第3章 分立元件基本電路應(yīng)

1、第3章分立元件基本電路3.1 共發(fā)射極放大電路3.2 共集電極放大電路3.3 共源極放大電路3.4 分立元件組成的基本門電路3.1 共發(fā)射極放大電路3.1.13.1.2電路組成靜態(tài)分析3.1.3動態(tài)分析3.1.4靜態(tài)工作點的穩(wěn)定3.1.5頻率特性集電極電阻3.1.1電路組成基極電阻+UCCRBRCC直流電源2+C1+u0+uiUCE+UBE輸出電容輸入電容晶體管各元件的作用晶體管：電流放大作用，發(fā)射極正偏，集電極反偏；直流電源UCC：提供放大所需的能量；偏置電阻RB：調(diào)節(jié)RB ，可調(diào)節(jié)基極電流；集電極負(fù)載電阻RC：將集電極電流的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化送到輸出端；耦合電容C1 、C2：隔直，不適用

2、于低頻電路。43.1.2 靜態(tài)分析所謂靜態(tài)是指當(dāng)放大器沒有輸入信號（ui=0)時，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)。靜態(tài)分析目的： 1）確定三極管工作狀態(tài)2）確定三極管靜態(tài)工作點的合理性靜態(tài)分析內(nèi)容：在直流電源作用下，確定三極管1） 基極電流IB ；2） 集電極電流IC；3） 集電極與發(fā)射極之間的電壓值UCE。靜態(tài)分析方法：1）圖解法；2）估算法。1）圖解法輸入回路iB UCC RBIC+UCERCIBIBQQB+RBUBEUCCUuBEUCCCC0UBEQ線性非線性= UCC - RB IB線性iB =f ( u BE )UBE6輸出回路直流負(fù)載線iCUCCRCIBRC

3、QIB = IBQICQ+RBUBEUCCUCCuCE0UCEQUCCI=f (UI 常量)CCEB= UCC - RC ICUCEIC+UCE2）估算法UC =RBIB +UBE+UCCRICRBCU=U+ RIIBC CECC+UCE= UCC - UBE UCCUBEIBRB= IBRBIC直流通路U=U- RICECCCC3.1.3動態(tài)分析所謂動態(tài)是指放大電路有信號輸入時，電路中各處的電壓電流都處于變動工作狀態(tài) 。動態(tài)分析內(nèi)容：輸入信號變化時，電路中各種變化量的變動情況和相互關(guān)系。1） 電壓放大倍數(shù)AU；2） 輸入電阻ri；3） 輸出電阻ro 。動態(tài)分析方法：1）圖解法；2）微變等效電

4、路分析方法。1）圖解法輸入電路= UBE + uiuBEtiB= IB+ ib1）圖解法輸出電路iC = IC + icuCE= UCE + uce經(jīng)電容隔直后：uo= uCE -UCE=uce1）圖解法工作點與波形失真Q點過高飽和失真Q點過低截至失真2）微變等效電路分析法交流通路交流通路：將電路中的電容和直流電源短路。+UCCiCCicRBRC+2R+iRi+iBC1LbCi+u0+uceu+uiUCE+u0UBEuRRiLbeB晶體管的小信號模型icicbcciubeb ibbb ibb ibucerucebeubee_e微變等效電路：將晶體管用小信號模型來代替。微變等效電路icib+UC

5、CiRBRCC+ C2iBC1+uu_r+RLRBRCoibe+uU+bibCE_UBE0RLRLIcIb（1）電壓放大倍數(shù)不帶負(fù)載時Ui = rbe IbrRU_RUbeBCoU= -b RiIb IoCb_b= U&o= - RCAuU&irbe上式說明，選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)，可使信號得到放大。Au為負(fù)值，說明輸出信號與輸入信號反相，即共射極放大電路具有倒相作用。= U&o= - I& (R/R)= - (R/R)AbCLCL帶負(fù)載時uU&irI&rbebbe可見帶負(fù)載使放大倍數(shù)下降。（2）輸入電阻IcIIbi對信號源而言，放大電路相當(dāng)于它的負(fù)載，負(fù)載電阻即為放大電路的輸入電阻。rbeURRRU

6、o_iCLBbIb_ri= U&ir放大電路的輸入電阻：iI&iri= RB /rbe根據(jù)以上的微變等效電路：（2）輸入電阻如右圖所示，把一個內(nèi)阻為RS ，源電壓為US的信號源加到放大電路的輸入端，由于ri的存在，實際的Ui為：RSrUiiUS_ rU& iU&S= Ri+ riSri是衡量放大電路對輸入電壓衰減程度的重要指標(biāo)。（3）輸出電阻對負(fù)載而言,放大電路相當(dāng)于一個具有內(nèi)阻的信號源，信號源的內(nèi)阻就是放大電路的輸出電阻。IIIicbRSrUo_RBRLRCbebUSI_bro= U&r= RoCI&（3）輸出電阻IiIO RU OU o= rL+ RLRSororUoUi_RLiU US_

