《電工與電子學(xué)》課件：第3章分立元件基本電路第3版

1、3.1 3.1 共發(fā)射極放大電路共發(fā)射極放大電路3.2 3.2 共集電極放大電路共集電極放大電路3.3 3.3 共源極放大電路共源極放大電路3.4 3.4 分立元件組成的基本門電路分立元件組成的基本門電路第第3 3章章 分立元件基本電路分立元件基本電路3.1.1 電路組成3.1.2 靜態(tài)分析3.1.3 動(dòng)態(tài)分析3.1.4 靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定3.1.5 頻率特性3.1 3.1 共發(fā)射極放大電路共發(fā)射極放大電路RBRCUCEUBE+UCC+C1C2+ui+u0直流直流電源電源集電極集電極電阻電阻輸出輸出電容電容晶體管晶體管基極基極 電阻電阻輸入輸入電容電容3.1.1 電路組成各元件的作用各元件的作用

2、晶體管：電流放大作用，發(fā)射極正偏，集電極反偏；晶體管：電流放大作用，發(fā)射極正偏，集電極反偏；直流電源直流電源U UCCCC：提供放大所需的能量；：提供放大所需的能量；偏置電阻偏置電阻R RB B：調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)R RB B ，可調(diào)節(jié)基極電流；，可調(diào)節(jié)基極電流；集電極負(fù)載電阻集電極負(fù)載電阻R RC C：將集電極電流的變化轉(zhuǎn)換成電壓：將集電極電流的變化轉(zhuǎn)換成電壓 的變化送到輸出端；的變化送到輸出端；耦合電容耦合電容C C1 1 、C C2 2：隔直，不適用于低頻電路。：隔直，不適用于低頻電路。 所謂靜態(tài)是指當(dāng)放大器沒(méi)有輸入信號(hào)（所謂靜態(tài)是指當(dāng)放大器沒(méi)有輸入信號(hào)（u ui i=0)=0)時(shí)，電路中各時(shí)，

3、電路中各處的電壓電流都是直流恒定值，亦稱為直流工作狀態(tài)。處的電壓電流都是直流恒定值，亦稱為直流工作狀態(tài)。靜態(tài)分析內(nèi)容：在直流電源作用下，確定三極管靜態(tài)分析內(nèi)容：在直流電源作用下，確定三極管 1 1）基極電流）基極電流I IB B ； 2 2）集電極電流）集電極電流I IC C； 3 3）集電極與發(fā)射極之間的電壓值）集電極與發(fā)射極之間的電壓值U UCECE。靜態(tài)分析方法：靜態(tài)分析方法：1 1）圖解法；）圖解法； 2 2）估算法。）估算法。3.1.2 3.1.2 靜態(tài)分析靜態(tài)分析1 1）圖解法）圖解法iBuBEUCCUCCRB0UBEQIBQQB輸入回路輸入回路BECCBBUUR I - -BBE

4、if u ()()UCCUCCUCEIC+IBUBE+RBRC線性線性非線性輸出回路輸出回路UCCUCCUCEIC+IBUBE+RBRCIB = IBQICQUCEQQUCCUCCRC直流負(fù)載線直流負(fù)載線uCE0iCCECCCCUUR ICCEB()If UI 常常量量2 2）估算法）估算法RBRCICIBUCEUBE+UCC直流通路直流通路BEBEB BB BCCU UI IR RU UC CC CCECECCI IR RU UU U B BCCCCB BBEBECCCCB BR RU UR RU U- -U UI IB BC C I II IC CC CCCCCCECEI IR R- -U

5、 UU U所謂動(dòng)態(tài)是指放大電路有信號(hào)輸入時(shí)，電路中各處的電壓所謂動(dòng)態(tài)是指放大電路有信號(hào)輸入時(shí)，電路中各處的電壓電流都處于變動(dòng)工作狀態(tài)電流都處于變動(dòng)工作狀態(tài) 。動(dòng)態(tài)分析內(nèi)容：輸入信號(hào)變化時(shí)，電路中各種變動(dòng)態(tài)分析內(nèi)容：輸入信號(hào)變化時(shí)，電路中各種變 化量的變動(dòng)情況和相互關(guān)系?；康淖儎?dòng)情況和相互關(guān)系。 1 1）電壓放大倍數(shù)）電壓放大倍數(shù)A AU U； 2 2）輸入電阻）輸入電阻r ri i； 3 3）輸出電阻）輸出電阻r ro o 。動(dòng)態(tài)分析方法：動(dòng)態(tài)分析方法：1 1）圖解法；）圖解法； 2 2）微變等效電路分析方法。）微變等效電路分析方法。3.1.3 3.1.3 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析1 1）圖解法）圖

