第8章分立元件放大電路1

1、1 （中）（中） 2 3 4 對于元器件，重點放在特性、參數、技術指對于元器件，重點放在特性、參數、技術指 標和正確使用方法，不要過分追究其內部機理。標和正確使用方法，不要過分追究其內部機理。 討論器件的目的在于應用。討論器件的目的在于應用。 學會用工程觀點分析問題，就是根據實際情學會用工程觀點分析問題，就是根據實際情 況，對器件的數學模型和電路的工作條件進行況，對器件的數學模型和電路的工作條件進行 合理的近似，以便用簡便的分析方法獲得具有合理的近似，以便用簡便的分析方法獲得具有 實際意義的結果。實際意義的結果。 對電路進行分析計算時，只要能滿足技術指對電路進行分析計算時，只要能滿足技術指 標

2、，就不要過分追究精確的數值。標，就不要過分追究精確的數值。 器件是非線性的、特性有分散性、器件是非線性的、特性有分散性、RC的值的值 有誤差、工程上允許一定的誤差、采用合理估有誤差、工程上允許一定的誤差、采用合理估 算的方法。算的方法。 5 物物 質質 （導電能力）（導電能力） 導體：導體： 絕緣體：絕緣體： 半導體：半導體： 導電能力很強導電能力很強 不導電不導電 導電能力介于導體和導電能力介于導體和 絕緣體之間絕緣體之間 6 半導體的特性：半導體的特性： ( (可制成溫度敏感元件，如熱敏電阻可制成溫度敏感元件，如熱敏電阻) ) 摻雜性：摻雜性：往純凈的半導體中摻入某些雜質，會使往純凈的半導

3、體中摻入某些雜質，會使 其導電能力明顯改變。其導電能力明顯改變。 光敏性：光敏性：當受到光照時，其導電能力明顯變化。當受到光照時，其導電能力明顯變化。 ( (可制成各種光敏元件，如光敏電阻、可制成各種光敏元件，如光敏電阻、 光敏二極管、光敏三極管、光電池等光敏二極管、光敏三極管、光電池等) )。 熱敏性：熱敏性：當環(huán)境溫度升高時，導電能力顯著增強。當環(huán)境溫度升高時，導電能力顯著增強。 1. 本征半導體本征半導體 完全純凈的、結構完整的半導體晶體，稱為完全純凈的、結構完整的半導體晶體，稱為 本征半導體。本征半導體。 硅和鍺的晶體結構硅和鍺的晶體結構 8.1.1 PN結結 8 硅和鍺的共價鍵結構硅

4、和鍺的共價鍵結構 共價鍵共共價鍵共 用電子對用電子對 共價鍵中的共價鍵中的 兩個電子被緊緊兩個電子被緊緊 束縛在共價鍵中，束縛在共價鍵中， 稱為稱為束縛電子。束縛電子。 +4+4 +4+4 9 +4+4 +4+4 自由電子自由電子 空穴空穴 束縛電子束縛電子 在常溫下，由于在常溫下，由于 熱激發(fā)，使一些價電熱激發(fā)，使一些價電 子獲得足夠的能量而子獲得足夠的能量而 脫離共價鍵的束縛，脫離共價鍵的束縛， 成為成為自由電子自由電子（帶負（帶負 電），同時共價鍵上電），同時共價鍵上 留下一個空位，稱為留下一個空位，稱為 空穴空穴（帶正電）（帶正電）。 本征半導體的導電機理本征半導體的導電機理 這一現象

5、稱為本征激發(fā)。這一現象稱為本征激發(fā)。 10 本征半導體的導電機理本征半導體的導電機理 在其它力的作用在其它力的作用 下，空穴吸引臨近的下，空穴吸引臨近的 電子來填補，其結果電子來填補，其結果 相當于空穴的遷移。相當于空穴的遷移。 空穴的遷移相當于空穴的遷移相當于 正電荷的移動，因此正電荷的移動，因此 可以認為空穴是載流可以認為空穴是載流 子。子。 因常溫下束縛因常溫下束縛 電子很難脫離共價電子很難脫離共價 鍵成為自由電子，鍵成為自由電子， 因此本征半導體中因此本征半導體中 的自由電子和空穴的自由電子和空穴 很少，所以很少，所以本征半本征半 導體的導電能力很導體的導電能力很 弱。弱。 當半導體外

6、加電壓當半導體外加電壓 時，在電場的作用下時，在電場的作用下 將出現兩部分電流：將出現兩部分電流： 1）自由電子作定）自由電子作定 向移動向移動 電子電流電子電流 2）價電子遞補空）價電子遞補空 穴穴 空穴電流空穴電流 +4+4 +4+4 11 本征半導體中存在本征半導體中存在數量相等數量相等的兩種載流的兩種載流 子，即子，即自由電子和空穴自由電子和空穴。 溫度越高，載流子的濃度越高溫度越高，載流子的濃度越高，本征半本征半 導體的導電能力越強。導體的導電能力越強。溫度是影響半導體性溫度是影響半導體性 能的一個重要的外部因素，能的一個重要的外部因素，這是半導體的一這是半導體的一 大特點。大特點。

