第5,6章 分立元件基本电路

Corresponding:Telmail:zhudm@下次课前选出课代表并发短信到我手机,短信内容:班级,姓名1绪论课程简况:

课程地位,研究内容,教学要求课程特点:

理论严谨,内容丰富,系统性强课程安排:

考试课,

总学时56学时(包括6个实验12学时)

2模快6.1半导体二极管的认识与检测任务内容了解半导体的导电机理和PN结的形成过程;

掌握PN结的单向导电特性;

理解二极管的伏安特性;

掌握二极管主要参数,测试方法和选用能力目标半导体的基础知识;半导体二极管的结构,伏安特性,主要参数,使用常识及检测任务半导体二极管的认识与检测项目6半导体器件的认识与检测3在热力学温度零度和没有外界激发时,本征半导体不导电.把纯净的没有结构缺陷的半导体单晶称为本征半导体(intrinsicsemiconductor).

它是共价键结构.(1)半导体的导电特性1.半导体的基本知识晶体(本征半导体)的共价键结构SiSiSiSiSiSiSiSiSi共价键价电子4自由电子在常温下自由电子和空穴的形成SiSiSiSiSiSiSiSiSi本征半导体中的自由电子(freeelectron)和空穴(hole)空穴空穴导电的实质是共价键中的束缚电子依次填补空穴形成电流.故半导体中有电子(electron)和空穴(hole)两种载流子(carriers).在外电场作用下,电子和空穴均能参与导电.两种载流子5P型半导体(P-typesemiconductor)和N型半导体(N-typesemiconductor)(dopedsemiconductor)在硅或锗的晶体中掺入少量的五价元素,如磷(P),则形成N型半导体.SiSiSiSiPSiSiSiSi自由电子SiSiSiSiBSiSiSiSi空穴在硅或锗的晶体中掺入少量的三价元素,如硼(B),则形成P型半导体.6在N型半导中,电子是多数载流子,

空穴是少数载流子.N型半导体结构示意图正离子多数载流子少数载流子P型半导体结构示意图负离子多数载流子少数载流子在P型半导中,空穴是多数载流子,

电子是少数载流子.半导体结构7用专门制造工艺在同一块半导体单晶上,形成P型半导体区域和N型半导体区域,在这两个区域的交界处就形成了一个PN结.(2)PN结(PNjunction)及其单向导电性多数载流子的扩散运动电子空穴N区P区8在一定的条件下,多子扩散(diffusion)与少子漂移(drift)达到动态平衡,空间电荷区的宽度基本上稳定下来.扩散和漂移运动平衡后形成的空间电荷区(PN结)N区P区空间电荷区内电场方向空穴扩散运动方向9PN结的单向导电性外加正向电压变窄空穴电子PN内电场外电场IFRUmA+-PN结加正向电压10外加反向电压外电场驱使空间电荷区两侧的空穴和自由电子移走多数载流子的扩散运动难于进行电子变宽PN内电场外电场IRRUmA+-PN结加反向电压空穴11PN结加正向电压:PN结所处的状态称为正向导通,PN结正向电流大,PN结电阻小.PN结的单向导电性:PN结加反向电压:PN结所处的状态称为反向截止,PN结反向电流小,PN结电阻大.相当于开关断开相当于开关闭合12

正极引线触丝N型锗支架外壳负极引线点接触型二极管(1)二极管的结构和符号2.半导体二极管(diode)

