第3章分立元件基本電路

退出本章任務(wù)本章研究如何用晶體管與電阻、電容元件構(gòu)成放大電路和開(kāi)關(guān)電路，以及這些電路的分析方法。了解：放大電路的構(gòu)成原理，微變等效電路分析方法、輸入電阻和輸出電阻的概念理解：靜態(tài)工作點(diǎn)及動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的意義，基本門(mén)電路的原理。返回3.1共發(fā)射極放大電路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頻率特性返回返回概述共發(fā)射極放大電路屬于基本放大電路

把微弱的輸入信號(hào)變換成和它成正比,但幅度較大的輸出信號(hào).放大電路的任務(wù):放大電路的分類(lèi):電壓放大電路功率放大電路組成電壓放大電路最基本的要求:1.具有所需要的電壓放大倍數(shù)2.保證放大后的電壓波形不失真3.工作穩(wěn)定(受溫度的影響小)翻頁(yè)3.1.1電路組成1.合理的直流偏置電路：發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏。第三章直流電源翻頁(yè)返回2.能使交流信號(hào)有效的輸入、輸出。組成原則基極電阻

輸入電容RBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0集電極電阻

三極管：電流放大輸出電容

C1、C2

同時(shí)又起到耦合交流的作用，其電容值應(yīng)足夠大，以保證在一定的頻率范圍內(nèi)，耦合電容上的交流壓降達(dá)到可以忽略不計(jì)，即對(duì)交流信號(hào)可視為短路。耦合電容的作用

C1

用來(lái)隔斷放大電路與信號(hào)源之間的直流通路。

翻頁(yè)返回

C2

用來(lái)隔斷放大電路與負(fù)載之間的直流通路。負(fù)載信號(hào)源RBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RLIB，IC，UBE，UCE

直流分量ib，iC，ube，uce

交流分量iB，iC，uBE，uCE

總量Ib，IC，Ube，Uce

交流分量有效值0iBtIBibIbm各種符號(hào)關(guān)系：翻頁(yè)符號(hào)含義：RBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RL返回直流通路電容開(kāi)路直流通路和交流通路翻頁(yè)返回RBRCICIBUCEUBE+－－++UCCRBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RLRBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RL交流通路電容短路直流電源短路翻頁(yè)返回RB+－－++－ui+－u0RLRCubeuceicibii3.1.2靜態(tài)分析

靜態(tài)分析內(nèi)容：在直流電源作用下，確定三極管基極電流、集電極電流和集電極與基極之間的電壓值（IB、IC、UCE）。

當(dāng)放大器沒(méi)有輸入信號(hào)（ui=0)時(shí)，電路中各處的電壓電流都是直流恒定值，稱為直流工作狀態(tài)，簡(jiǎn)稱靜態(tài)。靜態(tài)分析方法：估算法圖解法翻頁(yè)返回RBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RLiBiC靜態(tài)估算法：翻頁(yè)直流通路（求解IB、IC

UCE、）返回UCC

=RB

IB+UBEUCC

=UCE

+RCICIB

=————RBUCC－UBEIC

=βIBUCE

=UCC－RC

ICUCCRBRBRCICIBUCEUBE+－－++UCCRBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RLiBiC靜態(tài)估算法：由直流通路確定靜態(tài)值[例3.1.1]

在圖示放大電路中，已知UCC=12V，RC=3KΩ，

RB=240kΩ，β=40。試求放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。解：根據(jù)直流通路可得出：IB≈——=——=50μA

UCCRB12240IC=βIB=40×50=2mAUCE=UCC－RCIC=12－3×2=6V翻頁(yè)返回RBRCICIBUCEUBE+－－++UCCRBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RLiBiC靜態(tài)圖解法UBE=UCC

-

RBIBIB=IBQ下頁(yè)輸入回路靜態(tài)圖解：翻頁(yè)iB=?（uBE）UBE=UBEQ線性部分非線性部分線性部分UCCUCCRBUBEQIBQiBuBE返回RBRCICIBUCEUBE+－－++UCCUCCUCCUCEIC+－IBUBE+RBRC－QBUCE=UCC－RCICIB=IBQICQUCEQQUCC——UCCRCiCuCE0IC=f（UCE）IB=常量輸出回路靜態(tài)圖解翻頁(yè)IC=ICQUCE=UCEQ直流負(fù)載線返回UCCUCCUCEIC+－IBUBE+RBRC－iCuCEIB=IBQICQUCEQQ