7、r= (-1)R_OO_UooLU放大電路（3）輸出電阻+UroRSI放大電路U&ro=I&US =0可用外加電壓法求ro對于前面所述的共發(fā)射極放大電路= U&r= RoCI&3.1.4IC靜態(tài)工作點的穩(wěn)定IB = 80AUCCIB = 60ARCQ2IB = 40AQ1IB = 20A0UCEUCC溫度升高時，靜態(tài)工作點將沿直流負(fù)載線上移。靜態(tài)工作點穩(wěn)定的放大電路+UCCRB2C2RB1RCUUCC R+B+ R+C1I1IBB1B2IC+RLT+I2UU- UIRB2CEI E=ERE=BBEEuiRERE靜態(tài)分析+UCCRC+UCCI+RB1CRCIICBIBUCE_VBRB2+_TBB

8、UBEIEIRE_E+RBUERE_RB2RB1RB2U B=UR=BCCR+ RR+ RB1B2B1B2UBB - UBERB+ (1 + )R EI B=動態(tài)分析IIcbcbrbeUiU oIRRRRbeB2LB1C_= - RC /RLAur= R/ R/ rrbero= RCiB1B2be例題3.1.3電路如右圖所示，=80，UBE=0.7V試計算：（1） 電壓放大倍數(shù)（2） 輸入電阻（3） 輸出電阻例題3.1.3靜態(tài)工作點：+UCCRCI+UCRB2 IBUU=BB CCR+ RBB _ CEB1 B2 22103I=12 = 3.83(VREE（47 + 22）103RBRB1RB

9、2RB1 + R B2= 47 22 = 14.99(kRB=直流等效電路47+ 22例題3.1.3UBB - UBERB+ (1 + )R E= 3.83- 0.7= 0.0162(mAI B=(14.99+ 81 2.2)103I CI E= I B= 80 0.0162= 1.3（0mA)= (1 + )IB= 81 0.0162= 1.31(mA)UCE=UCC - RC IC - RE I E= 4.83(V)= 200+(1+ 80) 26 = 1.81(k)晶體管輸入電阻r1.31be例題3.1.3微變等效電路：IIcbcbrbeUiU oIRRRRbB1B2LCe_RE1_（1

10、）放大倍數(shù)= U&OI& R/RA= -bCLuU&rI&+(1 + )I& RibebbE180 2 103= -= -8.88(1.81+ 81 0.2)103IIc例題3.1.3微變等效電路：bcbrbeUiUIRB1RB2RLRCobe_RE1_ririro（2）輸入電阻U&= 1.81+ (1+ 80) 0.2= 18.01(kr= r+(1 + )RiibeE1 I&bri= RB1/RB2 /ri = 8.18kWro= RC= 3.3 kW（3）輸出電阻3.1.5 頻率特性|Au|Aum|Aum|027020180ffBW090fofLfH幅率特性相頻特性3.2 共集電極放大電

11、路靜態(tài)分析：+UCCRBU CC= RB I B+UBE + RE I EiCT + C2iBC1+U CC- UBERSI=+BuRB+ (1 + )R EREuSRLOI E=（1 + ）IBUCE=UCC- RE I E共集電極放大電路交流通路c+UCCbRBiCeiBC1RS+uO+T + C2RBRE+RLRuS+uO+SRuSRLE動態(tài)分析：erbeb ibbecRSRS+uO+uORBRERBRL+RL+REibuuSSc電壓放大倍數(shù)(1 + b )Ib RE(1 + b )RE= Uo/ / RL/ / RL=AI+ (1 + b )Ir+ (1 + b )R/ / RUUrR

12、/ / RibebbELbeELrbeb ib動態(tài)分析：e+RS+uOuiRB+RLREibuScriri輸入電阻r = Ui+ (1 + b )R= ribeLIb= RB / /rbe + (1 + b )RL ri動態(tài)分析：輸出電阻（RS= RS /RB）求ro的等效電路I& = I&+ I&+ I&REbb=U&U&= ( 1+ (1 + ) ）U&+（1 + ）RErbe + RSRErbe + RS= U&= 1= R/ rbe + RSro 1 (1 + ) EI&1 + + rR+ REbeS例題3.2.120mV，UBE1=UBE2= 0.7V，1=2= 80已知：US=求：