正极引线二氧化硅保护层P型区负极引线

面接触型二极管N型硅PN结PN结二极管的符号正极(anode)负极(cathode)PN结面积大,用于工频大电流整流电路.PN结面积小,结电容小,用于检波和变频等高频电路.1314Light-emittingdiode,LEDPhotodiode15引线LEADWIRE晶片DICE玻壳GLASSSLEEVE二极管实物模型16600400200–0.1––50–100I/mAU/V反向击穿特性硅管(silicondiode)的伏安特性(2)二极管的伏安特性(volt-amperecharacteristic)U=f(I)I/mAU/V0.40.8–40–80246–0.1–0.2锗管(germaniumdiode)的伏安特性正向特性反向特性0死区电压反向特性正向特性死区电压17U/V600400200–0.1––50–100I/mA反向击穿特性硅管的伏安特性正向特性:二极管加正向电压反向特性:二极管加反向电压理想二极管锗管正向压降0.2~0.3V硅管正向压降0.5~0.7V–++–18(3)二极管的主要参数最大整流电流IOM反向工作峰值电压URM反向峰值电流IRM例1下图中,已知VA=3V,VB=0V.DA,DB为锗管,求输出端Y的电位并说明二极管的作用.解:DA优先导通,则VY=3–0.3=2.7VDA导通后,DB因反偏而截止,起隔离作用,DA起钳位作用,将Y端的电位钳制在+2.7V.DA

–12VYABDBR二极管的应用范围很广,它可用于整流、检波、限幅、元件保护以及在数字电路中作为开关元件.+0.3V–19DE3VRuiuouRuD例2下图是二极管限幅电路,D为理想二极管,ui

=6sintV,E=3V,试画出

uo波形.ttui/Vuo/V6330022–620t6302例3双向限幅电路

t03–3DE3VRDE3VuiuouRuDui/Vuo/V–3213.特殊二极管IFUF0正向特性反向击穿区UZIZminIZmax伏安特性稳压管(Zenerdiode)是一种特殊的面接触型半导体二极管.工作在反向击穿区DZ正极负极符号22IZmin工作在反向击穿区:负载电流变化时,负载电压几乎不变.0稳压管的主要参数稳定电压UZ

最小稳定电流IZmin

最大稳定电流IZmaxIZUZ动态电阻(dynamicresistance)rZrZ=IZ

UZ电压温度系数VZT最大允许耗散功率PMIFUFIZmaxUZ230Imin例题:已知ui

=10sintV,UZ=5.5V(稳压值),正向压降为0.7V,试画出

uo波形.DZUZRuiuouRt

t

ui/Vuo/V105.55.50022–0.7解:IUUZIZmax-0.724二极管在整流电路中的应用整流电路将交流电变换成单向脉动的直流电的过程叫做整流.单相半波整流(half-waverectifier)电路T+-u2+-u1VDiVDRL+-uLiL单相半波整流电路图25VD:整流二极管,把交流电变成脉动直流电.Tr:电源变压器,把u1变成整流电路所需的电压值u2.tu2tuLtiLULmaxILmax000U2U223(b)波形Tr+-u2+-u1VDiVDRL+-uLiL(a)单相半波整流电路图26b．工作原理由波形可见,u2一周期内,负载只用单方向的半个波形,这种大小波动、方向不变的电压或电流称为脉动直流电.上述过程说明,利用二极管单向导电性可把交流电u2变成脉动直流电uL.由于电路仅利用u2的半个波形,故称为半波整流电路.

u2负半周时,A点电位低于B点电位,二极管VD反偏截止,则uL≈0.

u2正半周时,A点电位高于B点电位,二极管VD正偏导通,则uL≈u2;设u2为正弦波,波形如图(b)所示.27c.负载和整流二极管上的电压和电流二极管反向峰值电压URM

负载电压ULUL=0.45U2负载电流IL二极管正向电流IV

28单相全波整流(full-waverectifier)电路a.电路图Tr单相桥式整流电路图+-u2+-u1VD1+-uLiLVD2VD3VD4RL29u2正半周时,如图(a)所示,A点电位高于B点电位,则VD1&VD3导通(VD2&VD4截止),i1自上而下流过负载RL;u2负半周时,如图(b)所示,A点电位低于B点电位,则VD2&VD4导通(VD1&VD3截止),i2自上而下流过负载RL.b.工作原理Tr+-u2+-u1VD1i1u2为正半周时的电流方向VD2VD3VD4RLTr+-u2+-u1VD1u2为负半周时的电流方向VD2VD3VD4RL30由波形图可见,u2一周期内,两组整流二极管轮流导通产生的单方向电流i1和i2叠加形成了iL.于是负载得到全波脉动直流电压uL.tu2tuLtiLULmaxILmax000U2U223桥式整流电路工作波形图31优点:输出电压高,纹波小,较低,应用广泛.c.负载和整流二极管上的电压和电流负载电压UL