7、 本征半導體的導電能力取決于載流子的本征半導體的導電能力取決于載流子的 濃度。濃度。 P 型半導體型半導體 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + N 型半導體型半導體 1. 在雜質半導體中多子的數量與在雜質半導體中多子的數量與 （a. 摻雜濃度、摻雜濃度、b.溫度）有關。溫度）有關。 2. 在雜質半導體中少子的數量與在雜質半導體中少子的數量與 （a. 摻雜濃度、摻雜濃度、b.溫度）有關。溫度）有關。 3. 當溫度升高時，少子的數量當溫度升高時，少子的數量 （a. 減少、減少、b. 不變、不變、c. 增多）。增多）。 a b c 4. 在

8、外加電壓的作用下，在外加電壓的作用下，P 型半導體中的電流型半導體中的電流 主要是主要是 ， N 型半導體中的電流主要是型半導體中的電流主要是 （a. 電子電流、電子電流、b.空穴電流）空穴電流） ba 3. PN結的形成結的形成 多子的擴散運動多子的擴散運動 內電場內電場E 少子的漂移運動少子的漂移運動 濃度濃度 差差 P 型半導體型半導體 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + N 型半導體型半導體 空間電荷區(qū)空間電荷區(qū) 空間電荷區(qū)也稱空間電荷區(qū)也稱 PN 結結 4 4、 PN結的導電特性結的導電特性PN 結加正向電壓（正向偏置）結加

9、正向電壓（正向偏置） P接正、接正、N接負接負 + + + + + + + + + + + + + + + + + + U 內電場內電場 外電場外電場 PN IF 內電場被削弱，多內電場被削弱，多 子的擴散加強，形成子的擴散加強，形成 較大的擴散電流。較大的擴散電流。 PN結正向電阻較結正向電阻較 小，正向電流較大，小，正向電流較大， PN結處于導通狀態(tài)。結處于導通狀態(tài)。 PN 結加反向電壓（反向偏置）結加反向電壓（反向偏置） + + + + + + + + + + + + + + + + + + U 內電場內電場 外電場外電場 PN 內電場被加強，少子內電場被加強，少子 的漂移加強，由于少子

10、的漂移加強，由于少子 數量很少，形成很小的數量很少，形成很小的 反向電流。反向電流。 IR PN 結變寬結變寬 P接負、接負、N接正接正 PN結反向電阻較結反向電阻較 大，反向電流很小，大，反向電流很小， PN結處于截止狀態(tài)。結處于截止狀態(tài)。 溫度越高少子的數量越多，反向電流將隨溫度增加溫度越高少子的數量越多，反向電流將隨溫度增加 1、PN 結加正向電壓（正向偏置，結加正向電壓（正向偏置，P 接正、接正、N 接負接負 ）時，）時， PN 結處于正向導通狀態(tài)，結處于正向導通狀態(tài)，PN 結正向電阻較小，正向電流較大。結正向電阻較小，正向電流較大。 2、PN 結加反向電壓（反向偏置，結加反向電壓（反

11、向偏置，P接負、接負、N 接正接正 ）時，）時， PN 結處于反向截止狀態(tài)，結處于反向截止狀態(tài)，PN 結反向電阻較大，反向電流很小。結反向電阻較大，反向電流很小。 1、基本結構和類型、基本結構和類型 （a）點接觸型）點接觸型 結構結構 ：按結構可分三類按結構可分三類 (b)面接觸型面接觸型 結面積小、結面積小、 結電容小、正結電容小、正 向電流小。用向電流小。用 于檢波和變頻于檢波和變頻 等高頻電路。等高頻電路。 結面積大、結面積大、 正向電流大、正向電流大、 結電容大，用結電容大，用 于工頻大電流于工頻大電流 整流電路。整流電路。 (c)平面型平面型 用于集成電路制作工藝中。用于集成電路制作

12、工藝中。PN結結面積可大可結結面積可大可 小，用于高頻整流和開關電路中。小，用于高頻整流和開關電路中。 二極管的結構示意圖二極管的結構示意圖 符號：符號： PN 陽極陽極陰極陰極 VD 2、 伏安特性伏安特性 3、主要參數、主要參數 1 1、最大整流電流、最大整流電流 IOM 二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平 均電流。均電流。 2 2、 3 3、 指二極管加最高反向工作電壓時的反向電流。指二極管加最高反向工作電壓時的反向電流。反向反向 電流大，說明管子的單向導電性差，電流大，說明管子的單向導電性差， 受溫度的影響，受溫度的影響， 溫度越高

