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1、1-1) 電工學 2 電子技術 (1-2) 概 述 電子技術： 研究電子器件、電子電路和 系統(tǒng)及其應用的技術。 電子技術 模擬電子技術 數(shù)字電子技術 (1-3) 模擬信號 ： 在時間上和數(shù)值上具有連續(xù)變化的特點； t 數(shù)字信號： 在時間上和數(shù)值上 是離散的，突變。等 矩形波 t 尖頂波 t (1-4) 第一章 半導體分立器 件及其基本電路 1.1 半導體的基本知識 與 PN結 1.2 半導體二極管 及其應用電路 1.3 放大電路的基本概念及其性 能指標 1.4 三極管 及其放大電路 1.6 多級放大電路 (1-5) 1.1.1 導體、半導體和絕緣體 導體： 自然界中很容易導電的物質稱為 導體

2、，金屬 一般都是導體。 絕緣體： 有的物質幾乎不導電，稱為 絕緣體 ，如橡 皮、陶瓷、塑料和石英。 半導體： 另有一類物質的導電特性處于導體和絕緣 體之間，稱為 半導體 ，如鍺、硅、砷化鎵 和一些硫化物、氧化物等。 1.1 半導體的基本知識與 PN結 (1-6) 半導體 的導電具有不同于其它物質的特點。 當受外界熱和光的作用時，它的導電能 力明顯變化。 往純凈的半導體中摻入某些雜質，會使 它的導電能力明顯改變。 外激發(fā)控制 摻雜質控制 結構：半導體 晶體 。 導電性：導電可控性 (1-7) 1.本征半導體 本征半導體的結構特點 : Ge Si 現(xiàn)代電子學中，用的最多的半導體是硅和鍺，它們 的最

3、外層電子（價電子）都是四個。 本征半導體： 完全純凈的、結構完整的半導體晶體。 (1-8) 硅和鍺的共價鍵結構 共價鍵 ,共 用電子對 +4 +4 +4 +4 +4表示除 去價電子 后的原子 共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共 價鍵中，稱為 束縛電子 ， (1-9) +4 +4 +4 +4 自由電子 空穴 束縛電子 (1-10) 半導體的導電機理 +4 +4 +4 +4 空穴吸引附近的電子 來填補，這樣的結果 相當于空穴的遷移， 而空穴的遷移相當于 正電荷的移動，因此 可以認為空穴是載流 子。 自由電子 和 空穴稱為 半導體載流子。 (1-11) (1-12) 3. 光敏性、熱敏性，載流子的濃度

4、越高。本征半 導體的導電能力越強，這是半導體的一大特點。 2.本征半導體的導電能力取決于自由電子、空穴 (載 流子 )的濃度。 1.本征半導體中電流 (載流子移動 )由兩部分組 成： (1)自由電子移動產生的電流。 (2) 空穴移動產生的電流。 本征半導體的導電機理 (1-13) 2.雜質半導體 在本征半導體中摻入某些微量的雜質，就會 使半導體的導電性能發(fā)生顯著變化。其原因是摻 雜半導體的某種載流子濃度大大增加。 硅或鍺晶體中摻入少量的五價元素磷（或銻 ti） ,自由 電子濃度遠大于空穴濃度。 自由電子 稱為 多數(shù)載流子 （ 多 子 ）， 空穴 稱為 少數(shù)載流子 （ 少子 ）。 在硅或鍺晶體中

5、摻入少量的三價元素，如硼（或銦 yin） , 空穴是多子，電子是少子 。 N 型半導體 （電子型半導體） P 型半導體 （空穴型半導體） 摻雜后自由電子數(shù)目 大量增加，自由電子導電 成為這種半導體的主要導 電方式，稱為電子半導體 或 N型半導體。 摻入五價元素 Si Si Si Si p+ 多 余 電 子 磷原子 在常溫下即可 變?yōu)樽杂呻娮?失去一個 電子變?yōu)?正離子 在本征半導體中摻入微量的雜質（某種元素） , 形成雜質半導體。 在 N 型半導體中 自由電子 是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù) 載流子。 摻雜后空穴數(shù)目大量 增加，空穴導電成為這 種半導體的主要導電方 式，稱為空穴半導體或 P型半導體。

