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第一章半导体器件1、半导体与二极管、半导体与二极管2、特殊二极管、特殊二极管3、半导体三极管、半导体三极管4、场效应管、场效应管小结小结第一节第一节半导体与二极管半导体与二极管半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，如硅(Si)、锗(Ge)。硅和锗是4价元素，原子的最外层轨道上有4个价电子。提问：什么是导体？什么是绝缘体？热激发产生自由电子和空穴室温下，由于热运动少数价电子挣脱共价键的束缚成为自由电子，同时在共价键中留下一个空位这个空位称为空穴空穴空穴空穴。失去价电子的原子成为正离子，就好象空穴带正电荷一样。在电子技术中，将空穴看成带正电荷的载流子。每个原子周围有四个相邻的原子，原子之间通过共价键共价键共价键共价键紧密结合在一起。两个相邻原子共用一对电子。1 1 1 1半导体的导电特征半导体的导电特征半导体的导电特征半导体的导电特征空穴运动（与自由电子的运动不同）有了空穴，邻近共价键中的价电子很容易过来填补这个空穴，这样空穴便转移到邻近共价键中。新的空穴又会被邻近的价电子填补。带负电荷的价电子依次填补空穴的运动，从效果上看，相当于带正电荷的空穴作相反方向的运动。本征半导体中有两种载流子：带负电荷的自由电子和带正电荷的空穴热激发产生的自由电子和空穴是成对出现的，电子和空穴又可能重新结合而成对消失，称为复合复合复合复合。在一定温度下自由电子和空穴维持一定的浓度。在纯净半导体中掺入某些微量杂质，其导电能力将大大增强。在纯净半导体硅或锗中掺入磷、砷等5价元素，由于这类元素的原子最外层有5个价电子，故在构成的共价键结构中，由于存在多余的价电子而产生大量自由电子，这种半导体主要靠自由电子导电，称为电子半导体或N型半导体，其中自由电子为多数载流子，热激发形成的空穴为少数载流子。N N型半导体型半导体型半导体型半导体自由电子 多数载流子（简称多子）空 穴少数载流子（简称少子）N型半导体中电子数远远大于空穴数型半导体中电子数远远大于空穴数。多子是电子（其数量主要取决于杂质的掺杂浓度）多子是电子（其数量主要取决于杂质的掺杂浓度）少子是空穴（其数量主要取决于环境的温度）少子是空穴（其数量主要取决于环境的温度）N型半导体（型半导体（在硅（锗）中掺入 5 价元素（磷、砷等）多子多子P P型半导体型半导体型半导体型半导体在纯净半导体硅或锗中掺入硼、铝等3价元素，由于这类元素的原子最外层只有3个价电子，故在构成的共价键结构中，由于缺少价电子而形成大量空穴，这类掺杂后的半导体其导电作用主要靠空穴运动，称为空穴半导体或P型半导体，其中空穴为多数载流子，热激发形成的自由电子是少数载流子。自由电子 多数载流子（简称多子）空 穴少数载流子（简称少子）P型半导体中空穴数远远大于电子数型半导体中空穴数远远大于电子数。多子是空穴（其数量主要取决于杂质的掺杂浓度）多子是空穴（其数量主要取决于杂质的掺杂浓度）少子是电子（其数量主要取决于环境的温度）少子是电子（其数量主要取决于环境的温度）P型半导体（型半导体（在硅（锗）中掺入 3 价元素（硼、铟等）空穴空穴多子多子无论是P型半导体还是N型半导体都是中性的，对外不显电性。掺入的杂质元素的浓度越高，多数载流子的数量越多。少数载流子是热激发而产生的，其数量的多少决定于温度。2 2 2 2PNPNPNPN结及其单向导电性结及其单向导电性结及其单向导电性结及其单向导电性PNPN结的形成结的形成结的形成结的形成半导体中载流子有扩散运动和漂移运动两种运动方式。载流子在电场作用下的定向运动称为漂移运动漂移运动。在半导体中，如果载流子浓度分布不均匀，因为浓度差，载流子将会从浓度高的区域向浓度低的区域运动，这种运动称为扩散运动扩散运动。将一块半导体的一侧掺杂成P型半导体，另一侧掺杂成N型半导体，在两种半导体的交界面处将形成一个特殊的薄层 PN结结。多子扩散 形成空间电荷区产生内电场 少子漂移促使促使阻止阻止 扩散与漂移达到动态平衡形成一定宽度的PN结外加正向电压（也叫正向偏置）外加电场与内电场方向相反，内电场削弱，扩散运动大大超过漂移运动，N区电子不断扩散到P区，P区空穴不断扩散到N区，形成较大的正向电流，这时称PN结处于导通导通导通导通状态。