南京工業(yè)大學(xué) 電工電子學(xué)C ch4 分立元件放大電路

1、2021-6-20電工電子學(xué)B 分立元件放大電路 南京工業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電子系南京工業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電子系 第四章 2021-6-20電工電子學(xué)B 1、半導(dǎo)體器件、半導(dǎo)體器件 2、基本放大電路、基本放大電路 3、放大電路中靜態(tài)工作點的穩(wěn)定、放大電路中靜態(tài)工作點的穩(wěn)定 4、共集電極放大電路、共集電極放大電路 5、多級放大電路、多級放大電路 第四章第四章 分立元件放大電路分立元件放大電路 2021-6-20電工電子學(xué)B 基本要求基本要求 理解半導(dǎo)體二極管、穩(wěn)壓二極管、理解半導(dǎo)體二極管、穩(wěn)壓二極管、 晶體三極管和晶體三極管和MOS場效應(yīng)管的工作原理場效應(yīng)管的工作原理 和主要參數(shù)；理解

2、放大電路的基本性能和主要參數(shù)；理解放大電路的基本性能 指標(biāo)；掌握共射極、共集電極單管放大指標(biāo)；掌握共射極、共集電極單管放大 電路靜態(tài)工作點的作用和微變等效電路電路靜態(tài)工作點的作用和微變等效電路 的分析方法；了解多級放大的概念。的分析方法；了解多級放大的概念。 2021-6-20電工電子學(xué)B 重點重點 理解半導(dǎo)體二極管、穩(wěn)壓二極管、晶體理解半導(dǎo)體二極管、穩(wěn)壓二極管、晶體 三極管三極管 的工作原理和主要參數(shù)；理解放的工作原理和主要參數(shù)；理解放 大電路的基本性能指標(biāo)；掌握共射極的大電路的基本性能指標(biāo)；掌握共射極的 微變等效電路分析方法微變等效電路分析方法 。 難點難點 PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕⒆兊刃щ?/p>

3、路分析結(jié)的單向?qū)щ娦?，微變等效電路分?方法。方法。 2021-6-20電工電子學(xué)B 第一節(jié)第一節(jié) 半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件 PN PN結(jié)結(jié) 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 晶體三極管晶體三極管 場效應(yīng)管場效應(yīng)管 2021-6-20電工電子學(xué)B 一、一、PNPN結(jié)結(jié) 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 PNPN結(jié)的形成結(jié)的形成 PNPN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?2021-6-20電工電子學(xué)B 半導(dǎo)體半導(dǎo)體: 導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料稱導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料稱 為半導(dǎo)體。最常用的半導(dǎo)體為硅和鍺。為半導(dǎo)體。最常用的半導(dǎo)體為硅和鍺。 1 1、本征半導(dǎo)體、本征半導(dǎo)體 半導(dǎo)體導(dǎo)電

4、性能的特點半導(dǎo)體導(dǎo)電性能的特點: 熱敏性熱敏性: :溫度升高導(dǎo)電能力增強；溫度升高導(dǎo)電能力增強； 光敏性光敏性: :光照增強導(dǎo)電能力增強；光照增強導(dǎo)電能力增強； 摻雜后導(dǎo)電能力劇增。摻雜后導(dǎo)電能力劇增。 2021-6-20電工電子學(xué)B 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體: 完全純凈、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。完全純凈、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。 本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能: (1)在絕對在絕對0度和沒有外界影響時度和沒有外界影響時, 共價鍵中的價共價鍵中的價 電子被束縛很緊電子被束縛很緊,本征半導(dǎo)體中無載流子的存在本征半導(dǎo)體中無載流子的存在, 具有絕緣體的性能。具有絕緣體的性能。 (2)在常溫下（溫度

5、升高）使一些價電子獲得足夠在常溫下（溫度升高）使一些價電子獲得足夠 的能量而脫離共價鍵的束縛，成為的能量而脫離共價鍵的束縛，成為自由電子自由電子，同，同 時共價鍵上留下一個空位，稱為時共價鍵上留下一個空位，稱為空穴空穴-本征激發(fā)本征激發(fā). 2021-6-20電工電子學(xué)B 本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。 +4+4 +4+4 自由電子自由電子 空穴空穴 束縛電子束縛電子 2021-6-20電工電子學(xué)B 2 2、雜質(zhì)半導(dǎo)體、雜質(zhì)半導(dǎo)體 本征半導(dǎo)體由于載流子數(shù)量極少，因此本征半導(dǎo)體由于載流子數(shù)量極少，因此 導(dǎo)電能力很低。導(dǎo)電能力很低。 摻入有用雜質(zhì)的半

6、導(dǎo)體叫雜質(zhì)半導(dǎo)體。摻入有用雜質(zhì)的半導(dǎo)體叫雜質(zhì)半導(dǎo)體。 N N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 2021-6-20電工電子學(xué)B 返回返回 2021-6-20電工電子學(xué)B 2021-6-20電工電子學(xué)B 3、PN結(jié)的形成結(jié)的形成 多子的擴散運動多子的擴散運動 內(nèi)電場內(nèi)電場E 少子的漂移運動少子的漂移運動 濃度濃度 差差 P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 空間電荷區(qū)空間電荷區(qū) 空間電荷區(qū)也稱空間電荷區(qū)也稱 PN 結(jié)結(jié) 2021-6-20電工電子學(xué)B PN結(jié)的形成: 當(dāng)型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體結(jié)

