电工与电子技术基础(第三版)人力资源和社会保障部教材办公室 组织编写 第五章 三极管与集成运算放大器

§5-1 三极管§5-2 基本放大电路§5-3 反馈与振荡§5-4 多级放大电路§5-5 集成运算放大器§5-1 三极管学习目标1．了解三极管的结构、类型和符号。

2．掌握三极管的电流放大作用。

3．了解三极管的主要参数。

4．掌握用万用表简易检测三极管的方法。

一、三极管的结构和类型常见三极管的外形三极管有两个PN结，对应的三个半导体区分别为发射区、基区和集电区，从三个区引出的三个电极分别为发射极、基极和集电极，分别用E、B、C或e、b、c表示。

发射区与基区之间的PN结称为发射结，集电区与基区之间的PN结称为集电结。

三极管结构示意图及图形符号a)NPN型b)PNP型几种常见三极管封装形式与管脚排列二、三极管的电流放大作用三极管集电极电流与相应的基极电流之比，称为三极管的直流电流放大系数（）。

将三极管看作一个广义节点，根据基尔霍夫节点电流定律，可知,所以三极管三个电极的电流关系为C B I I β=C BI I β=(1)E B C BI I I I β=+=+的大小反映了三极管放大电流的能力。

必须强调的是，这种电流放大能力实质是对的控制能力，因为无论还是都是来自电源，如果没有电源，三极管本身是不能放大电流的。

B IC I B I C I三、三极管的工作电压NPN型三极管放大电路发射结加正向偏置电压，集电结加反向偏置电压，这是三极管电流放大的外部条件。

这时三极管三个电极的电位有如下关系：C B EU U U >>如果流过发射极、基极和集电极的电流分别用I E 、I B 和I C 表示，则有：（1）（2）（3）BC E I I I +=E CI I I ≈B C I I β=四、三极管的输出特性1．三极管的输出特性曲线三极管输出特性曲线2．三极管的三个工作区根据三极管的工作状况，我们可以在三极管输出特性曲线族上划分为放大区、截止区和饱和区。

三极管的三个工作区（1）放大区在本区域里，每条输出特性曲线近似为一条水平直线，且相邻曲线间隔均匀；三极管的集电极电流远大于基极电流，并且与基极电流成正比。

（2）截止区在本区域里，基极电流大小为零，集电极电流很小，接近于零。

（3）饱和区在本区域里，集-射极之间电压较小，集电极电流与基极电流不成正比，但与集-射极电压有着明显的关系。

我们把这个区域称为饱和区。

3．三极管的开关特性a）集-射极近似于断开的开关b）集-射极近似于接通的开关三极管的开关特性五、三极管的主要参数1．共发射极直流电流放大系数共发射极直流电流放大系数用符号（或）表示，它是指集电极电流与基极电流的比值，即b cI I =βFE h2．共发射极交流电流放大系数共发射极交流电流放大系数用符号（或）表示，它是指集电极电流增量与基极电流增量的比值，即b cI I ∆∆=ββfe h3．集-基反向饱和电流集-基反向饱和电流用符号表示，它是指在发射极悬空、集电结处于反向偏置情况下流过集电极的电流。

CBOIICBO示意图4．集-射反向饱和电流集-射反向饱和电流用符号I表示，它是指在基极悬空、CEO集-射处于反向偏置情况下流过集电极的电流。

I示意图CEO5．集电极最大允许电流集电极最大允许电流用I CM 符号表示，它是指下降到正常值的2/3时的集电极电流。

6．集-射反向击穿电压集-射反向击穿电压用符号或来表示。

β()CEO BR U ceo BV7．集电结最大允许耗散功率集电结最大允许耗散功率用符号表示，当集电极电流与集-射极电压的乘积达到或超过该值时，三极管极易过热烧毁。

根据三极管的极限参数，我们可以在三极管输出特性曲线族上划分为安全工作区、限制区、限制区和击穿区。

CM P C I CEU三极管的工作区和限制区六、用万用表检测三极管1．确定基极和管型确定三极管的基极三极管的检测2．确定集电极和发射极在确定基极后，如果是NPN型管，可将红、黑表笔分别接在两个未知电极上，表针应指向无穷大处。