负载电流IL

二极管的平均电流IV

二极管承受反向峰值电压32例

有一直流负载,需要直流电压UL=60V,直流电流IL=4A.若采用桥式整流电路,求电源变压器次级电压U2,并选择整流二极管.查晶体管手册,可选用整流电流为3安培,额定反向工作电压为100伏的整流二极管2CZ12A(3A/100V)四只.二极管承受的反向峰值电压流过二极管的平均电流因为所以解33模快6.1半导体三极管的认识与检测任务内容了解半导体三极管的结构,电流放大作用;

掌握三极管的伏安特性,主要参数,测试方法和选用能力目标半导体三极管的结构,伏安特性,主要参数,温度对三极管特性参数的影响,三极管的使用常识及检测任务半导体三极管的认识与检测34环氧树脂注脂注塑外壳EPOXYMOLDINGCAP晶片DICE引线LEADFRAME焊线(金)GOLDWIRE三极管实物图35二氧化硅保护膜N型硅BECN+P型硅1.半导体三极管(transistor)的结构与分类N型锗ECB铟球铟球PP+发射极Emitter,集电极Collector,基极Base36三极管的结构,分类和符号ECB发射结集电区基区发射区集电结NPNBCENPN型三极管(NPNtransistor)的结构符号发射区发射结PNP集电区基区集电结BCEECBPNP型三极管(PNPtransistor)的结构符号发射极Emitter,集电极Collector,基极Base37

UCEUCCRCICCEBUBE共发射极(commonemitteramplifier)放大电路2.三极管的电流控制作用三极管具有电流控制作用的外部条件:发射结正向偏置(forwardbias);集电结反向偏置(backwardbias)

UBRBIB38UCE由于基区很薄,掺杂浓度又很小,电子在基区扩散的数量远远大于复合的数量.所以:IC>>IB同样有:IC>>

IB所以三极管具有电流控制作用,也称之为电流放大作用.电流关系:IE=IB+ICUCCRCICCEBUBEUBRBIBIEIC=IB直流电流放大系数(DCcurrentamplification)

=IC

IB39UCE对于PNP型三极管应满足:UCCRCICCEBUBE共发射极接法放大电路三极管的电流控制作用三极管具有电流控制作用的外部条件:发射结正向偏置,集电结反向偏置.UBRBIBIE即

VC

<VB<

VEUBC

>0UBE<

0输出回路输入回路公共端40UCE三极管的输入特性IB=f(UBE)UCE=C三极管的特性曲线UCCRCICCEBUBE输出回路输入回路公共端UBRBIBIEIBUBE0UCE

≥

1V死区电压数设10241IC/mAUCE/V0IB=0µA20µA40µA截止区(cut-offregion)60µA80µAUCE小IC小IC=f(UCE)IB=C三极管的输出特性及三个工作区

饱和区(saturationregion)放大区(amplifierregion)42发射结正向偏置集电结反向偏置对于NPN型三极管应满足:VC>

VB>

VE且IC=IB对于PNP型三极管应满足:VC

<VB<

VE且IC=IB放大状态三极管在三个区的工作状态共发射极接法放大电路UCEUCCRCICCEBUBEUBRBIBIE43饱和状态集电结,发射结均反向偏置.即UBE<=0(2)IB增加时,IC基本不变,且IC

UCC/RC

UCE0晶体管C,E之间相当于短路截止状态即UCE<UBE

(1)IB=0,IC

0(2)UCE

UCC晶体管C,E极之间相当于开路(1)发射结正向偏置;集电结正向偏置共发射极接法放大电路UCEUCCRCICCEBUBEUBRBIBIE44三极管的主要参数电流放大系数交流电流放大系数