13、反向電流越大。硅管的反向電流較小，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小， 二極管電路分析舉例二極管電路分析舉例 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) 導通導通 截止截止 否則，正向管壓降否則，正向管壓降 硅硅0 0.60.7V 鍺鍺0.20.3V 分析方法：分析方法：將二極管斷開，分析二極管兩端電位將二極管斷開，分析二極管兩端電位 的高低或所加電壓的高低或所加電壓UD的正負。的正負。 若若 V陽 陽 V陰陰或 或 UD為正，二極管導通（正向偏置）為正，二極管導通（正向偏置） 若若 V陽 陽 V陰陰 二極管導通 二極管導通 若若忽略管壓降，二極管可看作短路，忽略管壓降

14、，二極管可看作短路，UAB = 6V 否則，否則， UAB低于低于6V一個管壓降，為一個管壓降，為6.3或或6.7V 例例1 1： 取取 B 點作參考點，斷點作參考點，斷 開二極管，分析二極開二極管，分析二極 管陽極和陰極的電位。管陽極和陰極的電位。 兩個二極管的陰極接在一起兩個二極管的陰極接在一起 求：求：UAB 取取 B 點作參考點，斷開點作參考點，斷開 二極管，分析二極管陽二極管，分析二極管陽 極和陰極的電位。極和陰極的電位。 V1陽 陽 = 6 V，V2陽 陽 =0 V ， ，V1陰 陰 = V2陰陰 = 12 V UD1 = 6V，UD2 =12V UD2 UD1 VD2 優(yōu)先導通，

15、優(yōu)先導通， VD1截止。截止。 若忽略管壓降，二極管可看作短路，若忽略管壓降，二極管可看作短路，UAB = 0 V VD 6V 12V 3k B A VD2 mA4 3 12 2 D I VD1承受反向電壓為承受反向電壓為6 V 流過流過VD2 的電流為的電流為 例例2:2: ui 8V 二極管導通，可看作短路二極管導通，可看作短路 uo = 8V ui 8V 二極管截止，可看作開路 二極管截止，可看作開路 uo = ui 已知：已知： 二極管是理想的，試畫二極管是理想的，試畫 出出 uo 波形。波形。 V sin18tui ui t 18V 參考點參考點 8V 例例3 3 二極管的用途：二極

16、管的用途： 整流、檢波、限幅、整流、檢波、限幅、 箝位、開關、元件保護、箝位、開關、元件保護、 溫度補償等。溫度補償等。 uo 使用時要加限流電阻使用時要加限流電阻 Z Z I U Z r Z r 集電區(qū)：集電區(qū)： 面積最大面積最大 基區(qū)：最薄，基區(qū)：最薄， 摻雜濃度最低摻雜濃度最低 發(fā)射區(qū)：摻發(fā)射區(qū)：摻 雜濃度最高雜濃度最高 發(fā)射結發(fā)射結 集電結集電結 2.2.電流放大原理電流放大原理 B E C N N P EB RB EC RC 三極管放大的外部條件三極管放大的外部條件 發(fā)射結正偏、集電結反偏發(fā)射結正偏、集電結反偏 PNP VBVE VCVE 集電結反偏集電結反偏 VCVB 三極管內部載

17、流子的運動規(guī)律三極管內部載流子的運動規(guī)律 B E C N N P EB RB EC 基區(qū)空基區(qū)空 穴向發(fā)射穴向發(fā)射 區(qū)的擴散區(qū)的擴散 可忽略?？珊雎?。 發(fā)射結正偏，發(fā)射結正偏， 發(fā)射區(qū)電子不發(fā)射區(qū)電子不 斷向基區(qū)擴散，斷向基區(qū)擴散， 形成發(fā)射極電形成發(fā)射極電 流流I IE E。 IE 進入進入P P 區(qū)的區(qū)的 電子少部分與電子少部分與 基區(qū)的空穴復基區(qū)的空穴復 合，形成電流合，形成電流 I IBE BE ，多數擴 ，多數擴 散到集電結。散到集電結。 IBE 從基區(qū)擴散來從基區(qū)擴散來 的電子作為集的電子作為集 電結的少子，電結的少子， 漂移進入集電漂移進入集電 結而被收集，結而被收集， 形成形成

18、I ICE CE。 。 ICE 集電結反集電結反 偏，有少子偏，有少子 形成的反向形成的反向 電流電流I ICBO CBO。 。 ICBO 三極管內部載流子的運動規(guī)律三極管內部載流子的運動規(guī)律 B E C N N P EB RB EC IE IBE ICE ICBO IC IB IC=ICE+ICBO ICE I ICE CE 與 與I IBE BE 之比稱為共發(fā)射極電流放大倍數 之比稱為共發(fā)射極電流放大倍數 B C CBOB CBOC BE CE I I II II I I CEOBCBOBC II)I(1II _ _ BC CEO II I _ ，有，有忽略忽略 CEOCB II 0I ，

19、則，則若若 集射極穿透電流集射極穿透電流 溫度溫度 ICEO 常用公式常用公式 2. 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 IB(mA) IC(mA) IE(mA) 00.01 0.020.03 0.040.05 0.0010.501.00 1.702.50 3.30 0.0010.511.021.732.54 3.35 結論結論 1）三電極電流關系）三電極電流關系 IE = IB + IC 2） IC IE ， IC IB 3） IC IB 把基極電流的微小變化能夠引起集電極電流把基極電流的微小變化能夠引起集電極電流 較大變化的特性稱為晶體管的電流放大作用。較大變化的特性