7、合在當(dāng)型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體結(jié)合在 一起的時侯，由于交界面處存在載流子一起的時侯，由于交界面處存在載流子 濃度的差異濃度的差異多子擴散多子擴散產(chǎn)生產(chǎn)生空間電荷空間電荷 區(qū)區(qū)和和內(nèi)電場內(nèi)電場內(nèi)電場阻礙多子擴散，有內(nèi)電場阻礙多子擴散，有 利少子漂移利少子漂移. 當(dāng)擴散運動和漂移運動達到動態(tài)平當(dāng)擴散運動和漂移運動達到動態(tài)平 衡時，交界面形成穩(wěn)定的空間電荷區(qū)，衡時，交界面形成穩(wěn)定的空間電荷區(qū)， 即結(jié)。即結(jié)。 2021-6-20電工電子學(xué)B 4、PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?PN 結(jié)加正向電壓（正向偏置，結(jié)加正向電壓（正向偏置，P 接正、接正、N接接 負負 ）時，）時， PN 結(jié)處于正向?qū)顟B(tài)，結(jié)處于

8、正向?qū)顟B(tài)，PN 結(jié)正結(jié)正 向電阻較小，正向電流較大。向電阻較小，正向電流較大。 PN 結(jié)加反向電壓（反向偏置，結(jié)加反向電壓（反向偏置，P接負、接負、N接正接正 ） 時，時， PN 結(jié)處于反向截止?fàn)顟B(tài)，結(jié)處于反向截止?fàn)顟B(tài)，PN 結(jié)反向電結(jié)反向電 阻較大，反向電流很小。阻較大，反向電流很小。 2021-6-20電工電子學(xué)B 二、半導(dǎo)體二極管二、半導(dǎo)體二極管 二極管的結(jié)構(gòu)和類型二極管的結(jié)構(gòu)和類型 二極管的伏安特性二極管的伏安特性 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù) 二極管的應(yīng)用二極管的應(yīng)用 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管 2021-6-20電工電子學(xué)B 1、二極管的結(jié)構(gòu)和類型、二極管的結(jié)構(gòu)和類型 將將PN結(jié)

9、加上相應(yīng)的電極引線和管殼，就成為結(jié)加上相應(yīng)的電極引線和管殼，就成為 半導(dǎo)體二極管。半導(dǎo)體二極管。 從從P區(qū)引出的電極稱為陽極區(qū)引出的電極稱為陽極 （正極），從（正極），從N區(qū)引出的電極稱為陰極（負區(qū)引出的電極稱為陰極（負 極）。極）。 按結(jié)構(gòu)分二極管有點接觸型和面接觸型兩類。按結(jié)構(gòu)分二極管有點接觸型和面接觸型兩類。 2021-6-20電工電子學(xué)B 圖圖 (c)(c)是二極管的表示符號。是二極管的表示符號。 箭頭方向表示加正向電壓時箭頭方向表示加正向電壓時 的正向電流的方向，逆箭頭的正向電流的方向，逆箭頭 方向表示不導(dǎo)通，體現(xiàn)了二方向表示不導(dǎo)通，體現(xiàn)了二 極管的單向?qū)щ娦阅?，其極管的單向?qū)щ娦阅?/p>

10、，其文文 字符號為字符號為D D （c）符號）符號 2021-6-20電工電子學(xué)B 2、二極管的伏安特性、二極管的伏安特性 二極管的伏安特性是指二極管兩端的二極管的伏安特性是指二極管兩端的 電壓和電壓和流過管子流過管子的電流之間的關(guān)系。二極的電流之間的關(guān)系。二極 管本質(zhì)上是一個管本質(zhì)上是一個PN結(jié)，它具有單向?qū)щ娦?，結(jié)，它具有單向?qū)щ娦裕?分分正向特性正向特性和和反向特性反向特性兩部分。兩部分。 2021-6-20電工電子學(xué)B 2021-6-20電工電子學(xué)B 3、二極管的主要參數(shù)、二極管的主要參數(shù) （1 1）最大整流電流）最大整流電流 IFM 二極管長期使用時所允許通過的最大正向平均電流。二極

11、管長期使用時所允許通過的最大正向平均電流。 （2 2）最高）最高 （3 3）最大）最大 指二極管加最高反向工作電壓時的反向電流。反向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?，電流大，說明管子的單向?qū)щ娦圆睿?受溫度的影響受溫度的影響， 溫度越高反向電流越大。溫度越高反向電流越大。 2021-6-20電工電子學(xué)B 4、二極管的應(yīng)用、二極管的應(yīng)用 二極管的應(yīng)用范圍很廣，主要二極管的應(yīng)用范圍很廣，主要 都是利用它的單向?qū)щ娦詫崿F(xiàn)都是利用它的單向?qū)щ娦詫崿F(xiàn)整流、整流、 檢波、限幅、箝位、開關(guān)、元件保護、檢波、限幅、箝位、開關(guān)、元件保護、 溫度補償?shù)取囟妊a償?shù)取?2

12、021-6-20電工電子學(xué)B 定性分析：定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài)判斷二極管的工作狀態(tài) 導(dǎo)通導(dǎo)通 截止截止 否則，正向管壓降否則，正向管壓降 硅硅0 0.60.7V 鍺鍺0.20.3V 分析方法：分析方法：將二極管斷開，分析二極管兩端電位將二極管斷開，分析二極管兩端電位 的高低或所加電壓的高低或所加電壓UD的正負。的正負。 若若 V陽 陽 V陰陰或 或 UD為正，二極管導(dǎo)通（正向偏置）為正，二極管導(dǎo)通（正向偏置） 若若 V陽 陽 8V 二極管導(dǎo)通，可看作短路二極管導(dǎo)通，可看作短路 uo = 8V ui UD1 VD2 優(yōu)先導(dǎo)通，優(yōu)先導(dǎo)通， VD1截止。截止。 若忽略管壓降，二極管可看作短路