=

IC

IB

穿透电流ICEO

集电极最大允许电流ICM集--射反相击穿电压U(BR)CEO集电极最大允许耗散功率PCM极限参数IB直流电流放大系数

=IC

45在输出特性上求

,1.5mA40µAIC

IB

===37.5

=IC

IB

=2.3–1.5(mA)60–40(µA)=40设UCE=6V,IB由40µA加为60µA.60µA020µA1.52.3IC/mAUCE/VIB

=40µA646一、选择题1.在放大电路中,若测得某管的三个极电位分别为–2.5V,–3.2V,–9V.这三极管的类型是（1）PNP型锗管 （2）PNP型硅管 （3）NPN型锗管 （4）NPN型硅管 2.在放大电路中,若测得某管三个极电位分别为–2.5V,–3.2V,–9V.则分别代表管子的三个极是（1）e,c,b（3）b,c,e（4）c,b,e（2）e,b,c3.在放大电路中,若测得某管的三个极电位分别为1V,1.3V,6V.这三极管的类型是（1）PNP型锗管 （2）PNP型硅管 （3）NPN型锗管 （4）NPN型硅管 474.在放大电路中,若测得某管的三个极电位分别为1V,1.3V,6V.则分别代表管子的三个极是(1)e,c,b(3)b,c,e(4)c,b,e(2)e,b,c5.一个NPN管在电路中正常工作,现测得UBE>0,UBC>0,UCE>0.则此管工作区为(1)饱和区(2)截止区(3)放大区6.一个NPN管在电路中正常工作,现测得UBE>0,UBC<0,UCE>0.则此管工作区为(1)饱和区(2)截止区(3)放大区487.一个NPN管在电路中正常工作,现测得UBE<0,UBC<0,UCE>0.则此管工作区为(1)饱和区(2)截止区(3)放大区8.稳压管工作在------状态.(1)正向导通(2)反向截止(3)反向击穿9.稳压管稳压电路如图所示,其中UZ1=7V,UZ2=3V,它们的正向导通压降为0.7V.其输出电压为DZ1UZ1RuiuoUZ2DZ2(1)0.7V(2)1.7V(3)3V(4)7.7V491.在图所示电路中,E=5V,ui=10sintV,D为理想二极管,试画出输出uO的波形.DERuiuott

ui

/Vuo/V10550022–10二、计算下列各题502.两个稳压管的稳压值分别为5.5V和8.5V,正向压降均为0.5V.若得到6V电压,试画出稳压电路.DZ15.5VRuiuoDZ2解:0.5V3.两个稳压管的稳压值分别为5.5V和8.5V,正向压降均为0.5V.若得到14V电压,试画出稳压电路.DZ18.5VRuiuoDZ2解:5.5V51模快7.1单管放大电路的分析与实践任务内容掌握单管放大电路的组成;

理解其工作原理;

掌握单管共射放大电路的静态工作点的设置与稳定,放大电路的微变等效电路分析方法;

掌握单管共射放大电路的安装与测试能力目标单管放大电路的组成,静态和动态分析;

单管放大电路的制作任务7.1.1单管放大电路的分析与实践项目7电子助听器电路的分析与制作52放大电路的目的是将微弱的变化信号不失真的放大成较大的信号.这里所讲的主要是电压放大电路.电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表示,如图:uiuoAu1.单管共射极基本放大电路(common-emitteramplifier)的组成53基本放大电路的组成三种三极管放大电路共基极放大电路,共集电极放大电路共射极放大电路,省去一个直流电源共发射极放大电路RB

RC

T+UCC简单画法CEBEBUCCRCRBT54+UCCRBRCC1C2Truo耦合电容C(coupledcapacitor)偏置电阻RB集电极负载电阻RC基本交流放大电路的组成直流电源UCCui55uiuoRB+UCCUBRCC1C2Tr放大元件Tr,iC=iB,工作在放大区,要保证集电结反偏,发射结正偏.RB,UB基极电阻与基极电源,使发射结正偏,并提供适当的静态工作点.UCC集电极电源,为电路提供能量.并保证集电结反偏.RC集电极负载电阻,将变化的电流转变为变化的电压.耦合电容C1,C2为电解电容,有极性.大小10F~50F.隔离输入输出与电路直流的联系,同时能使信号顺利输入输出.RB56符号规定UA大写字母,大写下标,表示直流量.uA小写字母,大写下标,表示交直流量.ua小写字母,小写下标,表示交流分量.uauAt放大电路的分析方法静态分析动态分析估算法图解法微变等效电路法图解法572.共射放大电路(commonemitteramplifier)的工作原理放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号.电容对交直流的作用不同.如果电容容量足够大,可以认为它对交流不起作用,即对交流短路.而对直流可以看成开路,这样,交直流所走的通道是不同的.直流通路(directcurrentpath):