6、解法輸入電路輸入電路tBEBEiuUuBBbiIi輸出電路輸出電路1 1）圖解法）圖解法iC = IC + ic uCE = UCE + uce 經(jīng)電容隔直后：經(jīng)電容隔直后：uo= uCE -UCE =uce 工作點(diǎn)與工作點(diǎn)與波形失真波形失真1 1）圖解法）圖解法Q Q點(diǎn)過(guò)高點(diǎn)過(guò)高飽和失真飽和失真Q Q點(diǎn)過(guò)低點(diǎn)過(guò)低截至失真截至失真2 2）微變等效電路分析法）微變等效電路分析法+uiRBRCUCEUBE+UCC+C1C2+u0RLiBiCu0RB+ui+RLRCubeuceicibii交流通路交流通路交流通路：將電路中的電容和直流電源短路。交流通路：將電路中的電容和直流電源短路。bubebrbe

7、 ec ibibicuce_微變等效電路：將晶體管用小信號(hào)模型來(lái)代替。微變等效電路：將晶體管用小信號(hào)模型來(lái)代替。uceubeib ibceic晶體管的小信號(hào)模型晶體管的小信號(hào)模型ui_rbe ib ibicRCRBuo_RL微變等效電路微變等效電路+RBRCUCEUBE+UCC+C1C2+u0RLiBiC（1 1）電壓放大倍數(shù)）電壓放大倍數(shù)帶負(fù)載時(shí)帶負(fù)載時(shí) 不帶負(fù)載時(shí)不帶負(fù)載時(shí) _rbe RCRB_RLbebeC Ci io ou ur rR R U UU UA AbebeL LC Cb bbebeL LC Cb bi io ou ur r) )/R/R(R(R I Ir r) )/R/R(R

8、(RI I - -U UU UA AibebUr I oCbUR I iU bI cI bI oU 上式說(shuō)明，選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)，可使信號(hào)得到放大。上式說(shuō)明，選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)，可使信號(hào)得到放大。 Au為負(fù)值，說(shuō)明輸出信號(hào)與輸入信號(hào)反為負(fù)值，說(shuō)明輸出信號(hào)與輸入信號(hào)反相，即共射極放大電路具有倒相作用。相，即共射極放大電路具有倒相作用。 可見(jiàn)帶負(fù)載使放大倍數(shù)下降?？梢?jiàn)帶負(fù)載使放大倍數(shù)下降。 （2 2）輸入電阻）輸入電阻ui_rbe ib ibicRCRBuo_RLri放大電路的輸入電阻：放大電路的輸入電阻：根據(jù)以上的微變等效電路：根據(jù)以上的微變等效電路： 對(duì)信號(hào)源而言，對(duì)信號(hào)源而言，放大電路相當(dāng)于它放大電

9、路相當(dāng)于它的負(fù)載，負(fù)載電阻的負(fù)載，負(fù)載電阻即為放大電路的輸即為放大電路的輸入電阻。入電阻。i ii ii iI IU Ur r bebeB Bi i/r/rR Rr r（2 2）輸入電阻）輸入電阻US_RSri_uiS Si iS Si ii iU Ur rR Rr rU Ur ri i是衡量放大電路對(duì)輸入電壓衰減程度的重要指標(biāo)。是衡量放大電路對(duì)輸入電壓衰減程度的重要指標(biāo)。如右圖所示，把一個(gè)內(nèi)阻為如右圖所示，把一個(gè)內(nèi)阻為R RS S ，源電，源電壓為壓為U US S的信號(hào)源加到放大電路的輸入的信號(hào)源加到放大電路的輸入端，由于端，由于r ri i的存在，實(shí)際的的存在，實(shí)際的U Ui i為：為：（

