1、中职中职_电子技术基础电子技术基础第四版第四版_电子教案电子教案1 11 1 半导体的基本知识半导体的基本知识一、半导体的基本概念物质按照导电能力分为：导体：容易导电绝缘体：不导电半导体：导电性能随条件变化影响半导体导电性能（电阻值）的常见条件因素有：1、温度：称热敏特性，电阻值随温度变化。2、光照：称光敏特性，电阻值随亮度变化。3、杂质：称掺杂特性，电阻值随掺入的微量元素显著变化。嵌入式消毒碗柜电子温度计电子体温计温度显示窗温度显示窗热敏电阻热敏电阻 声光控开关（楼梯灯开关） 在夜晚，人上楼梯发出的脚步声会自动点亮楼梯灯；在白天，哪怕使劲跺脚发出巨大声响，楼梯灯还是不会点亮，为什么？ 开关面
2、板上的窗口有什么作用？光控灯实验电路（上届学生作品）光控灯实验电路（上届学生作品）光敏电阻红外接收管光电二极管杂质半导体和PN结 纯净的半导体称为本征半导体，一般由硅(Si)或锗(Ge)两种材料制造。它们都是四价元素，导电能力微弱，没有实用价值。 但是本征半导体中掺入微量元素后，导电能力显著改变，按照掺入杂质的不同，分为以下两种：P 型半导体：在本征半导体内掺入少量三价元素杂质（如硼）形成。N 型半导体：在本征半导体内掺入少量五价元素杂质（如磷）形成。PN P 型半导体或者N 型半导体虽然具备导电能力，但单纯的一块P 型半导体或者一块N型半导体还是没有实用价值。把P型半导体和N型半导体结合到一
3、块，交界处形成一个很特殊的薄层，称为PN结，有特殊的导电性能，这是制造半导体器件的基础。 把这个PN结用管壳封装成一体、并分别从P型半导体和N型半导体各引一个电极出来，这样构成的器件叫二极管，因此，PN结的导电特性可用二极管的实验来导出。 二极管的符号二极管的典型外观负极标志负极标志 PN结（即二极管）的基本特性实验一：请2位同学上台进行如下实验的演示实验电路图：实验设备如下： 12V蓄电池 12V灯泡 连接线若干 二极管灯泡亮吗？灯泡亮吗？再把二极管反再把二极管反过来接试试看过来接试试看请分析得出什么结论？请分析得出什么结论？PN结（即二极管）的基本特性实验结论：PNPN结具有单向导电性结具
4、有单向导电性PN 电流只能单个方向流过PN结，只能由P区流向N区，即从二极管正极流向负极。正向偏置导通； 反向偏置截止1 12 2 半导体二极管半导体二极管二极管的种类(1）按材料分: 有硅二极管,锗二极管和砷化镓二极 管等。 (2）按结构分: 根据PN结面积大小,有点接触型、面 接触型二极管。(3）按用途分: 有整流、稳压、开关、发光、光电、 变容、阻尼等二极管。(4）按封装形式分:有塑封、玻璃封及金属封装等。(5）按功率分:有大功率、中功率及小功率等二极管。常见各种类型二极管的外观塑料封装塑料封装整流管整流管玻璃封装玻璃封装稳压稳压/普通管普通管金属封装金属封装大功率管大功率管发光二极管发
5、光二极管贴片二极管贴片二极管快恢复二极管快恢复二极管半桥整流堆半桥整流堆（复合（复合2只）只）桥式整流堆桥式整流堆（复合（复合4只）只） 由图可见二极管型号比较多样，如今很少厂家按书本提到的命名方法定型号，有兴趣同学自己参考一下课本。实验二：实验二：1 1、按下图连接实验设备、按下图连接实验设备限流电阻限流电阻数字万用表（电流表）数字万用表（电流表）数显可调稳压电源数显可调稳压电源二极管二极管输出电压（V）电流读数 (mA)2 2、记录在不同电压时的电流表读数，填入下表：、记录在不同电压时的电流表读数，填入下表：3 3、按照下表绘出电压电流的关系图（坐标）、按照下表绘出电压电流的关系图（坐标）
6、U(V)U(V)I(mA)I(mA)0 00.40.60.8二极管的正向伏安特性图二极管的正向伏安特性图4 4、总结实验，由图可见：、总结实验，由图可见：（1 1）、小于）、小于0.5V0.5V时时I I很小，二极管截止，称很小，二极管截止，称0.5V0.5V为死区电压为死区电压（2 2）、达）、达0.7V0.7V时时I I急剧增大，二极管导通，称急剧增大，二极管导通，称0.7V0.7V为导通电压为导通电压7 7、总结实验，由图可见：、总结实验，由图可见：（1 1）、反向电压小于某个电压值时）、反向电压小于某个电压值时I I很小，二极管截止。很小，二极管截止。（2 2）、反向电压达到某个电压值