PNPN结的单向导电性结的单向导电性结的单向导电性结的单向导电性外加反向电压（也叫反向偏置）外加电场与内电场方向相同，增强了内电场，多子扩散难以进行，少子在电场作用下形成反向电流 IR，因为是少子漂移运动产生的，IR很小，这时称PN结处于截止截止状态。3.半导体二极管半导体二极管一个PN结加上相应的电极引线并用管壳封装起来，就构成了半导体二极管，简称二极管。半导体二极管按其结构不同可分为点接触型和面接触型两类。点接触型二极管PN结面积很小，结电容很小，多用于高频检波及脉冲数字电路中的开关元件。面接触型二极管PN结面积大，结电容也小，多用在低频整流电路中。1 1 1 1半导体二极管的结构与符号半导体二极管的结构与符号二极管的结构二极管的结构1、组成、组成 PN结、阳极引线、阴极引线、管壳；2、分类、分类 点接触型(图a)高频、工作电流小 面接触型(图b)低频、工作电流较大2、符号、符号 (图c)2 2 2 2半导体二极管的伏安特性曲线半导体二极管的伏安特性曲线（1 1）正向特性）正向特性）正向特性）正向特性外加正向电压较小时，外电场不足以克服内电场对多子扩散的阻力，PN结仍处于截止状态。正向电压大于死区电压后，正向电流 随着正向电压增大迅速上升。外加反向电压时，PN结处于截止状态，反向电流 很小。反向电压大于击穿电压时，反向电流急剧增加。（2 2）反向特性）反向特性）反向特性）反向特性二极管的二极管的VA特性特性I =f（U）正向特性正向特性死区电压：死区电压：硅：0.5V 锗：0.1V正常工作时的管压降正常工作时的管压降 硅：0.7V 锗：0.3V 反向特性反向特性 反向电流由少子形成，因此反向电流一般很小很小；小功率硅管：小于1微安；小功率锗管：几十微安；反向击穿特性反向击穿特性 反向击穿反向击穿：外加电压达到一定数值时，在PN结中形成强大的电场，强制产生大量的电子和空穴，使反向电流剧增；提问:温度对VA特性的有没有影响?3 3 3 3半导体二极管的主要参数半导体二极管的主要参数1）最大整流电流IF：指管子长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。2）反向击穿电压UB：指管子反向击穿时的电压值。3）最大反向工作电压UDRM：二极管运行时允许承受的最大反向电压（约为UB 的一半）。4）反向电流IR：指管子未击穿时的反向电流，其值越小，则管子的单向导电性越好。5）最高工作频率fm：主要取决于PN结结电容的大小。理想二极管理想二极管理想二极管理想二极管：正向电阻为零，正向导通时为短路特性，正向压降忽略不计；反向电阻为无穷大，反向截止时为开路特性，反向漏电流忽略不计。例1-1 ui=10sinwt(v)E=5vR=1k欧姆忽略二极管的正向压降和反向电流画出画出uo的波形的波形（1）ui E 时，二极管正向导通，uo=E;例1-2 判断二极管的 工作状态。判断方法判断方法：正向偏置VAVB；导通；反向偏置VAVB；截止；解题方法：解题方法：断开二极管2AP1，求VA和和VBVA=15（10/（10+140）=1V；VB=-10（2/（18+2）+15（5/（25+5）=1.5V；VA基区集电区 b）基区很薄 外部：发射结正偏，集电结反偏（2）三极管内部载流子的传输过程a）发射区向基区注入电子，形成发射极电流 iEb）电子在基区中的扩散与复合，形成基极电流 iBc）集电区收集扩散过来的电子，形成集电极电流 iC（3）电流分配关系：iE=iC+iB 实际偏置电路实际偏置电路IcIEIBRBEBECRCNNP一般参数一般参数EC EBRB RC实验表明IC比IB大数十至数百倍，因而有。IB虽然很小，但对IC有控制作用，IC随IB的改变而改变，即基极电流较小的变化可以引起集电极电流较大的变化，表明基极电流对集电极具有小量控制大量的作用，这就是三极管的电流放大作用。三极管的电流分配关系：IE=IB+IC 而且而且 IC IB ，IC IB IC=IB ；IE=(1+)IB ；iC=iB ；iE=(1+)iB ；三极管的交流放大系数：=IC/IB 三极管的直流放大系数：=IC/IB 极间电压和各极电流之间的关系；极间电压和各极电流之间的关系；包括输入特性和输出特性两组；包括输入特性和输出特性两组；EB输入回路：输入回路：EB、RB、B、E；输出回路：输出回路：EC、RC、C、E；3.三极管的特性曲线三极管的特性曲线三极管的特性曲线三极管的特性曲线1 1 1 1输入特性曲线输入特性曲线与二极管类似2 2 2 2输出特性曲线输出特性曲线（1）放大区：发射极正向偏置，集电结反向偏置）放大区：发射极正向偏置，集电结反向偏置（2）截止区：发射结反向偏置，集电结反向偏置）截止区：发射结反向偏置，集电结反向偏置（3）饱和区：发射结正向偏置，集电结正向偏置）饱和区：发射结正向偏置，集电结正向偏置 4.