第一章半導(dǎo)體器件與放大電路

1、課程介紹課程介紹n電子技術(shù)：模電、數(shù)電電子技術(shù)：模電、數(shù)電 答疑：周四下午答疑：周四下午 西苑校區(qū)西苑校區(qū)5 5號樓號樓 測儀教研室測儀教研室1學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容n 電路基礎(chǔ)：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(dòng)機(jī)、的分析方法。交流電路分析方法，變壓器、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)的原理和作用等。發(fā)電機(jī)的原理和作用等。n 模擬電路：模擬電路：半導(dǎo)體器件、半導(dǎo)體器件、PNPN結(jié)、二極管、三極管、基本放大電結(jié)、二極管、三極管、基本放大電路、集成運(yùn)算放大電路等。路、集成運(yùn)算放大電路等。n 數(shù)字電路：數(shù)字電路：組合

2、邏輯電路、時(shí)序邏輯電路、組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路、A/DA/D、D/AD/A轉(zhuǎn)換等。轉(zhuǎn)換等。2tt學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容3學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容n 4第一章第一章 半導(dǎo)體器件與放大電路半導(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，析方法。二極管與晶體管是最常用的半導(dǎo)體器件，而而PNPN結(jié)是構(gòu)成各種半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)。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)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體是導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕

3、緣體之間的物質(zhì)。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。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。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力在不同的條件下有很大的差別。1.1 PN1.1 PN結(jié)結(jié)561.1.1 1.1.1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性共價(jià)健共價(jià)健 Si Si Si Si價(jià)電子價(jià)電子71.1.1 1.1.1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性 Si Si Si Si價(jià)電子價(jià)電子空穴空穴自由電子自由電子81.1.1 1.1.1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性 Si Si Si Si價(jià)電

4、子價(jià)電子空穴空穴自由電子自由電子91.1.1 1.1.1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性101.1.1 1.1.1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性111.1.1 1.1.1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性12 Si Si Si Sip+多多余余電電子子磷原子磷原子在常溫下即可在常溫下即可變?yōu)樽杂呻娮幼優(yōu)樽杂呻娮邮ヒ粋€(gè)失去一個(gè)電子變?yōu)殡娮幼優(yōu)檎x子正離子1.1.1 1.1.1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性13 Si Si Si SiB硼原子硼原子空穴空穴1.1.1 1.1.1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性141.1.1 1.1.1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性PNPN結(jié)是通過

5、特殊的半導(dǎo)體制造技術(shù)，在一塊半導(dǎo)體結(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)，使其一邊為基片上摻入不同的雜質(zhì)，使其一邊為N N型半導(dǎo)體，型半導(dǎo)體，另一邊為另一邊為P P型半導(dǎo)體，其交界面便形成了型半導(dǎo)體，其交界面便形成了PNPN結(jié)結(jié)。+PN 結(jié)也稱空間電荷區(qū)、或耗盡層、或內(nèi)電場、或結(jié)也稱空間電荷區(qū)、或耗盡層、或內(nèi)電場、或阻擋層。阻擋層。 151.1.2 PN1.1.2 PN結(jié)及其單向?qū)щ娦越Y(jié)及其單向?qū)щ娦?6多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場內(nèi)電場少子的漂移運(yùn)動(dòng)少子的漂移運(yùn)動(dòng)濃度差濃度差擴(kuò)散的結(jié)果使空擴(kuò)散的結(jié)果使空間電荷區(qū)變寬。間電荷區(qū)變寬。+形成空間電荷區(qū)形成空間電荷區(qū)1

