g半导体分立器件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,(1-,#,),(1-,1,),概 述,电子技术：,研究电子器件、电子电路和 系统及其应用的技术。,电子技术,模拟电子技术,数字电子技术,(1-,2,),模拟信号,：,在时间上和数值上具有连续变化的特点；,t,数字信号：,在时间上和数值上,是离散的，突变。等,矩形波,t,尖顶波,t,(1-,3,),第一章,半导体分立器件及其基本电路,1.1,半导体的基本知识,与,PN,结,1.2,半导体二极管,及其应用电路,1.3,放大电路的基本概念及其性 能指标,1.4,三极管,及其放大电路,1.6,多级放大电路,(1-,4,),1.1.1,导体、半导体和绝缘体,导体：,自然界中很容易导电的物质称为,导体,，金属一般都是导体。,绝缘体：,有的物质几乎不导电，称为,绝缘体,，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。,半导体：,另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为,半导体,，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。,1.1,半导体的基本知识与,PN,结,(1-,5,),半导体,的导电具有不同于其它物质的特点。,当受外界热和光的作用时，它的导电能,力明显变化。,往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使,它的导电能力明显改变。,外激发控制,掺杂质控制,结构：半导体,晶体,。,导电性：导电可控性,(1-,6,),1.,本征半导体,本征半导体的结构特点,:,Ge,Si,现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。,本征半导体：,完全纯净的、结构完整的半导体晶体。,(1-,7,),硅和锗的共价键结构,共价键,共,用电子对,+4,+4,+4,+4,+4,表示除去价电子后的原子,共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为,束缚电子,，,(1-,8,),+4,+4,+4,+4,自由电子,空穴,束缚电子,(1-,9,),半导体的导电机理,+4,+4,+4,+4,空穴吸引附近的电子来填补，这样的结果相当于空穴的迁移，而空穴的迁移相当于正电荷的移动，因此可以认为空穴是载流子。,自由电子,和,空穴称为,半导体载流子。,(1-,10,),(1-,11,),3.,光敏性、热敏性，载流子的浓度越高。本征半导体的导电能力越强，这是半导体的一大特点。,2.,本征半导体的导电能力取决于自由电子、空穴,(,载流子,),的浓度。,1.,本征半导体中电流,(,载流子移动,),由两部分组成：,(1),自由电子移动产生的电流。,(2),空穴移动产生的电流。,本征半导体的导电机理,总结,(1-,12,),2.,杂质半导体,在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。,硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷（或锑,ti,）,自由电子浓度远大于空穴浓度。,自由电子,称为,多数载流子,（,多子,），,空穴,称为,少数载流子,（,少子,）。,在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼（或铟,yin,）,空穴是多子，电子是少子,。,N,型半导体,（电子型半导体）,P,型半导体,（空穴型半导体）,掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，称为电子半导体或,N,型半导体。,掺入五价元素,Si,Si,Si,Si,p+,多余电子,磷原子,在常温下即可变为自由电子,失去一个电子变为正离子,在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）,形成杂质半导体。,在,N,型半导体中,自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。,掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称为空穴半导体或,P,型半导体。