開路(未接RL)時，因rbe與IE有關(guān)，故放大倍數(shù)與靜態(tài)IE有關(guān)。負(fù)載電阻愈小，放大倍數(shù)愈小。式中的負(fù)號表示輸出電壓的相位與輸入相反。rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS微變等效電路法924.放大電路輸入電阻的計算定義：

輸入電阻是對交流信號而言的，是動態(tài)電阻。+-信號源Au放大電路+-輸入電阻是表明放大電路從信號源吸取電流大小的參數(shù)。電路的輸入電阻愈大，從信號源取得的電流愈小，因此一般總是希望得到較大的輸入電阻。放大電路信號源+-+-微變等效電路法93rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSri微變等效電路法945.

放大電路輸出電阻的計算+_RLro+_定義：

輸出電阻是動態(tài)電阻，與負(fù)載無關(guān)。

輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載能力的參數(shù)。電路的輸出電阻愈小，負(fù)載變化時輸出電壓的變化愈小，因此一般總是希望得到較小的輸出電阻。RSRL+_Au放大電路+_微變等效電路法95rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS共射極放大電路特點：

1.放大倍數(shù)高;2.輸入電阻低;3.輸出電阻高.求ro的步驟：1)

斷開負(fù)載RL3)外加電壓4)求外加2)令或微變等效電路法96動態(tài)分析圖解法QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuoRL=由uo和ui的峰值（或峰峰值）之比可得放大電路的電壓放大倍數(shù)。97

非線性失真

如果Q設(shè)置不合適，晶體管進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)工作，將造成非線性失真。若Q設(shè)置過高，晶體管進(jìn)入飽和區(qū)工作，造成飽和失真。Q2uo適當(dāng)減小基極電流可消除失真。UCEQuCE/VttiC/mAICiC/mAuCE/VOOOQ11.4基本放大電路98若Q設(shè)置過低，晶體管進(jìn)入截止區(qū)工作，造成截止失真。適當(dāng)增加基極電流可消除失真。uiuotiB/AiB/AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC/mAuCE/VOOUCE如果Q設(shè)置合適，信號幅值過大也可產(chǎn)生失真，減小信號幅值可消除失真。1.4基本放大電路99靜態(tài)工作點的穩(wěn)定

合理設(shè)置靜態(tài)工作點是保證放大電路正常工作的先決條件。但是放大電路的靜態(tài)工作點常因外界條件的變化而發(fā)生變動。

前述的固定偏置放大電路，簡單、容易調(diào)整，但在溫度變化、三極管老化、電源電壓波動等外部因素的影響下，將引起靜態(tài)工作點的變動，嚴(yán)重時將使放大電路不能正常工作，其中影響最大的是溫度的變化。1.4基本放大電路100溫度變化對靜態(tài)工作點的影響

在固定偏置放大電路中，當(dāng)溫度升高時，UBE、、ICBO

。

上式表明，當(dāng)UCC和

RB一定時，IC與UBE、以及ICEO有關(guān)，而這三個參數(shù)隨溫度而變化。溫度升高時，

IC將增加，使Q點沿負(fù)載線上移。1.4基本放大電路101iCuCEQ溫度升高時，輸出特性曲線上移Q′

固定偏置電路的工作點Q點是不穩(wěn)定的，為此需要改進(jìn)偏置電路。當(dāng)溫度升高使IC

增加時，能夠自動減少IB，從而抑制Q點的變化，保持Q點基本穩(wěn)定。結(jié)論：當(dāng)溫度升高時，

IC將增加，使Q點沿負(fù)載線上移，容易使晶體管T進(jìn)入飽和區(qū)造成飽和失真，甚至引起過熱燒壞三極管。O1.4基本放大電路102分壓式偏置電路1.穩(wěn)定Q點的原理

