《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(同濟(jì)版)》教學(xué)教案

1.半導(dǎo)體二極管及其電路分析

【重點(diǎn)】

半導(dǎo)體特性、雜質(zhì)半導(dǎo)體、PN結(jié)及其單向?qū)щ娞匦浴?/p>

【難點(diǎn)】

PN結(jié)形成及其單向?qū)щ娞匦浴?/p>

1.1半導(dǎo)體的基本知識

1.1.1半導(dǎo)體的基本知識

(1)導(dǎo)電能力對溫度的反應(yīng)非常靈敏。

(2)導(dǎo)電能力受光照非常敏感。

(3)在純凈的半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)(指其他元素)，它的導(dǎo)電能力會大大增強(qiáng)。

1.1.2本征半導(dǎo)體

純凈的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體，常用的本征半導(dǎo)體是硅和褚二晶體。

半導(dǎo)體有兩種載流子，自由電子和空穴，如果從本征半導(dǎo)體引出兩個電極并接上電源，此時帶

負(fù)電的自由電子指向電源正極作定向運(yùn)動，形成電子電流，帶正電的空穴將向電源負(fù)極作定向運(yùn)動,

形成空穴電流，而在外電路中的電流為電子電流和空穴電流之和。

1.1.3雜質(zhì)半導(dǎo)體

1.N型半導(dǎo)體

在硅晶體中摻入微量5價元素，如磷(或者碑、睇等)，如圖所示。這種半導(dǎo)體導(dǎo)電主要靠電

子，所以稱為電子型半導(dǎo)體，簡稱N型半導(dǎo)本。在N型半導(dǎo)體中，自由電子是多數(shù)載流子，而空穴

則為少數(shù)載流子。

硅中摻硼形成P型半導(dǎo)體

2.P型半導(dǎo)體

如果在硅晶體中，摻入少量的3價元素硼(錮、鉀等)，如圖1-5所示。這種半導(dǎo)體的導(dǎo)電主要

靠空穴，因此稱為空穴型半導(dǎo)體，有稱P型半導(dǎo)體。P型半導(dǎo)體的空穴是多數(shù)載流子，電子是少數(shù)

載流子。

結(jié)論：N型半導(dǎo)體、P型半導(dǎo)體中的多子都是摻入雜質(zhì)而造成的，盡管雜質(zhì)含量很微，但它們對半

導(dǎo)體的導(dǎo)電能力卻有很大影響。而它們的少數(shù)載流子是熱運(yùn)動產(chǎn)生的，盡管數(shù)量很少，但對溫度非

常敏感，對半導(dǎo)體的性能有很大影響。

1.1.4PN結(jié)及其單向?qū)щ娞匦?/p>

1.PN結(jié)的形成耗盡層

空間電荷區(qū)

負(fù)離子內(nèi)電場正離子

PN結(jié)載流子的運(yùn)動

結(jié)論：在無外電場或其它因素激發(fā)時，PN結(jié)處于平衡狀態(tài)，沒有電流通過，空間電荷區(qū)是恒

定的。另外，在這個區(qū)域內(nèi)，多子已擴(kuò)散到對方并復(fù)合掉了，好像耗盡了一樣，因此，空間電荷區(qū)

又叫做耗盡層。

2.PN結(jié)單向?qū)щ娦?/p>

（1）正向特性

當(dāng)PN結(jié)外加正向電壓（簡稱正偏），電源正極接P,負(fù)極接N,PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)，導(dǎo)電時

電阻很小。

（2）反向特性

當(dāng)外加反向電壓（簡稱反偏），電源正極接N,負(fù)極接P,PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)

結(jié)論：PN結(jié)正偏時電路中有較大電流流過，呈現(xiàn)低電阻，PN結(jié)導(dǎo)通；PN結(jié)反偏時電路中電

流很小，呈現(xiàn)高電阻，PN結(jié)截止，可見PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?/p>

@?????

??????N

一十N區(qū)

一一一十十十

?十

B------------------內(nèi)電場

一內(nèi)電場

6-------外電場

A外電場

U+

IE

外加正向電壓外加反向電壓

【重點(diǎn)】

二極管伏安特性、二極管主要參數(shù)。

【難點(diǎn)】

二極管伏安特性。

1.2半導(dǎo)體二極管

1.2.1二極管的結(jié)構(gòu)