主要参数主要参数1、交流放大倍数与支流放大倍数2、ICBO 集电极-基极反向饱和电流：受温度影响较大，是影响管子工作特性的主要因素；3、ICEO 穿透电流：受温度影响较大，是影响管子工作特性的主要因素；4、几个极限参数：ICM：集电极最大电流；UCEO：集-射反向击穿电压；PCM：集电极最大允许功耗；温度对参数的影响温度对参数的影响1、对ICEO和ICBO的影响；2、：温度升高：温度升高1，值增大值增大0.5%1%;3、对UBE的影响：温度升高温度升高1，UBE 约下降约下降22.5mv;4、温度升高，、温度升高，IC值增大值增大;第四节.场效应管1.场效应管的结构和分类2.场效应管的主要参数1.结构分类结构分类场效应管分为结型场效应管（JFET）和绝缘栅场效应管（MOS管）N沟道结型场效应管P沟道结型场效应管漏极D栅极G源极S氧化层金属铝电极耗尽层两个高掺杂区N型导电沟道N沟道结型场效应管正常工作时，在漏沟道结型场效应管正常工作时，在漏-源之间加正向电压源之间加正向电压，形成漏极，形成漏极电流电流。UGS0，有电流从漏极流向源极，从而使沟道各点与栅极间的电压不再相等，沿沟道从源极到漏极逐渐增大，造成靠近漏极一边的耗尽层比靠近源极一边的宽。继续增大，=开启电压UGS(TH)时,形成源极和漏极间的N型导电沟道N+N+PSGDEGB 图1UGS 很小时,形成连通的耗尽层IDRDEDSN+N+PGDBID图3：当EDS增加时,产生电流ID 出现不等的沟道；图4：当ED增加到一定值时,漏极附近的沟道消失；ED 继续增加时，沟道几乎不变，电流ID 基本稳定；RDEDSN+N+PGDBID控制规则：控制规则：通过通过UGS的大小控制的大小控制D、S间的导通或关闭；间的导通或关闭；UGS UGS(TH)，D、S间导通；（间导通；（UDS 0）UGS UGS(TH)，D、S间断开；（间断开；（D、S间呈高阻状态）间呈高阻状态）二、应用二、应用BSG+12VRIDuiuoUGS(TH)=5Vui=10 sin(t)tuituo5v10v12V场效应管与三极管的比较场效应管与三极管的比较1.场效应管是以UGS控制ID，称电压控制元件 三极管是以IB控制IC，称电流控制元件。2.场效应管的放大系数为gm，三极管的放大系数为。3.场效应管与三极管电极的对应关系为G B、D C、S E。4.绝缘栅场效应管存放时，三个电极应短接在一起，防止外界静电感应电压过高时击穿绝缘层使其损坏。焊接时，烙铁应有良好的接地，最好拔下烙铁电源插头再焊。第二章第二章放大电路的基本知识放大电路的基本知识第一节.放大电路的基本概念第二节.共发射极基本放大电路第三节.放大电路工作点的稳定第四节.共集电极与共基极放大电路第五节.阻容耦合放大电路的频率特性1.基本放大电路基本放大电路一、放大器的一般概念一、放大器的一般概念电压放大器功率放大器直流电源话筒扬声器晶体管放大器AUUOUi=电压放大 器+-RSUSUiUoRL1122AUUOUi=电压放大倍数电压放大倍数电压放大器的基本要求电压放大器的基本要求：具有足够高的电压放大倍数，尽可能小的失真具有足够高的电压放大倍数，尽可能小的失真。1、例子：、例子：2、电压放大器、电压放大器 AU UiUo电压放大器框图二、放大器的组成二、放大器的组成放大电路说明放大电路说明：1、必须保证三极管处于放大状态：发射结正偏，集电结反偏；2、耦合电容：隔直通交，交流耦合；C1 +RBEBECRCIEUi+C2UoRL（1）V（2）C1 +RBECRCIEUi+C2UoRLVC1 +RB+UCCRCIEUi+C2RL（3）放大电路的电位图VUo三、静态分析（三、静态分析（ui=0,各部分电压、电流均为直流各部分电压、电流均为直流)1、输入回路、输入回路（1）UBE=0.7V(硅管);0.3(锗管)RCIEV+UCCRBICIBUCEUBEUCC-UBE（2）IB=RBUCC RB2、输出回路、输出回路（1）IC IB 或(IC =IB )（2）UCE=UCC-IC RC静态工作点静态工作点：静态工作状态时IB、IC 和和 UCE 的数值。注意事项：静态分析时各个电量的书写方法。必须用大写字母和大写下标大写字母和大写下标表示。