基極電位基本恒定，不隨溫度變化。VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–1.4基本放大電路103VB集電極電流基本恒定，不隨溫度變化。RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–1.4基本放大電路104從Q點穩(wěn)定的角度來看似乎I2、VB越大越好。但I(xiàn)2越大，RB1、RB2必須取得較小，將增加損耗，降低輸入電阻。而VB過高必使VE也增高，在UCC一定時，勢必使UCE減小，從而減小放大電路輸出電壓的動態(tài)范圍。在估算時一般選?。篒2=(5~10)IB，VB=(5~10)UBE，RB1、RB2的阻值一般為幾十千歐。參數(shù)的選擇VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–1.4基本放大電路105Q點穩(wěn)定的過程VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–TUBEIBICVEICVB固定

RE：溫度補償電阻

對直流：RE越大,穩(wěn)定Q點效果越好；

對交流：RE越大,交流損失越大,為避免交流損失加旁路電容CE。1.4基本放大電路1062.靜態(tài)工作點的計算估算法:VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–1.4基本放大電路1073.動態(tài)分析對交流：旁路電容CE

將RE

短路，RE不起作用，Au，ri，ro與固定偏置電路相同。如果去掉CE，Au，ri，ro

？旁路電容RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–1.4基本放大電路108RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–

去掉CE后的微變等效電路短路對地短路如果去掉CE，Au，ri，ro

?rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE1093.電壓放大倍數(shù)的計算rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE1.4基本放大電路110rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE

ri輸入電阻的計算：1.4基本放大電路111無旁路電容CE有旁路電容CEAu減小分壓式偏置電路ri提高ro不變112對信號源電壓的放大倍數(shù)？信號源考慮信號源內(nèi)阻RS時RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–113例1:

在圖示放大電路中，已知UCC=12V,RC=6kΩ,RE1=300Ω，RE2=2.7kΩ，RB1=60kΩ，RB2=20kΩ,RL=6kΩ，晶體管β=50，UBE=0.6V,試求:(1)靜態(tài)工作點IB、IC及UCE；(2)畫出微變等效電路；(3)輸入電阻ri、ro及Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL++++UCCuiuo++––RE21.4基本放大電路114解:(1)由直流通路求靜態(tài)工作點。直流通路RB1RCRB2RE1+UCCRE2+–UCEIEIBICVB1.4基本放大電路115(2)由微變等效電路求Au、ri

、

ro。微變等效電路rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE11.4基本放大電路116

阻容耦合放大電路由于存在級間耦合電容、發(fā)射極旁路電容及三極管的結(jié)電容等，它們的容抗隨頻率變化，故當(dāng)信號頻率不同時，放大電路的輸出電壓相對于輸入電壓的幅值和相位都將發(fā)生變化。頻率特性幅頻特性：電壓放大倍數(shù)的模|Au|與頻率f

的關(guān)系相頻特性：輸出電壓相對于輸入電壓的相位移與頻率f的關(guān)系1.5放大電路的頻率特性117通頻帶f|Au

|0.707|Auo|fLfH|Auo|幅頻特性下限截止頻率上限截止頻率耦合、旁路電容造成。三極管結(jié)電容、

造成f–270°–180°–90°相頻特性O(shè)118

在中頻段：所以，在中頻段可認(rèn)為電容不影響交流信號的傳送，放大電路的放大倍數(shù)與信號頻率無關(guān)。(前面所討論的放大倍數(shù)及輸出電壓相對于輸入電壓的相位移均是指中頻段的)

三極管的極間電容和導(dǎo)線的分布電容很小，可認(rèn)為它們的等效電容CO與負(fù)載并聯(lián)。由于CO的電容量很小，它對中頻段信號的容抗很大，可視作開路。

由于耦合電容和發(fā)射極旁路電容的容量較大，故對中頻段信號的容抗很小，可視作短路。rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS+-1.5放大電路的頻率特性119

在低頻段：

所以，在低頻段放大倍數(shù)降低和相位移越前的主要原因是耦合電容和發(fā)射極旁路電容的影響。

CO的容抗比中頻段還大，仍可視作開路。

由于信號的頻率較低，耦合電容和發(fā)射極旁路電容的容抗較大，其分壓作用不能忽略。以至實際送到三極管輸入端的電壓

比輸入信號

要小，故放大倍數(shù)降低，并使

產(chǎn)生越前的相位移（相對于中頻段）。rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS+-C1C21.5放大電路的頻率特性120