13、，若忽略管壓降，二極管可看作短路，UAB = 0 V VD 6V 12V 3k B A VD2 mA4 3 12 2 D I VD1承受反向電壓為承受反向電壓為6 V 流過流過VD2 的電流為的電流為 例例2 2 2021-6-20電工電子學(xué)B 返回返回 5、穩(wěn)壓二極管、穩(wěn)壓二極管 2021-6-20電工電子學(xué)B Z Z I U Z r Z r 2021-6-20電工電子學(xué)B 三、晶體三極管三、晶體三極管 三極管的結(jié)構(gòu)與類型三極管的結(jié)構(gòu)與類型 三極管的放大原理三極管的放大原理 三極管的特性曲線三極管的特性曲線 三極管的主要參數(shù)三極管的主要參數(shù) 2021-6-20電工電子學(xué)B 結(jié)構(gòu)與類型結(jié)構(gòu)與類

14、型 后一頁后一頁前一頁前一頁 返回返回 2021-6-20電工電子學(xué)B 后一頁后一頁前一頁前一頁 返回返回 2021-6-20電工電子學(xué)B 三極管的連接方式三極管的連接方式: : 方式信號輸入 端 輸出端共同端 共基極發(fā)射極集電極基極 共發(fā)射極基極集電極發(fā)射極 共集電極基極發(fā)射極集電極 2021-6-20電工電子學(xué)B 2 2、電流分配關(guān)系和放大原理、電流分配關(guān)系和放大原理 B E C N N P EB RB EC RC 三極管放大的外部條件三極管放大的外部條件 發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏 從電位的角度看：從電位的角度看： NPN 發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏 VBVE 集電結(jié)反偏集電

15、結(jié)反偏 VCVB 2021-6-20電工電子學(xué)B IB(mA) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 IC(mA)0.001 0.70 1.50 2.30 3.10 3.95 IE(mA)0.001 0.72 1.54 2.36 3.18 4.05 通過實驗及測量結(jié)果，得通過實驗及測量結(jié)果，得 BCE III IC(或或IE)比比IB大得多，大得多，(如如 表中第三、四列數(shù)據(jù)表中第三、四列數(shù)據(jù)) 5.37 04.0 50.1 B C I I 3.38 06.0 30.2 I I B C 2021-6-20電工電子學(xué)B 40 04. 006. 0 50. 130. 2 B C I

16、 I 晶體管的電流放大作用：晶體管的電流放大作用：IB的微小變化可以的微小變化可以 引起引起IC的較大變化的較大變化(第三列與第四列的電流增第三列與第四列的電流增 量比量比)。 實質(zhì)實質(zhì):用一個微小電流的變化去控制一個用一個微小電流的變化去控制一個 較大電流的變化，是較大電流的變化，是電流控制電流的放大電流控制電流的放大 器件。器件。 電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù) 2021-6-20電工電子學(xué)B 小結(jié)：小結(jié)： 在晶體管中，不僅在晶體管中，不僅I IC C比比I IB B大很多；當(dāng)大很多；當(dāng) I IB B有微小變化時還會引起有微小變化時還會引起I IC C的較大變的較大變 化化 晶體管放大的外部條件

17、發(fā)射結(jié)必晶體管放大的外部條件發(fā)射結(jié)必 須正向偏置，集電結(jié)必須反向偏置須正向偏置，集電結(jié)必須反向偏置 晶體管是晶體管是電流控制電流的放大電流控制電流的放大器件器件 2021-6-20電工電子學(xué)B 3 3、 特性曲線特性曲線 三極管的伏安特性反映了三極管電極之間三極管的伏安特性反映了三極管電極之間 電壓和電流的關(guān)系。要正確使用三極管必須了電壓和電流的關(guān)系。要正確使用三極管必須了 解其伏安特性。解其伏安特性。 后一頁后一頁前一頁前一頁 返回返回 輸入特性輸入特性 輸出特性輸出特性 2021-6-20電工電子學(xué)B 實驗線路實驗線路 輸入回路輸入回路 輸出回路輸出回路 EB IC mA A V UCE

18、UBE RB IB EC V 共發(fā)射極電路共發(fā)射極電路 2021-6-20電工電子學(xué)B （1 1） 輸入特性輸入特性 IB( A) UBE(V) 20 40 60 80 0.40.8 UCE 1V 常常數(shù)數(shù) CE U BEB UfI)( 特點特點:非線性非線性 死區(qū)電壓：死區(qū)電壓： 硅管硅管0.50.5V， 鍺管鍺管0.20.2V。 工作壓降：工作壓降： 硅硅U UBE BE 0.6 0.60.7V0.7V 鍺鍺U UBE BE 0.2 0.20.30.3V 2021-6-20電工電子學(xué)B （2 2） 輸出特性輸出特性 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V)3 6912 IB=0 20

19、A 40 A 60 A 80 A 100 A 當(dāng)當(dāng)U UCE CE 大于一 大于一 定的數(shù)值時，定的數(shù)值時， I IC C只與只與I IB B有關(guān)，有關(guān)， 即即I IC C= = I IB B。 常常數(shù)數(shù) B I CEC UfI)( 此區(qū)域滿足此區(qū)域滿足 IC= IB 稱為稱為 線性區(qū)（線性區(qū)（放放 大區(qū)大區(qū)），具），具 有恒流特性。有恒流特性。 2021-6-20電工電子學(xué)B IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V)3 6912 IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A UCE UBE, ,集電結(jié)正集電結(jié)正 偏，偏， IB IC， ，稱為 稱為飽和飽和 區(qū)區(qū)。 此區(qū)此

