集成运算放大电路基础课件.ppt

1、桂林电子科技大学信息科技学院桂林电子科技大学信息科技学院2010-8-15目 录 第第0章章 绪论绪论第第1章章 半导体二极管及其应用半导体二极管及其应用第第2章章 双极型晶体三极管及其基本放大电路双极型晶体三极管及其基本放大电路第第3章章 场效应管（场效应管（FET）及其基本放大电路）及其基本放大电路第第4章章 集成运算放大电路基础集成运算放大电路基础第第5章章 反馈放大电路反馈放大电路第第6章章 集成运算放大器的基本应用集成运算放大器的基本应用第第7章章 低频功率放大电路低频功率放大电路 第第8章章 直流稳压电源直流稳压电源 目目 录录 绪绪 论论0.1 电电子系统概统概述0.2 模拟拟信

2、号与数号与数字信号号0.3 电电路仿真软真软件简简介 0.1 电电子系统概统概述 当今世界已进入电子信息化时代，各式各样的电子系统已经被用于电力、通信、控制、计算机、自动化等工业领域，并广泛应用于社会的其它各个领域，给人们的工作、学习和生活带来了巨大的变化。电子系统在我们的日常生活中是很常见的。凡是可以完成一个特定功能的完整的电子装置都可以称为是电子系统。一个复杂的电子系统是由子系统或一些功能块所组成。它主要由信号的发射端、信号的传输信道和信号的接收端所组成。l信息源信息源是指需要传送的原始信息，一般是非电物理量。如语言、音乐、图像、文字、数据等。因此，这些原始信息需经过输入换能器转换成携带欲

3、传送信息的电信号（称为基带信号）后，方可送入发送设备，将其变成适合于信道传输的电信号。若需传送的信息本身已是电信号时，则可直接送入发送设备。发送设备的作用是将基带信号变换（调制）成适合信道传输特性的频带信号（称为调制信号）并放大到信号发射所需要的功率。l信道信道又称为传输媒介，是连接发、收两端的信号通道。通信系统中的信道分为两大类：一类是有线信道，如架空明线、电缆、光纤等；另一类就是无线信道，如自由空间、地球表面等。l信号的接收端由信号的接收端由接收设备、输出换能器和受信者组成。接收设备的作用是接收信道传送过来的已调波信号并进行处理（解调），以恢复出与发射端相一致的基带信号，然后经由输出换能器

4、变换成原来形式的信息，如声音、图像等，供受信者使用。0.2 模拟拟信号与数号与数字信号号 模拟拟信号号，是指“模拟”物理量的变化（如声音、温湿度等的变化）所得出的电压或电流信号。模拟信号的特点是，在时间和幅值上均是连续的，在一定动态范围内取任意值。数数字信号号是离散的、不连续的信号。数字信号的幅值是有限的，通常用二进制（例如只有两种可能的幅值）来表示。电脑键盘的输出属于典型的数字信号。根据电子系统工作时所处理的信号形式的不同，通常将电路分为模拟电路和数字电路两大类。处理模拟信号的电路称为模拟电路，而处理数字信号的电路则称为数字电路。0.3 电电路仿真软真软件简简介 随着计算机技术的飞速发展，电

5、子电路的分析与设计手段发生了重大变革，电路设计可以通过计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD）和仿真技术来完成。计算机仿真技术在教学中的应用，可以代替大包大揽的试验电路，大大减轻验证阶段的工作量；其强大的实时交互性、信息的集成性和生动的直观性，为电子专业教学创设了良好的平台，极大地激发了学生的学习兴趣；能够突出教学重点、突破教学难点；并能保存仿真中产生的各种数据，为整机检测提供参考数据，还可保存大量的单元电路、元器件的模型参数。采用仿真软件能满足电子电路整个设计及验证过程的自动化。常见的电路仿真软件有EWB，Protel，ORCAD，PSPIC，Multisim

6、等等。目前比较流行的电路仿真软件是multisim和Pspice。Multisim是一个专门用于电子线路仿真与设计的 EDA 工具软件。它的前身为加拿大Interactive Image Technologies 公司（简称IIT公司）于20世纪80年代推出的EWB（Electronics Workbench）软件。它以其界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用等突出优点，早在20世纪90年代就在我国得到迅速推广，并作为电子类专业课程教学和实验的一种辅助手段。作为Windows 下运行的个人桌面电子设计工具，Multisim 是一个完整的集成化设计环境。而且Multisim计算机仿真与虚

7、拟仪器技术可以很好的解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题。学员可以很好地、很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来。并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。极大地提高了学员的学习热情和积极性。真正的做到了变被动学习为主动学习。第第1 1章章 半导体二极管及其应用半导体二极管及其应用学习目标 了解半导导体的基础础知识识 掌握PNPN结结的单单向导电导电性 了解半导导体二极极管的结构结构及类类型，掌握二极极管的伏安特性及主要参数参数 掌握二极极管的分析方法和基本应应用 了解常用特殊二极极管及其应应用1.1 1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识1.21.2 半导