只考虑直流信号的分电路.交流通路(alternatingcurrentpath):

只考虑交流信号的分电路.信号的不同分量可以分别在不同的通路分析.58对直流信号(只有+UCC)RB+UCCRCC1C2T直流通道(directcurrentpath)RB+UCCRC59对交流信号(输入信号ui)短路短路置零RB+UCCRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路(alternatingcurrentpath)RL60放大电路的静态分析静态分析的任务是根据电路参数和三极管的特性确定静态值(直流值)UBE,IB,IC

和UCE.可用放大电路的直流通路来分析.放大电路没有输入信号时的工作状态称为静态.ui

=0C1TRLuoRCRB+UCCC261ui=0时IBQICQIEQ=IBQ+ICQ静态工作点(quiescentpoint,Q-point)RB+UCCRCC1C2T62(IBQ,UBEQ)

和(ICQ,UCEQ)分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点.IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQIBQ63放大电路分析方法----估算法(1)根据直流通道估算IBIBUBERB称为偏置电阻,IB称为偏置电流.+UCC直流通路RBRC(2)根据直流通道估算IC,UCE.64IC直流负载线UCEICUCEUCCDCpathRB+UCCRC放大电路分析方法----图解法1.画出三极管的输出特性2.根据UCE=UCC–ICRC作直流负载线3.先估算IB

,然后在输出特性曲线上作出直流负载线,与IB

对应的输出特性曲线与直流负载线的交点就是Q点.IBQQICQUCEQ65例:用估算法计算静态工作点.已知:UCC=12V,RC=4K,RB=300K,=37.5.解:注意电路中IB

和IC

的数量级66放大电路的动态分析----微变等效电路法iBuBE输入回路:当信号很小时,将输入特性在小范围内近似线性.uBEiB

对输入的小交流信号而言,三极管相当于电阻rbe.rbe从几百欧到几千欧.对于小功率三极管:三极管的微变等效电路(equivalentcircuit)Q67输出回路iCuCE(1)输出端相当于一个受ib

控制的电流源.(2)考虑uCE对iC的影响,输出端还要并联一个大电阻rce.iCuCE68ic

rcerbeubeuceibibicbibubeucece三极管的微变等效电路erbeibibbcrce很大,可忽略.69放大电路的微变等效电路将交流通道中的三极管用微变等效电路代替:交流通路RBRCRLuiuouoRBibiiicuirbeibRCRL微变等效电路70电压放大倍数(voltagegain)的计算特点:负载电阻越小,放大倍数越小.RBrbeRCRL71输入电阻(inputresistance)的计算对于为放大电路提供信号的信号源来说,放大电路是负载,这个负载的大小可以用输入电阻来表示.输入电阻的定义:(动态电阻).电路的输入电阻越大,从信号源取得的电流越小,因此一般总是希望得到较大的的输入电阻.RBrbeRCRL72输出电阻(outputresistance)的计算对于负载而言,放大电路相当于信号源,可以将它进行戴维南等效,戴维南等效电路的内阻就是输出电阻.计算输出电阻的方法:所有独立电源置零,保留受控源,加压求流法.rbeRBRC73C2C1+iB放大电路的动态分析----图解法放大电路有输入信号时的工作状态称为动态.加入输入信号后,三极管的各个电压和电流都含有直流分量和交流分量.输出端开路,参数如下:设