Vi=0四、动态分析（四、动态分析（ui 0)C1 +RB+UCCRCIEUi+C2RLVUo1、输入端、输入端（1）uBE=UBE+ui ；（2）iB=IB+ib=IB+ibmsinwt;2、输出端、输出端（1）iC=IC+ic =IC+icmsinwt（2）uCE=UCE+uce UCE=UCC-ICRC uce=-icRC=IcmRCsinwt =Ucemsin(wt-180o)（3）uo=uce=Ucemsin(wt-180o)；ui=Umsin t五、波形失真与静态工作点的关系五、波形失真与静态工作点的关系1、截止失真、截止失真 (IB太小太小)ui=Umsin t（1）失真原因 RB很大，使得静态工作点太低，位于三极管截止区；（2）避免措施 设法提高管子的静态工作点，如减小RB。（3）放大电路的电位图C1 +RB+UCCRCIEUi+C2RLVUo2、饱和失真、饱和失真（IB太大，接近太大，接近ICS）ui=Umsin tIcs（1）失真原因 RB太小，使得静态工作点过高，(IB太大)，位于或靠近三极管饱和区使得 IC=ICES；（2）避免措施 设法降低管子的静态工作点，如增加RB。六、静态工作点的稳定六、静态工作点的稳定 当环境条件如温度等变化时，无法维持合适的静态工作点。可以很好的稳定静态工作点。1、使I1 IB，则UB基本稳定。2、使UB UBE，则IC、IB基本稳定。C1 +RB+UCCRCIEUi+C2RLVUo固定偏置放大电路C1 +RB1+UCCRCUi+C2RLVUoIECE+RERB2IBICI1分压式偏置放大电路CE为交流旁路电容UB温度温度 IC IERE UBE IC IB 电路稳定静态工作点的过程（反馈）（反馈）RE越大，稳定性越好；但RE不能太大，否则管子饱和。一般选取方法：一般选取方法：I1=（510）IB(硅管)I1=（1020）IB(锗管)UB=（35）V (硅管)UB=（13）V(锗管)C1 +RB1+UCCRCUi+C2RLVUoIECE+RERB2IBICI1UBC1 +RB+UCCRCUi+C2VUo放大电路分析方法放大电路分析方法300K4K+12V第一第一 图解分析法图解分析法分析思路：利用三极管的输入特性和输出特性，用作图方法来分析放大电路的工作情况。基本分析步骤基本分析步骤：1、静态分析（1）估算IB；（2）由输出特性曲线找出 IC 和 UCE；2、动态分析（1）从输入特性曲线找出iB的变化规律；（2）从输出特性曲线找出ic 、u uCE变化规律；注意：必须有输入、输出特性曲线；图解法适用于大信号的放大电路；+12VRB+UCCRCV300K4K一、静态分析一、静态分析1、估算IBIB=(UCC-UBE)/RB UCC/RB=40A2、由输出特性曲线找IC 和 UCE；（1）做直流负载线AB UCE=UCC-IC RC AB（2）根据直流负载线与IB估算值对应曲线的交点Q（静态工作点），找出对应的UCE 和 IC U UCEICIB二、动态分析二、动态分析1、根据输入特性曲线找出、根据输入特性曲线找出i iB的变化规律的变化规律(1)、图解过程a、IB Q UBEb、ui uBE iB (2)iB变化规律iB=IB+ib =40+20sint(A)2、从输出特性曲线找出、从输出特性曲线找出ic c 、u uCE变化规律变化规律（1）图解过程a、iB变化 iC变化b、iB变化 uBE变化 （2）iC 变化规律iC=IC+ic=1.5+0.75sin t(mA)2.250.75（3）uCE 变化规律uCE=UCE+uce=6+3 sin(t-180 )V第二第二 微变等效电路分析方法微变等效电路分析方法一、三极管的微变等效电路一、三极管的微变等效电路BCEEibicuceube输入口输出口1、输入口等效、输入口等效ib(A)ube(v)ubeQibAB 将A、B曲线线性化则ib B与ube成正比输入口可以等效为一个电阻定义：输入电阻输入电阻 Rbe=ube/ib；对正弦量，Rbe=Ube/Ib；说明：（1）Rbe是Q处切线斜率的倒数；（2）Rbe是动态电阻；静态工作点不同，Rbe也不同；（3）小功率管：Rbe=300+(1+)26mV IE(mA)输入端等效电路：BERbeUbeIb第二第二 微变等效电路分析方法微变等效电路分析方法一、三极管的微变等效电路一、三极管的微变等效电路BCEEibicuceube输入口输出口1、输入口等效、输入口等效ib(A)ube(v)ubeQibAB 