放大器的基本原理經典第1頁，課件共160頁，創作于2023年2月第一節半導體器件§2.1.1

半導體的基本知識§2.1.2

PN

結及半導體二極管§2.1.3

半導體三極管第2頁，課件共160頁，創作于2023年2月第二節基本放大電路§2.2.1放大電路的組成§2.2.2放大電路的分析方法§2.2.3靜態工作點的穩定§2.2.4放大器的主要性能指標§2.2.5多級阻容耦合放大電路第3頁，課件共160頁，創作于2023年2月㈠導體、半導體和絕緣體導體：自然界中很容易導電的物質稱為導體，金屬一般都是導體。絕緣體：有的物質幾乎不導電，稱為絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半導體：另有一類物質的導電特性處于導體和絕緣體之間，稱為半導體，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。第4頁，課件共160頁，創作于2023年2月半導體的導電機理不同于其它物質，所以它具有不同于其它物質的特點。例如：當受外界熱和光的作用時，它的導電能力明顯變化。往純凈的半導體中摻入某些雜質，會使它的導電能力明顯改變。第5頁，課件共160頁，創作于2023年2月一、本征半導體的結構特點GeSi通過一定的工藝過程，可以將半導體制成晶體。現代電子學中，用的最多的半導體是硅和鍺，它們的最外層電子（價電子）都是四個。㈡本征半導體本征半導體：完全純凈的、結構完整的半導體晶體。第6頁，課件共160頁，創作于2023年2月在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統組成晶體點陣，每個原子都處在正四面體的中心，而四個其它原子位于四面體的頂點，每個原子與其相臨的原子之間形成共價鍵，共用一對價電子。硅和鍺的晶體結構：第7頁，課件共160頁，創作于2023年2月硅和鍺的共價鍵結構共價鍵共用電子對+4+4+4+4+4表示除去價電子后的原子第8頁，課件共160頁，創作于2023年2月共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價鍵中，稱為束縛電子，常溫下束縛電子很難脫離共價鍵成為自由電子，因此本征半導體中的自由電子很少，所以本征半導體的導電能力很弱。形成共價鍵后，每個原子的最外層電子是八個，構成穩定結構。共價鍵有很強的結合力，使原子規則排列，形成晶體。+4+4+4+4第9頁，課件共160頁，創作于2023年2月二、本征半導體的導電機理在絕對0度（T=0K）和沒有外界激發時,價電子完全被共價鍵束縛著，本征半導體中沒有可以運動的帶電粒子（即載流子），它的導電能力為0，相當于絕緣體。在常溫下，由于熱激發，使一些價電子獲得足夠的能量而脫離共價鍵的束縛，成為自由電子，同時共價鍵上留下一個空位，稱為空穴。1.載流子、自由電子和空穴第10頁，課件共160頁，創作于2023年2月+4+4+4+4空穴束縛電子自由電子二、本征半導體的導電機理1.載流子、自由電子和空穴第11頁，課件共160頁，創作于2023年2月2.本征半導體的導電機理+4+4+4+4在其它力的作用下，空穴吸引附近的電子來填補，這樣的結果相當于空穴的遷移，而空穴的遷移相當于正電荷的移動，因此可以認為空穴是載流子。本征半導體中存在數量相等的兩種載流子，即自由電子和空穴。第12頁，課件共160頁，創作于2023年2月溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征半導體的導電能力越強，溫度是影響半導體性能的一個重要的外部因素，這是半導體的一大特點。本征半導體的導電能力取決于載流子的濃度。本征半導體中電流由兩部分組成：