8、体二极管半导体二极管1.31.3 半导体二极管电路的分析方法及其应用半导体二极管电路的分析方法及其应用1.41.4 特殊二极管特殊二极管*1.5 1.5 电路仿真实例电路仿真实例1.1 半导体基础知识1.1.1 半导导体的概概念及特性 自然界中所有的物质根据其导电性能的不同划分为：导体、半导体、绝缘体。导体一般为低价元素，如金、银、铜、铝等；绝缘体一般为高价元素，如橡胶、塑料、木材等；顾名思义，半导体的导电性能介于导体与绝缘体之间。半导体材料之所以可制成各种电子器件，是因为其具有以下独特性质：光敏性：在光照条件下，其导电性能将显著增加。利用光敏性可制成光敏元件。热热敏性：在热辐射条件下，其导电

9、性能也将显著增加。利用热敏性可制成热敏元件。掺杂掺杂性：掺入特定的杂质元素时，其导电性能显著增加，并具有可控性。1.本征半导导体及其特性（1）本征半导导体本征半导导体纯净纯净的具有晶体结构结构的半导导体。本征半导体结构示意图（2）本征半导导体的特性载载流子可移动的电荷。空穴共价键吸附引起的载流子。在一定温度下，本征半导体中载流子的产生和复合两种运动将达到动态平衡。iipn 硅和锗的本征载流子浓度与温度的关系为：显然，本征载流子的浓度对温度十分敏感，随温度的上升而迅速增大，这正是半导体的重要特性热（或光）敏性。但在室温时，本征半导体的导电能力很弱，且不受控制，故不能直接用于制作半导体器件。KTE

10、iigeATTpTn2232.杂质杂质半导导体及其特性（1）N型半导导体（电电子型半导导体）型半导体磷素纯净的硅晶体五价元NN自由电子多数载流子型半导体空穴少数载流子制作扩散工艺少量特定杂质（2）P型半导导体（空穴型半导导体）型半导体硼素纯净的硅晶体三价元PP空穴多数载流子型半导体自由电子少数载流子（3）杂质杂质半导导体的特性 载流子的浓度 多子浓度取决于杂质的浓度 杂质半导体的电中性 在无外加电场条件下，杂质半导体是呈现电中性的。转型 1.1.2 PN结的形成及其特性1PN结结的形成扩扩散运动运动由浓度高向浓度低运动漂移运动运动电场驱动的载流子运动扩散运动（多子）与漂移运动（少子）的平衡形成

11、PN结2PN结结的特性（1）PN结结的单单向导电导电性l 外加正向电压电压（或正向偏置电压电压，简称简称正偏）扩散运动加剧,漂移运动减弱,多子扩散形成电流，处于正向导导通状态。l 外加反向电压电压（或反向偏置电压电压，简称简称反偏)空间电荷区变宽，多子扩散电流为零，PN结呈现很高的电阻，处于反向截止状态。少子的漂移运动增强，形成电流。3.PN结结的电电容效应应（1）势垒电势垒电容（2）扩扩散电电容 PN结正向偏置，扩散电容较大；PN结反向偏置时，扩散电容很小，可以忽略不计。1.2 半导导体二极极管1.2.1 二极极管的结构结构、类类型及特点 1.二极极管的结构结构2.二极极管的类类型及特点（1

12、）点接触型（2）面接触型（3）平面型 1.2.2 1.2.2 二极极管的伏安特性及主要参数参数1.二极极管的伏安特性（1）二极极管的伏安特性方程 i为流过PN结的电流，IS为流过PN结的反向饱和电流 1TUuSeIi。时，常温下，mVUCKTTo2627300（2）二极极管的伏安特性曲线线 正向特性在AB段，,电流近似为0，称为死区。在BC段，电流按平方律上升；在CD段，电流近似线性规律迅速上升。反向特性:这时只有少数载流子在反向电压作用下的漂移运动形成微弱的反向电流IS，且几乎不随反向电压的增大而增大。但反向电流IS随温度的变化。反向击击穿特性:当反向电压大于UBR(反向击穿电压)时，反向电

13、流急剧增大，这种现象称为二极管的击穿。（3）温温度对对二极极管伏安特性的影响响 温度上升，二极管的正向特性曲线左移（正向压降减小），反向特性曲线下移（反向电流增大）。2.二极极管的主要参数参数（1）最大整流电流IFM（2）最高反向工作电压URM（3）反向击穿电压UBR（4）反向电流IR（5）最高工作频率fM1.2.3 半导导体分立器件型号号命名方法1.3 半导导体二极极管电电路的分析方法及其应应用1.3.1 二极极管电电路的分析方法 二极管是一种非线性器件，含有二极管的电路是非线性电路。分析设计方便，将二极管的伏安特性进行线性化处理，并建立相应的“线性模型”。1.理想模型2.恒压压源模型3.折