PN結(jié)兩端加上引線，再用外殼封裝起來，就構(gòu)成了半導(dǎo)體二極管。

按制造材料不同有硅二極管和錯二極管。

按用途不同有整流二極管、穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二極管、光電二極管等。

按功率大小有小功率管、中功率管和大功率管。

按結(jié)構(gòu)不同有點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型。

1.2.2二極管的伏安特性

二極管的性能可以用伏安特性表示，它是指二極管兩端電壓”和流過管子的電流i之間的關(guān)系。

二極管的伏安特性如圖所示。

二極管的伏安特性

1.2.3溫度對二極管特性的影響

隨著溫度的升高，二極管的正向?qū)▔航禃p小，通常溫度每升高時，二極管的正向?qū)?/p>

壓降將減小2mV左右；二極管的反向飽和電流隨著溫度升高急劇增大，通常半導(dǎo)體的溫度每升高

10℃,其反向電流約增加一倍；二極管的反向擊穿電壓也會隨溫度升高有所降低。

1.2.4二極管的主要參數(shù)

L最大整流電流/F

二極管長期使用時允許流過的最大正向平均電流。

2.最大反向工作電壓UR

二極管使用時允許承受的最大反向電壓。

3.最大反向電流ZR

二極管加最大反向工作電壓時的反向電流。

4.最高工作頻率/M

1.2.5二極管選擇及使用常識

1.型號選擇

2.種類選擇

3.參數(shù)選擇

4.使用常識

【重點(diǎn)】

二極管模型、二極管典型電路分析。

【難點(diǎn)】

二極管導(dǎo)通、截止判斷。

1.3二極管應(yīng)用電路分析

1.3.1二極管模型

1.理想模型

在正向偏置時，二極管導(dǎo)通，其導(dǎo)通壓降為零，相當(dāng)于開關(guān)的閉合；當(dāng)反向偏置時，二極管截

止，電流為零，阻抗為無窮大，相當(dāng)于開關(guān)的斷開。

2.恒壓降模型

二極管在正向?qū)〞r，其導(dǎo)通壓降為恒定值，且不隨電流而變化。對于硅二極管，導(dǎo)通壓降為

0.7V,楮二極管的導(dǎo)通壓降為0.3V。

只有當(dāng)二極管的電流接近或大于1mA時，才可以使用恒壓降模型。

3.交流小信號模型

用交流電阻等效表示，%=駟丫。

1.3.2電路分析

1.二極管導(dǎo)通、截止判斷導(dǎo)通、截止分析

二極管承受正向電壓，導(dǎo)通。

二極管采用理想模型分析，則

10-5

I==2.5mAU=10V

2

二極管采用恒壓降模型分析，二極管的正向?qū)▔航等?.7V,

則

10-07-5

I=------:——=2.15mAt/=10-0.7=9.3V

2

2.檢波電路

利用二極管單向?qū)щ娦詫B加在高頻載波上的低頻信號或音頻信號檢出來。

二極管檢波電路及其波形

3.限幅電路

利用二極管恒定的導(dǎo)通壓降對輸入信號進(jìn)行限幅。

【例】如圖所示，UREF=2V,畫出相應(yīng)的輸出電壓波形。

解二極管采用理想模型分析。如果輸入信號囪大于UREF=2V,二極管承受正向電壓，導(dǎo)通。

此時輸出“0=UREF=2V。如果輸入信號"i小于UREF=2V,二極管承受反向電壓，截止。此時輸出Ho=Mio

如圖中實(shí)線。

二極管采用恒壓降模型分析（二極管的正向?qū)▔航禐?.7V）。如果輸入信號均大于UREF+0.7V

=2.7V,二極管承受正向電壓，導(dǎo)通。此時輸出M°=UREF+0.7V=2.7V。如果輸入信號由小于UREF+0.7

V=2.7V,二極管承受反向電壓，截止，此時輸出"。=班。如圖中虛線。

.邏輯運(yùn)算電路

4VDi

MaO---------------------------------------O

