電子技術 雷勇 第3章

1、電子技術基礎四川大學四川大學電氣信息學院電氣信息學院 電工電子基礎教學實驗中心第第3章章 雙極性晶體管及其應用雙極性晶體管及其應用3.1雙極性晶體管的放大和開關作用雙極性晶體管的放大和開關作用3.2基本共射極放大電路的組成及各元件的作用基本共射極放大電路的組成及各元件的作用3.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法3.4放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定問題放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定問題3.5放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應3.6射極輸出器射極輸出器3.7多級放大電路多級放大電路3.8差分放大電路差分放大電路3.9功率放大電路3.9功率放大電路3.9功率放大電路功率放大電路本章要求：本章要求：1.理

2、解三極管的電流分配和電流放大作用；了解晶體理解三極管的電流分配和電流放大作用；了解晶體管的基本結構、工作原理和特性曲線，理解主要管的基本結構、工作原理和特性曲線，理解主要參數的意義；參數的意義；2. 理解單管交流放大電路的放大作用和共發(fā)射極、理解單管交流放大電路的放大作用和共發(fā)射極、 共集電極放大電路的性能特點。共集電極放大電路的性能特點。3. 掌握靜態(tài)工作點的估算方法和放大電路的微變等掌握靜態(tài)工作點的估算方法和放大電路的微變等 效電路分析法。效電路分析法。4. 理解放大電路輸入、輸出電阻的概念。理解放大電路輸入、輸出電阻的概念。5. 了解放大電路的頻率特性、互補功率放大電路的了解放大電路的頻

3、率特性、互補功率放大電路的 工作原理，了解差動放大電路的工作原理和性能工作原理，了解差動放大電路的工作原理和性能特點。特點。LED電電池池R3u2TrDR2SDZ+R5R4R1C+T鎳鎘電池恒流充電電路鎳鎘電池恒流充電電路晶體管圖片晶體管圖片小功率管小功率管中功率管中功率管大功率管大功率管為什么有孔？(a)NNCEBPCETBIBIEIC(b)BECPPNETCBIBIEICCENNPBCEPPNB（Emitter）（Collector）（Base）3.1.1 3.1.1 晶體管的基本結構晶體管的基本結構方向BEBCEEBRBRC+ IE= IEN+ IEP 且有且有IENIEP IEN=IC

4、N+ IBN 且有且有IEN IBN ，ICNIBN IC=ICN+ ICBO IB=IEP+ IBNICBOIE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN =(ICN+ICBO)+(IBN+IEPICBO) IE =IC+IBICmA AVVUCEUBERBIBECEB CBERC2. 各電極電流關系及電流放大作用各電極電流關系及電流放大作用BECNNPEBRBECIEIBEICEICBO3. 晶體管內部載流子的運動規(guī)律晶體管內部載流子的運動規(guī)律ICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOBCCBOBCBOCBECEIIIIIIII CEOBCBOBC)(1 IIIII BC CE

5、O III ，有有忽忽略略動畫由以上分析可知，發(fā)射區(qū)摻雜濃度高，基由以上分析可知，發(fā)射區(qū)摻雜濃度高，基區(qū)很薄，是保證區(qū)很薄，是保證晶體管晶體管能夠實現電流放大能夠實現電流放大的關鍵。若兩個的關鍵。若兩個PN結對接，相當基區(qū)很結對接，相當基區(qū)很厚，所以沒有電流放大作用，基區(qū)從厚變厚，所以沒有電流放大作用，基區(qū)從厚變薄，兩個薄，兩個PN結演變?yōu)榻Y演變?yōu)榫w管晶體管，這是量變，這是量變引起質變的又一個實例。引起質變的又一個實例。圖圖 電流方向和發(fā)射結與集電結的極性電流方向和發(fā)射結與集電結的極性（a)NPN型晶體管型晶體管（b)PNP型晶體管型晶體管晶體管實現電流放大的條件：晶體管實現電流放大的條件：

6、內部條件：內部條件： 發(fā)射區(qū)摻雜濃度高，基區(qū)很薄發(fā)射區(qū)摻雜濃度高，基區(qū)很薄外部條件：外部條件： 發(fā)射結正偏，集電結反偏發(fā)射結正偏，集電結反偏晶體管的晶體管的三種組態(tài)三種組態(tài) 晶體管有三個電極，其中兩個可以作為輸入晶體管有三個電極，其中兩個可以作為輸入, 兩兩個可以作為輸出，這樣必然有一個電極是公共電極。個可以作為輸出，這樣必然有一個電極是公共電極。三種接法也稱三種三種接法也稱三種組態(tài)組態(tài)。 共集電極接法共集電極接法，集電極作為公共電極，用，集電極作為公共電極，用CC表示表示; 共基極接法共基極接法，基極作為公共電極，用基極作為公共電極，用CB表示。表示。共發(fā)射極接法共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共

7、電極，用，發(fā)射極作為公共電極，用CE表示；表示；晶體管的三種組態(tài)晶體管的三種組態(tài) 即管子各電極電壓與電流的關系曲線，是管子內部載流即管子各電極電壓與電流的關系曲線，是管子內部載流子運動的外部表現，反映了晶體管的性能，是分析放大電路子運動的外部表現，反映了晶體管的性能，是分析放大電路的依據。的依據。 重點討論應用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線重點討論應用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線共發(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+常常數數 CE)(BEBUUfIIB( A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1VOIB=020 A

