模拟电子技术基础.ppt

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1、模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础第第1 1章章 电子元器件基本知识电子元器件基本知识第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路第第3 3章章 负反馈放大电路负反馈放大电路第第4 4章章 集成运算放大器集成运算放大器下一页模拟电子技术基础模拟电子技术基础第第5 5章章 功率放大电路功率放大电路第第6 6章章 正弦波振荡电路正弦波振荡电路第第7 7章章 直流稳压电源直流稳压电源第第8 8章章 电力电子电路电力电子电路第第9 9章章 Multisim 2001 Multisim 2001 电路仿真软件的应用电路仿真软件的应用上一页第第1 1章章 电子元器件基本知识电子元

2、器件基本知识1.1 1.1 半导体基本知识半导体基本知识1.2 1.2 半导体二极管半导体二极管1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管1.4 1.4 场效应管场效应管1.1 1.1 半导体基本知识半导体基本知识1.1.1 1.1.1 半导体的特点半导体的特点1.1.本征半导体本征半导体 所谓本征半导体就是结构完整的、纯净的不掺杂任何杂质所谓本征半导体就是结构完整的、纯净的不掺杂任何杂质的半导体。的半导体。2.2.自由电子和空穴自由电子和空穴 共价键中的电子不是自由的，不能自由运动。即本征半导共价键中的电子不是自由的，不能自由运动。即本征半导体是不导电的。体是不导电的。 下一页下一页 返回返回

3、1.1 1.1 半导体基本知识半导体基本知识3.3.杂质半导体杂质半导体1 1）N N型半导体型半导体 在本征半导体硅（或锗）中掺入微量五价元素（如磷）在本征半导体硅（或锗）中掺入微量五价元素（如磷）后，就可形成后，就可形成N N型半导体。型半导体。2 2）P P型半导体型半导体 在本征半导体硅（或锗）中掺入微量五价元素（如硼）在本征半导体硅（或锗）中掺入微量五价元素（如硼）后，就可形成后，就可形成P P型半导体。型半导体。上一页上一页 下一页下一页1.1 1.1 半导体基本知识半导体基本知识1.1.2 PN1.1.2 PN结形成与特点结形成与特点1.PN1.PN结的形成结的形成 在一块完整的

4、半导体晶片的两边，通过掺杂工艺分别做成在一块完整的半导体晶片的两边，通过掺杂工艺分别做成P P型半导体和型半导体和N N型半导体，在它们的交界面处将形成一个具有特殊型半导体，在它们的交界面处将形成一个具有特殊性能的带电薄层，这个带点薄层就叫做性能的带电薄层，这个带点薄层就叫做PNPN结。结。2.PN2.PN结的单向导电性结的单向导电性1 1）PNPN结正向偏置结正向偏置 当当PNPN结的结的P P区接电源正极，区接电源正极，N N区接电源负极时，称为给区接电源负极时，称为给PNPN结结上一页上一页 下一页下一页1.1 1.1 半导体基本知识半导体基本知识外加正向偏置电压，简称正偏。外加正向偏置

5、电压，简称正偏。2 2） PNPN结反向偏置结反向偏置 当当PNPN结的结的P P区接电源负极，区接电源负极，N N区接电源正极时，称为给区接电源正极时，称为给PNPN结结外加反向偏置电压，简称反偏。外加反向偏置电压，简称反偏。 由于外加电源产生的电场与由于外加电源产生的电场与PNPN结内电场方向相同，加强了结内电场方向相同，加强了内内电场，使电场，使PNPN结变宽，阻碍了结变宽，阻碍了P P区和区和N N区多数载流子向对方的扩散。区多数载流子向对方的扩散。在外电场作用下，只有少数载流子形成了极为微弱的电流，称在外电场作用下，只有少数载流子形成了极为微弱的电流，称为为反向电流。此时反向电流。此

6、时PNPN结处于反向截止状态。应当指出，反向电流结处于反向截止状态。应当指出，反向电流是是少数载流子由于热激发产生，因而反向电流受温度影响很大。少数载流子由于热激发产生，因而反向电流受温度影响很大。上一页上一页 返回返回1.2 1.2 半导体二极管半导体二极管1.2.1 1.2.1 二极管的结构和类型二极管的结构和类型1.1.结构和符号结构和符号 PNPN结用管壳封装，并在两端引出两根电极引线，便构成了结用管壳封装，并在两端引出两根电极引线，便构成了二极管。二极管是最基本的半导体器件，它广泛应用于整流、二极管。二极管是最基本的半导体器件，它广泛应用于整流、稳稳压、检波和开关等电子技术领域。常见