20、稱為晶體管的電流放大作用。 實質實質:用一個微小電流的變化去控制一個較大用一個微小電流的變化去控制一個較大 電流的變化，是電流的變化，是CCCS器件。器件。 3. 3. 特性曲線特性曲線 即管子各電極電壓與電流的關系曲線，是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，是分析放大電路的依據。管的性能，是分析放大電路的依據。 為什么要研究特性曲線：為什么要研究特性曲線： 重點討論應用最廣泛的共發(fā)射極接法的特重點討論應用最廣泛的共發(fā)射極接法的特 性曲線性曲線 1 1）直觀地分析管子的工作狀態(tài)）直觀地分析管子的工作狀

21、態(tài) 2 2）合理地選擇偏置電路的參數，設計性能良好）合理地選擇偏置電路的參數，設計性能良好 的電路的電路 實驗線路實驗線路 輸入回路輸入回路 輸出回路輸出回路 發(fā)射極是輸入、輸出回路的公共端發(fā)射極是輸入、輸出回路的公共端 EB IC mA A V UCE UBE RB IB EC V 共發(fā)射極電路共發(fā)射極電路 1. 1. 輸入特性輸入特性 IB( A) UBE(V) 20 40 60 80 0.40.8 UCE 1V 常數常數 CE U BEB UfI)( 特點特點:非線性非線性 死區(qū)電壓：死區(qū)電壓： 硅管硅管0.50.5V， 鍺管鍺管0.20.2V。 工作壓降：工作壓降： 硅硅U UBE B

22、E 0.6 0.60.70.7V, , 鍺鍺U UBE BE 0.2 0.20.30.3V。 2. 2. 輸出特性輸出特性 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V)3 6912 IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A 當當U UCE CE 大于一 大于一 定的數值時，定的數值時， I IC C只與只與I IB B有關，有關， 即即I IC C= = I IB B。 常數常數 B I CEC UfI)( 此區(qū)域滿足此區(qū)域滿足 IC= IB 稱為稱為 線性區(qū)（放線性區(qū)（放 大區(qū)），具大區(qū)），具 有恒流特性。有恒流特性。 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V)3 69

23、12 IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A UCE UBE, ,集電結正集電結正 偏，偏， IB IC， ，稱為飽 稱為飽 和區(qū)。和區(qū)。 深度飽和時硅深度飽和時硅 管管UCES 0.3V 此區(qū)此區(qū) 域中域中IC 受受UCE 的影響的影響 較大較大 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V)3 6912 IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A 此區(qū)域中此區(qū)域中: : IB= 0,IC =ICEO, UBE 死區(qū)電壓，死區(qū)電壓， 稱為截止區(qū)。稱為截止區(qū)。 為可靠截止，為可靠截止， 常取發(fā)射結零偏常取發(fā)射結零偏 壓或反偏壓。壓或反偏壓。 輸出特性可劃分

24、為三個區(qū)，分別代表晶體輸出特性可劃分為三個區(qū)，分別代表晶體 管的三種工作狀態(tài)。管的三種工作狀態(tài)。 1 1）放大區(qū)放大區(qū)( (線性區(qū)，具有恒流特性線性區(qū)，具有恒流特性) )放大狀態(tài)放大狀態(tài) I IC C = = I IB B ，發(fā)射結正偏、集電結反偏。 ，發(fā)射結正偏、集電結反偏。 2 2）截止區(qū)（晶體管處于截止狀態(tài)）開關斷開）截止區(qū)（晶體管處于截止狀態(tài)）開關斷開 I IB B=0=0，I IC C=I=ICEO CEO 0 0， ，U UBE BE 死區(qū)電壓死區(qū)電壓 發(fā)射結反偏或零偏、集電結反偏。發(fā)射結反偏或零偏、集電結反偏。 3 3）飽和區(qū)飽和區(qū)( (管子處于飽和導通狀態(tài)管子處于飽和導通狀態(tài))

25、 )開關閉合開關閉合 IB IC， UCE UBE, , 發(fā)射結正偏，發(fā)射結正偏，集電結正偏。集電結正偏。 4. 4. 主要參數主要參數 前面的電路中，三極管的發(fā)射極是輸入前面的電路中，三極管的發(fā)射極是輸入 輸出的公共點，稱為共射接法。相應地還有輸出的公共點，稱為共射接法。相應地還有 共基、共集接法。共基、共集接法。 直流電流放大系數：直流電流放大系數： B C _ I I 1. 1. 電流放大系數電流放大系數和和 _ 工作于動態(tài)的三極管，真正的信號是疊工作于動態(tài)的三極管，真正的信號是疊 加在直流上的交流信號。基極電流的變化量加在直流上的交流信號?；鶚O電流的變化量 為為 I IB B，相應的集