6、 摻入三價元素 Si Si Si Si 在 P 型半導體中 空穴是多 數(shù)載流子，自由電子是少數(shù) 載流子。 B 硼原子 接受一個 電子變?yōu)?負離子 空穴 (1-16) 一 .PN 結的形成 在同一片半導體基片上，分別制造 P 型半導 體和 N 型半導體，經過載流子的 運移 ，在它們的 交界面處就形成的空間電荷區(qū)就為 PN 結。 1.12 PN結及其單向導電性 擴散運動 : 物質從濃度高的地方向濃度低的地方運動 , 即由于濃度差產生的運動 . 漂移運動 : 在電場力作用下 ,少數(shù)載流子的運動 . (1-17) 二 . PN結的單向導電性 PN 結外加上正向電壓 (正向偏置 ): PN 結外加反向電

7、壓 (反向偏置 ): P 區(qū)加正電壓、 N 區(qū)加負電壓。 P區(qū)加負電壓、 N 區(qū)加正電壓。 (1-18) PN 結外加上正向電壓 (正向偏置 ) (1-19) PN 結外加上反向電壓 (反向偏置 ) (1-20) PN結具有單向導電性定義 1.當 PN結外加正向電壓時，有較大的 正向電流 ,呈現(xiàn)一低電阻特性 , PN結導 通； 2.當 PN結外加反向電壓時，電流很 小，呈現(xiàn)一高電阻特性， PN結截止。 (1-21) 半 導 體 二 極 管 圖 片 1.2 半導體二極管 及其應用電路 (1-22) (1-23) (1-24) 一、基本結構 PN 結加上管殼和引線，就成為半導體二極管。 (1) 點

8、接觸型二極管 (2) 面接觸型二極管 P N 二極管的電路符號： (a)點接觸型 (b)面接觸型 正 (陽 )極 負 (陰 )極 + - (1-25) 二、伏安特性 U I 死區(qū)電壓 硅管 0.5V,鍺管 0.1V。 導通壓降 : 硅管 0.60.7V, 鍺管 0.20.3V。 反向擊穿 電壓 UBR (1-26) 三、主要參數(shù) 1. 最大整流電流 IFM 二極管長期使用時，允許流過二極管的最大 正向平均電流。 2. 反向擊穿電壓 UBR 二極管反向擊穿時的電壓值。擊穿時反向電 流劇增，二極管的單向導電性被破壞，甚至 過熱而燒壞。 (1-27) 指管子不被反向擊穿所允許 外加的電壓。一般手冊上

9、給出 的 UDRM約為擊穿電壓的一半。 3.最高反向工作電壓 UDRM (1-28) 4.最大反向電流 IRM： 管子在常溫下承受最高反向工 作電壓 UDRM時的反向飽和電流， 其值愈小，則管子的單向導電性 愈好。由于溫度增加， IRM會急劇 增加，所以在使用二極管時 要注 意溫度的影響。 (1-29) 四 . 二極管的模型 1.理想模型 :具有這種理想特性的二 極管也叫做理想二極管。即：二極管 在正向導通時 相當于開關閉和，死區(qū) 電壓 =0 ，正向壓降 =0， 二極管反向 截止時 相當于開關斷開。 等效電路 (1-30) 2.恒壓降模型 .二極管在正向導通時， 其管壓降為恒定值，硅管的管壓降

10、約為 0.6-0.7V，鍺管的管壓降約為 0.2-0.3V。 等效電路 反向截止 (1-31) D 6V 12V 3k B A UAB + 電路如圖，求： UAB 1.2.2 二極管應用電路 (1-32) 二極管電路分析舉例 定量分析： 判斷二極管的工作狀態(tài) 導通截止 分析方法： 將二極管斷開，分析二極管兩端電位 的高低或所加電壓 UD的正負。 若 V陽 V陰 或 UD為正 ( 正向偏置 )，二極管導通 若 V陽 V陰 二極管導通 若忽略管壓降，二極管可看作短路， UAB = 6V 否則， UAB低于 6V一個管壓降，為 6.3或 6.7V 例 1： 取 B 點作參考點， 斷開二極管，分析二

11、極管陽極和陰極的電 位。 D 6V 12V 3k B A UAB + (1-34) ui 8V，二極管導通，可看作短路 uo = 8V ui 8V，二極管截止，可看作開路 uo = ui 已知： 二極管是理想的，試畫 出 uo 波形。 V s i n18i tu 8V 例： ui t 18V 參考點 二極管陰極電位為 8 V D 8V R uo ui + + (1-35) RL ui uo ui uo t t 二極管的應用電路 2： 二極管半 波整流 (1-36) 1. 穩(wěn)壓二極管 U I IZ IZmax UZ IZ 穩(wěn)壓 誤差 曲線越陡， 電壓越穩(wěn) 定。 + - UZ 動態(tài)電阻： Z Z