14、线线模型4.小信号号模型（微变变等效电电路）DDDiurTDUuTSDUuSDDDUieUIdueIduirTDTD/11DTDiUr 1.3.2 半导导体二极极管的基本应应用电电路1.整流与检与检波电电路 整流与检波电路的工作原理相同，都是利用二极管的单向导电特性，将交变的双向信号转变成单向脉动的信号。2.钳钳位电电路【例1.1】如图所示为一钳位电路，设二极管的正向压降为0.7V。试分析电路的输入与输出之间的关系。3.限幅电电路【例1.2】如图所示为一双向限幅电路。设直流电压源 U1=-U2。输入信号ui为正弦信号，ui=Umsinwt，且Um U1，试分析工作原理，并作出输出电压uo的波形

15、。1.4 特殊二极极管1.4.1 稳压稳压二极极管及其应应用1.稳压稳压管的伏安特性和电电路符号号2.稳压稳压管的工作原理 在反向击穿时，在一定的电流范围内，端电压几乎不变，即能够起到稳压的作用。3.稳压稳压管的主要参数参数（1）稳定电压UZ（2）稳定电流IZ（3）动态电阻rZ：rZ越小，稳压越好。（4）最大允许耗散功率PZM 4.4.使用稳压稳压管的注意事项项（1）稳压管应工作在反向击穿状态。（2）稳压管的工作电流范围为 IZmin IZmax（3）稳压管工作时必须串联限流电阻。（4）稳压管可以串联使用，但不可并联使用。5.典型应应用（1）并联并联式稳压电稳压电路 负载电阻不变，输入电压Ui

16、变化时：输入电压Ui不变，负载电阻变化时：（2）限幅电电路1.4.2 其它它常用二极极管简简介1.变变容二极极管【例题1.3】分析变容二极管典型应用电路。2.发发光二极极管 发光二极管以其功耗低、体积小、色彩艳丽、响应速度快、抗震动、寿命长等优点，广泛用作电子设备的显示器件（如音响设备中的电平指示器、电源指示器），可单个使用，也可制作成7段式显示器或矩阵式显示器。【例题1.4】分析发光二极管用作电源指示器的电路。3.光电电二极极管【例题1.5】分析采用光电二极管设计的光控节能路灯电路。1.4.3二极极管的选选用原则则1.选选用二极极管的一般原则则(1)要求正向压降小时，应选择锗管；要求反向电流

17、 小时，应选择硅管。(2)要求工作电流大时，应选择面接触型二极管；要 求工作频率高时，应选择点接触型二极管。(3)要求反向击穿电压高时，应选择硅管。(4)要求耐高温时，应选择硅管。2.使用二极极管的注意事项项 （1）在电路中应按注明的极性进行连接。（2）同一型号的整流二极管方可串联、并联使用。在串联或并联使用时，应视实际情况决定是否需要加入均衡（串联均压、并联均流）电阻。（3）引出线的焊接或弯曲处，离管壳距离不得小于10mm。为防止因焊接时过热而损坏，应使用小功率的电烙铁，焊接时间不应超过23s。（4）工作在高频或脉冲电路中的二极管，引线要尽量短。（5）切勿超过手册中规定的最大允许电流值和电压

18、值。（6）二极管的替换：硅管和锗管不能互相代用；所替换的二极管的主要参数要高于被替换的二极管；根据工作特点，还应考虑其他特性，如最高工作频率及开关速度等。*1.5电电路仿真实真实例【例题题1.6】分析二极极管钳钳位电电路解：利用Multisim 分析【例1.1】中图图1.14所示的钳钳位电电路。首先打开开Multisim10.0软软件开发环开发环境，然后按图图1.14绘绘出电电路，如图图1.25所示，最后进进行仿真真，得到如图图1.26的分析结结果。【仿真图真图】【例题题1.7】分析二极极管单单向限幅电电路 解：利用Multisim 分析如图图1.27所示的二极极管组组成的单单向限幅电电路。首

19、先打开开Multisim10.0软软件开发环开发环境，然后按图图1.27绘画电绘画电路，最后进进行仿真真得到如图图1.28的分析结结果。【仿真图真图】图1.27图1.28 本章内内容主线线：半导体基本知识PN结及其特性半导体二极管二极管电路的分析方法及应用常用特殊二极管简介。1、半导体材料具有热敏性、光敏性和掺杂性。在本征半导体中掺入不同杂质便形成N型半导体和P型半导体，通过控制掺入杂质的多少就可以有效地改变其导电性。半导体中有自由电子和空穴两种载流子，这是不同于金属导电的重要特点。2、将N型和P型两种杂质半导体制作在同一个硅片（或锗片）上，在其交接面处会形成PN结，PN结是构成半导体器件的重