由于信號的頻率較高，耦合電容和發(fā)射極旁路電容的容抗比中頻段還小，仍可視作短路。

在高頻段：

所以，在高頻段放大倍數(shù)降低和相位移滯后的主要原因是三極管電流放大系數(shù)、極間電容和導(dǎo)線的分布電容的影響。

CO的容抗將減小，它與負(fù)載并聯(lián)，使總負(fù)載阻抗減小，在高頻時三極管的電流放大系數(shù)也下降，因而使輸出電壓減小，電壓放大倍數(shù)降低，并使產(chǎn)生滯后的相位移（相對于中頻段）。rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSCo1.5放大電路的頻率特性121

因?qū)涣餍盘柖?，集電極是輸入與輸出回路的公共端，所以是共集電極放大電路。因從發(fā)射極輸出，所以稱射極輸出器。RB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS1.6共集電極放大電路122求Q點：靜態(tài)分析直流通路+UCCRBRE+–UCE+–UBEIEIBICRB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS1.6共集電極放大電路123

動態(tài)分析1.

電壓放大倍數(shù)

電壓放大倍數(shù)Au1且輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故稱電壓跟隨器。微變等效電路rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE1.6共集電極放大電路124rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE2.

輸入電阻

射極輸出器的輸入電阻高，對前級有利。

ri與負(fù)載有關(guān)1.6共集電極放大電路125rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE外加求ro的步驟：1)

斷開負(fù)載RL3)外加電壓4)求2)令或3.

輸出電阻1.6共集電極放大電路126射極輸出器的輸出電阻很小，帶負(fù)載能力強。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE1.6共集電極放大電路127共集電極放大電路(射極輸出器)的特點：1.

電壓放大倍數(shù)小于1，約等于1;2.

輸入電阻高；3.

輸出電阻低；4.輸出與輸入同相。1.6共集電極放大電路128射極輸出器的應(yīng)用主要利用它具有輸入電阻高和輸出電阻低的特點。1.

因輸入電阻高，它常被用在多級放大電路的第一級，可以提高輸入電阻，減輕信號源負(fù)擔(dān)。2.

因輸出電阻低，它常被用在多級放大電路的末級，可以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。3.

利用ri大、ro小以及Au1的特點，也可將射極輸出器放在放大電路的兩級之間，起到阻抗匹配作用，這一級射極輸出器稱為緩沖級或中間隔離級。1.6共集電極放大電路129例1:.

在圖示放大電路中，已知UCC=12V,RE=2kΩ,

RB=200kΩ，RL=2kΩ，晶體管β=60，UBE=0.6V,信號源內(nèi)阻RS=100Ω，試求:(1)

靜態(tài)工作點IB、IE及UCE；(2)

畫出微變等效電路；(3)

Au、ri和ro。RB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS1.6共集電極放大電路130解:(1)由直流通路求靜態(tài)工作點。直流通路+UCCRBRE+–UCE+–UBEIEIBIC1.6共集電極放大電路131(2)由微變等效電路求Au、ri

、

ro。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE微變等效電路1.6共集電極放大電路1321.6.1多級放大電路及其級間耦合方式耦合方式：信號源與放大電路之間、兩級放大電路之間、放大器與負(fù)載之間的連接方式。常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和變壓器耦合。動態(tài):傳送信號減少壓降損失靜態(tài)：保證各級有合適的Q點波形不失真第二級

推動級

輸入級

輸出級輸入輸出多級放大電路的框圖對耦合電路的要求133第一級第二級負(fù)載信號源阻容耦合:兩級之間通過耦合電容

C2與下級輸入電阻連接。RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++++–RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCC+––T1T21.6.1多級放大電路及其級間耦合方式1341.

靜態(tài)分析

由于電容有隔直作用，所以每級放大電路的直流通路互不相通，每級的靜態(tài)工作點互相獨立，互不影響，可以各級單獨計算。兩級放大電路均為共發(fā)射極分壓式偏置電路。RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++++–RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCC+––T1T21.6.1多級放大電路及其級間耦合方式1352.