UCC——UCCRC0輸入、輸出回路靜態(tài)圖解分析UBE=UBEQIB=IBQUCE=UCEQIC=ICQ翻頁(yè)UCCUCCRBIBQiBuBEQUBEQ返回iCuCEIB=IBQICQUCEQQ

UCC——UCCRC0靜態(tài)圖解分析法的步驟:翻頁(yè)UCCUCCRBIBQiBuBEQUBEQ返回1.確定基極電流IBQ2.畫(huà)出輸出特性曲線3.作出直流負(fù)載線4.得出合適的靜態(tài)工作點(diǎn)RBRCUCEUBE+－－+++C1C2+－ui+－u0RLiBiC+UCCiCuCEIB=IBQICQUCEQQ

UCC——UCCRC0靜態(tài)分析得出的結(jié)論:翻頁(yè)返回1.放大電路在靜態(tài)時(shí)已工作在放大區(qū)2.不同的基極電流IBQ,工作點(diǎn)Q不同3.研究靜態(tài)的目的是獲得合適的靜態(tài)工作點(diǎn)RBRCUCEUBE+－－+++C1C2+－ui+－u0RLiBiC+UCC

當(dāng)放大器有輸入信號(hào)（ui

0)時(shí)，電路中各處的電壓電流都處于變動(dòng)工作狀態(tài)，簡(jiǎn)稱動(dòng)態(tài)。＝動(dòng)態(tài)分析任務(wù)：在靜態(tài)值確定后，當(dāng)接入變化的輸入信號(hào)時(shí)，分析電路中各種變化量的變動(dòng)情況和相互關(guān)系。動(dòng)態(tài)分析方法：圖解法微變等效電路分析翻頁(yè)3.1.3

動(dòng)態(tài)分析

返回RBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RLiBiC1.圖解法：uBE=UimωtUBEuBE輸入電路的動(dòng)態(tài)圖解在輸入特性曲線上uBE和iB是如何變化呢？翻頁(yè)返回RBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RLiBiCUimsinωtUBE+第3章上頁(yè)下頁(yè)輸入電路的動(dòng)態(tài)圖解動(dòng)態(tài)工作范圍：Q1~Q2返回翻頁(yè)輸出回路的動(dòng)態(tài)圖解uCEuO=－（RC//RL）ic翻頁(yè)RBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RLiBiCRB+－－++－ui+－u0RLRCubeuceicibii返回=UCEQ+u0翻頁(yè)返回動(dòng)態(tài)工作范圍：Q1~Q2Q1Q2N`uCEiCiBiBUCEUBEICEOICmICIBQQ0M`0uCEωtIB=0工作點(diǎn)與波形失真翻頁(yè)返回Q點(diǎn)過(guò)低引起的截止失真OOuCEuBEuCEUCESUCEIBICQQM`N`iciciBUomωtuiOQ點(diǎn)過(guò)高引起的飽和失真翻頁(yè)返回圖(a)中，沒(méi)有設(shè)置靜態(tài)偏置，不能放大。圖(b)中，有靜態(tài)偏置,但ui被EB

短路，不能引起iB的變化，所以不能放大。翻頁(yè)UCCRCC1C2TRLuoui(a)+_+_RBUCCRCC1C2TRLuouiEB(b)__++如圖所示電路，能否放大交流信號(hào)？請(qǐng)說(shuō)明理由。思考與練習(xí)++返回圖(c)中，有靜態(tài)偏置,有變化的iB和ic,但因沒(méi)有RC

，不能把集電極電流的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化送到輸出端,所以不能放大交流電壓信號(hào)。翻頁(yè)UCCC2TRLuouiRB(c)C1+_+_+++返回1.電壓放大倍數(shù)翻頁(yè)返回Ui＋_rbe

IbIbIcRCRBUo_＋RL????RBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RLiBiC微變等效電路分析法：3.輸出電阻2.輸出入電阻