1.自由電子移動產生的電流。

2.空穴移動產生的電流。第13頁，課件共160頁，創作于2023年2月㈢雜質半導體在本征半導體中摻入某些微量的雜質，就會使半導體的導電性能發生顯著變化。其原因是摻雜半導體的某種載流子濃度大大增加。P型半導體：空穴濃度大大增加的雜質半導體，也稱為（空穴半導體）。N型半導體：自由電子濃度大大增加的雜質半導體，也稱為（電子半導體）。第14頁，課件共160頁，創作于2023年2月一、N型半導體在硅或鍺晶體中摻入少量的五價元素磷（或銻），晶體點陣中的某些半導體原子被雜質取代，磷原子的最外層有五個價電子，其中四個與相鄰的半導體原子形成共價鍵，必定多出一個電子，這個電子幾乎不受束縛，很容易被激發而成為自由電子，這樣磷原子就成了不能移動的帶正電的離子。每個磷原子給出一個電子，稱為施主原子。第15頁，課件共160頁，創作于2023年2月一、N型半導體+4+4+5+4多余電子磷原子第16頁，課件共160頁，創作于2023年2月N型半導體中的載流子是什么？1.由施主原子提供的電子，濃度與施主原子相同。2.本征半導體中成對產生的電子和空穴。摻雜濃度遠大于本征半導體中載流子濃度，所以，自由電子濃度遠大于空穴濃度。自由電子稱為多數載流子（多子），空穴稱為少數載流子（少子）。第17頁，課件共160頁，創作于2023年2月二、P型半導體在硅或鍺晶體中摻入少量的三價元素，如硼（或銦），晶體點陣中的某些半導體原子被雜質取代，硼原子的最外層有三個價電子，與相鄰的半導體原子形成共價鍵時，產生一個空穴。這個空穴可能吸引束縛電子來填補，使得硼原子成為不能移動的帶負電的離子。由于硼原子接受電子，所以稱為受主原子。+4+4+3+4空穴硼原子P型半導體中空穴是多子，電子是少子。第18頁，課件共160頁，創作于2023年2月三、雜質半導體的示意表示法－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半導體++++++++++++++++++++++++N型半導體雜質型半導體多子和少子的移動都能形成電流。但由于數量的關系，起導電作用的主要是多子。近似認為多子與雜質濃度相等。第19頁，課件共160頁，創作于2023年2月㈠PN

結的形成在同一片半導體基片上，分別制造P型半導體和N型半導體，經過載流子的擴散，在它們的交界面處就形成了PN結。§2.1.2PN結及半導體二極管第20頁，課件共160頁，創作于2023年2月P型半導體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導體++++++++++++++++++++++++擴散運動內電場E漂移運動擴散的結果是使空間電荷區逐漸加寬，空間電荷區越寬。內電場越強，就使漂移運動越強，而漂移使空間電荷區變薄。空間電荷區，也稱耗盡層。第21頁，課件共160頁，創作于2023年2月漂移運動P型半導體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導體++++++++++++++++++++++++擴散運動內電場E擴散和漂移這一對相反的運動最終達到平衡，相當于兩個區之間沒有電荷運動，空間電荷區的厚度固定不變。第22頁，課件共160頁，創作于2023年2月－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++空間電荷區N型區P型區電位VV0第23頁，課件共160頁，創作于2023年2月空間電荷區中沒有載流子。注意:空間電荷區中內電場阻礙P區中的空穴、N區中的電子都是多子）向對方運動（擴散運動）。P

區中的電子和N區中的空穴（都是少子），數量有限，因此由它們形成的電流很小。第24頁，課件共160頁，創作于2023年2月第25頁，課件共160頁，創作于2023年2月㈡PN結的單向導電性

PN結加上正向電壓、正向偏置的意思都是：P區加正、N區加負電壓。

PN結加上反向電壓、反向偏置的意思都是：

P區加負、N區加正電壓。第26頁，課件共160頁，創作于2023年2月－－－－++++RE一、PN結正向偏置內電場外電場變薄PN+_內電場被削弱，多子的擴散加強能夠形成較大的擴散電流。第27頁，課件共160頁，創作于2023年2月二、PN結反向偏置－－－－++++內電場外電場變厚NP+_內電場被被加強，多子的擴散受抑制。少子漂移加強，但少子數量有限，只能形成較小的反向電流。RE第28頁，課件共160頁，創作于2023年2月㈢半導體二極管一、基本結構PN結加上管殼和引線，就成為半導體二極管。引線外殼線觸絲線基片點接觸型PN結面接觸型PN二極管的電路符號：第29頁，課件共160頁，創作于2023年2月二、伏安特性UI死區電壓硅管0.6V,鍺管0.2V。導通壓降:硅管0.6~0.7V,鍺管0.2~0.3V。反向擊穿電壓UBR第30頁，課件共160頁，創作于2023年2月三、主要參數1.最大整流電流

IOM二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。2.反向擊穿電壓UBR二極管反向擊穿時的電壓值。擊穿時反向電流劇增，二極管的單向導電性被破壞，甚至過熱而燒壞。手冊上給出的最高反向工作電壓UWRM一般是UBR的一半。第31頁，課件共160頁，創作于2023年2月3.反向電流