,掺入三价元素,Si,Si,Si,Si,在,P,型半导体中,空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。,B,硼原子,接受一个电子变为负离子,空穴,(1-,15,),一,.,PN,结的形成,在同一片半导体基片上，分别制造,P,型半导体和,N,型半导体，经过载流子的,运移,，在它们的交界面处就形成的空间电荷区就为,PN,结。,1.12,PN,结及其单向导电性,扩散运动,:,物质从浓度高的地方向浓度低的地方运动,即由于浓度差产生的运动,.,漂移运动,:,在电场力作用下,少数载流子的运动,.,(1-,16,),二,.,PN,结的单向导电性,PN,结外加上正向电压,(,正向偏置,):,PN,结外加反向电压,(,反向偏置,):,P,区加正电压、,N,区加负电压。,P,区加负电压、,N,区加正电压。,(1-,17,),PN,结外加上正向电压,(,正向偏置,),(1-,18,),PN,结外加上反向电压,(,反向偏置,),(1-,19,),PN,结具有单向导电性定义,1.,当,PN,结外加正向电压时，有较大的正向电流,呈现一低电阻特性,PN,结导通；,2.,当,PN,结外加反向电压时，电流很小，呈现一高电阻特性，,PN,结截止。,(1-,20,),半导体二极管图片,1.2,半导体二极管,及其应用电路,(1-,21,),(1-,22,),(1-,23,),一、基本结构,PN,结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。,(1),点接触型二极管,(2),面接触型二极管,P,N,二极管的电路符号：,(a),点接触型,(b),面接触型,正,(,阳,),极,负,(,阴,),极,+,-,(1-,24,),二、伏安特性,U,I,死区电压 硅管,0.5V,锗管0,.1V,。,导通压降,:,硅管,0.60.7V,锗管,0.2,0.3V,。,反向击穿电压,U,BR,(1-,25,),三、主要参数,1.,最大整流电流,I,FM,二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。,2.,反向击穿电压,U,BR,二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。,(1-,26,),指管子不被反向击穿所允许外加的电压。一般手册上给出的,U,DRM,约为击穿电压的一半。,3.,最高反向工作电压,U,DRM,(1-,27,),4.,最大反向电流,I,RM,：,管子在常温下承受最高反向工作电压,U,DRM,时的反向饱和电流，其值愈小，则管子的单向导电性愈好。由于温度增加，,I,RM,会急剧增加，所以在使用二极管时,要注意温度的影响。,(1-,28,),四,.,二极管的模型,1.,理想模型,:,具有这种理想特性的二极管也叫做理想二极管。即：二极管在正向导通时,相当于开关闭和，死区电压,=0,，正向压降,=0,，,二极管反向截止时,相当于开关断开。,等效电路,(1-,29,),2.,恒压降模型,.,二极管在正向导通时，其管压降为恒定值，硅管的管压降约为,0.6-0.7V,，锗管的管压降约为,0.2-0.3V,。,等效电路,反向截止,(1-,30,),D,6V,12V,3k,B,A,U,AB,+,电路如图，求：,U,AB,1.2.2,二极管应用电路,(1-,31,),二极管电路分析举例,定量分析：,判断二极管的工作状态,导通截止,分析方法：,将二极管断开，分析二极管两端电位,的高低或所加电压,U,D,的正负。,若,V,阳,V,阴,或,U,D,为正,(,正向偏置,),，二极管导通,若,V,阳,V,阴,二极管导通,若忽略管压降，二极管可看作短路，,U,AB,=,6V,否则，,U,AB,低于,6V,一个管压降，为,6.3,或,6.7V,例,1,：,取,B,点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。,D,6V,12V,3k,B,A,U,AB,+,(1-,33,),u,i,8V,，二极管导通，可看作短路,u,o,=8V,u,i,8V,，二极管截止，可看作开路,u,o,=,u,i,已知：,二极管是理想的，试画出,u,o,波形。