20、區(qū) 域中域中IC 受受UCE 的影響的影響 較大較大 返回返回 2021-6-20電工電子學(xué)B IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V)3 6912 IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A 此區(qū)域中此區(qū)域中: : IB= 0,UBE 死死 區(qū)電壓，稱為區(qū)電壓，稱為截截 止區(qū)止區(qū)。 為可靠截止，為可靠截止， 常取發(fā)射結(jié)零偏常取發(fā)射結(jié)零偏 壓或反偏壓。壓或反偏壓。 2021-6-20電工電子學(xué)B 輸出特性可劃分為三個區(qū)，分別代表晶體輸出特性可劃分為三個區(qū)，分別代表晶體 管的三種工作狀態(tài)。管的三種工作狀態(tài)。 1 1）放大區(qū)放大區(qū)( (線性區(qū)，具有恒流特性線性區(qū)，具有恒流特性

21、) )放大狀態(tài)放大狀態(tài) I IC C = = I IB B ，發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏。 ，發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏。 2 2）截止區(qū)（晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)）開關(guān)斷開）截止區(qū)（晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)）開關(guān)斷開 I IB B=0=0，I IC C 0 0，U UBE BE UGS（ （th）時，出現(xiàn) 時，出現(xiàn)N N溝道溝道 當(dāng)柵源電壓當(dāng)柵源電壓UGS達到一定數(shù)達到一定數(shù) 值時。這些電子在柵極附近的值時。這些電子在柵極附近的P 型硅片表面形成一個型硅片表面形成一個N型薄層，型薄層， 將漏極和源極溝通，稱為將漏極和源極溝通，稱為N溝道。溝道。 由于此溝道是由柵源電壓感應(yīng)由于此溝道是由柵源電壓感應(yīng) 產(chǎn)生的，所以

22、又稱為感生溝通，產(chǎn)生的，所以又稱為感生溝通， 顯然，柵源電壓愈強，感生溝顯然，柵源電壓愈強，感生溝 道（反型層）愈厚，溝道電阻道（反型層）愈厚，溝道電阻 愈小。這種在愈小。這種在UGS=0時沒有導(dǎo)電時沒有導(dǎo)電 溝道，而必須依靠柵源電壓才溝道，而必須依靠柵源電壓才 能形成感生溝道的場效應(yīng)管，能形成感生溝道的場效應(yīng)管， 稱為增強型絕緣柵場效應(yīng)管。稱為增強型絕緣柵場效應(yīng)管。 2021-6-20電工電子學(xué)B 增強型場效應(yīng)管只有在增強型場效應(yīng)管只有在UGS UGS（ （th） 時，調(diào)節(jié)時，調(diào)節(jié)UGS，改變導(dǎo)電溝道的厚度，從，改變導(dǎo)電溝道的厚度，從 而在相同的而在相同的UDS 作用下，有效的控制漏極作用下

23、，有效的控制漏極 電流電流ID的大小。的大小。 工作原理總結(jié)：工作原理總結(jié)： 2021-6-20電工電子學(xué)B 3、特性曲線、特性曲線 漏極特性曲線漏極特性曲線 輸出特性輸出特性 轉(zhuǎn)移特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線 輸入特性輸入特性 2021-6-20電工電子學(xué)B （1）漏極特性曲線）漏極特性曲線 輸出特性輸出特性 漏極特性曲線漏極特性曲線 是指在一定的柵是指在一定的柵 源電壓源電壓UGS作用作用 下，漏極電流下，漏極電流ID 與漏源電壓與漏源電壓UDS 之間的的關(guān)系曲之間的的關(guān)系曲 線：線： 漏極特性曲線漏極特性曲線 constUDSD GS UfI | )( 2021-6-20電工電子學(xué)B 從曲線可以

24、看出：該曲線可以分為從曲線可以看出：該曲線可以分為 四個區(qū)：即：可變電阻區(qū)、恒流區(qū)和截四個區(qū)：即：可變電阻區(qū)、恒流區(qū)和截 止區(qū)。止區(qū)。 漏極特性曲線漏極特性曲線 可變電阻區(qū)可變電阻區(qū) 在此區(qū)域內(nèi)，在此區(qū)域內(nèi)， UDS很小，導(dǎo)電溝很小，導(dǎo)電溝 道主要受道主要受UGS的控的控 制。制。 2021-6-20電工電子學(xué)B 漏極特性曲線漏極特性曲線 當(dāng)當(dāng)U UGS GS U UGS GS（thth）時，如圖所示，外 時，如圖所示，外 加較小的加較小的U UDS DS時，漏極電流 時，漏極電流I ID D將隨將隨U UDS DS上 上 升而迅速增大。升而迅速增大。 2021-6-20電工電子學(xué)B 恒流區(qū)恒

25、流區(qū) 漏極特性曲線漏極特性曲線 當(dāng)當(dāng)UDS較大時，較大時， 出現(xiàn)夾斷區(qū)，出現(xiàn)夾斷區(qū)，ID趨趨 于飽和。于飽和。 2021-6-20電工電子學(xué)B 這是因為導(dǎo)電溝道這是因為導(dǎo)電溝道 中存在電位梯度，因中存在電位梯度，因 此溝道的厚度是不均此溝道的厚度是不均 勻的，靠近源端的厚，勻的，靠近源端的厚， 靠近漏端的薄。當(dāng)靠近漏端的薄。當(dāng)UDS 增大到一定數(shù)值時增大到一定數(shù)值時(如如 圖所示圖所示)，靠近漏端被，靠近漏端被 夾斷，形成一夾斷區(qū)。夾斷，形成一夾斷區(qū)。 溝道被夾斷后，如溝道被夾斷后，如UDS 再上升。再上升。ID趨于飽和。趨于飽和。 2021-6-20電工電子學(xué)B 夾斷區(qū)（截止區(qū)）夾斷區(qū)（截止

