電工電子技術(shù)基礎(chǔ)第6章-三極管及放大電路課件

第6章

三極管及放大電路認(rèn)識(shí)三極管6.1認(rèn)識(shí)基本放大電路6.2認(rèn)識(shí)負(fù)反饋放大電路6.3第6章三極管及放大電路認(rèn)識(shí)三極管6.1認(rèn)識(shí)基本放大電路6

在電子設(shè)備中，通常需要把微弱的信號(hào)加以放大去推動(dòng)較大功率的負(fù)載工作，如收音機(jī)將天線接收下來的微弱信號(hào)放大幾百萬倍，才能推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。

在電子設(shè)備中，通常需要把微弱的信號(hào)加以放大去推動(dòng)較大

這就需要放大電路（或稱放大器），而放大電路的核心器件為三極管。

本章先介紹三極管的基本知識(shí)，然后討論由它構(gòu)成的基本放大電路的工作原理和一般分析方法。 這就需要放大電路（或稱放大器），而放大電路的核心器6.1認(rèn)識(shí)三極管

三極管是電子線路中的重要元件，它具有電流放大作用。6.1認(rèn)識(shí)三極管 三極管是電子線路中的重要元件，它6.1.1了解三極管的材料、結(jié)構(gòu)、特性、參數(shù)圖6.1常用三極管的外形6.1.1了解三極管的材料、結(jié)構(gòu)、特性、參數(shù)圖6.1三極管的材料與結(jié)構(gòu)

三極管的制造材料主要有鍺（Ge）和硅（Si），其外部由管座和3個(gè)管腳構(gòu)成，其內(nèi)部有3個(gè)區(qū)、2個(gè)PN結(jié)和3個(gè)電極。三極管的材料與結(jié)構(gòu)

三極管是由兩個(gè)相距很近的PN結(jié)組成的。

它有3個(gè)區(qū)，即發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)，每個(gè)區(qū)各自引出了一個(gè)電極分別稱為發(fā)射極e、基極b和集電極c。 三極管是由兩個(gè)相距很近的PN結(jié)組成的。

發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，集電區(qū)與基區(qū)之間的PN結(jié)稱為集電結(jié)，如圖6.2所示。

三極管有兩種導(dǎo)電類型，分別為PNP型和NPN型。

三極管的文字符號(hào)是VT，圖形符號(hào)如圖6.3所示。 發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，集電區(qū)與基區(qū)之圖6.2三極管的結(jié)構(gòu)圖6.2三極管的結(jié)構(gòu)圖6.3三極管的符號(hào)圖6.3三極管的符號(hào)

三極管在制造過程中有一定的工藝要求，3個(gè)區(qū)各有特點(diǎn)，所以不能用兩個(gè)二極管代替三極管，也不能將三極管的發(fā)射極和集電極顛倒使用。 三極管在制造過程中有一定的工藝要求，3個(gè)區(qū)各有特點(diǎn)，

三極管的型號(hào)常用來表示它的制造材料、基本性能和用法。

它同二極管的命名一樣符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB

249—89的規(guī)定，也是由5個(gè)部分組成，詳見本書附錄A。 三極管的型號(hào)常用來表示它的制造材料、基本性能和用法三極管的電流放大特性1．三極管的3個(gè)工作狀態(tài)

根據(jù)三極管內(nèi)兩個(gè)PN結(jié)的偏置情況，可把三極管工作狀態(tài)分成3種情形：放大狀態(tài)、飽和狀態(tài)和截止?fàn)顟B(tài)。 3種狀態(tài)的PN結(jié)偏置情況如表6.1所示。三極管的電流放大特性表6.1 三極管3種狀態(tài)的PN結(jié)偏置情況表6.1 三極管3種狀態(tài)的PN結(jié)偏置情況

注：PN結(jié)正偏是指P型半導(dǎo)體上電位高于N型半導(dǎo)體的電位，PN結(jié)反偏正好相反。 注：PN結(jié)正偏是指P型半導(dǎo)體上電位高于N型半導(dǎo)體的2．三極管的電流放大作用

要使三極管起放大作用，必須讓它工作在放大狀態(tài)。

現(xiàn)以NPN型三極管為例，用實(shí)驗(yàn)來說明。2．三極管的電流放大作用 要使三極管起放大作用，必須讓圖6.4三極管3個(gè)電流的測量圖6.4三極管3個(gè)電流的測量三極管的主要參數(shù)

三極管的主要參數(shù)是用來表征管子性能和適用范圍的參考數(shù)據(jù)。

（1）電流放大系數(shù)β：是表示三極管電流放大能力的參數(shù)。一般要求在20～200之間，β值太大的管子工作不穩(wěn)定。三極管的主要參數(shù)

