第一章 半導(dǎo)體器件與放大電路new

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、電動機(jī)、的分析方法。交流電路分析方法，變壓器、電動機(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)

2、字電路：數(shù)字電路： 組合邏輯電路、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。 2 tt 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

3、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) 5 6 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 共價(jià)健共價(jià)健 Si Si Si Si 價(jià)電子價(jià)電子 7 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 Si Si Si Si 價(jià)電子價(jià)電子 空穴空穴 自由電子自由電子 8 1.

4、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 9 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 10 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 11 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 12 Si Si Si Si p+ 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?失去一個(gè)失去一個(gè) 電子變?yōu)殡娮幼優(yōu)?正離子正離子 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 Si B 硼原子硼原子 空穴空穴

5、 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 14 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 PNPN結(jié)是通過特殊的半導(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。

6、 15 1.1.2 PN1.1.2 PN結(jié)及其單向?qū)щ娦越Y(jié)及其單向?qū)щ娦?16 多子的擴(kuò)散運(yùn)動多子的擴(kuò)散運(yùn)動 內(nèi)電場內(nèi)電場 少子的漂移運(yùn)動少子的漂移運(yùn)動 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) 1.1.2 PN1.1.2 PN結(jié)及其單向?qū)щ娦越Y(jié)及其單向?qū)щ娦?PN 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 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 17 1.1

7、.2 PN1.1.2 PN結(jié)及其單向?qū)щ娦越Y(jié)及其單向?qū)щ娦?+ 18 1.1.2 PN1.1.2 PN結(jié)及其單向?qū)щ娦越Y(jié)及其單向?qū)щ娦?內(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。 19 1.2 1.2 二極管二極管 20 1.2 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

8、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 D 21 1.2 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 U I P N + P N + 1.2 1.2 二極管二極管 23 1.2 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 25 1.2 1.2 二極管二極管 例例1： D 6V 12V 3k B A UAB + 26 1.2 1.2 二極管二極管 例

9、例2: mA4 3 12 2D I B D1 6V 12V 3k A D2 UAB + 27 V sin18 i tu t 28 29 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 UZ IZ IZM UZ IZ U I O 30 1.2 1.2 二極管二極

10、管 31 Z Z ZI U r 1.2 1.2 二極管二極管 32 UOUi IZ R DZ UZ IR 1.2 1.2 二極管二極管 R US-UZ = 20-8 500 20-8 18 US=20V R UZ=8V 33 1.2 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。 34 1.2 1.2 二極管二極管 35 1.2 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

11、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 37 NNP B E C B E C IB IE IC B E C IB IE IC 1.3 1.3 晶體管晶體管 38 1.3 1.3 晶體管晶體管 39 E EB RB RC 1.3 1.3 晶體管晶體管 40 B E C N N P

12、 EB RB EC IE IBE ICE ICBO 41 IC IB B E C N N P EB RB EC IE IBE ICE ICBO B C CBOB CBOC BE CE I I II II I I CEOBCBOBC )(1 IIIII BC CEO III ，有，有忽略忽略 42 43 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)動的外部表現(xiàn)，反映了晶體管的性能，內(nèi)部載流子運(yùn)動的外部表現(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

13、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 IC EB mA A V UCE UBE RB IB EC V + + + + 44 1.3 1.3 晶體管晶體管 45 常常數(shù)數(shù) CE )( BEB U UfI IB( A) UBE(V) 20 40 60 80 0.40.8 UCE 1V O 1.3 1.3 晶體管晶體管 46 IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A 常數(shù)常數(shù) B )( CEC I UfI 36 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V) 912 O 放大區(qū)放大區(qū) 1.3 1.3 晶體管晶體管 O

14、 47 1.3 1.3 晶體管晶體管 O 48 1.3 1.3 晶體管晶體管 49 B C I I _ B C I I 1.3 1.3 晶體管晶體管 537 040 51 B C . . . I I 40 040060 5132 B C . . I I 50 1.3 1.3 晶體管晶體管 ICBO A + EC 51 1.3 1.3 晶體管晶體管 A ICEO IB=0 + 52 1.3 1.3 晶體管晶體管 53 ICM U(BR)CEO 安全工作區(qū)安全工作區(qū) IC UCE O 54 55 1.3 1.3 晶體管晶體管 C E 光電耦合器光電耦合器 56 1.3 1.3 晶體管晶體管 UO