7、时）、反向电压达到某个电压值时I I急剧增大，二极管击穿。急剧增大，二极管击穿。（3 3）、反向电压达到击穿电压后，时间一长二极管将会烧毁。）、反向电压达到击穿电压后，时间一长二极管将会烧毁。6 6、按照下表绘出电压电流的关系图（坐标）、按照下表绘出电压电流的关系图（坐标）U(V)U(V)I(mA)I(mA)0 0二极管的反向伏安特性图二极管的反向伏安特性图现在将二极管极性调转连接，测试其反向伏安特性现在将二极管极性调转连接，测试其反向伏安特性5 5、按照下表缓慢增大稳压电源的输出电压，直到电流表读数显著增大为止、按照下表缓慢增大稳压电源的输出电压，直到电流表读数显著增大为止输出电压（输出电压
8、（V V）电流读数电流读数 (mA)(mA)10 20 30 4010 20 30 40 50 50 60 70 80 60 70 80 90 90 100100 110110 120120击穿电压击穿电压 现在把二极管换成锗管现在把二极管换成锗管2AP42AP4再重复上述实验，再重复上述实验，并归纳实验结果，看看与之前硅管有何不同。并归纳实验结果，看看与之前硅管有何不同。锗管的死区电压为锗管的死区电压为0.2V0.2V，导通电压为，导通电压为0.3V0.3V半导体二极管的主要参数半导体二极管的主要参数1. 1. 最大整流电流最大整流电流I IF F2. 2. 最大反向工作电压最大反向工作电压
9、 U URMRM3. 3. 反向饱和电流反向饱和电流 I IR R 例例 1 11 11 1、若、若V V为硅管，为硅管，ABAB两端电压为多少？两端电压为多少？2 2、若、若V V为锗管，为锗管，ABAB两端电压为多少？两端电压为多少？3 3、若、若V V为理想二极管，为理想二极管，ABAB两端电压为多少？两端电压为多少？4 4、若将二极管、若将二极管V V反接，反接，ABAB两端电压为多少？两端电压为多少？二极管的检测二极管的检测检测依据：检测依据：二极管的单向导电性二极管的单向导电性 ？正向偏置：阻值很小（导通）正向偏置：阻值很小（导通）反向偏置：阻值很大（截止）反向偏置：阻值很大（截止
10、）即即 可见，我们可以用万用表电阻档检测可见，我们可以用万用表电阻档检测二极管的正反向阻值来判断二极管性能。二极管的正反向阻值来判断二极管性能。1 1、调零、调零 选择选择R100档位，将两支表笔短路，档位，将两支表笔短路，调节万用表的调零旋钮使指针摆到最右边调节万用表的调零旋钮使指针摆到最右边指着指着0的位置。的位置。调零旋钮调零旋钮二极管的检测二极管的检测2 2、测量正向电阻、测量正向电阻. .对于指针式万用表，黑表笔连接着万用表对于指针式万用表，黑表笔连接着万用表内部电池的正极，所以是黑表笔流出电流，因此测正向电阻时内部电池的正极，所以是黑表笔流出电流，因此测正向电阻时黑表笔接二极管的正
11、极，如图黑表笔接二极管的正极，如图正常的二极管正向电阻值较小，指针摆幅大正常的二极管正向电阻值较小，指针摆幅大3 3、测量反向电阻、测量反向电阻. .测反向电阻时红表笔接二极管的正极，如测反向电阻时红表笔接二极管的正极，如图图正常的二极管反向电阻值很大，指针不摆动正常的二极管反向电阻值很大，指针不摆动 作作 业业P 9 1、2、3、4、5、62 21 1 半导体三极管半导体三极管一、半导体三极管的结构、符号和类型 1、结构和符号（1）、NPN结构三极管PNN集电极（集电极（c c）发射极（发射极（e e）基极（基极（b b）3 3块半导体区块半导体区集电结集电结发射结发射结2 2个个PNPN结
12、结3 3个电极个电极2 2个个PNPN结结注意：这注意：这3 3块半导体和块半导体和2 2个个PNPN结的工艺特殊，所以：结的工艺特殊，所以：（1 1）、不能简单理解成）、不能简单理解成2 2个二极管的反向串联个二极管的反向串联（2 2）、集电结和发射结不能互换使用。）、集电结和发射结不能互换使用。发射结的电流方向发射结的电流方向2 21 1 半导体三极管半导体三极管一、半导体三极管的结构、符号和类型 1、结构和符号（1）、NPN结构三极管PN集电极（集电极（c c）发射极（发射极（e e）基极（基极（b b）集电结集电结发射结发射结P（2）、PNP结构三极管发射结的电流方向发射结的电流方向2
13、、三极管的类型三极管的种类很多, 有下列常见的分类形式：(1) 按其结构类型分为NPN管和PNP管; (2) 按其制作的半导体材料分为硅管和锗管; (3) 按工作频率分为高频管和低频管; (4) 按功率分为小功率、中功率、大功率管。小功率三极管小功率三极管国产塑封 日本、美国生产bceb cebcebcec极性标志贴片安装三极管金属封装三极管b c e 中功率三极管中功率三极管b c ebce安装散热器的螺丝孔安装散热器的螺丝孔塑料封装中功率三极管铝合金板散热器铝合金板散热器b c e 大功率三极管大功率三极管bcebe塑料封装大功率三极管塑料封装大功率三极管c金属封装大功率三极管金属封装大功