ui=Uim

sint=0.02sint(v)iCUCCRBRCTuBEuCE

uiuo+IC=1.5mA,UCE=6V,IB=40µA740.02–0.020.68tUBE/V00.7=tuBE/V00.70.72ube

UBE

uBE=UBEUim

sint+=0.7+0.02sint(V)ube

注意各种符号的不同含义+tui(ube)/V0Ubem直流分量(directcurrentcomponent)交流分量(alternatingcurrentcomponent)交直流总量根据输入回路的KVL方程:IC=1.5mA,UCE=6V,IB=40µA75ib0iB/µAuBE/VQ1QQ260402000604020IB0.680.70.72UBEttib==IBiBiB-在输入特性上ubeuBE/V(IC=1.5mA,UCE=6V,IB=40µA)iB/µAiB760IB=40µA2060803Q612N0Mt0Q1ICicUCEUcemuce

(uo)39uCE/VtQ2iC/mAiC/mA5在输出特性上77iCiEC1+UCCRBRCC2T

信号的放大过程+tui0uBEt0UBEt0iBIBiBuBEuCEt0UCEuCEtuo0+uBE=UBE+uiiB=IB+ibiC=IC

+icuCE=UCC-

RCiCuo=-RCict0iCIC78失真(distortion)分析在放大电路中,输出信号应该成比例地放大输入信号(即线性放大);如果两者不成比例,则输出信号不能反映输入信号的情况,放大电路产生非线性失真.为了得到尽量大的输出信号,要把Q设置在交流负载线的中间部分.如果Q点设置不合适,信号进入截止区或饱和区,则造成非线性失真.下面将分析失真的原因.为简化分析,假设负载为空载(RL=).79uo选择静态工作点iciCuCEQib80iCuCEiCuCE1.Q点过低,信号进入截止区,放大电路产生截止失真(cut-offdistortion).2.Q点过高,信号进入饱和区,放大电路产生饱和失真(saturationdistortion).uoicicuoibib81实现放大的条件1.晶体管必须偏置在放大区.发射结正偏,集电结反偏.2.正确设置静态工作点,使整个波形处于放大区.3.输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流.4.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.82如何判断一个电路是否能实现放大？3.晶体管必须偏置在放大区.发射结正偏,集电结反偏.4.正确设置静态工作点,使整个波形处于放大区.

如果已给定电路的参数,则计算静态工作点来判断;如果未给定电路的参数,则假定参数设置正确.1.信号能否输入到放大电路中.2.信号能否输出.与实现放大的条件相对应,判断的过程如下:83当T发生变化,和ICE发生变化,使IC和

UCE发生变化,引起静态工作点不稳定.+UCCRBRCC1C2TRLuoRsusIB=UCC-UBERBIB固定,称固定偏置放大电路3.静态工作点的稳定电路温度对静态工作点的影响84为了保证放大电路的稳定工作,必须有合适的、稳定的静态工作点.但是,温度的变化严重影响静态工作点.对于前面的电路（固定偏置电路）而言,静态工作点由UBE、和ICEO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.Q变UBEICEO变T变IC变85温度对UBE的影响IBUBET2>T1TUBE

IBIC温度对值及ICEO的影响总的效果是:T,ICEOICICUCEQTQ´86总之

T

IC常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点.为此,需要改进偏置电路,当温度升高时,能够自动减少IB,IB

IC

,从而抑制Q点的变化.保持Q点基本稳定.87电路组成及其静态分析UBE=VB-VE=VB-IE

REI2=(5~10)IBI1=I2+IBI2IE=

IC+IBICECI1I2IBRB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoBICIE88稳定静态工作点的原理RB1VB=UCCRB2RB2+DCpathUBE=VB–

VEIB温度升高ICIEVEUBEICUCCRCC1C2TRLRB2RE+CE++RB1uoRSus

UCEBRCICRB1IBUCCIEI1I2RB2RE89(1)计算静态值IB

,IC

和UCE

;例在分压式偏置电路中,已知:UCC=12V,RB1=30K,RB2=10K,RC=4K,RE=2.2K,RL=4K,CE=100µF,C1=C2=20µF,三极管的=50.(2)计算和ro,riAu•RCC1C2TRLRB2RE+CE++RB1uoRsus90