如圖"A、"B兩個輸入信號均為3V（高電平），輸出為3V（高電平）,Uo

"B0----------------K]-

"A、MB兩個輸入信號有一個為OV（低電平），輸出為OV（低電平）,

VD

實(shí)現(xiàn)了與邏輯功能。2

jIkQ

測試：普通二極管識別與檢測

1.觀測符號標(biāo)記——觀測

5V

2.二極管陽極、陰極及質(zhì)量檢測,實(shí)際測試

邏輯運(yùn)算電路

指針萬用表檢測：萬用表處于電阻擋時，紅表筆為表內(nèi)電源的

負(fù)極，黑表筆為表內(nèi)電源的正極。用萬用表測量二極管的正、反兩次電阻，兩次測量中電阻小的那

次，黑表筆接的是二極管陽極，紅表筆接的是二極管陰極。兩次電阻值相差越大，說明二極管單相

導(dǎo)電性越好，兩次電阻值均為無窮大，說明二極管內(nèi)部斷路，兩次電阻值均為0,說明二極管內(nèi)部

短路。若兩次阻值相差不大，說明管子性能差，為劣質(zhì)管。若正向電阻為幾千歐，則為硅管，若正

向電阻為幾百歐，則為楮管。

在測試小功率二極管時一般使用歐姆擋RxlOO或RxlK擋，以免損壞管子。

數(shù)字萬用表檢測：數(shù)字萬用表紅表筆為表內(nèi)電源的正極，黑表筆為表內(nèi)電源的負(fù)極。將數(shù)字萬

用表置電阻擋，兩表筆接二極管兩引腳，正、反兩次讀顯示值，若兩次數(shù)值都顯示L,說明二極管

內(nèi)部斷路，若兩次都顯示0.000,則二極管內(nèi)部短路。

若在工作電路中，將數(shù)字萬用表置二極管擋，測量二極管壓降，顯示0.2?0.7V是二極管正向

壓降，此時與紅表筆相連的是二極管的陽極；若顯示數(shù)值0.2V左右，為錯管，顯示數(shù)值0.5?0.7V,

為硅管。

【重點(diǎn)】

發(fā)光二極管、穩(wěn)壓管工作原理。

【難點(diǎn)】

特殊二極管的應(yīng)用。

1.4特殊二極管

1.4.1穩(wěn)壓二極管

穩(wěn)壓二極管是用特殊工藝制造的面結(jié)觸型硅二極管。

1.穩(wěn)定電壓Uz

穩(wěn)定電壓（擊穿電壓）是穩(wěn)壓管在正常工作下管子的兩端電壓，它是選擇穩(wěn)壓管的主要依據(jù)。

2.穩(wěn)定電流Iz

穩(wěn)定電流是指穩(wěn)壓管正常工作時的最小電流值。

3.動態(tài)電阻與

動態(tài)電阻是指穩(wěn)壓管在正常工作時，電壓變化量與電流變化量之比。心愈小，穩(wěn)壓作用愈好。

4.最大允許耗散功率PZM

它是指穩(wěn)壓管工作時所允許的最大耗散功率。它等于最大穩(wěn)定電流與相應(yīng)的穩(wěn)定電壓乘積，即

PZM=/ZMUZ。

5.電壓溫度系數(shù)詼

它是說明穩(wěn)定電壓值隨溫度影響的參數(shù)。

1.4.2發(fā)光二極管

1.發(fā)光二極管的分類

發(fā)光二極管由含錢（Ga）、碑（As）、磷（P）、氮（N）等的化合物制成。

發(fā)光二極管按發(fā)光顏色分有紅色、橙色、黃色、綠色、藍(lán)色、白色，另外有的發(fā)光二極管中包

含兩種或三種顏色的芯片。

根據(jù)發(fā)光二極管出光處摻或不摻散色劑、有色還是無色，上述各種顏色的發(fā)光二極管還可分為

有色透明、無色透明、有色散色和無色散色四種類型。

發(fā)光二極管按出光面特征分圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側(cè)向管等。

按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分有全環(huán)氧封裝、金屬底座環(huán)氧封裝、陶瓷底座環(huán)氧封裝和玻璃封裝等結(jié)