14、率三极管安装散热器的螺丝孔安装散热器的螺丝孔铝合金板散热器铝合金板散热器安装散热器的螺丝孔同安装散热器的螺丝孔同时兼作时兼作C 极引出脚极引出脚三极管的型号命名方法 三极管型号多样，实际上厂家在生产三极管时很少按照书本的命名方法去定型号，该内容请课后自行参考书本。二、三极管的放大作用实验环节：实验环节：1 1、按下图连接实验设备、按下图连接实验设备I IbI IcI Ie数字万用表（电流表）数字万用表（电流表）检测检测 B B 极电流极电流 I Ib数显可调稳压电源数显可调稳压电源数显可调稳压电源数显可调稳压电源变阻器变阻器数字万用表（电流表）数字万用表（电流表）检测检测 E E 极电流极电流
15、 IeIe数字万用表（电流表）数字万用表（电流表）检测检测 C C 极电流极电流 IcIc2 2、调节、调节 Rb （滑动变阻器）（滑动变阻器） 6 6次次使得使得 I I b 分别如下表，记录相应的分别如下表，记录相应的I Ic 和和I Ie 读数读数序号序号项目项目1 2 3 4 5 60 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05I Ib ( (mA) )I Ic ( (mA) )I Ie ( (mA) )3、分析实验数据，得出实验结论、分析实验数据，得出实验结论（1）、）、I Ib、I Ic、I Ie 三者之间有什么关系？三者之间有什么关系？（2）、）、I Ib 和和I Ic 两
16、者之间有什么关系？两者之间有什么关系？（3）、）、I Ic 和和I Ie 两者之间有什么关系？两者之间有什么关系？（1）、）、I Ic I Ie I Ib （2）、每次实验）、每次实验 I Ic 和和I Ib 两者的比值都相等两者的比值都相等 即：即： I Ic I Ib （称放大倍数）称放大倍数）（3）、）、I Ie I Ib I Ic （1 ）I Ib 可见，三极管要实现放大作用的外部条件可见，三极管要实现放大作用的外部条件是：发射结正向偏置是：发射结正向偏置, , 集电结反向偏置。集电结反向偏置。 现在把三极管换成现在把三极管换成PNPPNP型的再做一次实验，型的再做一次实验，请注意请注
17、意PNPPNP型管应该如何接线。型管应该如何接线。 最后请大家把 E 极的电流表去掉，并将 B 极和 C 极的数字电流表换成指针式的 uA 表和 mA 表，然后来回调节变阻器，不用记录任何数据，只要观察两个表的变化规律，更直观地来体会一下三极管的电流放大作用。 I IB只要有几十微安的变只要有几十微安的变化，就会引起化，就会引起I IC有几十毫安有几十毫安的同方向变化，变化量被扩的同方向变化，变化量被扩大了千多倍。大了千多倍。I IbI Ic二、三极管的放大作用三、三极管的特性曲线I IbI IcI Iec cN输入回路输入回路 输出回路输出回路 1、输入特性Ne eb bPI Ib 从输入回
18、路看Ib只跟一个发射结有关，与集电结没关，所以等效成了一个二极管，b极相当二极管的正极，e极相当负极，因此三极管的输入特性就是二极管的伏安特性。U Ube(V)(V)I Ib(uA)(uA)0 00.40.60.8三极管的输入特性图三极管的输入特性图（二极管正向伏安特性图）（二极管正向伏安特性图）实际上输入特性曲线与实际上输入特性曲线与C、E极极之间电压有一定关系，如果在之间电压有一定关系，如果在C、E极之间加上大于极之间加上大于1V电压，输入电压，输入特性曲线略微右移一点特性曲线略微右移一点三、三极管的特性曲线 2、输出特性c cNNe eb bPI IbI Ic 从输出回路看Ic与发射结、
19、集电结均有关系，所以三极管的输出特性就比较复杂，即要反映Ic和Ube的关系，又要反映Ic和Ib的关系。I IbI IcI Ie输入回路输入回路 输出回路输出回路（1 1）截止区：）截止区：I IB0,0,三极管截止，三极管截止，I IC接近接近0 0，CECE极之间相当开路极之间相当开路（2 2）放大区：）放大区：ICIC受受IBIB的控制，即有的控制，即有I ICIIB （3 3）饱和区：）饱和区：U UCE很小很小( (0.3V)0.3V)，CECE之间相当短路，之间相当短路，I IC很大且不受很大且不受I IB控制控制 用三极管做放大器时用三极管做放大器时要避免三极管工作在截止要避免三极
