《电工与电子技术基础》课件

8.2.2 放大电路中变量符号
1 直流分量 • 用大写字母和大写下标表示。如IB表示基极的直流电 2 交流分量 • 用小写字母和小写下标表示。如ib表示基极的交流电流。 3 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,用小 写字母和大写下标表示。如iB表示基极电流总的瞬时 值,其数值为iB=IB+ib 4 交流有效值 • 用大写字母和小写下标表示。如Ib表示基极的正弦交 流电流的有效值。
2. 三极管的分类
三极管的种类很多, 有下列5
(1)按其结构类型分 NPN管和PNP管 (2) 按其制作材料分 硅管和锗管
(3) 按工作频率分
高频管和低频管 (4) 按功率分 大功率管和小功率管 (5) 按功能分
放大管、开关管、微波管等。
3.
小功率管 塑封管 硅铜塑封三极管
8.1.2 三极管的电流放大作用
Q点的估算方法 UB=VCCRB2/（RB1+RB2）
IEQ=（UB-UBEQ）/RE
（硅管取UBEQ＝0． 7 V，锗管取UBEQ＝0． 3 V； ）
ICC＞＞IB
ICQ ≈ IEQ
IB≈IE
IBQ=ICQ/β
UCEQ＝VCC - ICQ(RC+RE)
2．Q点与直流负载线 根据前面的分析，静态时BJT两端的 电压UCE和电流IC，之间有如下关系： UCE＝VCC－ IC（RC＋RE） 在BJT的输出特J性曲线上找两个特殊 点M和N： N点： UCE＝0 IC=VCC / (RC＋RE) M点： IC＝0 UCE＝VCC 连接MN的直线称做直流负载线，如图 示。放大器直流通路中任何一个元 件或电源数值的改变，都会影响Q点， 但Q点的位置始终在直流负载线上。
4 3 2 1 0 2 放 大 区 iC / mA 饱和区 100 80 60 40 iB=20 A 0 4 6 截止区 8 uCE / V
变iB值，可得到一族输
出特性曲线。
在输出特性曲线上可划
分三个区：放大区、 截止区、饱和区。
（1）放大区：当uCE>1V以后，三极管的iC与iB成正
比而与uCE关系不大。所以输出特性曲线几乎与横轴
100 80
uCE＝ 0
iB / A
60 40 20 0 0.2 0.4
2) 当uCE≥1
从图中可见, uCE≥１Ｖ的曲 线比uCE＝０V时的曲线稍 向右移。
0.6
uCE≥1 V
25℃
0.8 uBE / V
2. 输出特性曲线
输出特性曲线如图示, 该曲线是指当iB一定时, 输
出回路中的iC与uCE之间的关系曲线。 固定一个iB值，可得到 一条输出特性曲线，改
由交流通路可知 uce＝—icR’L 其中 R’L ＝Rc∥RL 在BjT的输出特性曲线 上，作一条过Q点且斜 率为—1/ R’L的直线 M＇N′，称为交流负 载线，如图示。交流 负载线用于电路动态 图解分析。
2．动态的图解分析 （1）共射电路的反相放大作用。
• (2) Q点与波形失真关系。静态工作点Q选择不当，会使放大
(2)电路符号
符号中的箭头方向表示发射结正向偏
置时的电流方向。
c b V e NPN型 (b) b c V e PNP型
(3)三个区、三个极、二个结 • 无论是NPN型管还是PNP型管,它们内部均含有 三个区: 发射区、基区、集电区。 • 从三个区各引出一个金属电极分别称为 发射极（e）、基极（b）和集电极（c）。 • 在三个区的两个交界处形成两个PN结, 发射区与基区之间形成的PN结称为发射结, 集电区与基区之间形成的PN结称为集电结。
C3 RL
+ u0 _
2. 放大电路的组成原则 (1)直流电源VCC 通过电阻RB 1、RB2 、RC 、RE 提供
三极管合适的静态偏置，保证JE正偏、JC反偏。 (2)输入回路应保证输入信号ui能送到三极管BE结 两端，产生变化的ib 。 (3)输出回路应使放大后的iC尽可能多的送到负载 RL上 ， 减小其它支路的分流。 (4) 设置合理的静态工作点，即在没有外加信号时， 三极管 不仅处于放大状态，而且有一个合适的工 作电压和电流。
(2) ICEO