UCEUCC(1)估算法求静态值VB=UCCRB1RB2RB2+=121030+10=3VIC≈IE=VB–UBERE=3–0.62.2=1.09mAIB==IC

1.0950=21.8µAUCE=UCC–ICRC–ICRE=12–1.09(4+2.2)=5.24V(2)动态分析画出微变等效电路对于设计好的电路均能满足I1>>IB

,I2>>IB,认为I1≈

I2

直流通路BRCICRB1IBIEI1I2RB2RE91微变等效电路

分压式偏置电路的微变等效电路RCC1C2TRLRB2RE+CE++RB1uoRsusUo•RCRLUi•RB2RB1rbe

Ib•Ib•92

分压式偏置电路的微变等效电路4//41.59kRC//RLrbeAu=–

=–50=–62.9•ri

=RB1//RB2

//rbe

=30//10//1.59=1.31k

ro=RC=

4

k

Uo•RCRLUi•RB2RB1rbe

Ib•Ib•__rbe=300+(1+)26IE=300+51261.09=1.59k93IbRE1RsRCRLRE2UCCRCC1C2TRLRB2+CE++RB1uousUi•rbe

Uo•ri•

Ib•RB2RB1RE1例

分析RE1对Au•和ri的影响94•RL+(1+)RE1rbe

Uo•Ui•

Ib

Ib•RCRB2RB1RE1画出微变等效电路riAu=–RC//RLrbe•=

RB1//RB2

//[rbe

+(1+)RE1]ri=RB1//RB2//ri

RE1使Au减小,ri增加.ri'=[rbe+(1+)RE1]Ui=Ib[rbe+(1+)RE1]··95模快7.1单管放大电路的分析与实践任务内容了解单管共集放大电路的组成,动态性能及应用场合;

理解其工作原理;

掌握单管共射放大电路的安装与测试能力目标单管共集放大电路的组成,静态和动态分析;

单管共集放大电路的制作任务7.1.2单管共集放大电路的分析与实践961.共集电极放大电路---射极输出器(emitterfollower)从发射极和地之间取输出电压.UCE=UCC-IEREIE=(1+

)IB静态分析RBUCEIE+UCCREIBUCCT++usuoRsC1RBC2RERL97由交流通路可以看出,对交流信号而言,集电极C接地,集电极是输入和输出电路的公共端,所以射极输出器是共集电极放大电路.动态分析射极输出器的交流通路TusuoRERBRLRsBECrbe

EBCRERLRBRsUo•Us•Ui•射极输出器的微变等效电路98电压放大倍数rbe+(1+)(RE//RL)Au=(1+)(RE//RL)•输入电阻ri=RB//[rbe+(1+)(RE//RL)]ri'=[rbe+(1+)RE//RL]Ui=Ib[rbe+(1+)RE//RL]··Ibrbe

EBCRERLRBRs•Uo•Ie•ri'riUs•Ui•

Ib•输出电阻ro=ro'//RE=1+Rs'+rbe//RE992.射极输出器的特点:(1)电压放大倍数小于1,近似等于1;(2)输出电压与输入电压同相,具有跟随作用;(3)输入电阻高;(4)输出电阻低.100射极输出器的应用可以用射极输出器作多级放大电路的输入级、输出级或中间级.3.将射极输出器接在两级共发射级放大电路之间,可以起阻抗变换作用,改善整个放大电路的性能.1.用射极输出器作输入级时,因其输入电阻高,可以减小放大电路对信号源的影响;2.作输出级时,利用它输出电阻低的,可以稳定输出电压,提高带负载能力;101例:在图所示电路中,已知1=50,rbe1=0.96k,(1)负载RL=3k,试计算电压放大倍数;(2)如果在这个放大电路和负载之间加一级射极输出器作输出级,并已知:三极管T2的2=50,rbe2=1k,再计算RL=3k总电压放大倍数.UCCRB1RCC1C2TRLuo