6、.1.2 PN1.1.2 PN結(jié)及其單向?qū)щ娦越Y(jié)及其單向?qū)щ娦訮N PN 結(jié)變窄結(jié)變窄 P接正、接正、N接負(fù)接負(fù) 外電場外電場IF內(nèi)電場內(nèi)電場PN+171.1.2 PN1.1.2 PN結(jié)及其單向?qū)щ娦越Y(jié)及其單向?qū)щ娦?181.1.2 PN1.1.2 PN結(jié)及其單向?qū)щ娦越Y(jié)及其單向?qū)щ娦詢?nèi)電場被加強(qiáng)，內(nèi)電場被加強(qiáng)，少子的漂移加少子的漂移加強(qiáng)，由于少子強(qiáng)，由于少子數(shù)量很少，形數(shù)量很少，形成很小的反向成很小的反向電流。電流。191.2 1.2 二極管二極管201.2 1.2 二極管二極管陰極引線陰極引線陽極引線陽極引線二氧化硅保護(hù)層二氧化硅保護(hù)層P型硅型硅N型硅型硅( c ) 平面型平面型金屬觸絲金

7、屬觸絲陽極引線陽極引線N型鍺片型鍺片陰極引線陰極引線外殼外殼( a ) 點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型鋁合金小球鋁合金小球N型硅型硅陽極引線陽極引線PN結(jié)結(jié)金銻合金金銻合金底座底座陰極引線陰極引線( b ) 面接觸型面接觸型陰極陰極陽極陽極( d ) 符號符號D211.2 1.2 二極管二極管22反向擊穿反向擊穿電壓電壓U(BR)反向特性反向特性UIPN+PN+1.2 1.2 二極管二極管231.2 1.2 二極管二極管24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)通截止截止理想二極管理想二極管251.2 1.2 二極管二極管例例1：D6V12V3k BAUAB+261.2 1.2

8、二極管二極管例例2:mA43122D IBD16V12V3k AD2UAB+27V sin18itu t 2829 穩(wěn)壓二極管是一種特殊的面接觸型二極管，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)壓作由于它與適當(dāng)阻值的電阻配合后能起穩(wěn)壓作用，故稱用，故稱穩(wěn)壓二極管穩(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，稱電壓撤去后，管子還是正常的，稱可逆性擊穿可逆性擊穿。+1.2 1.2 二極管二極管UZIZIZM UZ IZUIO301.2 1.2 二極管二極管31ZZ ZIUr1.2 1.2 二極管二極

9、管32 UOUiIZRDZUZIR1.2 1.2 二極管二極管 RUS-UZ=20-850020-818US=20VRUZ=8V331.2 1.2 二極管二極管 所發(fā)出光的顏色由半導(dǎo)體中所摻雜質(zhì)決定所發(fā)出光的顏色由半導(dǎo)體中所摻雜質(zhì)決定,常常見的紅、黃、綠色摻入了磷砷化鎵和磷化鎵。見的紅、黃、綠色摻入了磷砷化鎵和磷化鎵。341.2 1.2 二極管二極管351.2 1.2 二極管二極管36 晶體管晶體管又稱又稱半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管，是一種重要的半，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。技術(shù)的飛躍發(fā)展。 晶體管的結(jié)構(gòu)，目

10、前常見的有平面型和合金晶體管的結(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。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，常分為而從制造型號上，常分為NPN型和型和PNP型。型。1.3 1.3 晶體管晶體管37NNPBECBECIBIEICBECIBIEIC1.3 1.3 晶體管晶體管381.3 1.3 晶體管晶體管39EEBRBRC1.3 1.3 晶體管晶體管40BECNNPEBRBECIEIBEICEICBO41ICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOBCCBOBCBOCBECEIIIIIIII CEOBCBOBC)(1 IIIII B

11、C CEO III ，有有忽忽略略4243 即管子各電極電壓與電流的關(guān)系曲線，是管子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(yùn)動(dòng)的外部表現(xiàn)，反映了晶體管的性能，內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)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)。是分析放大電路的依據(jù)。 重點(diǎn)討論應(yīng)用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線重點(diǎn)討論應(yīng)用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線1.3 1.3 晶體管晶體管共發(fā)射極電路共發(fā)射極電路輸入回路輸入回路輸出回路輸出回路ICEBmA AVUCEUBERBIBECV+441.3 1.3 晶體管晶體管45常常數(shù)數(shù) CE)(BEBUUfIIB( A)UBE(V)204060800.40.8UC