20、要环节。PN结具有单向导电性、反向击穿特性、温度特性和电容效应。小结3、将一个PN结封装并引出电极后便构成半导体二极管，主要有点接触型、面接触型和平面型。半导体二极管具有跟PN结一样的特性。常用伏安特性（）来描述半导体二极管的性能，其数学表达式为 。二极管的主要参数有最大整流电流 和反向击穿电压 等，这些参数是实际工作中合理选用和正确使用器件的主要依据。4、二极管电路的分析方法，主要采用模型分析法。在分析电路的静态情况时，若精度要求不高时，一般选择理想模型；若精度要求较高时且外加电压远远大于管压降（一般为10倍以上）时，应选择恒压源模型，否则应选择折线模型。而小信号模型则用在电路中既有直流成分

21、，又有交流小信号的情况。5、利用二极管可实现整流、检波、限幅、钳位等电路功能。6、常用的特殊二极管有稳压管、变容二极管、发光二极管、光电二极管等。特殊二极管与普通二极管一样，具有单向导电性。利用PN结击穿时的特性可制成稳压二极管，利用发光材料可制成发光二极管，利用PN结的光敏性可制成光敏二极管。iu 1TUuSeIiFMIBRU第第2章章 双极型晶体管及基本放大电路双极型晶体管及基本放大电路学习目标 晶体三极极管的结构结构和传输传输特性 放大电电路的工作原理和组组成原则则 图图解法与与微变变等效电电路法 工作点稳稳定放大电电路的原理及分析方法 三种种基本放大电电路的组组成、特点及分析方法 耦合

22、方式及其的特点，多级级放大电电路的分析方法 复复合管的结构结构及复复合管放大电电路 频频率响应响应和上、下限截止频频率的概概念，放大电电路频频率特性的分析方法2.12.1 双极型晶体管基本知识双极型晶体管基本知识 2.22.2 基本共射放大电路基本共射放大电路 2.32.3 分压偏置式共射放大电路分压偏置式共射放大电路 2.42.4 放大电路的三种基本组态放大电路的三种基本组态2.52.5 多级放大电路和组合放大电路多级放大电路和组合放大电路 2.62.6 放大电路的频率特性放大电路的频率特性*2.7 2.7 电路仿真实例电路仿真实例 2.1 双极型晶体三极管的基本知识 2.1.1 2.1.1

23、 三极极管的结构与类结构与类型 2.1.2 2.1.2 双极双极型晶体三极极管的放大原理 2.1.3 2.1.3 双极双极型晶体管的特性曲线线 2.1.4 2.1.4 双极双极型晶体三极极管的主要参数参数及温温度的影响响 2.1.1 三极管的结构与类型 双极型晶体三极管是通过一定的工艺，将两个PN结结合在一起的器件，由于PN结之间的相互影响，使三极管表现出不同于单个PN结的特性而具有电流放大的功能。1 1、类类型 按频率分：高频管；低频管 按功率分：小功率管；中功率管；大功率管 按材料分：硅管；锗管 按结构分：NPN；PNP2、结构结构三极管有三个区：三极管有三个区：发射区发射区发射极发射极e

24、；基区基区基极基极b；集电区集电区集电极集电极c。发射区掺杂浓度远高于发射区掺杂浓度远高于基区掺杂浓度，基区很基区掺杂浓度，基区很薄且掺杂的浓度低；而薄且掺杂的浓度低；而集电结面积比发射结面集电结面积比发射结面积大得多，积大得多，符号号中的箭头头方向是三极极管的实际电实际电流方向ecbecb3.特点 三极管的特点为发射区很厚，掺杂浓度很高；基区很薄，掺杂浓度很低；集电区面积最大，掺杂浓度比较高。正是由于三极管的这种结构特点，当各电极加上合适的电压时，三极管才具有电流放大的能力。2.1.2 双极双极型晶体三极极管的放大原理1.内内部载载流子的传输过传输过程（1）发发射极极注入电电子 v发射区的电

25、子不断发射区的电子不断通过发射结扩散到通过发射结扩散到基区，形成发射极基区，形成发射极电流。电流。2.电电流分配关关系（2）电电子在基区区中的扩扩散与复与复合 发射区的电子注入基区后，变成了少数载流子。少部分遇到的空穴复合掉，形成基极电流IB。大部分到达了集电区的边缘。（3）集电区电区收集电电子 因为集电结反偏，收集扩散到集电区边缘的电子，形成电流ICN。另外，集电结区的少子形成漂移电流另外，集电结区的少子形成漂移电流ICBO。发射极电流IE在基区分为基区内的复合电流IB和继续向集电极扩散的电流IC两个部分,即ECBIII2.1.3 双极双极型晶体三极极管的特性曲线线1、输输入特性曲线线CEB

