电子技术 雷勇 第3章

1、电子技术基础四川大学四川大学电气信息学院电气信息学院 电工电子基础教学实验中心第第3章章 双极性晶体管及其应用双极性晶体管及其应用3.1双极性晶体管的放大和开关作用双极性晶体管的放大和开关作用3.2基本共射极放大电路的组成及各元件的作用基本共射极放大电路的组成及各元件的作用3.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法3.4放大电路静态工作点的稳定问题放大电路静态工作点的稳定问题3.5放大电路的频率响应放大电路的频率响应3.6射极输出器射极输出器3.7多级放大电路多级放大电路3.8差分放大电路差分放大电路3.9功率放大电路3.9功率放大电路3.9功率放大电路功率放大电路本章要求：本章要求：1.理

2、解三极管的电流分配和电流放大作用；了解晶体理解三极管的电流分配和电流放大作用；了解晶体管的基本结构、工作原理和特性曲线，理解主要管的基本结构、工作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；参数的意义；2. 理解单管交流放大电路的放大作用和共发射极、理解单管交流放大电路的放大作用和共发射极、 共集电极放大电路的性能特点。共集电极放大电路的性能特点。3. 掌握静态工作点的估算方法和放大电路的微变等掌握静态工作点的估算方法和放大电路的微变等 效电路分析法。效电路分析法。4. 理解放大电路输入、输出电阻的概念。理解放大电路输入、输出电阻的概念。5. 了解放大电路的频率特性、互补功率放大电路的了解放大电路的频

3、率特性、互补功率放大电路的 工作原理，了解差动放大电路的工作原理和性能工作原理，了解差动放大电路的工作原理和性能特点。特点。LED电电池池R3u2TrDR2SDZ+R5R4R1C+T镍镉电池恒流充电电路镍镉电池恒流充电电路晶体管图片晶体管图片小功率管小功率管中功率管中功率管大功率管大功率管为什么有孔？(a)NNCEBPCETBIBIEIC(b)BECPPNETCBIBIEICCENNPBCEPPNB（Emitter）（Collector）（Base）3.1.1 3.1.1 晶体管的基本结构晶体管的基本结构方向BEBCEEBRBRC+ IE= IEN+ IEP 且有且有IENIEP IEN=IC

4、N+ IBN 且有且有IEN IBN ，ICNIBN IC=ICN+ ICBO IB=IEP+ IBNICBOIE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN =(ICN+ICBO)+(IBN+IEPICBO) IE =IC+IBICmA AVVUCEUBERBIBECEB CBERC2. 各电极电流关系及电流放大作用各电极电流关系及电流放大作用BECNNPEBRBECIEIBEICEICBO3. 晶体管内部载流子的运动规律晶体管内部载流子的运动规律ICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOBCCBOBCBOCBECEIIIIIIII CEOBCBOBC)(1 IIIII BC CE

5、O III ，有有忽忽略略动画由以上分析可知，发射区掺杂浓度高，基由以上分析可知，发射区掺杂浓度高，基区很薄，是保证区很薄，是保证晶体管晶体管能够实现电流放大能够实现电流放大的关键。若两个的关键。若两个PN结对接，相当基区很结对接，相当基区很厚，所以没有电流放大作用，基区从厚变厚，所以没有电流放大作用，基区从厚变薄，两个薄，两个PN结演变为结演变为晶体管晶体管，这是量变，这是量变引起质变的又一个实例。引起质变的又一个实例。图图 电流方向和发射结与集电结的极性电流方向和发射结与集电结的极性（a)NPN型晶体管型晶体管（b)PNP型晶体管型晶体管晶体管实现电流放大的条件：晶体管实现电流放大的条件：

6、内部条件：内部条件： 发射区掺杂浓度高，基区很薄发射区掺杂浓度高，基区很薄外部条件：外部条件： 发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏晶体管的晶体管的三种组态三种组态 晶体管有三个电极，其中两个可以作为输入晶体管有三个电极，其中两个可以作为输入, 两两个可以作为输出，这样必然有一个电极是公共电极。个可以作为输出，这样必然有一个电极是公共电极。三种接法也称三种三种接法也称三种组态组态。 共集电极接法共集电极接法，集电极作为公共电极，用，集电极作为公共电极，用CC表示表示; 共基极接法共基极接法，基极作为公共电极，用基极作为公共电极，用CB表示。表示。共发射极接法共发射极接法，发射极作为公共

7、电极，用，发射极作为公共电极，用CE表示；表示；晶体管的三种组态晶体管的三种组态 即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内部载流即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是分析放大电路子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是分析放大电路的依据。的依据。 重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线共发射极电路共发射极电路输入回路输入回路输出回路输出回路ICEBmA AVUCEUBERBIBECV+常常数数 CE)(BEBUUfIIB( A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1VOIB=020 A

