1、前言前言 在在“以应用为目的，以必须够用为度以应用为目的，以必须够用为度”、“面向生产第一线面向生产第一线的技术应用型人才的技术应用型人才”的墙养目标的指引下，本书在编写过程的墙养目标的指引下，本书在编写过程中遵循下列原则：中遵循下列原则：第一，本着以第一，本着以“应用应用”为主旨。为主旨。第二，强调适应性。第二，强调适应性。第三，在内容叙述上力求深入浅出，尽量避免繁琐的数学推第三，在内容叙述上力求深入浅出，尽量避免繁琐的数学推导；在内容编排上力求简洁、形式新颖、目标明确，有利于导；在内容编排上力求简洁、形式新颖、目标明确，有利于促进读者的求知欲和学习的主动性。促进读者的求知欲和学习的主动性。
2、第第1章章 电路分析基础知识电路分析基础知识1.1电路的组成及电路分析的概念电路的组成及电路分析的概念1.2电路的基本元件电路的基本元件1.3简单电路的分析方法简单电路的分析方法1.4基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.5正弦交流电正弦交流电小结小结1.1电路的组成及电路分析的概念电路的组成及电路分析的概念1.1.1电路的组成和作用电路的组成和作用电路的形式是多种多样的，但从电路的本质来说，其组成都电路的形式是多种多样的，但从电路的本质来说，其组成都有电源、负载、中间环节三个最基本的部分。有电源、负载、中间环节三个最基本的部分。例如，例如，图图1-1所示的手电简电路中，电池把化学能转换成电能所示的手电
3、简电路中，电池把化学能转换成电能供给灯泡，灯泡却把电能转换成光能作照明之用。供给灯泡，灯泡却把电能转换成光能作照明之用。电路的种类繁多，但从电路的功能来说，其作用有两个方面：电路的种类繁多，但从电路的功能来说，其作用有两个方面：其一是实现电能的传输和转换；其二是进行信号的传递与处其一是实现电能的传输和转换；其二是进行信号的传递与处理。理。电路的作用不同，对其提出的技术要求也不同，前者较多地电路的作用不同，对其提出的技术要求也不同，前者较多地侧重于传输效率的提高，后者多侧重于信号在传递过程中的侧重于传输效率的提高，后者多侧重于信号在传递过程中的保真、运算的速度和抗干扰等。保真、运算的速度和抗干扰
4、等。下一页下一页1.1电路的组成及电路分析的概念电路的组成及电路分析的概念1.1.2理想元件和电路模型理想元件和电路模型用于构成电路的电工、电子元器件或设备统称为实际电路元用于构成电路的电工、电子元器件或设备统称为实际电路元件，简称实际元件。件，简称实际元件。用来表征上述物理性质的理想电路元件用来表征上述物理性质的理想电路元件(以后理想两字常略去以后理想两字常略去)分别称为恒压源分别称为恒压源Vs、恒流源、恒流源Is,、电阻元件、电阻元件R、电容元件、电容元件C、电感元件电感元件L。图图1-2是它们的电路模型图形符号。它们为电路结构的基本模是它们的电路模型图形符号。它们为电路结构的基本模型，由
5、这些基本模型构成电路的整体模型。型，由这些基本模型构成电路的整体模型。例如，手电简电路的电路模型如例如，手电简电路的电路模型如图图1-3所示。所示。下一页下一页上一页上一页1.1电路的组成及电路分析的概念电路的组成及电路分析的概念1.1.3电流、电压的参考方向电流、电压的参考方向电路中电流的方向是指正电荷定向移动的方向电路中电流的方向是指正电荷定向移动的方向;电路中两点之电路中两点之间电压的方向是高电位指向低电位的方向间电压的方向是高电位指向低电位的方向(即电位降落的方即电位降落的方向向);电动势的方向在电源内部是由低电位指向高电位的方向电动势的方向在电源内部是由低电位指向高电位的方向(即电位
6、升高的方向即电位升高的方向)。图图1-4所示电路中分别标出了电流、电压、电动势的方向。所示电路中分别标出了电流、电压、电动势的方向。电流、电压的参考方向是人为任意设定的，电流、电压的参考方向是人为任意设定的，图图1-5电路中箭头电路中箭头所示方向就是电流和电压的参考方向。所示方向就是电流和电压的参考方向。下一页下一页上一页上一页1.1电路的组成及电路分析的概念电路的组成及电路分析的概念1.1.3电流、电压的参考方向电流、电压的参考方向按参考方向求解得出的电流和电压值有两种可能：得正值，按参考方向求解得出的电流和电压值有两种可能：得正值，说明设定的参考方向与实际方向一致说明设定的参考方向与实际方