12、E 1VO1.3 1.3 晶體管晶體管46IB=020 A40 A60 A80 A100 A常常數(shù)數(shù) B)(CECIUfI36IC(mA )1234UCE(V)912O放大區(qū)放大區(qū)1.3 1.3 晶體管晶體管O471.3 1.3 晶體管晶體管O481.3 1.3 晶體管晶體管49 BCII_ BCII 1.3 1.3 晶體管晶體管53704051BC.II 400400605132BC .II 501.3 1.3 晶體管晶體管ICBO A+EC511.3 1.3 晶體管晶體管 AICEOIB=0+521.3 1.3 晶體管晶體管53ICMU(BR)CEO安全工作區(qū)安全工作區(qū)ICUCEO5455

13、1.3 1.3 晶體管晶體管CE光電耦合器光電耦合器561.3 1.3 晶體管晶體管UO+5VUR1R2R3T571.3 1.3 晶體管晶體管581.3 1.3 小結(jié)小結(jié)二極管二極管三極管三極管本質(zhì)本質(zhì)特性特性單個(gè)單個(gè)PNPN結(jié)結(jié)兩個(gè)兩個(gè)PNPN結(jié)構(gòu)成結(jié)構(gòu)成PNPPNP型型NPNNPN型晶體管型晶體管具有單向?qū)ㄌ匦跃哂袉蜗驅(qū)ㄌ匦哉驂航担赫驂航担悍€(wěn)壓管：反向電壓工作穩(wěn)壓管：反向電壓工作發(fā)射結(jié)正向偏置，集電發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，具有電流結(jié)反向偏置，具有電流放大作用。放大作用。直流放大倍數(shù)：直流放大倍數(shù)：交流放大倍數(shù)：交流放大倍數(shù)：I IE E=I=IC C+I+IB B, ,且且

14、I IC C、I IB B幾乎相幾乎相等，等，I IB B微小變化引起微小變化引起I IC C較較大變化。大變化。BCII_ BCII 591.4 1.4 基本放大電路基本放大電路電壓放大器電壓放大器功率放大器功率放大器晶體管放大電路晶體管放大電路直流電源直流電源話筒話筒揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路601.4 1.4 基本放大電路基本放大電路611.4 1.4 基本放大電路基本放大電路62ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路63ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEu

15、CEiCiBiE1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路64ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路65+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE放大電路放大電路66iiiUrI ouiUAU 67UBEIBICUCE無輸入信號無輸入信號(ui = 0)時(shí)時(shí): uo = 0uBE = UBEuCE = UCE+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtO

16、1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路68ICUCEOIBUBEO結(jié)論：結(jié)論：QIBUBEQUCEIC69UBEIB無輸入信號無輸入信號(ui = 0)時(shí)時(shí): uo = 0uBE = UBEuCE = UCE？ uCE = UCC iC RC uo 0uBE = UBE+ uiuCE = UCE+ uoIC+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路70+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動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析iCtOiCtICOiCticO靜態(tài)分析靜態(tài)分析71u

17、itOuotO721.4 1.4 基本放大電路基本放大電路73斷開斷開斷開斷開+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路74+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路75BBECCB RUUI 所以所以BCCBRUI 當(dāng)當(dāng)UBE UCC時(shí)，時(shí)，+UCCRBRCT+UBEUCEICIB1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路76根據(jù)電流放大作用根據(jù)電流放大作用CEOBC III BB II +UCCRBRC

18、T+UBEUCEICIB1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路77已知：已知：UCC=12V，RC=4k ，RB=300k ， =37.5。解：解：mAmABCCB04030012. RUImAmABC51040537. II VV CCCCCE645112 .RIUU+UCCRBRCT+UBEUCEICIB1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路78EECCCCCERIRIUU EBBECCB) 1(RRUUI BC II EEBEBBCCRIURIU EBBEBB) 1 (RIURI 由由KVL可得：可得：由由KVL可得：可得：IE+UCCRBRCT+UBEUCEICIB1.4 1.4