先畫(huà)出放大電路的交流通路放大電路的微變等效電路將交流通路中的三極管用其微變等效電路來(lái)代替

1、電壓放大倍數(shù)（1）帶負(fù)載時(shí)的電壓放大倍數(shù)=（RC//RL）Ib?–

rbe

Ib?=–（RC//RL）rbe（2）不帶負(fù)載時(shí)的電壓放大倍數(shù)Au=Ui?Uo?Au=Ui?Uo?=–RCrbe翻頁(yè)返回?Ui＋_rbe

IbIbIcRCRBUo_＋RL????RBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RLiBiC2.放大電路的輸入電阻放大電路的輸入電阻定義為：=Ii?riUi?翻頁(yè)返回RBRCUCEUBE+－－+++C1C2+－ui+－u0RLiBiCUsRs?+UCC放大電路UsRs?riIi+－Ui??希望放大電路的輸入電阻高放大電路輸入電阻的計(jì)算=RB

//rbe

放大電路的輸入電阻定義為：=Ii?riUi?翻頁(yè)返回?ri?Ui＋_rbe

IbIbIcRCRBUo_＋RL??Ii??RBRCUCEUBE+－－+++C1C2+－ui+－u0RLiBiCUsRs?+UCC≈rbe3.放大電路的輸出電阻

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，信號(hào)源的內(nèi)阻就是放大電路的輸出電阻。翻頁(yè)返回RBRCUCEUBE+－－+++C1C2+－ui+－u0RLiBiCUsRs?+UCC放大電路U0R0?RLI?U?+－希望放大電路的輸出電阻小放大電路輸出電阻的計(jì)算翻頁(yè)返回US＋_rbe

IbIbIcRCRB????Ii?RSUo_＋RL?放大電路U0R0?RLI?U?+－ro3.1.4靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定翻頁(yè)返回RBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RLiBiCICUCE0——UCCRCQ1IB=40μAIB=60μAIB=80μAIB=20μAUCCRBIB溫度升高，β變大，IC＝βIB,使得IC變大1.靜態(tài)工作點(diǎn)的漂移IC0UCC——UCCRCQ1IB=40μAIB=60μAIB=80μAIB=20μAIB=80μAIB=60μAIB=40μAIB=20μAQ2Q1為25?C時(shí)的靜態(tài)工作點(diǎn)Q2為65?C時(shí)的靜態(tài)工作點(diǎn)翻頁(yè)返回溫度升高時(shí)，靜態(tài)工作點(diǎn)將沿直流負(fù)載線上移。UCEIB=0μA放大電路動(dòng)態(tài)范圍減小，.當(dāng)輸入交流信號(hào)增大時(shí),輸出將出現(xiàn)失真，使放大路不能正常工作1)工作原理2.分壓式偏置電路翻頁(yè)返回RB2+－ui+－RLRCicibTC2C1++RB1CERE+UCCRB2RCICIBTRB1RE+UCCUBIE+_UEUBE+_I1I2利用兩個(gè)基極電阻的分壓來(lái)固定基極電位引入發(fā)射極電阻使集電極電流穩(wěn)定RBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RLiBiCCE的作用:使交流信號(hào)旁路,不影響放大倍數(shù)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的物理過(guò)程：溫度升高IC=βIBIE翻頁(yè)IB返回RB2+－ui+－RLRCicibTC2C1++RB1CERE+UCCRB2RCICIBTRB1RE+UCCUBIE+_UEUBE+_I1I2（=UB－UE）UBE固定βUE固定IC

穩(wěn)定IC＝βIB3.1.5頻率特性本節(jié)結(jié)束返回|Au（f）|fo|Aum|fLfHfBW|Aum|√2f27001800900指放大電路的放大倍數(shù)和相位隨頻率變化的關(guān)系（a）幅頻特性（b）幅頻特性3.2共集電極放大電路UCC=RBIB+UBE+RE(1+β）IBIB=———————UCC－UBERB+（1+β）REIE=（1+β）IBUCE=UCC－RE

IE靜態(tài)分析（射極輸出器）翻頁(yè)返回uS+－RLiCiBTC2C1++RBRE+UCCRS+－uO射極輸出器動(dòng)態(tài)分析翻頁(yè)交流通路返回RSuS+－RLiCiBTC2C1++RBRE+UCC+－uOcRS+－uSRBRERL+－uObe微變等效圖的另一種畫(huà)法翻頁(yè)微變等效電路圖返回...UO

