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)工作點及動態(tài)性能指標(biāo)的意義，基本門電路的原理。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動態(tài)分析3.1.4靜態(tài)工作點的穩(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

把微弱的輸入信號變換成和它成正比,但幅度較大的輸出信號.放大電路的任務(wù):放大電路的分類: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返回2.能使交流信號有效的輸入、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，即對交流信號可視為短路。耦合電容的作用

C1

用來隔斷放大電路與信號源之間的直流通路。

翻頁返回

C2

用來隔斷放大電路與負(fù)載之間的直流通路。負(fù)載信號源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各種符號關(guān)系：翻頁符號含義：RBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RL返回直流通路電容開路直流通路和交流通路翻頁返回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，稱為直流工作狀態(tài)，簡稱靜態(tài)。靜態(tài)分析方法：估算法圖解法翻頁返回RBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RLiBiC靜態(tài)估算法：翻頁直流通路（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。解：根據(jù)直流通路可得出：IB≈——=——=50μA

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

-

RBIBIB=IBQ下頁輸入回路靜態(tài)圖解：翻頁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UCCUCCRBIBQiBuBEQUBEQ返回iCuCEIB=IBQICQUCEQQ

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

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

當(dāng)放大器有輸入信號（ui

0)時，電路中各處的電壓電流都處于變動工作狀態(tài)，簡稱動態(tài)。＝動態(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時，分析電路中各種變化量的變動情況和相互關(guān)系。動態(tài)分析方法：圖解法微變等效電路分析翻頁3.1.3

動態(tài)分析

返回RBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RLiBiC1.圖解法：uBE=UimωtUBEuBE輸入電路的動態(tài)圖解在輸入特性曲線上uBE和iB是如何變化呢？翻頁返回RBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RLiBiCUimsinωtUBE+第3章上頁下頁輸入電路的動態(tài)圖解動態(tài)工作范圍：Q1~Q2返回翻頁輸出回路的動態(tài)圖解uCEuO=－（RC//RL）ic翻頁RBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RLiBiCRB+－－++－ui+－u0RLRCubeuceicibii返回=UCEQ+u0翻頁返回動態(tài)工作范圍：Q1~Q2Q1Q2N`uCEiCiBiBUCEUBEICEOICmICIBQQ0M`0uCEωtIB=0工作點與波形失真翻頁返回Q點過低引起的截止失真OOuCEuBEuCEUCESUCEIBICQQM`N`iciciBUomωtuiOQ點過高引起的飽和失真翻頁返回圖(a)中，沒有設(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UCCRCC1C2TRLuoui(a)+_+_RBUCCRCC1C2TRLuouiEB(b)__++如圖所示電路，能否放大交流信號？請說明理由。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。翻頁UCCC2TRLuouiRB(c)C1+_+_+++返回1.電壓放大倍數(shù)翻頁返回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代替

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

rbe

Ib?=–（RC//RL）rbe（2）不帶負(fù)載時的電壓放大倍數(shù)Au=Ui?Uo?Au=Ui?Uo?=–RCrbe翻頁返回?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算=RB

//rbe

放大電路的輸入電阻定義為：=Ii?riUi?翻頁返回?ri?Ui＋_rbe

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

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。翻頁返回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算翻頁返回US＋_rbe

IbIbIcRCRB????Ii?RSUo_＋RL?放大電路U0R0?RLI?U?+－ro3.1.4靜態(tài)工作點的穩(wěn)定翻頁返回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)工作點的漂移IC0UCC——UCCRCQ1IB=40μAIB=60μAIB=80μAIB=20μAIB=80μAIB=60μAIB=40μAIB=20μAQ2Q1為25?C時的靜態(tài)工作點Q2為65?C時的靜態(tài)工作點翻頁返回溫度升高時，靜態(tài)工作點將沿直流負(fù)載線上移。UCEIB=0μA放大電路動態(tài)范圍減小，.當(dāng)輸入交流信號增大時,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返回RB2+－ui+－RLRCicibTC2C1++RB1CERE+UCCRB2RCICIBTRB1RE+UCCUBIE+_UEUBE+_I1I2利用兩個基極電阻的分壓來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:使交流信號旁路,不影響放大倍數(shù)穩(wěn)定靜態(tài)工作點的物理過程：溫度升高IC=βIBIE翻頁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）翻頁返回uS+－RLiCiBTC2C1++RBRE+UCCRS+－uO射極輸出器動態(tài)分析翻頁交流通路返回RSuS+－RLiCiBTC2C1++RBRE+UCC+－uOcRS+－uSRBRERL+－uObe微變等效圖的另一種畫法翻頁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.翻頁返回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計算rO的等效電路∴I=———————+——rbe+（RS//RB）（1+β）U.REU..

Ib'=———————.Urbe

+（RS//RB）.翻頁返回RSRBIb'Ie'I.REcbe.βIb'rbe.+－U..翻頁返回射極輸出器的基本特點：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；（2）Au、ri和rO。翻頁返回RSuS+－RLiCiBTC2C1++RBRE+UCC+－uO（1）靜態(tài)工作點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]多級阻容耦合放大電路的分析翻頁返回+－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動態(tài)分析返回+UDDRDRGRSSGDC2C1CSuOui3.3.1

靜態(tài)分析只適合于耗盡型場效應(yīng)管∵UGS=－RSID

＜0上頁下頁返回翻頁

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)型場效應(yīng)管第二章上頁下頁

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

動態(tài)分析場效應(yīng)管等效模型iDDGSgmugSidDGS（a）實際MOS管（b）MOS管簡化的小信號模型第二章上頁下頁翻頁返回+－udSugS+－+－ugS+－udS動態(tài)參數(shù)計算輸入電阻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電路概述3.4.1

二極管與門電路3.4.2

二極管或門電路3.4.3晶體管非門電路返回概述

門電路的特點：門電路是數(shù)字電路最基本的邏輯元件?！伴T”本身的概念就是“開關(guān)”，所以門電路又稱開關(guān)電路。翻頁返回門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，門電路又稱邏輯電路。門電路處理的信號都是數(shù)字信號。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)。晶體管的開關(guān)作用晶體管的輸出特性曲線表明，當(dāng)靜態(tài)工作點的位置發(fā)生變化時，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)開關(guān)打開狀態(tài)開關(guān)晶體管的開關(guān)作用翻頁返回IBBUBEUCEICCE++－－CIC≈0UCE

≈UCCEUBE≤0B++－－

門是數(shù)字電路中最基本的邏輯元件，門規(guī)定了輸入信號與輸出信號之間的邏輯關(guān)系?；鹃T分類：“與”門；“或”門；“非”門；組合門分類：“與非”門；“或非”門；“異或”門；基本邏輯門電路翻頁返回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，3.4.1二極管與門電路3V3V3V0V翻頁返回VF≈0V，F(xiàn)=0DB、DC

截止?！芭c”門符號ABCF與門邏輯狀態(tài)表CBAF000000100100011010001010110011