IR指二極管加反向峰值工作電壓時的反向電流。反向電流大，說明管子的單向導電性差，因此反向電流越小越好。反向電流受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流要比硅管大幾十到幾百倍。以上均是二極管的直流參數，二極管的應用是主要利用它的單向導電性，主要應用于整流、限幅、保護等等。下面介紹兩個交流參數。第32頁，課件共160頁，創作于2023年2月4.微變電阻rDiDuDIDUDQ

iD

uDrD是二極管特性曲線上工作點Q附近電壓的變化與電流的變化之比：顯然，rD是對Q附近的微小變化區域內的電阻。第33頁，課件共160頁，創作于2023年2月二極管：死區電壓=0.5V，正向壓降

0.7V(硅二極管)理想二極管：死區電壓=0，正向壓降=0RLuiuouiuott二極管的應用舉例：二極管半波整流第34頁，課件共160頁，創作于2023年2月㈣穩壓二極管UIIZIZmax

UZ

IZ穩壓誤差曲線越陡，電壓越穩定。+-UZ動態電阻：rz越小，穩壓性能越好。第35頁，課件共160頁，創作于2023年2月（4）穩定電流IZ、最大、最小穩定電流Izmax、Izmin。（5）最大允許功耗穩壓二極管的參數:（1）穩定電壓

UZ（2）電壓溫度系數

U（%/℃）穩壓值受溫度變化影響的的系數。（3）動態電阻第36頁，課件共160頁，創作于2023年2月㈠基本結構BECNNP基極發射極集電極NPN型PNP集電極基極發射極BCEPNP型§2.1.3半導體三極管第37頁，課件共160頁，創作于2023年2月BECNNP基極發射極集電極基區：較薄，摻雜濃度低集電區：面積較大發射區：摻雜濃度較高第38頁，課件共160頁，創作于2023年2月BECNNP基極發射極集電極發射結集電結第39頁，課件共160頁，創作于2023年2月㈡晶體管放大原理BECNNPEBRBIE基區空穴向發射區的擴散可忽略。IBE進入P區的電子少部分與基區的空穴復合，形成電流IBE

，多數擴散到集電結。ECRc發射結正偏，發射區電子不斷向基區擴散，形成發射極電流IE。第40頁，課件共160頁，創作于2023年2月BECNNPEBRBIE集電結反偏，有少子形成的反向電流ICBO。ICBOIC=ICE+ICBO

ICEIBEICEECRc從基區擴散來的電子作為集電結的少子，漂移進入集電結而被收集，形成ICE。第41頁，課件共160頁，創作于2023年2月IB=IBE-ICBO

IBEIBEBRBIEICBOICEIBEBECNNPIC=ICE+ICBO

ICEECRc第42頁，課件共160頁，創作于2023年2月基極電流IB小，集電極電流IC大，根據基爾霍夫第一定律：——直流電流放大系數若取電流的變化量，則有β——交流放大系數要使三極管能放大電流，必須使發射結正偏，集電結反偏。第43頁，課件共160頁，創作于2023年2月BECIBIEICNPN型三極管BECIBIEICPNP型三極管第44頁，課件共160頁，創作于2023年2月㈢特性曲線三極管特性測試實驗線路ICmA

AVUCEUBERBIBECEBVRcbce第45頁，課件共160頁，創作于2023年2月一、輸入特性UCE1VIB(

A)UBE(V)204060800.40.8工作壓降：硅管UBE0.6~0.7V,鍺管UBE0.2~0.3V。UCE=0VUCE=0.5V死區電壓，硅管0.5V，鍺管0.2V。第46頁，課件共160頁，創作于2023年2月二、輸出特性IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區域滿足IC=

IB稱為線性區（放大區）。當UCE大于一定的數值時，IC只與IB有關，IC=

IB。0.7第47頁，課件共160頁，創作于2023年2月IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區域中UCE

UBE,集電結正偏，IB>IC，UCE0.3V稱為飽和區。第48頁，課件共160頁，創作于2023年2月IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區域中:IB=0,IC=ICEO,UBE<死區電壓，稱為截止區。第49頁，課件共160頁，創作于2023年2月輸出特性三個區域的特點:放大區：發射結正偏，集電結反偏。即：IC=IB,且

IC

=

IB(2)飽和區：發射結正偏，集電結正偏。即：UCE

UBE

，

IB>IC，UCE0.3V

(3)截止區：

UBE<死區電壓，IB=0，IC=ICEO

0

第50頁，課件共160頁，創作于2023年2月三、主要參數前面的電路中，三極管的發射極是輸入輸出的公共點，稱為共射接法，相應地還有共基、共集接法。共射直流電流放大倍數：工作于動態的三極管，真正的信號是疊加在直流上的交流信號。基極電流的變化量為