13、1）第一級Au1、ri1、ro1;2)Ui2；3）若e、d與a、b直接相連，Ui2?例題3.2.1+UCC+UCCC3RRiC1R1+33C1C2+iB1+T2T1C2.U0+RRS.L+ .+R4Ui2R6R2C4UU.r01Si2例題3.2.1+UCCiC1R1（1）第一級靜態(tài)電流C1iB1 U- UT1C2I B1=CCBE 1+R1 +（1 + 1）R2RS+ .+R2 12- 0.7U.Ur01= 0.0208（mASi2（300+ 81 3）103I E1=（1 + 1 ）I B1 = 81 0.0208= 1.68（mA= 200 + (1+ b ) 26= (200 + 812

14、6r) = 1.45(kW)be 11I1.68E 1第二級的輸入電阻ri2即為第一級的負(fù)載電阻RL= R2 /ri2= 1.05(k例題3.2.1電壓放大倍數(shù)(1 + b1 )RL811.05103A= 0.983u1 + (1+ b )R（1.45+ 811.05）103rbe11L輸入電阻ri1 = R1 / rbe 1 +(1 + 1 )RL = 67.1k輸出電阻r+ Rr= R/be 1S= 53.6 Wo121 + 1例題3.2.1（2）信號源輸出電壓ri167.11033 103 + 67.1103U=U= 20 10-3 = 19.1(mV)i1R+ rSSi1第二級輸入電壓

15、U i2 =Uo1 = Au1Ui1 = 0.98319.1= 18.8(mV（3）若e、d與a、b直接相連，則Ui2就是信號源的輸出電壓ri2 RS + ri2 1.61103UU= 2010-3 = 6.89(mVi2 S(3 + 1.61)103共基極放大電路基本放大電路交流通路電路只能放大電壓信號，不能放大電流；輸出與輸入同相，ri小，ro大。3.3 共源極放大電路3.3.1靜態(tài)分析3.3.2動態(tài)分析3.3.1靜態(tài)分析自給式偏置共源極放大電路QUG= 0UGS = -RS I D僅適用于耗盡型場效應(yīng)管分壓式自偏置共源極放大電路RG2 RG1 + RG2 UG =UG=UDD UGS=

16、UG - U SRG2U DD - RS I D=RG1 + RG2UGSUGS（of f ) 2I D= I DS（S1 -（耗盡型）兩方程聯(lián)立求得ID和UGS3.3.2動態(tài)分析電壓放大倍數(shù)= - g m RLU& gs = U&oA&= -g RUmLU&iU& gs 輸入電阻= U&iRG1 RG2 RG1 + RG2r= R+iGI&i輸出電阻ro= RD微變等效電路例題3.3.1已知電路如+24V圖，且gm=2mS，UGS(off)=-2V，IDSS=0.5mA。求：(1) 靜態(tài)工作點ID、UGS、UDS(2) AU、ri、ro。解 (1)15k500k10F15k10F2M10FR

17、G 210kU=100kUG+ RDDRG1G 2100= 24 = 4V(500 + 100)= UG - RS ID = 4 - 10IDUGS聯(lián)立解得22UUI= I 1 -= 0.5 1 + GS GS 2DSS DUGS (off )= 0.863mA= 0.417mAID1ID 2= -4.63V = -0.17V UUGS 1GS1根據(jù)題意第組解不符，因此靜態(tài)工作點為解= UDD - ( RD + RS )IDUDS= 24 - (15 + 10) 0.417 = 13.6V(2)電壓放大倍數(shù)A= - gR = -15UmL輸入電阻RG1 RG 2r= R+= 2.08MWiG+

18、 RRG1G 2輸出電阻ro = RD = 15kW3.4 分立元件組成的基本門電路3.4.1二極管與門電路3.4.2二極管或門電路3.4.3晶體管及場效晶體管非門電路基本門電路概述門電路是一種開關(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。在邏輯電路中，輸入輸出信號通常用高低電平來描述，用0和1來表示兩種對立的邏輯狀態(tài)。正邏輯：1表示高電平，0表示低電平；負(fù)邏輯：0表示高電平，1表示低電平?；镜倪壿嬯P(guān)系有：與邏輯、或邏輯、非邏輯；相對應(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：（1） 當(dāng)UA=UB=0V時，D1、D2均導(dǎo)通， 故UF=0V，即F為低電平0；（2） 當(dāng)UA=0V，UB=3V時，D1導(dǎo)通，D2截止，故UF=0V，即F為低電平0；（3） 當(dāng)UA=3V，UB=0V時，D1截止，D2導(dǎo)通，故UF=0V，即F為低電平0；（4）當(dāng)UA=UB=3V時，D1、D2均截止，故UF=3V，即F為高電平1。3.4.1二極管與門電路二輸入與門邏輯表二輸入與門邏輯符號函數(shù)表達(dá)式：F = AB輸 入輸 出ABF0000101001113.4.2二極管或門電路工作原理：（1）當(dāng)UA