RSRERLeb

c

Ib

Ie

.IC

rberir`iUS

.Ii

.βIb

RB+－+－...Uo

.RSRBRERLbecIe

.Ib

.rbeUS

.Uo

..βIb

+－－+電壓放大倍數(shù)=————————（1+β）RL'rbe+（1+β）RL'ri'=——=————————=rbe+（1+β）RL'Ib.UirbeIb+（1+β）IbRL'...Ib..UO.AU=——=.Ui（1+β）RL'IbrbeIb+（1+β）RL'Ib..翻頁(yè)RL`=RE//RLri

==RB//ri'=RB

//［rbe+（1+β）RL'］IiUi..返回輸入電阻...UO

RSRERLeb

c

Ib

Ie

.IC

rberir'iUS

.Ii

.βIb

RB+－+－...Uo

.+－Ui.輸出電阻US0，=.當(dāng)輸出端外加電壓U時(shí).翻頁(yè)返回RSRBIb'Ie'I.REcbe.βIb'rbe.+－U..RSRBRERLbecIe

.Ib

.rbeUS

.Uo

..βIb

++－－輸出電阻U.U.I=Ie'+—=（1+β）Ib'+—...REREU=———————+——rbe+（RS//RB）RE..U——————1+β∴—=————————+——rbe+（RS//RB）111.I.UrO—————1+βRErbe

+（RS//RB）rO=RE//——————1+β計(jì)算rO的等效電路∴I=———————+——rbe+（RS//RB）（1+β）U.REU..

Ib'=———————.Urbe

+（RS//RB）.翻頁(yè)返回RSRBIb'Ie'I.REcbe.βIb'rbe.+－U..翻頁(yè)返回射極輸出器的基本特點(diǎn)：電壓放大倍數(shù)Au＜≈1輸入電阻ri

大輸出電阻

rO

小[例3.2.1]在射極輸出器中

已知UCC=12V，

RB=240kΩ，

RE=3kΩ，

RL=6kΩ，

RS=150Ω，β=50。試求（1）靜態(tài)工作點(diǎn)；（2）Au、ri和rO。翻頁(yè)返回RSuS+－RLiCiBTC2C1++RBRE+UCC+－uO（1）靜態(tài)工作點(diǎn)IB=————————=—————————=0.029mAUCC－UBE12－7RB+（1+β）RE240+（1+50）×3IE=（1+β）IB=（1+50）×0.029=1.48mAUCE=UCC－REIE=12－3×1.48=7.56V返回RSuS+－RLiCiBTC2C1++RBRE+UCC+－uO（2）Au、ri和r0rbe=200+（1+β）—IE26Au

=———————=————————————=0.99（1+β）R'L（1+β）R'Lrbe（1+50）（3//6）1.20+（1+50）（3//6）ri=RB//［rbe+（1+β）R'L

］=240//［1.2+（1+50）（2//6）

］=72.17kΩrO=————=——————=26.47Ωrbe+RS1+β1200+1501+50翻頁(yè)返回...UO

RSRERLeb

c

Ib

Ie

.IC

rberir'iUS

.Ii

.βIb

RB+－+－...Uo

.=1.20kΩ=200+（1+50）×——261.48[例3.2.2]多級(jí)阻容耦合放大電路的分析翻頁(yè)返回+－RLiC2T2C3+RB3RE2+UCCuORB2RCibT1C2C1++RB1CERS+－uSRC+－RLiC2TC3C2++RB3RE2+UCC+－.U01.U0R'E1RE1RB2+－+－RCTC2C1++RB1CE+UCCri2.U01.UiR'E1RE1電壓放大倍數(shù)A1=－————————rbe1

+（1+β1）R'E1β1（RC

//ri2）ri1=RB1//RB2//（1+β1）R'E1，rO2=RE2//————————rbe2+（RB3//RC）1+β2輸入電阻：ri=ri1，輸出電阻：rO=rO2，Au=——=——?——=A2?A1

UO?Ui?UO?UO1?UO1?Ui?返回RB2+－+－RCTC2C1++RB1CE+UCCri2.U01.Ui，A2=———————————rbe2

+（1+β2）（RE2//RL）β2（RE2//RL）RC+－RLiC2TC3C2++RB3RE2+UCC+－.U01.U0R'E1RE1本節(jié)結(jié)束*3.3共源極放大電路3.3.1靜態(tài)分析3.3.2動(dòng)態(tài)分析返回+UDDRDRGRSSGDC2C1CSuOui3.3.1