26、BEuif u常数（1）uCE=0V时，相当于两个时，相当于两个PN结并联。结并联。（2）当）当uCE=1V时，时，集电结已进入反偏集电结已进入反偏状态，开始收集电子，所以基区复合状态，开始收集电子，所以基区复合减少，减少，在同一在同一uBE 电压下，电压下，iB 减小。减小。特性曲线将向右稍微移动一些。特性曲线将向右稍微移动一些。（3）uCE 1V再再增加时，曲线右移很不明增加时，曲线右移很不明显。显。（4）死区电压硅管）死区电压硅管0.5V，锗管，锗管0.1V2、输输出特性曲线线BCCEiif u常数（1）当）当uCE=0 V时，集电极无时，集电极无收集作用，收集作用，iC=0。（2）uC

27、E Ic 。（3）当当uCE 1V后，这后，这时，发射到基区的电子时，发射到基区的电子都被集电极收集，形成都被集电极收集，形成iC。所以所以uCE再增加，再增加，iC基本保持不变。基本保持不变。输输出特性曲线线分为为以下三个个工作区区：（1）截止区区：发发射结结反偏 此时管子电流全为0。（2）放大区区：发发射结结正偏，集电结电结反偏（3）饱饱和区区：发发射结结正偏，集电结电结正偏 失去放大能力 CBii晶体管T1T2T3T4工作状态放大饱和放大截止晶体管T1T2T3T4基极直流电位UB(V)0.71-10发射极直流电位UE(V)00.3-1.70集电极直流电位UC(V)50.7015工作状态各

28、晶体管电极直流电位【例例2.1】现已测得某电路中几只晶体管的直流电位如表所示，各晶体管b-e间的开启电压 均为0.5V。试分别说明各管子的工作状态。thU解：以NPN管为例2.1.4 双极双极型晶体三极极管的主要参数参数及温温度的影响响1晶体三级级管的电电流放大系数数（1）共发发射极电极电流放大系数数 近似分析中，对两对两者不加区区分，即 CECECCEOCUUBBIIIII常数常数CECuBii常数（2）共基极电极电流放大系数数 近似分析中，对两对两者不加区区分，共基电流放大系数和共发射极电流放大系数的关系：CBCBCNCuuEEIIII常数常数CEii12.极间极间反向电电流（1）集电极电

29、极基极极反向饱饱和电电流ICBO ICBO是集电结反偏时，由少子的漂移形成的反向电流，受温度的变化影响。（2）集电极电极-发发射极极反向饱饱和电电流（穿透电电流）1CEOCBOIICEOI3.极极限参数参数（1）集电极电极最大允许电许电流ICM ic增加时，要下降。当值下降到线性放大区值的70时，所对应的集电极电流称为集电极最大允许电流ICM。（2）集电极电极最大允许许功率损损耗PCM 集电极电流通过集电结时所产生的功耗 PC=ICUCE PCM（3）反向击穿电压）反向击穿电压U(BR)CEO 基极开路时，c、e间的反向击穿电压。4.温温度对参数对参数和特性的影响响(1)(1)温温度对对I I

30、CBOCBO的影响响 温度每升高10,ICBO增加一倍。（2 2）温温度对对的影响响 温度每升高1，相应地增大0.51。（3 3）温温度对发对发射结结正向电压电压降 UBEUBE的影响响 温度每升高1，UBE下降(22.5mV/)。CBOTI少 子 浓 度5.晶体管的选选用原则则（1）依使用条件选PCM在安全区工作的管子，并满足 适当的散热要求。（2）要注意工作时反向击穿电压，特别是UCE不应超 过UBR(CEO)（3）要注意工作时的最大集电极电流IC不应超过ICM。2.2 基本共射放大电电路2.2.1 放大电电路的基本知识识 1.放大的基本概概念 一个微弱的电信号通过放大器后，输出电压或电流

31、的幅度得到了放大，即得到了功率的放大。但它随时间变化的规律不能变，即不失真真。2.放大电电路的主要指标标（1）电压电压放大倍数数 对数表示的放大倍数也称为增益:电压电压增益=20lguA dBuAouiUAU（2）输输入电电阻Ri 从从放大电电路输输入端看进进去的等效电电阻 一般来说来说，Ri越大越好。（3）输输出电电阻Ro 从从放大电电路输输出端看进进去的等效电电阻 输输出电电阻是表明放大电电路带负载带负载能力的，Ro越小，放大电电路带负载带负载的能力越强，反之则则差。iiiURI0LiooRUoURI（4）通频带）通频带 由于放大电路中有许多电抗元件(如电容,电感)和分布参数,所以电路的放