7、向一致;若为负值，则表明参考若为负值，则表明参考方向与实际方向相反。方向与实际方向相反。参考方向也称正方向，除了用箭标标示外，还可以用双下标参考方向也称正方向，除了用箭标标示外，还可以用双下标标示。标示。当一个元件或一段电路上的电流、电压参考方向一致时，则当一个元件或一段电路上的电流、电压参考方向一致时，则称它们为关联的参考方向，称它们为关联的参考方向，如如图图1-6(a)所示。所示。这时电阻这时电阻R两端电压为两端电压为 U=IR若采用非关联参考方向，如若采用非关联参考方向，如图图1-6(b)所示，则电阻所示，则电阻R两端的两端的电压为电压为 U=-IR下一页下一页上一页上一页1.1电路的组
8、成及电路分析的概念电路的组成及电路分析的概念1.1.4电功率的正负电功率的正负P=UI(1)当电流、电压取关联的参考方向时当电流、电压取关联的参考方向时P=UI(2)当电流、电压取非关联参考方向时当电流、电压取非关联参考方向时P=-UI在此规定下，将电流在此规定下，将电流I和电压和电压U数值的正负号如实代入公式，数值的正负号如实代入公式，如果计算结果为如果计算结果为P 0时，表示元件吸收功率，该元件为负时，表示元件吸收功率，该元件为负载；反之，载；反之，P 0和和UCE1V之间的之间的部分，此时部分，此时发射结正偏、集电结反偏，三极管处于放大状态。发射结正偏、集电结反偏，三极管处于放大状态。(
9、2)截止区截止区:指曲线上指曲线上I B 0的区域，此时发射结反偏，三极的区域，此时发射结反偏，三极管为截止状态管为截止状态，IC很小很小，集电极与发射极间相当于开路，三，集电极与发射极间相当于开路，三极管相当于断开的开关。极管相当于断开的开关。(3)饱和区饱和区:指曲线上指曲线上UCEUBE的区域，此时的区域，此时IC与与I B无对应关无对应关系，集电极与发射极均系，集电极与发射极均处于正向偏置，集电极与发射极之间处于正向偏置，集电极与发射极之间的压降称为饱和电压，用的压降称为饱和电压，用UCES表示表示。下一页下一页上一页上一页3.1 双极型半导体三极管双极型半导体三极管3.1.4三极管的
10、主要参数三极管的主要参数1.电流放大系数电流放大系数2.极间反向截止电流极间反向截止电流1)集电极集电极-基极反向饱和电流基极反向饱和电流ICBO1)集电极集电极-发射极反向饱和电流发射极反向饱和电流ICEO下一页下一页上一页上一页BCBCEOCBCIIIIIII3.1 双极型半导体三极管双极型半导体三极管3.1.4三极管三极管的主要参数的主要参数3.极限参数极限参数1)集电极集电极最大允许电流最大允许电流ICM2)反向击穿电压反向击穿电压U(BR)CEO3)集电极最大允许功耗集电极最大允许功耗PCM根据给定的根据给定的PCM值可以作出一条值可以作出一条PCM曲线如曲线如图图3-8所示，由所示
11、，由PCM、ICM和和U(BR)CEO包围的区域为三极管安全工作区。包围的区域为三极管安全工作区。下一页下一页上一页上一页3.1 双极型半导体三极管双极型半导体三极管3.1.5温度对三极管的特性与参数的影响温度对三极管的特性与参数的影响1.温度温度对对UBE的影响的影响 三极管的输入特性曲线与二极管的正向特性曲线相似，温度三极管的输入特性曲线与二极管的正向特性曲线相似，温度升高，曲线左移，如升高，曲线左移，如图图3-9所示。所示。2.温度对温度对ICBO的影响的影响三极管输出特性曲线随温度升高将向上移动，如图三极管输出特性曲线随温度升高将向上移动，如图3-10所所示。示。3.温度对温度对的影响
12、的影响 温度升高，输出特性各条曲线之间的间隔增大，从而温度升高，输出特性各条曲线之间的间隔增大，从而值增值增大，如大，如图图3-10所所示。示。下一页下一页上一页上一页3.1 双极型半导体三极管双极型半导体三极管3.1.6三极管的判别及其手册的查阅方法三极管的判别及其手册的查阅方法1.三极管型号的意义三极管型号的意义三极管的型号三极管的型号一般由五大部分组成如一般由五大部分组成如3AX31A、3DG12B、3CG14G等。等。2.三极管手册的查阅方法三极管手册的查阅方法1)三极管手册的基本内容三极管手册的基本内容(1)三极管的型号。三极管的型号。(2)电参数符号说明。电参数符号说明。(3)主要
13、用途。主要用途。(4)主要参数。主要参数。2)三极管手册的查阅方法三极管手册的查阅方法(1)已知三极管的型号查阅其性能参数和使用范围。已知三极管的型号查阅其性能参数和使用范围。(2)根据使用要求选择三极管。根据使用要求选择三极管。下一页下一页上一页上一页3.1 双极型半导体三极管双极型半导体三极管3.1.6三极管的判别及其手册的查阅方法三极管的判别及其手册的查阅方法3.判别三极管的管型和管脚判别三极管的管型和管脚(1)根据三极管外壳上的型号，初判其类型。根据三极管外壳上的型号，初判其类型。(2)根据三极管的外形特点，初判其管脚。根据三极管的外形特点，初判其管脚。(3)用万用表判别三极管的管脚及