15、+5V U R1 R2 R3 T 57 1.3 1.3 晶體管晶體管 58 1.3 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?正向壓降：正向壓降： 穩(wěn)壓管：反向電壓工作穩(wěn)壓管：反向電壓工作 共發(fā)射極電路：發(fā)射結(jié)共發(fā)射極電路：發(fā)射結(jié) 正向偏置，集電結(jié)反向正向偏置，集電結(jié)反向 偏置，有電流放大作用。偏置，有電流放大作用。 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I IC C、I

16、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。 B C I I _ B C I I 59 1.4 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 60 1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路 61 1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路 62 EC RS es RB EB RC C1 C2 T + + + RL + + ui + uo + + + uBE uCE iC iB iE 1.4 1.4

17、基本放大電路基本放大電路 63 EC RS es RB EB RC C1 C2 T + + + RL + + ui + uo + + + uBE uCE iC iB iE 1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路 64 EC RS es RB EB RC C1 C2 T + + + RL + + ui + uo + + + uBE uCE iC iB iE 1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路 65 +UCC RS es RB RC C1 C2 T + + + RL ui + uo + + + uBE uCE iC iB iE EC RS es RB EB RC C1 C2 T + + +

18、 RL + + ui + uo + + + uBE uCE iC iB iE 放大電路放大電路 66 i i i U r I o u i U A U 67 UBEIB IC UCE 無輸入信號無輸入信號(ui = 0)時(shí)時(shí): uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE +UCC RB RC C1 C2 T + + ui + uo + + + uBE uCE iC iB iE uBE t O iB tO iC t O uCE tO 1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路 68 IC UCE O IB UBE O 結(jié)論：結(jié)論： Q IB UBE Q UCE IC 69 UBE IB 無

19、輸入信號無輸入信號(ui = 0)時(shí)時(shí): uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE ？ uCE = UCC iC RC uo 0 uBE = UBE+ ui uCE = UCE+ uo IC +UCC RB RC C1 C2 T + + ui + uo + + + uBE uCE iC iB iE uBE t O iB tO iC t O uCE tO ui t O UCE uo t O 1.4 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 動態(tài)分析動態(tài)分析 iC t O iC t IC O iC t ic O 靜態(tài)分析靜態(tài)分

20、析 71 ui t O uo t O 72 1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路 73 斷開斷開 斷開斷開 +UCC RS es RB RC C1 C2 T + + + RL ui + uo + + + uBE uCE iC iB iE 1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路 74 +UCC RS es RB RC C1 C2 T + + + RL ui + uo + + + uBE uCE iC iB iE +UCC RB RC T + + UBE UCE IC IB IE 1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路 75 B BECC B R UU I 所所以以 B CC B R U

21、I 當(dāng)當(dāng)UBE UCC時(shí)，時(shí)， +UCC RB RC T + + UBE UCE IC IB 1.4 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 +UCC RB RC T + + UBE UCE IC IB 1.4 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： mAmA B CC B 040 300 12 . R U I mAmA BC 51040537. II VV CCCCCE 645112 . RIUU +UCC RB RC T + + UBE U

22、CE IC IB 1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路 78 EECCCCCE RIRIUU EB BECC B ) 1(RR UU I BC II EEBEBBCC RIURIU EBBEBB ) 1 (RIURI 由由KVL可得：可得： 由由KVL可得：可得： IE +UCC RB RC T + + UBE UCE IC IB 1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路 RE 79 常常數(shù)數(shù) B )( CEC I UfI UCE = UCC ICRC +UCC RB RC T + + UBE UCE IC IB 1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路 80 B BECC B R UU

23、I C tan R 1 ICQ UCEQ C CC R U UCC 常常數(shù)數(shù) B )( CEC I UfI UCE /V IC/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) O 1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路 81 n 放大電路的動態(tài)特性分析放大電路的動態(tài)特性分析 1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路 82 1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路 83 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)

24、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 be E 26(mV) 300( )(1) (mA) r I CE B BE beU I U r CE b be U i u

25、 O 85 CE B C U I I CE b c U i i B C CE ce I I U r B c ce I i u O 86 ib ic ic B C E ib 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 + + - - rbe B E C 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。 87 88 RB RC ui uO RL RS es + + + XC 0，C 可看作短可看作短 路