（2）穿透電流（ICEO）：是指在基極開路、集電結(jié)反向偏置時(shí)，集電極與發(fā)射極之間的反向電流。硅管的ICEO比鍺管小得多，因此硅管的性能更穩(wěn)定。（2）穿透電流（ICEO）：是指在基極開路、集電結(jié)反向偏

（3）極限參數(shù)。

①集電極最大允許電流ICM：集電極電流過大，三極管β值要降低。當(dāng)IC超過ICM后，β將下降到不能允許的程度。（3）極限參數(shù)。

②集電極最大允許耗散功率PCM：集電極電流通過三極管時(shí)引起功耗，主要使集電極發(fā)熱，結(jié)溫升高。當(dāng)功耗超過PCM后，三極管過熱損壞。 ②集電極最大允許耗散功率PCM：集電極電流通過三極管時(shí)引

③反向擊穿電壓U（BR）CEO：它是基極開路時(shí)，加在集電極和發(fā)射極之間的最大允許電壓。電壓超過此值，管子因熱擊穿而損壞。 ③反向擊穿電壓U（BR）CEO：它是基極開路時(shí)，加在集電6.1.2判別三極管的管腳和型號(hào)

三極管在使用前應(yīng)了解它的性能優(yōu)劣，判別它能否符合使用要求。

三極管的測試最好使用晶體管特性圖示儀，也可用萬用表做一些簡單的測試。6.1.2判別三極管的管腳和型號(hào) 三極管在使用前應(yīng)1．基極的判別

將萬用表置于R

×

100

擋或R

×

1k

擋。

假設(shè)三極管的一個(gè)電極為b極，并用黑表筆與假定的b極相連，然后用紅表筆分別與另外兩個(gè)電極相連，如圖6.5所示。1．基極的判別 將萬用表置于R

×

100擋或R

×圖6.5判斷三極管的基極和管型圖6.5判斷三極管的基極和管型

若兩次測得的阻值要么同為大，要么同為小，則所假設(shè)的電極確實(shí)為基極。

若兩次測得的阻值一大一小，則表明假設(shè)的電極并非真正的基極，需將黑表筆所接的管腳調(diào)換一個(gè)，再按上述方法測試。

用此方法可確定三極管的基極和管型，如表6.3所示。 若兩次測得的阻值要么同為大，要么同為小，則所假設(shè)的電表6.3 用萬用表判別三極管的基極和管型表6.3 用萬用表判別三極管的基極和管型2．發(fā)射極、集電極的判別

在基極確定后，可接著判別發(fā)射極e和集電極c。

以NPN型三極管為例：將萬用表的黑表筆和紅表筆分別接觸兩個(gè)待定的電極，然后用手指捏緊黑表筆和b極（不能將兩極短路，即相當(dāng)于一個(gè)電阻），觀察表針的擺動(dòng)幅度，如圖6.6所示。2．發(fā)射極、集電極的判別 在基極確定后，可接著判別發(fā)射圖6.6判斷三極管的

發(fā)射極和集電極圖6.6判斷三極管的

發(fā)射極和集電極

然后將黑、紅表筆對(duì)調(diào)，重測一次。

比較兩次表針擺動(dòng)幅度，擺幅大的一次，黑表筆所接管腳為c極，紅表筆所接管腳為e極。

若為PNP型三極管，上述方法中將黑、紅表筆對(duì)換即可。 然后將黑、紅表筆對(duì)調(diào)，重測一次。3．電流放大系數(shù)β的估計(jì)

選用帶hFE測試功能的萬用表（如MF-47型），將轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至ADJ擋，把紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器使指針指在hFE的最大值，然后再把轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至hFE擋，斷開兩表筆，最后把三極管的管腳（按NPN型和PNP型）插入測試插座，讀數(shù)即可。3．電流放大系數(shù)β的估計(jì) 選用帶hFE測試功能的萬用表

拓展與延伸三極管的特性曲線

共射放大電路中的三極管有兩個(gè)輸入端、兩個(gè)輸出端，如圖6.7所示。

輸入端的電流IB與輸入端電壓UBE的關(guān)系稱為三極管的輸入特性；輸出端的電流IC與輸出端電壓UCE的關(guān)系稱為三極管的輸出特性。

拓展與延伸三極管的特性曲線

輸入特性和輸出特性統(tǒng)稱為三極管的特性，均可用特性曲線表示。

一般特性曲線可由晶體管特性圖示儀測得。 輸入特性和輸出特性統(tǒng)稱為三極管的特性，均可用特性曲圖6.7三極管共射極電路圖6.7三極管共射極電路1．輸入特性曲線

如圖6.8所示的輸入特性曲線，是在輸出電壓UCE為定值時(shí)，IB與UBE之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的曲線。