14、管型。用万用表判别三极管的管脚及管型。基极的判别，如基极的判别，如图图3-11所示。所示。集电极和发射极的判别。具体测试方法如集电极和发射极的判别。具体测试方法如图图3-12所示。所示。根据硅管的发射结正向压降大于锗管的正向压降的特点，根据硅管的发射结正向压降大于锗管的正向压降的特点，来判断其材料。如来判断其材料。如图图3-13所示。所示。下一页下一页上一页上一页3.1 双极型半导体三极管双极型半导体三极管3.1.6三极管的判别及其手册的查阅方法三极管的判别及其手册的查阅方法4.三极管的质量粗判及代换方法三极管的质量粗判及代换方法1)判别三极管的质量好坏判别三极管的质量好坏用指针式万用表测一般
15、三极管，可将三极管看成两个用指针式万用表测一般三极管，可将三极管看成两个“首首首首”相连或相连或“尾尾尾尾”相连的二极管来看待，若相连的二极管来看待，若“首首”为正极为正极“尾尾”为负极，则前者为为负极，则前者为PNP型，后者为型，后者为NPN型。型。2)三极管的代换方法三极管的代换方法(1)更换时，尽量更换相同型号的三极管。更换时，尽量更换相同型号的三极管。(2)无相同型号更换时，新换三极管的极限参数应等于或大于原无相同型号更换时，新换三极管的极限参数应等于或大于原三极管的极限参数。三极管的极限参数。(3)性能好的三极管可代替性能差的三极管。性能好的三极管可代替性能差的三极管。(4)在集电极
16、耗散功率允许的情况下，可用高频管代替低频管。在集电极耗散功率允许的情况下，可用高频管代替低频管。(5)开关三极管可代替普通三极管。开关三极管可代替普通三极管。上一页上一页返返 回回3.2 三极管基本应用电路及其分析三极管基本应用电路及其分析方法方法3.2.1三极管基本放大电路的组成三极管基本放大电路的组成三极管基本放大电路可由正弦波三极管基本放大电路可由正弦波信号源信号源US、晶体三极管、晶体三极管V、输出负载输出负载RL及电源偏置电路及电源偏置电路(UBB、Rb、UCC、RC)组成，如组成，如图图3-14所示。所示。(1)图图3-14中晶体三极管采用中晶体三极管采用NPN型硅管，具有电流放大
17、型硅管，具有电流放大作用，使作用，使IC=IB。(2)图图3-14中基极电阻中基极电阻Rb又称偏流电阻，它和电源又称偏流电阻，它和电源UBB一一起给基极提供一个合适的基极直流起给基极提供一个合适的基极直流I B，使晶体管能工作在，使晶体管能工作在特性曲线的线性部分特性曲线的线性部分。(3)图图3-14中中RC为集电极负载电阻。为集电极负载电阻。(4)图图3-14中藕合电容中藕合电容C1、C2起到一个起到一个“隔直导交隔直导交”的作的作用，它把信号源与放大电路之间，放大电路与负载之间的直用，它把信号源与放大电路之间，放大电路与负载之间的直流隔开。流隔开。下一页下一页3.2 三极管基本应用电路及其
18、分析三极管基本应用电路及其分析方法方法3.2.2放大电路的两种工作状态放大电路的两种工作状态1.静态工作情况分析静态工作情况分析在在图图3-15所示电路中，当所示电路中，当Ui=0时，放大电路中没有交流成时，放大电路中没有交流成分，称为静态工作状态，这时藕合电容分，称为静态工作状态，这时藕合电容C1、C2视为开路，直视为开路，直流通路如流通路如图图3-16(a)所示。所示。三极管特性曲线上所确定的点称为静态工作点，用三极管特性曲线上所确定的点称为静态工作点，用Q表示，表示，如如图图3-16(b)所示。所示。2.动态工作情况分析动态工作情况分析输入端加上正弦交流信号电压输入端加上正弦交流信号电压
19、1l时，放大电路的工作状态为时，放大电路的工作状态为动态，如动态，如图图3-17所示。这时电路中既有直流成分，也有交所示。这时电路中既有直流成分，也有交流成分，各极的电流和电压都是在静态值的基础上再叠加交流成分，各极的电流和电压都是在静态值的基础上再叠加交流分量，如流分量，如图图3-18所示所示。下一页下一页上一页上一页3.2 三极管基本应用电路及其分析三极管基本应用电路及其分析方法方法3.2.3图解分析法图解分析法1.用图解法确定静态工作点用图解法确定静态工作点在分析静态值时，只需研究直流通路，在分析静态值时，只需研究直流通路，图图3-19用图解法分析用图解法分析电路的步骤如下电路的步骤如下