20、管工作在截止区或饱和区。区或饱和区。 用三极管做开关用途用三极管做开关用途时，饱和区为开关通态，时，饱和区为开关通态，截止区为开关断态。要避截止区为开关断态。要避免三极管工作在放大区。免三极管工作在放大区。截止区：发射结反偏（或零偏），集电结反偏。截止区：发射结反偏（或零偏），集电结反偏。放大区：发射结正偏，集电结反偏。放大区：发射结正偏，集电结反偏。 饱和区：发射结正偏，集电结正偏。饱和区：发射结正偏，集电结正偏。判断依据判断依据例 21 判断下面三极管的工作状态截止区：发射结反偏（或零偏），集电结反偏。截止区：发射结反偏（或零偏），集电结反偏。放大区：发射结正偏，集电结反偏。放大区：发射结
21、正偏，集电结反偏。 饱和区：发射结正偏，集电结正偏。饱和区：发射结正偏，集电结正偏。判断依据判断依据四、三极管的主要参数 三极管的参数是用来表征其性能和适用范围的,也是评价三极管质量以及选择三极管的依据。常用的主要参数有: （1）电流放大系数：hfe、（2）反向饱和电流ICBO （3）穿透电流ICEO （4）集电极最大允许电流ICM（5）集电极发射极间的击穿电压U（BR）CEO （6）集电极最大耗散功率PCM五、三极管的识别与检测 很多资料、教材、包括我们的课本都会教我们用万用表去判断三极管的管型（NPN或PNP）、引脚极性（区分哪个是B/C/E极）、以及放大系数等等，在早期，三极管的外观和引
22、脚排列多样化，这些测试方法普遍让初学者难以承受，如今三极管的外形和引脚排列日趋标准化、单一化，给测试带来很大方便，测试时记住如下几点，一般即可满足实际需要。1、记住三极管的两种结构c cNNe eb bPb bNe ePc cNPb be ec c 测试时，一个测试时，一个PNPPNP三极管等效成两个二极管，电流能三极管等效成两个二极管，电流能从从B B流向流向C C或或E E，即黑表笔（机械表）接，即黑表笔（机械表）接B B极、红表笔接极、红表笔接C C或或E E极时导通，其它任何接法都截止。极时导通，其它任何接法都截止。c cNe eb bPPe ec cb b 测试时，一个测试时，一个P
23、NPPNP三极管等效成两个二极管，电流能三极管等效成两个二极管，电流能从从C C或或E E流向流向B B，即红表笔（机械表）接，即红表笔（机械表）接B B极、黑表笔接极、黑表笔接C C或或E E极时导通，其它任何接法都截止。极时导通，其它任何接法都截止。把一个三极管看作两个二极管，能测出把一个三极管看作两个二极管，能测出B B极并确定管型，极并确定管型，还能判断两个还能判断两个PNPN结是否正常，从而确定三极管的性能。结是否正常，从而确定三极管的性能。2、记住三极管的几种封装规律 对于常见的小功率塑封三极管，多数这两种可能，一般国产管B极在中间，进口管b极在右边。b cebceb c eb c
24、eb c eb c e对于中、大功率塑封三极管，排列都相同如右bce金属封装大功率管引脚排列 记住这几种排列规律，在记住这几种排列规律，在确定确定B B极和管型后，可不必再极和管型后，可不必再通过测试去判断通过测试去判断C C、E E极。极。 实验环节实验环节 各小组同学对现场提供的各种三极管进行各小组同学对现场提供的各种三极管进行检测，分清引脚排列、管型、并说明三极管的检测，分清引脚排列、管型、并说明三极管的性能好坏。性能好坏。 作作 业业P 52 1、2、3、4、5、62 22 2 共射极基本放大电路共射极基本放大电路一、放大电路概述一、放大电路概述放大器放大器DVD音箱音箱信号源信号源
25、放大电路放大电路 负载负载 所谓放大,从表面上看是将信号由小变大,实质上,放大的过程是实现能量转换的过程。 三极管有三个电极, 在电路中可有三种不同的连接方式（或称三种组态）,即共(发)射极接法、共集电极接法和共基极接法。这三种接法分别以发射极、集电极、基极作为输入回路和输出回路的公共端,而构成不同的放大电路,如下图所示。二、共射极基本放大电路的组成及工作原理二、共射极基本放大电路的组成及工作原理1 1、组成及各元件的作用、组成及各元件的作用输入端，接信号源输入端，接信号源输出端，负载电阻输出端，负载电阻电源端，单电源使用电源端，单电源使用大致情况大致情况发射极是输入输出的公共点发射极是输入输