IB，相應的集電極電流變化為

IC，則交流電流放大倍數為：1.電流放大倍數和

第51頁，課件共160頁，創作于2023年2月放大元件，起電流放大作用，是整個放大電路的核心。uiuo輸入輸出參考點RB+ECEBRCC1C2T耦合電容C1：①隔直作用：隔斷放大電路與信號源之間的直流通路②交流耦合：保證交流信號順利通過第52頁，課件共160頁，創作于2023年2月2.集-基極反向截止電流ICBO

AICBOICBO是集電結反偏由少子的漂移形成的反向電流，受溫度的變化影響。第53頁，課件共160頁，創作于2023年2月BECNNPICBOICEO=

IBE+ICBO

IBE

IBEICBO進入N區，形成IBE。根據放大關系，由于IBE的存在，必有電流

IBE。集電結反偏有ICBO3.集-射極反向截止電流ICEOICEO受溫度影響很大，當溫度上升時，ICEO增加很快，所以IC也相應增加。三極管的溫度特性較差。第54頁，課件共160頁，創作于2023年2月4.集電極最大電流ICM集電極電流IC上升會導致三極管的

值的下降，當

值下降到正常值的三分之二時的集電極電流即為ICM。5.集-射極反向擊穿電壓當集---射極之間的電壓UCE超過一定的數值時，三極管就會被擊穿。手冊上給出的數值是25C、基極開路時的擊穿電壓U(BR)CEO。第55頁，課件共160頁，創作于2023年2月6.集電極最大允許功耗PCM集電極電流IC

流過三極管，所發出的焦耳熱為：PC=ICUCE必定導致結溫上升，所以PC

有限制。PC

PCMICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作區第56頁，課件共160頁，創作于2023年2月§2.2.1放大電路的組成㈠放大的概念電子學中放大的目的是將微弱的變化信號放大成較大的信號。這里所講的主要是電壓放大電路。電壓放大電路可以用有輸入口和輸出口的四端網絡表示，如圖：uiuoKu第57頁，課件共160頁，創作于2023年2月㈡基本放大電路的組成三極管放大電路有三種形式共射放大器共基放大器共集放大器以共射放大器為例講解工作原理第58頁，課件共160頁，創作于2023年2月放大元件，起電流放大作用，是整個放大電路的核心。uiuo輸入輸出？參考點RB+ECEBRCC1C2T第59頁，課件共160頁，創作于2023年2月作用：使發射結正偏，并提供適當的靜態工作點。基極電源與基極電阻RB+ECEBRCC1C2T第60頁，課件共160頁，創作于2023年2月集電極電源，為電路提供能量。并保證集電結反偏。RB+ECEBRCC1C2T第61頁，課件共160頁，創作于2023年2月集電極電阻，將變化的電流轉變為變化的電壓。RB+ECEBRCC1C2T第62頁，課件共160頁，創作于2023年2月耦合電容：電解電容，有極性。大小為10

F~50

F作用：隔離輸入輸出與電路直流的聯系，同時能使信號順利輸入輸出。RB+ECEBRCC1C2T第63頁，課件共160頁，創作于2023年2月可以省去電路改進：采用單電源供電RB+ECEBRCC1C2T第64頁，課件共160頁，創作于2023年2月單電源供電電路+ECRCC1C2TRB第65頁，課件共160頁，創作于2023年2月二、基本放大電路的工作原理ui=0時由于電源的存在IB0IC0IBQICQIEQ=IBQ+ICQ一、靜態工作點RB+ECRCC1C2T第66頁，課件共160頁，創作于2023年2月IBQICQUBEQUCEQ(ICQ,UCEQ)(IBQ,UBEQ)RB+ECRCC1C2T第67頁，課件共160頁，創作于2023年2月(IBQ,UBEQ)和(ICQ,UCEQ

)分別對應于輸入輸出特性曲線上的一個點稱為靜態工作點。IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ第68頁，課件共160頁，創作于2023年2月IBUBEQICUCEuCE怎么變化？假設uBE有一微小的變化ibtibtictuit第69頁，課件共160頁，創作于2023年2月uCE的變化沿一條直線uce相位如何？uce與ui反相！ICUCEictucet第70頁，課件共160頁，創作于2023年2月各點波形RB+ECRCC1C2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiB第71頁，課件共160頁，創作于2023年2月實現放大的條件1.晶體管必須偏置在放大區。發射結正偏，集電結反偏。2.正確設置靜態工作點，使整個波形處于放大區。3.輸入回路將變化的電壓轉化成變化的基極電流。4.輸出回路將變化的集電極電流轉化成變化的集電極電壓，經電容濾波只輸出交流信號。第72頁，課件共160頁，創作于2023年2月如何判斷一個電路是否能實現放大？3.晶體管必須偏置在放大區。發射結正偏，集電結反偏。4.正確設置靜態工作點，使整個波形處于放大區。