26、電極電流變化為，相應的集電極電流變化為 I IC C 。 。 B I IC 交流電流放大系數：交流電流放大系數： 一般小功率三極管一般小功率三極管20020 _ 大功率三極管大功率三極管10010 349 030 481 _ . . . I I B C 48 0300450 48122 . . I I B C 2. 2. 集集- -基極反向飽和電流基極反向飽和電流 ICBO A ICBO是通是通 過集電結，過集電結， 由少數載流由少數載流 子的漂移形子的漂移形 成的反向電成的反向電 流，受溫度流，受溫度 變化的影響。變化的影響。 ICBO 3 3. . 集集- -射極穿透電流射極穿透電流 IC

27、EO A ICEO IB=0 ICEO受溫度受溫度 影響很大，當影響很大，當 溫度上升時，溫度上升時， ICEO增加很快，增加很快， 所以所以IC也相應也相應 增加。增加。三極管三極管 的溫度特性較的溫度特性較 差。差。 (BR)CEO 2 1 BUE C 一一般般取取 IC UCE ICUCE=PCM ICM U(BR)CEO 安全工作區(qū)安全工作區(qū) 由三個極限參數可畫出三極管的安全工作區(qū)由三個極限參數可畫出三極管的安全工作區(qū) 53 54 參考點參考點 RB +VCC 59 放大電路的分析放大電路的分析 靜態(tài)分析：靜態(tài)分析：無輸入信號，用大寫無輸入信號，用大寫 字母加大寫下標表示，如字母加大寫

28、下標表示，如IB、IC、 UCE代表代表直流分量直流分量 動態(tài)分析：動態(tài)分析：加入輸入信號，用小加入輸入信號，用小 寫字母加小寫下標表示，如寫字母加小寫下標表示，如ib、ic、 uce代表代表交流分量瞬時值交流分量瞬時值 直流分量和交流分直流分量和交流分 量的和量的和用小寫字母用小寫字母 加大寫下標表示，加大寫下標表示， 如如iB、iC、uCE 共射放大電路的電壓放大作用共射放大電路的電壓放大作用 共射放大電路的電壓放大作用共射放大電路的電壓放大作用 uBE t ui t iB t iC t uCE t uo t UBEIB ICUCE？ 無輸入信號時無輸入信號時 有輸入信號時有輸入信號時 u

29、CE= VCC iC RC 62 表達式分析： iBEbeBEBEuUuUu bBBiIi bBBcCCiIiiIi 則，負載開路時： CCCCCERiVu CcCCCRiIU)( ceCE CcCE CcCCCC uU RiU RiRIU )( )( 可見，ic流經RC引 起電壓icRC的變化， 即通過集電極電阻 RC晶體管的電流放 大作用轉化為電壓 的放大作用。 63 靜態(tài)：放大電路無交流信號輸入（靜態(tài)：放大電路無交流信號輸入（u ui i =0=0）時的）時的 工作狀態(tài)。工作狀態(tài)。 1. 1. 估算法估算法 ： 1 1）根據直流通路估算）根據直流通路估算 IB RBRC IB B BEC

30、C B R UV IKVL 由由 B CC R V70. B CC R V RB稱為稱為 偏置電阻偏置電阻，IB 稱為稱為 偏置電流偏置電流。 RBRC +VCC 2 2）根據直流通道估算）根據直流通道估算UCE、IC IC 根據電流放大作用根據電流放大作用 CEOBC III BB II CCCCCE :KVLRIVU由 RBRC IB +UCC IC 例例1：用估算法計算靜態(tài)工作點。：用估算法計算靜態(tài)工作點。 已知：已知：UCC=12V，RC=4K ，RB=300K ， =37.5。 解：解： 請注意電路中請注意電路中IB和和 IC的數量級的數量級 A40 300 12 R U I B C

31、C B mA5 . 104. 05 .37 BC II V645 . 112 CCCCCE RIUU IC RB +UCC RE IB 例例2：用估算法計算圖示電路的靜態(tài)工作點。：用估算法計算圖示電路的靜態(tài)工作點。 ECCC RIUU CE EB BECC B ) 1(RR UU I BC II EBBEBB EEBEBBCC ) 1 ( RIURI RIURIU 2 2、圖解法：、圖解法： 輸入特性曲線上輸入特性曲線上交點交點Q的坐標的坐標( (IB、UBE) ) 即為所求即為所求靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點。 IB UBE Q IB UBE UBE = VCCIBRB 常常數數 CE BEB U

32、UfI)( 由輸入特性由輸入特性 確定確定IB 和和UBE RBRC IB IC +UCC 用作圖的方法用作圖的方法 確定靜態(tài)值確定靜態(tài)值 2 2、圖解法：、圖解法： IC UCE B BE CC B R UV I 由輸出特性確定由輸出特性確定IC 和和VCC。 常數常數 B I CEC UfI)( UCE =UCCICRC 直流負載線直流負載線 C R 1 tan 直流負載線斜率直流負載線斜率 RBRC IB IC +UCC C CC R U Q 70 1 1）輸入回路）輸入回路 iB uBE 當輸入信號很小時，當輸入信號很小時， 電路工作在靜態(tài)工作點電路工作在靜態(tài)工作點 附近，輸入特性在小