20、:1)作直流负载线作直流负载线上式确定的直线就是直流负载线。上式确定的直线就是直流负载线。2)确定静态工作点确定静态工作点利用利用 ，求得，求得IBQ的近似值。在输出特的近似值。在输出特性曲线上，确定性曲线上，确定I B=IBQ的一条曲线。该曲线与直线的一条曲线。该曲线与直线MN的的交点交点Q就是静态工作点。就是静态工作点。下一页下一页上一页上一页CCECCCCCECCCCCCCCERURURUUIRIUURBBEQCCBQIUUI)(3.2 三极管基本应用电路及其分析三极管基本应用电路及其分析方法方法3.2.3图解分析法图解分析法2.动态图解分析法动态图解分析法1)空载分析空载分析放大电路的
21、输入端有输入信号，输出端开路，这种电路称为放大电路的输入端有输入信号，输出端开路，这种电路称为空载放大电路，虽然电压和电流增加了交流成分，但输出回空载放大电路，虽然电压和电流增加了交流成分，但输出回路路仍与静态的直流通路完全一样。仍与静态的直流通路完全一样。如如图图3-20所示。所示。2)带负载的动态分析带负载的动态分析在在图图3-19(a)所示电路中接上负载所示电路中接上负载RL，其交流通路如，其交流通路如图图3-21所示。所示。下一页下一页上一页上一页3.2 三极管基本应用电路及其分析三极管基本应用电路及其分析方法方法3.2.4微变等效电路法微变等效电路法1.晶体管微变等效晶体管微变等效1
22、)输入端等效输入端等效图图3-22(a)是三极管的输入特性曲线，是非线性的。如果输入是三极管的输入特性曲线，是非线性的。如果输入信号很小，在静态工作点信号很小，在静态工作点Q附近的工作段可近似地认为是直附近的工作段可近似地认为是直线。线。2)输出端等效输出端等效图图3-22(b)是三极管的输出特性曲线族，若动态是在小范围内，是三极管的输出特性曲线族，若动态是在小范围内，特性曲线不但互相平行、间隔均匀，且与特性曲线不但互相平行、间隔均匀，且与uCE轴线平行。轴线平行。由上述方法得到的晶体管微变等效电路如由上述方法得到的晶体管微变等效电路如图图3-23所示。所示。2.放大电路的微变等效电路放大电路
23、的微变等效电路通过放大电路的交流通路和三极管的微变等效，可得出放大通过放大电路的交流通路和三极管的微变等效，可得出放大电路的微变等效电路，如电路的微变等效电路，如图图3-24所示。所示。上一页上一页返返 回回*3.3 单极型半导体三极管及其电路单极型半导体三极管及其电路分析分析3.3.1单极型半导体三极管单极型半导体三极管场效应管场效应管(简称简称FET)是利用输入电压产生的电场效应来控制输是利用输入电压产生的电场效应来控制输出电流的，所以又称之为电压控制型器件。它工作时只有一出电流的，所以又称之为电压控制型器件。它工作时只有一种载流子种载流子(多数载流子多数载流子)参与导电，故也叫单极型半导
24、体三极参与导电，故也叫单极型半导体三极管。管。1.MOS场效应管场效应管由于这种场效应管是由金属由于这种场效应管是由金属(melal),氧化物氧化物(oxide)和半导体和半导体(setni-conductor)组成的，故称组成的，故称MOS管。管。1)增强型增强型N沟道绝缘栅场效应管的结构和符号沟道绝缘栅场效应管的结构和符号图图3-25是是N沟道增强型沟道增强型MOS管的示意图。管的示意图。下一页下一页*3.3 单极型半导体三极管及其电路单极型半导体三极管及其电路分析分析3.3.1单极型半导体三极管单极型半导体三极管2)工作原理和转移特性曲线工作原理和转移特性曲线(1)工作原理。工作原理。图
25、图3-26是是N沟道增强型沟道增强型MOS管的工作原理示意图，图管的工作原理示意图，图3-26(b)是相应的电路图。是相应的电路图。(2)转移特性曲线。转移特性曲线。如如图图3-27所示。所示。(3)输出特性曲线。输出特性曲线。图图3-28为输出特性曲线，分为可变电阻区、恒流区为输出特性曲线，分为可变电阻区、恒流区(放大区放大区)、夹断区夹断区(饱和区饱和区)。下一页下一页上一页上一页*3.3 单极型半导体三极管及其电路单极型半导体三极管及其电路分析分析3.3.1单极型半导体三极管单极型半导体三极管2.耗尽型耗尽型N沟道沟道MOS场效应管场效应管N沟道耗尽型沟道耗尽型MOS管在制造时，在二氧化