26、出的公共点输入耦合电容，通交流输入耦合电容，通交流隔直流，既完成信号的隔直流，既完成信号的传递，又避免了与信号传递，又避免了与信号源的相互影响。源的相互影响。输出耦合电容，通交流输出耦合电容，通交流隔直流，既完成信号的隔直流，既完成信号的传递，又避免了与负载传递，又避免了与负载的相互影响。的相互影响。基极偏置电阻，为基极提供合适的偏置，使三基极偏置电阻，为基极提供合适的偏置，使三极管工作在放大区域，避免输入信号小于死区极管工作在放大区域，避免输入信号小于死区电压（电压（0.5V）时管子截止失去放大作用）时管子截止失去放大作用集电极负载电阻，将集电极负载电阻，将C极电极电流转换为流转换为C极电压
27、输出，并极电压输出，并影响电压放大倍数影响电压放大倍数直流电源，为三极管提供直流电源，为三极管提供偏置，也为负载提供能源偏置，也为负载提供能源三极管，根据输入信号的变化规三极管，根据输入信号的变化规律，控制电源向负载提供变化的律，控制电源向负载提供变化的电流，使负载获得放大了的电压电流，使负载获得放大了的电压或者功率，实现放大功能。或者功率，实现放大功能。2 2、电压、电流的符号与方向规定、电压、电流的符号与方向规定(1)(1)直流分量：用大写字母和大写下标表示。如直流分量：用大写字母和大写下标表示。如I IB B表示基极的直流电流。表示基极的直流电流。(2)(2)交流分量：用小写字母和小写下
28、标表示。如交流分量：用小写字母和小写下标表示。如i ib b表示基极的交流电流。表示基极的交流电流。 (3)(3)总变化量：是直流分量和交流分量之和总变化量：是直流分量和交流分量之和, ,即交流叠加在直流上即交流叠加在直流上, ,用小用小 写字母和大写下标表示。如写字母和大写下标表示。如i iB B表示基极电流总的瞬时值表示基极电流总的瞬时值, , 其数值为其数值为i iB B= =I IB B+ +i ib b。 (4)(4)交流有效值：用大写字母和小写下标表示。如交流有效值：用大写字母和小写下标表示。如I Ib b表示基极的正弦交表示基极的正弦交 流电流的有效值。流电流的有效值。直流电直流
29、电 交流电交流电 交直流叠加量交直流叠加量3 3、静态工作点设置、静态工作点设置这是我们前面提到的共射基本放大电路这是我们前面提到的共射基本放大电路现在我们把基极电阻断开不要，看看现在我们把基极电阻断开不要，看看1 V 1 V 0 0 思考：该电路能否把输入的波形不思考：该电路能否把输入的波形不 失真地放大成右边波形输出？失真地放大成右边波形输出？事实上只有输入信号中事实上只有输入信号中 0.5V0.5V的那小的那小部分能得到放大，大部分部分能得到放大，大部分0.5V0.5V和负半和负半周信号都没有放大输出，为什么？周信号都没有放大输出，为什么？很多实际情况是输入信号都很微弱，例如很多实际情况
30、是输入信号都很微弱，例如 0.1V Ui i r rbebe时时)()(26)1 (mVmVIrrEQbbbebRrCo （2 2）、输出电阻）、输出电阻r ro o 在图中在图中, ,根据戴维南定理可得根据戴维南定理可得（3）、电压放大倍数 1）、有载电压放大倍数Au。 RiRiuLbLcobriuRRRbebiLCL/rRriRiAbeLbebLbubb式中负号表示输入输出反相式中负号表示输入输出反相 2 2）、求空载电压放大倍数）、求空载电压放大倍数A Au u 即不接负载即不接负载R RL L, ,R RL LRRRRCLCL/rRAbeCLbRRLC)/(RRRLCL2 23 3 分
31、压式射极偏置电路分压式射极偏置电路这是上节课学习的固定偏置放大电路这是上节课学习的固定偏置放大电路RUUIbBEQCCBQIIBQCQbRIUUCCQCCCEQTUBEQI IBQI ICQUCEQ温度会影响三极管的静态工作点温度会影响三极管的静态工作点如图增加两个电阻，构成分压式放大电路如图增加两个电阻，构成分压式放大电路RUUIURRRUEBEBQEQCCbbbBQ212)(RRIUUIIIIecCQCCCEQCQBQEQCQb(1) (1) 静态工作点的估算静态工作点的估算 都是不随温度都是不随温度变化的定值变化的定值(2) (2) 自动稳定自动稳定Q Q点点 TUBEQI IBQI I