8、40 A60 A80 A100 A常常數數 B)(CECIUfI36IC(mA )1234UCE(V)912O放大區(qū)放大區(qū)動畫O（2）截止區(qū)）截止區(qū)IB 0 以下區(qū)域為以下區(qū)域為截止區(qū)，有截止區(qū)，有 IC 0 。 在截止區(qū)發(fā)射結處于反向偏置，集電結處于反向偏置，在截止區(qū)發(fā)射結處于反向偏置，集電結處于反向偏置，晶體管工作于截止狀態(tài)。晶體管工作于截止狀態(tài)。（3）飽和區(qū)）飽和區(qū) 當當UCE UBE時時，晶體管工晶體管工作于飽和狀態(tài)。作于飽和狀態(tài)。 在飽和區(qū)，在飽和區(qū)， IB IC，發(fā)射發(fā)射結處于正向偏置，結處于正向偏置，集電結也集電結也處于正處于正偏。偏。 深度飽和時，深度飽和時， 硅管硅管UCES

9、 0.3V， 鍺管鍺管UCES 0.1V。 輸出特性曲線的三個區(qū)域輸出特性曲線的三個區(qū)域:飽和區(qū)飽和區(qū) 發(fā)射結正偏，發(fā)射結正偏，集電結正偏集電結正偏或反偏電壓很小或反偏電壓很小截止區(qū)截止區(qū)發(fā)射結反偏，發(fā)射結反偏，集電結反偏。集電結反偏。放大區(qū)放大區(qū)發(fā)射結正偏，發(fā)射結正偏，集電結反偏集電結反偏例例3.13.1：測量晶體管三個電極對地電位如圖：測量晶體管三個電極對地電位如圖 16.0416.04所示，試判斷晶體管的工作狀態(tài)。所示，試判斷晶體管的工作狀態(tài)。 圖圖 16.04 晶體管工作狀態(tài)判斷晶體管工作狀態(tài)判斷 放大放大截止截止飽和飽和例：例： =50， EC =12V， RB =70k ， RC

10、=6k 。 當當EB = -2V，2V，5V時，時，晶體管的工作狀態(tài)在哪個區(qū)域？晶體管的工作狀態(tài)在哪個區(qū)域？EB =-2V， IB=0 ， IC=0時，時，工作于截止區(qū)工作于截止區(qū) EB =2V， IB= (EB -UBE)/ RB =(2-0.7)/70=0.019 mAIC最大飽和電流最大飽和電流ICS = (EC -UCE)/ RC =(12-0)/6=2mA IC= IB =50 0.019=0.95 mA ICS =2 mA ， 工作于飽和區(qū)工作于飽和區(qū)(實實際上，此時際上，此時IC和和IB 已不是已不是 的關系）的關系） BCII_ BCII O53704051BC.II 4004

11、00605132BC .II ICBO A+EC AICEOIB=0+ICMU(BR)CEO安全工作區(qū)安全工作區(qū)ICUCEO3.1.5 光電晶體管光電晶體管用入射光強度用入射光強度E的強度來控制集電極電流的強度來控制集電極電流uCEOicICEOPCME=0E1E2E3E4E51符號和特性符號和特性CECEIB=020 A40 A60 A80 A100 A36IC(mA )1234UCE(V)912O放大區(qū)放大區(qū)應用：與發(fā)光二極管組成光電應用：與發(fā)光二極管組成光電 耦合放大電路，作光電耦合放大電路，作光電開關用：開關用：R1+ECR3T1R2LEDT光電光電 耦合耦合其中發(fā)光二極管是起著其中發(fā)

12、光二極管是起著把輸入電流變換成光信把輸入電流變換成光信號的作用；而光電晶體號的作用；而光電晶體管則起著把光信號變換管則起著把光信號變換成電成電(流流)信號的作用。信號的作用。 單片機系統(tǒng)的、前向通道和后向通道有時單片機系統(tǒng)的、前向通道和后向通道有時干擾較嚴重同時前向通道的模數轉換、后向干擾較嚴重同時前向通道的模數轉換、后向通道有數模轉換必須進行電氣隔離使模擬地和通道有數模轉換必須進行電氣隔離使模擬地和數字地不共地數字地不共地,將強電和弱電隔離將強電和弱電隔離, 故采用光電故采用光電耦合器達到這些要求。耦合器達到這些要求。 3.2基本共射極放大電路的組成及各元件的作用基本共射極放大電路的組成及各

13、元件的作用輸出電壓或電流在幅度上得到了放大，輸出信輸出電壓或電流在幅度上得到了放大，輸出信號的能量得到了加強號的能量得到了加強。 基本放大電路一般是指由一個晶體管組成的放大電路。基本放大電路一般是指由一個晶體管組成的放大電路。3.2.2放大電路的性能指標放大電路的性能指標oU+_放放大大電電路路+_SU+_iUirSR+_OUOrLRiIOI.i.o=UUAu電壓放大倍數電壓放大倍數源電壓放大倍數源電壓放大倍數.s.o=UUAusoU+_放放大大電電路路+_SU+_iUirSR+_OUOrLRiIOIiIUr.ii=源電壓放大倍數源電壓放大倍數iSiuSiusrRrAUUUUUUA.i.o.s