三極管的輸入特性曲線與二極管的伏安特性曲線正向部分相似。

當(dāng)UBE很小時(shí)，IB

=

0，三極管正向截止。1．輸入特性曲線 如圖6.8所示的輸入特性曲線，是在輸

當(dāng)UBE大于門坎電壓（硅管為0.5V，鍺管為0.2V）后，三極管開始導(dǎo)通，產(chǎn)生IB。

正常導(dǎo)通時(shí)，硅管的導(dǎo)通電壓約為0.7V，鍺管約為0.3V。

當(dāng)UBE大于門坎電壓（硅管為0.5V，鍺管為0.2V圖6.8輸入特性曲線圖6.8輸入特性曲線2．輸出特性曲線

如圖6.9所示的輸出特性曲線，是在基極電流IB為某一定值時(shí)，集電極電流IC與集電極電壓UCE之間的關(guān)系，每一個(gè)IB值對(duì)應(yīng)一根曲線，故輸出特性曲線是一族曲線。

輸出特性曲線可分為3個(gè)區(qū)域：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。2．輸出特性曲線 如圖6.9所示的輸出特性曲線，是在基圖6.9三極管的輸出特性曲線圖圖6.9三極管的輸出特性曲線圖

（1）截止區(qū)：由IB

=

0曲線與橫坐標(biāo)軸所圍的區(qū)域是截止區(qū)。此時(shí)三極管內(nèi)部各極開路，發(fā)射結(jié)反偏或零偏，集電結(jié)反偏。

（1）截止區(qū)：由IB

=

0曲線與橫坐標(biāo)軸所圍的區(qū)域是截止

（2）放大區(qū)：在放大區(qū)，IC受到IB的控制，即IC

=

βIB，具有電流放大作用。此時(shí)三極管的發(fā)

射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。

（3）飽和區(qū)：在飽和區(qū)，三極管的IC不隨IB的

增大而變化。三極管飽和時(shí)的UCE值稱為飽和

壓降，記為UCES，一般很小，硅管的UCES≈0.3V，鍺管的UCES≈0.1V。此時(shí)三極管的發(fā)射結(jié)和集

電結(jié)都處于正偏狀態(tài)。（2）放大區(qū)：在放大區(qū)，IC受到IB的控制，即IC

=

在模擬電路中三極管處于“放大”狀態(tài)，工作于放大區(qū)；在數(shù)字電路中三極管處于“開關(guān)”狀態(tài)，工作于飽和區(qū)與截止區(qū)。 在模擬電路中三極管處于“放大”狀態(tài)，工作于放大區(qū)；在6.2認(rèn)識(shí)基本放大電路

所謂放大電路，就是把微弱的電信號(hào)（電流、電壓或功率）轉(zhuǎn)變?yōu)檩^強(qiáng)的電信號(hào)的電子電路。

在日常生活和生產(chǎn)領(lǐng)域中，往往要求用微弱的電信號(hào)去控制較大功率的負(fù)載，如空調(diào)器的感溫頭（傳感器）能使溫度信號(hào)產(chǎn)生微弱的電信號(hào)，經(jīng)過放大電路放大后去控制大功率壓縮機(jī)的工作，最終控制溫度。6.2認(rèn)識(shí)基本放大電路 所謂放大電路，就是把微弱的6.2.1連接單管共射放大電路圖6.11單管共射放大電路及分立元件插接圖6.2.1連接單管共射放大電路圖6.11單管共射放大6.2.2測試放大電路的波形和參數(shù)放大電路中各元器件的作用

電路仍如圖6.11所示，其中各元器件的作用如下。

（1）三極管VT：放大電路的核心器件，具有電流放大作用和能量轉(zhuǎn)換作用。6.2.2測試放大電路的波形和參數(shù)放大電路中各元器件的作

（2）直流電源VCC：一方面給放大電路提供能源；另一方面保證發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，使三極管工作在放大狀態(tài)。

（3）集電極直流電阻RC：把三極管的電流放大作用轉(zhuǎn)換為電壓放大的形式。

（4）耦合電容C1、C2：一方面耦合交流信號(hào)；另一方面將三極管與信號(hào)源、負(fù)載的直流靜態(tài)工作點(diǎn)分開。（2）直流電源VCC：一方面給放大電路提供能源；另一方面保

（5）RB1、RB2：給三極管的基極提供合適的偏置電流。

（6）RE：引入直流負(fù)反饋，穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。

（7）CE：提供交流信號(hào)的通道，減少信號(hào)放大過程中的損耗。（5）RB1、RB2：給三極管的基極提供合適的偏置電流。放大電路的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)及其參數(shù)1．靜態(tài)及其參數(shù)

靜態(tài)—放大電路接通電源但沒有信號(hào)輸入的狀態(tài)。

靜態(tài)工作點(diǎn)Q

—靜態(tài)時(shí)三極管直流電壓UBE、UCE和對(duì)應(yīng)的直流電流IB、IC等參數(shù)的統(tǒng)稱，分別記作UBEQ、IBQ、UCEQ和ICQ，其波形如圖6.12中所示。放大電路的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)及其參數(shù)圖6.12放大電路圖6.12放大電路2．動(dòng)態(tài)及其參數(shù)