8、40 A60 A80 A100 A常常数数 B)(CECIUfI36IC(mA )1234UCE(V)912O放大区放大区动画O（2）截止区）截止区IB 0 以下区域为以下区域为截止区，有截止区，有 IC 0 。 在截止区发射结处于反向偏置，集电结处于反向偏置，在截止区发射结处于反向偏置，集电结处于反向偏置，晶体管工作于截止状态。晶体管工作于截止状态。（3）饱和区）饱和区 当当UCE UBE时时，晶体管工晶体管工作于饱和状态。作于饱和状态。 在饱和区，在饱和区， IB IC，发射发射结处于正向偏置，结处于正向偏置，集电结也集电结也处于正处于正偏。偏。 深度饱和时，深度饱和时， 硅管硅管UCES

9、 0.3V， 锗管锗管UCES 0.1V。 输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域:饱和区饱和区 发射结正偏，发射结正偏，集电结正偏集电结正偏或反偏电压很小或反偏电压很小截止区截止区发射结反偏，发射结反偏，集电结反偏。集电结反偏。放大区放大区发射结正偏，发射结正偏，集电结反偏集电结反偏例例3.13.1：测量晶体管三个电极对地电位如图：测量晶体管三个电极对地电位如图 16.0416.04所示，试判断晶体管的工作状态。所示，试判断晶体管的工作状态。 图图 16.04 晶体管工作状态判断晶体管工作状态判断 放大放大截止截止饱和饱和例：例： =50， EC =12V， RB =70k ， RC

10、=6k 。 当当EB = -2V，2V，5V时，时，晶体管的工作状态在哪个区域？晶体管的工作状态在哪个区域？EB =-2V， IB=0 ， IC=0时，时，工作于截止区工作于截止区 EB =2V， IB= (EB -UBE)/ RB =(2-0.7)/70=0.019 mAIC最大饱和电流最大饱和电流ICS = (EC -UCE)/ RC =(12-0)/6=2mA IC= IB =50 0.019=0.95 mA ICS =2 mA ， 工作于饱和区工作于饱和区(实实际上，此时际上，此时IC和和IB 已不是已不是 的关系）的关系） BCII_ BCII O53704051BC.II 4004

11、00605132BC .II ICBO A+EC AICEOIB=0+ICMU(BR)CEO安全工作区安全工作区ICUCEO3.1.5 光电晶体管光电晶体管用入射光强度用入射光强度E的强度来控制集电极电流的强度来控制集电极电流uCEOicICEOPCME=0E1E2E3E4E51符号和特性符号和特性CECEIB=020 A40 A60 A80 A100 A36IC(mA )1234UCE(V)912O放大区放大区应用：与发光二极管组成光电应用：与发光二极管组成光电 耦合放大电路，作光电耦合放大电路，作光电开关用：开关用：R1+ECR3T1R2LEDT光电光电 耦合耦合其中发光二极管是起着其中发

12、光二极管是起着把输入电流变换成光信把输入电流变换成光信号的作用；而光电晶体号的作用；而光电晶体管则起着把光信号变换管则起着把光信号变换成电成电(流流)信号的作用。信号的作用。 单片机系统的、前向通道和后向通道有时单片机系统的、前向通道和后向通道有时干扰较严重同时前向通道的模数转换、后向干扰较严重同时前向通道的模数转换、后向通道有数模转换必须进行电气隔离使模拟地和通道有数模转换必须进行电气隔离使模拟地和数字地不共地数字地不共地,将强电和弱电隔离将强电和弱电隔离, 故采用光电故采用光电耦合器达到这些要求。耦合器达到这些要求。 3.2基本共射极放大电路的组成及各元件的作用基本共射极放大电路的组成及各

13、元件的作用输出电压或电流在幅度上得到了放大，输出信输出电压或电流在幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强号的能量得到了加强。 基本放大电路一般是指由一个晶体管组成的放大电路。基本放大电路一般是指由一个晶体管组成的放大电路。3.2.2放大电路的性能指标放大电路的性能指标oU+_放放大大电电路路+_SU+_iUirSR+_OUOrLRiIOI.i.o=UUAu电压放大倍数电压放大倍数源电压放大倍数源电压放大倍数.s.o=UUAusoU+_放放大大电电路路+_SU+_iUirSR+_OUOrLRiIOIiIUr.ii=源电压放大倍数源电压放大倍数iSiuSiusrRrAUUUUUUA.i.o.s

14、.o=oUoE0oE,oooLRIUr输出电阻：oU+_放放大大电电路路+_SU+_iUirSR+_OUOrLRiIOI0oE,oooLRIUr输出电阻：oU+_放放大大电电路路+_SU+_iUirSR+_OUOrLRiIOIUCCRSesRBUBBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiERB+UCCUBBRCC1C2T放大元件放大元件iC= iB，工作在放大区，工作在放大区，要保证集电结反要保证集电结反偏，发射结正偏。偏，发射结正偏。uiuo输入输入输出输出参考点参考点RL+_+_使发射结正偏，使发射结正偏，并提供适当的并提供适当的静态工作点静态工作点IB和和UBE。RB+