14、.o=oUoE0oE,oooLRIUr輸出電阻：oU+_放放大大電電路路+_SU+_iUirSR+_OUOrLRiIOI0oE,oooLRIUr輸出電阻：oU+_放放大大電電路路+_SU+_iUirSR+_OUOrLRiIOIUCCRSesRBUBBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiERB+UCCUBBRCC1C2T放大元件放大元件iC= iB，工作在放大區(qū)，工作在放大區(qū)，要保證集電結反要保證集電結反偏，發(fā)射結正偏。偏，發(fā)射結正偏。uiuo輸入輸入輸出輸出參考點參考點RL+_+_使發(fā)射結正偏，使發(fā)射結正偏，并提供適當的并提供適當的靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點IB和和UBE。RB+

15、UCCUBBRCC1C2TRL基極電源與基極電源與基極電阻基極電阻集電極電源，集電極電源，為電路提供能為電路提供能量。并保證集量。并保證集電結反偏。電結反偏。RB+UCCUBBRCC1C2TRL集電極電阻，集電極電阻，將變化的電流將變化的電流轉變?yōu)樽兓霓D變?yōu)樽兓碾妷?。電壓。RB+UCCUBBRCC1C2TRL共射放大電路組成共射放大電路組成耦合電容：耦合電容：電解電容，有極性，電解電容，有極性，大小為大小為10 F50 F作用：隔離輸入作用：隔離輸入輸出與電路直流輸出與電路直流的聯(lián)系，同時能的聯(lián)系，同時能使信號順利輸入使信號順利輸入輸出。輸出。RB+UCCUBBRCC1C2TRL+uiuo

16、+_+_單電源供電單電源供電可以省去可以省去RB+UCCUBBRCC1C2TRL單電源供電單電源供電RB+UCCRCC1C2TRL+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEUCCRSesRBUBBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiEUBEIBICUCE無輸入信號無輸入信號(ui = 0)時時: uo = 0uBE = UBEuCE = UCE+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOICUCEOIBUBEO結論：結論：QIBUBEQUCEICUBEIB無輸入信號無輸入信號(ui =

17、 0)時時: uo = 0uBE = UBEuCE = UCE？ uCE = UCC iC RC uo 0uBE = UBE+ uiuCE = UCE+ uoIC+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO+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態(tài)分析動態(tài)分析iCtOiCtICOiCticO靜態(tài)分析靜態(tài)分析符號規(guī)定符號規(guī)定IB大寫字母、大寫下標，大寫字母、大寫下標，表示直流量。表示直流量。iB小寫字母、大寫下標，小寫字母、大寫下標，表示全量。表示全量。ib小寫字母、小寫下標，小寫字母、小寫下標，表示交

18、流分量。表示交流分量。uitOuotO直流通路直流通路( IB 、 IC 、 UCE )對直流信號電容對直流信號電容 C 可看作開路（即將電容斷開）可看作開路（即將電容斷開）斷開斷開斷開斷開+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiERBRCuiuORLRSes+ XC 0，C 可看作可看作短路。忽略電源的內短路。忽略電源的內阻，電源的端電壓恒阻，電源的端電壓恒定，直流電源對交流定，直流電源對交流可看作短路。可看作短路。短路短路短路短路對地短路對地短路+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiC

19、iBiE放大電路無信號輸入（放大電路無信號輸入（ui = 0）時的工作狀態(tài)。）時的工作狀態(tài)。估算法、圖解法。估算法、圖解法。各極電壓電流的直流分量。各極電壓電流的直流分量。放大電路的直流通路。放大電路的直流通路。 (1)靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點Q：IB、IC、UCE 。靜態(tài)分析：靜態(tài)分析：確定放大電路的靜態(tài)值。確定放大電路的靜態(tài)值。BBECCB RUUI 所以所以BCCBRUI 根據電流放大作用根據電流放大作用CEOBC III BB II 當當UBE UCC時，時，+UCCRBRCT+UBEUCEICIB已知：已知：UCC=12V，RC=4k ，RB=300k ， =37.5。解：解：mAmAB

20、CCB04030012. RUImAmABC51040537. II VV CCCCCE645112 .RIUU+UCCRBRCT+UBEUCEICIBEECCCCCERIRIUU 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+UBEUCEICIB+UCCRBRCT+UBEUCEICIBBBECCBRUUI CtanR1 ICQUCEQCCCRUUCCUCE /VIC/mA直流負載線直流負載線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載線的直流負載線

21、的交點就是交點就是Q點點O1. 由直流負載列出方程由直流負載列出方程UCE=UCCICRcUCC 、 UCC /Rc3. 在輸入回路列方程式在輸入回路列方程式UBE =UCCIBRb,4. 5. 得到得到Q點的參數點的參數IBQ、ICQ和和UCEQ。2. 在輸出特性曲線上確定在輸出特性曲線上確定兩個特殊點兩個特殊點,即可畫出直流負載線即可畫出直流負載線BBECCBRUUI 放大電路的動態(tài)分析放大電路的動態(tài)分析 把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一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。