26、硅绝缘层中掺入了管在制造时，在二氧化硅绝缘层中掺入了大量的正离子，这些正离子的存在，使得队、大量的正离子，这些正离子的存在，使得队、=0时，就有垂时，就有垂直电场进入半导体，并吸引自由电子到半导体的表层而形成直电场进入半导体，并吸引自由电子到半导体的表层而形成N型导电沟道。型导电沟道。这种管子的栅源电压这种管子的栅源电压UGS可以是正的，也可以是负的。改变可以是正的，也可以是负的。改变UGS，就可以改变沟道的宽窄，从而控制漏极电流，就可以改变沟道的宽窄，从而控制漏极电流ID。下一页下一页上一页上一页*3.3 单极型半导体三极管及其电路单极型半导体三极管及其电路分析分析3.3.2结型场效应管结型
27、场效应管1.结构和符号结构和符号N沟道结型场效应管如沟道结型场效应管如图图3-29所示。所示。2.工作原理工作原理如如图图3-30所示，场效应管工作时它的两个所示，场效应管工作时它的两个PN结始终要加反向结始终要加反向电压。电压。当当G、S两极间电压两极间电压UGS改变时，沟道两侧耗尽层的宽度也随改变时，沟道两侧耗尽层的宽度也随着改变，由于沟道宽度的变化，导致沟道电阻值的改变，从着改变，由于沟道宽度的变化，导致沟道电阻值的改变，从而实现了利用电压而实现了利用电压UGS控制电流控制电流ID的目的。的目的。下一页下一页上一页上一页*3.3 单极型半导体三极管及其电路单极型半导体三极管及其电路分析分
28、析3.3.3场效应管的主要参数场效应管的主要参数1.主要参数主要参数1)开启开启电压电压UGS(th)和夹断电压和夹断电压UGS(off)2)饱和漏极电流饱和漏极电流IDSS3)低频跨导低频跨导gm(又称低频互导又称低频互导)4)直流输入电阻直流输入电阻RGS5)漏源击穿电压漏源击穿电压U(BR)DS6)栅源击穿电压栅源击穿电压U(BR)GS7)最大耗散功率最大耗散功率PDM下一页下一页上一页上一页*3.3 单极型半导体三极管及其电路单极型半导体三极管及其电路分析分析3.3.3场效应管的主要参数场效应管的主要参数2.注意事项注意事项(1)在使用场效应管时，要注意漏源电压在使用场效应管时，要注意
29、漏源电压UDS、漏源电流、漏源电流ID、栅、栅源电压源电压UGS、及耗散功率等值不能超过最大允许值。、及耗散功率等值不能超过最大允许值。(2)场效应管从结构上看漏源两极是对称的，可以互相调用，场效应管从结构上看漏源两极是对称的，可以互相调用，但有些产品制作时已将衬底和源极在内部连在一起，这时漏但有些产品制作时已将衬底和源极在内部连在一起，这时漏源两极不能对换用。源两极不能对换用。(3)结型场效应管的栅源电压结型场效应管的栅源电压UGS、不能加正向电压，因为它、不能加正向电压，因为它工作在反偏状态。工作在反偏状态。(4)绝缘栅型场效应管的栅源两极绝不允许悬空，因为栅源两绝缘栅型场效应管的栅源两极
30、绝不允许悬空，因为栅源两极如果有感应电荷，就很难泄放，电荷积累会使电压升高，极如果有感应电荷，就很难泄放，电荷积累会使电压升高，而使栅极绝缘层击穿，造成管子损坏。而使栅极绝缘层击穿，造成管子损坏。(5)注意各极电压的极性不能接错。注意各极电压的极性不能接错。上一页上一页返返 回回小结小结(1)三极管是具有放大作用的半导体器件，根据结构及工作原三极管是具有放大作用的半导体器件，根据结构及工作原理的不同可分为双极型和单极型。理的不同可分为双极型和单极型。(2)晶体三极管是由两个晶体三极管是由两个PN结组成的有源三端器件，分为结组成的有源三端器件，分为NPN和和PNP两种类型，根据材料不同有硅管和锗
31、管之分。两种类型，根据材料不同有硅管和锗管之分。(3)晶体三极管因偏置条件不同，有放大、截止、饱和三种工晶体三极管因偏置条件不同，有放大、截止、饱和三种工作状态。作状态。(4)使用晶体三极管时应特别注意管子的极限参数。使用晶体三极管时应特别注意管子的极限参数。(5)场效应管是利用栅极电压改变导电沟道的宽、窄而实现对场效应管是利用栅极电压改变导电沟道的宽、窄而实现对漏极电流的控制的，由于输入电流极小，故称为电压控制电漏极电流的控制的，由于输入电流极小，故称为电压控制电流器件。流器件。(6)在三极管电路中，只研究直流电源作用下，电路中各直流在三极管电路中，只研究直流电源作用下，电路中各直流量大小的