将A、B曲线线性化则ib B与ube成正比输入口可以等效为一个电阻定义：输入电阻输入电阻 Rbe=ube/ib；对正弦量，Rbe=Ube/Ib；说明：（1）Rbe是Q处切线斜率的倒数；（2）Rbe是动态电阻；静态工作点不同，Rbe也不同；（3）小功率管：Rbe=300+(1+)26mV IE(mA)输入端等效电路：BERbeUbeIb3、三极管的微变等效电路、三极管的微变等效电路BERbeUbeIbCEIbRceUceIc三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路Rce很大，工程分析时常将其开路去掉，得到简化微变等效电路RbeIbU UbeBECEIcI IbU Uce注意注意 使用微变等效电路时：（1）只能分析计算交流分量，不能用于计算静态工作点；（2）Ib、Ib、Ic 的参考方向不能随意假设；二、放大电路的微变等效电路二、放大电路的微变等效电路将放大电路转换为微变等效电路：（1）画出放大电路的交流通路（电容短路，直流电源置零）（2）将三极管用微变等效电路代替RBRCUiVUoRSUS+-RL放大电路的微变等效电路RbeI IBRCRLUoRSUS+-RBUiIbUSC1 +RB+UCCRCUi+C2VUoRS+-RLRbeIBRCRLUoRS+-RB1、输入电阻USUiIbRiIi定义：Ri=Ui/Ii（1）Ri计算Ri=Ui/Ii =RB/Rbe(2)Ri的意义 Ri的大小直接影响放大器输入端信号Ui的大小，即反映了 放大器从信号源获取信号的能力放大器从信号源获取信号的能力；因此，通常要求电压放大器具有尽可能高的输入电阻尽可能高的输入电阻；同时，高的输入电阻高的输入电阻使得信号源输出电流Ii很小，从而降低降低了了 信号源的信号源的负载电流负载电流；Io Ui=US Ri/（Ri+RS）三、放大电路的动态性能分析三、放大电路的动态性能分析RbeIBRCRLUoRS+-RB2、输出电阻USUiIbIiRoIoRo是有源二端网络的等效内阻。（1）Ro计算 将放大电路的独立源置零独立源置零，从负载两端向前看进去向前看进去求等效电阻；或用加压求流、加流求压、开短法加压求流、加流求压、开短法等方法。(2)Ro的意 义因此，通常要求电压放大器具有尽可能低的输出电阻尽可能低的输出电阻；+-UiIiRi+-RSUSRLUoUoRoIoRoRiRo+RLRLUoUo=Ro 越小，说明放大电路带负载的能力越强越小，说明放大电路带负载的能力越强；Uo3、电压放大倍数、电压放大倍数AU =I Ib (RC/RL)I Ib RbeUoUi(RC/RL)Rbe其中：其中：、RC、RL 已知；已知；Rbe=300+(1+)26mV IE(mA)；负号：表示输出与输入相位相反；当不考虑相位时：(RC/RL)RbeAU =对信号源的放大倍数AUS RbeIBRCRLRS+-RBUSUiIbIiIo（并非公式并非公式）AUS =AU UoUSUiUsUoUiRi+RSRi例题：已知=40，UBE=0.7V,RS=500，各电阻阻值已知。1、计算静态工作点；2、计算AU、AUS、Ri、Ro 3、若CE开路开路，计算AU、AUS、Ri、Ro+UCCRB1RB2RCRECE+C2RLUoRS+-USUiC1+1、计算静态工作点(1)UB =UCC RB2 /(RB1+RB2)=2.31V(2)IE =(UB -UBE)/RE=1.61 mA IC IE =1.61mA(3)IB =IC /=0.04 mA(4)UCE =UCC-IC RC -IE RE =5.56 V+UCCRB1RB2RCRECE+C2RLUoRS+-USUiC1+UCCRB1RB2RCIEICIBUCEUBRE直流通路2、动态分析、动态分析(1)Rbe=300+(1+)26mV IE(mA)=962(2)AU=Uo/Ui=(Ib(RC/RL)/(Ib Rbe)=83.2(5)AUS=Uo/US =(Uo/Ui)(Ui/US)=AU (Rbe/RB2/RB1)/(Rbe/RB2/RB1)+RS)=-52.1(3)Ri=Rbe/RB2/RB1 =0.837 K(4)Ro=RC =3 KRoRi(1)Rbe=962(3)AU=Uo/Ui=Ib(RC/RL)/(Ib Rbe+(1+)Ib RE)=1.91(4)Ri=Ui /Ii=(RB1/RB2/RX)那么那么 RX=？