,8V,例：,u,i,18V,参考点,二极管阴极电位为,8 V,D,8V,R,u,o,u,i,+,+,(1-,34,),R,L,u,i,u,o,u,i,u,o,t,t,二极管的应用电路,2,：,二极管半波整流,(1-,35,),1.,稳压二极管,U,I,I,Z,I,Zmax,U,Z,I,Z,稳压误差,曲线越陡，电压越稳定。,+,-,U,Z,动态电阻：,r,z,越小，稳压性能越好。,1.2.3,特殊二极管,(1-,36,),（,4,）,稳定电流,I,Z,（,5,）最大允许功耗,稳压二极管的参数,:,（,1,）,稳定电压,U,Z,（,2,）,电压温度系数,U,（,%/,）,稳压值受温度变化影响的的系数。,（,3,）动态电阻,(1-,37,),稳压二极管的稳压原理,:,输入变化时,:,I,Z,U,I,I,Z,I,Zmax,U,Z,U,Z,负载变化时,:,R,作用,?,i,R,u,o,i,Z,D,Z,R,i,L,u,i,R,L,(1-,38,),负载电阻,。,要求,当输入电压由正常值发生,20%,波动时，负载电压基本不变。,稳压二极管的应用举例,:,u,o,i,Z,D,Z,R,i,L,i,u,i,R,L,稳压管的技术参数,:,解：令输入电压达到上限时，流过稳压管的电流为,I,z,max,。,求：,电阻,R,和输入电压,u,i,的正常值。,方程,1,(1-,39,),令输入电压降到下限时，流过稳压管的电流为,I,z,min,。,方程,2,u,o,i,Z,D,Z,R,i,L,i,u,i,R,L,联立方程,1,、,2,，可解得：,(1-,40,),2.,发光二极管,有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，目前的发光管可以发出从红外光到可见波段的光，它的电特性与一般二极管类似。,阳极,阴极,(1-,41,),3.,光电二极管,反向电流随光照强度的增加而上升。,I,U,照度增加,阳极,阴极,(1-,42,),小结：,2.,二极管的应用分析。,3.,稳压管的应用特点。特殊二极管,1,.,半导体的基本知识与,PN,结,(1-,43,),1.,基本结构,B,E,C,N,N,P,基极,发射极,集电极,NPN,型,P,N,P,集电极,基极,发射极,B,C,E,PNP,型,1.4,三极管及其放大电路,1.4.1,三极管,(1-,44,),B,E,C,N,N,P,基极,发射极,集电极,基区：较薄，掺杂浓度低,集电区：面积较大,发射区：掺,杂浓度较高,(1-,45,),B,E,C,N,N,P,基极,发射极,集电极,发射结,集电结,(1-,46,),B,E,C,I,B,I,E,I,C,NPN,型三极管,B,E,C,I,B,I,E,I,C,PNP,型三极管,三极管的符号,1.4.2,电流分配和放大原理,1.,三极管放大的外部条件,B,E,C,N,N,P,E,B,R,B,E,C,R,C,发射结正偏、集电结反偏,PNP,发射结正偏,V,B,V,E,集电结反偏,V,C,V,E,集电结反偏,V,C,V,B,I,B,I,C,I,E,2.,各电极电流关系及电流放大作用,I,B,(mA),I,C,(mA),I,E,(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,结论,:,1,）三电极电流关系,I,E,=,I,B,+,I,C,2,）,I,C,I,B,，,I,C,I,E,3,）,I,C,I,B,把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特性称为晶体管的电流放大作用。,实质,:,用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化,。,(1-,49,),小结：,1.,二极管的应用分析。,2.,稳压管的应用特点。特殊二极管,(1-,50,),小结：,三极管的基本结构：结构,分类，,三极管放大的条件。,内部,:,发射区掺杂高，基区薄掺杂低，集电区面积大。,外部,:,发射结正偏、集电结反偏,三极管的特性曲线、主要参数,(1-,51,),发射极是输入回路、输出回路的公共端,共发射极电路,输入回路,输出回路,测量晶体管特性的实验线路,I,C,E,B,mA,A,V,U,CE,U,BE,R,B,I,B,E,C,V,+,+,+,+,1.4.3,特性曲线,输入特性,特点,:,非线性,死区电压：硅管,0.5,V,，锗管,0.1,V,。