22、一個線性元件。 晶體管在小信號（微變量）情況下工作。因此，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的特性曲線可用直線近在靜態(tài)工作點附近小范圍內的特性曲線可用直線近似代替。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算計算放大電路放大電路電壓放大倍數電壓放大倍數Au、輸入電阻、輸入電阻ri、輸出電阻、輸出電阻ro等。等。)mA()mV(26)1()(200EbeIr CEBBEbeUIUr CEbbeUiu OCEBCUII CEbcUii BCCEceIIUr BcceIiu OOibicicBCEib ib晶體管晶體管微變等效電路微變等效

23、電路ube+ +- -uce+ +- -ube+ +- -uce+ +- -rbeBEC 晶體管的晶體管的B、E之間之間可用可用rbe等效代替。等效代替。 晶體管的晶體管的C、E之間可用一之間可用一受控電流源受控電流源ic= ib等效代替。等效代替。ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSiiRBRCuiuORL+ + +- - -RSeS+ +- -ibicBCEiiibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSiiiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +-

24、 -RS（動畫）（動畫）bebirIU LcoRIU beLrRAu LCL/ RRR io :UUAu 定義定義Lb RI rbebeCrRAu iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RS LcoRIU LCL/RRR io :UUAu 定義定義Lb RI rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREEebebiRIrIU Ebbeb) 1 (RIrI EbeL) 1(RrRAu iii IUr 輸入電阻輸入電阻SESRiIiUirSESRiIiU增加信號源負擔；增加信號源負擔； irS

25、ESRiIiU2 2、經、經R Rs s、r ri i分壓，分壓， r ri i越小，越小，U Ui i下降，下降，U Uo o下降；下降； 3 3、后級放大電路的、后級放大電路的r ri i，前級的，前級的r ro o，將使前級，將使前級A Av v下降。下降。 iiIUri beB/rR 時時，當當beBrR bRiBIIU EebebiRIrIU Ebbeb)1 (RIrI Ebeib)1 (RrUI EbeBi)1 (/RrRr beirr rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRL

26、EBC+ +- -+ +- -+ +- -RSririBRIBRIoUoE0oE,oooLRIUr輸出電阻：oU+_放放大大電電路路+_SU+_iUirSR+_OUOrLRiIOI如何確定電路的輸出電阻？如何確定電路的輸出電阻？在電路的計算中求在電路的計算中求ro有兩個方法：有兩個方法：（1）、）、所有的獨立電源（包括信號源）置零，所有的獨立電源（包括信號源）置零，保留受控源。然后采用保留受控源。然后采用加壓求流法加壓求流法。uirousoro=u/iuo測量開路電壓測量開路電壓uo = uso（2）、）、開路電壓除以短路電流法開路電壓除以短路電流法。rousorousoio測量短路電流測量短

27、路電流io = uso / ro輸出電阻：輸出電阻：uo / io = uso / （ uso / ro ）= ro iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSCoooRIUr例例3：求求ro的步驟：的步驟：1) 斷開負載斷開負載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 ErbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiIERbbo IIII EoSBbeoSBbeoRUR/RrUR/

28、RrU 外加外加oIor1) 斷開負載斷開負載RLoU3) 外加電壓外加電壓oI4) 求求2) 令令 或或0i U0S EERIESbeo1/11RRRrr 并聯(lián)與相當于電阻1/SbeEoRRrRrESBbeEoSBbeoSBbeoooo01/11/IrRRRrRURRrURRrUUUrbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiIoIorERIEoSBbeoSBbeoo/IRURRrURRrU2 圖解法圖解法 （1）交流負載線）交流負載線 （2）圖解分析）圖解分析 （3）非線性失真）非線性失真 對放大電路的動態(tài)分析也可以應用圖解法，就是對放大電

29、路的動態(tài)分析也可以應用圖解法，就是利用晶體管的特性曲線在靜態(tài)分析的基礎上，用作圖利用晶體管的特性曲線在靜態(tài)分析的基礎上，用作圖的方法來分析各個電壓和交流交流分量之間的傳輸情的方法來分析各個電壓和交流交流分量之間的傳輸情況和相互關系。況和相互關系。 （1）交流負載線）交流負載線1.通過輸出特性曲線上的通過輸出特性曲線上的Q點做點做一條直線，其斜率為一條直線，其斜率為- -1/RL 2.RL= RLRc交流負載電阻交流負載電阻3.交流負載線是有交流輸入交流負載線是有交流輸入信號時信號時Q點的運動軌跡。點的運動軌跡。 4.交流負載線與直流負載線相交交流負載線與直流負載線相交Q點。點。放大電路的動態(tài)工

30、作放大電路的動態(tài)工作狀態(tài)的圖解分析狀態(tài)的圖解分析交流負載交流負載線確定方線確定方法：法：rbeRBRCRLiU iI bI cI oU bI+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE 交流負載線交流負載線 0 UCEQ UCC UCC Q 直流負載線直流負載線iCuCEICQQuCE/VttiB B/ AIBtiC C/mAICiB B/ AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC C/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuoRB+ECRCC1C2uiiBiCuCEuo各點波形各點波形uo比比ui幅度放大且相位相反幅度放大且相位相反假設假設uBE靜態(tài)