26、。忽略電源的內(nèi)阻，路。忽略電源的內(nèi)阻， 電源的端電壓恒定，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 +UCC RS es RB RC C1 C2 T + + + RL ui + uo + + + uBE uCE iC iB iE 89 ibic eS rbe ib RB RC RL E B C ui + + - - uo + + - - + + - - RS ii RB RC ui uORL + + + + - - - - RS eS + + - - ib ic B C E ii 90 ibic eS rbe ib RB

27、RC RL E B C ui + + - - uo + + - - + + - - RS ii i U i I b I c I o U b I S E rbeRBRCRL E B C + + - - + + - - + + - - RS 91 bebi rIU Lco RIU be L r R Au LCL / RRR i o : U U Au 定義定義 Lb RI rbe be C r R Au i U i I b I c I o U b I S E rbeRBRCRL E B C + + - - + + - - + + - - RS 92 i i i I U r 輸輸入入電電阻阻 S E

28、S R i I i U i r S E S R i I i U 93 i i I U ri Bbe /Rr 時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng) beB rR bR i B II U bei rr i U i I b I c I o U b I S E rbeRBRCRL E B C + + - - + + - - + + - - RS ri B R I 94 o U o E o o o I U r 輸出電阻：輸出電阻： o U S E 95 i U i I b I c I o U b I S E rbeRBRCRL E B C + + - - + + - - + + - - RS C o o o R I U r 求

29、求ro的步驟：的步驟： 1) 斷開負(fù)載斷開負(fù)載RL o U 3) 外加電壓外加電壓 o I 4) 求求 o r 外加外加 o I C Rco III bc II C o RC R U I 0 0 cb II 所所以以 2) 令令 或或0 i U 0 S E 96 Q uCE/V t t iB B/ A IB t iC C/mA IC iB B/ A uBE/V t uBE/V UBEUCE iC C/mA uCE/V O OO O O O Q ic Q1 Q2 ib ui uo 97 Q2 uo UCE Q uCE/V t t iC C/mA IC iC C/mA uCE/V O O O Q1

30、 1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路 98 ui uo t iB B/ A iB B/ A uBE/V t uBE/V UBE OO O QQ uCE/V t iC C/mA uCE/V O O UCE 1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路 99 1.4 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。 CBO B BECC C

31、EOBC )1( I R UU III 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 101 iC uCE Q Q 固定偏置電路的工作點(diǎn)固定偏置電路的工作點(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)，能夠自動減少增加時(shí)，能夠自動減少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。 O 1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路 102 B2 II 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

32、化。不隨溫度變化。 2B2B RIV 2B1B CC 21 RR U II CC 2B1B 2B B U RR R V VB RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB + + + +UCC ui uo + + IC RS eS + 1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路 103 VB E BEB EC R UV II BEB UV 若若滿滿足足： E B E BEB EC R V R UV II RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB + + + +UCC ui uo + + IC RS eS + 1.4 1.4 基本放大電路基本放大

33、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 輸出電壓的動態(tài)范圍。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。 VE VB RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB

34、+ + + +UCC ui uo + + IC RS eS + 1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路 105 VE VB RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB + + + +UCC ui uo + + IC RS eS + T UBE IB ICVE IC VB 固定固定 1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路 106 CC 2B1B 2 B U RR R V B E BEB EC R UV II C B I I EECCCCCE RIRIUU VB RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB + + + +UCC ui uo +

35、 + IC RS eS + 1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路 107 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 RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL + + + +UCC ui uo + + RS eS + 1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路 108 RB1RC C1 C2 RB2 CE RE RL + + + +UCC ui uo + + RS eS + 2B1BB / RRR i U i I b I

36、 c I o U b I S E e I B R I 109 Lco RIU LCL /RRR i o : U U Au 定義定義 Lb RI rbe RB RCRL E B C + + - - + + - - + + - - RS i U i I b I c I o U b I S E e I RE Eebebi RIrIU Ebbeb ) 1 (RIrI Ebe L ) 1(Rr R Au 1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路 110 Eebebi RIrIU Ebbeb )1 (RIrI Ebe i b )1 (Rr U I EbeBi )1 (/RrRr rbe RB RCRL E