33、范附近，輸入特性在小范 圍內近似線性。圍內近似線性。 對輸入的小交流對輸入的小交流 信號而言，三極管信號而言，三極管 相當于電阻。相當于電阻。rbe稱稱 為晶體管輸入電阻。為晶體管輸入電阻。 對于小功率三極管：對于小功率三極管： )mA(I )mV(26 )1 ()(300r E be rbe的量級從幾百歐到幾千歐。的量級從幾百歐到幾千歐。 b be B BE be i u I U r 2 2）輸出回路）輸出回路 iC uCE )( bBcCC iIiIi bB iI 所以：所以： bc ii 輸出端相當于一個受輸出端相當于一個受 ib控制的電流源。控制的電流源。 IC UCE 特性曲線特性曲

34、線 近似平行近似平行 輸出端還要并聯一個輸出端還要并聯一個 大電阻大電阻r rce ce。 。 BB I c ce I C CE ce i u I U r ib ic ic B C E ib ib rce C rbe B E 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 + + - - r rce ce很大，一般忽略。 很大，一般忽略。 2. 2. 放大電路的微變等效電路放大電路的微變等效電路 將交流通路中的三極管用微變等效電路代替將交流通路中的三極管用微變等效電路代替 + + + + - - + + - - +

35、 + - - rbeRB RCRL i U i I b I c I o U b I + + - - - - + + 3. 3. 電壓放大倍數的計算：電壓放大倍數的計算： bebi rIU Lco RIU be L u r R A LCL R/RR i o u U U A :定義定義 負載電阻越小，放大倍數越小。負載電阻越小，放大倍數越小。 LbR I 放大倍數與靜態(tài)放大倍數與靜態(tài) IE有關。有關。 rbeRBRCRL i U i I b I c I o U b I + + - - - - + + 3. 3. 電壓放大倍數的計算電壓放大倍數的計算 Eebebi RIrIU Lbo RIU Ebb

36、ebi RIrIU ) 1( Ebe L u Rr R A ) 1( i U i I b I c I o U b I B R e I + + + + - - - Au 放大電路放大電路 + + - - S E 信號源信號源 S Ri I i U + + - - 放大放大 電路電路 + + - - S E 信號源信號源 S Ri I i U + + - - i r i i i I U r 輸入電阻輸入電阻 i i i I U r beB r/R be r bR i II U B rbeRB RCRL i U i I b I c I o U b I + + - - - - + + i r Ebbe

37、bi RIrIU ) 1( ) 1 ( EbeBi RrRr/ bR i i i i II U I U r B i U i I b I c I o U b I B R e I + + + + - - - - i r + _ RL 0 U S U r0 + _ Au + _ RL 0 U 放大放大 電路電路 S E RS + _ o o o I U r + _ 無無 源源 網網 絡絡 S E 0 I Au + _ RL 0 U 放大放大 電路電路 S E RS + _ 0 U + _ ro RL 0 0 0 rbeRBRC i U i I b I c I b I 外加外加 o I o U o I

38、 共發(fā)射極放大電路共發(fā)射極放大電路 輸出電阻輸出電阻 共射極放大電路共射極放大電路 特點：特點： 1. 1. 放大倍數高放大倍數高; ; 2. 2. 輸入電阻低輸入電阻低; ; 3. 3. 輸出電阻高輸出電阻高. . o U 83 如果如果Q設置不合適或信號過大，晶體管的設置不合適或信號過大，晶體管的 動態(tài)工作點進入非線性區(qū)而引起信號失真，動態(tài)工作點進入非線性區(qū)而引起信號失真， 稱為稱為非線性失真非線性失真。 如果如果Q設置過高設置過高，管子工作進入飽和區(qū)，造成，管子工作進入飽和區(qū)，造成飽飽 和失真（和失真（P P190 190） ）。減小基極電流減小基極電流可消除失真?？上д?。 如果如果

39、Q設置過低設置過低，管子工作進入截止區(qū)，造成，管子工作進入截止區(qū)，造成截截 止失真（止失真（P P190 190） ） ，增加基極電流增加基極電流可消除失真。可消除失真。 如果如果Q設置合適，設置合適，信號幅值過大信號幅值過大也可產生失真，也可產生失真， 減小信號幅值減小信號幅值可消除失真?？上д妗?84 1、靜態(tài)分析、靜態(tài)分析：靜態(tài)工作點（IB，IC，UCE） B CC B R V I B C II CCCCCE RIVU 圖解法：圖解法： 估算法：估算法： )( )(26 )1 ()(002 mAI mV r E be ib ic ic B C E ib ib rce C rbe B