31、工作點的基礎上有一微小的變化靜態(tài)工作點的基礎上有一微小的變化 ui實現放大的條件實現放大的條件1、晶體管必須偏置在放大區(qū)。發(fā)射結正偏，、晶體管必須偏置在放大區(qū)。發(fā)射結正偏，集電結反偏。集電結反偏。2、正確設置靜態(tài)工作點，使整個波形處于放、正確設置靜態(tài)工作點，使整個波形處于放大區(qū)。大區(qū)。3、輸入回路將變化的電壓轉化成變化的基極、輸入回路將變化的電壓轉化成變化的基極電流。電流。4、輸出回路將變化的集電極電流轉化成變化的、輸出回路將變化的集電極電流轉化成變化的集電極電壓，經電容濾波只輸出交流信號。集電極電壓，經電容濾波只輸出交流信號。 注意：放大倍數、輸入電阻、輸出電阻注意：放大倍數、輸入電阻、輸出

32、電阻通常都是在正弦信號下的交流參數，只有在通常都是在正弦信號下的交流參數，只有在放大電路處于放大狀態(tài)且輸出不失真的條件放大電路處于放大狀態(tài)且輸出不失真的條件下才有意義。下才有意義。 放大器要求輸出信號與輸入信號之間是線性放大器要求輸出信號與輸入信號之間是線性關系，不能產生失真。關系，不能產生失真。 由于晶體管存在非線性，可能使輸出信號產由于晶體管存在非線性，可能使輸出信號產生生非線性失真非線性失真。 (3)動畫動畫Q2uoUCEQuCE/VttiC C/mAICiC C/mAuCE/VOOOQ1+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE動畫動畫uiuotiB

33、B/ AiB B/ AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC C/mAuCE/VOOUCE（動畫）（動畫）通過圖解分析，可得如下結論：通過圖解分析，可得如下結論： 1. 1. vi vBE iB iC vCE |-vo| 2. 2. vo與與vi相位相反；相位相反； 3. 3. 可以測量出放大電路的電壓放大倍數；可以測量出放大電路的電壓放大倍數； 4. 4. 可以確定最大不失真輸出幅度可以確定最大不失真輸出幅度。放大器截止失真和飽和失真放大器截止失真和飽和失真(a) 截止失真截止失真(b) 飽和失真飽和失真（動畫）（動畫）（動畫）（動畫）放大電路的最大不失真輸出幅度放大電路的最

34、大不失真輸出幅度 放大電路要想獲得大的不失真輸出幅度，需要：放大電路要想獲得大的不失真輸出幅度，需要：1.工作點工作點Q要設置在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位；要設置在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位；2.要有合適的交流負載線。要有合適的交流負載線。 圖圖 放大器的最大不失真放大器的最大不失真輸出幅度輸出幅度（動畫）（動畫）偏置電流為偏置電流為IB = (UCC UBE) / RB UCC / RB 當當RB一經選定，一經選定，IB也就固定不變，故其電路稱為也就固定不變，故其電路稱為固定偏置電路。固定偏置電路。 RB+UCCRCC1C2TRLuiuo為了保證放大電路的穩(wěn)為了保證放大電路的穩(wěn)定工作，必

35、須有合適的、定工作，必須有合適的、穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。溫度對溫度對UBE的影響的影響iBuBE25 C50CTUBEIBICBBECBRUEI 當溫度升高時，當溫度升高時，UBE 、 、 ICBO 。 對于前面的電路（固定偏置電路）而言，靜態(tài)工對于前面的電路（固定偏置電路）而言，靜態(tài)工作點由作點由U UBEBE、 和和I ICBOCBO決定，這三個參數隨溫度而變化決定，這三個參數隨溫度而變化，溫度對靜態(tài)工作點的影響主要體現在這一方面，溫度對靜態(tài)工作點的影響主要體現在這一方面溫度對溫度對 值及集值及集-射極反相截止電流射極反相截止電流ICEO的影響的影響T 、 ICEOICCCB

36、ECBCEOCBOB(1)UUIIIIR 上式表明，當上式表明，當UCC和和 RB一定時，一定時， IC與與 UBE、 以及以及 ICEO 有關有關，而，而這三個參數隨溫度而變化。這三個參數隨溫度而變化。溫度升高時，溫度升高時， IC將增加，將增加，使使Q點沿負載線上移。點沿負載線上移。iCuCEQQ OiCuCEQQ 固定偏置電路的工作點固定偏置電路的工作點Q點是不穩(wěn)定的，為此需要點是不穩(wěn)定的，為此需要改進偏置電路。當溫度升高使改進偏置電路。當溫度升高使 IC 增加時，能夠自動減增加時，能夠自動減少少IB，從而抑制，從而抑制Q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。O常采用常采

37、用分壓式偏置電路分壓式偏置電路來穩(wěn)定靜態(tài)工作點。來穩(wěn)定靜態(tài)工作點。B2II 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+VBEBEBECRUVII BEBUV 若若滿滿足足：EBEBEBEC RVRUVII RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+從從Q點點穩(wěn)定的角度來看似乎穩(wěn)定的角度來看似乎I2、VB越大越好。越大越好。但但 I2 越大，越大，RB1、RB2必須