26、區(qū)） 漏極特性曲線 當(dāng)當(dāng)UGS UGS（ （th）時，反型層導(dǎo)電溝道被完全 時，反型層導(dǎo)電溝道被完全 夾斷，夾斷，ID=0，場效應(yīng)管處于截止?fàn)顟B(tài)。，場效應(yīng)管處于截止?fàn)顟B(tài)。 2021-6-20電工電子學(xué)B （2）轉(zhuǎn)移特性曲線）轉(zhuǎn)移特性曲線輸入特性輸入特性 constUGSD DS UfI | )( 2021-6-20電工電子學(xué)B 4、主要參數(shù)、主要參數(shù) 開啟電壓開啟電壓U UGS GS（thth） 低頻跨導(dǎo)低頻跨導(dǎo)g gm m 最大漏源電壓最大漏源電壓BUBUDS DS 漏極最大耗散功率漏極最大耗散功率P PDSM DSM 2021-6-20電工電子學(xué)B 放大電路的功能：將微弱的電信號加以 放大

27、，在輸出端輸出一個與輸入信號波 形相同而幅值增大的信號。 放大電路的性能指標(biāo)：電壓放大倍數(shù)、 輸入電阻、輸出電阻、通頻帶、非線性 失真等。 第二節(jié)第二節(jié) 基本放大電路基本放大電路 2021-6-20電工電子學(xué)B 參考點參考點 一、放大電路的組成及工作原理一、放大電路的組成及工作原理 2021-6-20電工電子學(xué)B 后一頁后一頁前一頁前一頁 返回返回 2021-6-20電工電子學(xué)B 2021-6-20電工電子學(xué)B RB +UCC 2021-6-20電工電子學(xué)B 3. 工作原理工作原理 2021-6-20電工電子學(xué)B uBE t ui t iB t iC t uCE t uo t UBEIB IC

28、UCE？ 無輸入信號時無輸入信號時 動態(tài)動態(tài):加有輸入信號時加有輸入信號時 uCE= VCC iC RC 2021-6-20電工電子學(xué)B 1）靜態(tài)時，三極管各電極都是恒定的電壓和電）靜態(tài)時，三極管各電極都是恒定的電壓和電 流流: :IB、UBE和和 IC、UCE 。 ( (IB、UBE) ) 和和( ( IC、UCE ) )分別對應(yīng)于輸入、分別對應(yīng)于輸入、 輸出特性曲線上的一個點稱為輸出特性曲線上的一個點稱為靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點。 IB UBE Q IB UBE IC UCE Q UCE IC 后一頁后一頁前一頁前一頁 返回返回 2021-6-20電工電子學(xué)B 2）動態(tài)時，各電極電流和電壓的大

29、小均發(fā)生了）動態(tài)時，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。變化，都在直流量的基礎(chǔ)上疊加了一個交流量。 iC t iC t IC + iC t ic 集電極電流集電極電流 直流分量直流分量 交流分量交流分量 靜態(tài)分析靜態(tài)分析 動態(tài)分析動態(tài)分析 2021-6-20電工電子學(xué)B 3）若參數(shù)選取得當(dāng)，輸出電壓可比輸入電壓大，）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。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）輸出電壓與輸入電壓在相位上相差180,即即 共發(fā)射極電路具有反相作用。共發(fā)射極電路具有反相作用。 ui t uo t

30、 2021-6-20電工電子學(xué)B 二、放大電路的分析二、放大電路的分析 靜態(tài)分析（確定靜態(tài)工作點）： 估算法、圖解法 動態(tài)分析（計算放大電路的性能指標(biāo)）： 微變等效電路法、圖解法 2021-6-20電工電子學(xué)B 1、靜態(tài)分析 （1）估算法求 步驟： 1）畫出直流通路 2）根據(jù)直流通路估算）根據(jù)直流通路估算 IB 3）估算）估算IC 4）根據(jù)直流通路）根據(jù)直流通路估算估算UCE 2021-6-20電工電子學(xué)B C看作開路看作開路 開路開路 直流通路直流通路 開路開路 VT + RB +UCC RC 后一頁后一頁前一頁前一頁 +UCC RC C1 C2 + RB uo RL + - + - 1）畫

31、出直流通路）畫出直流通路 直流通路：無信號時直流電流的通路直流通路：無信號時直流電流的通路 2021-6-20電工電子學(xué)B 2 2）根據(jù)直流通路估算）根據(jù)直流通路估算 IB RBRC IB B BECC B R UU IKVL 由由 B CC R U7 . 0 B CC R U RB稱為稱為 偏置電阻偏置電阻，IB 稱為稱為 偏置電流偏置電流。 2021-6-20電工電子學(xué)B RBRC +UCC 4 4）根據(jù)直流通道估算）根據(jù)直流通道估算UCE IC 根據(jù)電流放大作用根據(jù)電流放大作用 后一頁后一頁前一頁前一頁 BC II B I CCCCCE :KVLRIUU 由由返回返回 3）估算）估算 I

32、C 2021-6-20電工電子學(xué)B RBRC IB +UCC IC 例例1：用估算法計算靜態(tài)工作點。：用估算法計算靜態(tài)工作點。 已知：已知：UCC=12V，RC=4K ，RB=300K ， =37.5。 解：解： 請注意電路中請注意電路中IB和和 IC的數(shù)量級的數(shù)量級 A40 300 12 R U I B CC B mA5 . 104. 05 .37 BC II V645 . 112 CCCCCE RIUU 2021-6-20電工電子學(xué)B IC RB +UCC RE IB 例例2：用估算法計算圖示電路的靜態(tài)工作點。：用估算法計算圖示電路的靜態(tài)工作點。 后一頁后一頁前一頁前一頁 ECCC RIU