37、 B C + + - - + + - - + + - - RS i U i I b I c I o U b I S E e I RE ri B R I 1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路 111 Ebe L ) 1(Rr R Au be L r R Au EbeB2B1i )1 (R/R/Rrr Co Rr beBi r/Rr Co Rr 112 ？即即： S o s E U Au 考慮信號源內(nèi)阻考慮信號源內(nèi)阻RS 時(shí)時(shí) iS i be L s rR r r R Au 所以所以 S o s E U Au S i i o E U U U S i E U Au iS i S i rR r E

38、 U i r RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL + + + +UCC ui uo + + RS eS + 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。 RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE1RL + +

39、 + +UCC ui uo + + RE2 1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路 114 V3V12 2060 20 CC B2B1 B2 B U RR R V mA8 . 0 mA 3 6 . 03 E BEB EC R UV II A16 A 50 0.8 C B I I CECCCCEE1E1 () 12 0.8 6 0.8 3V4.8V UUI RI RR RB1RC RB2 RE1 +UCC RE2 + UCE IE IB IC VB 1.4 1.4 基本放大電路基本放大電路 115 k6 Co Rr be E 2626 300(1 )300511.96k I0.8 r k 15

40、/ 2B1BB RRR其其中中 iBbeE1 /(1 )rRr R 7.94k L beE1 (1 ) u R A r R 8.87 i U i I b I c I o U b I S E e I B R I 1.4 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

41、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 117 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 118 i U b I c I o U b I S E rbe RB RCRL E B C + + - - + + - - + + - - RS be U + + - - 1.5 1.5 放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性 119 o U be U i U i U b I c I o U b I S E rbe RB RCRL E B C + + - - + + - - + + - - RS

42、 be U + + - - C1C2 1.5 1.5 放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性 120 o U i U b I c I o U b I S E rbe RB RCRL E B C + + - - + + - - + + - - RS Co 1.5 1.5 放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性 121 RB +UCC C1 C2 RRL ui + uo + + + es + RS 1.6 1.6 共集電極放大電路共集電極放大電路 122 EB BECC B )1(RR UU I BE )1(II EECCCE RIUU +UCC RB R + UCE + UBE I IB IC RB

43、 +UCC C1 C2 RRL ui + uo + + + es + RS 1.6 1.6 共集電極放大電路共集電極放大電路 123 LEL / RRR Leo RIU Lb 1RI ）（ Lebebi RIrIU Lbbeb )1 (RIrI Lbbeb Lb )1( )1( RIrI RI Au Lbe L )1( 1 Rr R ）（ rbe RB RL E B C + + - - + + - - + + - - RS i U b I c I o U b I S E e I RE i I 1.6 1.6 共集電極放大電路共集電極放大電路 124 rbe RB RL E B C + + -

44、- + + - - + + - - RS i U b I c I o U b I S E e I RE i I iBi /rRr LbeBi )1 (/RrRr Lbe b LEebeb b i i )1 ( / Rr I RRIrI I U r LEL /RRR i r i r 1.6 1.6 共集電極放大電路共集電極放大電路 125 rbe RB RL E B C + + - - + + - - + + - - RS i U b I c I o U b I S E e I RE i I E Rbbo IIII E o SBbe o SBbe o R U R/Rr U R/Rr U ESbe

45、 o 1 / 1 1 RRRr r 外加外加 o I o r 1) 斷開負(fù)載斷開負(fù)載RL o U 3) 外加電壓外加電壓 o I 4) 求求 2) 令令 或或0 i U 0 S E E R I 1.6 1.6 共集電極放大電路共集電極放大電路 126 1 sbe o Rr r SBS /RRR Rr Rr 1 / sbe Eo sbeE ) 1 ( RRr 通通常常： rbe RB RL E B C + + - - + + - - + + - - RS i U b I c I o U b I S E e I RE i I o r 1.6 1.6 共集電極放大電路共集電極放大電路 127 Lbe

46、 L ) 1 ( ) 1 ( Rr R A u LbeBi ) 1(/RrRr Rr r 1 sbe o 1.6 1.6 共集電極放大電路共集電極放大電路 128 1.6 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 ，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 +UCC C1 C2 RR