32、大倍数并不是常数，即电路的放大倍数随输入信号频率的不同而有所差异。放大倍数基本不变的这段频率范围，称为通频带通频带。（5）非线性失真非线性失真 由于三级管的非线性造成输出失真，称为非线性失非线性失真真，会产生新的频率成分(即新的谐波分量)。bwf3.放大电电路的组组成原则则（1）三极管应处于放大状态。即发射结正偏，集电结反偏。（2）能够输入和输出信号。（3）能够不失真地放大信号。2.2.2 放大电路的基本分析方法放大电路的基本分析方法 交流工作状态分析（又称交流工作状态分析（又称动态分析动态分析），是根据输入信号作用下交流信号），是根据输入信号作用下交流信号流经的通路对电路进行分析，用于求电压

33、放大倍数、输入电阻和输出电阻流经的通路对电路进行分析，用于求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等动态性能指标。交流通路的画法是：容量大的电容（如耦合电容）视为等动态性能指标。交流通路的画法是：容量大的电容（如耦合电容）视为短路；无内阻的直流电源视为短路。短路；无内阻的直流电源视为短路。通常情况放大电路中的信号是包含交、直流的混合量，由于电路中电容、通常情况放大电路中的信号是包含交、直流的混合量，由于电路中电容、电感等电抗元件的存在，其交、直流量所流经的通路是完全不同的。因此，电感等电抗元件的存在，其交、直流量所流经的通路是完全不同的。因此，通常是把直流电源对电路的作用和输入信号（一般是交流信号）

34、对电路的作通常是把直流电源对电路的作用和输入信号（一般是交流信号）对电路的作用区分开来进行分析。故对放大电路的分析包括直流、交流两种工作状态的用区分开来进行分析。故对放大电路的分析包括直流、交流两种工作状态的分析。分析。直流工作状态分析（又称为直流工作状态分析（又称为静态分析静态分析），是根据直流信号流经的通路（直），是根据直流信号流经的通路（直流通路）流通路）,求出电路的直流工作状态求出电路的直流工作状态,即晶体管的基极直流电流即晶体管的基极直流电流、集电极直流、集电极直流电流电流、集电极与发射极间的直流电压这三个参数（称之为静态工作点）。、集电极与发射极间的直流电压这三个参数（称之为静态工

35、作点）。直流通路的画法是：电容视为开路；电感线圈视为短路；信号源视为短路，直流通路的画法是：电容视为开路；电感线圈视为短路；信号源视为短路，但应保留其内阻。但应保留其内阻。符号说明符号说明UCE变量与下标均为大写字母代表直流量；uCE变量为小写字母，下标为大写字母代表（交流直流）量；uce变量为小写字母，下标为小写字母代表交流量。1、图图解分析法 图图解法在已知放大管的输输入特性、输输出特性以及放大电电路中其它它元件参数参数的情况况下，利用作图图的方法对对放大电电路进进行分析。（1）直流工作情况况分析（2）交流工作情况况分析uiCECBiAuuiiu输出回路图解输入回路图解1234（3）用图图

36、解法分析放大器的非线线性失真真 截止失真真：这是由于静态工作点过低，晶体管截止而产生的失真，可通过调整输入回路的参数解决。饱饱和失真真：这是由于静态工作点过高，晶体管饱和而产生的失真，可通过调整输出回路的参数解决。（4）图解法的适用范围）图解法的适用范围图解法较为繁琐，且不够精确，一般只作为定性分析使用。【例例2.2】由于电路参数的改变使静态工作点产生如图变化。试问：（1）当静态工作点从Q1到Q2再到Q3再到Q4时，分别是哪个参数变化造成的，如何变化的？（2）哪个Q点最易产生截止失真？哪个Q点最易产生饱和失真？哪个Q点的最大不失真输出电压Uom最大？其值约为多少？（3）Q4点时，集电极电源VC

37、C的值为多少伏？集电极电阻Rc为多少千欧？（1）Q1Q2，输入回路未变，Rc变小。Q2Q3，输出回路未变，输入回路变化；Q3Q4，输入回路未变，输出回路变化，因为两条交流负载线平行，所以Rc未变小，只能是VCC改变。解：（2）Q2最靠近截止区，最易截止失真；Q3最靠近饱和区，最易饱和失真。Q4距离饱和区和失真区最远，因此其最大不失真输出电压Uom最大。VUUUCESCEQom75.327.062（3）VCC12V，Rc=VCC/IC=12/4=3k。2、等效电电路分析法 所谓微变等效电路分析法微变等效电路分析法，就是在输入信号较小的情况下，将非线性的三极管等效成线性元件，然后由线性元件组成的等