靜態(tài)分析只適合于耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管∵UGS=－RSID

＜0上頁(yè)下頁(yè)返回翻頁(yè)

自給式偏置電路++－+++－∵UGS=—————UDD－RSIDRG1+RG2RG2UGS

可正可負(fù)，適合于耗盡型、增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管第二章上頁(yè)下頁(yè)

分壓式自偏置放大電路翻頁(yè)返回+UDDRDRG2RSSGDC2C1CSRG3RG1ui+－－+uO3.3.2

動(dòng)態(tài)分析場(chǎng)效應(yīng)管等效模型iDDGSgmugSidDGS（a）實(shí)際MOS管（b）MOS管簡(jiǎn)化的小信號(hào)模型第二章上頁(yè)下頁(yè)翻頁(yè)返回+－udSugS+－+－ugS+－udS動(dòng)態(tài)參數(shù)計(jì)算輸入電阻ri=RG3+（RG1//RG2）輸出電阻令Ugs=0則ID=0，∴

rO=RD..第二章上頁(yè)本節(jié)結(jié)束返回電壓放大倍數(shù)

Au

=—=—————————=－gm（RD//RL）.Ui.UO－gm（RD//RL）UgsUgs．．RGRLRDSgmUgS．Ii．ID．DG微變等效電路Ui．RG2UgS．U0．+++－－－RG1

3.4分立元件組成的基本門(mén)電路概述3.4.1

二極管與門(mén)電路3.4.2

二極管或門(mén)電路3.4.3晶體管非門(mén)電路返回概述

門(mén)電路的特點(diǎn)：門(mén)電路是數(shù)字電路最基本的邏輯元件?！伴T(mén)”本身的概念就是“開(kāi)關(guān)”，所以門(mén)電路又稱開(kāi)關(guān)電路。翻頁(yè)返回門(mén)電路的輸出與輸入之間存在著一定的因果關(guān)系即邏輯關(guān)系，門(mén)電路又稱邏輯電路。門(mén)電路處理的信號(hào)都是數(shù)字信號(hào)。其輸入、輸出用電位的高低表示。即用1和0兩種狀態(tài)區(qū)別。稱邏輯1、邏輯0。若規(guī)定高電平為1，低電平為0稱之正邏輯系統(tǒng)，否則為負(fù)邏輯系統(tǒng)。晶體管的開(kāi)關(guān)作用晶體管的輸出特性曲線表明，當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)的位置發(fā)生變化時(shí)，晶體管的工作狀態(tài)有三種：放大、飽和、截止。Ic（mA）UCE（V）IB=80μAIB

=60μAIB=40μAIB

=20μA放大區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)IB=0翻頁(yè)返回Q0三種狀態(tài)的晶體管

放大狀態(tài)CBEUCE≈0IBIC飽和狀態(tài)截止?fàn)顟B(tài)閉合狀態(tài)開(kāi)關(guān)打開(kāi)狀態(tài)開(kāi)關(guān)晶體管的開(kāi)關(guān)作用翻頁(yè)返回IBBUBEUCEICCE++－－CIC≈0UCE

≈UCCEUBE≤0B++－－

門(mén)是數(shù)字電路中最基本的邏輯元件，門(mén)規(guī)定了輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間的邏輯關(guān)系?；鹃T(mén)分類(lèi)：“與”門(mén)；“或”門(mén)；“非”門(mén)；組合門(mén)分類(lèi)：“與非”門(mén)；“或非”門(mén)；“異或”門(mén)；基本邏輯門(mén)電路翻頁(yè)返回12VRABCDADBDCF設(shè)：A=B=C=1，VA=VB=VC=3V則：DA、DB、DC

導(dǎo)通，VF≈3V，

F=1

設(shè)：A、B、C

不全為

1如：

VA=0V、VB=3V、VC=3V則：DA優(yōu)先導(dǎo)通，3.4.1二極管與門(mén)電路3V3V3V0V翻頁(yè)返回VF≈0V，F(xiàn)=0DB、DC

截止?！芭c”門(mén)符號(hào)ABCF與門(mén)邏輯狀態(tài)表CBAF000000100100011010001010110011