19、基本放大電路基本放大電路RE79常常數(shù)數(shù) B)(CECIUfIUCE = UCC ICRC +UCCRBRCT+UBEUCEICIB1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路80BBECCBRUUI CtanR1 ICQUCEQCCCRUUCC常常數(shù)數(shù) B)(CECIUfIUCE /VIC/mA直流負(fù)載線直流負(fù)載線Q由由IB確定的那確定的那條輸出特性與條輸出特性與直流負(fù)載線的直流負(fù)載線的交點(diǎn)就是交點(diǎn)就是Q點(diǎn)點(diǎn)O1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路81n 放大電路的動(dòng)態(tài)特性分析放大電路的動(dòng)態(tài)特性分析1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路821.4 1.4 基本放大電路基本放大電路83 把非線

20、性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個(gè)線性把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個(gè)線性電路。即把非線性的晶體管線性化，等效為一個(gè)線性元件。電路。即把非線性的晶體管線性化，等效為一個(gè)線性元件。 晶體管在小信號（微變量）情況下工作。因此，在靜態(tài)晶體管在小信號（微變量）情況下工作。因此，在靜態(tài)工作點(diǎn)附近小范圍內(nèi)的特性曲線可用直線近似代替。工作點(diǎn)附近小范圍內(nèi)的特性曲線可用直線近似代替。 利用放大電路的微變等效電路分析利用放大電路的微變等效電路分析計(jì)算計(jì)算放大電路放大電路電壓放電壓放大倍數(shù)大倍數(shù)Au、輸入電阻、輸入電阻ri、輸出電阻、輸出電阻ro等。等。1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路84)

21、mA()mV(26)1()(200EbeIr CEBBEbeUIUr CEbbeUiu O85CEBCUII CEbcUii BCCEceIIUr BcceIiu O86ibicicBCEib ib晶體三極管晶體三極管微變等效電路微變等效電路ube+ +- -uce+ +- -ube+ +- -uce+ +- -rbeBEC晶體管的晶體管的B、E之間用之間用rbe等效代替。等效代替。晶體管的晶體管的C、E之間用一受控電流之間用一受控電流源源ic= ib等效代替。等效代替。8788RBRCuiuORLRSes+ XC 0，C 可看作短可看作短路。忽略電源的內(nèi)阻，路。忽略電源的內(nèi)阻，電源的端電壓恒

22、定，電源的端電壓恒定，直流電源對交流可看直流電源對交流可看作短路。作短路。短路短路短路短路對地短路對地短路+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE89ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSiiRBRCuiuORL+ + +- - -RSeS+ +- -ibicBCEii90ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSiiiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RS91bebirIU LcoRIU beLrRAu L

23、CL/ RRR io :UUAu 定義定義Lb RI rbebeCrRAu iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RS92iii IUr 輸入電阻輸入電阻SESRiIiUirSESRiIiU93iiIUri beB/rR 時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng)beBrR bRiBIIU beirr iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSriBRI94oUoEoooIUr 輸出電阻：輸出電阻：oUSE95iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSCoooRIUr 求求ro

24、的步驟：的步驟：1) 斷開負(fù)載斷開負(fù)載RLoU3) 外加電壓外加電壓oI4) 求求or外加外加oICRcoIII bcII CoRCRUI 0 0 cb II所所以以2) 令令 或或0i U0S E96QuCE/VttiB B/ AIBtiC C/mAICiB B/ AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC C/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuo97Q2uoUCEQuCE/VttiC C/mAICiC C/mAuCE/VOOOQ11.4 1.4 基本放大電路基本放大電路98uiuotiB B/ AiB B/ AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC C/mAu