33、U CE EB BECC B ) 1(RR UU I BC II EBBEBB EEBEBBCC ) 1 ( RIURI RIURIU 2021-6-20電工電子學(xué)B （2 2） 圖解法：圖解法： 直流偏置線與直流偏置線與輸入特性曲線輸入特性曲線交點交點Q的坐標(biāo)的坐標(biāo)( (IB、UBE) ) 即為所求即為所求 靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點。 IB UBE QIB UBE UBE = UCCIBRB直流偏置線 直流偏置線 常數(shù)常數(shù) CE BEB U UfI)( 由電路特性和晶體管的輸入由電路特性和晶體管的輸入 特性確定特性確定IB 和和UBE 后一頁后一頁前一頁前一頁 RBRC IB IC +UCC 返

34、回返回 UCC UCC/RB 2021-6-20電工電子學(xué)B IC UCE B BE CC B R UV I 由電路特性和輸出特性確定由電路特性和輸出特性確定IC 和和VCC。 常常數(shù)數(shù) B I CEC UfI)( UCE =UCCICRC 直流負載線直流負載線 后一頁后一頁前一頁前一頁 RBRC IB IC +UCC C CC R U Q 返回返回 2021-6-20電工電子學(xué)B 2、動態(tài)分析 2021-6-20電工電子學(xué)B rbe的量級從幾百歐到幾千歐。的量級從幾百歐到幾千歐。 1 1）輸入回路）輸入回路 iB uBE 當(dāng)信號很小時，當(dāng)信號很小時， 將輸入特性在小范將輸入特性在小范 圍內(nèi)近

35、似線性。圍內(nèi)近似線性。 b be B BE be i u I U r 對輸入的小交流對輸入的小交流 信號而言，三極管信號而言，三極管 相當(dāng)于電阻。相當(dāng)于電阻。rbe稱稱 為晶體管輸入電阻。為晶體管輸入電阻。 對于小功率三極管：對于小功率三極管： )( )(26 )1 (200 mAI mV r E be 2021-6-20電工電子學(xué)B 2 2）輸出回路）輸出回路 iC uCE )( bBcCC iIiIi bB iI 所以：所以： bc ii 輸出端相當(dāng)于一個受輸出端相當(dāng)于一個受 ib控制的電流源。控制的電流源。 后一頁后一頁前一頁前一頁 IC UCE 特性曲線特性曲線 近似平行近似平行 輸出

36、端還要并聯(lián)一個輸出端還要并聯(lián)一個 大電阻大電阻r rce ce。 。 BB I c ce I C CE ce i u I U r 返回返回 2021-6-20電工電子學(xué)B ib ic ic B C E ib ib rce C rbe B E 晶體三極管晶體三極管 微變等效電路微變等效電路 后一頁后一頁前一頁前一頁 ube + + - - uce + + - - ube + + - - uce + + - - r rce ce很大，一般忽略。 很大，一般忽略。 返回返回 2021-6-20電工電子學(xué)B 用微變等效電路法分析電路：用微變等效電路法分析電路： 畫出交流通路 畫出微變等效電路 求電壓放

37、大倍數(shù) 求輸入電阻 求輸出電阻 2021-6-20電工電子學(xué)B 1)1)畫交流通路畫交流通路: :交流信號傳輸?shù)穆窂浇涣餍盘杺鬏數(shù)穆窂? ,信號信號 源單獨作用的電路源單獨作用的電路. . C短路短路,直流電源可看作對地短路。直流電源可看作對地短路。 后一頁后一頁前一頁前一頁 uo + - + - 返回返回 2021-6-20電工電子學(xué)B 交流通路交流通路 后一頁后一頁前一頁前一頁 RB RC ui uoRL + + - + - - 返回返回 2021-6-20電工電子學(xué)B 2)2)畫出微變等效電路畫出微變等效電路 將交流通路中的三極管用微變等效電路代替將交流通路中的三極管用微變等效電路代替

38、后一頁后一頁前一頁前一頁 + + + + - - + + - - + + - - rbeRB RCRL i U i I b I c I o U b I + + - - - - + + 返回返回 2021-6-20電工電子學(xué)B 3)3)求電壓放大倍數(shù)：求電壓放大倍數(shù)： bebi rIU Lco RIU be L u r R A LCL R/RR i o u U U A :定義定義 負載電阻越小，放大倍數(shù)越小。負載電阻越小，放大倍數(shù)越小。 LbR I rbeRBRCRL i U i I b I c I o U b I + + - - - - + + 2021-6-20電工電子學(xué)B 后一頁后一頁前一

39、頁前一頁 放大放大 電路電路 + + - - S E 信號源信號源 S Ri I i U + + - - i r i i i I U r 輸入電阻輸入電阻 返回返回 2021-6-20電工電子學(xué)B i i i I U r beB r/R be r bR i II U B rbeRB RCRL i U i I b I c I o U b I + + - - - - + + i r 后一頁后一頁前一頁前一頁 返回返回 2021-6-20電工電子學(xué)B + _ RL 0 U S U r0 + _ 后一頁后一頁前一頁前一頁 返回返回 2021-6-20電工電子學(xué)B RL0 0 0 rbeRBRC sE