動(dòng)態(tài)—在放大電路的輸入端加入交流信號(hào)時(shí)的狀態(tài)。

動(dòng)態(tài)時(shí)電路中的各電壓、電流量都隨輸入信號(hào)變化，此時(shí)，加在三極管B、E兩極間的是直流電壓量UBEQ和交流信號(hào)量ui兩種電壓量的疊加，記為uBE，其波形具有單向脈動(dòng)性。2．動(dòng)態(tài)及其參數(shù) 動(dòng)態(tài)—在放大電路的輸入端加入交流信號(hào)

由于uBE的作用，將產(chǎn)生另一個(gè)脈動(dòng)直流電流iB流過輸入回路。 iB流經(jīng)三極管時(shí)被放大成較大的電流iC，在 C、E兩極之間將得到放大的電壓信號(hào)uCE，它們也都具有單向脈動(dòng)性。

由于隔直電容C2的作用，uCE的直流量被阻隔，只有交流分量通過C2，形成輸出電壓uo，這正是希望得到的放大的電壓信號(hào)，如圖6.13所示。 由于uBE的作用，將產(chǎn)生另一個(gè)脈動(dòng)直流電流iB流過輸圖6.13放大電路中的動(dòng)態(tài)波形圖6.13放大電路中的動(dòng)態(tài)波形

輸入放大電路的是交流電壓信號(hào)，輸出的也是交流電壓信號(hào)，其幅度被放大，而流經(jīng)三極管的仍是直流電（脈動(dòng)直流電），完成交直流分離的是電容器C1、C2。

對(duì)輸入、輸出信號(hào)來說，直流量僅是一種運(yùn)載工具，信號(hào)被運(yùn)載進(jìn)入放大電路，從直流電源中吸取能量，得以放大后離開直流量，輸出至負(fù)載。

輸入放大電路的是交流電壓信號(hào)，輸出的也是交流電壓信號(hào)

注意 1．為了使放大電路不失真地放大信號(hào)，放大電路必須建立合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。 2．放大電路輸出的交流信號(hào)uo與輸入信號(hào)ui的波形是反相的。 3．在交流放大電路中同時(shí)存在著直流分量和交流分量兩種成分。 注意

為了便于討論，對(duì)放大過程中各量的符號(hào)作如下規(guī)定：用大寫U、I加大寫的下標(biāo)表示直流電壓、電流分量，如UBE、IB、UCE、IC等；用小寫的u、i加小寫下標(biāo)表示交流信號(hào)各分量，如ui、ib、uce等；用小寫的u、i加大寫下標(biāo)表示總量，即交、直流的疊加量，如uBE、iB、uCE等。因此上述放大電路中各量的關(guān)系為 為了便于討論，對(duì)放大過程中各量的符號(hào)作如下規(guī)定：用大uBE

=

UBEQ

+

ube

=

UBEQ

+

uiiB

=

IBQ

+

ibiC

=

ICQ

+

icuCE

=

UCEQ

+

uce

=

UCEQ

+

uo

描述放大電路基本性能的指標(biāo)主要有：電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。uBE

=

UBEQ

+

ube

=

UBEQ

+

ui

（1）電壓放大倍數(shù)Au：反映放大電路對(duì)信號(hào)的放大能力。定義為輸出電壓有效值與輸入電壓有效值之比，即 Au

=

Uo/Ui

式中，Uo、Ui分別為輸出交流電壓uo、輸入交流電壓ui的有效值。（1）電壓放大倍數(shù)Au：反映放大電路對(duì)信號(hào)的放大能力。定義

（2）輸入電阻ri和輸出電阻ro：輸入電阻ri是撇開信號(hào)源從放大電路的輸入端看進(jìn)去，放大電路對(duì)輸入信號(hào)所呈現(xiàn)的等效動(dòng)態(tài)電阻。（2）輸入電阻ri和輸出電阻ro：輸入電阻ri是撇開信號(hào)源

輸出電阻ro是撇開負(fù)載電阻RL從放大電路的輸出端看進(jìn)去的等效動(dòng)態(tài)電阻。

一般情況下，放大電路的輸入電阻大，有利于減小信號(hào)源的負(fù)擔(dān)；放大電路的輸出電阻小，有利于提高帶負(fù)載的能力。 輸出電阻ro是撇開負(fù)載電阻RL從放大電路的輸出端看

用測量電壓的方法可以解決。用萬用表測量VC或VE，則ICQ≈IEQ

=

VE/RE或ICQ

=

(VCC

VC)/RC。 用測量電壓的方法可以解決。用萬用表測量VC或VE，則6.2.3認(rèn)識(shí)放大電路的性能特點(diǎn)