25、CE/VOOUCE1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路991.4 1.4 基本放大電路基本放大電路100 在固定偏置放大電路中，在固定偏置放大電路中，當(dāng)溫度升高時(shí)，當(dāng)溫度升高時(shí)，UBE 、 、 ICBO 。 上式表明，當(dāng)上式表明，當(dāng)UCC和和 RB一定時(shí)，一定時(shí)， IC與與 UBE、 以及以及 ICEO 有關(guān)有關(guān)，而這三個(gè)參數(shù)隨溫度而變化。，而這三個(gè)參數(shù)隨溫度而變化。CBOBBECCCEOBC)1( IRUUIII 溫度升高時(shí)，溫度升高時(shí)， IC將增加，使將增加，使Q點(diǎn)沿負(fù)載線上移。點(diǎn)沿負(fù)載線上移。1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路101iCuCEQQ 固定偏置電路的工作點(diǎn)固定偏置電

26、路的工作點(diǎn)Q點(diǎn)是不穩(wěn)定的，為此需要改進(jìn)偏點(diǎn)是不穩(wěn)定的，為此需要改進(jìn)偏置電路。當(dāng)溫度升高使置電路。當(dāng)溫度升高使 IC 增加時(shí)，能夠自動(dòng)減少增加時(shí)，能夠自動(dòng)減少IB，從而抑制，從而抑制Q點(diǎn)的變化，保持點(diǎn)的變化，保持Q點(diǎn)基本穩(wěn)定。點(diǎn)基本穩(wěn)定。O1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路102B2II 若若滿滿足足： 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。2B2BRIV 2B1BCC21RRUII CC2B1B2BBURRRV VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路103VBEBEBECRUV

27、II BEBUV 若若滿滿足足：EBEBEBEC RVRUVII RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路104從從Q點(diǎn)點(diǎn)穩(wěn)定的角度來看穩(wěn)定的角度來看似乎似乎I2、VB越大越好。越大越好。但但 I2 越大，越大，RB1、RB2必必須取得較小，將增加損耗，須取得較小，將增加損耗，降低輸入電阻。降低輸入電阻。而而VB過高必使過高必使VE也增高，也增高，在在UCC一定時(shí)，勢必使一定時(shí)，勢必使UCE減小，從而減小放大電路減小，從而減小放大電路輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍。輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍。I2= (5 10) IB，VB= (5

28、10) UBE，RB1、RB2的阻值一般為幾十千歐。的阻值一般為幾十千歐。VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路105VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+TUBEIBICVEICVB 固定固定1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路106CC2B1B2BURRRVB EBEBECRUVII CBII EECCCCCERIRIUU VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路1

29、07 對交流：對交流：旁路電容旁路電容 CE 將將R 短路短路， R 不起不起作用作用， Au，ri，ro與固定偏置電路相同與固定偏置電路相同。如果去掉如果去掉CE ，Au，ri，ro ？旁路電容旁路電容RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路108RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+2B1BB/ RRR iUiIbIcIoUbISEeIBRI109 LcoRIU LCL/RRR io :UUAu 定義定義Lb RI rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUb

30、ISEeIREEebebiRIrIU Ebbeb) 1 (RIrI EbeL) 1(RrRAu 1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路110EebebiRIrIU Ebbeb)1 (RIrI Ebeib)1 (RrUI EbeBi)1 (/RrRr rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREriBRI1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路111EbeL) 1(RrRAu beLrRAu EbeB2B1i)1 (R/R/Rrr CoRr beBir/Rr CoRr 112？即：即： Sos EUAu考慮信號源內(nèi)阻考慮信號源內(nèi)阻RS 時(shí)

31、時(shí)iSibeLs rRrrRAu 所以所以SosEUAu SiioEUUU SiEUAu iSiSirRrEU irRB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+113 在圖示放大電路中，在圖示放大電路中，已知已知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(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn) 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ri、ro及及 Au。RB1RCC