12、I U Zr rz越小，穩(wěn)壓 性能越好。 1.2.3 特殊二極管 (1-37) （ 4） 穩(wěn)定電流 IZ （ 5）最大允許功耗 m a xZZZM IUP 穩(wěn)壓二極管的參數(shù) : （ 1） 穩(wěn)定電壓 UZ （ 2） 電壓溫度系數(shù) U（ %/ ） 穩(wěn)壓值受溫度變化影響的的系數(shù)。 （ 3）動態(tài)電阻 Z Z I U Zr (1-38) 穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓原理 : 輸入變化時 : IZ U I IZ IZmax UZ UZ ioUU DZU DZI RI RU OU 負載變化時 : R作用 ? iR uo i Z DZ R iL ui RL ioUU DZU DZI RI RU OU oL UR oL U

13、R (1-39) 負載電阻 。 要求 當輸入電壓由正常值發(fā) 生 20%波動時，負載電壓基本不變。 穩(wěn)壓二極管的應用舉例 : uo i Z DZ R iL i ui RL m a x m in 1 0 V , 2 0 m A , 5 m A zz z UI I 穩(wěn)壓管的技術參數(shù) : k2LR 解：令輸入電壓達到上限時，流過穩(wěn)壓管的電 流為 Izmax 。 求： 電阻 R和輸入電壓 ui 的正常值。 m a x 25m A Z z L UiI R 1 . 2 2 5 1 0izu i R U R 方程 1 (1-40) 令輸入電壓降到下限 時，流過穩(wěn)壓管的電 流為 Izmin 。 m in 10

14、m A Z z L UiI R 101080 RUiRu. zWi 方程 2 uo i Z DZ R iL i ui RL 聯(lián)立方程 1、 2，可解得： k50V7518 .R,.u i (1-41) 2. 發(fā)光二極管 有正向電流流過 時，發(fā)出一定波長 范圍的光，目前的 發(fā)光管可以發(fā)出從 紅外光到可見波段 的光，它的電特性 與一般二極管類似。 陽極 陰極 (1-42) 3. 光電二極管 反向電流隨光照強度的增加而上升。 I U 照度增加 陽極 陰極 (1-43) 小結： 2.二極管的應用分析。 3.穩(wěn)壓管的應用特點。特殊二極管 1.半導體的基本知識與 PN結 (1-44) 1. 基本結構 B

15、E C N N P 基極 發(fā)射極 集電極 NPN型 P N P 集電極 基極 發(fā)射極 B C E PNP型 1.4 三極管及其放大電路 1.4.1 三極管 (1-45) B E C N N P 基極 發(fā)射極 集電極 基區(qū)：較薄， 摻雜濃度低 集電區(qū)： 面積較大 發(fā)射區(qū)：摻 雜濃度較高 (1-46) B E C N N P 基極 發(fā)射極 集電極 發(fā)射結 集電結 (1-47) B E C IB I E IC NPN型三極管 B E C IB I E IC PNP型三極管 三極管的符號 1.4. 2 電流分配和放大原理 1. 三極管放大的外部條件 B E C N N P EB RB EC RC 發(fā)射

16、結正偏、集電結反偏 PNP 發(fā)射結正偏 VBVE 集電結反偏 VCVE 集電結反偏 VCVB IB IC IE 2. 各電極電流關系及電流放大作用 IB(mA) IC(mA) IE(mA) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.001 0.70 1.50 2.30 3.10 3.95 0.001 0.72 1.54 2.36 3.18 4.05 結論 : 1）三電極電流關系 IE = IB + IC 2） IC IB ， IC IE 3） IC IB 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。 實質 :用一個微小電流的變化去控制一個較大

17、電流的 變化 。 (1-50) 小結： 1.二極管的應用分析。 2.穩(wěn)壓管的應用特點。特殊二極管 (1-51) 小結： 三極管的基本結構：結構 ,分類， 三極管放大的條件。 內部 :發(fā)射區(qū)摻雜高，基區(qū) 薄摻雜低，集電區(qū)面積大。 外部 :發(fā)射結正偏、集電結反偏 三極管的特性曲線、主要參數(shù) (1-52) 發(fā)射極是輸入回路、輸出回路的公共端 共發(fā)射極電路 輸入回路 輸出回路 測量晶體管特性的實驗線路 IC EB mA A V UCE UBE RB IB EC V + + + + 1.4.3 特性曲線 1. 輸入特性 常數(shù) CE)( BEB UUfI 特點 :非線性 死區(qū)電壓： 硅管 0.5V， 鍺管