10、3 3）輸出電阻）輸出電阻對(duì)負(fù)載而言對(duì)負(fù)載而言, ,放大電路相當(dāng)于一個(gè)具有內(nèi)阻的信號(hào)源，放大電路相當(dāng)于一個(gè)具有內(nèi)阻的信號(hào)源，信號(hào)源的內(nèi)阻就是放大電路的輸出電阻。信號(hào)源的內(nèi)阻就是放大電路的輸出電阻。 rorbe IbRCRBUo_RLUS_RSC Co oR RI IU Ur r Uo_roRL_uOIOUS_RSri_uiIi放大電路放大電路L LO OO Oo o1)R1)RU UU U( (r rO OL Lo oL Lo oU UR Rr rR RU U（3 3）輸出電阻）輸出電阻（3 3）輸出電阻）輸出電阻RS放大電路放大電路IUS=0可用外加電壓法可用外加電壓法 求求roroU+對(duì)于

11、前面所述的共發(fā)射極放大電路對(duì)于前面所述的共發(fā)射極放大電路I IU Ur r o oC Co oR RI IU Ur r ICUCE0UCCUCCRCQ1IB = 80AIB = 60AIB = 40AIB = 20AQ2溫度升高時(shí)，靜態(tài)工作點(diǎn)將沿直流負(fù)載線上移。溫度升高時(shí)，靜態(tài)工作點(diǎn)將沿直流負(fù)載線上移。3.1.4 3.1.4 靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的放大電路RB2+ui+RLRCIBTC2C1+RB1CERE+UCCICIEI1I2 R RU U- -U UR RU UI IE EBEBEB BE EE EE E CCCCB2B2 B1B1B2B

12、2B B U UR RR RR RU URB2RCICIBTRB1RE+UCCVBIE+_UEUBE+_BB _RBRCICIBRE+UCCIEUCE+_靜態(tài)分析靜態(tài)分析C CC CB B2 2 B B1 1B B2 2B B U UR RR RR RU UB2B2 B1B1B2B2B1B1B B R RR RR RR RR R R R 1 1R RU U- -U UI IE E B BBEBEBBBBB B rbe IbIbIcRCRB2RLUo_Ui_RB1bec動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析bebeL LC Cu u r r/R/RR R A AbeBBrRR/21 i ir rCoRr 例題例題3.

13、1.33.1.3電路如右圖所示，電路如右圖所示，=80=80，U UBEBE=0.7V=0.7V試計(jì)算：試計(jì)算：（1 1）電壓放大倍數(shù)）電壓放大倍數(shù)（2 2）輸入電阻）輸入電阻 （3 3）輸出電阻）輸出電阻 靜態(tài)工作點(diǎn)：靜態(tài)工作點(diǎn)：3.83(V)3.83(V)1212101022）22）（47（47101022223 33 3CCCCB2B2 B1B1B2B2BBBB U UR RR RR RU U1 14 4. .9 99 9( (k k ) )2 22 24 47 72 22 24 47 7B B2 2 B B1 1B B2 2B B1 1B B R RR RR RR RR RBB _RB

14、RCICIBRE+UCCIEUCE+_直流等效電路直流等效電路 例題例題3.1.33.1.3例題例題3.1.33.1.3（mA)（mA)1.301.300.01620.01628080 B BC C I I I I)(k (k 1.811.811.311.31262680)80)(1 (1200200beber r(mA) 1.311.310.01620.01628181B BE E )I )I(1 (1I I(V) 4.834.83E EE EC CC CCCCCCECEI IR R- -I IR R- -U UU U0.0162(mA)0.0162(mA)10102.2)2.2)8181(

15、14.99(14.990.70.7- -3.833.83 3 3 R R 1 1R RU U- -U UI IE E B BBEBEBBBBB B 晶體管輸入電阻晶體管輸入電阻rbe IbIbIcRCRB2RLUo_Ui_RB1becRE例題例題3.1.33.1.3微變等效電路：微變等效電路：8.888.8810100.2)0.2)8181(1.81(1.8110102 280803 33 3E1E1b bb bbebeL LC Cb bi iO Ou u R RI I ) )(1 (1I Ir r/R/RR RI I U UU UA A（1 1）放大倍數(shù)）放大倍數(shù)例題例題3.1.33.1.3

16、微變等效電路：微變等效電路：18.01(k18.01(k ) )0.20.280)80)(1 (11.811.81E1E1bebeb bi i i i )R)R(1 (1r rI IU Ur rk 3.3C Co oR Rr r（2 2）輸入電阻）輸入電阻rbe IbIbIcRCRB2RLUo_Ui_RB1becREririrok 8.188.18i iB2B2B1B1 i ir r/R/RR Rr r（3 3）輸出電阻）輸出電阻3.1.5 3.1.5 頻率特性頻率特性|Aum|2|Au|fo|Aum|fLfHfBWf27001800900幅率特性幅率特性相頻特性相頻特性u(píng)S+RLiCiBTC

