第6章分立元件基本应用电路-2021.pptx

电工工电子技子技术及及应用用微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY第6章分立元件基本应用电路目录C O N T E N T S6.1二极管基本应用电路6.3差分放大电路6.2基本电压放大电路微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY本章重点本章重点普通二极管电路分析方法普通二极管电路分析方法三极管电压放大电路静态、动态分析三极管电压放大电路静态、动态分析微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY6.1二极管基本应用电路二极管基本应用电路微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY6.1.1 普通二极管基本电路的分析方法普通二极管基本电路的分析方法6.1二极管基本应用电路【例例6-1】电电路路如如图图所所示示，已已知知二二极极管管的的伏伏安安特特性性如如图图6-1（b）所所示示，求求二二极极管管和和负负载载上上的的电电压压和和电电流。流。1.图解法 二极管是一个非线性器件。二极管电路是一个非线性电路。图解法是非线性电路通用的一种分析方法。微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY解解 由由图图6-1（a）可可知知，UD=VID（R1+RL），与与二二极极管管特特性性曲曲线线相相交交于于Q点点，如如图图6-2所所示示，Q点点所所对对应应的的横横坐坐标标和和纵纵坐坐标标即即为为二二极极管管电电压压UDQ和和电电流流IDQ。所所以以，负载上的电流为负载上的电流为IDQ，电压电压Uo=IDQRL。图图6-1图图6-2 图解法图解法6.1二极管基本应用电路微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY图解法直观但不方便。考虑到半导体器件参数存在着较大的离散性，通常采用一种近似的等效电路来分析。2.等效电路法6.1二极管基本应用电路其基本思想是将非线性问题线性化处理，这当然会带来方法上的误差。为了兼顾分析的精度和方法的简捷，根据二极管的工作条件，一般可选择以下等效电路模型中的一种进行分析。微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY（1 1）理想模型）理想模型 图图（a a）中中实实线线表表示示理理想想二二极极管管的的伏伏安安特特性性，虚虚线线表表示示实实际际二二极极管管的的伏伏安安特特性性。用用实实线线近近似似代代替替虚虚线线所建立的模型即理想模型，图（所建立的模型即理想模型，图（b b）为它的代表符号。为它的代表符号。2.等效电路法6.1二极管基本应用电路微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY（1）判判断断二二极极管管的的工工作作状状态态。一一般般可可假假设设二二极极管管截截止止，求求出出二二极极管管两两端端的的正正向向电电压压，若若小于小于0，则假设成立，否则导，则假设成立，否则导通。通。用理想模型分析电路的用理想模型分析电路的步骤步骤如下：如下：（2 2）利用等效模型分析电路。即二极管截止，等效于开路；二极管导通，等效于短路。注意，此法适宜于电源电压远比二极管正向管压降大的电路中。6.1二极管基本应用电路微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY（2 2）恒压降模型）恒压降模型将将实实际际二二极极管管的的伏伏安安特特性性用用图图（a a）所所示示的的实实线线来来近近似似，所所得得到到的的模模型型即即恒恒压压降降模模型型。图图（b b）为为它它的的代代表符号。表符号。2.等效电路法6.1二极管基本应用电路微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY（1）判判断断二二极极管管的的工工作作状状态态。一一般般可可假假设设二二极极管管截截止止，求求出出二二极极管管两两端端的的正正向向电电压压，若若小小于于导导通通电电压压Uon（典典型型值值为为0.7V），则则假假设设成立，否则导通。成立，否则导通。用恒压降模型分析用恒压降模型分析电路的电路的步骤步骤如下：如下：（2 2）利用等效模型分析电路。即二极管截止，等效于开路；二极管导通，等效于一个大小为Uon的恒压源。6.1二极管基本应用电路注意，此法适宜于二极管正向导通电流较大（一般不低于1mA）的电路中。微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY【例例6-2】电电路路如如图图所所示示，试试分分别别用用理理想想模模型、恒压降模型求输出电压型、恒压降模型求输出电压UO。