40、E 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 + + - - r rce ce很大，一般忽略。 很大，一般忽略。 rbeRBRCRL i U i I b I c I o U b I + + - - - - + + be L u r R A LCL R/RR be i rr 輸入電阻 Ebe L u Rr R A ) 1( i U i I b I c I o U b I B R e I + + + + - - - - ) 1 ( EbeBi RrRr/ 87 練習：練習：7-13、7-21作業(yè)：作業(yè)： 88 合

41、理設置靜態(tài)工作點是保證放大電路正常合理設置靜態(tài)工作點是保證放大電路正常 工作的先決條件。但是放大電路的靜態(tài)工作工作的先決條件。但是放大電路的靜態(tài)工作 點常因外界條件的變化而發(fā)生變動。點常因外界條件的變化而發(fā)生變動。 前述的固定偏置放大電路，簡單、容易調前述的固定偏置放大電路，簡單、容易調 整，但在溫度變化、三極管老化、電源電壓整，但在溫度變化、三極管老化、電源電壓 波動等外部因素的影響下，將引起靜態(tài)工作波動等外部因素的影響下，將引起靜態(tài)工作 點的變動，嚴重時將使放大電路不能正常工點的變動，嚴重時將使放大電路不能正常工 作，其中影響最大的是溫度的變化。作，其中影響最大的是溫度的變化。 89 8.

42、3.1 溫度變化對靜態(tài)工作點的影響溫度變化對靜態(tài)工作點的影響 在固定偏置放大電路中在固定偏置放大電路中 上式表明，當上式表明，當VCC和和 RB一定時，一定時， IC與與 UBE、 以及以及 ICEO 有關有關，而這三個參數隨溫度而變化。，而這三個參數隨溫度而變化。 CBO B BECC CEOBC I R UV III )1( 當溫度升高時，當溫度升高時， UBE 、 、 ICBO 。 溫度升高時，溫度升高時， IC將增加，使將增加，使Q點沿負載線上移。點沿負載線上移。 90 iC uCE Q溫度升高時，輸溫度升高時，輸 出特性曲線上移出特性曲線上移 結論：結論： 當溫度升高時，當溫度升高時

43、， IC將增加，使將增加，使Q點點 沿負載線上移，容沿負載線上移，容 易使易使T T進入飽和區(qū)進入飽和區(qū) 造成飽和失真，甚造成飽和失真，甚 至引起過熱燒壞三至引起過熱燒壞三 極管。極管。 Q 固定偏置電路的固定偏置電路的Q點是點是 不穩(wěn)定的，為此需要改進偏置電路。當溫度升不穩(wěn)定的，為此需要改進偏置電路。當溫度升 高使高使 IC 增加時，能夠自動減少增加時，能夠自動減少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。 91 8.3.2 分壓式偏置電路分壓式偏置電路 1、穩(wěn)定、穩(wěn)定Q點的原理點的原理 B II 2 若若滿滿足足： 基極電位基本恒定，基極電位基本恒定

44、， 不隨溫度變化。不隨溫度變化。 22BB RIV RB1RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB VB + + + 21 21 BB CC RR U II CC BB B B U RR R V 21 2 92 集電極電流基本恒集電極電流基本恒 定，不隨溫度變化。定，不隨溫度變化。 8.3.2 分壓式偏置電路分壓式偏置電路 E BEB EC R UV II BEB UV 若若滿滿足足： E B E BEB EC R V R UV II 1. 穩(wěn)定穩(wěn)定Q點的原理點的原理 RB1RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB VB + + + 93 參數的選擇參數

45、的選擇 從從Q點點穩(wěn)定的角度穩(wěn)定的角度 來看似乎來看似乎I2、VB越大越大 越好。如果越好。如果I2 越大，越大， RB1、RB2必須取得較必須取得較 小，將增加損耗，小，將增加損耗， 降低輸入電阻。而降低輸入電阻。而 VB過高必使過高必使VE也增也增 高，在高，在UCC一定時，一定時， 勢必使勢必使UCE減小，從減小，從 而減小放大電路輸而減小放大電路輸 出電壓的動態(tài)范圍。出電壓的動態(tài)范圍。 在估算時一般選取：在估算時一般選?。?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。 RB1RC C1 C2 RB2 CE RE RL I

46、1 I2 IB VB + + + 94 Q點穩(wěn)定的過程點穩(wěn)定的過程 T UBE IB ICVE IC VB固定固定 R RE E: :溫度補償電阻溫度補償電阻 對直流：對直流：R RE E越大穩(wěn)越大穩(wěn)Q Q 效果越好；效果越好； 對交流：對交流： R RE E越大交越大交 流損失越大流損失越大, ,為避免交為避免交 流損失加旁路電容流損失加旁路電容C CE E。 I1 I2 IB VB + + + RB1RC C1 C2 RB2 CE RE RL 95 2. 靜態(tài)工作點的計算靜態(tài)工作點的計算 CC BB B B V RR R V 21 2 E B E BEB EC R V R UV II I