(2)Ro=RC =3 K当CE 开路去掉时静态工作点不变 所以Rbe不变；Ui =Ib Rbe+(1+)Ib RE RX=Ui/Ib=Rbe+(1+)RE =41.962 KRi=RB1/RB2/RX=5.47K RiRo+UCCRB11RB21RC1RE1CE1+C2Uo1RS+-USUi1C1+阻容耦合多级放大器阻容耦合多级放大器RB12RB22RC2RE2CE2+C3Uo+Ui2=两级之间通过前级的耦合电容连接起来，各级静态分析互不影响；两级之间通过前级的耦合电容连接起来，各级静态分析互不影响；前级的输出电压作为后级的输入电压；前级的输出电压作为后级的输入电压；后级的输入电阻是前级的负载电阻后级的输入电阻是前级的负载电阻；整个多级放大电路的输入电阻为整个多级放大电路的输入电阻为第一级（输入级）的输入电阻第一级（输入级）的输入电阻；整个多级放大电路的输出电阻为整个多级放大电路的输出电阻为最后一级（输出级）的输出电阻最后一级（输出级）的输出电阻；整个多级放大电路的电压放大倍数为整个多级放大电路的电压放大倍数为各级电压放大倍数的连乘各级电压放大倍数的连乘；RLV1V2射极输出器射极输出器US一、电路组成一、电路组成+UCCRBRERS+-UiC1+UoRLV+C2C1、C1：隔直通交，交流耦合输出由发射极引出无集电极电阻二、静态分析二、静态分析1、IBKVL：UCC=IB RB+UBE+IE RE =IB RB+UBE+(1+)IBREIB=UCC-UBERB+(1+)RE2、IC =IB3、UCE=UCC-UE=UCC-IE RE=UCC-(1+)IB RE RERBICIEIBUE+UCCUCE IE IC UCE=UCC-IE RE UCC-IC RE三、动态分析三、动态分析1、电压放大倍数、电压放大倍数Uo=Ie(RE/RL)=(1+)Ib(RE/RL)Ui=Ib Rbe+Ie(RE/RL)=Ib Rbe+(1+)Ib(RE/RL)UoUiAU=Rbe+(1+)(RE/RL)(1+)(RE/RL)2、输入电阻、输入电阻Ui=Ib Rbe+Ie(RE/RL)=Ib Rbe+(1+)Ib(RE/RL)Ri/=Rbe+(1+)(RE/RL)Ui IbRi=RB/Ri/IbUiUoRLRbeIbRERS+-USRBIeIcRiRi/Ii射极输出器具有很高的输入电阻射极输出器具有很高的输入电阻射极输出器电压放大倍数小于射极输出器电压放大倍数小于1而接近于而接近于1；3、输出电阻、输出电阻KCL:I=IRE Ib Ib 其中：IRE=Uo RE Rbe+(RB/RS)Ib=Uo整理得：=+Uo I RE Rbe+(RB/RS)11+Ro1RE/Rbe+(RB/RS)1+Ro=I=(1+)()Uo REUo Rbe+(RB/RS)IbUoRLRbeIbRERS+-USRBIeIcRiRi/IRo方法：加压求流（内部电源置零）方法：加压求流（内部电源置零）Ro=Uo IIRE四、射极输出器的特点及用途四、射极输出器的特点及用途1、特点（1）输入电阻高输入电阻高；（几十千欧 几百千欧）（2）输出电阻低输出电阻低；（几十欧 几百欧）（3）无电压放大作用，但可放大电流和功率无电压放大作用，但可放大电流和功率。2、用途（1）可用作多级放大器的输入级输入级，以减轻信号源负担，同时 提高对信号的获取能力；（2）可用作多级放大器的输出级输出级，以提高带负载的能力；（3）可用作多级放大器的中间级中间级，隔离前后级之间的影响，利用输入电阻高输出电阻低的特点来做阻抗变换；2.4共基极放大电路1.电路组成结构：Rc集电极电阻Rb1、Rb2为基极分压偏置电阻usuoRcRb1Rb2CbC1+Vcc+_+_C2Re2.静态工作点分析：静态工作点分析：l直流通路：Rb1Rb2ReRc+VCCcb VB =RB2 /(RB1+RB2)VCC V VCEQCEQ=V=VCCCC-I-IC CR RC C-I-IE ER RE EVVCCCC-I-IC C（R RC C+R+RE E）IB =IC /3.动态分析动态分析l图(5)所示电路,用微变等效电路法分析它的Au、Ai、rO、ril其等效电路为：如图（6）所示（1）电压放大倍数Au因为：Uo=-IbRLRL=Rc/RLUi=-brbe所以:Au=RL/rbel（2）电流放大倍数Ai因为：o=ci=el所以：Ai=c/e=al（3）输入电阻ri因为：ri=Re/rilri=rbe/(1+)所以:ri=Re/rbe/(1+)l(4)输出电阻ro当Us=0时,Ib=0,Ib=0因此:ro=Rcl小结：通过上面的学习，我们可以发现，放大电路共发射极时，Ai和Au都比较大，但是输出电压和输入电压的相位相反；共集电极时，Ai比较大，但是Au较小，输出电压与输入电压同相，并且具有跟随关系，它可作为输入级，输出级或起隔离作用的中间级；共基极时，Ai较小，Au较大，输出电压与输入电压同相，多用于宽频带放大等。