6.1二极管基本应用电路微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY解解 （1 1）理想模型）理想模型当当U UD D0 0时时，假假设设成成立立，D D等等效效于于开开路。输出电压路。输出电压 当当U UD D00时时，假设不成立，假设不成立，D D等效于短路。输出电压等效于短路。输出电压假设D截止，D两端电压6.1二极管基本应用电路微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY（2 2）恒压降模型）恒压降模型 假设假设D D截止截止，D D两端电压两端电压当当U UD DU Uonon时时，假设成立，假设成立，D D等效于等效于开路此开路此时时，输出电压，输出电压当当U UD DUUonon时时，假假设设不不成成立立，D D等等效效于于一一个个大大小小为为U Uonon的的恒恒压压源源。此时，输出电压此时，输出电压6.1二极管基本应用电路微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY6.1二极管基本应用电路电路如图，求：电路如图，求：电路如图，求：电路如图，求：U UABAB假设二极管截止，则二极管两端的电压为6V0，假设不成立，二极管二极管导导通。通。例例取取取取 BB点点点点作作作作参参参参考考考考点点点点，断断断断开开开开二二二二极极极极管管管管，计计计计算算算算二二二二极极极极管管管管两两两两端电压。端电压。端电压。端电压。在在在在这里，二极管起钳位作用。这里，二极管起钳位作用。这里，二极管起钳位作用。这里，二极管起钳位作用。D6V12V3k BAUAB+采用理想模型，二极管可看作短路，采用理想模型，二极管可看作短路，U UABAB=6V6V恒恒压降模型压降模型，U UABAB低于低于6V6V一个管压降，一个管压降，为为6.7V6.7V微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY6.1二极管基本应用电路两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起取取取取 BB点点点点作作作作参参参参考考考考点点点点，断断断断开开开开二二二二极极极极管，分析管，分析管，分析管，分析二极管二极管二极管二极管两端电压两端电压两端电压两端电压U U1 1阳阳阳阳=6V6V，U U2 2阳阳阳阳=0V=0V，U U1 1阴阴阴阴=U U2 2阴阴阴阴=12V12VU UD1D1=6V=6V，U UD2D2=12V=12VU UD2D2 U UD1D1 D D22优先导通，优先导通，优先导通，优先导通，D D1 1截止。截止。截止。截止。若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，U UABAB =0V=0V例例D D1 1承受反向电压为承受反向电压为承受反向电压为承受反向电压为6V6V流过流过流过流过 D D2 2的的的的电流为电流为电流为电流为求：求：求：求：U UABAB在在在在这这这这里里里里，D D22起起起起钳钳钳钳位位位位作作作作用用用用，D D1 1起起起起隔隔隔隔离作用。离作用。离作用。离作用。BD16V12V3k AD2UAB+微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY1.1.整流电路整流电路 将将交流电压转换成直流电压，称为整流交流电压转换成直流电压，称为整流。6.1二极管基本应用电路6.1.2 普通二极管基本应用电路普通二极管基本应用电路利利用用二二极极管管的的单单向向导导电电性性实实现现整整流流目目的的的电路称为整流电路的电路称为整流电路。通常通常，在分析整流电路时采用理想模型。，在分析整流电路时采用理想模型。微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY1.1.整流电路整流电路 图示图示为为半波整流电路半波整流电路，设输入，设输入电压电压ui=Umsint。6.1二极管基本应用电路6.1.2 普通二极管基本应用电路普通二极管基本应用电路当当ui0时，时，D导通，导通，uo=Umsint；当当ui0时，时，D截止，截止，uo=0。输出为脉动的直流电压微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY图为全波整流电路，输入电压为220V/50Hz交流电，经变压器得到两个合适的交流电压u2。6.1二极管基本应用电路当u20时，即A为“+”、C为“”时，D1导通，D2截止，电流从A点经D1、RL至B点，uo等于上面的u2；当ui0时，即A为“”、C为“+”时，D1截止，D2导通，电流从C点经D2、RL至B点，uo等于下面的u2。