32、1C2RB2CERE1RL+UCCuiuo+RE21.4 1.4 基本放大電路基本放大電路114V3V12206020CCB2B1B2B URRRVmA8 . 0 mA36 . 03EBEBEC RUVII A16 A500.8CB IICECCCCEE1E1()12 0.8 6 0.8 3V4.8VUUI RI RR RB1RCRB2RE1+UCCRE2+UCEIEIBICVB1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路115k6Co Rrk86. 18 . 02651200I26) 1(200Ebe rk 15/2B1BB RRR其其中中 EbeBi) 1 (/RrRr k03.8 EbeL)

33、 1 (RrRAu 69. 8 iUiIbIcIoUbISEeIBRI1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路116 阻容耦合放大電路由于存在級間耦合電容、發(fā)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(shí)，放大電路的輸出頻率變化，故當(dāng)信號頻率不同時(shí)，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。電壓相對于輸入電壓的幅值和相位都將發(fā)生變化。1.5 1.5 放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性117f|Au |0.707| Auo |fLfH| Auo |幅頻特性幅頻特性f 2

34、70 180 90相頻特性相頻特性 118iUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSbeU+ +- -1.5 1.5 放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性119oUbeUiUiUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSbeU+ +- -C1C21.5 1.5 放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性120oUiUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSCo1.5 1.5 放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性121RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS1.6

35、 1.6 共集電極放大電路共集電極放大電路122EBBECCB)1(RRUUI BE)1(II EECCCERIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBICRB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS1.6 1.6 共集電極放大電路共集電極放大電路123LEL/ RRR LeoRIU Lb1RI ）（ LebebiRIrIU Lbbeb)1 (RIrI LbbebLb)1()1(RIrIRIAu LbeL)1(1RrR ）（rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiI1.6 1.6 共集電極放大電路共集電極放大電路124rbeRBRLE

36、BC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiIiBi/rRr LbeBi)1 (/RrRr LbebLEebebbii)1 (/RrIRRIrIIUr LEL/RRR irir 1.6 1.6 共集電極放大電路共集電極放大電路125rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiIERbbo IIII EoSBbeoSBbeoRUR/RrUR/RrU ESbeo1/11RRRrr 外加外加oIor1) 斷開負(fù)載斷開負(fù)載RLoU3) 外加電壓外加電壓oI4) 求求2) 令令 或或0i U0S EERI1.6 1.6

37、共集電極放大電路共集電極放大電路126 1sbeoRrrSBS/RRR RrRr 1/sbeEosbeE) 1 ( RRr 通通常常：rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiIor1.6 1.6 共集電極放大電路共集電極放大電路127LbeL) 1 () 1 (RrRAu LbeBi) 1(/RrRr Rrr 1sbeo1.6 1.6 共集電極放大電路共集電極放大電路1281.6 1.6 共集電極放大電路共集電極放大電路129. 在圖示放大電路中，已知在圖示放大電路中，已知UCC=12V, RE= 2k, RB= 200k， RL= 2k

38、，晶體管，晶體管=60， UBE=0.6V, 信號源內(nèi)阻信號源內(nèi)阻RS= 100，試求試求: :(1) 靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn) IB、IE 及及 UCE； 畫出微變等效電路；畫出微變等效電路；(3) Au、ri 和和 ro 。RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS1.6 1.6 共集電極放大電路共集電極放大電路130mA035. 0mA260)(12006 . 012) (1EBBECCB RRUUImA14. 2 0.035mA60)(1 )(1BE II V727V142212EECCCE.RIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBIC1.6 1.6 共集電極放大電路共集電極放

39、大電路1313 .176010094. 0Sbeo Rrrk94. 024. 1266120026) (1200Ebe Ir LbeBi) 1 (/RrRr k7 .41 LbeL) 1()(1RrRAu 98.0 rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIRE1.6 1.6 共集電極放大電路共集電極放大電路132133兩級之間通過耦合電容兩級之間通過耦合電容 C2 與下級輸入電與下級輸入電阻阻連接連接。RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+RS+RC2C3CE2RE2RL+UCC+oU1OUiUSEB1R B2R T1T2134 由于電容有隔直