18、 0.1V。 正常工作時發(fā)射結電壓： NPN型硅管 UBE 0.60.7V PNP型鍺管 UBE 0.2 0.3V IB(A) UBE(V) 20 40 60 80 0.4 0.8 UCE1V O (1-54) UCE 1V IB(A) UBE(V) 20 40 60 80 0.4 0.8 UCE=0V UCE =0.5V 2. 輸出特性 IB=0 20A 40A 60A 80A 100A 常數(shù) B)( CEC IUfI 3 6 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V) 9 12 O 放大區(qū) 輸出特性曲線通常分三個工作區(qū)： (1) 放大區(qū) 在放大區(qū)有 IC= IB ， 也 稱為線性區(qū)，具有

19、恒 流特性。 在放大區(qū)， 發(fā)射結處 于正向偏置、集電結處 于反向偏置，晶體管工 作于放大狀態(tài)。 (1-56) IB=0 20A 40A 60A 80A 100A 3 6 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V) 9 12 O （ 2）截止區(qū) IB 0 以下區(qū)域為 截止區(qū)，有 IC 0 。 在截止區(qū)發(fā)射結處于反向偏置，集電結處于反 向偏置，晶體管工作于截止狀態(tài)。 飽 和 區(qū) 截止區(qū) （ 3）飽和區(qū) 當 UCE UBE時 ， 晶體 管工作于飽和狀態(tài)。 在飽和區(qū)， IB IC， 發(fā) 射結處于正向偏置， 集電 結也處于正 偏。 深度飽和時， 硅管 UCES 0.3V， 鍺管 UCES 0.1V。

20、臨 界 飽 和 、 飽 和 狀 態(tài) 1.4.4 主要參數(shù) 1. 電流放大系數(shù) 直流電流放大系數(shù) B C I I_ _ _ B CII 交流電流放大系數(shù) 表示晶體管特性的數(shù)據稱為晶體管的參數(shù)，晶體 管的參數(shù)也是設計電路、選用晶體管的依據。 注意： 和 的含義不同，但在特性曲線近于平行等 距的情況下，兩者數(shù)值接近。 常用晶體管的 值在 20 200之間。 (1-58) 例：在 UCE= 6 V時， 在 Q1 點 IB=40A, IC=1.5mA； 在 Q2 點 IB=60 A, IC=2.3mA。求：電流放大系數(shù) 537040 51 B C . .II 40040060 5132 B C . .

21、I I 在以后的計算中，一般作近似處理： = 。 IB=0 20A 40A 60A 80A 100A 3 6 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V) 9 12 0 Q1 Q2 在 Q1 點，有 由 Q1 和 Q2點，得 (1-59) 2.集 -基極反向截止 (飽和 )電流 ICBO ICBO是由少數(shù)載流子的 漂移運動所形成的電流， 受溫度的影響大。 溫度 ICBO ICBO A + EC 3.集 -射極反向截止 (飽和 )電流 (穿透電流 )ICEO A ICEO IB=0 + ICEO受溫度的影響大。 溫度 ICEO， 所以 IC 也相應增加。 三極管的 溫度特性較差。 ICEO=(1

22、+)ICBO (1-60) 4. 集電極最大允許電流 ICM 5. 集 -射極反向擊穿電壓 U(BR)CEO 6. 集電極最大允許耗散功耗 PCM PCM取決于三極管允許的溫升，消耗功率過大， 溫升過高會燒壞三極管。 PC PCM =IC UCE 硅 管允許結溫約為 150C， 鍺 管約為 7090C。 三個極限參數(shù) (1-61) ICUCE=PCM ICM U(BR)CEO 安全工作區(qū) 由三個極限參數(shù)可畫出三極管的安全工作區(qū) IC UCE O (1-62) 5.復合三極管 (a) 1 2 1 1 2 2 1 1 2 1 1 1 2 1 1 1 2 1 2 1 1 2 1 1 ( 1 ) ()

23、 c c c b b b e b b b bb i i i i i i i i i i ii 即 : =12 (1-63) (b) (1-64) 光電三極管和光電耦合器 光電耦合器的特點 :輸入端與輸出端在電氣上 是絕緣的 . (1-65) 三極管放 大電路有 三種形式 共射放大器 共基放大器 共集放大器 以共射放 大器為例 講解工作 原理 1.4.2 共發(fā)射極放大電路 (1-66) 3、元件選擇要使信號不失真地放大。 放大電路的組成原則： 1、有直流電源，保證 E結正偏， C結反偏。 2、元件安排要保證信號傳輸，即信號能從輸入 端加到三極管上（有信號輸入回路），經放大 后從輸出端輸出（有輸出