通過電路分析可以認(rèn)識(shí)電路的性能特點(diǎn)。

放大電路分析分為直流分析和交流分析，直流分析的是放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q，在直流通路上進(jìn)行；交流分析的是放大電路的性能指標(biāo)（Au、ri、ro等），在交流通路進(jìn)行。6.2.3認(rèn)識(shí)放大電路的性能特點(diǎn) 通過電路分析可以直流通路和交流通路

在放大電路中，同時(shí)存在著直流分量和交流分量兩種成分。

直流信號(hào)的通道稱為直流通路，交流信號(hào)的通道稱為交流通路。直流通路和交流通路

直流通路和交流通路的畫法如下：

畫直流通路時(shí)，把電容器視為開路，電感器視為短路，其他不變；畫交流通路時(shí)，把電容器和電源都短路成一條直線。 直流通路和交流通路的畫法如下：放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q的求法

在圖6.14（b）所示的直流通路中，忽略基極電流IBQ，則電路靜態(tài)工作點(diǎn)為放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q的求法6.2.4觀測靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大電路性能的影響

靜態(tài)工作點(diǎn)選得合適，放大電路才能正常地放大信號(hào)，否則就產(chǎn)生所謂的失真。

靜態(tài)工作點(diǎn)選得過高（ICQ過大），放大電路將產(chǎn)生飽和失真（uo波形下平頂）；靜態(tài)工作點(diǎn)選得過低（ICQ過?。糯箅娐穼a(chǎn)生截止失真（uo波形上平頂），分別如圖6.17（a）、（b）、（c）所示。6.2.4觀測靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大電路性能的影響 靜態(tài)圖6.17靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)信號(hào)輸出波形的影響圖6.17靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)信號(hào)輸出波形的影響

調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)的方法很簡單，只需調(diào)節(jié)上偏置電阻Rb1，就能改變IBQ、ICQ和UCEQ的值。 調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)的方法很簡單，只需調(diào)節(jié)上偏置電阻Rb1

失真情況由波形判斷，應(yīng)根據(jù)輸入波形來分析。

對(duì)于NPN型三極管組成的放大器，若是在輸入電壓波形的正半周失真，則為飽和失真；若是在輸入電壓波形的負(fù)半周失真，則為截止失真。 失真情況由波形判斷，應(yīng)根據(jù)輸入波形來分析。

如圖6.18所示，放大電路輸出電壓的負(fù)半周失真，由于共射電路的倒相作用也就是輸入波形的正半周時(shí)產(chǎn)生了失真，為飽和失真。 如圖6.18所示，放大電路輸出電壓的負(fù)半周失真，由圖6.18放大電路產(chǎn)生飽和失真圖6.18放大電路產(chǎn)生飽和失真

拓展與延伸Ai、AP和增益G

衡量放大電路的指標(biāo)不僅僅是電壓放大倍數(shù)Au，還有電流放大倍數(shù)Ai，功率放大倍數(shù)AP。

有時(shí)放大倍數(shù)Au、Ai和AP的數(shù)值很大，不便于運(yùn)算，采用增益來表示放大器的放大能力，可方便地解決問題。 拓展與延伸Ai、AP和增益G

（1）電流放大倍數(shù)Ai：是放大器輸出電流有效值Io與輸入電流有效值Ii的比值，即（1）電流放大倍數(shù)Ai：是放大器輸出電流有效值Io與輸入電

（2）功率放大倍數(shù)AP：是放大器輸出功率Po與輸入功率Pi的比值，即（2）功率放大倍數(shù)AP：是放大器輸出功率Po與輸入功率Pi

由于Po

=

UoIo，Pi

=

UiIi，故

（3）增益G：放大倍數(shù)采用對(duì)數(shù)表示稱為增益G，其單位一般取分貝（dB）。 由于Po

=

UoIo，Pi

=

UiIi，故

在電信工程中，對(duì)應(yīng)3種放大倍數(shù)的增益分別為功率增益

GP

=

10lgAP

(dB)電壓增益

Gu

=

20lgAu

(dB)電流增益

Gi

=

20lgAi

(dB) 在電信工程中，對(duì)應(yīng)3種放大倍數(shù)的增益分別為

例如，電壓放大倍數(shù)Au

=

100，則Gu

=

20lg100

=

40(dB)。

另外，采用增益可將乘、除法運(yùn)算簡化為簡單的加、減法運(yùn)算。 例如，電壓放大倍數(shù)Au

=

100，則Gu

=

206.3認(rèn)識(shí)負(fù)反饋放大電路6.3.1連接負(fù)反饋放大電路，認(rèn)識(shí)反饋概念圖6.19電壓串聯(lián)負(fù)反饋實(shí)驗(yàn)電路圖6.3認(rèn)識(shí)負(fù)反饋放大電路6.3.1連接負(fù)反饋放大電路反饋的類型及其判別法1．反饋