7、二极管的外形及二极管压、检波和开关等电子技术领域。常见二极管的外形及二极管的的电路符号如电路符号如图图1-61-6所示，三角形表示所示，三角形表示P P区，短线表示区，短线表示N N区。区。 下一页下一页 返回返回图图1-61-6返回返回1.2 1.2 半导体二极管半导体二极管2.2.类型类型 依据不同的分类方法，可对二极管的类型做以下归类：依据不同的分类方法，可对二极管的类型做以下归类：（1 1）按制造材料分：有硅二极管、锗二极管等。）按制造材料分：有硅二极管、锗二极管等。（2 2）按用途分：有整流、稳压、检波、开关等二极管。）按用途分：有整流、稳压、检波、开关等二极管。（3 3）按结构分：

8、有点接触型、面结型和平面型二极管。）按结构分：有点接触型、面结型和平面型二极管。（4 4）按功率分：有大功率、中功率、小功率二极管。）按功率分：有大功率、中功率、小功率二极管。（5 5）按封装形式分：有金属封装和塑料封装二极管。）按封装形式分：有金属封装和塑料封装二极管。 上一页上一页 下一页下一页1.2 1.2 半导体二极管半导体二极管1.2.2 1.2.2 二极管的特性及参数二极管的特性及参数1.1.二极管的单向导电性二极管的单向导电性 半导体二极管的核心其实就是一个半导体二极管的核心其实就是一个PNPN结，二极管的特性就结，二极管的特性就是是PNPN结的特性，即单向导电性。结的特性，即单

9、向导电性。1 1）二极管正向运用）二极管正向运用 二极管的正极接高电位，负极接低电位（即二极管的正极接高电位，负极接低电位（即PNPN结的结的P P区接高区接高电位，电位，N N区接低电位），称为二极管处于正向运用，又称为外加区接低电位），称为二极管处于正向运用，又称为外加正向电压或叫正向偏置。正向电压或叫正向偏置。2 2）二极管反向运用）二极管反向运用 二极管的正极接低电位，负极接高电位（即二极管的正极接低电位，负极接高电位（即PNPN结的结的P P区接低区接低上一页上一页 下一页下一页1.2 1.2 半导体二极管半导体二极管电位，电位，N N区接高电位），称为二极管反向运用，又称为外加反向

10、区接高电位），称为二极管反向运用，又称为外加反向电压或叫反向偏置。此时流过二极管的电流非常小，仅为零点电压或叫反向偏置。此时流过二极管的电流非常小，仅为零点几几AA，而且反向电压增大时，反向电流几乎不变，该电流称为，而且反向电压增大时，反向电流几乎不变，该电流称为反向饱和电流，记为反向饱和电流，记为I IS S，我们称二极管处于截止状态。，我们称二极管处于截止状态。2.2.二极管的反向击穿特性二极管的反向击穿特性 二极管反向应用时，当反向电压超过一定数值时，反向电二极管反向应用时，当反向电压超过一定数值时，反向电流会急剧增加，这种现象称为二极管反向击穿。流会急剧增加，这种现象称为二极管反向击穿

11、。3.3.二极管的温度特性二极管的温度特性上一页上一页 下一页下一页1.2 1.2 半导体二极管半导体二极管 二极管的核心是一个二极管的核心是一个PNPN结，它的导电性能对温度比较敏结，它的导电性能对温度比较敏感，温度对二极管的影响主要有两个方面：一是反向饱和电流感，温度对二极管的影响主要有两个方面：一是反向饱和电流I IS S随温度升高而增大，二是正向压随温度升高而降低。随温度升高而增大，二是正向压随温度升高而降低。4.4.二极管的主要参数二极管的主要参数1 1）最大整流电流）最大整流电流I IF F 最大整流电流最大整流电流I IF F是指二极管长期工作时，所允许通过的最大是指二极管长期工

12、作时，所允许通过的最大正向平均电流。正向平均电流。2 2）反向击穿电压）反向击穿电压U U(BR)(BR) 引起二极管反向击穿的电压。引起二极管反向击穿的电压。上一页上一页 下一页下一页1.2 1.2 半导体二极管半导体二极管3 3）最大反向工作电压）最大反向工作电压U URMRM 实际使用时加在二极管两端的最大反向电压。实际使用时加在二极管两端的最大反向电压。4 4）反向饱和电流）反向饱和电流I IR R 反向饱和电流反向饱和电流I IR R是指在规定的反向电压和室温下所测得的反是指在规定的反向电压和室温下所测得的反向电流值。向电流值。5 5）最高工作频率）最高工作频率f fM M 6 6）