24、回路）。 一、 共射極放大電路組成 (1-67) 一 、基本放大電路的組成 基本放大電路各元件作用 晶體管 T-放大元 件 , iC= iB。要保 證集電結反偏 ,發(fā) 射結正偏 ,使晶體 管工作在放大區(qū) 。 基極電源 EB與基極 電阻 RB-使發(fā)射結 處于正偏，并提供 大小適當?shù)幕鶚O電 流。 共發(fā)射極基本電路 EC RS es RB EB RC C1 C2 T + + + RL + + ui + uo + + + uBE uCE iC i B iE (1-68) 一 、 基本放大電路的組成 集電極電源 EC -為 電路提供能量。并 保證集電結反偏。 集電極電阻 RC-將 變化的電流轉變?yōu)?變化

25、的電壓。 耦合電容 C1 、 C2 -隔離輸入、輸出 與放大電路直流的 聯(lián)系，同時使信號 順利輸入、輸出。 信 號 源 負載 共發(fā)射極基本電路 EC RS es RB EB RC C1 C2 T + + + RL + + ui + uo + + + uBE uCE iC i B iE (1-69) 一、 基本放大電路的組成 單電源供電時常用的畫法 共發(fā)射極基本電路 +UCC RS es RB RC C1 C2 T + + + RL ui + uo + + + uBE uCE iC i B iE EC RS es RB EB RC C1 C2 T + + + RL + + ui + uo + +

26、 + uBE uCE iC i B iE (1-70) 放大電路的分析 放大 電路 分析 靜態(tài)分析 動態(tài)分析 估算法 圖解法 微變等效電路法 圖解法 (1-71) 二、 共射放大電路的靜態(tài)分析 UBE IB IC UCE 無輸入信號 (ui = 0)時 : uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE +UCC RB RC C1 C2 T + + ui + uo + + + uBE uCE iC i B iE uBE t O iB t O iC t O uCE t O (1-72) IC UCE O IB UBE O 結論： 無輸入信號電壓時，三極管各電極都是恒定的 電壓和電流 :IB

27、、 UBE和 IC、 UCE 。 (IB、 UBE) 和 (IC、 UCE)分別對應于輸入、輸出特 性曲線上的一個點，稱為靜態(tài)工作點。 Q IB UBE Q UCE IC (1-73) 對交流輸入信號為零，只有直流信號（ VCC） 開路 開路 + VCC RB RC C1 C2 T 直流通道 + VCC RB RC (1-74) （ 1）根據直流通道估算 IB IB UBE C C B E B B VUI R 0.7CC B V R CC B V R RB稱為 偏置電阻 ， IB稱為 偏 置電流 。 +VCC 直流通道 RB RC (一 )靜態(tài)工作點 -估算法 (1-75) （ 2）根據直流通

28、道估算 UCE、 IC IC UCE CBII C E C C C CU V I R 直流通道 RB RC Vcc (1-76) 例： 用估算法計算靜態(tài)工作點。 已知： VCC=12V， RC=4k， RB=300k， =37.5。 解： A40mA04.030012 B CC B R VI mA5.104.05.37 BBC III V645.112 CCCCCE RIVU 請注意電路中 IB 和 IC 的數(shù)量級。 +VCC RB RC C1 C2 T + + R L ui + + + uBE uCE iC i B iE (1-77) (二 ) 用圖解法確定靜態(tài)值 用作圖的方法確定靜態(tài)值 步

29、驟： 1. 用估算法確定 IB 2. 由輸出特性確定 IC 和 UCE 常數(shù) B)( CEC IUfI UCE = UCC ICRC +UCC RB RC T + + UBE UCE IC I B 直流負載線方程 (1-78) (二 )用圖解法確定靜態(tài)值 B BECC B R UUI C t an R1 直流負載線斜率 ICQ UCEQ C CC R U UCC 常數(shù) B)( CEC IUfI UCE =UCCICRC UCE /V IC/mA 直流負載線 Q 由 IB確定的那 條輸出特性與 直流負載線的 交點就是 Q點 O (1-79) UBE IB 無輸入信號 (ui = 0)時 : uo