47、I C B EECCCCCE RIRIVU 估算法估算法: : RB1RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB VB + + + 96 3. 動態(tài)分析動態(tài)分析 對交流對交流:CE將將RE短路短路，RE不起作用不起作用， AuAu， 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， AuAu，ri，ro ？ I1 I2 IB VB + + + RB1RC C1 C2 RB2 CE RE RL 旁路電容旁路電容 97 去掉去掉CE后的后的 微變等效電路微變等效電路 如果去掉如果去掉CE， AuAu， ri，ro怎樣？怎樣？ 21BBB RRR +UCC

48、短路短路 對地對地 短路短路 C1 RB1 RC C2 RB2 RERL uo rbe RC RL i I b I c I b I B R RE e I i U o U + + + + - - - - 返回返回 98 去掉去掉CE后的微變等效電路后的微變等效電路 Eebebi RIrIU Lbo RIU Au減小減小 be L u r R A 無旁路電容無旁路電容CE 有旁路電容有旁路電容CE Ebbeb RIrI ) 1 ( Ebe L u Rr R A ) 1 ( (1) (1) 電壓放大倍數電壓放大倍數 rbe RCRL i I b I c I b I B R RE e I o U +

49、_ i U + _ 99 ri 提高提高 無旁路電容無旁路電容CE 有旁路電容有旁路電容CE bebeBi rrRr/ Co Rr ro不變不變 ) 1 ( EbeBi RrRr/ Co Rr (2) 輸入電阻輸入電阻ri 和輸出電阻和輸出電阻r0 rbe RCRL i I b I c I b I B R RE e I o U + _ i U + _ 無旁路電容無旁路電容C CE E有旁路電容有旁路電容C CE E Ebe L u Rr R A ) 1( Au減小減小 be L u r R A ) 1( EbeBi Rr/Rr Co Rr ri 提高提高 beBi rRr/ Co Rr ro不

50、變不變 ？即：即： S o us E U A 對信號源電壓對信號源電壓 的放大倍數？的放大倍數？ S E 考慮信號源內阻考慮信號源內阻R RS S時時 )( beB rR beS be be L us rR r r R A beS L rR R S E i r S iS i i E rR r U S o us E U A S i i o E U U U S i u E U A RB +UCC RC C1 C2 RE RL uiuo + + + + EB BECC B RR UU I )( 1 BE II)1( RB +UCC RC RE EECCCE RIUU RB +UCC RC C1 C2

51、 RE RL ui uo + + + + 8.4.2 動態(tài)分析動態(tài)分析 LEL RRR/ L eoRIU L bRI ）（ 1 L e be biRIrIU L b be bRIrI )( 1 Lbbeb Lb u RIrI RI A )( )( 1 1 Lbe L Rr R )1( 1 ）（ 電壓放大倍數電壓放大倍數 且輸入且輸入 輸出同相，輸出輸出同相，輸出 電壓跟隨輸入電電壓跟隨輸入電 壓，壓，故稱電壓跟故稱電壓跟 隨器。隨器。 ，1 u A rbe i I b I c I O U b I B R RERL + i U + iBi rRr/ )(/ LbeBi RrRr 1 i r Lb

52、e b LEebeb b i i Rr I RRIrI I U r )( / 1 LEL RRR/ i r rbe i I b I c I b I B R RERL i U O U + + ri與負載有關與負載有關 置置0 O U + Rs rbe s E i I b I c I b I B R RERL + + I ebb IIII Esbesbe R U Rr U Rr U Bss RRR/ I U r o E sbe RRr 11 1 Rr /R sbe E 1 sbeE RrR ）（ 1 Rr r sbe o 1 Rs U I rbe b I b I B R RE e I + _ Lb

53、e L u Rr R A ) 1( ) 1( / LbeBi RrRr) 1 ( Rr r sbe o 1 返回返回 1. 1. 將射極輸出器放在放大電路的第一級，將射極輸出器放在放大電路的第一級， 可以提高輸入電阻，可以提高輸入電阻， 2. 2. 將射極輸出器放在放大電路的末級，可將射極輸出器放在放大電路的末級，可 以降低輸出電阻，以降低輸出電阻， 3. 3. 將射極輸出器放在放大電路的兩級之將射極輸出器放在放大電路的兩級之 間，可以起到間，可以起到作用作用。 例例1:1: . 在圖示放大電路中，已知在圖示放大電路中，已知UCC=12V, RC= 6k, RE1= 300， RE2= 2.7

54、K， 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)工作點靜態(tài)工作點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r ri i、r r0 0及及u u。 RB1 +UCC RC C1 C2 RB2 CERE2 RL uiuo RE1 + + + 【解解】 RB1 +UCC RC RB2 RE2 RE1 直流通路如圖所示。直流通路如圖所示。 V312 2060 20 21 2 CC BB B B U RR R V mA80 3 603 . . R UV II E BEB EC A 16 50 0.8 I I C B V84 38068012 )( 11 . . RRIRIUU EEECCCCCE （2）微變等效電路如圖）微變等效電路如圖 KRr Co 6 Krbe86. 1 8 . 0 26 51200 I 26 ) 1 (200 E K 15 21 BBB R/