13、直流电阻）直流电阻R RD D 二极管直流电阻二极管直流电阻R RD D指加在二极管两端的直流电压与流过二极指加在二极管两端的直流电压与流过二极管两端的直流电流的比值。管两端的直流电流的比值。上一页上一页 下一页下一页1.2 1.2 半导体二极管半导体二极管1.2.3 1.2.3 二极管的应用电路举例二极管的应用电路举例1.1.整流电路整流电路 所谓整流，就是指把交流电压变成直流电压的过程。所谓整流，就是指把交流电压变成直流电压的过程。2.2.限幅电路限幅电路 如如图图1-111-11（a a）是一个简单限幅电路，理想二极管是一个简单限幅电路，理想二极管D D，限流，限流电阻电阻R R，直流电

14、压，直流电压U U。当输入信号电压。当输入信号电压u ui iUU时，二极管时，二极管D D导通，导通，u u0 0=U=U；当输入信号电压；当输入信号电压u ui iUU；D D截止，视为开路，截止，视为开路，u u0 0=u=ui i，输入、，输入、输出波形如输出波形如图图1-111-11（b b）所示，显然，该电路能把输出信号的最所示，显然，该电路能把输出信号的最高电平限制在某一数值上，称为上限幅电路。高电平限制在某一数值上，称为上限幅电路。上一页上一页 下一页下一页图图1-111-11返回返回1.2 1.2 半导体二极管半导体二极管1.2.4 1.2.4 特殊二极管及应用特殊二极管及应

15、用1.1.稳压二极管稳压二极管1 1）稳压二极管的工作特性）稳压二极管的工作特性 利用二极管的反向击穿特性制成的专用二极管称为稳压二极利用二极管的反向击穿特性制成的专用二极管称为稳压二极管，其工作原理是利用管，其工作原理是利用PNPN结发生反向击穿时，流过二极管的反结发生反向击穿时，流过二极管的反向电流在较大范围内变化而二极管两端电压基本不变这一特点。向电流在较大范围内变化而二极管两端电压基本不变这一特点。2 2）稳压二极管的主要参数）稳压二极管的主要参数（1 1）稳定电压）稳定电压U UZ Z ：稳定电压：稳定电压U UZ Z即反向击穿电压。即反向击穿电压。（2 2）最小稳定电流）最小稳定电

16、流I IZminZmin （3 3）最大稳定电流）最大稳定电流I IZmazZmaz 上一页上一页 下一页下一页1.2 1.2 半导体二极管半导体二极管2.2.发光二极管和电光二极管发光二极管和电光二极管 发光二极管是用砷化镓、磷砷化镓等特殊化合物制成的二发光二极管是用砷化镓、磷砷化镓等特殊化合物制成的二极管，和普通二极管一样，也是由极管，和普通二极管一样，也是由PNPN结构成，同样具有单向导结构成，同样具有单向导电性。但是这种二极管在正向电流通过时，能将电流转换成光电性。但是这种二极管在正向电流通过时，能将电流转换成光能而发光，根据发光波长，分为激光管、红外光管和可见光管。能而发光，根据发光

17、波长，分为激光管、红外光管和可见光管。 光电二极管是将光能装变成电流的器件。光电二极管是将光能装变成电流的器件。3.3.变容二极管变容二极管 变容二极管是指利用变容二极管是指利用PNPN结电容可变原理制成的二极管，它结电容可变原理制成的二极管，它也工作在反向偏置状态，当外加的反向偏置电压大小变化时，也工作在反向偏置状态，当外加的反向偏置电压大小变化时，其结电容随着外加偏压的变化而变化，相当于一个电压控制的其结电容随着外加偏压的变化而变化，相当于一个电压控制的可变电容。可变电容。上一页上一页 返回返回1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管1.3.1 1.3.1 三极管的结构和类型三极管的结构和

18、类型1.1.三极管的结构和电路符合三极管的结构和电路符合 它是由三种不同性质的半导体组合而成，按照半导体的排它是由三种不同性质的半导体组合而成，按照半导体的排列列顺序不同，可将其分成顺序不同，可将其分成NPNNPN型管和型管和PNPPNP型管。型管。2.2.三极管的类型三极管的类型（1 1）按结构类型分：）按结构类型分：NPNNPN型、型、PNPPNP型。型。（2 2）按制作材料分：硅管、锗管。）按制作材料分：硅管、锗管。（3 3）按功率大小分：大、中、小功率管。）按功率大小分：大、中、小功率管。（4 4）按工作频率分：高频管、低频管。）按工作频率分：高频管、低频管。（5 5）按工作状态分：开

19、关管、放大管。）按工作状态分：开关管、放大管。 下一页下一页 返回返回1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管1.3.2 1.3.2 三极管电流分配和放大作用三极管电流分配和放大作用1.1.三极管的工作电压三极管的工作电压 三极管处于放大状态的外部电压条件是：发射结正偏、集三极管处于放大状态的外部电压条件是：发射结正偏、集电结反偏，原理电路如电结反偏，原理电路如图图1-141-14所示。所示。2.2.三极管的电流放大作用三极管的电流放大作用（1 1）NPNNPN型三极管的基极电流和集电极电流流进三极管，而发型三极管的基极电流和集电极电流流进三极管，而发射射上一页上一页 下一页下一页图图1-14