30、 = 0 uBE = UBE uCE = UCE ？ 有輸入信號 時 uCE = UCC iC RC uo 0 uBE = UBE+ ui uCE = UCE+ uo IC 三、 共射放大電路的動態(tài)分析 +U CC RB RC C1 C2 T + + ui + uo + + + uBE uCE iC i B iE uBE t O iB t O iC t O uCE t O ui t O U CE uo t O (1-80) 結論： (1) 加上輸入信號電壓后，各電極電流的大小均發(fā) 生了變化，都在直流量的基礎上疊加了一個交流 量，但方向始終不變。 + 集電極電流 直流分量 交流分量 動態(tài)分析 i

31、C t O iC t IC O iC t ic O 靜態(tài)分析 (1-81) 結論： (2) 若參數(shù)選取得當，輸出電壓可比輸入電壓大， 即電路具有電壓放大作用。 (3) 輸出電壓與輸入電壓在相位上相差 180 ， 即共發(fā)射極電路具有反相作用。 ui t O uo t O (1-82) 符號規(guī)定 UA 大寫字母、大寫下標，表示直流量。 uA 小寫字母、大寫下標，表示全量。 ua 小寫字母、小寫下標，表示交流分量。 uA ua 全量 交流分量 t UA直流分量 (1-83) (一 )三極管的微變等效電路 (小信號模型分析法 ) (1)輸入回路 iB uBE 當信號很小時，將輸入特性 在小范圍內近似線

32、性。 uBE iB b be B BE be i u i u r 對輸入的小交流信號而言， 三極管相當于電阻 rbe。 三、 動態(tài)分析 -微變等效電路法 (小信號模型法 ) (1-84) )mA( )mV(26)1()(300 E be Ir rbe的量級從幾百歐到幾千歐。 對于小功率三極管： ib rbe b e (1-85) (2) 輸出回路 )( bBcCC iIiIi bB iI 所以： bc ii 結論 : 輸出端相當于一個受 ib 控 制的電流源。 ib c e iC t O UCE /V IC/mA IC (1-86) ube ib uce ic rbe ib ib b c e

33、c b e (3) 三極管的微變等效電路 (小信號模型 ) (1-87) (二 )放大電路的 微變等效電路 (小信號模型 ) 交流通路的原則 : * 電容可忽略 ,以短路代替。 * 直流電源可認為是對地短路。 RB RC ui uO RL RS es + + + 短路 短路 對地短路 交流通路 +UCC RS es RB RC C1 C2 T + + + RL ui + uo + + + uBE uCE iC i B iE (1-88) 交流通路 RB RC RL ui uo ui rbe ib ib ii ic uo RB RC RL b c e (二 )放大電路的 微變等效電路 (小信號模

34、型 ) (1-89) bebi rIU Lbo RIU be L u r R A LCL RRR / rbe RB RC RL iU iI bI cI oU bI (三 )放大電路的性能指標 1.電壓放大倍數(shù) 特點： 負載電阻越小，放大倍數(shù)越小。 (1-90) 輸入電阻的定義： i i i I Ur 是動態(tài)電阻。 2. 輸入電阻的計算 rbe RB RC RL iU iI bI cI oU bI beB rR / ber i i i I U r 電路的輸入電阻越大，從信號源取得的信號越 大，因此一般總是希望得到較大的的輸入電阻。 (1-91) 對于負載而言，放大電路相當于信號源， 可以將它進行

35、戴維寧等效，戴維寧等效電路的 內阻就是輸出電阻。 計算輸出電阻的方法： 所有獨立電源置零，保留 受控源，加壓求流法。 3 輸出電阻的計算 (1-92) C o o o R I U r 所以： 用加壓求流法求輸出電阻： oU rbe RB RC iI bI cI bI 0 0 oI (1-93) 動態(tài)分析圖解法 Q uCE/V t t iB/A IB t iC/mA IC iB/A uBE/V t uBE/V UBE UCE iC/mA uCE/V O O O O O O Q ic Q1 Q2 ib ui uo RL= 由 uo和 ui的峰值（或峰峰值）之比可得放大電路的 電壓放大倍數(shù)。 (1-

36、94) 小結： +UCC RS es RB RC C1 C2 T + + + RL ui + uo + + + uBE uCE iC i B iE 放大電路 放大 電路 分析 靜態(tài)分析 動態(tài)分析 估算法 圖解法 微變等效電路法 圖解法 (1-95) 靜態(tài)分析： 直流通道 + VCC RB RC C C B E B B VUI R CBII C E C C C CU V I R +UCC RS es RB RC C1 C2 T + + + RL ui + uo + + + uBE uCE iC i B iE IB IC UCE U BE (1-96) 交流通路 RB RC RL ui uo ui