15、UCCUBBRCC1C2TRL基极电源与基极电源与基极电阻基极电阻集电极电源，集电极电源，为电路提供能为电路提供能量。并保证集量。并保证集电结反偏。电结反偏。RB+UCCUBBRCC1C2TRL集电极电阻，集电极电阻，将变化的电流将变化的电流转变为变化的转变为变化的电压。电压。RB+UCCUBBRCC1C2TRL共射放大电路组成共射放大电路组成耦合电容：耦合电容：电解电容，有极性，电解电容，有极性，大小为大小为10 F50 F作用：隔离输入作用：隔离输入输出与电路直流输出与电路直流的联系，同时能的联系，同时能使信号顺利输入使信号顺利输入输出。输出。RB+UCCUBBRCC1C2TRL+uiuo

16、+_+_单电源供电单电源供电可以省去可以省去RB+UCCUBBRCC1C2TRL单电源供电单电源供电RB+UCCRCC1C2TRL+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEUCCRSesRBUBBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiEUBEIBICUCE无输入信号无输入信号(ui = 0)时时: uo = 0uBE = UBEuCE = UCE+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOICUCEOIBUBEO结论：结论：QIBUBEQUCEICUBEIB无输入信号无输入信号(ui =

17、 0)时时: uo = 0uBE = UBEuCE = UCE？ uCE = UCC iC RC uo 0uBE = UBE+ uiuCE = UCE+ uoIC+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO+集电极电流集电极电流直流分量直流分量交流分量交流分量动态分析动态分析iCtOiCtICOiCticO静态分析静态分析符号规定符号规定IB大写字母、大写下标，大写字母、大写下标，表示直流量。表示直流量。iB小写字母、大写下标，小写字母、大写下标，表示全量。表示全量。ib小写字母、小写下标，小写字母、小写下标，表示交

18、流分量。表示交流分量。uitOuotO直流通路直流通路( IB 、 IC 、 UCE )对直流信号电容对直流信号电容 C 可看作开路（即将电容断开）可看作开路（即将电容断开）断开断开断开断开+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiERBRCuiuORLRSes+ XC 0，C 可看作可看作短路。忽略电源的内短路。忽略电源的内阻，电源的端电压恒阻，电源的端电压恒定，直流电源对交流定，直流电源对交流可看作短路。可看作短路。短路短路短路短路对地短路对地短路+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiC

19、iBiE放大电路无信号输入（放大电路无信号输入（ui = 0）时的工作状态。）时的工作状态。估算法、图解法。估算法、图解法。各极电压电流的直流分量。各极电压电流的直流分量。放大电路的直流通路。放大电路的直流通路。 (1)静态工作点静态工作点Q：IB、IC、UCE 。静态分析：静态分析：确定放大电路的静态值。确定放大电路的静态值。BBECCB RUUI 所以所以BCCBRUI 根据电流放大作用根据电流放大作用CEOBC III BB II 当当UBE UCC时，时，+UCCRBRCT+UBEUCEICIB已知：已知：UCC=12V，RC=4k ，RB=300k ， =37.5。解：解：mAmAB

20、CCB04030012. RUImAmABC51040537. II VV CCCCCE645112 .RIUU+UCCRBRCT+UBEUCEICIBEECCCCCERIRIUU EBBECCB) 1(RRUUI BC II EEBEBBCCRIURIU EBBEBB) 1 (RIURI 由由KVL可得：可得：由由KVL可得：可得：IE+UCCRBRCT+UBEUCEICIB+UCCRBRCT+UBEUCEICIBBBECCBRUUI CtanR1 ICQUCEQCCCRUUCCUCE /VIC/mA直流负载线直流负载线Q由由IB确定的那确定的那条输出特性与条输出特性与直流负载线的直流负载线

21、的交点就是交点就是Q点点O1. 由直流负载列出方程由直流负载列出方程UCE=UCCICRcUCC 、 UCC /Rc3. 在输入回路列方程式在输入回路列方程式UBE =UCCIBRb,4. 5. 得到得到Q点的参数点的参数IBQ、ICQ和和UCEQ。2. 在输出特性曲线上确定在输出特性曲线上确定两个特殊点两个特殊点,即可画出直流负载线即可画出直流负载线BBECCBRUUI 放大电路的动态分析放大电路的动态分析 把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。即把非线性的晶体管线性化，等效为个线性电路。即把非线性的晶体管线性化，等效为一个线性元件。

22、一个线性元件。 晶体管在小信号（微变量）情况下工作。因此，晶体管在小信号（微变量）情况下工作。因此，在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替。似代替。 利用放大电路的微变等效电路分析利用放大电路的微变等效电路分析计算计算放大电路放大电路电压放大倍数电压放大倍数Au、输入电阻、输入电阻ri、输出电阻、输出电阻ro等。等。)mA()mV(26)1()(200EbeIr CEBBEbeUIUr CEbbeUiu OCEBCUII CEbcUii BCCEceIIUr BcceIiu OOibicicBCEib ib晶体管晶体管微变等效电路微变等效