20、1-14返回返回1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管极电流流出三极管（对于极电流流出三极管（对于PNPPNP型三极管则正好相反）。型三极管则正好相反）。（2 2）三极管的电流符号基尔霍夫结点电流关系，称为三极管的）三极管的电流符号基尔霍夫结点电流关系，称为三极管的电流分配关系。电流分配关系。（3 3）微小的基极电流变化引起了集电极电流几十乃至上百倍的）微小的基极电流变化引起了集电极电流几十乃至上百倍的变化，这就是三极管的电流控制作用，激流电流变化，这就是三极管的电流控制作用，激流电流I IB B对集电极电流对集电极电流I IC C的控制作用，也称为三极管的电流放大作用。因此半导体三极的控制

21、作用，也称为三极管的电流放大作用。因此半导体三极管是一种电流控制型器件。管是一种电流控制型器件。上一上一页页 下一页下一页1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管1.3.3 1.3.3 三极管的特征曲线三极管的特征曲线 三极管的特征曲线是指三极管各级间电压和电流之间的关三极管的特征曲线是指三极管各级间电压和电流之间的关系曲线。特性曲线是用来描述各级电流与电压的关系，是分析系曲线。特性曲线是用来描述各级电流与电压的关系，是分析三极管电路的基础。三极管电路的基础。1.1.输入特性曲线输入特性曲线 共射极输入特性曲线所描述的是加在基极与发射极之间的共射极输入特性曲线所描述的是加在基极与发射极之间的电

22、压电压u uBEBE和与之对应的基极电流和与之对应的基极电流i iB B的关系。的关系。2.2.输出特性曲线输出特性曲线 输出特性曲线所描述的是加在发射极与集电极之间的电压输出特性曲线所描述的是加在发射极与集电极之间的电压u uCECE和与之对应的集电极电流和与之对应的集电极电流i iC C的关系。的关系。上一页上一页 下一页下一页1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管1.3.4 1.3.4 三极管的主要参数三极管的主要参数1 1）电流放大系数）电流放大系数 =I=IC C/I/IB B2 2）极间反向电流）极间反向电流 反向饱和电流反向饱和电流I ICBOCBO 穿透电流穿透电流I ICE

23、OCEO 3 3）极限参数）极限参数（1 1）反向击穿电压）反向击穿电压U U(BR)CBO(BR)CBO：发射极开路，集电极：发射极开路，集电极- -基极之间的反向击穿电压。基极之间的反向击穿电压。上一页上一页 下一页下一页1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管U U(BR)EBO(BR)EBO：集电极开路，基极：集电极开路，基极- -发射极之间的反向击穿电压。发射极之间的反向击穿电压。U U(BR)CEO(BR)CEO：基极开路，集电极：基极开路，集电极- -发射极之间的反向击穿电压。发射极之间的反向击穿电压。U U(BR)CBR(BR)CBR：基极与发射极之间接电阻，集电极：基极与发射

24、极之间接电阻，集电极- -发射极之间的反向发射极之间的反向击穿电压。击穿电压。U U(BR)CES(BR)CES：基极与发射极之间短路，集电极：基极与发射极之间短路，集电极- -发射极之间的反向击发射极之间的反向击穿电压。穿电压。（2 2）集电极最大允许电流）集电极最大允许电流I ICMCM （3 3）集电极最大允许耗散功率）集电极最大允许耗散功率P PCMCM 上一上一页页 下一页下一页1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管1.3.5 1.3.5 复合三极管复合三极管 在放大电路中，有时单只三极管难以满足某些方面的特殊在放大电路中，有时单只三极管难以满足某些方面的特殊要求，通常把两个或两个

25、以上三极管按一定方式连接成一个电要求，通常把两个或两个以上三极管按一定方式连接成一个电路来达到所要求的参数，这个电路可以等效的看成一只参数特路来达到所要求的参数，这个电路可以等效的看成一只参数特别的管子，称为复合管。复合管又称达林顿管。别的管子，称为复合管。复合管又称达林顿管。1.1.两只同类型（两只同类型（NPNNPN或或PNPPNP）三极管组成的复合管）三极管组成的复合管 图图1-201-20（a a）是由两只是由两只NPNNPN（或（或PNPPNP）型三极管构成的复合管）型三极管构成的复合管电路，根据电流的流向，这个电路可以等效成电路，根据电流的流向，这个电路可以等效成图图1-201-2