構(gòu)。

按發(fā)光強(qiáng)度和工作電流分普通亮度、高亮度和超高亮度。

2.發(fā)光二極管的工作電壓

發(fā)光二極管的工作電壓隨制造材料不同也不同。普通紅、綠、黃、橙發(fā)光二極工作電壓約為2V,

白色發(fā)光管的工作電壓通常高于2.4V,藍(lán)色發(fā)光管的工作電壓通常高于3.3V,發(fā)光二極管的工作電

流一般為2?25mA。

1.4.3光電二極管

光電二極管又稱光敏二極管，在反向電壓作用下工作。光電二極管的管殼上有一個玻璃透鏡，

以便接受光照。在沒有光照時，光電二極管的反向電流很小，當(dāng)有光照時，反向電流迅速增大到幾

十微安，反向電流大小隨光照強(qiáng)度的變化而變化，與光照強(qiáng)度成正比。

1.4.4變?nèi)荻O管

變?nèi)荻O管利用PN結(jié)的電容效應(yīng)進(jìn)行工作，結(jié)電容的大小與外加電壓大小有關(guān)，反向電壓增

大，結(jié)電容減小，反向電壓減小，結(jié)電容變大。

測試：特殊二極管的檢測

1.穩(wěn)壓二極管的檢測

從外形上看，金屬封裝穩(wěn)壓二極管的正極為平面形，負(fù)極一端為半圓面形；塑封穩(wěn)壓二極管上

印有彩色標(biāo)記的一端為負(fù)極，另一端為正極。

用指針式萬用表判別穩(wěn)壓二極管極性與普通二極管相同，即用萬用表Rxlk擋，正反兩次測量

穩(wěn)壓二極管的電阻，阻值較小那一次，黑表筆接的是穩(wěn)壓二極管的正極，紅表筆接的是穩(wěn)壓二極管

的負(fù)極。

2.普通發(fā)光二極管的檢測

（1）陽極、陰極的判別

一般引腳引線較長者為陽極，較短者為陰極。如管帽上有凸起標(biāo)志，靠近凸起標(biāo)志的引腳為陰

極。

（2）陽極、陰極及性能的檢測

萬用表檢測：利用具有xlOk擋的指針式萬用表可以大致判斷發(fā)光二極管的陽極、陰極及性能好

壞。正常時，二極管正向電阻為幾十至200kd反向電阻值為8。因此通過測量正反兩次電阻就可

以判斷陽極和陰極。若測得正向電阻值為0或?yàn)?,反向電阻值很小或?yàn)?,則發(fā)光二極管損壞。這

種檢測方法，不能實(shí)質(zhì)地看到發(fā)光二極管的發(fā)光情況，因?yàn)閤lOk擋不能提供較大正向電流。

外接電源測量：用3V穩(wěn)壓源或兩節(jié)串聯(lián)的干電池及萬用表（指針式或數(shù)字式皆可）可以較準(zhǔn)

確測量發(fā)光二極管的光、電特性。按圖所示電路連接，如果測得發(fā)光二極管電壓在1.4?3V之間，

且發(fā)光亮度正常，說明發(fā)光二極管發(fā)光正常。如果測得發(fā)光二極管電壓為0或3V,且不發(fā)光，說明

發(fā)光二極管已壞。

R

3.光電二極管的檢測

用萬用表RX1k擋，正常的光電二極管正向電阻約

10kQ左右，無光照情況下，反向電阻為8；有光照時，反

向電阻隨光照強(qiáng)度增加而減小，阻值可達(dá)到幾kQ或IkQ

以下，若測得反向電阻為0或?yàn)?,則光電二極管已壞。

外接電源測試發(fā)光二極管

2.交流放大電路基礎(chǔ)

【重點(diǎn)】

三極管結(jié)構(gòu)、三極管的截止、放大、飽和三種工作狀態(tài)及三極管參數(shù)。

【難點(diǎn)】

三極管的截止、放大、飽和狀態(tài)判斷。

2.1半導(dǎo)體三極管

2.1.1三極管結(jié)構(gòu)

集電極集電極

?C

9C9C

集電區(qū)

N

集電結(jié)BB集電結(jié)B

oo-基區(qū)Po-

發(fā)射結(jié)基極發(fā)射結(jié)

N

發(fā)射區(qū)

EE

oo

發(fā)射極發(fā)射極

a.PNPb.NPN

晶體三極管結(jié)構(gòu)示意圖及圖形符號

結(jié)構(gòu)特點(diǎn):

發(fā)射區(qū)摻雜濃度最高?；鶇^(qū)很薄，基區(qū)摻雜濃度最低。集電區(qū)面積大，摻雜濃度比基區(qū)高，比

發(fā)射區(qū)低。

PNP和NPN三極管的工作原理相似。使用時，電源連接極性不同。

2.1.2三極管的電流放大作用

1.偏置電壓

放大的外部條件是發(fā)射結(jié)要正向偏置，集電結(jié)要反向偏置。發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射電子，形

成發(fā)射極電流/EO

NPN：VC>VB>VEO

PNP：VE>VB>Vco

電子在基區(qū)擴(kuò)散和復(fù)

2.三極管內(nèi)部多數(shù)載流子運(yùn)動的過程

合，形成電流，B。

3.電流關(guān)系

/E=/B+ZC-且/C?ZB這就是晶體管的電流放大作用?電子被集電結(jié)收

集，形成距。

直流電流放大系數(shù)P=上

B

2.1.3三極管的特性曲線

1.輸入特性

h=f(UBE)

2.輸出特性

Ic=f(t/cE)|/

ID—H7趙

輸出特性曲線可以劃分為以下三個區(qū)域，對應(yīng)于三極管三種工作狀態(tài)。

放大區(qū)發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反

飽和區(qū)：集電結(jié)，發(fā)射結(jié)均飽和區(qū)140向偏置三極管工作于放大狀態(tài):>集

處于正向偏置?？拷v軸的120電極電流受基極電流的控制滿足

附近,各條輸出特性曲線的~00/C=/〃B,三極管具有很強(qiáng)的電流放大作

上升部分屬于三極管的飽

和區(qū)。此時三極管失去電流

放大作用。

20(nA)截止區(qū)：發(fā)射結(jié)和集電結(jié)

均為反偏。一般將/BWO

的區(qū)域稱為截止區(qū)。

晶體管輸出特性曲線

【例】在放大電路中，三極管各管腳對地電位為VA=7V,VB=3V,VC=3.7V,試分析A、B、C

各是三極管什么電極，該管是什么類型，硅管還是錯管？

解因?yàn)槿龢O管工作在放大狀態(tài)，且VA>VC>VB,則C是三極管基極；根據(jù)三極管發(fā)射結(jié)正

偏，導(dǎo)通的特點(diǎn)，導(dǎo)通壓降為0.7V,則B是三極管發(fā)射極，A是三極管集電極；該管是NPN型硅

2.1.4三極管的主要參數(shù)

1.電流放大系數(shù)

（1）共發(fā)射極電流放大系數(shù)。萬寸。

（2）共基極電流放大系數(shù)。a=a?