2.6放大电路的频率特性l一、频率特性简述一、频率特性简述（1）由于放大电路中存在电抗元件C，因此它对不同频率呈现的阻抗不同，所以放大电路对不同频率成分的放大倍数和相位移不同。放大倍数与频率的关系称为幅频关系幅频关系；相位与频率的关系称为相频关系相频关系。放大电路工作在中频区中频区时，电压的放大倍数基本不随频率变化，保持一常数。低频区低频区：当放大倍数下降到中频区放大倍数的0.707倍时,我们称此时的频率为下限频率fl.放大器工作在此区时，所呈现的容抗增大，因此放大倍数下降，同时输出电压与输入电压之间产生附加相移。高频区高频区：高频区时的放大倍数也下降。因为放大器工作在高频区时，电路的容抗变小，频率上升时，使加至放大电路输入信号减小，从而使放大倍数下降。（2）通频带宽通频带宽：上、下限频率之差，既是通频带宽。它是表征放大电路对不同频率的输入信号的响应能力。它定义为：（3）截止频率截止频率：确定原则是：某电容所确定的截止频率，与该电容所在回路的时常数呈下述关系：二、多级放大电路的频率特性：二、多级放大电路的频率特性：（1）多级放大电路通频宽）多级放大电路通频宽多级放大电路的频宽窄于单级放大电路的频宽。它的上限频率小于单级放大器的上限频率；下限频率大与单级放大器的下限频率。（2）上、下限频率的计算）上、下限频率的计算上限频率满足关系式：下限频率满足关系是：2.7多级放大电路多级放大电路重点：多级放大电路的组成及有关概念重点：多级放大电路的组成及有关概念一一.多级放大电路组成方框图多级放大电路组成方框图输输入入级级：因因直直接接连连接接信信号号源源，要要求求它它输输入入电电阻阻高高一一些。并有一定电压放大能力些。并有一定电压放大能力多级放大器作用：多级放大器作用：将微弱信号放大到将微弱信号放大到足以推动负载工作足以推动负载工作中间级：主要任务是电压放大。根据需要可以是多级中间级：主要任务是电压放大。根据需要可以是多级的电压放大电路，将微弱的输入电压放大到足够大的电压放大电路，将微弱的输入电压放大到足够大。输出级：功率放大，向负载输出足够大的功率。输出级：功率放大，向负载输出足够大的功率。二二.级间耦合方式级间耦合方式耦合：两个单级放大电路之间的连接耦合：两个单级放大电路之间的连接1.1.阻容耦合：阻容耦合：级间通过耦合电容与下级输入电阻连接级间通过耦合电容与下级输入电阻连接特点：特点：各级的静态工作点相各级的静态工作点相互没有影响，因而各互没有影响，因而各级放大电路的静态工级放大电路的静态工作点可以单独计算。作点可以单独计算。只能放大交流信号。只能放大交流信号。+UCCRB11RB21RC1RE1CE1+C2Uo1RS+-USUi1C1+阻容耦合多级放大器阻容耦合多级放大器RB12RB22RC2RE2CE2+C3Uo+Ui2=两级之间通过前级的耦合电容连接起来，各级静态分析互不影响；两级之间通过前级的耦合电容连接起来，各级静态分析互不影响；前级的输出电压作为后级的输入电压；前级的输出电压作为后级的输入电压；后级的输入电阻是前级的负载电阻后级的输入电阻是前级的负载电阻；整个多级放大电路的输入电阻为整个多级放大电路的输入电阻为第一级（输入级）的输入电阻第一级（输入级）的输入电阻；整个多级放大电路的输出电阻为整个多级放大电路的输出电阻为最后一级（输出级）的输出电阻最后一级（输出级）的输出电阻；整个多级放大电路的电压放大倍数为整个多级放大电路的电压放大倍数为各级电压放大倍数的连乘各级电压放大倍数的连乘；RLV1V22.2.直接耦合：不经电抗元件直接耦合：不经电抗元件,前后级直接连接起来前后级直接连接起来特点：特点：各各级级静静态态工工作作点点相相互互牵牵制制，使使静静态态工工作点调整发生困难；作点调整发生困难；不不仅仅能能放放大大交交流流信信号号，也也能能放放大大直直流流或或缓缓慢慢变变化化的的信信号号，应用广泛；应用广泛；集成电路中因无法制作大容量的电容而必须采用集成电路中因无法制作大容量的电容而必须采用直接直接耦合电路；耦合电路；频率响应特性较好。频率响应特性较好。3.3.