26、0（b b）所示所示的一只特殊参数的的一只特殊参数的NPNNPN型三极管型三极管T T。2.2.两只不同类型（两只不同类型（NPNNPN或或PNPPNP）三极管组成的复合管）三极管组成的复合管上一页上一页 返回返回图图1-201-20返回返回1.4 1.4 场效应管场效应管1.4.1 1.4.1 绝缘栅型场效应管的原理和特性绝缘栅型场效应管的原理和特性 晶体三极管是利用输入电流控制输出电流的半导体器件，晶体三极管是利用输入电流控制输出电流的半导体器件，称为电流控制型器件。场效应管是利用电场效应来控制输出电称为电流控制型器件。场效应管是利用电场效应来控制输出电流的半导体器件。场效应管具有输入电阻

27、高、噪声小、热稳定流的半导体器件。场效应管具有输入电阻高、噪声小、热稳定性高、抗干扰能力强和制作工艺简单等优点，在现代的各种集性高、抗干扰能力强和制作工艺简单等优点，在现代的各种集成电路中得到广泛的应用。成电路中得到广泛的应用。1.1.增强型绝缘栅型场效应管的结构和符号增强型绝缘栅型场效应管的结构和符号2.2.增强型绝缘栅型场效应管的工作原理增强型绝缘栅型场效应管的工作原理 下一页下一页 返回返回1.4 1.4 场效应管场效应管3.N3.N沟道增强型绝缘栅型场效应管的特性曲线沟道增强型绝缘栅型场效应管的特性曲线1 1）输出特性曲线）输出特性曲线 U UGSGS越大，半导体表面的电场就越强，形成

28、导电沟道的电子越大，半导体表面的电场就越强，形成导电沟道的电子就越多，导电沟道就越宽。相反，就越多，导电沟道就越宽。相反，U UGSGS越小，导电沟道越窄。所越小，导电沟道越窄。所以，改变以，改变U UGSGS就可以改变导电沟道的宽窄，在电压就可以改变导电沟道的宽窄，在电压U UDSDS作用下，作用下，U UGSGS可以控制可以控制i iD D的大小，这就是的大小，这就是N N沟道沟道MOSMOS管的工作原理。这种在管的工作原理。这种在U UGSGS=0=0时没有导电沟道，而只有在时没有导电沟道，而只有在U UGSGS大于大于U UGSGS（thth）时才能形成导电时才能形成导电沟道的沟道的M

29、OSMOS管称做增强型管。管称做增强型管。2 2）转移特性）转移特性 上一页上一页 下一页下一页1.4 1.4 场效应管场效应管1.4.2 1.4.2 场效应管主要参数场效应管主要参数1.1.低频跨导低频跨导g gm m 2.2.夹断电压夹断电压U UGS(off)GS(off)和开启电压和开启电压U UGS(th)GS(th) 夹断电压夹断电压U UGS(off)GS(off)和开启电压和开启电压U UGS(th)GS(th)是两个极限电压，但其实是两个极限电压，但其实质是一样的，对应于质是一样的，对应于I ID D电流从无到有，或者从有到无时的栅源电电流从无到有，或者从有到无时的栅源电压压

30、U UGSGS。3.3.漏极饱和电流漏极饱和电流I IDSSDSS 4.4.击穿电压击穿电压上一上一页页 下一页下一页1.4 1.4 场效应管场效应管 漏源击穿电压漏源击穿电压U U(BR)DS(BR)DS 栅源击穿电压栅源击穿电压U U(BR)GS(BR)GS 在实际使用中加在场效应管各电极之间的电压不允许超过在实际使用中加在场效应管各电极之间的电压不允许超过上述两个击穿电压，否则会损坏场效应管。上述两个击穿电压，否则会损坏场效应管。5.5.漏极最大允许耗散功率漏极最大允许耗散功率P PDMDM 场效应管工作时要消耗电功率，继而转变成热能，使场效场效应管工作时要消耗电功率，继而转变成热能，使

31、场效应管的温度升高。所以场效应管在工作时实际消耗的功率不允应管的温度升高。所以场效应管在工作时实际消耗的功率不允许超过许超过P PDMDM，否则会因温度过高而烧毁场效应管。，否则会因温度过高而烧毁场效应管。上一上一页页 下一页下一页1.4 1.4 场效应管场效应管1.4.3 1.4.3 场效应管与双极型三极管比较场效应管与双极型三极管比较（1 1）场效应管是电压控制器件，三极管是电流控制器件。）场效应管是电压控制器件，三极管是电流控制器件。（2 2）场效应管是单极型器件，三极管为双极性器件。）场效应管是单极型器件，三极管为双极性器件。（3 3）场效应管的输入电阻很大，三极管在放大状态时输入电阻