37、 rbe ib ib ii ic uo RB RC RL b c e 動態(tài)分析： ro rbe be L u r RA (1-97) 在放大電路中，輸出信號應該成比例地放大輸入 信號（即線性放大）；如果兩者不成比例，則輸出 信號不能反映輸入信號的情況，放大電路產生 非線 性失真 。 為了得到盡量大的輸出信號，要把 Q設置在交流 負載線的中間部分。如果 Q設置不合適，信號進入截 止區(qū)或飽和區(qū)，則造成非線性失真。 4. 非線性失真及其改善措施 (1-98) iC uCE uo 可輸出的 最大不失 真信號 選擇靜態(tài)工作點 ib (1-99) 若 Q設置過高， 晶體管進入 飽和區(qū)工作， 造成飽和失真。

38、 Q2 uo 適當減小基 極電流可消除 失真。 UCE Q uCE/V t t iC/mA IC iC/mA uCE/V O O O Q1 (1-100) 若 Q設置過低， 晶體管進入 截止區(qū)工作， 造成截止失真。 適當增加基 極電流可消除 失真。 ui u o t iB/A iB/A uBE/V t uBE/V UBE O O O Q Q uCE/V t iC/mA uCE/V O O UCE 如果 Q設置合適，信號幅值過大也可產生失真， 減小信號幅值 可消除失真。 (1-101) Q點上移飽和失真 : 注意：對于 PNP管 ， 由于是負電源供電 ， 失真的表現(xiàn)形式 ， 與 N P N管正好

39、相反 。 3.波形的失真 由于放大電路的工作點達到了三極管的飽和 區(qū)而引起的非線性失真。對于 NPN管，輸出 電壓表現(xiàn)為底部失真。 由于放大電路的工作點達到了三極管的截 止區(qū)而引起的非線性失真。對于 NPN管， 輸出電壓表現(xiàn)為頂部失真。 Q點下移截止失真 : (1-102) 為了保證放大電路的穩(wěn)定工作，必須有合適的、 穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。但是，溫度的變化嚴重影響靜 態(tài)工作點。 5.穩(wěn)定靜態(tài)工作點 -射極偏置電路 +VCC RS es RB RC C1 C2 T + + + RL ui + uo + + + uBE uCE iC i B iE T I C U BE I B (1-103) iC u

40、CE Q Q 總的效果是： 溫度上升時， 輸出特性曲 線上移，造 成 Q點上移。 1.4.2 分壓式 (射極 )偏置電路 1. 穩(wěn)定 Q點的原理 B2 II 若滿足： 基極電位基本恒定， 不隨溫度變化。 2B2B RIV 2B1B CC 21 RR UII CC 2B1B 2B B URR RV VB RB1 RC C1 C2 RB2 C E RE RL I1 I2 IB + + + +UCC ui uo + + IC RS eS + (1-105) Q點穩(wěn)定的過程 VE VB RB1 RC C1 C2 RB2 C E RE RL I1 I2 IB + + + +UCC ui uo + + I

41、C RS eS + T UBE IB IC VE IC VB 固定 RE： 溫度補償電阻，負反饋 對直流： RE越大 ,穩(wěn) 定 Q點 效果越好； 對交流： RE越大 ,交 流損失越大 ,為避免交 流損失加旁路電容 CE。 I E ECEEE RIRIV )1( EBBE VVU 1.4.2 分壓式 (射極 )偏置電路 1. 穩(wěn)定 Q點的原理 VB E BEB EC R UVII BEB UV 若滿足： E B E BEB EC R V R UV II 集電極電流基本恒定， 不隨溫度變化。 RB1 RC C1 C2 RB2 C E RE RL I1 I2 IB + + + +UCC ui uo

42、+ + IC RS eS + 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。 (1-107) 2. 靜態(tài)工作點的計算 VB RB1 RC C1 C2 RB2 C E RE RL I1 I2 IB + + + +UCC ui uo + + IC RS eS + 直流通路 (1-108) 2. 靜態(tài)工作點的計算 CC 2B1B 2 B URR RV B E BEB EC R UVII CB II EECCCCCE RIRIUU 估算法 : 直流通路 (1-109) 3. 動態(tài)分析 對交流： 旁路電容 CE 將 RE 短路 ，