38、效电路进行计算，得到放大器的性能指标如Au、ri、ro等。（1）直流工作情况况分析基极回路的电路方程则可求得电路的静态工作点为BBBQBBEQVIRUBBBEQBQBVUIRCQBQCEQCCCQcIIUVIR（2）交流工作情况况分析CEBBEBEBEBCEBCEUIuududiduiu 在输入小信号条件下，将晶体管看做一个线性双口网络。该双口网络满足以下方程：BE1BCE(,)uf i uC2BCE(,)if i u求变化量：求变化量：CEBCCCBCEBCEUIiidididuiu在小信号情况下：在小信号情况下：ce12eb11ebeUhIhUce22eb21ecUhIhI各各h参数的物理

39、意义：参数的物理意义：CEBE11eBUuhiBCEBE12eIuuhiBuBE uBE iB输出端交流短路时的输入电阻，用输出端交流短路时的输入电阻，用rbe表示。表示。输入端开路时的电压反馈系数，用输入端开路时的电压反馈系数，用r表示。表示。iBuBE uBE uCECEC21eBuihiBC22eCEiihu iC iBiCuCE输出端交流短路时的电流放大输出端交流短路时的电流放大 系数，用系数，用表示。表示。输入端开路时的输出电导输入端开路时的输出电导，用，用1/rce表示。表示。iCuCE iC uCEr10-3，忽略，忽略，rce105，忽略。，忽略。得三极管得三极管简化的简化的h

40、 h参数等效电路。参数等效电路。CQTbbbeIUrr/1TbebbEQUrrI或 综上所述，采用微变等效电路法分析放大电路的步骤是：综上所述，采用微变等效电路法分析放大电路的步骤是：确定确定 点；求出点；求出 点附近的微变等效参数；画放点附近的微变等效参数；画放大电路的微变等效电路；求解大电路的微变等效电路；求解 、等。等。QQuAiRoR1、直流通路、直流通路vs交流通路交流通路 共射放大电路是晶体管放大电路的最常用形式，共射共射是指放大电路的是指放大电路的输入和输出的公共端为晶体管的发射极。输入和输出的公共端为晶体管的发射极。直流通路直流通路在直流电流作用下直流电流流经的通路，即静态电流

41、流经的通路。确定静态工作点交流通路交流通路在输入信号作用下交流信号流经的通路。确定动态参数（放大倍数、输入电阻、输出电阻等）分析方法分析方法直流通路v电容开路v电感短路（线圈电阻忽略）v信号源短路，内阻保留交流通路v（容量大的）电容短路v电感开路v无内阻的直流电源短路“先直流，后交流先直流，后交流”直流状态合适，再分析交流，交流需要直流的某些参数才能分析2.2.3 2.2.3 基本共射放大电路基本共射放大电路 2.交流分析 【例2.3】若共射放大电路中，已知VCC=12V，=100，=100，RB=300k，RC=2 k，RL=2 k。试求：（1）电路的静态工作点。（2）画出该电路的微变等效电

42、路，并求其输入电阻、输出电阻和电压放大倍数。解：（1）首先计算静态工作点/bbr12V0.7V37.7A300kCCBEQBQBVUIR100 37.7A3.77mA123.77 24.46VCQBQCEQCCCQcIIUVIR26mV100 100889.63.77mATbebbCQUrrI（2）画微变等效电路 电压放大倍数为：/100(2/2)1120.889boCLubibeIRRUAUI r 输入电阻为：/200k/889.60.887kiibbeiURRrI 输出电阻为：02kLiooRCUoURRI2.3 分压压偏置式共射放大电电路2.3.1 放大电电路的静态静态工作点稳稳定问题问

43、题1静态静态工作点稳稳定的必要性静态工作点静态工作点Q决定决定rbe，进而影响放大电路的性能，进而影响放大电路的性能。2影响响直流工作点的因素（1）电路参数的影响（2）温度的影响Q变变UBE ICEO变变T变变IC变变3.稳稳定静态静态工作点的措施 稳定静态工作点的具体含义是指温度变化时，ICQ和UCEQ基本不变。稳定静态工作点的措施如下：（1）保持工作环境温度稳定。（2）在放大电路的发射极中串联电阻Re，形成直流电流串联负反馈。B点的电流方程BQIII12121IIIIBQCCbbbBQVRRRU211为了稳定Q点B点电位CBBEBQEECIIUCUUIIT4稳稳定直流工作点的其它它方法bC

44、CbBEQCCRRVRUVIbCBEBDDECIUUCIUUITCBRCIIIITbRRBQIII2.3.2 分压压偏置式共射放大电电路（1）静态工作点计算112bBQCCbbRUVRR()BQBEQEQCQeCEQCCCQcEQeCCCQceUUIIRUVIRIRVIRR（2）交流参数计算 （a）有旁路电容电压放大倍数为：(/)CLubeRRAr 输入电阻为：输出电阻为：12/ibbbeRRRr0LiooRcUoURRI（b）无旁路电容/1bcLouibe bbeIRRUAUr II R0LiooRcUoURRI12/ibbiRRRR11b bebeiibeebbI rI RURrRII2.