为基极开路时，集电极—发射极间的反
向电流，称为集电极穿透电流。
3.极限参数
(1) U(BR)CBO 指发射极开路时，集电极—基极间的 U(BR)CEO指基极开路时，集电极—发射极间的
反向击穿电压。U(BR)CEO<U(BR)CBO
U(BR)EBO指集电极开路时，发射极—基极间的
反向击穿电压。普通晶体管该电压值比较小，
8.2.3 放大器的放大倍数及增益
1. 电压放大倍数Au及电压增益Gu
Uo | Au | Ui
Gu=20lgAu(db)
Ui 和Uo 分别是输入和输出电 压的有效值。
2. 电流放大倍数Ai及电流增益Gi
Io | Ai | Ii
Gi=20lgAi(db)
Ii 和Io 分别是输入和输出电 流的有效值。
1.三极管放大的条件
• 三极管实现放大作用的外部条件是发射结正向偏置, 集
电结反向偏置。图（a）为NPN管的偏置电路。
IC IB V Rb ＋ UBB － IE IB V Rb UCC － － UBB ＋ IE IC
Rc
Rc
＋
－ UCC ＋
(a)
(b)
2.电流分配与放大
(1) 三极管各极之间的电流分配关系 IE=IC+IB
3. 功率放大倍数AP及功率增益GP
Po | AP | AuAi Pi
GP=20lgAP(db)
Pi 和Po 分别是输入和输 出平均功率。
8.3 共发射极放大电路
8.3.1 电路的构成
8.3.2 电路的静态分析
8.3.3 电路的动态分析
8.3.4 共发射极放大电路的特点与应用
8.3.1 电路的构成
器工作时产生信号波形失真如图示，若Q点在交流负载线上的 位置过高（QA），则输人信号的正半周可能进人饱和区，造 成输出电压波形负半周被部分消除，出现平顶，产生“饱和 失真”。反之，若Q点位置过低（QS），则输人信号负半周可 能进人截止区，造成输出电压波形正半周出现平顶，产生 “截止失真”。为了获得幅度大而不失真的信号，Q点应尽量 选在交流负载线的中间部分，例如Q点。
平行，当iB一定时，iC的值基本不随uCE变化，具有恒
流特性。这个区域的工作特点是发射结正向偏置， 集电结反向偏置，iC≈βiB。在这一区域的三极管具有
放大作用，故称为放大区。
输出特性曲线是一条几乎与横轴重合的直线。 （3）饱和区：当uCE<uBE时，iC与iB不成比例， iC随uCE 的增大而迅速上升，这一区域称为饱和区，uCE=uBE称
IB
μA
且 IE≈IC＞＞ IB
mA
Rb RP
b
c e
V (NPN) IE
IC
Rc
mA UBB
UCC
(2)三极管直流电流放大系数
基极电流IB增大时, 集电极电流IC也随之增大。将IC与IB
的比值叫做三极管的 直流电流放大系数 ，用 β 表示，
即

IC IB
或
IC=βIB
它体现了三极管的电流放大能力。 (3)三极管交流放大系数 当IB有微小变化时，IC即有较大的变化。例如， 当IB 由10μA变到20μA时，集电极电流IC则由1.04mA 变为 2.03mA。这时基极电流IB的变化量为: ΔIB=0.02-0.01=0.01mA ΔIC=2.03-1.04=0.99 mA 而集电极电流的变化量为:
这种用基极电流的微小变化来使集电极电流作较大
变化的控制作用，就叫做三极管的电流放大作用。我
们把集电极电流变化量 ΔIC和基极电流变化量 ΔIB的比 值，叫做三极管交流放大系数, 用β表示, 即 β=ΔIC /ΔIB
在工程计算时可认为 β ≈β。
8.1.3 三极管的输入特性与输出特性
1. 输入特性曲线 三极管的输入特性曲线表示iB与uBE的关系,如图示。 1) 当uCE＝０时 从输入端看进去, 相当于两 个ＰＮ结并联且正向偏置, 此时的特性曲线类似于二 极管的正向伏安特性曲线。
• 图示最常见的一种单管共射极放大电路。它
由以下三个基本组成部分： （1）放大器件：BJT是放大电路的核心器件。
（2）供电电源与直流偏置电路：供电电源VCC是 放大器中的能源，同时它与由偏置电阻RB1， RB2，RC及RE，组成的偏置电路共同作用，使 BJT较稳定地工作在放大状态。