32、称直流分析量大小的称直流分析(或称为静态分析或称为静态分析)，由此而确定的各极，由此而确定的各极直流电压和电流称为静态工作点。直流电压和电流称为静态工作点。返返 回回图图3-1常见三极管的外形结钩常见三极管的外形结钩返返 回回图图3-2 常见二极管的外形结构常见二极管的外形结构返返 回回表表3-1 三极管的偏置方式及工作状三极管的偏置方式及工作状态态返返 回回图图3-3 三极管具有放大作用的外部三极管具有放大作用的外部条件条件返返 回回图图3-4 三极管内部载流子的运动情三极管内部载流子的运动情况况返返 回回图图3-5 电流分配关系测试电路电流分配关系测试电路返返 回回图图3-6 三极管的输入
33、特性曲线图三极管的输入特性曲线图返返 回回图图3-7 三极管的输出特性曲线三极管的输出特性曲线返返 回回图图3-8返返 回回图图3-9 温度对输入特性的影响温度对输入特性的影响返返 回回图图3-10 温度对输出特性的影响温度对输出特性的影响返返 回回图图3-11 三极管基极的测试三极管基极的测试返返 回回图图3-12 三极管集电极、发射极的判三极管集电极、发射极的判断断返返 回回图图3-13 判断硅管和锗管的电路判断硅管和锗管的电路返返 回回图图3-14 基本共射极放大电路基本共射极放大电路返返 回回图图3-15 放大电路的习惯画法放大电路的习惯画法返返 回回图图3-16 静态工作情况静态工作
34、情况返返 回回图图3-17 放大电路的交流通路放大电路的交流通路返返 回回图图3-18 放大电路的各极间波形放大电路的各极间波形返返 回回图图3-19 放大电路图解法放大电路图解法返返 回回图图3-20 空载图解分析法空载图解分析法返返 回回图图3-21 交流通路交流通路返返 回回图图3-22 二极管特性曲线二极管特性曲线返返 回回图图3-23 晶体二极管及微变等效晶体二极管及微变等效返返 回回图图3-24 基本放大电路的交流通路及基本放大电路的交流通路及微变等效电路微变等效电路返返 回回图图3-25 MOS管的结构及其图形符管的结构及其图形符号号返返 回回图图3-26 N沟道增强型沟道增强型
35、MOS管工作原管工作原理理返返 回回图图3-27 移特性曲线移特性曲线返返 回回图图3-28 输出特性曲线输出特性曲线返返 回回图图3-29 N沟道结型场效应管沟道结型场效应管返返 回回图图3-30 场效应管的工作原理场效应管的工作原理返返 回回第第4章章 放大电路基础放大电路基础4.1 放大电路的基本知识放大电路的基本知识4.2 晶体管三种基本组态放大电路晶体管三种基本组态放大电路4.3 多级放大电路多级放大电路小结小结4.1 放大电路的基本知识放大电路的基本知识4.1.1放大电路的组成放大电路的组成1.电路组成方框图电路组成方框图放大电路组成框图如放大电路组成框图如图图4-1所示。所示。由
36、于电路的输入端口和输出端口有四个头，而三极管只有三由于电路的输入端口和输出端口有四个头，而三极管只有三个电极，必然有一个电极共用，因而就有共发射极个电极，必然有一个电极共用，因而就有共发射极(简称共射简称共射极极)、共基极、共集电极三种组态的放大电路。其中，共发射、共基极、共集电极三种组态的放大电路。其中，共发射极放大电路基极为输入极，集电极为输出极，发射极为公共极放大电路基极为输入极，集电极为输出极，发射极为公共电极电极;共集电极放大电路基极为输入极，发射极为输出极，集共集电极放大电路基极为输入极，发射极为输出极，集电极为公共电极电极为公共电极;共基极放大电路发射极为输入极，集电极为共基极放
37、大电路发射极为输入极，集电极为输出极，基极为公共电极，如输出极，基极为公共电极，如图图4-2所示。所示。下一页下一页4.1 放大电路的基本知识放大电路的基本知识4.1.2基本放大电路必须遵循的原则基本放大电路必须遵循的原则(1)直流电压源能够保证晶体三极管的发射结正偏，集电结反直流电压源能够保证晶体三极管的发射结正偏，集电结反偏，适当选取偏，适当选取Rb、Rc和和UCC的值，使晶体三极管工作在放大的值，使晶体三极管工作在放大状态。状态。(2)输入信号能有效地从输入端加到三极管的输入电极上，输输入信号能有效地从输入端加到三极管的输入电极上，输出信号经放大后能有效地从输出端取出。出信号经放大后能有
38、效地从输出端取出。下一页下一页上一页上一页4.1 放大电路的基本知识放大电路的基本知识4.1.3放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标对于放大电路的放大性能有两个方面的要求：一是放大倍数对于放大电路的放大性能有两个方面的要求：一是放大倍数要尽可能大；二是输出信号要尽可能不失真。要尽可能大；二是输出信号要尽可能不失真。量放大电路性能的重要指标有放大倍数、输入电阻量放大电路性能的重要指标有放大倍数、输入电阻Ri和输出和输出电阻电阻Ro，如，如图图4-3放大电路四端网络表示图。放大电路四端网络表示图。1)放大倍数放大倍数下一页下一页上一页上一页ioDioiiouDDAiiAuuA4.1 放大电