,正常工作时发射结电压：,NPN,型硅管,U,BE,0.60.7V,PNP,型锗管,U,BE,0.2 0.3V,I,B,(,A),U,BE,(V),20,40,60,80,0.4,0.8,U,CE,1V,O,(1-,53,),U,CE,1V,I,B,(,A),U,BE,(V),20,40,60,80,0.4,0.8,U,CE,=0V,U,CE,=0.5V,2.,输出特性,I,B,=0,20,A,40,A,60,A,80,A,100,A,3,6,I,C,(,m,A ),1,2,3,4,U,CE,(V),9,12,O,放大区,输出特性曲线通常分三个工作区：,(1),放大区,在放大区有,I,C,=,I,B,，也,称为线性区，具有恒流特性。,在放大区，,发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏置，晶体管工作于放大状态。,(1-,55,),I,B,=0,20,A,40,A,60,A,80,A,100,A,3,6,I,C,(,m,A ),1,2,3,4,U,CE,(V),9,12,O,（,2,）截止区,I,B,0,以下区域为,截止区，有,I,C,0,。,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。,饱和区,截止区,（,3,）饱和区,当,U,CE,U,BE,时,，,晶体管工作于饱和状态。,在饱和区，,I,B,I,C,，,发射结处于正向偏置，,集电结也处于正,偏。,深度饱和时，,硅管,U,CES,0.3V,，,锗管,U,CES,0.1V,。,临界饱和、饱和状态,1.4.4,主要参数,1.,电流放大系数,，,直流电流放大系数,交流电流放大系数,表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。,注意：,和,的含义不同，但在特性曲线近于平行等距的情况下，两者数值接近。,常用晶体管的,值在,20 200,之间。,(1-,57,),例：在,U,CE,=6 V,时，在,Q,1,点,I,B,=40,A,I,C,=1.5mA,；,在,Q,2,点,I,B,=60 A,I,C,=2.3mA,。求：电流放大系数,在以后的计算中，一般作近似处理：,=,。,I,B,=0,20,A,40,A,60,A,80,A,100,A,3,6,I,C,(,m,A ),1,2,3,4,U,CE,(V),9,12,0,Q,1,Q,2,在,Q,1,点，有,由,Q,1,和,Q,2,点，得,(1-,58,),2.,集,-,基极反向截止,(,饱和,),电流,I,CBO,I,CBO,是由少数载流子的漂移运动所形成的电流，受温度的影响大。,温度,I,CBO,I,CBO,A,+,E,C,3.,集,-,射极反向截止,(,饱和,),电流,(,穿透电流,),I,CEO,A,I,CEO,I,B,=0,+,I,CEO,受温度的影响大。,温度,I,CEO,，,所以,I,C,也相应增加。,三极管的温度特性较差。,I,CEO,=(1+,)I,CBO,(1-,59,),4.,集电极最大允许电流,I,CM,5.,集,-,射极反向击穿电压,U,(BR)CEO,6.,集电极最大允许耗散功耗,P,CM,P,CM,取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温升过高会烧坏三极管。,P,C,P,CM,=,I,C,U,CE,硅,管允许结温约为,150,C,，,锗,管约为,70,90,C,。,三个极限参数,(1-,60,),I,C,U,CE,=P,CM,I,CM,U,(BR)CEO,安全工作区,由三个极限参数可画出三极管的安全工作区,I,C,U,CE,O,(1-,61,),5,.,复合三极管,(a),即,:,=,1,2,(1-,62,),(b),(1-,63,),光电三极管和光电耦合器,光电耦合器的特点,:,输入端与输出端在电气上是绝缘的,.,(1-,64,),三极管放大电路有三种形式,共射放大器,共基放大器,共集放大器,以共射放大器为例讲解工作原理,1.4.2,共发射极放大电路,(1-,65,),3,、元件选择要使信号不失真地放大。,放大电路的组成原则：,1,、有直流电源，保证,E,结正偏，,C,结反偏。,2,、元件安排要保证信号传输，即信号能从输入,端加到三极管上（有信号输入回路），经放大,后从输出端输出（有输出回路）。,一、共射极放大电路组成,(1-,66,),一,、基本放大电路的组成,基本放大电路各元件作用,晶体管,T,-,放大元件,i,C,=,i,B,。要保证集电结反偏,发射结正偏,使晶体管工作在放大区。