如果已給定電路的參數，則計算靜態工作點來判斷；如果未給定電路的參數，則假定參數設置正確。1.信號能否輸入到放大電路中。2.信號能否輸出。與實現放大的條件相對應，判斷的過程如下：第73頁，課件共160頁，創作于2023年2月§2.2.2放大電路的分析方法放大電路分析靜態分析動態分析估算法圖解法微變等效電路法圖解法計算機仿真第74頁，課件共160頁，創作于2023年2月㈠直流通道和交流通道放大電路中各點的電壓或電流都是在靜態直流上附加了小的交流信號。但是，電容對交、直流的作用不同。如果電容容量足夠大，可以認為它對交流不起作用，即對交流短路。而對直流可以看成開路，這樣，交直流所走的通道是不同的。交流通道：只考慮交流信號的分電路。直流通道：只考慮直流信號的分電路。信號的不同分量可以分別在不同的通道分析。第75頁，課件共160頁，創作于2023年2月例：對直流信號（只有+EC）開路開路RB+ECRCC1C2T直流通道RB+ECRC第76頁，課件共160頁，創作于2023年2月對交流信號(輸入信號ui)短路短路置零RB+ECRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路第77頁，課件共160頁，創作于2023年2月一、直流負載線ICUCEUCE~IC滿足什么關系？1.三極管的輸出特性。2.UCE=EC–ICRC。ICUCEECQ直流負載線與輸出特性的交點就是Q點IB直流通道RB+ECRC㈡直流負載線和交流負載線第78頁，課件共160頁，創作于2023年2月二、交流負載線ic其中：uceRBRCRLuiuo交流通路第79頁，課件共160頁，創作于2023年2月iC和uCE是全量，與交流量ic和uce有如下關系所以：即：交流信號的變化沿著斜率為：的直線。這條直線通過Q點，稱為交流負載線。第80頁，課件共160頁，創作于2023年2月交流負載線的作法ICUCEECQIB過Q點作一條直線，斜率為：交流負載線第81頁，課件共160頁，創作于2023年2月㈢靜態分析一、估算法（1）根據直流通道估算IBIBUBERB稱為偏置電阻，IB稱為偏置電流。+EC直流通道RBRC第82頁，課件共160頁，創作于2023年2月（2）根據直流通道估算UCE、ICICUCE直流通道RBRC+EC第83頁，課件共160頁，創作于2023年2月二、圖解法先估算IB，然后在輸出特性曲線上作出直流負載線，與IB對應的輸出特性曲線與直流負載線的交點就是Q點。ICUCEQEC第84頁，課件共160頁，創作于2023年2月例：用估算法計算靜態工作點。已知：EC=12V，RC=4k

，RB=300k，

=37.5。解：請注意電路中IB和IC的數量級。第85頁，課件共160頁，創作于2023年2月㈣動態分析一、三極管的微變等效電路1.輸入回路iBuBE當信號很小時，將輸入特性在小范圍內近似線性。

uBE

iB對輸入的小交流信號而言，三極管相當于電阻rbe。rbe的量級從幾百歐到幾千歐。對于小功率三極管：第86頁，課件共160頁，創作于2023年2月2.輸出回路iCuCE所以：(1)輸出端相當于一個受ib控制的電流源。近似平行(2)考慮uCE對iC的影響，輸出端還要并聯一個大電阻rce。rce的含義

iC

uCE第87頁，課件共160頁，創作于2023年2月ubeibuceicubeuceicrce很大，一般忽略。3.三極管的微變等效電路rbe

ibib

rcerbe

ibibbce等效cbe第88頁，課件共160頁，創作于2023年2月二、放大電路的微變等效電路將交流通道中的三極管用微變等效電路代替:交流通路RBRCRLuiuouirbe