38、取得較小，將增加損耗，必須取得較小，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，在也增高，在UCC一定時，勢必使一定時，勢必使UCE減小，從而減小放大電路輸出電壓的動態(tài)范圍。減小，從而減小放大電路輸出電壓的動態(tài)范圍。I2= (5 10) IB，VB= (5 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+QuCE/VtUCEiC C/mAuCE/VOOOQ1Q2uoUOMVEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICR

39、SeS+TUBEIBICVEICVB 固定固定本電路穩(wěn)壓的本電路穩(wěn)壓的過程實際是由過程實際是由于加了于加了RE形成形成了了負反饋負反饋過程過程VBRB1RCRB2REI1I2IB+UCCICCC2B1B2BURRRVB EBEBECRUVII CBII EECCCCCERIRIUU RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+ 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

40、+UCCuiuo+RSeS+RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+2B1BB/ RRR iUiIbIcIoUbISEeIBRI LcoRIU LCL/RRR Lb RI rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREEebebiRIrIU Ebbeb) 1 (RIrI EbeL) 1(RrRAu EebebiRIrIU Ebbeb)1 (RIrI Ebeib)1 (RrUI EbeBi)1 (/RrRr riCoRr EbeL) 1(RrRAu beLrRAu EbeB2B1i)1 (R/R/Rrr CoRr be

41、Bir/Rr CoRr iUiIbIcIoUbISEeIBRIiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RS？即：即： Sos EUAu考慮信號源內阻考慮信號源內阻RS 時時iSibeLs rRrrRAu 所以所以SosEUAu SiioEUUU SiEUAu iSiSirRrEU irRB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+irSESRiIiU例例1：靜態(tài)工作點穩(wěn)定放大器的參數如下：靜態(tài)工作點穩(wěn)定放大器的參數如下：RB1=100k ， RB2=33k ， RE=2.5k ， RC=5k ，RL=5k ， =60。求：（求：

42、（1）估算靜態(tài)工作點；（）估算靜態(tài)工作點；（2）空載電壓放大倍數、）空載電壓放大倍數、帶載電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻帶載電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻;（3）若信號）若信號源有源有RS=1 k 的內阻，帶載電壓放大倍數將變?yōu)槎嗌伲康膬茸?，帶載電壓放大倍數將變?yōu)槎嗌伲縍B1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IBICIEECBRB1=100k RB2=33k RE=2.5k RC=5k RL=5k =60EC=15V解：解：(1)估算靜態(tài)工作點估算靜態(tài)工作點C2B1B2BERRR UB=（33 15）/（100+33）=3.7VIC IE =UE/RE = (UB- UB

43、E)/ RE = (3.7-0.7)/2.5 =1.2mAIB=IC/ =1.2/60=0.02mA=20 AUCE = EC - ICRC - IERE =12-1.2 (5+2.5)=6V+ECRB1RCRB2REICIEIBUCERB1=100k RB2=33k RE=2.5k RC=5k RL=5k =60EC=15V解：解：(2)空載電壓放大倍數、帶載電壓空載電壓放大倍數、帶載電壓 放大倍數、輸入電阻、輸出電阻放大倍數、輸入電阻、輸出電阻)()(26)1 ()(002mAImVrEbe=200+61 (26/1.2)=1622 =1.62 k rbeRCRLiU oU bI RB1R

44、B2iI bI cI BECI1I2ri= RB1/ RB2/ rbe =100/33/1.62=1.52 k ro= RC =5k Au空空= - RC /rbe=-60 5/1.62=-186 Au載載= - RL /rbe=-60 (5/5)/1.62=-93rbeRCRLiU oU bI RB1RB2iI bI cI BECI1I2RL= RC / RLRB1=100k RB2=33k RE=2.5k RC=5k RL=5k =60EC=15V解：解：(3)信號源有信號源有RS=1 k 的內阻時，帶載電壓放大倍數為的內阻時，帶載電壓放大倍數為Aus載載rbeRCRLiU oU bI R

45、B1RB2iI bI cI BECI1I2RSUSRSUSriiU oU iI cI BECRLri=RB1/ RB2/ rbeRL= RC / RLRSUSri=RB1/ RB2/ rbeiU oU iI cI BECRLriUi=Usriri + RS信號源內阻為信號源內阻為0時的電壓放大倍數：時的電壓放大倍數：Au載載= UoUi信號源內阻為信號源內阻為RS時的電壓放大倍數：時的電壓放大倍數：Aus載載=UoUsUs = Uiri + RSriRL= RC / RLri + RSriAus載載=UoUs=Uo= Au載載riri + RSUiRSUSri=RB1/ RB2/ rbeiU

46、oU iI cI BECRLriAus載載= Au載載riri + RS=-93 1.52/(1.52+1)=-56ri= RB1/ RB2/ rbe =1.52 k RS =1 k 信號源有內阻時，電壓放大倍數信號源有內阻時，電壓放大倍數Aus減小。減小。輸入電阻越大，若輸入電阻越大，若ri RS ，則，則Aus AuAu載載= - RL /rbe=-93RL= RC / RLRB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoBEC例例2、靜態(tài)工作點穩(wěn)定且具有、靜態(tài)工作點穩(wěn)定且具有射射極交流負反饋電阻極交流負反饋電阻RF的放大器的放大器RB1=100k RB2=33k RE=2.5k RC=