,基极电源,E,B,与基极电阻,R,B,-,使发射结 处于正偏，并提供大小适当的基极电流。,共发射极基本电路,E,C,R,S,e,s,R,B,E,B,R,C,C,1,C,2,T,+,+,+,R,L,+,+,u,i,+,u,o,+,+,+,u,BE,u,CE,i,C,i,B,i,E,(1-,67,),一,、,基本放大电路的组成,集电极电源,E,C,-,为电路提供能量。并保证集电结反偏。,集电极电阻,R,C,-,将变化的电流转变为变化的电压。,耦合电容,C,1,、,C,2,-,隔离输入、输出与放大电路直流的联系，同时使信号顺利输入、输出。,信号源,负载,共发射极基本电路,E,C,R,S,e,s,R,B,E,B,R,C,C,1,C,2,T,+,+,+,R,L,+,+,u,i,+,u,o,+,+,+,u,BE,u,CE,i,C,i,B,i,E,(1-,68,),一、,基本放大电路的组成,单电源供电时常用的画法,共发射极基本电路,+U,CC,R,S,e,s,R,B,R,C,C,1,C,2,T,+,+,+,R,L,u,i,+,u,o,+,+,+,u,BE,u,CE,i,C,i,B,i,E,E,C,R,S,e,s,R,B,E,B,R,C,C,1,C,2,T,+,+,+,R,L,+,+,u,i,+,u,o,+,+,+,u,BE,u,CE,i,C,i,B,i,E,(1-,69,),放大电路的分析,放大电路分析,静态分析,动态分析,估算法,图解法,微变等效电路法,图解法,(1-,70,),二、共射放大电路的静态分析,U,BE,I,B,I,C,U,CE,无输入信号,(,u,i,=0),时,:,u,o,=,0,u,BE,=,U,BE,u,CE,=,U,CE,+,U,CC,R,B,R,C,C,1,C,2,T,+,+,u,i,+,u,o,+,+,+,u,BE,u,CE,i,C,i,B,i,E,u,BE,t,O,i,B,t,O,i,C,t,O,u,CE,t,O,(1-,71,),I,C,U,CE,O,I,B,U,BE,O,结论：,无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的,电压和电流,:,I,B,、,U,BE,和,I,C,、,U,CE,。,(,I,B,、,U,BE,),和,(,I,C,、,U,CE,),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,。,Q,I,B,U,BE,Q,U,CE,I,C,(1-,72,),对交流输入信号为零，只有直流信号（,V,CC,）,开路,开路,+,V,CC,R,B,R,C,C,1,C,2,T,直流通道,+V,CC,R,B,R,C,(1-,73,),（,1,）根据直流通道估算,I,B,I,B,U,BE,R,B,称为,偏置电阻,，,I,B,称为,偏置电流,。,+,V,CC,直流通道,R,B,R,C,(,一,),静态工作点,-,估算法,(1-,74,),（,2,）根据直流通道估算,U,CE,、,I,C,I,C,U,CE,直流通道,R,B,R,C,Vcc,(1-,75,),例：,用估算法计算静态工作点。,已知：,V,CC,=12V,，,R,C,=4k,，,R,B,=300k,，,=37.5,。,解：,请注意电路中,I,B,和,I,C,的数量级。,+V,CC,R,B,R,C,C,1,C,2,T,+,+,R,L,u,i,+,+,+,u,BE,u,CE,i,C,i,B,i,E,(1-,76,),(,二,),用图解法确定静态值,用作图的方法确定静态值,步骤：,1.,用估算法确定,I,B,2.,由输出特性确定,I,C,和,U,CE,U,CE,=U,CC,I,C,R,C,+,U,CC,R,B,R,C,T,+,+,U,BE,U,CE,I,C,I,B,直流负载线方程,(1-,77,),(,二,),用图解法确定静态值,直流负载线斜率,I,CQ,U,CEQ,U,CC,U,CE,=U,CC,I,C,R,C,U,CE,/V,I,C,/mA,直流负载线,Q,由,I,B,确定的那条输出特性与直流负载线的交点就是,Q,点,O,(1-,78,),U,BE,I,B,无输入信号,(,u,i,=0),时,:,u,o,=0,u,BE,=,U,BE,u,CE,=,U,CE,？