23、电路ube+ +- -uce+ +- -ube+ +- -uce+ +- -rbeBEC 晶体管的晶体管的B、E之间之间可用可用rbe等效代替。等效代替。 晶体管的晶体管的C、E之间可用一之间可用一受控电流源受控电流源ic= ib等效代替。等效代替。ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSiiRBRCuiuORL+ + +- - -RSeS+ +- -ibicBCEiiibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSiiiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +-

24、 -RS（动画）（动画）bebirIU LcoRIU beLrRAu LCL/ RRR io :UUAu 定义定义Lb RI rbebeCrRAu iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RS LcoRIU LCL/RRR io :UUAu 定义定义Lb RI rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREEebebiRIrIU Ebbeb) 1 (RIrI EbeL) 1(RrRAu iii IUr 输入电阻输入电阻SESRiIiUirSESRiIiU增加信号源负担；增加信号源负担； irS

25、ESRiIiU2 2、经、经R Rs s、r ri i分压，分压， r ri i越小，越小，U Ui i下降，下降，U Uo o下降；下降； 3 3、后级放大电路的、后级放大电路的r ri i，前级的，前级的r ro o，将使前级，将使前级A Av v下降。下降。 iiIUri beB/rR 时时，当当beBrR bRiBIIU EebebiRIrIU Ebbeb)1 (RIrI Ebeib)1 (RrUI EbeBi)1 (/RrRr beirr rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRL

26、EBC+ +- -+ +- -+ +- -RSririBRIBRIoUoE0oE,oooLRIUr输出电阻：oU+_放放大大电电路路+_SU+_iUirSR+_OUOrLRiIOI如何确定电路的输出电阻？如何确定电路的输出电阻？在电路的计算中求在电路的计算中求ro有两个方法：有两个方法：（1）、）、所有的独立电源（包括信号源）置零，所有的独立电源（包括信号源）置零，保留受控源。然后采用保留受控源。然后采用加压求流法加压求流法。uirousoro=u/iuo测量开路电压测量开路电压uo = uso（2）、）、开路电压除以短路电流法开路电压除以短路电流法。rousorousoio测量短路电流测量短

27、路电流io = uso / ro输出电阻：输出电阻：uo / io = uso / （ uso / ro ）= ro iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSCoooRIUr例例3：求求ro的步骤：的步骤：1) 断开负载断开负载RLoU3) 外加电压外加电压oI4) 求求or外加外加oICRcoIII bcII CoRCRUI 0 0 cb II所所以以2) 令令 或或0i U0S ErbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiIERbbo IIII EoSBbeoSBbeoRUR/RrUR/

28、RrU 外加外加oIor1) 断开负载断开负载RLoU3) 外加电压外加电压oI4) 求求2) 令令 或或0i U0S EERIESbeo1/11RRRrr 并联与相当于电阻1/SbeEoRRrRrESBbeEoSBbeoSBbeoooo01/11/IrRRRrRURRrURRrUUUrbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiIoIorERIEoSBbeoSBbeoo/IRURRrURRrU2 图解法图解法 （1）交流负载线）交流负载线 （2）图解分析）图解分析 （3）非线性失真）非线性失真 对放大电路的动态分析也可以应用图解法，就是对放大电

29、路的动态分析也可以应用图解法，就是利用晶体管的特性曲线在静态分析的基础上，用作图利用晶体管的特性曲线在静态分析的基础上，用作图的方法来分析各个电压和交流交流分量之间的传输情的方法来分析各个电压和交流交流分量之间的传输情况和相互关系。况和相互关系。 （1）交流负载线）交流负载线1.通过输出特性曲线上的通过输出特性曲线上的Q点做点做一条直线，其斜率为一条直线，其斜率为- -1/RL 2.RL= RLRc交流负载电阻交流负载电阻3.交流负载线是有交流输入交流负载线是有交流输入信号时信号时Q点的运动轨迹。点的运动轨迹。 4.交流负载线与直流负载线相交交流负载线与直流负载线相交Q点。点。放大电路的动态工

30、作放大电路的动态工作状态的图解分析状态的图解分析交流负载交流负载线确定方线确定方法：法：rbeRBRCRLiU iI bI cI oU bI+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE 交流负载线交流负载线 0 UCEQ UCC UCC Q 直流负载线直流负载线iCuCEICQQuCE/VttiB B/ AIBtiC C/mAICiB B/ AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC C/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuoRB+ECRCC1C2uiiBiCuCEuo各点波形各点波形uo比比ui幅度放大且相位相反幅度放大且相位相反假设假设uBE静态