ibibiiicuoRBRCRL第89頁，課件共160頁，創作于2023年2月三、電壓放大倍數的計算特點：負載電阻越小，放大倍數越小。rbeRBRCRL第90頁，課件共160頁，創作于2023年2月四、輸入電阻的計算對于為放大電路提供信號的信號源來說，放大電路是負載，這個負載的大小可以用輸入電阻來表示。輸入電阻的定義：是動態電阻。rbeRBRCRL電路的輸入電阻越大，從信號源取得的電流越小，因此一般總是希望得到較大的的輸入電阻。第91頁，課件共160頁，創作于2023年2月五、輸出電阻的計算對于負載而言，放大電路相當于信號源，其內阻即為放大器的輸出電阻ro，它是一個動態電阻。由于電流源的內阻為無窮大，所以RCrbeRBriro第92頁，課件共160頁，創作于2023年2月㈤失真分析在放大電路中，輸出信號應該成比例地放大輸入信號（即線性放大）；如果兩者不成比例，則輸出信號不能反映輸入信號的情況，放大電路產生為了得到盡量大的輸出信號，要把Q設置在交流負載線的中間部分。如果Q設置不合適，信號進入截止區或飽和區，則造成非線性失真。下面將分析失真的原因。為簡化分析，假設負載為空載(RL=)。非線性失真第93頁，課件共160頁，創作于2023年2月iB(

A)uBE(V)40600.20.40.60.8200iBωt0ωtuBE0VBE輸入情況第94頁，課件共160頁，創作于2023年2月iB(

A)uBE(V)40600.20.40.60.8200iBωt0ωtuBE0VBE第95頁，課件共160頁，創作于2023年2月iCuCEuoib輸出情況MNQ’Q’’第96頁，課件共160頁，創作于2023年2月iCuCEuo可輸出的最大不失真信號選擇靜態工作點ibQ’Q’’Q第97頁，課件共160頁，創作于2023年2月iCuCEuo1.Q點過低，信號進入截止區放大電路產生截止失真輸出波形輸入波形ibQ’Q’’Q第98頁，課件共160頁，創作于2023年2月iCuCE2.Q點過高，信號進入飽和區放大電路產生飽和失真ib輸入波形uo輸出波形Q’Q’’Q第99頁，課件共160頁，創作于2023年2月§2.2.3靜態工作點的穩定為了保證放大電路的穩定工作，必須有合適的、穩定的靜態工作點。但是，溫度的變化嚴重影響靜態工作點。工作點不穩定的原因很多，但主要影響因素是晶體管的特性參數UBE、ICBO和β。這三個參數隨溫度而變化，溫度對靜態工作點的影響主要體現在這一方面。TUBE

ICBOQ第100頁，課件共160頁，創作于2023年2月一、溫度對UBE的影響iBuBE25oC50oCTUBEIBIC

UBE的變化將通過IB的變化影響Q點

第101頁，課件共160頁，創作于2023年2月二、溫度對

值及ICBO的影響T、ICBOICiCuCEQQ′總的效果是：溫度上升時，輸出特性曲線上移，造成Q點上移。第102頁，課件共160頁，創作于2023年2月小結：TIC固定偏置電路的Q點是不穩定的。Q點不穩定可能會導致靜態工作點靠近飽和區或截止區，從而導致失真。為此，需要改進偏置電路，當溫度升高、IC增加時，能夠自動減少IB，從而抑制Q點的變化。保持Q點基本穩定。常采用分壓式偏置電路來穩定靜態工作點。電路見下頁。第103頁，課件共160頁，創作于2023年2月分壓式偏置電路：RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo一、靜態分析I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE直流通路RE射極直流負反饋電阻CE交流旁路電容第104頁，課件共160頁，創作于2023年2月TUBEIBICUEIC本電路穩壓的過程實際是由于加了RE形成了負反饋過程I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE1.靜態工作點穩定的原理第105頁，課件共160頁，創作于2023年2月I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE直流通路2.求靜態工作點算法一：上述四個方程聯立，可求出IE

，進而，可求出UCE

。本算法比較麻煩，通常采用下面介紹的算法二、三。第106頁，課件共160頁，創作于2023年2月I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE直流通路+EC方框中部分用戴維南定理等效為：RdESB進而，可求出IE

、UCE

。算法二：第107頁，課件共160頁，創作于2023年2月I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE直流通路算法三：第108頁，課件共160頁，創作于2023年2月可以認為與溫度無關。似乎I2越大越好，但是RB1、RB2太小，將增加損耗，降低輸入電阻。因此一般取幾十k

。I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE直流通路第109頁，課件共160頁，創作于2023年2月例：已知