,有输入信号,(,u,i,0),时,u,CE,=U,CC,i,C,R,C,u,o,0,u,BE,=,U,BE,+,u,i,u,CE,=,U,CE,+,u,o,I,C,三、,共射放大电路的动态分析,+,U,CC,R,B,R,C,C,1,C,2,T,+,+,u,i,+,u,o,+,+,+,u,BE,u,CE,i,C,i,B,i,E,u,BE,t,O,i,B,t,O,i,C,t,O,u,CE,t,O,u,i,t,O,U,CE,u,o,t,O,(1-,79,),结论：,(1),加上输入信号电压后，各电极电流的大小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了一个交流量，但方向始终不变。,+,集电极电流,直流分量,交流分量,动态分析,i,C,t,O,i,C,t,I,C,O,i,C,t,i,c,O,静态分析,(1-,80,),结论：,(2),若参数选取得当，输出电压可比输入电压大，,即电路具有电压放大作用。,(3),输出电压与输入电压在相位上相差,180,，,即共发射极电路具有反相作用。,u,i,t,O,u,o,t,O,(1-,81,),符号规定,U,A,大写字母、大写下标，表示直流量。,u,A,小写字母、大写下标，表示全量。,u,a,小写字母、小写下标，表示交流分量。,u,A,u,a,全量,交流分量,t,U,A,直流分量,(1-,82,),(,一,),三极管的微变等效电路,(,小信号模型分析法,),(1),输入回路,i,B,u,BE,当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。,u,BE,i,B,对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻,r,be,。,三、动态分析,-,微变等效电路法,(,小信号模型法,),(1-,83,),r,be,的量级从几百欧到几千欧。,对于小功率三极管：,i,b,r,be,b,e,(1-,84,),(2),输出回路,所以：,结论,:,输出端相当于一个受,i,b,控制的电流源。,i,b,c,e,i,C,t,O,U,CE,/V,I,C,/mA,I,C,(1-,85,),u,be,i,b,u,ce,i,c,r,be,i,b,i,b,b,c,e,等效,c,b,e,(3),三极管的微变等效电路,(,小信号模型,),(1-,86,),(,二,),放大电路的,微变等效电路,(,小信号模型,),交流通路的原则,:,*,电容可忽略,以短路代替。,*,直流电源可认为是对地短路。,R,B,R,C,u,i,u,O,R,L,R,S,e,s,+,+,+,短路,短路,对地短路,交流通路,+U,CC,R,S,e,s,R,B,R,C,C,1,C,2,T,+,+,+,R,L,u,i,+,u,o,+,+,+,u,BE,u,CE,i,C,i,B,i,E,(1-,87,),交流通路,R,B,R,C,R,L,u,i,u,o,u,i,r,be,i,b,i,b,i,i,i,c,u,o,R,B,R,C,R,L,b,c,e,(,二,),放大电路的,微变等效电路,(,小信号模型,),(1-,88,),r,be,R,B,R,C,R,L,(,三,),放大电路的性能指标,1.,电压放大倍数,特点：,负载电阻越小，放大倍数越小。,(1-,89,),输入电阻的定义：,是动态电阻。,2.,输入电阻的计算,r,be,R,B,R,C,R,L,电路的输入电阻越大，从信号源取得的信号越大，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。,(1-,90,),对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维宁等效，戴维宁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。,3,输出电阻的计算,(1-,91,),所以：,用加压求流法求输出电阻：,r,be,R,B,R,C,0,0,(1-,92,),动态分析图解法,Q,u,CE,/V,t,t,i,B,/,A,I,B,t,i,C,/mA,I,C,i,B,/,A,u,BE,/V,t,u,BE,/V,U,BE,U,CE,i,C,/mA,u,CE,/V,O,O,O,O,O,O,Q,i,c,Q,1,Q,2,i,b,u,i,u,o,R,L,=,由,u,o,和,u,i,的峰值（或峰峰值）之比可得放大电路的电压放大倍数。