32、）场效应管的输入电阻很大，三极管在放大状态时输入电阻很小。很小。（4 4）场效应管的功耗低、制造工艺简单、便于集成化，因此在）场效应管的功耗低、制造工艺简单、便于集成化，因此在电子设备中得到了广泛应用。电子设备中得到了广泛应用。上一页上一页 返回返回第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路2.1 2.1 放大电路的基本知识放大电路的基本知识2.2 2.2 放大电路的分析方法放大电路的分析方法2.3 2.3 常见的放大电路常见的放大电路2.4 2.4 放大器的频率特征放大器的频率特征2.5 2.5 多级放大电路多级放大电路2.1 2.1 放大电路的基本知识放大电路的基本知识2.1.1 2.1.1

33、 放大器的组成电路放大器的组成电路1.1.各元件的作用各元件的作用 T T为为NPNNPN型三极管，起放大作用，是电路的核心部件；直流型三极管，起放大作用，是电路的核心部件；直流电源电源V VCCCC给放大电路提供能量，一般在几伏到几十伏范围内；给放大电路提供能量，一般在几伏到几十伏范围内；RbRb为基极偏置电阻，为基极偏置电阻，V VCCCC和和R Rb b使三极管发射极正向偏置，并为基极使三极管发射极正向偏置，并为基极提供合适的偏置电流，提供合适的偏置电流，R Rb b还可以保证还可以保证uiui能够加到三极管的发射极能够加到三极管的发射极而不被而不被V VCCCC短路；短路；V VCCC

34、C和和R Rc c使三极管集电极反向运动，也称为反向使三极管集电极反向运动，也称为反向偏置，这样三极管工作在放大状态，同时，偏置，这样三极管工作在放大状态，同时，R Rc c的作用是把集电极的作用是把集电极 下一页下一页 返回返回2.1 2.1 放大电路的基本知识放大电路的基本知识电流电流i iC C的变化转变成集电极与发射极之间的电压的变化转变成集电极与发射极之间的电压u uCECE的变化，的变化，R Rc c的的取值范围在几千欧到几十千欧之间；取值范围在几千欧到几十千欧之间；C C1 1和和C C2 2在这里起到隔断直流在这里起到隔断直流传递交流的作用，称为耦合电容，输入信号传递交流的作用

35、，称为耦合电容，输入信号u ui i通过电容通过电容C C1 1加到基加到基极输入端，放大后的信号经电容极输入端，放大后的信号经电容C C2 2由集电极输出给负载由集电极输出给负载R RL L。2.2.组成原则组成原则（1 1）必须使放大器件处于合适的直流状态。）必须使放大器件处于合适的直流状态。（2 2）必须保证放大电路有合适的交流工作条件。）必须保证放大电路有合适的交流工作条件。（3 3）为了保证放大电路不失真地放大信号，必须合理的选择元）为了保证放大电路不失真地放大信号，必须合理的选择元件参数。件参数。 上一页上一页 下一页下一页2.1 2.1 放大电路的基本知识放大电路的基本知识2.1

36、.2 2.1.2 放大器的工作原理放大器的工作原理 放大电路的目的是放大交流信号，但正确的直流偏置是交放大电路的目的是放大交流信号，但正确的直流偏置是交流放大的前提条件。实际电路中的电压、电流既有直流也有交流放大的前提条件。实际电路中的电压、电流既有直流也有交流，交直流是共存的。通常将电压、电流的符号规定如下：流，交直流是共存的。通常将电压、电流的符号规定如下：（1 1）直流量，用）直流量，用I IB B、I IC C、I IE E、U UBEBE、U UCECE表示。表示。（2 2）交流瞬时值，用）交流瞬时值，用i ib b、i ic c、i ie e、u ubebe、u ucece表示。表

37、示。（3 3）交直流共存值，用）交直流共存值，用i iB B、i iC C、i iE E、u uBEBE、u uCECE表示。表示。 放大电路正常工作时，各极电压电流都是直流值和交流值放大电路正常工作时，各极电压电流都是直流值和交流值的叠加，分析放大电路通常遵循的叠加，分析放大电路通常遵循“先静态，后动态先静态，后动态”的原则，的原则，只有静态电路不产生失真，动态分析才有意义。只有静态电路不产生失真，动态分析才有意义。上上一页一页 下一页下一页2.1 2.1 放大电路的基本知识放大电路的基本知识2.1.3 2.1.3 三极管的直流通路和静态工作点三极管的直流通路和静态工作点1.1.直流通路直流

38、通路 直流通路是直流电源作用所形成的电流通路。直流通路用直流通路是直流电源作用所形成的电流通路。直流通路用于分析放大电路的静态工作情况，静态是指没有交流信号输入于分析放大电路的静态工作情况，静态是指没有交流信号输入时放大电路的状态。在直流通路中，电容因对直流量呈现无穷时放大电路的状态。在直流通路中，电容因对直流量呈现无穷大电抗而相当于开路，电感线圈因电阻非常小而相当于短路；大电抗而相当于开路，电感线圈因电阻非常小而相当于短路；信号源电压为零但保留内阻信号源电压为零但保留内阻R Rs s。上一页上一页 下一页下一页2.1 2.1 放大电路的基本知识放大电路的基本知识2.2.静态工作点静态工作点