变压器变压器耦合：通过变压器实现耦合：通过变压器实现级间耦合级间耦合特点：能特点：能隔断直流量、传输交流信号；隔断直流量、传输交流信号；容易实现阻容易实现阻抗匹配，使负载获得足够的输出功率抗匹配，使负载获得足够的输出功率。变压器比较笨重、体积大、成本高、又无法集成化，变压器比较笨重、体积大、成本高、又无法集成化，只有特殊需要时，例如利用变压器进行阻抗变换时只有特殊需要时，例如利用变压器进行阻抗变换时才采用。才采用。三三.多级放大器的放大倍数、输入电阻及输出电阻多级放大器的放大倍数、输入电阻及输出电阻总的电压放大倍数将为各级放大倍数的乘积总的电压放大倍数将为各级放大倍数的乘积注意：注意：计算每一级的电压放大倍数时要把后一级的计算每一级的电压放大倍数时要把后一级的输入电阻作为前一级的负载电阻。输入电阻作为前一级的负载电阻。第一级的输入电阻即为整个多级放大器的输入电阻；第一级的输入电阻即为整个多级放大器的输入电阻；最后一级的输出电阻即为整个多级放大器的输出电阻最后一级的输出电阻即为整个多级放大器的输出电阻分析原则：分析原则：例例2.62.6单级放大电路如图单级放大电路如图（a a）所示，）所示，R Ri1i1=10k=10k，R RO1O1=5.1k=5.1k，不接负载时，不接负载时A AV1V1=-22=-22；第二级放大电路；第二级放大电路R Ri2i2=1.4k=1.4k，R RO2O2=3k=3k，不接负载时，不接负载时A AV2V2=-70=-70。如果组。如果组成如图（成如图（b b）所示的两级放大器，估算两级放大器的）所示的两级放大器，估算两级放大器的A AV V、R Ri i、和、和R RO O。解：题目给出的两个单级放大器的电压放大倍数都是空解：题目给出的两个单级放大器的电压放大倍数都是空载时的，当两个单级放大器级联成两级放大器时，第一载时的，当两个单级放大器级联成两级放大器时，第一级放大器相当于接了一个负载，这个负载就是第二级输级放大器相当于接了一个负载，这个负载就是第二级输入电阻。这样当两级相连时，第一级输出电压要下降入电阻。这样当两级相连时，第一级输出电压要下降故第一级电压放大倍数也要下降故第一级电压放大倍数也要下降两级电压两级电压放大倍数放大倍数两级输入电阻两级输入电阻R Ri i=R=Ri1i1=10k=10k两级输出电阻两级输出电阻R RO O=R=RO2O2=3k=3k四四.放大倍数的分贝表示法放大倍数的分贝表示法课堂练习课堂练习 某三级电压放大器某三级电压放大器A AV1V1=10=10、A AV2V2=100=100、A AV3V3=10=10，试求总的电压放大倍数试求总的电压放大倍数A AV V，并用分贝，并用分贝（dBdB）表示）表示解：解：A AV V=A=AV1V1A AV2V2A AV3V3=1010010=10=1010010=104 4（倍）（倍）A AV V(dB)=20lg10(dB)=20lg104 4=80(dB)=80(dB)第三章第三章直接耦合放大电路和直接耦合放大电路和集成运算放大器集成运算放大器第一节直接耦合放大电路第二节差动放大电路第三节集成运算放大器2、零点漂移、零点漂移 ui=0,输出电压偏离静态值上下波动的现象称为零点漂移。零点漂移主要由温度变化产生，称为温漂温漂。零点漂移的逐级放大以及影响。Ui1第一节第一节 直接耦合放大器直接耦合放大器RBRC1RE1RC2V1V2V3Uo+UCCR直接耦合放大器存在两个特殊问题直接耦合放大器存在两个特殊问题1、各级静态工作点相互影响、各级静态工作点相互影响Ui1=0tUo第二节第二节 差动放大器差动放大器一、差动放大电路一、差动放大电路V1V2uoui1ui2RERCRCC1C2E+UCC-UCC2、静态时(ui1=ui1=0)的特点：（1）VC1=VC2；（2）uo=0；1、电路特点：（1）理想对称电路；（2）共用射极电阻RE；（3）两输入端、两输出端；12AD1uo1 ui1-ui2uo12ui1uo1-uo2ui1-ui22uo12ui1V1V2uoui1ui2RERCRCC1C2E+UCC-UCCui二、差模输入与共模输入二、差模输入与共模输入、差模差模输入、共模共模输入(1)、差模信号差模信号：一对大小相等，极性相反的信号。uo1uo2(2)、双端输出时的电压放大倍数双端输出时的电压放大倍数AD=AD1（3）单端输出时的电压放大倍数单端输出时的电压放大倍数AD=(1)、共模信号共模信号：一对大小相等，极性相同的信号；(2)、双端输出时双端