,(1-,93,),小结：,+U,CC,R,S,e,s,R,B,R,C,C,1,C,2,T,+,+,+,R,L,u,i,+,u,o,+,+,+,u,BE,u,CE,i,C,i,B,i,E,放大电路,放大电路分析,静态分析,动态分析,估算法,图解法,微变等效电路法,图解法,(1-,94,),静态分析：,直流通道,+V,CC,R,B,R,C,+U,CC,R,S,e,s,R,B,R,C,C,1,C,2,T,+,+,+,R,L,u,i,+,u,o,+,+,+,u,BE,u,CE,i,C,i,B,i,E,I,B,I,C,U,CE,U,BE,(1-,95,),交流通路,R,B,R,C,R,L,u,i,u,o,u,i,r,be,i,b,i,b,i,i,i,c,u,o,R,B,R,C,R,L,b,c,e,动态分析：,r,o,r,be,(1-,96,),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,设置不合适，信号进入截止区或饱和区，则造成非线性失真。,4.,非线性失真及其改善措施,(1-,97,),i,C,u,CE,u,o,可输出的最大不失真信号,选择静态工作点,i,b,(1-,98,),若,Q,设置过高，,晶体管进入饱和区工作，造成饱和失真。,Q,2,u,o,适当减小基极电流可消除失真。,U,CE,Q,u,CE,/V,t,t,i,C,/mA,I,C,i,C,/mA,u,CE,/V,O,O,O,Q,1,(1-,99,),若,Q,设置过低，,晶体管进入截止区工作，造成截止失真。,适当增加基极电流可消除失真。,u,i,u,o,t,i,B,/,A,i,B,/,A,u,BE,/V,t,u,BE,/V,U,BE,O,O,O,Q,Q,u,CE,/V,t,i,C,/mA,u,CE,/V,O,O,U,CE,如果,Q,设置合适，,信号幅值过大,也可产生失真，,减小信号幅值,可消除失真。,(1-,100,),Q,点上移饱和失真,:,注意：对于,PNP,管，由于是负电源供电，失真的表现形式，与,NPN,管正好相反。,3.,波形的失真,由于放大电路的工作点达到了三极管的饱和区而引起的非线性失真。对于,NPN,管，输出电压表现为底部失真。,由于放大电路的工作点达到了三极管的截止区而引起的非线性失真。对于,NPN,管，输出电压表现为顶部失真。,Q,点下移截止失真,:,(1-,101,),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。,5,.,稳定静态工作点,-,射极偏置电路,+V,CC,R,S,e,s,R,B,R,C,C,1,C,2,T,+,+,+,R,L,u,i,+,u,o,+,+,+,u,BE,u,CE,i,C,i,B,i,E,T,I,C,U,BE,I,B,(1-,102,),i,C,u,CE,Q,Q,总的效果是：,温度上升时，输出特性曲线上移，造成,Q,点上移。,1.4.2,分压式,(,射极,),偏置电路,1.,稳定,Q,点的原理,基极电位基本恒定，不随温度变化。,V,B,R,B1,R,C,C,1,C,2,R,B2,C,E,R,E,R,L,I,1,I,2,I,B,+,+,+,+,U,CC,u,i,u,o,+,+,I,C,R,S,e,S,+,(1-,104,),Q,点稳定的过程,V,E,V,B,R,B1,R,C,C,1,C,2,R,B2,C,E,R,E,R,L,I,1,I,2,I,B,+,+,+,+,U,CC,u,i,u,o,+,+,I,C,R,S,e,S,+,T,U,BE,I,B,I,C,V,E,I,C,V,B,固定,R,E,：,温度补偿电阻，负反馈,对直流：,R,E,越大,稳定,Q,点,效果越好；,对交流：,R,E,越大,交流损失越大,为避免交流损失加旁路电容,C,E,。,I,E,1.4.2,分压式,(,射极,),偏置电路,1.,稳定,Q,点的原理,V,B,集电极电流基本恒定，不随温度变化。,R,B1,R,C,C,1,C,2,R,B2,C,E,R,E,R,L,I,1,I,2,I,B,+,+,+,+,U,CC,u,i,u,o,+,+,I,C,R,S,e,S,+,在估算时一般选取：,I,2,=(5 10),I,B,，,V,B,=(5 10),U,BE,，,R,B1,、,R,B2,的阻值一般为几十千欧。,(1-,106,),2.,静态工作点的计算,V,B,R,B1,R,C,C,1,C,2,R,B2,C,E,R,E,R,L,I,1,I,2,I,B,+,+,+,+,U,CC,u,i,u,o,+,+,I,C,R,S,e,S,+,直流通路,(1-,107,),2.,静态工作点的计算,估算法,:,直流通路,(1-,108,),3.,动态分析,对交流：,旁路电容,C,E,将,R,E,短路,，,R,E,不起作用,，,A,u,，,r,i,，,r,o,与固定偏置电路相同,。