2.極間反向電流

（1）集電極和基極之間的反向飽和電流/CBO。發(fā)射極開路。

（2）集電極和發(fā)射極之間的穿透電流/CEO。基極開路。

/CEO=(1+A)/CBO

3.極限參數(shù)

(1)集電極最大允許電流/CM。

(2)集電極最大允許耗散功率PCM。

(3)極間反向擊穿電壓。

【例】某三極管的極限參數(shù)/CM=25mA,PcM=200mW,

U(BR,CEO=20V,試分析下列條件下，三極管能否正常工

作？

(1)UCE=3V,Zc=20mA；

(2)UCE=15V,Zc=15mA；

(3)UCE=6V,Zc=30mAo

解(1)UCE=3V<U(BR>CEO>/c=20mA<ZcM，Pc=UCE/c=60mW<PCM>所以可以正常工作。

(2)UCE=15V<U(BR>CEO，/c=15mA</cM，但Pc=UCE/c=225mW>PcM,所以不能正常工

作。

(3)UCE=6V<U<BR>CEO>Pc=UCE/c=10mW<PcM?但/c=30mA>/cM，所以不能正常工作。

2.1.5

2.三極管的使用常識j—一I根據(jù)電路參數(shù)選擇型號。

(1)加到三極管上電壓的極性應(yīng)正確。

(2)三極管的替換。

(3)三極管應(yīng)避免靠近熱元件，減小溫度變化和保證管殼散熱良好。功率放大管在耗散功率

較大時，應(yīng)加散熱板；管腳引線不宜太短，太短不宜安裝，而且在焊接時熱量容易傳到管內(nèi)，有可

能燙壞三極管。

常見三極管引腳識別

2.三極管測試

(1)判斷三極管基極和管型。

用萬用表的電阻擋判斷出基極和管型。例如測NPN型三極管，如圖所示，當(dāng)用黑表筆接基極

時，用紅表筆分別搭試集電極和發(fā)射極，測得阻值均較??；表筆位置對換后，測得電阻均較大。此

時基極可判斷出來。

黑表筆接基極，紅表筆接另兩極時阻值均小為NPN管，阻值均大為PNP管。

C

三極管內(nèi)部相當(dāng)于兩個背靠背PN結(jié)三極管基極和管型判別

(2)判斷集電極和發(fā)射極。

根據(jù)三極管的電流放大作用進(jìn)行判別。如圖所示，當(dāng)接上RB，有/C，如果黑、紅表筆換接，則

/小,/c小，止匕時C、E間電阻較大，因此可以判別出集電極和發(fā)射極極。NPN管有上時與黑表筆

相接的是集電極，PNP管有Ic時與紅表筆相接的是集電極。

3.反向穿透電流無。的檢查.------染筆

TCEO要求越小越好。此時基極應(yīng)開路。/一

4.用萬用表電流放大系數(shù)擋測試4(hfe擋)wokH/c

將萬用表調(diào)至hfe擋，把三極管插入對應(yīng)的電極插孔，BJ;'

即可讀出￡值。/B|紅表筆

YI-----

E

判別集電極和發(fā)射極

【重點(diǎn)】

共射基本放大電路的組成原則、直流通路與交流通路。

【難點(diǎn)】

分析放大電路、畫交流通路。

2.2共射基本放大電路組成

2.2.1共射基本放大電路的組成原則

1.必須有直流電源

保證晶體管發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。

2.有信號輸入和輸出回路

元件的安排必須能夠保證輸入信號從放大電路的

輸入端加到晶體管上，信號經(jīng)過放大后又能從輸出端輸

出。

3.元件參數(shù)合適

元件參數(shù)的選擇要保證信號不失真的放大，并滿足

電路性能指標(biāo)的要求。

2.2.2共射基本放大電路各元件作用

直流電源、集電極負(fù)載電阻Rc、基極偏置電阻RB、電容G、C2的作用、三極管VT

調(diào)整心的阻值，可改變偏

流的大小，以控制三極管

金證集電結(jié)反向偏置；r

的工作狀態(tài)。

一方面把集電極電流/c的

輸入耦合電容和輸出耦合電變化轉(zhuǎn)為集電極電壓的

容，隔斷直流，輸入交流信號變化。

可以通過G加到三極管基極和

發(fā)射極之間，輸出交流信號可

以通過C2從輸出端輸出。

電流放大作用。

2.2.3直流通路與交流通路

1.直流通路

由于Vcc的存在，所以在沒有外加信號"i時，三極管的基極和集電極都有固定或穩(wěn)定的直流電

流和直流電壓，用/B、UBE、/C、UCE表示。因?yàn)樗鼈兪遣蛔兊模史Q放大電路為靜態(tài)。

IB、UBE、肥、UCE稱為放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。

分析放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，要分析直流信號流通的路徑，即直流通路。畫直流通路時，電容