17、2C1+RBRE+UCCRS+uO靜態(tài)分析：靜態(tài)分析：3.2 3.2 共集電極放大電路共集電極放大電路 R R 1 1R RU U- -U UI IE E B BBEBEB B CCE EE EC CC CC CE EI IR RU UU UB ）I）I（1（1I IE E E EE EBEBEB BB BCCCC I IR RU UI IR RU URSuS+RLiCiBTC2C1+RBRE+UCC+uOcRS+uSRBRERL+uObe共集電極放大電路交流通路共集電極放大電路交流通路rbe IbIbIcRCRBRLUo_RSbecREUS_riri動(dòng)態(tài)分析：動(dòng)態(tài)分析：L LE Eb bb

18、bbebeL LE Eb bi iO Ou u /R/RR RI I ) )(1 (1I Ir r/R/RR RI I ）（1（1U UU UA A放大倍數(shù)放大倍數(shù)rbe IbIbIcRCRBRLUo_RSbecREUS_riri動(dòng)態(tài)分析：動(dòng)態(tài)分析：L LbebeB Bi i R R ) )(1 (1r r/R Rr rL Lbebeb bi ii i R R ) )(1 (1r rI I/ /U Ur r輸入電阻輸入電阻動(dòng)態(tài)分析：動(dòng)態(tài)分析： 1 1R Rr rR RR Rr r ) )(1 (1R R1 11 1I IU Ur rS SbebeE ES SbebeE Eo o /U U）R

19、Rr r ) )(1 (1R R1 1( (R Rr rU U ）（1（1R RU UI I I II II IS SbebeE ES SbebeE Eb bb bR RE E輸出電阻輸出電阻）（B BS SS SR RR RR R/ 求求r ro o的等效電路的等效電路例題例題3.2.13.2.1已知：已知：U US S= = 20mV20mV，U UBE1BE1=U=UBE2BE2= = 0.7V0.7V， 1 1=2 2= = 8080求求：1 1）第一級(jí)）第一級(jí) A Au1u1、r ri1i1、r ro1o1; ; 2) U 2) Ui2i2； 3 3）若）若e e、d d與與a a、

20、b b直接相連，直接相連，U Ui2i2? ?R4+R3T2C3C2+C4+UCCRL.U0.Ui2R6R3例題例題3.2.13.2.1RS+ri2iC1T1C2C1+R1R2+UCC+.US.U01iB1例題例題3.2.13.2.10.0208（mA)0.0208（mA)10103）3）8181（300（3000.70.7- -12123 32 21 11 1BE1BE1CCCCB1B1）R）R （1（1R RU U- -U UI I1 1. .6 68 8（m mA A) )0 0. .0 02 20 08 88 81 1B B1 11 1E E1 1）I I （1 1I I)(45. 1

21、)68. 12681200()1 (2001k1 1E Ebe1be1I I2626r r（1 1）第一級(jí)靜態(tài)電流）第一級(jí)靜態(tài)電流第二級(jí)的輸入電阻第二級(jí)的輸入電阻r ri2i2即為第一級(jí)的負(fù)載電阻即為第一級(jí)的負(fù)載電阻1.05(k1.05(k ) )/r/rR RR R2 2i i2 2L LRS+ri2iC1T1C2C1+R1R2+UCC+.US.U01iB1例題例題3.2.13.2.1 0.9830.9831010）1 18181（1.45（1.4510101.051.0581813 33 305.)1 (A11LbeRrL L1 1u1u1R R) )(1 (1 5 5 6 . 31 1S

22、 Sbe1be12 2o1o1 1 1R Rr r/R Rr rk k R R) ) (1 (1r r/R Rr rL L1 1be1be11 1i1 i1 67.167.1電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)輸入電阻輸入電阻輸出電阻輸出電阻例題例題3.2.13.2.1 19.1(mV)19.1(mV)10102020101067.167.110103 3101067.167.13 33 33 33 3i1 i1S Si1 i1i1 i1r rR Rr rU U6.89(mV)6.89(mV)1010202010101.61)1.61)(3 (310101.611.613 33 33 3S Si2 i2S