微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY图为全波整流电路，输入电压为220V/50Hz交流电，经变压器得到两个合适的交流电压u2。6.1二极管基本应用电路RL中的电流方向不变，输出为脉动的直流电压。微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY2.2.限幅电路限幅电路 限幅电路是利用二极管的单向导电性构成的保护电路限幅电路是利用二极管的单向导电性构成的保护电路。6.1二极管基本应用电路分析分析这类电路时，通常用理想模型这类电路时，通常用理想模型。如图所如图所示为电子系统示为电子系统中常用的限幅保护电路。中常用的限幅保护电路。-5Vui5V时，二极管D1导通，由理想模型可知，uo=5V。ui-5V时，二极管D2导通，二极管D2相当于短路，uo=-5V。微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY2.2.限幅电路限幅电路 限幅电路是利用二极管的单向导电性构成的保护电路限幅电路是利用二极管的单向导电性构成的保护电路。6.1二极管基本应用电路分析分析这类电路时，通常用理想模型这类电路时，通常用理想模型。如图所如图所示为电子系统示为电子系统中常用的限幅保护电路。中常用的限幅保护电路。微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY3 3.稳压管稳压电路稳压管稳压电路 稳压稳压管稳压电路，管稳压电路，由限流电阻由限流电阻R和稳压管和稳压管DZ组成组成，其输入为变化的直流电压其输入为变化的直流电压UI，输出为稳压管的稳输出为稳压管的稳定电压定电压UZ。6.1二极管基本应用电路微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY【例例6-3】已已知知输输入入电电压压UI=1012V，稳稳压压管管的的稳稳定定电电压压UZ=6V，低低限限稳稳定定电电流流IZL=5mA，高高限限稳稳定定电电流流IZH=25mA；负负载载电电阻阻RL=600。求求限限流流电电阻阻R的取值范围。的取值范围。解解 由电路可知，由电路可知，I IZ Z=I=IR R-I-IL L。6.1二极管基本应用电路其中其中，I IL L=U=UZ Z/R/RL L=（6/6006/600）A=10mAA=10mA。由于由于U UI I=1012V=1012V，U UZ Z=6V=6V，所以所以U UR R=46V=46V，I IR R也将随之变化也将随之变化。当当U UI I=U=UIminImin=10V=10V时，时，U UR R最小，最小，I IR R最小，最小，I IZ Z也最小也最小，这时这时R R的取值应保证的取值应保证I IZminZminI IZLZL，即即I IZminZmin=I=IRminRmin-I-IL LI IZLZL，故故 微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY6.1二极管基本应用电路代入数据代入数据可得可得 R R267267同理同理，当，当U UI I=U=UImaxImax=12V=12V时，时，U UR R最大，最大，I IR R最大，最大，I IZ Z也最大，这时也最大，这时R R的取的取值应保证值应保证I IZmaxZmaxI IZHZH，即即I IZmaxZmax=I=IRmaxRmax-I-IL LI IZHZH，故故 可得可得 R R171171 由分析可知，限流电阻的取值范围为由分析可知，限流电阻的取值范围为171267171267。微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY4 4.发光二极管电路发光二极管电路 6.1二极管基本应用电路发发光光二二极极管管包包括括可可见见光光、不不可可见见光光、激激光光等等不不同同类类型型。发发光光二二极极管管的的发发光光颜颜色色决决定定于于所所用用材材料料，目目前前有有红红、绿绿、黄黄、橙橙等等色色，可可以以制制成成各各种种形形状状，如如长长方形、圆形等。方形、圆形等。发发光光二二极极管管也也具具有有单单向向导导电电性性。只只有有当当外外加加的的正正向向电电压压使使得得正正向向电电流流足足够够大大时时才才发发光光，它它的的开开启启电电压压比普通二极管的比普通二极管的大大红红色色的的在在1.61.81.61.8V V之之间间，绿绿色色的的约约2 2V V。正正向向电电流流越越大大，发发光光越越强强。使使用用时时，应应特特别别注注意意不不要要超超过过最最大大功耗、最大正向电流和反向击穿电压等极限参数。功耗、最大正向电流和反向击穿电压等极限参数。微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY【例例6-4】电路电路如图所示，已知发光二极管的导通如图所示，已知发光二极管的导通电压电压UD=1.6V，正向电流大于正向电流大于5mA才能发光，小于才能发光，小于20mA才不至损坏。