反饋是指從放大電路的輸出端把輸出信號(hào)的一部分或全部通過一定的方式送回到放大電路輸入端的過程，如圖6.20所示。反饋的類型及其判別法圖6.20反饋放大器的組成圖6.20反饋放大器的組成2．反饋的類型

反饋主要分為3大類。

（1）正反饋和負(fù)反饋。凡反饋信號(hào)起到增強(qiáng)輸入信號(hào)作用的叫做正反饋，凡反饋信號(hào)起到削弱輸入信號(hào)作用的稱為負(fù)反饋。判別正反饋、負(fù)反饋的方法是瞬時(shí)極性法，即先假設(shè)某一瞬時(shí)，輸入信號(hào)極性為“+”，經(jīng)過一系列反饋再到輸入端，若為“+”，則加強(qiáng)輸入信號(hào)，為正反饋，反之為負(fù)反饋。2．反饋的類型 反饋主要分為3大類。

（2）電壓反饋和電流反饋。在放大電路的輸出端，凡反饋信號(hào)取自輸出電壓并與輸出電壓成正比的是電壓反饋，凡反饋信號(hào)取自輸出電流并與輸出電流成正比的是電流反饋。判別電壓反饋、電流反饋的方法是把放大電路的輸出端短路，反饋信號(hào)因而消失的為電壓反饋，不消失的為電流反饋，如圖6.21所示。（2）電壓反饋和電流反饋。在放大電路的輸出端，凡反饋信號(hào)取圖6.21電壓反饋和電流反饋框圖圖6.21電壓反饋和電流反饋框圖

（3）串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。在放大電路的輸入端，串聯(lián)反饋是指反饋信號(hào)uf與輸入信號(hào)ui串聯(lián)相加（減）后，作為放大電路的凈輸入電壓信號(hào)

；并聯(lián)反饋是指反饋電流if與輸入電流ii并聯(lián)相加（減）后，作為放大電路的凈輸入電流信號(hào)

。判別串聯(lián)反饋、并聯(lián)反饋的方法是把放大電路的輸入端短路，反饋信號(hào)被短路掉的為并聯(lián)反饋，反饋信號(hào)沒有被短路掉的為串聯(lián)反饋，如圖6.22所示。（3）串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。在放大電路的輸入端，串聯(lián)反饋是指（a）串聯(lián)反饋（b）并聯(lián)反饋圖6.22串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋框圖

（a）串聯(lián)反饋6.3.2驗(yàn)證負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響

低頻小信號(hào)放大器正常工作時(shí)，ICQ一般為1～3mA，UCEQ為幾伏的電壓。

接入負(fù)反饋后，電壓放大倍數(shù)要降低。6.3.2驗(yàn)證負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響 低頻小信負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響（1）放大倍數(shù)將下降，但穩(wěn)定性得到提高。（2）改善了輸出波形，減小了非線性失真。負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響

（3）展寬了通頻帶。放大電路對(duì)各種頻率的信號(hào)放大能力并非相同，在其性能不降低的情況下，有一個(gè)頻率的范圍，稱為通頻帶。引入負(fù)反饋后，放大電路通頻帶加寬。

另外，負(fù)反饋還可以穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)和改變放大電路的輸入、輸出電阻。（3）展寬了通頻帶。放大電路對(duì)各種頻率的信號(hào)放大能力并非相電路的穩(wěn)壓過程

當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，引起ICQ增大，由于IEQ≈ICQ，所以IEQ也增大，導(dǎo)致發(fā)射極電位UEQ

=

IEQRE上升，而基極電位不變，使UBEQ減小，IBQ也減小，從而遏制了集電極電流ICQ的增加。穩(wěn)壓過程用符號(hào)式表示如下：T（溫度）↑→ICQ↑→IEQ↑→UEQ↑→UBEQ↓→IBQ↓→ICQ↓電路的穩(wěn)壓過程6.3.3連接射極輸出器并分析其性能

前面所講的放大電路是從集電極輸出，為共射極接法。

而射極輸出器是從發(fā)射極輸出，為共集電極接法。

射極輸出器是一個(gè)很重要的放大電路，應(yīng)用非常廣泛。6.3.3連接射極輸出器并分析其性能 前面所講的放射極輸出器的電路結(jié)構(gòu)和反饋類型

如圖6.25（a）所示電路中，三極管的集電極直接接直流電源，輸出信號(hào)uo由發(fā)射極電阻RE兩端引出。

射極輸出器的直流通路和交流通路如圖6.25（b）、（c）所示。

交流信號(hào)的輸入電路與輸出電路是以集電極為公共端，故稱之為共集電極放大電路。射極輸出器的電路結(jié)構(gòu)和反饋類型圖6.25共集電極放大電路圖6.25共集電極放大電路

射極輸出器是一個(gè)電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路。

其反饋信號(hào)uf就是uo，是把輸出電壓的全部反饋疊加至放大電路的輸入端。 射極輸出器是一個(gè)電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路。射極輸出器的性能分析1．靜態(tài)分析