47、L ui + uo + + + es + RS 1.6 1.6 共集電極放大電路共集電極放大電路 130 mA035. 0mA 260)(1200 6 . 012 ) (1 EB BECC B RR UU I mA14. 2 0.035mA60)(1 )(1 BE II V727 V142212 EECCCE . . RIUU +UCC RB R + UCE + UBE I IB IC 1.6 1.6 共集電極放大電路共集電極放大電路 131 beS o 1580100 28.0 60 rR r be E 2626 300(1 )300611.58 k 1.24 r I LbeBi ) 1 (

48、/RrRr 38.5k Lbe L ) 1( )(1 Rr R Au 0.97 rbe RB RL E B C + + - - + + - - + + - - RS i U b I c I o U b I S E e I RE 1.6 1.6 共集電極放大電路共集電極放大電路 132 133 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 阻連接。阻連接。 RB1RC1 C1 C2 RB2 CE1 RE1 + + + + + RS + RC2 C3 CE2 RE2 RL + + +UCC + o U 1O U i U S E B1 R B2 R T1T2 134 由于

49、電容有隔直作用，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， 。 RB1RC1 C1 C2 RB2 CE1 RE1 + + + + + RS + RC2 C3 CE2 RE2 RL + + +UCC + o U 1O U i U S E B1 R B2 R T1T2 135 第一級第一級第二級第二級 21 2i o i 1o i o uuu AA U U U U U U A 電電壓壓放放大大倍倍數(shù)數(shù) 2i r 1b I 2b I 1c I 2c I rbe RB2 RC1 E B C + + - - + + - - + + - - RS i U

50、 i I 1o U 1b1I S E rbe RC2 RL E B C + + - - o U 2b2I B1 R B2 R RB1 2i1C1L /rRR 1be 1L 1 i o1 1 r R U U Au be2 L2 2 2i o 2 r R U U Au 1ii rr 2oo rr 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。 RB1 C1 C2 RE1 + + + RC2 C3 CE + + +24V + o U i U B1 R B2 R T1 T2 E2 R E1 R 1M

51、 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 . 9mA 2750)(11000 0.624 ) (1 E1B1 BECC B1 RR UU I mA 49. 0mA 0098. 050)(1)1 ( B1E1 II V77. 10V2749. 024 E1E1CCCE RIUU RB1 C1 C2 RE1 + + + RC2 C3 CE + + +24V + o U i U B1 R B2 R T1 T2 E2 R E1 R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 138

52、 V26. 843V 4382 24 B2 B2B1 CC B2 R RR U V 22 2 12 8 .260 .6 0 .96 0 .517 .5 BBE C EE UU ImAmA RR RB1 C1 C2 RE1 + + + RC2 C3 CE + + +24V + o U i U B1 R B2 R T1 T2 E2 R E1 R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 139 A 2 . 19mA 50 96. 0 2 C2 B2 I I CE2CCC2C2E1E2 () 240 96(100 517 5)V6 71V UUIRRR . RB1 C1 C2 RE1

53、+ + + RC2 C3 CE + + +24V + o U i U B1 R B2 R T1 T2 E2 R E1 R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 140 2b I 2c I rbe2 RC2 o U rbe1 i U RB1 B1 R 2B R 1b I 2b I 1b I 1c I RE1 1o U + _ + _ + _ 2E R 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

54、輸出器的負(fù)載即是第二級輸入電阻載有關(guān)，而射極輸出器的負(fù)載即是第二級輸入電阻 ri2。 2i r 1ii rr 141 2b I 2c I rbe2 RC2 o U rbe1 i U RB1 B1 R 2B R 1b I 2b I 1b I 1c I RE1 1o U + _ + _ + _ E1 R (2) 計(jì)算計(jì)算 r i和和 r 0 be2 E 2626 300(1)300511 68k 0 96 r I . . 2B1B2be2E1 (1)34 k i rRRrR /. L1E1i2 31 k RRr /. 2i r 142 1 be1 E1 2626 r300 (1 )300 (1 5

55、0)31 k 0 49 I . . k 320)1 (/ L1be1B1i1i RrRrr 2oo rr k10 C2o2o Rrr 2b I 2c I rbe2 RC2 o U rbe1 i U RB1 B1 R 2B R 1b I 2b I 1b I 1c I RE1 1o U + _ + _ + _ 2E R 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) L1 1 u1 1L1 be1 (1)(1 50) 3 1 0 98 (1)3 (1 50) 3 1 R A rR . . . 2b I 2c I rbe2 RC2 o U rbe1 i