23、 Si2 i2i2 i2U Ur rR Rr rU U18.8(mV)18.8(mV)19.119.10.9830.983i1 i1u1u1o1o1i2 i2U UA AU U U U（2 2）信號(hào)源輸出電壓）信號(hào)源輸出電壓 第二級(jí)輸入電壓第二級(jí)輸入電壓（3 3）若）若e e、d d與與a a、b b直接相連，則直接相連，則U Ui2i2就是信號(hào)源的輸出電壓就是信號(hào)源的輸出電壓共基極放大電路共基極放大電路電路只能放大電壓信號(hào)，不能放大電流；電路只能放大電壓信號(hào)，不能放大電流；輸出與輸入同相，輸出與輸入同相，r ri i小，小，r ro o大。大?；痉糯箅娐坊痉糯箅娐方涣魍方涣魍?.3.

24、1 靜態(tài)分析3.3.2 動(dòng)態(tài)分析3.3 3.3 共源極放大電路共源極放大電路3.3.1 3.3.1 靜態(tài)分析靜態(tài)分析自給式偏置共源極放大電路自給式偏置共源極放大電路D DS SGSGSI I-R-RU U0 0U UG G僅適用于耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管僅適用于耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管分壓式自偏置共源極放大電路分壓式自偏置共源極放大電路D DS SDDDDG2G2G1G1G2G2S SG GGSGSI IR R- -U UR RR RR RU U- -U UU UDDDDG2G2G1G1G2G2G GG GU UR RR RR R U UU U2 2GS（off)GS（off)GSGSDSSDSSD D) )U

25、UU U- -（1（1I II I（耗盡型）（耗盡型）兩方程聯(lián)立求得兩方程聯(lián)立求得I ID D和和U UGSGS3.3.2 3.3.2 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析微變等效電路微變等效電路 L Lm mgsgsgsgsL Lm mi io oU UR R-g -gU UU UR Rg g- - U UU U A A G2G2G1G1G2G2G1G1G Gi ii ii iR RR RR RR RR R I IU U r rD Do oR Rr r電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)輸入電阻輸入電阻輸出電阻輸出電阻3.4.1 二極管與門電路3.4.2 二極管或門電路3.4.3 晶體管及場(chǎng)效晶體管非門電路3.4 3.4

26、分立元件組成的基本門電路分立元件組成的基本門電路基本門電路概述基本門電路概述 門電路是一種開(kāi)關(guān)電路，其輸入和輸出之間存在一定門電路是一種開(kāi)關(guān)電路，其輸入和輸出之間存在一定的因果關(guān)系即邏輯關(guān)系。的因果關(guān)系即邏輯關(guān)系。 正邏輯：正邏輯：1 1表示高電平，表示高電平，0 0表示低電平；表示低電平； 負(fù)邏輯：負(fù)邏輯：0 0表示高電平，表示高電平，1 1表示低電平。表示低電平。 在邏輯電路中，輸入輸出信號(hào)通常用高低電平來(lái)描述，在邏輯電路中，輸入輸出信號(hào)通常用高低電平來(lái)描述，用用0 0和和1 1來(lái)表示兩種對(duì)立的邏輯狀態(tài)。來(lái)表示兩種對(duì)立的邏輯狀態(tài)?；镜倪壿嬯P(guān)系有：與邏輯、或邏輯、非邏輯；基本的邏輯關(guān)系有：

27、與邏輯、或邏輯、非邏輯；相對(duì)應(yīng)的基本門電路有：與門、或門、非門。相對(duì)應(yīng)的基本門電路有：與門、或門、非門。3.4.1 二極管與門電路工作原理：工作原理：（1 1）當(dāng)）當(dāng)U UA A=U=UB B=0V=0V時(shí)，時(shí)，D D1 1、D D2 2均導(dǎo)通，均導(dǎo)通，故故U UF F=0V=0V，即，即F F為低電平為低電平0 0；（2 2）當(dāng)）當(dāng)U UA A=0V=0V，U UB B=3V=3V時(shí)，時(shí)，D D1 1導(dǎo)通，導(dǎo)通，D D2 2截止，截止，故故U UF F=0V=0V，即，即F F為低電平為低電平0 0；（3 3）當(dāng)）當(dāng)U UA A=3V=3V，U UB B=0V=0V時(shí)，時(shí)，D D1 1截止，截止，D D2 2導(dǎo)通，導(dǎo)通，故故U UF F=0V=0