32、CQI IEQI ICQ动态参数的估算公式与固定偏置动态参数的估算公式与固定偏置相同，但其中的相同，但其中的RBRBRB1 RB2RB1 RB22 24 4 多级放大器多级放大器 前面讲过的基本放大电路前面讲过的基本放大电路, ,其电压放大倍数其电压放大倍数一般只能达到几十几百。然而在实际工作中一般只能达到几十几百。然而在实际工作中, ,放大电路所得到的输入信号往往都非常微弱放大电路所得到的输入信号往往都非常微弱（例如话筒）（例如话筒）, ,要将其放大到能推动负载（例如要将其放大到能推动负载（例如音箱）工作的程度音箱）工作的程度, ,仅通过单级放大电路放大仅通过单级放大电路放大, ,达不到实际
33、要求达不到实际要求, ,则必须通过多个单级放大电路则必须通过多个单级放大电路连续多次放大连续多次放大, ,才可满足实际要求。才可满足实际要求。 多级放大电路的组成多级放大电路的组成 多级放大电路的组成可用下图所示的框图来表示。其中,输入级与中间级的主要作用是实现电压放大，输出级的主要作用是功率放大,以推动负载工作。信号源信号源输入级输入级输出级输出级中间级中间级负载负载多级放大电路多级放大电路 一多级放大电路的耦合方式 多级放大电路是由两级或两级以上的单级放大电路连接而成的。在多级放大电路中,我们把级与级之间的连接方式称为耦合方式。级与级之间耦合时,必须满足: (1) 耦合后,各级电路仍具有合
34、适的静态工作点; (2) 保证信号在级与级之间能够顺利地传输过去; (3) 耦合后, 电路性能指标必须满足实际要求。 为了满足上述要求,一般常用的耦合方式有:阻容耦合、直接耦合、变压器耦合、光电耦合。2 24 4 多级放大器多级放大器 1、阻容耦合 我们把级与级之间通过电容连接的方式称为阻容耦合方式。电路如图。 电容具有电容具有“隔直隔直”作用作用, ,所以各级电路的静态工作点所以各级电路的静态工作点相互独立相互独立, ,互不影响。这给放大电路的分析、设计和调试互不影响。这给放大电路的分析、设计和调试带来了很大的方便。此外带来了很大的方便。此外, ,还具有体积小、重量轻等优点。还具有体积小、重
35、量轻等优点。信号源信号源 第第 1 1 级级 第第 2 2 级级 负载负载 电容对交流信号具有一定的容抗,信号传输过程中,会受到一定衰减。尤其对于变化缓慢的信号容抗很大, 此外,在集成电路中,制造大容量的电容很困难,所以这种耦合方式下的多级放大电路不便于集成。2 24 4 多级放大器多级放大器 2、变压器耦合 我们把级与级之间通过变压器连接的方式称为变压器耦合方式。电路如图。请同学们总结这种耦合方式的优缺点请同学们总结这种耦合方式的优缺点2 24 4 多级放大器多级放大器 3、直接耦合 我们把级与级之间用导线直接连通的方式称为直接耦合方式。电路如图。 优点优点: :既可以放大交流信号既可以放大
36、交流信号, ,也可以放大直流和变化也可以放大直流和变化非常缓慢的信号非常缓慢的信号; ;电路简单电路简单, ,便于集成便于集成, ,所以集成电路中所以集成电路中多采用这种耦合方式。多采用这种耦合方式。 缺点缺点: :存在着各级静态工作点相互存在着各级静态工作点相互牵制和零点漂移这两个问题。牵制和零点漂移这两个问题。2 24 4 多级放大器多级放大器 4、光电耦合级与级之间用光电耦合器连通，光电耦合器结构如下：(a)(a)、LED + LED + 光敏电阻；光敏电阻； (b)(b)、LED + LED + 光电二极管光电二极管(c)(c)、LED + LED + 光电三极管光电三极管; (d);
37、 (d)、LED + LED + 光电池光电池 原理是以光信号作为媒体将输入的电信号传送给后级原理是以光信号作为媒体将输入的电信号传送给后级, ,实实现了现了“电电光光电电”的转换与传递。前后级的隔离度很高。的转换与传递。前后级的隔离度很高。 1 1电压放大倍数电压放大倍数 根据电压放大倍数的定义式uuAiou由于由于uAuiuo22uuoii2uAuiuo11故故AAuuAuuiou21因此可推广到因此可推广到n级放大电路的电压放大倍数为级放大电路的电压放大倍数为AAAAunuuu.21 二、多级放大器近似估算二、多级放大器近似估算 2 2输入电阻输入电阻 多级放大电路的输入电阻,就是输入级
38、的输入电阻。计算时要注意:当输入级为共集电极放大电路时,要考虑第二级的输入电阻作为前级负载时对输入电阻的影响。 3 3输出电阻输出电阻 多级放大电路的输出电阻就是输出级的输出电阻。计算时要注意:当输出级为共集电极放大电路时,要考虑其前级对输出电阻的影响。2 25 5 负反馈放大电路负反馈放大电路一、反馈的基本概念反馈的基本概念 1 1、反馈的定义、反馈的定义 将放大电路输出量（电压或电流）的一部分或全部将放大电路输出量（电压或电流）的一部分或全部, ,通通过某些元件或网络（称为反馈网络）过某些元件或网络（称为反馈网络）, ,反向送回到输入端反向送回到输入端, ,来来影响原输入量（电压或电流）的