39、路的基本知识放大电路的基本知识4.1.3放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标2)输入电阻输入电阻Ri3)输出电阻输出电阻Ro4)通频带与频率失真通频带与频率失真图图4-4是共发射极放大电路的频率特性。是共发射极放大电路的频率特性。5)最大输出功率和效率最大输出功率和效率上一页上一页iiiiuR ooiuR o)()()()()()(ffAiAAeAiAAAi或DCoPP/返返 回回4.2 晶体管三种基本组态放大电路晶体管三种基本组态放大电路4.2.1最基本的共射极放大电路最基本的共射极放大电路1.电路的组成电路的组成三极管基本放大电路可由信号源三极管基本放大电路可由信号源Us、晶体三极
40、管、晶体三极管V、输出负、输出负载载RL及电源偏置电路及电源偏置电路(UBB、Rb、UCC、Rc)组成，组成，图图4-5为最为最基本的三极管共射极放大电路。基本的三极管共射极放大电路。2.静态分析静态分析静态分析时，首先画出直流电路图静态分析时，首先画出直流电路图(图图4-6)，然后分析各个值。，然后分析各个值。3.动态分析动态分析动态分析主要是求解电压反大倍数、输入电阻、输出电阻。动态分析主要是求解电压反大倍数、输入电阻、输出电阻。其交流通路和微变等效电路如其交流通路和微变等效电路如图图4-7所示。所示。下一页下一页4.2 晶体管三种基本组态放大电路晶体管三种基本组态放大电路4.2.2共射极
41、共射极(分压分压)放大电路放大电路1.共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成如如图图4-9所示。所示。2.直流分析直流分析开放大电路中的所有电容，即得到直流通路，如开放大电路中的所有电容，即得到直流通路，如图图4-10所示，所示，此电路又称为分压偏置式工作点稳定直电流通路。此电路又称为分压偏置式工作点稳定直电流通路。3.主要性能指标分析主要性能指标分析将放大电路中的将放大电路中的C1、C2、CE短路，电源短路，电源VCC短路，得到交流短路，得到交流通路，然后将三极管用通路，然后将三极管用H参数小信号电路模型代入，便得到参数小信号电路模型代入，便得到放大电路小信号电路模型，如放大电路小信号
42、电路模型，如图图4-11所示。所示。下一页下一页上一页上一页4.2 晶体管三种基本组态放大电路晶体管三种基本组态放大电路4.2.2共射极共射极(分压分压)放大电路放大电路1)电压放大倍数电压放大倍数2)输入电阻输入电阻3)输出电阻输出电阻下一页下一页上一页上一页isuiusisiiosousbeLbebLbiouRRARAuuuuuuuuArRriRiuuAbeBBiiirRRiuR/21CoRR 4.2 晶体管三种基本组态放大电路晶体管三种基本组态放大电路4.2.2共射极共射极(分压分压)放大电路放大电路没有旁路电容没有旁路电容CE时时:(如如图图4-12)1)电压放大倍数电压放大倍数2)输
43、入电阻输入电阻3)输出电阻输出电阻下一页下一页上一页上一页isuiiosiiousEbebLbiouRRARuuuuuuARriRiuuA|)1(|)1(/EbeBiRrRRCoRR4.2 晶体管三种基本组态放大电路晶体管三种基本组态放大电路4.2.3共集电极放大电路共集电极放大电路1.共集电极电路组成共集电极电路组成共集电极放大电路如共集电极放大电路如图图4-13(a)所示，它是从基极输入信号，所示，它是从基极输入信号，从发射极输出信号。从它的交流通路从发射极输出信号。从它的交流通路图图4-13(b)可看出，输入、可看出，输入、输出共用集电极，所以称为共集电极电路。输出共用集电极，所以称为共
44、集电极电路。2.共集电极电路的直流分析共集电极电路的直流分析由由图图4-13(b)的直流通路可得的直流通路可得下一页下一页上一页上一页eEQCCCEQCQBQbeBEQCCEQCQeEQBEQbBQCCRIUUIIRRUUIIRIURIU14.2 晶体管三种基本组态放大电路晶体管三种基本组态放大电路4.2.3共集电极放大电路共集电极放大电路3.主要性能指标分析主要性能指标分析1)电压放大倍数电压放大倍数电压放大倍数可由图电压放大倍数可由图4-13(d)所示的微变等效电路得出。所示的微变等效电路得出。2)输入电阻输入电阻3)输出电阻输出电阻下一页下一页上一页上一页1)1()1()1()1(Lbe