试问：才不至损坏。试问：（1 1）开关处于何种位置时发光二极管可能发光？）开关处于何种位置时发光二极管可能发光？（2 2）为使发光二极管正常发光，电路中）为使发光二极管正常发光，电路中R R的取值范的取值范围为多少？围为多少？6.1二极管基本应用电路微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY解（1）当开关断开时发光二极管可能发光。因为开关断开时发光二极管两端可能有合适的电压，而开关闭合时发光二极管两端的电压为零。（2）因为IDmin=5mA，IDmax=20mA故故R的取值范围为的取值范围为220880微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY6.2基本电压放大电路基本电压放大电路微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY6.2基本电压放大电路6.2.1 共发射极放大电路共发射极放大电路实际应用中，共发射极放大电路通常采用单电源供电。固定固定偏流电路偏流电路是一种最简单的是一种最简单的共共发射极放大电路发射极放大电路，微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY6.2基本电压放大电路6.2.1 共发射极放大电路共发射极放大电路各元件的作用？各元件的作用？耦合电容C1和C21起隔直作用；2起交流耦合的作用，即对交流信号可视为短路。集电极电源电压UCC电源电压UCC除为输出信号提供能量外，它还保证集电结处于反向偏置，以使晶体管具有放大作用。集电极负载电阻RC将iC的变化变换为uC的变化，实现电压放大偏置电阻 RB它的作用是提供大小适当的基极电流，以使放大电路获得合适的工作点，并使发射结处于正向偏置。微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY固定偏流电路固定偏流电路 直流通路直流通路 6.2基本电压放大电路微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY6.2基本电压放大电路UBEIBICUCE无输入信号无输入信号(ui=0)时时:uo=0uBE=UBEuCE=UCE+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCE iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtO放大原理放大原理-静态静态微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY6.2基本电压放大电路ICUCEOIBUBEO结论：结论：(1)(1)无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的 电压和电流电压和电流电压和电流电压和电流:I IB B、U UBEBE和和和和 I IC C、U UCECE 。(I IB B、U UBEBE)和和和和(I IC C、U UCECE)分别对应于输入、输出特分别对应于输入、输出特分别对应于输入、输出特分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点，称为性曲线上的一个点，称为性曲线上的一个点，称为性曲线上的一个点，称为静态工作点静态工作点静态工作点静态工作点。QIBUBEQUCEIC微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY6.2基本电压放大电路放大原理放大原理-动动态态UBEIB无输入信号无输入信号(ui=0)时时:uo=0uBE=UBEuCE=UCE？有输入信号有输入信号有输入信号有输入信号(u ui i 0)0)时时时时 uCE=UCC iC RC uo 0uBE=UBE+uiuCE=UCE+uoIC+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCE iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY6.2基本电压放大电路结论：(2)(2)加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大 小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了 一个交流量，但方向始终不变。一个交流量，但方向始终不变。一个交流量，但方向始终不变。一个交流量，但方向始终不变。