RB2RE+CE++12k2k27k3kui(a)102UCCRB1RCC1C2T1RLuo

RB2RE1+CE++RB3RE2C3+T227k12k3k2k300k3kui+15V(b)解:当RL=3k时(1)只有第一级:Au=–1RC1//RLrbe=–503//30.96=–78•103+RLRB3

rbe2

2Ib2•Ib2•RE2Uo•RLuo

RB3RE2C3+T2300k3kUCCRB1RCC1C2T1RB2RE1+CE+27k12k3k2kui+15VRC1rbe1

RB1Ib1•RB2

1Ib1•Ui•104(RL=3k时)ri2=RB3//[rbe2+(1+2)(RE2//RL)]=61.6kRC1//ri2Au1=–1rbe1•=–50×3//61.60.96=–149Au2=(1+2)(RE2//RL)•rbe2+(1+2)(RE2//RL)=(1+50)(3//3)1+(1+50)(3//3)=0.987Au=Au1Au2••••=(–149)0.987=–147RLrbe1

RC1RB1RB3

rbe2

2Ib2•Ib1•Ib2•RB2RE2Uo•ri2

1Ib1•Ui•105接入射极输出器作输出级后,尽管射极输出器本身的电压放大倍数近似等于1,但由于它的输入电阻高,提高了第一级的电压放大倍数,因而总电压放大倍数比单独用第一级时也提高了很多.106任务内容了解多极大放大电路的组成,动态性能及工作原理应用场合;

熟悉多级放大电路的耦合方式及性能指标;

掌握多极放大电路的安装与测试能力目标多极放大电路的组成,静态和动态分析;

多极放大电路的制作任务7.1.3多极放大电路的分析与实践107多级放大器正常工作的基本要求:1.多极放大(multistageamplifier)电路的组成第1级放大器第2级放大器第n级放大器负载+Uo-多级放大器的方框图+Ui-保证信号能顺利地由前级传送到后级;连接后仍能使各级放大器有正常的静态工作点;信号在传送过程中失真要小,级间传输效率要高.108多级放大电路的连接,产生了单元电路间的级联问题,即耦合问题.放大电路的级间耦合必须要保证信号的传输,且保证各级的静态工作点正确.直接耦合(direct-coupledamplifier)电抗性元件耦合根据输入信号性质决定级间耦合电路的形式.2.多极放大电路的耦合方式耦合电路采用直接连接或电阻连接,不采用电抗性元件.直接耦合电路可传输低频甚至直流信号.因而缓慢变化的漂移信号也可以通过直接耦合放大电路.级间采用电容或变压器耦合.电抗性元件耦合,只能传输交流信号.漂移信号和低频信号不能通过.109直接耦合放大器直接耦合方式及其存在的两个特殊问题放大变化缓慢的甚低频“直流信号”,应采用直接耦合方式,即用导线将前、后两级联接起来,称为“直流放大器”.RB1RC1uiuoT1T2+UCC

RC2R简单的直接耦合电路110以两级阻容耦合放大电路为例两级静态工作点之间有影响吗？阻容耦合(resistance-capacitancecoupledamplifier)多级放大电路RB1RC1C1C2RsT1RB2RE1+CEusUCCRB3RC2C3T2RLuo+++第一级第二级111两级阻容耦合放大电路的微变等效电路1.电压放大倍数Au=Au1Au2ו••Au1=–1RC1//ri2rbe1•Au2=–2•RC2//RLrbe22.输入电阻ri

=ri1=RB1//RB2

//rbe1

3.输出电阻ro

=ro2=RC2

rbe1RC1RLRB1RsRB3rbe2

RB2RC2Uo1•Ui2•ri2US•Ui•Uo••Ib2•Ib1•Ib1•Ib21123.阻容耦合放大电路的频率特征单级放大电路的频率特性放大电路放大倍数的幅值随频率变化的关系称为幅频特性;输出信号与输入信号的相位差随频率变化的关系称为相频特性.UCCTCo++C1RCRBC2uoRLui113所以C1、C2可视为短路,Co可视为开路.

(1)中频段