40、作用，所以每級放大電路的直流通路互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，不相通，。RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+RS+RC2C3CE2RE2RL+UCC+oU1OUiUSEB1R B2R T1T2135第一級第一級第二級第二級212ioi1oiouuuAAUUUUUUA 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)2ir1bI2bI1cI2cIrbeRB2RC1EBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiI1oU1b1ISErbeRC2RLEBC+ +- -oU2b2IB1R B2R RB12i1C1L/ rRR 1be1L1io11rRUUAu be2L222io2rRUUA

41、u 1iirr 2oorr L2CL2/ RRR 136 如圖所示的兩級電壓放大電路，如圖所示的兩級電壓放大電路，已知已知1= 2 =50, T1和和T2均為均為3DG8D。 RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+oUiUB1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 137解解: : (1) 兩級放大電路的靜態(tài)值可分別計(jì)算。兩級放大電路的靜態(tài)值可分別計(jì)算。A8 . 9mA2750)(110000.624) (1E1B1BECCB1 RRUUImA 49. 0mA 0098. 050)(1)1 (B1E1 II V77. 10V2749.

42、 024E1E1CCCE RIUU RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+oUiUB1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 138V26. 843V438224B2B2B1CCB2 RRRUVmA 96. 0mA5 . 751. 06 . 026. 8E2E2BE2B2C2 RRUUIRB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+oUiUB1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 139A 2 . 19mA5096. 02C2B2 IIV71. 6)V5 . 751. 010(96

43、. 024)(E2E2C2C2CCCE2 RRRIUURB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+oUiUB1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 1402bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_2ER 由微變等效電路可知，放大電路的輸入電阻由微變等效電路可知，放大電路的輸入電阻 ri 等于第一級等于第一級的輸入電阻的輸入電阻ri1。第一級是射極輸出器，它的輸入電阻。第一級是射極輸出器，它的輸入電阻ri1與負(fù)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載有關(guān)，而射極

44、輸出器的負(fù)載即是第二級輸入電阻 ri2。2ir1iirr 1412bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_2ER (2) 計(jì)算計(jì)算 r i和和 r 0 k58. 196. 0265120026)1(200Ebe2 Ir k 14)1 (/E2be2B2B12 RrRRri k 22. 9k14271427/i2E1L1 rRR2ir142 k 349 02650)(120026) (1200rE11be1 .I k 320)1 (/L1be1B1i1i RrRrr 2oorr k10C2o2o Rrr2bI2cIrbe2RC

45、2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_2ER 143(3)(3)求各級電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)求各級電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù) 994 022 950)(1322 9)501 ()1 ()1 (L111beL111u.RrRA 2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_2ER 144(3)(3)求各級電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)求各級電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+

46、_+_+_2ER 1851. 050)(179. 11050)1 (2E2be22C2 RrRAu 總電壓放大倍數(shù)總電壓放大倍數(shù)9 . 1718)(994. 021 uuuAAA145146將前級的輸出端直接接后級的輸入端。將前級的輸出端直接接后級的輸入端?？捎脕矸糯缶徛兓男盘柣蛑绷髁孔兓男盘??？捎脕矸糯缶徛兓男盘柣蛑绷髁孔兓男盘?。+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2+RE2147指輸入信號指輸入信號電壓為零時(shí)，輸出電壓電壓為零時(shí)，輸出電壓發(fā)生緩慢發(fā)生緩慢地、無規(guī)則地地、無規(guī)則地變化的現(xiàn)象。變化的現(xiàn)象。uotO晶體管參數(shù)隨溫度變化、電源電壓晶體管參數(shù)隨溫度變化、電源電壓 波