39、过程称为反馈。影响原输入量（电压或电流）的过程称为反馈。 有反馈的放大电路称为反馈放大电路有反馈的放大电路称为反馈放大电路, ,其组成如图所示其组成如图所示 2 2、反馈极性（正、负反馈）、反馈极性（正、负反馈） 在反馈放大电路中,反馈量使放大器净输入量得到增强的反馈称为正反馈,使净输入量减弱的反馈称为负反馈。通常采用“瞬时极性法瞬时极性法”来区别是正反馈还是负反馈,具体方法如下: (1）假设输入信号某一瞬时的极性。 (2）根据输入与输出信号的相位关系,确定输出信号和反馈 信号的瞬时极性。 (3）根据反馈信号与输入信号的连接情况,分析净输入量的变化,如果反馈信号使净输入量增强即为正反馈,反之为
40、负反馈增大增大正反馈正反馈减少减少负反馈负反馈一、反馈的基本概念反馈的基本概念 3 3、反馈在输出端的取样方式、反馈在输出端的取样方式 从输出端看,若反馈信号取自输出电压,则为电压反馈；若取自输出电流,则为电流反馈。 (1）电压反馈。 在判断电压反馈时,根据电压反馈的定义反馈信号与输出电压成比例,可以假设将负载RL两端短路（uo=0,但io0）,判断反馈量是否为零,如果是零,就是电压反馈。 电压反馈的重要特性是能稳定输出电压。无论反馈信号是以何种方式引回到输入端,实际上都是利用输出电压本身通过反馈网络来对放大电路起自动调整作用的,这是电压反馈的实质。 例如：负载电阻增加引起uo的增加,则电路的
41、自动调节过程如下: uo uf uid uo （2 2）、电流反馈）、电流反馈 在判断电流反馈时在判断电流反馈时, ,根据电流反馈的定义根据电流反馈的定义反馈反馈信号与输出电流成比例信号与输出电流成比例, ,可以假设将负载可以假设将负载R RL L两端开路两端开路（i io o=0,=0,但但u uo o00）, ,判断反馈量是零判断反馈量是零, ,就是电流反馈。就是电流反馈。 R RL L开路开路 i io o=0 =0 i if f =0 =0 u uf f=0=0。 电流反馈的重要特点是能稳定输出电流。无论反电流反馈的重要特点是能稳定输出电流。无论反馈信号是以何种方式引回到输入端馈信号是
42、以何种方式引回到输入端, ,实际都是利用输出实际都是利用输出电流电流i io o本身通过反馈网络来对放大器起自动调整作用本身通过反馈网络来对放大器起自动调整作用的的, ,这就是电流反馈的实质。这就是电流反馈的实质。 4 4、反馈在输入端的连接方式、反馈在输入端的连接方式 反馈网络的出口与信号源串联, 称为串联反馈。反馈网络的出口与信号源并联,因此称为并联反馈。 判断方法：若反馈信号与信号源接在不同的端子上,即为串联反馈。若接在同一个端子上,则为并联反馈。 根据输出端的取样方式和输入端的连接方式,可以组成四种不同类型的反馈电路: (1) 电压串联反馈; (2) 电压并联反馈; (3) 电流串联反
43、馈; (4) 电流并联反馈。 例例 2 26 6 判断反馈判断反馈首先，有反馈吗？首先，有反馈吗？看联系看联系 R Rf f跨接在第一级与第二跨接在第一级与第二级之间，为反馈电阻。级之间，为反馈电阻。判断反馈极性判断反馈极性负反馈负反馈看输入：看输入： 一旦将一旦将U Ui i短路，反馈信号将短路，反馈信号将依然存在，可见为串联反馈。依然存在，可见为串联反馈。这是交、直流电压串联负反馈。这是交、直流电压串联负反馈。看输出：看输出： 一旦将一旦将UoUo短路，反馈信号将短路，反馈信号将接地消失，可见为电压反馈。接地消失，可见为电压反馈。负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响22)1 (
44、)1 (1AFdAdAAFAdAdAAFAAfff 根据闭环增益方程根据闭环增益方程 求求A Af f对对A A的导数，得的导数，得 即微分即微分 1 1、提高增益的稳定性、提高增益的稳定性AdAAFAdAff11闭环增益的相对变化量为闭环增益的相对变化量为 2 2、改善非线性失真、改善非线性失真 实验演示：实验演示：（1）由信号发生器输入一频率为1kHz,峰-峰值为1V的正弦波。（2）将开关S断开,用示波器观察输出波形,可看到输出波形明 显地失真,如图中输出波形（a）。（3）将开关S闭合,观察输出波形,可看到失真波形明显地改善,如图中的波形（b）。演示现象分析演示现象分析 在开环放大器中,由