45、LLbbebLbiouRrRRiriRiuuA)1(/1EbeBiRRRR1)/(/osBbeERRRRR4.2 晶体管三种基本组态放大电路晶体管三种基本组态放大电路4.2.3共集电极放大电路共集电极放大电路4.共集电极放大电路的应用共集电极放大电路的应用1)共集电极电路作输入级共集电极电路作输入级由于共集电极放大电路的输入电阻比共射极基本放大电路的由于共集电极放大电路的输入电阻比共射极基本放大电路的输入电阻大很多，因此可以把共集电极放大电路与内阻较大输入电阻大很多，因此可以把共集电极放大电路与内阻较大的信号源相匹配，用来获得较多的信号源电压。的信号源相匹配，用来获得较多的信号源电压。2)共集
46、电极电路作输出级共集电极电路作输出级 共集电极电路的输出电阻较小，一般只有几十欧，用共集电共集电极电路的输出电阻较小，一般只有几十欧，用共集电极电路作为输出级可以有效地提高放大器的带负载能力。极电路作为输出级可以有效地提高放大器的带负载能力。3)共集电极电路作缓冲级共集电极电路作缓冲级在多级放大器中，共集电极电路也经常作为中间级用来隔离在多级放大器中，共集电极电路也经常作为中间级用来隔离前、后级电路之间的影响，这就叫缓冲级。前、后级电路之间的影响，这就叫缓冲级。下一页下一页上一页上一页4.2 晶体管三种基本组态放大电路晶体管三种基本组态放大电路4.2.4共基极放大电路共基极放大电路共基极放大电
47、路共基极放大电路(简称共基放大电路简称共基放大电路)如如图图4-14(a)所示，直流所示，直流通路采用的是分压偏置式，交流信号经通路采用的是分压偏置式，交流信号经C1从发射极输入，从从发射极输入，从集电极经集电极经C2输出，输出，C1、C2为藕合电容，为藕合电容，Cb为基极旁路电容，为基极旁路电容，使基极交流接地，故称为共基极放大器。微变等效电路如使基极交流接地，故称为共基极放大器。微变等效电路如图图4-14(b)所示。所示。下一页下一页上一页上一页11/)/(ecCobeeibeLbebCLibiouiiAiRRRRRRRRiRRuuA4.2 晶体管三种基本组态放大电路晶体管三种基本组态放大
48、电路4.2.4共基极放大电路共基极放大电路利用三极管的三种接法可以组成三种基本放大电路。下面是利用三极管的三种接法可以组成三种基本放大电路。下面是它们的主要特点及应用。它们的主要特点及应用。(1)共射电路具有较高的电压放大倍数和电流放大倍数，同时共射电路具有较高的电压放大倍数和电流放大倍数，同时输入电阻和输出电阻适中。所以，在一般对输入电阻、输出输入电阻和输出电阻适中。所以，在一般对输入电阻、输出电阻和频率响应没有特殊要求的地方，常被采用。例如，低电阻和频率响应没有特殊要求的地方，常被采用。例如，低频电压放大电路的输入级、中间级或输出级。频电压放大电路的输入级、中间级或输出级。(2)共基电路的
49、特点是共基电路的特点是:输入电阻在三种基本放大电路中最大输入电阻在三种基本放大电路中最大;输出电阻则最小输出电阻则最小;电压放大倍数最小，小于电压放大倍数最小，小于1且约等于且约等于1，具有，具有电压跟随的性质。由于具有这些特点，故应用很广泛。常用电压跟随的性质。由于具有这些特点，故应用很广泛。常用于放大电路的输入级，也常用于电路的功率输出级。于放大电路的输入级，也常用于电路的功率输出级。(3)共基电路的主要特点是输入电阻小，放大倍数和共射电路共基电路的主要特点是输入电阻小，放大倍数和共射电路差不多，频率特性好。常用于宽频带放大器。差不多，频率特性好。常用于宽频带放大器。下一页下一页上一页上一
50、页4.2 晶体管三种基本组态放大电路晶体管三种基本组态放大电路4.2.5共源极场效应管放大电路共源极场效应管放大电路1.电路组成电路组成场效应管输入电阻很高，不需要提供栅极电流，只需要建立场效应管输入电阻很高，不需要提供栅极电流，只需要建立合适的静态偏压合适的静态偏压UGS，常用的偏置电路有自偏压和分压式两，常用的偏置电路有自偏压和分压式两种。种。2.静态分析静态分析1)自偏压电路自偏压电路图图4-15所示的自给偏压电路和三极管的射极偏置电路相似，所示的自给偏压电路和三极管的射极偏置电路相似，一般是在源极接入电阻一般是在源极接入电阻Rs而构成的。而构成的。2)分压式偏置电路分压式偏置电路在在图