=50，EC=12V，RB1=7.5k

，RB2=2.5k

，RC=2k

，RE=1k

，求該電路的靜態工作點。RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo算法一、二的結果：算法三的結果：結論：三種算法的結果近似相等，但算法三的計算過程要簡單得多。第110頁，課件共160頁，創作于2023年2月二、動態分析+ECuoRB1RCC1C2RB2CERERLuirbeRCRLR'B微變等效電路uoRB1RCRLuiRB2交流通路第111頁，課件共160頁，創作于2023年2月CE的作用：交流通路中，CE將RE短路，RE對交流不起作用，放大倍數不受影響。問題：如果去掉CE，放大倍數怎樣？I1I2IBRB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo第112頁，課件共160頁，創作于2023年2月去掉CE后的交流通路和微變等效電路：rbeRCRLRER'BRB1RCRLuiuoRB2RE第113頁，課件共160頁，創作于2023年2月用加壓求流法求輸出電阻。rbeRCRER'BRS可見，去掉CE后，放大倍數減小、輸出電阻不變，但輸入電阻增大了。第114頁，課件共160頁，創作于2023年2月RB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2問題2：如果電路如下圖所示，如何分析？第115頁，課件共160頁，創作于2023年2月I1I2IBRB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE1RE2靜態分析：直流通路第116頁，課件共160頁，創作于2023年2月RB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2動態分析：交流通路RB1RCRLuiuoRB2RE1第117頁，課件共160頁，創作于2023年2月交流通路：RB1RCRLuiuoRB2RE1微變等效電路：rbeRCRLRE1R'B第118頁，課件共160頁，創作于2023年2月問題：Au和Aus的關系如何？定義：放大電路RLRS第119頁，課件共160頁，創作于2023年2月第120頁，課件共160頁，創作于2023年2月㈡放大器的主要性能指標一、放大倍數與增益電壓放大倍數Ku電流放大倍數Ki功率放大倍數Kp單位：dB功率增益Gp電流增益Gi電壓增益Gu第121頁，課件共160頁，創作于2023年2月二、輸入阻抗放大電路一定要有前級（信號源）為其提供信號，那么就要從信號源取電流。輸入電阻是衡量放大電路從其前級取電流大小的參數。輸入電阻越大，從其前級取得的電流越小，對前級的影響越小。Au~US定義：即：ri越大，Ii就越小，ui就越接近uS輸入電阻ri第122頁，課件共160頁，創作于2023年2月三、輸出阻抗ro當輸入信號不變，負載改變時，輸出電壓改變量Δuo與輸出電流改變量Δio之比對于低頻交流信號，輸出阻抗是純電阻性輸出阻抗輸出電阻第123頁，課件共160頁，創作于2023年2月Au~US

放大電路對其負載而言，相當于信號源，我們可以將它等效為戴維南等效電路，這個戴維南等效電路的內阻就是輸出電阻。~roUS'ro越小，放大電路的負載能力越強。第124頁，課件共160頁，創作于2023年2月如何確定電路的輸出電阻ro

？步驟：1.所有的電源置零(將獨立源置零，保留受控源)。2.加壓求流法。方法一：計算。第125頁，課件共160頁，創作于2023年2月方法二：測量。Uo1.測量開路電壓。~roUs'2.測量接入負載后的輸出電壓。~roUs'RLUo'步驟：3.計算。第126頁，課件共160頁，創作于2023年2月四、通頻帶fAuAum0.7AumfL下限截止頻率fH上限截止頻率通頻帶：fbw=fH–fL放大倍數隨頻率變化曲線——幅頻特性曲線通頻帶越寬，放大器對信號的頻率變化適應能力越強。第127頁，課件共160頁，創作于2023年2月四、信噪比與噪聲系數信噪比：有用信號功率噪聲信號功率噪聲系數：信噪比越大越好NF越小，說明放大器對微弱信號的實際放大能力越強。第128頁，課件共160頁，創作于2023年2月耦合方式：直接耦合；阻容耦合；變壓器耦合；光電耦合。

§2.2.5多級阻容耦合放大電路耦合：即信號的傳送。多級放大電路對耦合電路要求：1.靜態：保證各級Q點設置2.動態:傳送信號。第n-1

級放大電路輸出第二級放大電路第一級放大電路輸入第n級放大電路……功放級要求：波形不失真，減少壓降損失。

第129頁，課件共160頁，創作于2023年2月設:

1=

2=50,rbe1=2.9k

,rbe2=1.7k

典型電路前級后級+UCC1M(+24V)R127kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2第130頁，課件共160頁，創作于2023年2月關鍵:考慮級間影響。1.靜態:

Q點同單級。2.動態性能:方法:ri2=RL1ri2+UCC1M(+24V)R127kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2性能分析第131頁，課件共160頁，創作于2023年2月2ri