31、工作点的基础上有一微小的变化静态工作点的基础上有一微小的变化 ui实现放大的条件实现放大的条件1、晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，、晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。集电结反偏。2、正确设置静态工作点，使整个波形处于放、正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。大区。3、输入回路将变化的电压转化成变化的基极、输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。电流。4、输出回路将变化的集电极电流转化成变化的、输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容滤波只输出交流信号。集电极电压，经电容滤波只输出交流信号。 注意：放大倍数、输入电阻、输出电阻注意：放大倍数、输入电阻、输出

32、电阻通常都是在正弦信号下的交流参数，只有在通常都是在正弦信号下的交流参数，只有在放大电路处于放大状态且输出不失真的条件放大电路处于放大状态且输出不失真的条件下才有意义。下才有意义。 放大器要求输出信号与输入信号之间是线性放大器要求输出信号与输入信号之间是线性关系，不能产生失真。关系，不能产生失真。 由于晶体管存在非线性，可能使输出信号产由于晶体管存在非线性，可能使输出信号产生生非线性失真非线性失真。 (3)动画动画Q2uoUCEQuCE/VttiC C/mAICiC C/mAuCE/VOOOQ1+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE动画动画uiuotiB

33、B/ AiB B/ AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC C/mAuCE/VOOUCE（动画）（动画）通过图解分析，可得如下结论：通过图解分析，可得如下结论： 1. 1. vi vBE iB iC vCE |-vo| 2. 2. vo与与vi相位相反；相位相反； 3. 3. 可以测量出放大电路的电压放大倍数；可以测量出放大电路的电压放大倍数； 4. 4. 可以确定最大不失真输出幅度可以确定最大不失真输出幅度。放大器截止失真和饱和失真放大器截止失真和饱和失真(a) 截止失真截止失真(b) 饱和失真饱和失真（动画）（动画）（动画）（动画）放大电路的最大不失真输出幅度放大电路的最

34、大不失真输出幅度 放大电路要想获得大的不失真输出幅度，需要：放大电路要想获得大的不失真输出幅度，需要：1.工作点工作点Q要设置在输出特性曲线放大区的中间部位；要设置在输出特性曲线放大区的中间部位；2.要有合适的交流负载线。要有合适的交流负载线。 图图 放大器的最大不失真放大器的最大不失真输出幅度输出幅度（动画）（动画）偏置电流为偏置电流为IB = (UCC UBE) / RB UCC / RB 当当RB一经选定，一经选定，IB也就固定不变，故其电路称为也就固定不变，故其电路称为固定偏置电路。固定偏置电路。 RB+UCCRCC1C2TRLuiuo为了保证放大电路的稳为了保证放大电路的稳定工作，必

35、须有合适的、定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。稳定的静态工作点。温度对温度对UBE的影响的影响iBuBE25 C50CTUBEIBICBBECBRUEI 当温度升高时，当温度升高时，UBE 、 、 ICBO 。 对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由作点由U UBEBE、 和和I ICBOCBO决定，这三个参数随温度而变化决定，这三个参数随温度而变化，温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面，温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面温度对温度对 值及集值及集-射极反相截止电流射极反相截止电流ICEO的影响的影响T 、 ICEOICCCB

36、ECBCEOCBOB(1)UUIIIIR 上式表明，当上式表明，当UCC和和 RB一定时，一定时， IC与与 UBE、 以及以及 ICEO 有关有关，而，而这三个参数随温度而变化。这三个参数随温度而变化。温度升高时，温度升高时， IC将增加，将增加，使使Q点沿负载线上移。点沿负载线上移。iCuCEQQ OiCuCEQQ 固定偏置电路的工作点固定偏置电路的工作点Q点是不稳定的，为此需要点是不稳定的，为此需要改进偏置电路。当温度升高使改进偏置电路。当温度升高使 IC 增加时，能够自动减增加时，能够自动减少少IB，从而抑制，从而抑制Q点的变化，保持点的变化，保持Q点基本稳定。点基本稳定。O常采用常采

37、用分压式偏置电路分压式偏置电路来稳定静态工作点。来稳定静态工作点。B2II 若若满满足足： 基极电位基本恒定，基极电位基本恒定，不随温度变化。不随温度变化。2B2BRIV 2B1BCC21RRUII CC2B1B2BBURRRV VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+VBEBEBECRUVII BEBUV 若若满满足足：EBEBEBEC RVRUVII RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+从从Q点点稳定的角度来看似乎稳定的角度来看似乎I2、VB越大越好。越大越好。但但 I2 越大，越大，RB1、RB2必须

38、取得较小，将增加损耗，必须取得较小，将增加损耗，降低输入电阻。降低输入电阻。而而VB过高必使过高必使VE也增高，在也增高，在UCC一定时，势必使一定时，势必使UCE减小，从而减小放大电路输出电压的动态范围。减小，从而减小放大电路输出电压的动态范围。I2= (5 10) IB，VB= (5 10) UBE，RB1、RB2的阻值一般为几十千欧。的阻值一般为几十千欧。VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+QuCE/VtUCEiC C/mAuCE/VOOOQ1Q2uoUOMVEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICR

39、SeS+TUBEIBICVEICVB 固定固定本电路稳压的本电路稳压的过程实际是由过程实际是由于加了于加了RE形成形成了了负反馈负反馈过程过程VBRB1RCRB2REI1I2IB+UCCICCC2B1B2BURRRVB EBEBECRUVII CBII EECCCCCERIRIUU RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+ 对交流：对交流：旁路电容旁路电容 CE 将将R 短路短路， R 不起不起作用作用， Au，ri，ro与固定偏置电路相同与固定偏置电路相同。如果去掉如果去掉CE ，Au，ri，ro ？旁路电容旁路电容RB1RCC1C2RB2CERERL

40、+UCCuiuo+RSeS+RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+2B1BB/ RRR iUiIbIcIoUbISEeIBRI LcoRIU LCL/RRR Lb RI rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREEebebiRIrIU Ebbeb) 1 (RIrI EbeL) 1(RrRAu EebebiRIrIU Ebbeb)1 (RIrI Ebeib)1 (RrUI EbeBi)1 (/RrRr riCoRr EbeL) 1(RrRAu beLrRAu EbeB2B1i)1 (R/R/Rrr CoRr be

41、Bir/Rr CoRr iUiIbIcIoUbISEeIBRIiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RS？即：即： Sos EUAu考虑信号源内阻考虑信号源内阻RS 时时iSibeLs rRrrRAu 所以所以SosEUAu SiioEUUU SiEUAu iSiSirRrEU irRB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+irSESRiIiU例例1：静态工作点稳定放大器的参数如下：静态工作点稳定放大器的参数如下：RB1=100k ， RB2=33k ， RE=2.5k ， RC=5k ，RL=5k ， =60。求：（求：

42、（1）估算静态工作点；（）估算静态工作点；（2）空载电压放大倍数、）空载电压放大倍数、带载电压放大倍数、输入电阻、输出电阻带载电压放大倍数、输入电阻、输出电阻;（3）若信号）若信号源有源有RS=1 k 的内阻，带载电压放大倍数将变为多少？的内阻，带载电压放大倍数将变为多少？RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IBICIEECBRB1=100k RB2=33k RE=2.5k RC=5k RL=5k =60EC=15V解：解：(1)估算静态工作点估算静态工作点C2B1B2BERRR UB=（33 15）/（100+33）=3.7VIC IE =UE/RE = (UB- UB

43、E)/ RE = (3.7-0.7)/2.5 =1.2mAIB=IC/ =1.2/60=0.02mA=20 AUCE = EC - ICRC - IERE =12-1.2 (5+2.5)=6V+ECRB1RCRB2REICIEIBUCERB1=100k RB2=33k RE=2.5k RC=5k RL=5k =60EC=15V解：解：(2)空载电压放大倍数、带载电压空载电压放大倍数、带载电压 放大倍数、输入电阻、输出电阻放大倍数、输入电阻、输出电阻)()(26)1 ()(002mAImVrEbe=200+61 (26/1.2)=1622 =1.62 k rbeRCRLiU oU bI RB1R

44、B2iI bI cI BECI1I2ri= RB1/ RB2/ rbe =100/33/1.62=1.52 k ro= RC =5k Au空空= - RC /rbe=-60 5/1.62=-186 Au载载= - RL /rbe=-60 (5/5)/1.62=-93rbeRCRLiU oU bI RB1RB2iI bI cI BECI1I2RL= RC / RLRB1=100k RB2=33k RE=2.5k RC=5k RL=5k =60EC=15V解：解：(3)信号源有信号源有RS=1 k 的内阻时，带载电压放大倍数为的内阻时，带载电压放大倍数为Aus载载rbeRCRLiU oU bI R

45、B1RB2iI bI cI BECI1I2RSUSRSUSriiU oU iI cI BECRLri=RB1/ RB2/ rbeRL= RC / RLRSUSri=RB1/ RB2/ rbeiU oU iI cI BECRLriUi=Usriri + RS信号源内阻为信号源内阻为0时的电压放大倍数：时的电压放大倍数：Au载载= UoUi信号源内阻为信号源内阻为RS时的电压放大倍数：时的电压放大倍数：Aus载载=UoUsUs = Uiri + RSriRL= RC / RLri + RSriAus载载=UoUs=Uo= Au载载riri + RSUiRSUSri=RB1/ RB2/ rbeiU

46、oU iI cI BECRLriAus载载= Au载载riri + RS=-93 1.52/(1.52+1)=-56ri= RB1/ RB2/ rbe =1.52 k RS =1 k 信号源有内阻时，电压放大倍数信号源有内阻时，电压放大倍数Aus减小。减小。输入电阻越大，若输入电阻越大，若ri RS ，则，则Aus AuAu载载= - RL /rbe=-93RL= RC / RLRB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoBEC例例2、静态工作点稳定且具有、静态工作点稳定且具有射射极交流负反馈电阻极交流负反馈电阻RF的放大器的放大器RB1=100k RB2=33k RE=2.5k RC=