視為開路。

2.交流通路

當(dāng)加入"i后，三極管的基極和集電極的電壓和電流都將隨之變化，這時稱放大電路為動態(tài)。放

大電路靜態(tài)和動態(tài)時，電抗性元件對直流信號和交流信號呈現(xiàn)的阻抗是不同的。當(dāng)G、C2的容量足

夠大時，對交流信號短路。

共射基本放大電路直流通路

【重點(diǎn)】

放大電路的靜態(tài)及動態(tài)分析、靜態(tài)工作點(diǎn)對波形失真的影響、電路參數(shù)對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響。

【難點(diǎn)】

放大電路的圖解法。

2.3放大電路的分析

2.3.1靜態(tài)分析

1.用估算法確定靜態(tài)值

/B=-^——~后弧UCE=VCC-ICRC

RBRB

2.用圖解法確定靜態(tài)值

（1）直流負(fù)載線。（2）靜態(tài)工作點(diǎn)?！?/p>

【例】共射基本放大電路中，電源Vcc=12V,7?B=100kQ,&=2kQ,三極管夕=100,飽和壓降

UCES=0.3V,估算其靜態(tài)工作點(diǎn)。

解對于硅管，取UBE=0.7V,因此

12-0.7

=113|iA

100

假設(shè)三極管工作在放大狀態(tài)，有

Ic邛3mA

UCE=VCC-/C^C=12-2X11.3=-10.6V

UCE值不合理，可見假設(shè)錯誤。此時三極管處于飽和狀態(tài)。此時集電極電流為

IC=-—=乜二"=5.65mA

Rc2

靜態(tài)工作點(diǎn)為：/B=U3|1A、/c=5.65mA、UCE=0.3V

三極管處于飽和狀態(tài)時，不能根據(jù)ZC^/B進(jìn)行計(jì)算。

三極管處于飽和狀態(tài)還是放大狀態(tài)可根據(jù)/B及/BS（，BS=0、/CS）的大小進(jìn)行

判斷。

若/B>/BS，三極管處于飽和狀態(tài)；/BW/BS，三極管處于放大狀態(tài)。

2.3.2動態(tài)分析

1.通過輸入特性曲線確定ib

2.通過輸出特性曲線確定入、Mce

電壓放大倍數(shù)Au=輸出電壓的幅值

輸入電壓的幅值

ZB/|IAzc/mA

交流放大電路有輸入信號時的圖解分析

2.3.3靜態(tài)工作點(diǎn)對波形失真的影響

1.截止失真

2.飽和失真

輸入信號幅度過大，工作點(diǎn)合適也能造成失真。

測試：常用電子測量儀器的使用

1.儀器線路連接

接線時要求各儀器的接地端子連接在一起，并與實(shí)驗(yàn)室的接地系統(tǒng)保持良好的接觸。

實(shí)驗(yàn)儀器間的相互關(guān)系

2.低頻信號發(fā)生器、交流毫伏表、

示波器的使用

示波器、低頻信號發(fā)生器、交流

毫伏表三者關(guān)系如圖所示。低頻信號

發(fā)生器、交流毫伏表、示波器根據(jù)實(shí)

際型號使用。

信號發(fā)生器、示波器、毫伏表關(guān)系

3.測試練習(xí)

(1)熟悉示波器及信號發(fā)生器各旋鈕的作用及名稱。

(2)將示波器通電預(yù)熱1?2分鐘，調(diào)節(jié)有關(guān)旋鈕，使熒光屏上顯示出一條清晰的掃描線，然

后熟悉各旋鈕的作用。

(3)啟動低頻信號發(fā)生器，調(diào)節(jié)有關(guān)旋鈕，使輸出電壓及頻率發(fā)生變化，輸出電壓為0.5?IV,

輸出頻率戶1kHz,然后用示波器輸入這一正弦信號，觀察電壓波形，調(diào)節(jié)示波器使波形穩(wěn)定清晰。

(4)按表要求，反復(fù)調(diào)節(jié)低頻信號發(fā)生器的頻率，用示波器觀察波形，并將低頻信號發(fā)生器的

輸出電壓調(diào)至最大并保持不變，用毫伏表測量不同頻率時的輸出電壓值。

輸出頻率測量

信號頻率(Hz)1050102103104104x30104X50

毫伏表測量值(V)