47、5k RL=5k =60EC=15VRFRECERE=2.4k RF=100 靜態(tài)工作點穩(wěn)定且具有靜態(tài)工作點穩(wěn)定且具有射極交流負反饋射極交流負反饋電阻電阻的放大器的放大器 直流通道及靜態(tài)工作點直流通道及靜態(tài)工作點+ECRB1RCRB2REICIEIBUCERFR RE E和和R RF F共同起直流負反饋的共同起直流負反饋的作用，作用，穩(wěn)定靜態(tài)工作點穩(wěn)定靜態(tài)工作點R RE E+R+RF F= =2.5k 靜態(tài)工作點穩(wěn)定且具有靜態(tài)工作點穩(wěn)定且具有射極交流負反饋電射極交流負反饋電阻阻的放大器的放大器 微變等效電路及電壓放大倍數微變等效電路及電壓放大倍數rbeRCRLiU oU bI RB1RB2iI

48、 bI cI BECI1I2IeRFRB1=100k RB2=33k RE=2.4k RF=100 RC=5k RL=5k =60EC=15VUi=Ibrbe+IeRF= Ibrbe +（1+ ）IbRF = Ibrbe +（1+ ）RFUo=-Ic（RC/RL）=- Ib RL Au=UoUi=- Ib RLIbrbe +（1+ ）RF=- RLrbe +（1+ ）RF=-60 （5/5）/1.62+(1+60) 0.1=-19rbeRCRLiU oU bI RB1RB2iI bI cI BECI1I2IeRFrbeRCRLiU oU bI RB1RB2iI bI cI BECI1I2Ieb

49、eLurRA =-93靜態(tài)工作點穩(wěn)定且具有靜態(tài)工作點穩(wěn)定且具有射極交流負反饋電阻射極交流負反饋電阻的放大器的放大器 微變等效電路及輸入電阻輸出電阻微變等效電路及輸入電阻輸出電阻rbeRCRLiU oU bI RB1RB2iI bI cI BECI1I2IeRFUi= Ibrbe +（1+ ）RFIb = Ui /rbe +（1+ ）RF Ii = I1 +I2 +Ib= Ui /RB1 + Ui /RB2+Ui /rbe +（1+ ）RF輸出電阻輸出電阻RO=RC輸入電阻輸入電阻靜態(tài)工作點穩(wěn)定且具有靜態(tài)工作點穩(wěn)定且具有射極交流負反饋電阻射極交流負反饋電阻的放大器的放大器 微變等效電路及輸入電阻

50、輸出電阻微變等效電路及輸入電阻輸出電阻Ui= Ibrbe +（1+ ）RFIb = Ui /rbe +（1+ ）RF Ii = I1 +I1 +Ib= Ui /RB1 + Ui /RB2+Ui /rbe +（1+ ）RF ri = RB1 / RB2 / /rbe +（1+ ）RF=5.9k ri = Ui /Ii = Ui Ui /RB1 + Ui /RB2+Ui /rbe +（1+ ）RF 對比對比 ri = RB1 / RB2 / /rbe =1.52k rbeRCRLiU oU bI RB1RB2iI bI cI BECI1I2IeRF性能性能: :正常充電時間正常充電時間7 7小時左

51、右小時左右; ;充充電電流為恒定電電流為恒定值；充電電流值；充電電流大小由電池額定容量確定。大小由電池額定容量確定。LED電電池池R3u2TrDR2SDZ+ +R5R4R1C+T LED發(fā)光二極發(fā)光二極管承受正向電管承受正向電壓導通發(fā)光壓導通發(fā)光, , 發(fā)光強度與通發(fā)光強度與通過的電流大小過的電流大小有關。有關。LED與與R5串聯(lián)后，串聯(lián)后，接于接于R4 兩端，兩端，R4兩端電壓兩端電壓的大小，反映充電電流的的大小，反映充電電流的大小，大小，LED發(fā)光的亮、暗發(fā)光的亮、暗指示指示S的位置的位置, , R5是是LED的限流電阻的限流電阻, ,使通過使通過LED的電流限制在一定數值。的電流限制在一

52、定數值。LED電電池池R3u2TrDR2SDZ+ +R5R4R1C+T討論課 從靜態(tài)工作點的設置和微變等效電路上，判從靜態(tài)工作點的設置和微變等效電路上，判斷各電路對輸入的正弦交流信號斷各電路對輸入的正弦交流信號ui有無放大作用，有無放大作用，并說明原因。假設各電容對交流信號均可視為短并說明原因。假設各電容對交流信號均可視為短路。路。 ui 幅度很小，在幅度很小，在10mV以內。以內。RB+ECREC1C2Tuiuo無放大作用靜態(tài)IB、IC=0題1 RE+ECRCC1C2TuiuoCE無放大作用。無放大作用。輸入信號通過直流電源對地短路輸入信號通過直流電源對地短路題2 題3 無放大作用。無放大作