,

ro

:概念同單級1rirori2+UCC1M(+24V)R127kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2第132頁，課件共160頁，創作于2023年2月微變等效電路:ri2+UCC1M(+24V)R127kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2RE1R2R3RC2RLR1第133頁，課件共160頁，創作于2023年2月1.ri

=R1//[rbe1

+（

+1)RL1']其中:RL1

=RE1//ri2=RE1//R2//R3

//rbe2=RE1//RL1

=RE1//ri2=27//1.7

1.7k

ri

=1000//(2.9+51×1.7)

82k

2.ro

=RC2=10k

RE1R2R3RC2RLR1第134頁，課件共160頁，創作于2023年2月3.中頻電壓放大倍數:RE1R2R3RC2RLR1第135頁，課件共160頁，創作于2023年2月RE1R2R3RC2RLRSR1第136頁，課件共160頁，創作于2023年2月多級阻容耦合放大器的特點：(1)由于電容的隔直作用，各級放大器的靜態工作點相互獨立，分別估算。(2)前一級的輸出電壓是后一級的輸入電壓。(3)后一級的輸入電阻是前一級的交流負載電阻。(4)總電壓放大倍數=各級放大倍數的乘積。(5)總輸入電阻ri即為第一級的輸入電阻ri1。(6)總輸出電阻即為最后一級的輸出電阻。由上述特點可知，射極輸出器接在多級放大電路的首級可提高輸入電阻；接在末級可減小輸出電阻；接在中間級可起匹配作用，從而改善放大電路的性能。第137頁，課件共160頁，創作于2023年2月例1：放大電路由下面兩個放大電路組成。已知EC=15V

，R1=100k

，R2=33k

，RE1=2.5k

，RC=5k

，

1=60，；RB=570k

，RE2=5.6k

，

2

=100，RS=20k

，RL=5k

+ECR1RCC11C12R2CERE1uiriuoT1放大電路一RB+ECC21C22RE2uiuoT2放大電路二第138頁，課件共160頁，創作于2023年2月求直接采用放大電路一的放大倍數Au和Aus。若信號經放大電路一放大后，再經射極輸出器輸出，求放大倍數Au、ri和ro

。若信號經射極輸出器后，再經放大后放大電路一輸出，求放大倍數Aus。+ECR1RCC11C12R2CERE1uiriuoT1RB+ECC21C22RE2uiuoT2第139頁，課件共160頁，創作于2023年2月ri=

R1//R2//rbe

=1.52k

(1)由于RS大，而ri小，致使放大倍數降低；(2)放大倍數與負載的大小有關。例：

RL=5k

時,Au=-93；RL=1k

時,Au=-31

。求直接采用放大電路一的放大倍數Au和Aus。+ECR1RCC1C2R2CERERLuiuousRSriT1rbe1=1.62k

，rbe2=2.36k

第140頁，課件共160頁，創作于2023年2月2.若信號經放大電路一放大后，再經射極輸出器輸出，求放大倍數Au、ri和ro

。

usRSRB+ECC22RE2uoT2RLR1RCC11R2CERE1uiriT1rbe2=2.36k

rbe1=1.62k

ro1=RC=5k

第141頁，課件共160頁，創作于2023年2月第142頁，課件共160頁，創作于2023年2月討論：帶負載能力。2.輸出不接射極輸出器時的帶負載能力：RL=5k

時：Au=-93RL=1k

時：Au=-31即：當RL由5k

變為1k

時，放大倍數降低到原來的92.3%。放大倍數降低到原來的30%RL=5k

時：

Au1=-185，Au2=0.99，ri2=173k

Au=Au1Au2=-183RL=1k

時：

Au1=-174，Au2=0.97，ri2=76k

Au=Au1Au2=-1691.輸出接射極輸出器時的帶負載能力：可見輸出級接射極輸出器后，可穩定放大倍數Au。第143頁，課件共160頁，創作于2023年2月3.若信號經射極輸出器后，再經放大后放大電路一輸出，求放大倍數Aus。Au2=-93ri2=1.52k

Au1=0.98ri=101k

+ECR1RCC12R2CERE1riuoT1uiRBC21RE2T2usRS第144頁，課件共160頁，創作于2023年2月輸入不接射極輸出器時：可見輸入級接射極輸出器后，由于從信號源取的信號增加，從而可提高整個放大電路的放大倍數Aus。第145頁，課件共160頁，創作于2023年2月思考題：若首級接射極輸出器、中間級接共射放大電路、末級接射極輸出器，射極輸出器和共射放大電路的參數同前。求該三級放大電路的放大倍