在圖6.25（b）所示的直流通路中，基極回路列出如下方程： VCC

=

IBQRB

+

UBEQ

+

IEQRE

=

IBQRB

+

UBEQ

+

(1

+

β)IBQRE

整理后得射極輸出器的性能分析

而 ICQ

=

βIBQ UCEQ

=

VCC

ICQRE

故射極輸出器的靜態(tài)工作點(diǎn)由以上公式給出。 而2．動(dòng)態(tài)分析

（1）電壓放大倍數(shù)Au：

因?yàn)?/p>

ui

=

ube

+

uo（ube很?。?/p>

所以

ui≈uo

故

（但略小于1）。

上式表明uo與ui同相位，且大小近似相等。2．動(dòng)態(tài)分析（1）電壓放大倍數(shù)Au：

（2）輸入電阻ri：ri是從交流通路的輸入端看進(jìn)去的電阻，經(jīng)推導(dǎo)為ri

=

[rbe

+

(1

+

β)]∥RB≈(1

+

β)∥RB

其中，

=

RE∥RL；ri約等于數(shù)十到數(shù)百千歐，比共射放大電路的輸入電阻（約為1kΩ）大得多。（2）輸入電阻ri：ri是從交流通路的輸入端看進(jìn)去的電阻，

（3）輸出電阻ro：ro是從交流通路的輸出端看進(jìn)去的電阻，經(jīng)推導(dǎo)為 ro約為十幾歐到幾十歐，比共射放大電路的輸出電阻（約幾千歐）小得多。（3）輸出電阻ro：ro是從交流通路的輸出端看進(jìn)去的電阻，

射極輸出器的特性歸納為：電壓放大倍數(shù)略小于1，電壓跟隨性好，輸入阻抗高、輸出阻抗低，而且具有一定的電流放大能力和功率放大能力。 射極輸出器的特性歸納為：電壓放大倍數(shù)略小于1，電壓射極輸出器的用途

在多級(jí)放大器中，射極輸出器可作為輸入級(jí)，以減輕信號(hào)源的負(fù)擔(dān)；也可作為輸出級(jí)，提高帶負(fù)載的能力；還可以作為放大器的中間隔離級(jí)，減小后級(jí)對(duì)前級(jí)電路的影響；另外，還可以用作阻抗變換器。射極輸出器的用途

拓展與延伸反饋的另一種判別法

判別反饋除了用“短路法”以外，還可以用“兩點(diǎn)法”，這種方法主要用來判別電壓、電流反饋和并聯(lián)、串聯(lián)反饋。

三極管的3個(gè)電極中b、e均可作為信號(hào)輸入端，c、e均可作為輸出端。 拓展與延伸反饋的另一種判別法

如果輸出信號(hào)uo、反饋信號(hào)uf是從c、e極中同一點(diǎn)（如c極）取出，則反饋為電壓反饋；從兩點(diǎn)取出（如uo從c極取，uf從e極?。瑒t為電流反饋。

同樣，輸入信號(hào)ui、反饋信號(hào)uf從三極管b、e極中同一點(diǎn)（如b極）加入，則反饋為并聯(lián)反饋；從兩點(diǎn)加入（如ui從b極加入，uf從e極加入），則為串聯(lián)反饋（見圖6.27）。 如果輸出信號(hào)uo、反饋信號(hào)uf是從c、e極中同一點(diǎn)（電壓反饋：D—c2，C—c2或D—e2，C—e2。電流反饋：D—c2，C—e2或D—e2，C—c2并聯(lián)反饋：A—b1，B—b1或A—e1，B—e1。串聯(lián)反饋：A—b1，B—e1或A—e1，B—b1。電壓反饋：D—c2，C—c2或D—e2，C—e2。圖6.27兩點(diǎn)法判別反饋類型圖6.27兩點(diǎn)法判別反饋類型

為了便于大家記憶和掌握，特編寫了如下口訣。

一點(diǎn)出為壓，兩點(diǎn)出為流。

一點(diǎn)入為并，兩點(diǎn)入為串。

并入阻小，串入阻大。

壓出阻小，流出阻大。

壓穩(wěn)壓，流穩(wěn)流。 為了便于大家記憶和掌握，特編寫了如下口訣。

即并聯(lián)反饋使輸入電阻減小，串聯(lián)反饋使輸入電阻增大，電壓反饋使輸出電阻減小，電流反饋使輸出電阻增大，電壓反饋穩(wěn)定輸出電壓，電流反饋穩(wěn)定輸出電流。 即并聯(lián)反饋使輸入電阻減小，串聯(lián)反饋使輸入電阻增大，電

注意

上述口訣只適用于負(fù)反饋情況。 注意6.4認(rèn)識(shí)集成運(yùn)算放大電路

在工業(yè)自動(dòng)化控制中，經(jīng)常遇到一類變化極其緩慢（即變化頻率接近于零）或者是極性固定的直流信號(hào)，這類信號(hào)的放大不能采用阻容耦合放大電路。