53、用。輸入信號通過電容輸入信號通過電容C3及直流電源對地短路及直流電源對地短路RE+ECRCC1C2TuiuoCEC3RB題4無放大作用。無放大作用。無無RC，輸出電壓，輸出電壓=0RE+ECC1C2TuiuoRB題5 RB+ECRCC1C2Tuiuo無放大作用。無放大作用。PNP三極管，無靜態(tài)電流三極管，無靜態(tài)電流題6 PNP晶體管，接負電源晶體管，接負電源- ECICIEIB電解電容極性倒過來電解電容極性倒過來RB+ECRCC1C2Tuiuo+電解電容電解電容-EC+題7 （PNP晶體管放大器）R1-ECRCC1C2TuiuoR2RE+RL電解電容電解電容 阻容耦合放大電路由于存在級間耦合電

54、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電容等，它們的容抗射極旁路電容及三極管的結電容等，它們的容抗 隨頻率變化，故當信號頻率不同時，隨頻率變化，故當信號頻率不同時，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。位都將發(fā)生變化。C1XC這些統(tǒng)稱放大電路的頻率響應。這些統(tǒng)稱放大電路的頻率響應。幅頻特性偏離中頻值的現象稱為幅頻特性偏離中頻值的現象稱為幅度頻率失真幅度頻率失真; 相頻特性偏離中頻值的現象稱為相頻特性偏離中頻值的現象稱為相位頻率失真相位頻率失真。 放大電路的幅頻特性和相頻特性，也稱為放大電路的幅頻特性和

55、相頻特性，也稱為頻率響應。因放大電路對不同頻率成分信號的頻率響應。因放大電路對不同頻率成分信號的增益不同，從而使輸出波形產生失真，稱為增益不同，從而使輸出波形產生失真，稱為幅幅度頻率失真度頻率失真，簡稱幅頻失真。放大電路對不同，簡稱幅頻失真。放大電路對不同頻率成分信號的相移不同，從而使輸出波形產頻率成分信號的相移不同，從而使輸出波形產生失真，稱為生失真，稱為相位頻率失真相位頻率失真，簡稱相頻失真。，簡稱相頻失真。(動畫動畫) 產生頻率失真的原因是產生頻率失真的原因是: :1.1.放大電路中存在電抗性元件，放大電路中存在電抗性元件，例如例如 耦合電容、旁路電容、分布電容、變壓器、耦合電容、旁路電

56、容、分布電容、變壓器、分布電感等分布電感等; ; 2.2.三極管的三極管的 ( ( ) )是頻率的函數。是頻率的函數。 在研究頻率特性時，三極管的低頻小信號在研究頻率特性時，三極管的低頻小信號模型不再適用，而要采用高頻小信號模型。模型不再適用，而要采用高頻小信號模型。f|Au |0.707| Auo |fLfH| Auo |幅頻特性幅頻特性f 270 180 90相頻特性相頻特性 共發(fā)射極共發(fā)射極放大電路的頻率特性的特點：放大電路的頻率特性的特點：（1）、在一段頻）、在一段頻率范圍內，電壓率范圍內，電壓放大倍數與放大倍數與f無關，無關，相位移相位移與與f無關。無關。（2 2）、隨著頻率的上）、

57、隨著頻率的上升或下降，升或下降，電壓放大電壓放大倍數倍數下降，下降，變化。變化。 通頻帶：通頻帶：fL和和fH間的間的頻率范圍。頻率范圍。 iUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSbeU+ +- -f|Au |fLfH| Auo |幅頻特性幅頻特性f 270 180 90相頻特性相頻特性 iUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSbeU+ +- -C1C2oUbeUiUSisEUAAuuiUbIcIoUbI SErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSbeU+ +- -C1C2

58、f|Au |fLfH| Auo |幅頻特性幅頻特性f 270 180 90相頻特性相頻特性 oUiUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSCoiUbIcIoUbI SErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSCof|Au |fLfH| Auo |幅頻特性幅頻特性f 270 180 90相頻特性相頻特性 RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS+UCCRBR+UCE+UBEIIBICRB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RSEBBECCBRRUUI)1 (BEI )1 (I EECCERIEU UCC=IBRB+

59、 UBE +IERE =IBRB+ UBE +(1+ ）IBRE =IB RB+ (1+ ）RE + UBE IC= IB 或或 IC IE交流通道及微變等效電路交流通道及微變等效電路RB+ECC1C2RERLuiuo交流通道及微變等效電路交流通道及微變等效電路rbeiU iI bI cI oU bI BRRERLEB CRBRERLuiuoBCELEL/ RRR LeoRIU Lb1RI ）（ LebebiRIrIU Lbbeb)1 (RIrI LbbebLb)1()1(RIrIRIAu LbeL)1(1RrR ）（rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoU

60、bISEeIREiI1、,R)1(rLbe 所以所以，1Au 2、輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，、輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故稱故稱電壓跟隨器電壓跟隨器。討論討論輸出電壓與輸入電壓近似相等，電輸出電壓與輸入電壓近似相等，電壓未被放大，但是電流放大了，即壓未被放大，但是電流放大了，即輸出功率被放大了。輸出功率被放大了。LbeLR)1(rR1 ）（AuLEL/RRR irLebebiRIrIU LbbebRI )1 (rI Ib=Uirbe+(1+ )RLIi=IRB+Ib=UiRB+Uirbe+(1+ )RLri=UiIi=UiUiRB+Uirbe+(1+ )RL=RB/rbe+