+集电极电流集电极电流直流分量直流分量交流分量交流分量动态分析动态分析iCtOiCtICOiCticO静态分析静态分析微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY6.2基本电压放大电路结论：(3)(3)若参数选取得当，输出电压可比输入电压大，若参数选取得当，输出电压可比输入电压大，若参数选取得当，输出电压可比输入电压大，若参数选取得当，输出电压可比输入电压大，即电路具有电压放大作用。即电路具有电压放大作用。即电路具有电压放大作用。即电路具有电压放大作用。(4)(4)输出电压与输入电压在相位上相差输出电压与输入电压在相位上相差输出电压与输入电压在相位上相差输出电压与输入电压在相位上相差180180，即共发射极电路具有反相作用。即共发射极电路具有反相作用。即共发射极电路具有反相作用。即共发射极电路具有反相作用。uitOuotO微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY静态分析（图解法）静态分析（图解法）6.2基本电压放大电路对对电电路路的的分分析析主主要要有有两两种种方方法法，即即图图解解法法和和等等效效电电路法路法。微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY静态分析静态分析 静静态态分分析析的的目目的的是是为为了了确确定定三三极极管管在在电电路路中中的的工作状态，判断其能否在电路中起电流控制作用。工作状态，判断其能否在电路中起电流控制作用。静态分析的静态分析的步骤步骤如下：如下：第第一一步步，画画出出直直流流通通路路。即即将将信信号号源源除除去去，电电容容看看作开路；作开路；第第二二步步，在在三三极极管管输输入入特特性性坐坐标标系系中中，画画出出电电路路输输入入回回路路方方程程所所对对应应的的直直线线，直直线线与与三三极极管管输输入入特特性性曲线的交点就是静态工作点曲线的交点就是静态工作点Q（UBEQ，IBQ）；6.2基本电压放大电路（输入回路方程）1 1、图解法、图解法（了解）（了解）微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY第三第三步，步，在三极管输出特性坐标系中，画出电路在三极管输出特性坐标系中，画出电路输输出回路方程出回路方程所对应的直线（又称所对应的直线（又称直流负载线直流负载线）直流负载线与三极管输入特性曲线中直流负载线与三极管输入特性曲线中I IB B等于等于I IBQBQ的的交点就是静态工作点交点就是静态工作点Q（UCEQ，ICQ）。（输出回路方程）6.2基本电压放大电路微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY 动态分析动态分析动态分析动态分析的的目的目的是为了确定电路的放大能力和工作范是为了确定电路的放大能力和工作范围等动态指标。围等动态指标。电压放大倍数的求解电压放大倍数的求解步骤步骤如下如下(图解法图解法)：动态分析（图解法）动态分析（图解法）6.2基本电压放大电路微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY第一步，第一步，由给定输入电压由给定输入电压u ui i（即基极与发射极间的动即基极与发射极间的动态电压态电压u ubebe），），在输入特性上在输入特性上求得基极动态电流求得基极动态电流i ib b。又又因为输入信号为零时必然工作于因为输入信号为零时必然工作于Q点上，即交流负载线一定通过点上，即交流负载线一定通过Q点。点。交流通路交流通路第二步，画出交流通路，作出交流负载线。将直流电源除去，电容看作短路。再由交流通路得到输出电压和输出电流的关系uce=-（RcRL）ic，交流负载线的斜率由ic/uce确定，即-1/（RcRL）。从而交流负载线可由点斜式得到。6.2基本电压放大电路微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY第三步，由在输出特性上求得集电极动态电流ic和输出电压uo（集电极与发射极间的动态电压uce）。第四步，uo与ui之比即为电压放大倍数Au。另外，应该看到交流负载线比直流负载线更陡；负载越大（RL值越小）交流负载线越陡；当空载（RL=）时，交流负载线与直流负载线重合。还应该看到uo与ui的相位相反；uo的大小与集电极电阻和负载的大小有关。注意，动态分析依赖于静态分析，即uBE=UBEQ+ube，iB=IBQ+ib，uCE=UCEQ+uce，iC=ICQ+ic6.2基本电压放大电路微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY6.2基本电压放大电路 输出信号与输入信号相似，即成比例的线性放大。输出信号与输入信号相似，即成比例的线性放大。非线性失真分析非线性失真分析微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY6.2基本电压放大电路非线性失真非线性失真截止失真截止失真Q点过低，输入信号（负半周期）产生基极电流时，进入输入特性曲线的弯曲部分（斜率变小），甚至进入死区，导致基极电流负半周期变小。