39、静态工作点指没有交流输入只有直流电源作用下的四个电静态工作点指没有交流输入只有直流电源作用下的四个电压、电流直流量，在特性曲线上对应确定的一个点压、电流直流量，在特性曲线上对应确定的一个点Q Q，分别用，分别用I IBQBQ、U UBEQBEQ、I ICQCQ、U UCEQCEQ表示静态工作点表示静态工作点Q Q的静态值。直流通路用于分析放的静态值。直流通路用于分析放大电路的静态工作点。大电路的静态工作点。 对于一个放大电路，当静态工作点设置合适时，输入交流对于一个放大电路，当静态工作点设置合适时，输入交流信号，用动态性能指标来衡量放大器性能的好坏。信号，用动态性能指标来衡量放大器性能的好坏。

40、上上一页一页 下一页下一页2.1 2.1 放大电路的基本知识放大电路的基本知识2.1.4 2.1.4 放大器的主要性能指标放大器的主要性能指标1.1.放大电路的二端口模型放大电路的二端口模型 放大电路的二端口模型如放大电路的二端口模型如图图2-42-4所示。对信号源来讲，放大所示。对信号源来讲，放大电路相当于信号源的负载，故放大电路输入端用一电阻电路相当于信号源的负载，故放大电路输入端用一电阻R Ri i（输入（输入电阻）来表示；对负载来讲，放大电路又相当于一个新的信号电阻）来表示；对负载来讲，放大电路又相当于一个新的信号源，故放大电路输出端用一个受控电压源源，故放大电路输出端用一个受控电压源

41、UUo o和内阻和内阻R Ro o（输出电（输出电阻）相串联表示。阻）相串联表示。2.2.主要性能指标主要性能指标1 1）放大倍数（增益）放大倍数（增益） 2 2）输入电阻）输入电阻R Ri i 3 3）输出电阻）输出电阻R Ro o 上一页上一页 返回返回图图2-42-4返回返回2.2 2.2 放大电路的分析方法放大电路的分析方法2.2.1 2.2.1 图解法图解法1.1.静态图解分析静态图解分析 静态图解分析是在晶体管特性曲线上，用作图的方法确定静态图解分析是在晶体管特性曲线上，用作图的方法确定出静态工作点，然后求出出静态工作点，然后求出I IBQBQ、U UBEQBEQ、I ICQCQ、

42、U UCEQCEQ。2.2.动态图解分析动态图解分析 放大电路输入端接入输入信号放大电路输入端接入输入信号u ui i后的工作状态，称为动态。后的工作状态，称为动态。利用动态图解法可以分析在输入信号作用下，放大管各极电流利用动态图解法可以分析在输入信号作用下，放大管各极电流和极间电压的变化量、放大电路的电压放大倍数和最大不失真和极间电压的变化量、放大电路的电压放大倍数和最大不失真输出电压。输出电压。1 1）交流通路与交流负载线）交流通路与交流负载线 下一页下一页 返回返回2.2 2.2 放大电路的分析方法放大电路的分析方法 交流通路就是交流电流流经的通路，一般用交流通路来分交流通路就是交流电流

43、流经的通路，一般用交流通路来分析放大电路中各个交流量的变化规律及动态性能。析放大电路中各个交流量的变化规律及动态性能。2 2）放大电路的非线性失真）放大电路的非线性失真3 3）放大电路的最大不失真输出电压幅度）放大电路的最大不失真输出电压幅度 放大电路的最大不失真输出电压是指电路既不发生饱和失放大电路的最大不失真输出电压是指电路既不发生饱和失真也不发生截止失真的情况下能够输出的最大电压，用真也不发生截止失真的情况下能够输出的最大电压，用UomUom表示。表示。3.3.图解法的优缺点图解法的优缺点上一页上一页 下一页下一页2.2 2.2 放大电路的分析方法放大电路的分析方法 图解法的优点是直观形

44、象，由于输入特性和输出特性是实图解法的优点是直观形象，由于输入特性和输出特性是实测得到的，因此切合实际，适合于静态工作点的估算、失真的测得到的，因此切合实际，适合于静态工作点的估算、失真的问题的定性分析。在实际工作中调试放大电路时，图解法对于问题的定性分析。在实际工作中调试放大电路时，图解法对于调整电路参数，设置合适的静态工作点有很大帮助。调整电路参数，设置合适的静态工作点有很大帮助。 图解法的缺点是在特性曲线上作图，工作量太大，结果不图解法的缺点是在特性曲线上作图，工作量太大，结果不太准确，并且不能分析动态参数。太准确，并且不能分析动态参数。 此外，图解法还适用于大幅值信号作用下放大电路的动