(5)測試低頻信號發(fā)生器在不同輸出衰減檔時的輸出電壓。

輸出電壓衰減檔的測量

輸出衰減檔dB值OdB20dB40dB

電壓表滿偏(5V)時實(shí)際輸出電壓值5V0.5V0.05V

毫伏表測量值(V)

【重點(diǎn)】

放大電路的微變等效電路分析法。

【難點(diǎn)】

放大電路的微變等效電路分析法。

2.4放大電路的微變等效電路分析法

2.4.1三極管微變等效電路分析

1.三極管輸入回路等效電路分析

?/?c、26mV

rbe^300+(1+Z?)-------

ZPmA

2.晶體管輸出回路等效電路分析

b.三極管B—E間等效電路

三極管輸入特性曲線及微變等效電路

ic

E

a.輸出特性曲線b.輸出回路微變等效電路

三極管輸出特性曲線及微變等效電路

三極管微變等效電路

2.4.2微變等效電路分析法

1.畫出微變等效電路

2.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算

3.放大電路的輸入電阻和輸出電阻計(jì)算

+Vcc

R4井r

ARB+t

Ro-Rc

【重點(diǎn)】

分壓式偏置電路靜態(tài)與動態(tài)分析。

【難點(diǎn)】

分壓式偏置電路靜態(tài)與動態(tài)分析、放大電路測試。

2.5靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定問題

溫度對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響

2.5.1分壓式偏置電路工作點(diǎn)穩(wěn)定原理

UCE—Vcc—，c（Rc+RE）

2.微變等效電路分析動態(tài)

&=RB1"RB2〃Rbe

Ro=Rc

【例】求分壓式偏置放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)及放大電路的放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。已

知：Vcc=12V,0=50,7?Bi=25kQ,7?B2=15kQ,&=2kQ,&=2.2kda=2kQ,[/BE=0.7V?

解基極電位

VB=———%~—x12=4.5V

&1+&215+25

發(fā)射極電流

K-U4.5-0.7

丘=——%w=--------=1.73mA

RE2.2

集電極電流

/CG/E=1.73mA

基極電流

Ic1.73

/B===0.035mA

050

集電極與發(fā)射極電壓

UCE~VCC-IC(RC+RE)=12-1.73X(2+2.2)=4.73V

三極管交流輸入電阻

26

rbe=300+(1+/?)——kl.07kQ

電壓放大倍數(shù)

R^=Rc//RL=IkQ

R'1

A=-/?^=-50x—=-46.7

‘展L07

放大電路的輸入電阻

Ri=RBl117?B2//rbe?IkQ

輸出電阻

Ro=Rc=2kQ

【例】如圖所示放大電路，已知：Pcc=12V,4=60,/?Bi=20kQ,7?B2=10kQ,&=3kC,7?E=lkQ,

7?L=6kQ,UBE=0.7V。畫出該放大電路的直流通路,求靜態(tài)工作點(diǎn)；畫出該放大電路的微變等效電路

及放大電路的放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。

解

基極電位

RR?T710

VB-------———Vcc------------xl2=4V

7?B1+RQ210+20

發(fā)射極電流

%—0BE4-0.7

IE=--------=-----------=1.65mA

RE2

集電極電流

/C~/E=1.65mA

基極電流

Ic1.65

/B=—=------=0.028mA

(360

集電極與發(fā)射極電壓

UCE~VcC—Ic（RC+RE）?12-1.65x

微變等效電路如圖所示。

三極管交流輸入電阻

26

rbe=300+(1+p)—~1.26kQ

電壓放大倍數(shù)

R^-Rc//RL=2k￡l

2

4=-/?￡=-60x=-1.9

喂+(1+6)41.26+(1+60)x1

放大電路的輸入電阻

Ri=RBI"RB2〃［噎+(1+/)&b6k。

輸出電阻

Ro=&二2kC

可見無CE(旁路電容)，放大電路放大倍數(shù)降低，這是因?yàn)橐肓私涣髫?fù)反饋。

測試：放大電路測試

1.連接放大電路

(1)按圖選擇元件，檢測元件。

(2)連接電路，將凡開路，檢查電路無誤后接

通電源。

(3)調(diào)函數(shù)信號發(fā)生器，產(chǎn)生一個10mV、103Hz

的正弦信號，作為出送到放大電路的輸入端。

2.靜態(tài)調(diào)試

(1)接入電源后，用示波器觀察輸出波形，調(diào)整

可變電阻Rp,使波形幅度最大、且不失真。(調(diào)好后Rp

不可隨意調(diào)節(jié))