因而集电极电流与集射极间电压产生变化，发生进入截止区的非线性失真。微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY6.2基本电压放大电路非线性失真非线性失真饱和失真饱和失真Q点过高，基极电流不会产生失真，但信号正半周期产生集电极电流时，进入输出特性曲线的饱和区，导致集电极电流不仅与基极电流有关，还与集射极间电压有关。因而发生进入饱和区的非线性失真。微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY6.2基本电压放大电路 放放大大电电路路的的最最大大不不失失真真输输出出电电压压是是指指在在不不失失真真的的情情况况下能够输出的最大电压，通常用下能够输出的最大电压，通常用峰峰-峰值峰值Upp来表示来表示。UCEQ=UCC/2附近即可附近即可显显然然，Q点点设设置置偏偏低低，Upp由由Q点点和和截截止止区区决决定定；Q点点设置偏高，设置偏高，Upp由由Q点和饱和区决定点和饱和区决定。为为充充分分利利用用三三极极管管的的线线性性工工作作区区域域，以以便便得得到到较较大大的的最最大大不不失失真真输输出出电电压压，Q点点应应尽尽量量设设置置在在交交流流负负载载线线的中部的中部。微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY2 2、等效电路法、等效电路法 静态分析静态分析的步骤如下：第一步，画出直流通路。6.2基本电压放大电路直流通路直流通路用来计算静态工作点直流通路用来计算静态工作点 Q Q(IBQ、ICQ、UCEQ)。断开断开微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY2 2、等效电路法、等效电路法 将三极管用折线模型等效，并将UBEQ看成常数（UBEQ硅管取0.7V，锗管取0.3V）。（输入回路方程）静态分析第二步，列出电路输入回路方程，求得IBQ。6.2基本电压放大电路当UBEQUCC时 UCC=IBQRB+UBEQ微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY2 2、等效电路法、等效电路法 第四步，第四步，由电路输出回路方程，由电路输出回路方程，求得求得U UCEQCEQ。（输出回路方程）静态分析第三步，第三步，求得求得ICQ，即即ICQ=IBQ。6.2基本电压放大电路微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY6.2基本电压放大电路例 用估算法计算静态工作点。已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。解：注意：电路中IB 和IC 的数量级不同。微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY动态分析的动态分析的步骤步骤如下：如下：低频小信号等效模型低频小信号等效模型第一步，画出交流通路。第二步，画出微变等效电路。交流通路中的三极管用低频小信号等效模型取代。动态分析6.2基本电压放大电路低频小信号等效模型中，rce为三极管的输出电阻，通常在几百千欧以上，分分析析时时一一般般将其忽略将其忽略。微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY6.2基本电压放大电路交流通路交流通路电容、直流电源也可以认为是短路。微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY微变等效电路微变等效电路三极管的输入电阻rbe由下式求得：6.2基本电压放大电路常温常温下，下，UT约为约为26mV。若无特殊说明，本书中若无特殊说明，本书中rbb取取200。微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY第三步，求得电压放大倍数。6.2基本电压放大电路故式中的负号表示输出电压的相位与输入电压的相位相反负载电阻愈小,放大倍数愈小因rbe与IE有关,故放大倍数与静态IE有关。输出端开路时微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY第四步，第四步，求得求得输入电阻输入电阻ri6.2基本电压放大电路放大电路对信号源(或对前级放大电路)来说，是一个负载，可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信号源的负载电阻,也就是放大电路的输入电阻。定义定义：输入电阻是对交流信号而言的,是动态电阻。