為此，人們采用集成電路技術(shù)，制造出一種能放大直流信號(hào)的放大電路—集成運(yùn)算放大電路（簡稱集成運(yùn)放）。6.4認(rèn)識(shí)集成運(yùn)算放大電路 在工業(yè)自動(dòng)化控制中，經(jīng)6.4.1了解集成運(yùn)算放大電路的外部特性集成運(yùn)放的主要參數(shù)

（1）開環(huán)電壓放大倍數(shù)Auo：指無外加反饋時(shí)，集成運(yùn)放本身的差模放大倍數(shù)，它體現(xiàn)運(yùn)放器件的放大能力，一般為104～107。6.4.1了解集成運(yùn)算放大電路的外部特性集成運(yùn)放的主要參

（2）開環(huán)輸入電阻ri：指差模輸入時(shí)，運(yùn)放

無外加反饋時(shí)的輸入電阻，一般在幾十千歐至幾十兆歐范圍，ri大的運(yùn)放性能好。

（3）開環(huán)輸出電阻ro：指運(yùn)放無外加反饋回

路時(shí)的輸出電阻，一般為20～200Ω，ro小的運(yùn)放帶負(fù)載能力強(qiáng)。（2）開環(huán)輸入電阻ri：指差模輸入時(shí)，運(yùn)放

（4）開環(huán)頻帶寬度BW：反映無反饋時(shí)，運(yùn)放有效地放大信號(hào)的頻率范圍，一般在幾千赫至幾百千赫。

（4）開環(huán)頻帶寬度BW：反映無反饋時(shí)，運(yùn)放有效地放大信號(hào)的集成運(yùn)放的主要理想特性

根據(jù)集成運(yùn)算放大電路參數(shù)的主要特點(diǎn)，常常將它理想化為一個(gè)放大器模型，其具有以下理想特性。（1）開環(huán)電壓放大倍數(shù)Auo為無窮大。（2）開環(huán)輸入電阻ri為無窮大。（3）開環(huán)輸出電阻ro為0。（4）開環(huán)頻帶寬度BW為無窮大。集成運(yùn)放的主要理想特性

理想集成運(yùn)放的兩個(gè)重要推論（見圖6.30）。

（1）虛斷：指運(yùn)算放大電路的兩個(gè)輸入端上的電流等于零，即I+

=

I

=

0（好像運(yùn)放兩輸入端在內(nèi)部是斷開的），這是由于運(yùn)放的輸入電阻ri

所致。（2）虛短：指運(yùn)放的兩個(gè)輸入端的電壓為零，即uA

=

uB。推導(dǎo)如下： 理想集成運(yùn)放的兩個(gè)重要推論（見圖6.30）。

因?yàn)?/p>

所以

uB

uA0

故

uA

=

uB

由此可見，兩個(gè)輸入端之間與短路相似。 因?yàn)?.4.2加法器電路的組裝與測試

在反相輸入比例運(yùn)算放大電路的反相輸入端加多個(gè)輸入信號(hào)，就構(gòu)成了加法比例運(yùn)算放大電路（簡稱加法器），加法器在電子線路中應(yīng)用相當(dāng)廣泛。6.4.2加法器電路的組裝與測試 在反相輸入比例運(yùn)推導(dǎo)加法器電路的輸出與輸入的關(guān)系

在圖6.33所示的加法器電路中，uI1、uI2和uI3是3路輸入信號(hào)，電阻R4稱為平衡電阻，其值為R4

=

R1//R2//R3//Rf。推導(dǎo)加法器電路的輸出與輸入的關(guān)系圖6.33加法運(yùn)算電路圖6.33加法運(yùn)算電路因?yàn)?/p>

ii

+

if

=

i1

+

i2

+

i3而

因?yàn)? ii

+

if

=

i1

+

i2

+

i3ii

=

0（虛斷）所以

又因?yàn)樘摰?，即uA

=

uB

=

0所以

ii

=

0（虛斷）

故加法器的一般公式為

當(dāng)R1

=

R2

=

R3

=

Rf時(shí)，上式為 uo

=

?

(ui1

+

ui2

+

ui3)

由此可見，電路輸出正比于各輸入電壓之和，故為加法器。 故加法器的一般公式為

由于制造原因，集成運(yùn)算放大電路在使用時(shí)，存在所謂的“零點(diǎn)”問題，即在其輸入端不加信號(hào)時(shí)，輸出端的信號(hào)也不為零，因此集成運(yùn)算放大電路使用時(shí)需要調(diào)零。

一般將其輸入端對(duì)地短路，使其無輸入信號(hào)（即處于靜態(tài)），調(diào)節(jié)電位器使輸出電壓為零。 由于制造原因，集成運(yùn)算放大電路在使用時(shí)，存在