40、. i I b I c I b I 外加外加 o I o U o I 共發(fā)射極放大電路共發(fā)射極放大電路 輸出電阻輸出電阻 共射極放大電路共射極放大電路 特點：特點： 1. 1. 放大倍數(shù)高放大倍數(shù)高; ; 2. 2. 輸入電阻低輸入電阻低; ; 3. 3. 輸出電阻高輸出電阻高. . o U 后一頁后一頁前一頁前一頁 返回返回 加壓求流法步驟加壓求流法步驟: RS 2021-6-20電工電子學(xué)B (2)圖解法 步驟步驟: 1）根據(jù)）根據(jù)ui在輸入特性曲線上求在輸入特性曲線上求iB 2）畫出交流負載線）畫出交流負載線 3）由輸出特性曲線和交流負載線）由輸出特性曲線和交流負載線 求求iC和和uCE

41、 2021-6-20電工電子學(xué)B iB ib t ui uBE Q 60 20 1）根據(jù)）根據(jù)ui在輸入特性曲線上求在輸入特性曲線上求iB 2021-6-20電工電子學(xué)B RB RCRL ui uo 交流通路交流通路 CLL RRR/ LCE C Ru i 1 交流信號的變化沿著斜率為：交流信號的變化沿著斜率為： L R 1 的直線。的直線。 這條直線通過這條直線通過Q點，稱為點，稱為交流負載線交流負載線。 2）畫出交流負載線）畫出交流負載線 2021-6-20電工電子學(xué)B 交流負載線的作法交流負載線的作法 iC vCE EC C C R E Q IB 過過Q點作一條直線，斜率為：點作一條直線

42、，斜率為： L R 1 交流負載線交流負載線 2021-6-20電工電子學(xué)B uce與與ui反相！反相！ iC uCE ic t uce t 3）由輸出特性曲線和交流負載線求）由輸出特性曲線和交流負載線求iC和和uCE 2021-6-20電工電子學(xué)B iC uCE 可輸出的可輸出的 最大不失最大不失 真信號真信號 討論討論:靜態(tài)工作點的選擇與非線性失真靜態(tài)工作點的選擇與非線性失真 2021-6-20電工電子學(xué)B iC uCE Q點過低，信號進入截止區(qū)點過低，信號進入截止區(qū) 放大電路產(chǎn)生放大電路產(chǎn)生 截止失真截止失真 2021-6-20電工電子學(xué)B iC uCE Q點過高，信號進入飽和區(qū)點過高，

43、信號進入飽和區(qū) 放大電路產(chǎn)生放大電路產(chǎn)生 飽和失真飽和失真 ib輸入波輸入波 形形 uo 輸出波形輸出波形 2021-6-20電工電子學(xué)B 合理設(shè)置靜態(tài)工作點是保證放大電路正常合理設(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。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)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)

44、重時將使放大電路不能正常工點的變動，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。作，其中影響最大的是溫度的變化。 2021-6-20電工電子學(xué)B 1. 溫度變化對靜態(tài)工作點的影響溫度變化對靜態(tài)工作點的影響 在固定偏置放大電路中在固定偏置放大電路中 當(dāng)當(dāng)UCC和和 RB一定時，一定時， IC與與 UBE、 以及以及 ICEO 有有 關(guān)關(guān)，這三個參數(shù)隨溫度而變化。，這三個參數(shù)隨溫度而變化。 CBO B BECC CEOBC I R UU III )1( 當(dāng)溫度升高時，當(dāng)溫度升高時， UBE 、 、 ICBO 。 溫度升高時，溫度升高時， IC將增加，使將增加，使Q點沿負載線上移。

45、點沿負載線上移。 后一頁后一頁前一頁前一頁 返回返回 2021-6-20電工電子學(xué)B iC uCE Q溫度升高時，輸溫度升高時，輸 出特性曲線上移出特性曲線上移 結(jié)論：結(jié)論： 當(dāng)溫度升高時，當(dāng)溫度升高時， IC將增加，使將增加，使Q點點 沿負載線上移，容沿負載線上移，容 易使易使T T進入飽和區(qū)進入飽和區(qū) 造成飽和失真，甚造成飽和失真，甚 至引起過熱燒壞三至引起過熱燒壞三 極管。極管。 Q 固定偏置電路的固定偏置電路的Q點是點是 不穩(wěn)定的，為此需要改進偏置電路。當(dāng)溫度升不穩(wěn)定的，為此需要改進偏置電路。當(dāng)溫度升 高使高使 IC 增加時，能夠自動減少增加時，能夠自動減少IB，從而抑制，從而抑制Q

46、點的變化，保持點的變化，保持Q點基本穩(wěn)定。點基本穩(wěn)定。 后一頁后一頁前一頁前一頁 返回返回 2021-6-20電工電子學(xué)B 2. 分壓式偏置電路分壓式偏置電路 穩(wěn)定穩(wěn)定Q點的原理點的原理 B II 2 若滿足：若滿足： 基極電位基本恒定，基極電位基本恒定， 不隨溫度變化。不隨溫度變化。 后一頁后一頁前一頁前一頁 跳轉(zhuǎn)跳轉(zhuǎn) RB1RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB VB + + + 21 21 BB CC RR U II CC BB B B U RR R V 21 2 返回返回 2021-6-20電工電子學(xué)B 集電極電流基本恒集電極電流基本恒 定，不隨溫度變化。定，不隨

47、溫度變化。 E BEB EC R UV II BEB UV 若若滿滿足足： E B E BEB EC R V R UV II 后一頁后一頁前一頁前一頁 RB1RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB VB + + + 返回返回 2021-6-20電工電子學(xué)B Q點穩(wěn)定的過程點穩(wěn)定的過程 T UBE IB ICUE IC VB固定固定 R RE E: :溫度補償電阻溫度補償電阻 對直流：對直流：R RE E越大穩(wěn)越大穩(wěn)Q Q 效果越好；效果越好； 對交流：對交流： R RE E越大交越大交 流損失越大流損失越大, ,為避免交為避免交 流損失加旁路電容流損失加旁路電容C CE