47、動(dòng)、電路元件參數(shù)的變化。波動(dòng)、電路元件參數(shù)的變化。1. 前后級靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響前后級靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響148 直接影響對輸入信號測量的準(zhǔn)確程度和分辨能力。直接影響對輸入信號測量的準(zhǔn)確程度和分辨能力。 嚴(yán)重時(shí)，可能淹沒有效信號電壓，無法分辨是有嚴(yán)重時(shí)，可能淹沒有效信號電壓，無法分辨是有效信號電壓還是漂移電壓。效信號電壓還是漂移電壓。 一般用輸出漂移電壓折合到輸入端的一般用輸出漂移電壓折合到輸入端的等效漂移電等效漂移電壓壓作為衡量零點(diǎn)漂移的指標(biāo)。作為衡量零點(diǎn)漂移的指標(biāo)。uAuuodId 149 如某放大電路的輸出電壓：如某放大電路的輸出電壓： 100odumV則折算到輸入端的等效零漂電壓則折算到

48、輸入端的等效零漂電壓電壓放大倍數(shù)，電壓放大倍數(shù)，1000uA 1000.11000odiduuumVA 而只有輸入端的等效漂移電壓比輸入信號小許多時(shí)，而只有輸入端的等效漂移電壓比輸入信號小許多時(shí)，放大后的有用信號才能被很好地區(qū)分出來。放大后的有用信號才能被很好地區(qū)分出來。150 由于不采用電容，所以直接耦合放大電路具有由于不采用電容，所以直接耦合放大電路具有良好的低頻特性。良好的低頻特性。f|Au |0.707| Auo |OfH| Auo | 抑制零點(diǎn)漂移是制作高質(zhì)量直接耦合放大電路抑制零點(diǎn)漂移是制作高質(zhì)量直接耦合放大電路的一個(gè)重要的問題。的一個(gè)重要的問題。 適合于集成化的要求，在集成運(yùn)放的

49、內(nèi)部，級間適合于集成化的要求，在集成運(yùn)放的內(nèi)部，級間都是直接耦合。都是直接耦合。151 電路結(jié)構(gòu)對稱，在理想的情況下，兩管的特性及對電路結(jié)構(gòu)對稱，在理想的情況下，兩管的特性及對應(yīng)電阻元件的參數(shù)值都相等。應(yīng)電阻元件的參數(shù)值都相等。差分放大電路是抑制零點(diǎn)漂移最有效的電路結(jié)構(gòu)。差分放大電路是抑制零點(diǎn)漂移最有效的電路結(jié)構(gòu)。 +UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2兩個(gè)輸入、兩個(gè)輸入、兩個(gè)輸出兩個(gè)輸出兩管兩管靜態(tài)工靜態(tài)工作點(diǎn)相同作點(diǎn)相同152輸出電壓：輸出電壓：uo= VC1 VC2 = 0靜態(tài)時(shí)，靜態(tài)時(shí)，ui1 = ui2 = 0 IC1=IC2 ， VC1=VC2 +UCC

50、uoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2153uo= (VC1 + VC1 ) (VC2 + VC2 ) = 0當(dāng)溫度升高時(shí)當(dāng)溫度升高時(shí)ICVC （兩管變化量相等）（兩管變化量相等）+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2 IC1= IC2， VC1 = VC2 154 VC1 = VC2，+UCCuoRCRB2T1RB1RCRB2RB1+ui1ui2+T2+共模信號共模信號 需要抑制需要抑制155+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2+差模信號差模信號 是有用信號是有用信號156 =Au(ui1-ui2) 這種輸入常作為比較放大來應(yīng)用，在自動(dòng)控制這種輸入常作為比較放大來應(yīng)用，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中是常見的。系統(tǒng)中是常見的。 2121157例例1: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV ui2 = 8 mV 2 mV 例例2: ui1 =20 mV, ui2 = 16 mV 可分解成可分解成: : ui1 = 18 mV + 2 mV ui2 = 18 mV 2 mV 可分解成可分解成: : ui1 = 8 mV + 2 mV 差分放大器對差模信號放大，而抑制共模信號。差分放大器對差模信號放大，而抑制共模信號。158 若電路完全對稱，理想情況下共模放大