,旁路电容,R,B1,R,C,C,1,C,2,R,B2,C,E,R,E,R,L,+,+,+,+,U,CC,u,i,u,o,+,+,R,S,e,S,+,r,be,R,B,R,C,R,L,E,B,C,+,-,+,-,+,-,R,S,(1-,109,),R,B1,R,C,C,1,C,2,R,B2,C,E,R,E,R,L,+,+,+,+,U,CC,u,i,u,o,+,+,R,S,e,S,+,去掉,C,E,后的,微变等效电路,短路,对地,短路,如果去掉,C,E,，,A,u,，,r,i,，,r,o,?,r,be,R,B,R,C,R,L,E,B,C,+,-,+,-,+,-,R,S,R,E,(1-,110,),R,B1,R,C,C,1,C,2,R,B2,C,E,R,E,R,L,+,+,+,+,U,CC,u,i,u,o,+,+,R,S,e,S,+,去掉,C,E,后的,微变等效电路,短路,对地,短路,如果去掉,C,E,，,A,u,，,r,i,，,r,o,?,r,be,R,B,R,C,R,L,E,B,C,+,-,+,-,+,-,R,S,R,E,例题,：,解：,图示电路，已知,U,CC,=12V,，,R,B1,=20k,，,R,B2,=10k,，,R,C,=3k,，,R,E,=2k,，,R,L,=3k,，,=50,。试估算静态工作点，并求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻,。画出,微变等效电路,.,（,1,）用估算法计算静态工作点,（,2,）求电压放大倍数,（,3,）求输入电阻和输出电阻,r,be,R,B,R,C,R,L,E,B,C,+,-,+,-,+,-,R,S,（,4,）微变等效电路,(1-,113,),对信号源电压的放大倍数？,信号源,考虑信号源内阻,R,S,时,R,B1,R,C,C,1,C,2,R,B2,C,E,R,E,R,L,+,+,+,+,U,CC,u,i,u,o,+,+,R,S,e,S,+,(1-,114,),R,B,+E,C,C,1,C,2,R,E,R,L,u,i,u,o,1.4,.,.3,射极输出器,u,i,=u,be,+u,o,u,o,(1-,115,),2.,输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称,电压跟随器,。,结论：,R,B,+E,C,C,1,C,2,R,E,R,L,u,i,u,o,u,i,=u,be,+u,o,u,o,1.,(1-,116,),3.,输入电阻大，输出电阻小。,输入电阻较大，作为前一级的负载，对前一级的放大倍数影响较小且取得的信号大。,射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。,R,B,+E,C,C,1,C,2,R,E,R,L,u,i,u,o,r,be,R,E,R,L,R,B,共集电极放大电路,b,e,c,(1-,117,),耦合方式：,直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。,耦合：,即信号的传送。,1.6,多级放大电路,第一级,放大电路,输 入,输 出,第二级,放大电路,第,n,级,放大电路,第,n-,1,级,放大电路,功放级,u,i,u,o,u,o2,u,o1,多级放大电路对耦合电路要求：,1.,静态：保证各级,Q,点设置,2.,动态,:,不失真的传送信号，减少压降损失。,(1-,118,),R,B1,C,1,C,2,R,E1,+,+,+,R,C2,C,3,C,E,+,+,+24V,+,T,1,T2,1M,27k,82k,43k,7.5k,510,10k,阻容耦合多级放大电路,(1-,119,),多级阻容耦合放大器的特点：,(1),后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。,(2),前一级的输出电压是后一级的输入电压。,(3),由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。,(4),总电压放大倍数,=,各级放大倍数的乘积。,(5),总输入电阻,r,i,即为第一级的输入电阻,r,i,1,。,(6),总输出电阻即为最后一级的输出电阻。,(1-,120,),电子技术,第一章,结束,模拟电路部分,