测试任意两个电极间电阻再用手把基极和黑表笔所接管脚一起捏紧（注意两极不能相碰，即相当于接入一个电阻，记下此时万用表测得的阻值。

用手将基极和黑表笔所接管脚捏紧然后对调管脚，用同样的方法再测得一个电阻，比较两次结果，读数较小的一次黑表笔所接的管脚为集电极，红表笔所接为发射极。

若两次测试表针均不动，则表明三极管已失去放大能力。

对调三极管管脚再次测量§5-2 基本放大电路学习目标1．掌握基本共射放大电路的组成和工作原理。

2．了解分压式共射放大电路稳定工作点的原理。

3．了解共集放大电路（射随器）的特点和应用。

一、基本共射放大电路1．电路组成基本共射放大电路由三极管V、基极电阻、集电极负载电阻，输入耦合电容C1、输出耦合电容C2和基本共射放大电路直流电源等组成。

2．电路中各元件的作用（1）三极管VT它是放大电路的核心，起电流放大作用，可将微小的基极电流变化量转换成较大的集电极电流变化量。

电路中基极→发射极为输入回路，集电极→发射极为输出回路，以发射极为公共端，所以称为共射放大电路。

（2）直流电源为三极管和负载提供能源，同时为三极管提供实现电流放大的外部条件，即发射结正偏，集电结反偏。

（3）基极偏置电阻和配合为三极管提供一个合适的静态偏置电流使三极管能不失真地放大交流信号。

（4）集电极负载电阻将集电极电流的变化量转换成集电极电压电压的变化量，从而实现电压放大。

CCV P R bR CC V B I CR（5）耦合电容C1、C2起“隔直通交”的作用：隔直——隔离直流电源对信号源和负载的影响，同时也隔离信号源和负载对三极管直流工作状态的影响。

通交——当C1，C2足够大时，它们的容抗很小，可近似看做短路，这样可让交流信号顺利通过。

CCV3．电路工作原理（1）直流偏置（2）电流放大和电压放大共射放大电路的电流和电压波形4．放大电路的估算分析法（1）静态工作点的估算放大电路的直流通路a)共射放大电路b)直流通路（2）放大电路交流参数的估算1) 三极管的输入电阻2）放大电路的输入电阻放大电路的交流通路ber ir放大电路的输入电阻3）放大电路的输出电阻4）交流电压放大倍数放大电路的输出电阻二、分压式共射放大电路1．电路组成分压式共射放大电路a)分压式电路b)直流通路c)交流通路2．稳定静态工作点的原理适当选择R b1和R b2的值，使R b1上所流过的直流电流I 1远大于I BQ （一般选5~10倍）。

这时基极电压U BQ 就由U CC 和R b1与R b2的分压比确定，即温度T I CQ I EQ U EQ U BEQI CQ I BQ三、共集放大电路（射随器）1．电路组成共集放大电路a)原理电路b)直流通路c)交流通路2．电路特点（1）电压放大倍数小于1、且接近于1。

（）（2）输出电压与输入电压同相位。

（3）输入电阻较大。

（4）输出电阻较小。

i be i o u u u u ≈-=3．电路应用（1）用作输入级，因其输入电阻大，可以减轻信号源的负担。

（2）用作输出级，因其输出电阻小，可以提高带负载的能力。

（3）用在两级共射放大器之间作为隔离级（或称缓冲级），因其输入电阻大，对前级影响小；因其输出电阻小，对后级的影响也小。

§5-3 反馈与振荡学习目标1．理解和掌握反馈的基本概念，了解反馈的类型。

2．了解负反馈对放大器性能的影响。

3．了解和正弦波振荡器的基本组成和振荡条件。

4．了解LC正弦波振荡器的组成，会判断电路能否起振。

一、反馈1．反馈的定义输出量（电压或电流）的一部分或全部通过一定的电路形式送回到输入回路，并对输入量产生影响的过程称为反馈。

输出量净输入量输入量基本放大电路A反馈电路F反馈放大电路方框图2．反馈的类型（1）正反馈和负反馈根据反馈极性的不同，可将反馈分为正反馈和负反馈。

反馈极性的判断a) 正反馈b)负反馈（2）电压反馈和电流反馈根据负反馈信号从输出端取样方式的不同，可分为电压反馈与电流反馈。

反馈电路在输出端的取样分析a) 电压反馈b)电流反馈（3）串联反馈和并联反馈根据反馈信号与输入信号连接方式（也称比较方式）的不同，可分为串联反馈与并联反馈。

反馈信号与输入信号的连接方式a)串联反馈b)并联反馈在放大电路中主要是引入负反馈，若同时考虑反馈电路与输入、输出回路的连接方式，负反馈放大器可以归纳为以下四种类形：（1）电流串联负反馈。

（2）电压串联负反馈。

（3）电流并联负反馈。

（4）电压并联负反馈。

3．负反馈对放大电路性能的影响（1）放大倍数下降，但稳定性能提高（2）减小了非线性失真负反馈减小非线性失真（3）展宽了通频带（4）改变了放大器的输入、输出电阻1）对输入电阻的影响2）对输出电阻的影响负反馈对输入电阻的影响a)串联负反馈b)并联负反馈二、正弦波振荡器1．正弦波振荡器的基本组成正弦波振荡电路框图2．自激振荡的条件（1）振幅平衡条件AF =1（考虑到能量损耗，实际应取AF ≥1）（2）相位平衡条件根据反馈信号与输入信号相位相同的要求，则基本放大电路与反馈网络的总相移必须等于2的整数倍，即为整数）π（n n F A 2=+ϕϕ。