（3）耦合电路：信号源通过输入端耦合电 容CB与放大器相连，再由输出端耦合电 容CC将放大后的信号送至负载RL。 CB ， CC在电路中的作用是“传送交流，隔离 直流”。
e ＋ ui － b (c )
c ＋ uo －
(a)共发射极电路; (b)共集电极电路; (c)共基极电路
(1)共发射极放大电路 信号由基极输入、集电极输出，发射极为公共端。
+VCC RB1 C1 RS uS + _ + ui _ RB2 RE + RC + V RL + CE + u0 _ C2
8.3.2 电路的静态分析
• 当放大电路没有输人信号（ui＝0）时，电路中
各处的电压、电流都是不变的直流，称为直流 工作状态或静止状态，简称静态。静态时BJT 各电极的直流电压和电流数值称为静态工作点， 它对应着管子特性曲线上的一点Q点。
1. Q点的估算 分析放大电路的静态工作情况时，可将电路中的电 容元件视作开路，电感元件视为短路，之后所得 到的电路称为直流通路。图（a）所示电路即为直 流通路。直流通路可用于分析放大器的静态。
3，动态的估算分析 图解分析法比较直观，但准确性较差，常用于分析大信号电路。 当放大器在小信号工作条件下，即交流电流、电压的变化范 围不大时，具有非线性特性的BJT可以用一个线性电路等效， 近似计算分析放大器的放大倍数、输人及输出电阻等动态指 标。 （1）BJT的微变等效电路。
8.1.2 三极管的电流放大作用
8.1.3 三极管的输入特性与输出特性
8.1.4 三极管的主要参数
8.1.1 三极管结构与类型
1.三极管的结构与电路符号
(1) 三极管结构 如图示,它是由三层不同性质的 半导体组合而成的。按半导体的组合方式不同,可 将其分为NPN型管和PNP
c 集 电 区 基 区 b N P 发 射 结 发 射 区 N e NPN型 (a) 发 射 区 P e PNP型 集 电 结 集 电 区 基 区 b P N 发 射 结 集 电 结 c
中等职业学校教学用书（电子技术专业）
《电工与电子技术Leabharlann Baidu础》
任课教师：李凤琴
李鹏
第8章 半导体三极管及放大电路
8.1 半导体三极管 8.2 三极管放大电路的组成
8.3 共发射极放大电路
8.4 共集电极放大电路
8.5 功率放大电路
8.6 单管放大电路实验
8.7 功率放大器实验
8.1 半导体三极管
8.1.1 三极管结构与类型
只有几伏。
8.2 三极管放大电路的三种组 态
8.2.1 三极管放大时的三种组态
8.2.2 放大器的组成
8.2.3 放大器的放大倍数及增益
8.2.1 三极管放大时的三种组态
1.放大器的三种组态
共发射极、共集电极和共基极放大器。
c ＋ b ＋ ui － (a) e － uo ＋ ui － (b) c － b uo e ＋
8.3.3 电路的动态分析
• 放大器接入交流信号（u≠0）后，
电路中各处的电压、电流同时 存在直流分量与交流分量两种 成分，称电路工作在动态。动 态分析是利用放大器的输入、 输出特性对放大器的放大能力 进行定性和定量的分析与估算。 1．交流通路与交流负载线 交流通路决定了电路中交流电 流和电压的变化，将放大电路 中的电容及电源均视为短路得 到的就是交流通路，图示为交 流通路。
(2)共集电极放大电路 信号由基极输入、发射极输出，集电极为公共端。
+VCC C1 RS uS + _ + ui _ RE RB + + C2 + RL u0 _
(3)共基极放大电路 信号由发射极输入、集电极输出，基极为公共端。
+VCC C1 + RS + uS _ ui _ RE RB2 + C2 + RB1 RC +
（2）截止区：当iB=0时，iC=ICEO，穿透电流ＩCEO很小，
为临界饱和。
8.1.4 三极管的主要参数
三极管的参数是表征管子性能和正确使用及合理
选择三极管的依据。
1.电流放大系数β 电流放大系数的大小反映了三极管放大能力的能力。
β为集电极电流变化量与基极电流变化量之比。
2.极间反向电流 (1) ICBO 为发射极开路时，集电极—基极间的反向 电流，称为集电极反向饱和电流。