48、E。 后一頁后一頁前一頁前一頁 I1 I2 IB VB + + + RB1RC C1 C2 RB2 CE RE RL 返回返回 2021-6-20電工電子學(xué)B 3.分壓式偏置電路的分析分壓式偏置電路的分析 CC BB B B U RR R U 21 2 E B E BEB EC R U R UV II I I C B EECCCCCE RIRIUU 靜態(tài)分析靜態(tài)分析 RB1RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB VB + + + 2021-6-20電工電子學(xué)B 動態(tài)分析動態(tài)分析 對交流對交流:CE將將RE短路短路，AuAu，ri，ro與與 固定偏置電路相同固定偏置電路相同

49、。 I1 I2 IB VB + + + RB1RC C1 C2 RB2 CE RE RL 旁路電容旁路電容 返回返回 2021-6-20電工電子學(xué)B 去掉去掉CE后的后的 微變等效電路微變等效電路 21BBB RRR +UCC 短路短路 對地對地 短路短路 C1 RB1 RC C2 RB2 RERL uo rbe RC RL i I b I c I b I B R RE e I i U o U + + + + - - - - 返回返回 2021-6-20電工電子學(xué)B Eebebi RIrIU Lbo RIU Au減小減小 Ebbebi RIrIU ) 1( Ebe L u Rr R A ) 1

50、 ( (1) (1) 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) 后一頁后一頁前一頁前一頁 返回返回 rb e RC RL i I b I c I b I B R RE e I i U o U + + + + - - - - 2021-6-20電工電子學(xué)B ) 1 ( EbeBi RrRr/ Co Rr (2) 輸入電阻輸入電阻ri 和輸出電阻和輸出電阻r0 rbe RCRL i I b I c I b I B R RE e I o U + _ i U + _ 2021-6-20電工電子學(xué)B 無旁路電容無旁路電容C CE E有旁路電容有旁路電容C CE E Ebe L u Rr R A ) 1( Au減小減小

51、be L u r R A ) 1( EbeBi Rr/Rr Co Rr ri 提高提高 beBi rRr/ Co Rr ro不變不變 返回返回 2021-6-20電工電子學(xué)B 例例1:1: . 在圖示放大電路中，已知在圖示放大電路中，已知UCC=12V, RC= 6k, RE1= 300， RE2= 2.7K， RB1= 60k， RB2= 20k RL= 6k ，晶體管，晶體管=50， UBE=0.6V, 試求試求: : (1) (1) 靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點IB、IC及及UCE； (2) (2) 畫出微變等效電路；畫出微變等效電路； (3) (3) 輸入電阻輸入電阻r ri i、r r0 0

52、及及u u。 RB1 +UCC RC C1 C2 RB2 CERE2 RL uiuo RE1 + + + 返回返回 后一頁后一頁前一頁前一頁 2021-6-20電工電子學(xué)B 【解解】 RB1 +UCC RC RB2 RE2 RE1 直流通路如圖所示。直流通路如圖所示。 V312 2060 20 21 2 CC BB B B U RR R V mA80 3 603 . . R UV II E BEB EC A 16 50 0.8 I I C B V84 38068012 )( 11 . . RRIRIUU EEECCCCCE 返回返回 后一頁后一頁前一頁前一頁 2021-6-20電工電子學(xué)B 微

53、變等效電路如圖微變等效電路如圖 KRr Co 6 Krbe961 80 26 51300 I 26 ) 1300 E . . ( K 15 21 BBB R/RR其其中中 )./(/305196115) 1 ( EbeBi RrRr K038 261715 . ./ Ebe L u Rr R A ) 1( 698 3051961 6650 . . / rbe RCRLi U i I b I c I o U b I B R RE1 e I + + + + 2021-6-20電工電子學(xué)B 后一頁后一頁前一頁前一頁 RB +UCC RC C1 C2 RE RL uiuo + + + + 返回返回 2

54、021-6-20電工電子學(xué)B EB BECC B RR UU I )( 1 B IIc RB +UCC RC RE EECCCE RIUU 后一頁后一頁前一頁前一頁 RB +UCC RC C1 C2 RE RL ui uo + + + + 2021-6-20電工電子學(xué)B 二、二、 動態(tài)分析動態(tài)分析 LEL RRR/ L eoRIU L bRI ）（ 1 L e be biRIrIU L b be bRIrI )( 1 Lbbeb Lb u RIrI RI A )( )( 1 1 Lbe L Rr R )1( 1 ）（ 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) 且輸入且輸入 輸出同相，輸出輸出同相，輸出 電壓跟

55、隨輸入電電壓跟隨輸入電 壓，壓，故稱電壓跟故稱電壓跟 隨器。隨器。 ，1 u A rbe i I b I c I O U b I B R RERL + i U + 后一頁后一頁前一頁前一頁 返回返回 2021-6-20電工電子學(xué)B iBi rRr/ )(/ LbeBi RrRr 1 i r Lbe b LEebeb b i i Rr I RRIrI I U r )( / 1 LEL RRR/ 后一頁后一頁前一頁前一頁 i r rbe i I b I c I b I B R RERL i U O U + + 返回返回 2021-6-20電工電子學(xué)B 置置0 后一頁后一頁前一頁前一頁 O U + Rs rbe s E i I b I c I b I B R RERL + + I 返回返回 2021-6-20電工電子學(xué)B ebb IIII Esbesbe R U Rr U Rr U Bss RRR/ I U r o E sbe RRr 11 1 Rr /R sbe E 1 sbeE RrR ）（1 Rr r sbe o 1 后一頁后一頁前一頁前一頁 Rs U I rbe b I