45、态此外，图解法还适用于大幅值信号作用下放大电路的动态分析，功率放大电路的最大不失真输出电压的分析。分析，功率放大电路的最大不失真输出电压的分析。上一页上一页 下一页下一页2.2 2.2 放大电路的分析方法放大电路的分析方法2.2.2 2.2.2 放大器的偏置电路放大器的偏置电路 放大器的偏置电路是指放大器的直流通路形式。放大器的放大器的偏置电路是指放大器的直流通路形式。放大器的偏置电路必须保证发射结正偏和集电结反偏，同时要尽可能地偏置电路必须保证发射结正偏和集电结反偏，同时要尽可能地使静态工作点稳定。使静态工作点稳定。1.1.固定偏置电路固定偏置电路 固定偏置电路虽然结构简单，调节方便，但缺点

46、是工作稳固定偏置电路虽然结构简单，调节方便，但缺点是工作稳定性差。定性差。2.2.分压式稳定偏置电路分压式稳定偏置电路上一页上一页 下一页下一页2.2 2.2 放大电路的分析方法放大电路的分析方法2.2.3 2.2.3 微变等效电路分析法微变等效电路分析法 “ “微变微变”就是指微小的变化量，即交流小信号。由于三极就是指微小的变化量，即交流小信号。由于三极管是非线性器件，在小信号作用下，三极管电压电流之间的关管是非线性器件，在小信号作用下，三极管电压电流之间的关系可以用线性电路来等效，这样的线性电路称为三极管的微变系可以用线性电路来等效，这样的线性电路称为三极管的微变等效电路。等效电路。1.1

47、.三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路 一个四端网络，输入、输出各有电压、电流两个变量，可一个四端网络，输入、输出各有电压、电流两个变量，可上一页上一页 下一页下一页2.2 2.2 放大电路的分析方法放大电路的分析方法以选择其中两个作为自变量，另外两个作为因变量，就可以得以选择其中两个作为自变量，另外两个作为因变量，就可以得到不同参数的等效电路。到不同参数的等效电路。2.2.用微变等效电路分析放大电路用微变等效电路分析放大电路（1 1）画放大电路的交流电路）画放大电路的交流电路（2 2）把放大电路中的晶体管用微变等效电路代换）把放大电路中的晶体管用微变等效电路代换（3 3）在微变等效电路中

48、用电路的方法分析计算放大电路的性能）在微变等效电路中用电路的方法分析计算放大电路的性能指标。指标。上一上一页页 返回返回2.3 2.3 常见的放大电路常见的放大电路2.3.1 2.3.1 共集电极放大电路共集电极放大电路1.1.静态分析静态分析2.2.动态分析动态分析 共集电极电路是一个具有高输入电阻、低输出电阻、电压共集电极电路是一个具有高输入电阻、低输出电阻、电压放大倍数近似为放大倍数近似为1 1但电流放大倍数很大的放大电路。由于共集电但电流放大倍数很大的放大电路。由于共集电路的上述特点，它常作为多级放大器的高阻输入级、低阻输出路的上述特点，它常作为多级放大器的高阻输入级、低阻输出级和中间

49、隔离级。级和中间隔离级。 下一页下一页 返回返回2.3 2.3 常见的放大电路常见的放大电路2.3.2 2.3.2 共基极放大电路共基极放大电路 如如图图2-222-22（a a）所示为共基极放大电路的原理图，所示为共基极放大电路的原理图，图图2-222-22（b b）为它的直流通路，为它的直流通路，图图2-222-22（c c）为它的交流通路，为它的交流通路，图图2-222-22（d d）为微变等效电路。从为微变等效电路。从图图2-222-22（c c）的交流通路可以看出，信号是的交流通路可以看出，信号是从发射极和基极之间输入的，而从集电极和基极之间取出，其从发射极和基极之间输入的，而从集电

50、极和基极之间取出，其输入、输出的公共端是基极，故名共基极放大电路。输入、输出的公共端是基极，故名共基极放大电路。1.1.静态分析静态分析 2.2.动态分析动态分析 共基极放大电路的输出电阻与共射电路相同。共基极放大共基极放大电路的输出电阻与共射电路相同。共基极放大电路的特点是输入电阻很小、电压放大倍数较高，主要用于多电路的特点是输入电阻很小、电压放大倍数较高，主要用于多级放大电路的中间放大电压级。级放大电路的中间放大电压级。上一页上一页 下一页下一页图图2-222-22返回返回2.3 2.3 常见的放大电路常见的放大电路2.3.3 2.3.3 场效应管放大电路场效应管放大电路 场效应管放大电路