微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY6.2基本电压放大电路ri微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY第五步，第五步，求得求得输入电阻输入电阻ro。6.2基本电压放大电路放大电路对负载(或对后级放大电路)来说,是一个信号源，可以将它进行戴维宁等效，等效电源的内阻即为放大电路的输出电阻。输出电阻输出电阻是动态电是动态电阻，与负载无关阻，与负载无关。输出电阻是表明放大电路带负载能力的参数。电路的输出电阻愈小，负载变化时输出电压的变化愈小，因此一般总是希望得到较小的输出电阻。oU&+_ _A Au u放大放大电路电路+_ _ERSoU&+_ _A Au u放大放大电路电路+_ _E&RLoU&+_ _A Au u放大放大电路电路+_ _ES微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY6.2基本电压放大电路共发射极放大电路特点：(1)放大倍数高；(2)输入电阻小；(3)输出电阻大。求求ro的步骤：的步骤：(1)断开负载断开负载RL;(3)外加电压外加电压(4)求求外加外加(2)令令或或微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY注意，通过上述参数，还可以得到负载电压注意，通过上述参数，还可以得到负载电压与信号源之间的关系，通常用与信号源之间的关系，通常用来表示，即6.2基本电压放大电路微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY【思思考考题题】如如图图所所示示放放大大电电路路，已已知知UCC=12V，RB=200k，RC=2k，RL=2k，晶晶体体管管的的=50，发发射射结结导导通通压压降降 UBE 忽忽略略不不计计，RS为为信信号号源源内内阻阻，试试求求：（1）画画出出该该电电路路的的直直流流通通路路；（2）计计算算静静态态工工作作点点IB、IC 及及UCE；（3）画画出出微微变变等等效效电电路路；（4）计计算算电电压压放大倍数放大倍数Au、输入电阻、输入电阻ri 和输出电阻和输出电阻 ro；6.2基本电压放大电路微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY前面在讨论三极管基本电压放大电路时，已介绍过共发射极组态，三极管基本放大电路还有一种组态，即共集电极电路。由于信号从发射极送出，所以常称其为射极输出器。6.2基本电压放大电路6.2.2 三极管共集电极放大电路三极管共集电极放大电路其分析过程可仿照三极管基本电压放大电路，需要说明的是，在输出非失真较小的前提下可用等效电路法，否则只能用图解法。因大多三极管基本功率放大电路的非线性失真都较小，故等效电路法是常用的一种分析方法。微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY6.2基本电压放大电路6.2.2 三极管共集电极放大电路三极管共集电极放大电路因为因为对交流信号而言，集电极是输入与输出回路的公对交流信号而言，集电极是输入与输出回路的公共端，所以是共端，所以是共集电极放大电路共集电极放大电路。交流通路交流通路因为输出信号从因为输出信号从发射极输出，发射极输出，所以也称为所以也称为射极输出器射极输出器。微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY6.2基本电压放大电路1.静态分析静态分析直流通路直流通路+UCC微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY2.动态分析动态分析6.2基本电压放大电路(1)电压放大倍数共集电极放大电路的交流通路和微变等效电路如图所示。微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY2.动态分析动态分析6.2基本电压放大电路（1）电压）电压放大倍数放大倍数电电压压放放大大倍倍数数Au 1且且输输入入输输出出同同相相，输输出电压跟随输入电压，出电压跟随输入电压，故称电压跟随故称电压跟随器器微变等效电路微变等效电路微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY6.2基本电压放大电路（2）输入电阻）输入电阻射极输出器射极输出器的输入电阻高，对前级有利的输入电阻高，对前级有利。ri与负载有关。与负载有关。微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY根据根据输出电阻的定义，输出电阻的计算电路如图所输出电阻的定义，输出电阻的计算电路如图所示示6.2基本电压放大电路（3）输）输出出电阻电阻微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY综上所述，基本共集电极电路有以下三个显著综上所述，基本共集电极电路有以下三个显著特点特点：（1）当当 时，时，具有具有电压跟随作用电压跟随作用；（2）输入电阻较大输入电阻较大，可达几十千欧以上；，可达几十千欧以上；（3）输出电阻小输出电阻小，可达几十欧以下。