47、5k RL=5k =60EC=15VRFRECERE=2.4k RF=100 静态工作点稳定且具有静态工作点稳定且具有射极交流负反馈射极交流负反馈电阻电阻的放大器的放大器 直流通道及静态工作点直流通道及静态工作点+ECRB1RCRB2REICIEIBUCERFR RE E和和R RF F共同起直流负反馈的共同起直流负反馈的作用，作用，稳定静态工作点稳定静态工作点R RE E+R+RF F= =2.5k 静态工作点稳定且具有静态工作点稳定且具有射极交流负反馈电射极交流负反馈电阻阻的放大器的放大器 微变等效电路及电压放大倍数微变等效电路及电压放大倍数rbeRCRLiU oU bI RB1RB2iI

48、 bI cI BECI1I2IeRFRB1=100k RB2=33k RE=2.4k RF=100 RC=5k RL=5k =60EC=15VUi=Ibrbe+IeRF= Ibrbe +（1+ ）IbRF = Ibrbe +（1+ ）RFUo=-Ic（RC/RL）=- Ib RL Au=UoUi=- Ib RLIbrbe +（1+ ）RF=- RLrbe +（1+ ）RF=-60 （5/5）/1.62+(1+60) 0.1=-19rbeRCRLiU oU bI RB1RB2iI bI cI BECI1I2IeRFrbeRCRLiU oU bI RB1RB2iI bI cI BECI1I2Ieb

49、eLurRA =-93静态工作点稳定且具有静态工作点稳定且具有射极交流负反馈电阻射极交流负反馈电阻的放大器的放大器 微变等效电路及输入电阻输出电阻微变等效电路及输入电阻输出电阻rbeRCRLiU oU bI RB1RB2iI bI cI BECI1I2IeRFUi= Ibrbe +（1+ ）RFIb = Ui /rbe +（1+ ）RF Ii = I1 +I2 +Ib= Ui /RB1 + Ui /RB2+Ui /rbe +（1+ ）RF输出电阻输出电阻RO=RC输入电阻输入电阻静态工作点稳定且具有静态工作点稳定且具有射极交流负反馈电阻射极交流负反馈电阻的放大器的放大器 微变等效电路及输入电阻

50、输出电阻微变等效电路及输入电阻输出电阻Ui= Ibrbe +（1+ ）RFIb = Ui /rbe +（1+ ）RF Ii = I1 +I1 +Ib= Ui /RB1 + Ui /RB2+Ui /rbe +（1+ ）RF ri = RB1 / RB2 / /rbe +（1+ ）RF=5.9k ri = Ui /Ii = Ui Ui /RB1 + Ui /RB2+Ui /rbe +（1+ ）RF 对比对比 ri = RB1 / RB2 / /rbe =1.52k rbeRCRLiU oU bI RB1RB2iI bI cI BECI1I2IeRF性能性能: :正常充电时间正常充电时间7 7小时左

51、右小时左右; ;充充电电流为恒定电电流为恒定值；充电电流值；充电电流大小由电池额定容量确定。大小由电池额定容量确定。LED电电池池R3u2TrDR2SDZ+ +R5R4R1C+T LED发光二极发光二极管承受正向电管承受正向电压导通发光压导通发光, , 发光强度与通发光强度与通过的电流大小过的电流大小有关。有关。LED与与R5串联后，串联后，接于接于R4 两端，两端，R4两端电压两端电压的大小，反映充电电流的的大小，反映充电电流的大小，大小，LED发光的亮、暗发光的亮、暗指示指示S的位置的位置, , R5是是LED的限流电阻的限流电阻, ,使通过使通过LED的电流限制在一定数值。的电流限制在一

52、定数值。LED电电池池R3u2TrDR2SDZ+ +R5R4R1C+T讨论课 从静态工作点的设置和微变等效电路上，判从静态工作点的设置和微变等效电路上，判断各电路对输入的正弦交流信号断各电路对输入的正弦交流信号ui有无放大作用，有无放大作用，并说明原因。假设各电容对交流信号均可视为短并说明原因。假设各电容对交流信号均可视为短路。路。 ui 幅度很小，在幅度很小，在10mV以内。以内。RB+ECREC1C2Tuiuo无放大作用静态IB、IC=0题1 RE+ECRCC1C2TuiuoCE无放大作用。无放大作用。输入信号通过直流电源对地短路输入信号通过直流电源对地短路题2 题3 无放大作用。无放大作

53、用。输入信号通过电容输入信号通过电容C3及直流电源对地短路及直流电源对地短路RE+ECRCC1C2TuiuoCEC3RB题4无放大作用。无放大作用。无无RC，输出电压，输出电压=0RE+ECC1C2TuiuoRB题5 RB+ECRCC1C2Tuiuo无放大作用。无放大作用。PNP三极管，无静态电流三极管，无静态电流题6 PNP晶体管，接负电源晶体管，接负电源- ECICIEIB电解电容极性倒过来电解电容极性倒过来RB+ECRCC1C2Tuiuo+电解电容电解电容-EC+题7 （PNP晶体管放大器）R1-ECRCC1C2TuiuoR2RE+RL电解电容电解电容 阻容耦合放大电路由于存在级间耦合电