(2)撤下跖，用萬用表直流電壓擋測量三極管小、

Uc、UBE、UCE值，記入表中。

(3)斷開&上端及RB下端接線，測量基極偏置電阻RB尸&+&值。記入表中。

放大電路靜態(tài)測試表

測量值計(jì)算值

Uc(V)UB(V)UBE(V)UCE(V)7?Bi(kQ)/B(mA)Zc(mA)UCE(V)

3.測量電壓放大倍數(shù)

接入出信號，用示波器觀察必。波形，在詼不失真情況下，用毫伏表測量輸出電壓大小，計(jì)算放

大倍數(shù)。然后按表改變RL、RC，用毫伏表再測量輸出電壓大小，計(jì)算放大倍數(shù)。并觀察記錄〃。與

Mi波形。

放大電路動態(tài)測試表

動態(tài)測量Ui(V)C/o(V)Au輸出波形

RL=0°Rc=5.1kQ

7?L=°°&=2k。

2?L=5.1kQRc=5.1kQ

4.觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對輸出波形失真的影響

接通電路，使&=5.1kQ,7?L=5.1kQ,輸入10mV、103Hz的正弦信號。調(diào)節(jié)&(左旋)直至

輸出"。出現(xiàn)失真為止。用萬用表直流電壓擋測量UCE，判斷失真類型。調(diào)節(jié)&(右旋)直至輸出"。

出現(xiàn)失真為止。用萬用表直流電壓擋測量UCE，判斷失真類型。并用示波器觀察輸出波形。

【重點(diǎn)】

共集電極放大電路靜態(tài)及動態(tài)分析、共集電極放大電路特點(diǎn)。

【難點(diǎn)】

共集電極放大電路動態(tài)分析。

2.6射極輸出器

2.6.1共集電極放大電路

圖2-31a所示為共集電極放大電路（射極輸出器）的電路，負(fù)載電阻RL（經(jīng)過耦合電容C2）接

在三極管的發(fā)射極上，輸出電壓"。從三極管的發(fā)射極輸出，所以稱為射極輸出器。

2.6.2靜態(tài)及動態(tài)分析

1.靜態(tài)分析

j=%-UBE=8幾?P'cc

UCE=VCC—IERE^VCC—ICRE

7?B+(1+/?)RE""7?B+(1+/?)RE

共集電極放大電路

2.動態(tài)分析

&=RB//R：=RB//［噎+(1+共集電極電路的微變等效電路

/e+(4〃RB)

射極輸出器的電壓放大倍數(shù)小于1、接近1,輸出電壓與輸入電壓相位相同。射極輸出器對電壓

沒有放大作用，但對輸入的電流信號仍有放大作用。輸入電阻比較大，輸出電阻較小。

Zb

外加電源法

測試：射極輸出器測試

1.測量電壓放大倍數(shù)、輸出電阻

(1)按圖選擇元件，并檢測元件。

(2)按圖接線，并檢查電路無誤后接通12V

直流電源。

(3)調(diào)節(jié)低頻信號發(fā)生器產(chǎn)生一個1kHz、

500mV大小的正弦信號，接在電路輸入端(均)，用

示波器觀測輸出端輸出波形，在輸出波形不失真情

況下，測量輸出和輸入電壓(接RL時的電壓為U。、

不接班時的電壓為“')，記入表中。計(jì)算接RL和

U'

不接RL時的電壓放大倍數(shù)及輸出電阻凡(7?o=(--1)比)。

U.

電壓放大倍數(shù)及輸出電阻測試表

/

Ui(V)Uo(V)Uo'(V)AuAuRo

500mV

2.測量輸入電阻

在電路輸入端(MS)接入一個大小、頻率不變的信號(如戶1kHz、500mV),用示波器觀測輸

出端輸出波形，在輸出波形不失真情況下，測量輸出和輸入電壓，將測得數(shù)據(jù)記入表中。計(jì)算輸入

電阻(7?i=————4)o

Us-U、

輸入電阻測試表

t/s(V)Ui(V)U°(V)Ri

500mV

【重點(diǎn)】

共基極放大電路靜態(tài)及動態(tài)分析、電路特點(diǎn)。

【難點(diǎn)】

基極放大電路動態(tài)分析。

2.7共基極放大電路

2.7.1電路組成

發(fā)射極是輸入端，集電極是輸出端，而基極是輸入、輸出回路的公共端。

Z+

\/

a.電路圖b.交流通路

共基極放大電路

2.7.2共基極放大電路靜態(tài)、動態(tài)分析

1.靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算

u、-7brbe共基極放大電路微變等效電路

R；=RL〃Rc。

輸出電壓和輸入電壓同相。

RI=RE//〃eb二/be〃一——

1+0

R°=Rc

共基極電路輸入電阻很小，一般為幾十歐。

2.7.3三種基本組態(tài)比較

三種放大電路比較

電路共射電路共集電路共基電路

電壓放大倍數(shù)4=一萬旦大4（1+⑶K小