動態(tài)分析微變等效電路第一級第二級rbeRB2RC1EBC+-+-+-RSrbeRC2RLEBC+-RB1136例:

如圖所示的兩級電壓放大電路，已知β1=β2=50,T1和T2均為3DG8D。(1)計算前、后級放大電路的靜態(tài)值(UBE=0.6V);(2)求放大電路的輸入電阻和輸出電阻；

(3)

求各級電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)。

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k1.6.1多級放大電路及其級間耦合方式137解:(1)兩級放大電路的靜態(tài)值可分別計算。第一級是射極輸出器:

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k138第二級是分壓式偏置電路RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k139第二級是分壓式偏置電路RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k140rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2)

計算

r

i和r

0

由微變等效電路可知，放大電路的輸入電阻

ri等于第一級的輸入電阻ri1。第一級是射極輸出器，它的輸入電阻ri1與負(fù)載有關(guān)，而射極輸出器的負(fù)載即是第二級輸入電阻

ri2。微變等效電路1.6.1多級放大電路及其級間耦合方式141rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2)

計算

r

i和r

0142(2)計算

r

i和r

0rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_143(3)求各級電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)第一級放大電路為射極輸出器rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_144(3)求各級電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_第二級放大電路為共發(fā)射極放大電路總電壓放大倍數(shù)145對功率放大電路的基本要求

功率放大電路的作用：是放大電路的輸出級，去推動負(fù)載工作。例如使揚聲器發(fā)聲、繼電器動作、儀表指針偏轉(zhuǎn)、電動機旋轉(zhuǎn)等。(1)在不失真的情況下能輸出盡可能大的功率。(2)由于功率較大，就要求提高效率。1.7功率放大電路146ICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO晶體管的工作狀態(tài)甲類工作狀態(tài)晶體管在輸入信號的整個周期都導(dǎo)通靜態(tài)IC較大，波形好,管耗大效率低。乙類工作狀態(tài)晶體管只在輸入信號的半個周期內(nèi)導(dǎo)通，靜態(tài)IC=0，波形嚴(yán)重失真,管耗小效率高。甲乙類工作狀態(tài)晶體管導(dǎo)通的時間大于半個周期，靜態(tài)IC0，一般功放常采用。147互補對稱放大電路

互補對稱電路是集成功率放大電路輸出級的基本形式。當(dāng)它通過容量較大的電容與負(fù)載耦合時，由于省去了變壓器而被稱為無輸出變壓器電路，簡稱OTL電路。若互補對稱電路直接與負(fù)載相連，輸出電容也省去，就成為無輸出電容電路，簡稱OCL電路。

OTL電路采用單電源供電，OCL電路采用雙電源供電。1.7功率放大電路1481.

OTL電路(1)

特點T1、T2的特性一致；一個NPN型、一個PNP型兩管均接成射極輸出器；輸出端有大電容；單電源供電。(2)靜態(tài)時(ui=0),

IC10，IC20OTL原理電路電容兩端的電壓RLuIT1T2+UCCCAuo++-+-1.7功率放大電路149RLuiT1T2Auo+-+-(3)動態(tài)時

設(shè)輸入端在UCC/2

直流基礎(chǔ)上加入正弦信號。T1導(dǎo)通、T2截止；同時給電容充電T2導(dǎo)通、T1截止；電容放電，相當(dāng)于電源

若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，則負(fù)載上得到的交流信號正負(fù)半周對稱。ic1ic2交流通路uo輸入交流信號ui的正半周輸入交流信號ui的負(fù)半周1.7功率放大電路150(4)交越失真

當(dāng)輸入信號ui為正弦波時，輸出信號在過零前后出現(xiàn)的失真稱為交越失真。

交越失真產(chǎn)生的原因由于晶體管特性存在非線性，

ui

<死區(qū)電壓晶體管導(dǎo)通不好。交越失真采用各種電路以產(chǎn)生有不大的偏流，使靜態(tài)工作點稍高于截