54、容、发阻容耦合放大电路由于存在级间耦合电容、发射极旁路电容及三极管的结电容等，它们的容抗射极旁路电容及三极管的结电容等，它们的容抗 随频率变化，故当信号频率不同时，随频率变化，故当信号频率不同时，放大电路的输出电压相对于输入电压的幅值和相放大电路的输出电压相对于输入电压的幅值和相位都将发生变化。位都将发生变化。C1XC这些统称放大电路的频率响应。这些统称放大电路的频率响应。幅频特性偏离中频值的现象称为幅频特性偏离中频值的现象称为幅度频率失真幅度频率失真; 相频特性偏离中频值的现象称为相频特性偏离中频值的现象称为相位频率失真相位频率失真。 放大电路的幅频特性和相频特性，也称为放大电路的幅频特性和

55、相频特性，也称为频率响应。因放大电路对不同频率成分信号的频率响应。因放大电路对不同频率成分信号的增益不同，从而使输出波形产生失真，称为增益不同，从而使输出波形产生失真，称为幅幅度频率失真度频率失真，简称幅频失真。放大电路对不同，简称幅频失真。放大电路对不同频率成分信号的相移不同，从而使输出波形产频率成分信号的相移不同，从而使输出波形产生失真，称为生失真，称为相位频率失真相位频率失真，简称相频失真。，简称相频失真。(动画动画) 产生频率失真的原因是产生频率失真的原因是: :1.1.放大电路中存在电抗性元件，放大电路中存在电抗性元件，例如例如 耦合电容、旁路电容、分布电容、变压器、耦合电容、旁路电

56、容、分布电容、变压器、分布电感等分布电感等; ; 2.2.三极管的三极管的 ( ( ) )是频率的函数。是频率的函数。 在研究频率特性时，三极管的低频小信号在研究频率特性时，三极管的低频小信号模型不再适用，而要采用高频小信号模型。模型不再适用，而要采用高频小信号模型。f|Au |0.707| Auo |fLfH| Auo |幅频特性幅频特性f 270 180 90相频特性相频特性 共发射极共发射极放大电路的频率特性的特点：放大电路的频率特性的特点：（1）、在一段频）、在一段频率范围内，电压率范围内，电压放大倍数与放大倍数与f无关，无关，相位移相位移与与f无关。无关。（2 2）、随着频率的上）、

57、随着频率的上升或下降，升或下降，电压放大电压放大倍数倍数下降，下降，变化。变化。 通频带：通频带：fL和和fH间的间的频率范围。频率范围。 iUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSbeU+ +- -f|Au |fLfH| Auo |幅频特性幅频特性f 270 180 90相频特性相频特性 iUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSbeU+ +- -C1C2oUbeUiUSisEUAAuuiUbIcIoUbI SErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSbeU+ +- -C1C2

58、f|Au |fLfH| Auo |幅频特性幅频特性f 270 180 90相频特性相频特性 oUiUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSCoiUbIcIoUbI SErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSCof|Au |fLfH| Auo |幅频特性幅频特性f 270 180 90相频特性相频特性 RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS+UCCRBR+UCE+UBEIIBICRB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RSEBBECCBRRUUI)1 (BEI )1 (I EECCERIEU UCC=IBRB+

59、 UBE +IERE =IBRB+ UBE +(1+ ）IBRE =IB RB+ (1+ ）RE + UBE IC= IB 或或 IC IE交流通道及微变等效电路交流通道及微变等效电路RB+ECC1C2RERLuiuo交流通道及微变等效电路交流通道及微变等效电路rbeiU iI bI cI oU bI BRRERLEB CRBRERLuiuoBCELEL/ RRR LeoRIU Lb1RI ）（ LebebiRIrIU Lbbeb)1 (RIrI LbbebLb)1()1(RIrIRIAu LbeL)1(1RrR ）（rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoU

60、bISEeIREiI1、,R)1(rLbe 所以所以，1Au 2、输入输出同相，输出电压跟随输入电压，、输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称故称电压跟随器电压跟随器。讨论讨论输出电压与输入电压近似相等，电输出电压与输入电压近似相等，电压未被放大，但是电流放大了，即压未被放大，但是电流放大了，即输出功率被放大了。输出功率被放大了。LbeLR)1(rR1 ）（AuLEL/RRR irLebebiRIrIU LbbebRI )1 (rI Ib=Uirbe+(1+ )RLIi=IRB+Ib=UiRB+Uirbe+(1+ )RLri=UiIi=UiUiRB+Uirbe+(1+ )RL=RB/rbe+