45、4 放大电电路的三种种基本组态组态2.4.1 共集电极电极基本放大电电路1.电电路构构成 集电极是输入输出公共参考端，故称为共集电极电路，输集电极是输入输出公共参考端，故称为共集电极电路，输出信号从射极输出，所以又称之为射极输出器或射极跟随器。出信号从射极输出，所以又称之为射极输出器或射极跟随器。2.静态分析静态分析B2BQCCB1B2RUVRRBQBEQEQEUUIRBQ1EQIICEQCCEQEUVIR（1）电压放大倍数）电压放大倍数 oeELbL(/)(1)UIRRI Rob beb bebL(1)iUUI rI rI R(1)(1)(1)(1)oLbLuibe bLbbeLUR IRA

46、Ur IR IrR其中 LeLRRR/10uA即电路无电压放大能力。即电路无电压放大能力。（2）输入电阻）输入电阻(1)ibeLRrR12/(1)iBBbeLRRRrR共集电路的输入电阻很大。共集电路的输入电阻很大。3.动态分析动态分析（3）输出电阻）输出电阻 1bEUIIRbbeUIr beE1UUIrR 故输出电阻为：bebeoEbeE1/11111rrURRIrR即输出电阻很小即输出电阻很小【例例2.4】电路如图，其中 ，试求电压放大倍数,输入电阻和输出电阻。12VCCV60100SR 200kbR 2kER 2kLR 1kber 解：（1）求静态工作点CCBbBEEeVI RVI R0

47、.035mA(1)CCBEBbeVVIRR(1)2.14mAEBII7.72VCECCEEUVI R1/obeLUIRR1/ibbebeLUI rIRR1/1(1)/eLoubeeLiRRUArRRU162kiibeeLbURrRRI/62k/200k47.3kiibRRR（2）求动态指标 用外加电压源法求输出电阻 11eooRbbeUIIIIR/obbesbUIrRR/ssbRRR/2k/18181oosbeoeoooosbesbeeUURrRRUUUIRrRrR 4.4.共集电极电极放大电电路的特点和应应用 共集放大电电路的特点是：输输出电压与输电压与输入电压电压同相位；电压电压放大倍数数

48、小于1而近似等于1，有电电流放大作用和功率放大作用；输输入电电阻大；输输出电电阻小。作输输入级级：共集电极电电极电路输输入电电阻大，作输输入级级可获获得更大的输输入电压电压；作输输出级级：因为为共集电极电电极电路输输出电电阻较较小，只有几十欧欧姆，作输输出级级有较较强的带负载带负载的能力；作缓缓冲级级：在多级级放大器中，常常用共集电极电电极电路作为为中间缓间缓冲级级，用来来隔离前后级电级电路之间间的影响响。2.4.2 共基极极基本放大电电路1.电路构成电路构成基极是输入电路和输出电路的公共参考端，故称为共基共基极放大电路极放大电路 2.静态分析静态分析略略bCLbL(/)oUIRRI R Lc

49、LRRR/iUI r b beLbLube bbeR IRAr Ir（1）电压放大倍数）电压放大倍数（2）输出电阻）输出电阻iL0CoURURRI（3）输入电阻）输入电阻iebbe(1)(1)UIIr iieEUIIR且beiiiEiiibebeEE1/11111rUURRUUIrrRR3.动态分析动态分析2.4.3 三种基本组态放大电路的比较三种基本组态放大电路的比较2.5 多级级放大电电路和组组合放大电电路 一般来说，单级放大电路并不能同时满足多个性能指标的要求，因此，实际的放大器都是由若干单级放大电路连接而成的多级放大电路，其方框图如下。信号源信号源负载负载输出级输出级末前级末前级中间级

50、中间级输入级输入级2.5.1 多级级放大电电路1多级级放大电电路的耦合方式（1）阻容耦合 优点优点：各级电路的直流工作 点彼此独立，电路比较简单，体积 较小。缺点缺点：不能放大直流及缓 变信号；不易集成。（2）直接耦合）直接耦合优点优点：体积小，易集成；可放大交流信号，可放大直 流和缓慢变化信号。缺点缺点：各级的直流工作点互不独 立，彼此影响，计算和调试 不方便；零点漂移严重（3）变压器耦合）变压器耦合 优点优点：各级放大电路的直流工作点彼此独立 可以进行阻抗匹配 缺点缺点：只能放大交流信号 体积大，笨重（4）光电耦合）光电耦合优点优点：抗干扰能力强 传输损耗小 工作可靠 具有电气隔离作用缺点