43、 RE不起 作用 ， Au， ri， ro與固定偏置電路相同 。 旁路電容 RB1 RC C1 C2 RB2 C E RE RL + + + +UCC ui uo + + RS eS + iU iI bI cI oU bI SE rbe RB RC RL E B C + - + - + - RS 2B1BB / RRR (1-110) RB1 RC C1 C2 RB2 C E RE RL + + + +UCC ui uo + + RS eS + 去掉 CE后的 微變等效電路 2B1BB / RRR 短路 對地 短路 如果去掉 CE ， Au， ri， ro ? rbe RB RC RL E B

44、 C + - + - + - RS iU iI bI cI oU bI SE eI RE BRI (1-111) RB1 RC C1 C2 RB2 C E RE RL + + + +UCC ui uo + + RS eS + 去掉 CE后的 微變等效電路 2B1BB / RRR 短路 對地 短路 如果去掉 CE ， Au， ri， ro ? rbe RB RC RL E B C + - + - + - RS iU iI bI cI oU bI SE eI RE BRI V75.3 )23(65.112 )( A33mA 50 65.1 mA65.1 2 7.04 V412 1020 10 EC

45、CQCCC E Q CQ BQ E BEB EQ CC B2B1 B2 B RRIUU I I R UV II U RR R V CQ 例題 ： 解： 圖示電路 ， 已知 UCC=12V， RB1=20k， B2=10k， RC=3k， RE=2k， RL=3k， =50。 試估算靜態(tài)工 作點 ， 并求電壓放大倍數(shù) 、 輸入電阻和輸出電阻 。 畫 出 微變等效電路 . （ 1） 用估算法計算靜態(tài)工作點 R s u s + + u i R L + u o + U CC R C C 1 C 2 V R B1 R B2 R E C E + + + （ 2） 求電壓放大倍數(shù) 68 1.1 33 33

46、50 k1.11100 65.1 26 )501(300 26 )1(300 be L EQ be r R A I r u （ 3）求輸入電阻和輸出電阻 k3 k994.01.1/10/20/ o beB2B1i CRr rRRr iU iI bI cI oU bI SE rbe RB RC RL E B C + - + - + - RS 2B1BB / RRR （ 4）微變等效電路 (1-114) ？即： S o s E UA u 對信號源電壓的 放大倍數(shù)？ 信號源 考慮信號源內阻 RS 時 iS i be L s rR r r RA u 所以 S o s E UA u S i i o E

47、U U U S i E UA u iS i S i rR r E U ir RB1 RC C1 C2 RB2 C E RE RL + + + +UCC ui uo + + RS eS + (1-115) RB +EC C1 C 2 RE RL ui uo 1.4.3 射極輸出器 ui= ube+uouo (1-116) ，1uA 2. 輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓， 故稱 電壓跟隨器 。 結論： RB +EC C1 C 2 RE RL ui uo ui= ube+uouo 1. (1-117) 3. 輸入電阻大，輸出電阻小。 輸入電阻較大，作為前一級的負載，對前一級的 放大倍數(shù)影響較小且

48、取得的信號大。 射極輸出器的輸出電阻很小，帶負載能力強。 RB +EC C1 C 2 RE RL ui uo rbe iU bI RE RL RB oU cI bI iI RBI 共 集 電 極 放 大 電 路 b e c (1-118) 耦合方式： 直接耦合；阻容耦合；變壓器耦合；光電耦合。 耦合： 即信號的傳送。 1.6 多級放大電路 第一級 放大電路 輸 入 輸 出 第二級 放大電路 第 n 級 放大電路 第 n-1 級 放大電路 功放級 ui uo uo2 uo1 多級放大電路對耦合電路要求： 1. 靜態(tài)：保證各級 Q點設置 2. 動態(tài) : 不失真的傳送信號，減少壓降損失。 (1-11

49、9) RB1 C1 C2 RE1 + + + RC2 C3 CE + + +24V + oU iU B1R B2R T1 T2 E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 阻容耦合多級放大電路 (1-120) 多級阻容耦合放大器的特點： (1) 后一級的輸入電阻是前一級的交流負載電阻。 (2)前一級的輸出電壓是后一級的輸入電壓。 (3) 由于電容的隔直作用，各級放大器的靜態(tài)工作 點相互獨立，分別估算。 (4)總電壓放大倍數(shù) =各級放大倍數(shù)的乘積。 (5) 總輸入電阻 ri 即為第一級的輸入電阻 ri1 。 (6) 總輸出電阻即為最后一級的輸出電阻。 (1-121) 電子技術 第一章 結束 模擬電路部分