56、U RB1 B1 R 2B R 1b I 2b I 1b I 1c I RE1 1o U + _ + _ + _ 2E R 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) 2b I 2c I rbe2 RC2 o U rbe1 i U RB1 B1 R 2B R 1b I 2b I 1b I 1c I RE1 1o U + _ + _ + _ 2E R C2 2 2E2 be2 10 5018 (1)168 (1 50) 051 u R A rR . 總電壓放大倍數(shù)總電壓放大倍數(shù) 12 0 98 ( 18)1764 uuu AAA . 145 電電

57、源源供供給給的的直直流流功功率率 率率負(fù)負(fù)載載得得到到的的交交流流信信號號功功 146 IC UCE O Q iC t O IC UCE O Q iC t O IC UCE O Q iC t O 晶體管在輸入信號晶體管在輸入信號 的整個(gè)周期都導(dǎo)通的整個(gè)周期都導(dǎo)通 靜態(tài)靜態(tài)IC較大，波形好較大，波形好, 管管 耗大效率低。耗大效率低。 晶體管只在輸入信號晶體管只在輸入信號 的半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通，的半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通， 靜態(tài)靜態(tài) IC=0，波形嚴(yán)重失真，波形嚴(yán)重失真, 管耗管耗 小效率高。小效率高。 晶體管導(dǎo)通的時(shí)間大于半個(gè)周期，晶體管導(dǎo)通的時(shí)間大于半個(gè)周期， 靜態(tài)靜態(tài)IC 0，一般功放常采用。，一般功放

58、常采用。 147 互補(bǔ)對稱電路是集成功率放大電路輸出級的基本互補(bǔ)對稱電路是集成功率放大電路輸出級的基本 形式。當(dāng)它通過容量較大的電容與負(fù)載耦合時(shí)，由形式。當(dāng)它通過容量較大的電容與負(fù)載耦合時(shí)，由 于省去了變壓器而被稱為無輸出變壓器電路，簡稱于省去了變壓器而被稱為無輸出變壓器電路，簡稱 OTL電路。若互補(bǔ)對稱電路直接與負(fù)載相連，輸出電路。若互補(bǔ)對稱電路直接與負(fù)載相連，輸出 電容也省去，就成為無輸出電容電路，簡稱電容也省去，就成為無輸出電容電路，簡稱OCL電電 路。路。 OTL電路采用單電源供電，電路采用單電源供電， OCL電路采用雙電源電路采用雙電源 供電。供電。 148 T1、T2的特性一致；的

59、特性一致； 一個(gè)一個(gè)NPN型、一個(gè)型、一個(gè)PNP型型 兩管均接成射極輸出器；兩管均接成射極輸出器； 輸出端有大電容；輸出端有大電容； 單電源供電。單電源供電。 ui= 0 2 CC C U u 2 CC A U V , IC1 0， IC2 0 OTL原理電路原理電路 RL uI T1 T2 +UCC C A uo + + + - - + + - - 149 RL ui T1 T2 A uo + +- - + + - - 設(shè)輸入端在設(shè)輸入端在UCC/2 直流直流基礎(chǔ)上加入正弦信號。基礎(chǔ)上加入正弦信號。 若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，則負(fù)載若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，則負(fù)載

60、 上得到的交流信號正負(fù)半周對稱。上得到的交流信號正負(fù)半周對稱。 ic1 ic2 交流通路交流通路 uo 150 當(dāng)輸入信號當(dāng)輸入信號ui為正弦波時(shí)，為正弦波時(shí)， 輸出信號在過零前后出現(xiàn)的輸出信號在過零前后出現(xiàn)的 失真稱為交越失真。失真稱為交越失真。 由于晶體管特性存在非線性，由于晶體管特性存在非線性， ui U(BR)DS，管子，管子不允許不允許 工作在這個(gè)區(qū)域。工作在這個(gè)區(qū)域。 （4）夾斷區(qū)（截止區(qū)）夾斷區(qū)（截止區(qū)） 輸出特性曲線靠近橫軸的部分。它是發(fā)生在輸出特性曲線靠近橫軸的部分。它是發(fā)生在uGS UGS（ （off） 時(shí)，管子的導(dǎo)電溝道完全被夾斷。時(shí)，管子的導(dǎo)電溝道完全被夾斷。 特點(diǎn)特點(diǎn)