45、于开环增益很大,使放大器工作在非线性区,输出波形为双向失真波形。 开关闭合后,电路加上了负反馈,电路增益减小,放大器工作在线性区,输出波形为标准的正弦波。即负反馈能减小非线性失真。AAf0.707Aum0.707AumfAumAumf无反馈有反馈ffHffHfLfLf 3 3扩展通频带扩展通频带 4 4负反馈对输入电阻的影响负反馈对输入电阻的影响 负反馈对输入电阻的影响,取决于反馈网络在输入端的连接方式。 （1 1）串联负反馈）串联负反馈会增大输入电阻。 （2）并联负反馈联负反馈会降低输入电阻。5 5负反馈对输出电阻的影响负反馈对输出电阻的影响 负反馈对输入电阻的影响,取决于反馈网络在输出端的
46、连接方式。 （1 1）电压负反馈）电压负反馈会降低输出电阻。 （2）电流负反馈负反馈会增大输出电阻。射极输出器射极输出器 电路如图,交流信号从基极输入,从发射极输出,故该电路称射极输出器。由交流通路可看出,集电极为输入、输出的公共端,故称为共集电极放大电路(简称共集放大电路)。 特点：1、电压放大倍数接近于12、输入、输出电压同相3、输入电阻很大4、输出电阻很小应用： 阻抗匹配、缓冲、隔离。2 26 6 功率放大电路功率放大电路1 1基本要求基本要求 功率放大器作为放大电路的输出级, 具有以下几个特点: (1) 由于功率放大器的主要任务是向负载提供一定的功率, 因而输出电压和电流的幅度足够大;
47、 (2) 由于输出信号幅度较大, 使三极管工作在饱和区与截止区的边沿, 因此输出信号存在一定程度的失真; (3) 功率放大器在输出功率的同时, 三极管消耗的能量亦较大, 因此, 不可忽视管耗问题。 根据功率放大器在电路中的作用及特点, 首先要求它输出功率大、 非线性失真小、 效率高。 其次, 由于三极管工作在大信号状态, 要求它的极限参数ICM、 PCM、 U（BR）CEO等应满足电路正常工作并留有一定余量, 同时还要考虑三极管有良好的散热功能, 以降低结温, 确保三极管安全工作。 Q （3 3）、甲乙类）、甲乙类 甲乙类放大电路的工作点甲乙类放大电路的工作点设在放大区但接近截止区设在放大区但
48、接近截止区, , 即即三极管处于微导通状态三极管处于微导通状态, , 这样这样可以有效克服乙类放大电路的可以有效克服乙类放大电路的失真问题失真问题, , 且能量转换效率也且能量转换效率也较高较高, , 目前使用较广泛。目前使用较广泛。 2. 2. 功率放大器的分类功率放大器的分类 根据放大器中三极管静态工作点设置的不同, 可分成甲类、 乙类和甲乙类三种, 如图所示。 Q （1 1）、甲类）、甲类 甲类放大器的工作点设置甲类放大器的工作点设置在放大区的中间在放大区的中间, , 这种电路的这种电路的优点是在输入信号的整个周期优点是在输入信号的整个周期内三极管都处于导通状态内三极管都处于导通状态,
49、, 输输出信号失真较小（前面讨论的出信号失真较小（前面讨论的电压放大器都工作在这种状电压放大器都工作在这种状态）态）, , 缺点是三极管有较大的缺点是三极管有较大的静态电流静态电流I ICQCQ , , 这时管耗这时管耗PC C大大, , 电路能量转换效率低。电路能量转换效率低。 （2 2）、乙类）、乙类 乙类放大器的工作点设置乙类放大器的工作点设置在截止区在截止区, , 这时这时, , 由于三极管由于三极管的静态电流的静态电流I ICQCQ =0, =0, 所以能量所以能量转换效率高转换效率高, , 它的缺点是只能它的缺点是只能对半个周期的输入信号进行放对半个周期的输入信号进行放大大, ,
50、非线性失真大。非线性失真大。 Q 二、互补对称功率放大电路二、互补对称功率放大电路1 1、OTLOTL电路电路 （1 1）、电路组成及工作原理）、电路组成及工作原理 这类电路又称无输出变压器的功率放大电路, 简称OTL电路。V1为NPN型管,V2为PNP型管,两管参数对称。 图中R1、R2为偏置电阻。适当选择R1、R2阻值,可使两管静态时发射极电压为UCC/2,电容C 两端电压也稳定在UCC/2,这样两管的集、射极之间如同分别加上了UCC/2和-UCC/2的电源电压。 在输入信号正半周, V3导通, V4截止, V3以射极输出器形式将正向信号传送给负载, 同时对电容C2充电; 在输入信号负半周