，可达几十欧以下。6.2基本电压放大电路微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY 基于共集电极电路的特点，电路的基于共集电极电路的特点，电路的应用应用很广很广。6.2基本电压放大电路利利用用电电路路的的电电压压跟跟随随作作用用，可可作作为为多多级级放放大大电电路路（后后面面介介绍绍）的的中中间间级级，起起到到缓缓冲冲或或隔隔离离前前后后级级的作用的作用；利利用用电电路路的的输输入入电电阻阻较较大大，可可作作为为多多级级放放大大电电路路的的输入级输入级，以，以增加电路从信号源获取信号的能力增加电路从信号源获取信号的能力；利利用用电电路路的的输输出出电电阻阻小小，可可作作为为多多级级放放大大电电路路的的输输出出级级，以以增增加加电电路路向向负负载载提提供供电电流流的的能能力力。若若电电路路的的输输入入信信号号较较大大，电电路路就就可可以以得得到到一一个个较较大大的输出功率。的输出功率。微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY6.2基本电压放大电路【例例】在在图示放大电路中，图示放大电路中，已知已知VCC=12 V,RE=2 k,RB=200 k，RL=2 k，晶晶体体管管=60，UBE=0.6 V,信信号源号源内阻内阻 RS=100 ，试求，试求:(1)静态工作点静态工作点 IBQ、IEQ 及及 UCEQ；(2)画画出微变等效电路；出微变等效电路；(3)计算计算Au、ri 和和 ro。微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY6.2基本电压放大电路解：解：(1)(1)由直流通路求静态工作点。由直流通路求静态工作点。直流通路直流通路+VCC微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY6.2基本电压放大电路(2)微变等效电路微变等效电路(3)由微变等效电路由微变等效电路,求求Au、ri、ro。微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY6.3差分放大电路差分放大电路微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY阻容耦合放大电路的频率响应阻容耦合放大电路的频率响应 6.3差分放大电路6.3.1 放大电路的频率响应放大电路的频率响应在在放放大大电电路路中中，由由于于耦耦合合电电容容、旁旁路路电电容容和和电电感感线线圈圈等等电电抗抗元元件件的的存存在在，当当信信号号频频率率下下降降到到一一定定程程度度时，电压放大倍数的幅度将减小，且产生超前相移时，电压放大倍数的幅度将减小，且产生超前相移；微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY阻容耦合放大电路的频率响应阻容耦合放大电路的频率响应 6.3差分放大电路6.3.1 放大电路的频率响应放大电路的频率响应由于三极管由于三极管极间电容极间电容、电路、电路分布电容分布电容和和寄生电容寄生电容等等因素的存在，当信号频率上升到一定程度时，电压因素的存在，当信号频率上升到一定程度时，电压放大倍数的幅度将减小，且产生滞后相移。放大倍数的幅度将减小，且产生滞后相移。微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY阻容耦合放大电路的频率响应阻容耦合放大电路的频率响应 6.3差分放大电路6.3.1 放大电路的频率响应放大电路的频率响应总之，放大倍数是信号频率的函数，这种函数关系称为频率响应或频率特性。放大倍数的幅度与频率的关系，称为幅频响应；放大倍数的幅角与频率的关系，称为相频响应。两者综合起来可全面表征放大电路的频率响应。微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY必必须须说说明明的的是是，前前面面在在电电路路分分析析时时忽忽略略了了电电抗抗的的影影响响，即即将将耦耦合合电电容容、旁旁路路电电容容和和电电感感线线圈圈的的电电抗抗看看成成零零；将将三三极极管管极极间间电电容容、电电路路分分布布电电容容和和寄寄生生电电容的容的容抗看成无穷大容抗看成无穷大。6.3差分放大电路当当然然，这这在在一一定定的的信信号号频频率率范范围围内内是是可可以以的的，对对此此常常用用通通频频带带定定义义这这个个范范围围，以以描描述述电电路路对对不不同同信信号号频率的适应能力频率的适应能力。6.3.1 放大电路的频率响应放大电路的频率响应微电子与控制工程学院CHANGZHOU UNIVERSITY6.3差分放大电路所所谓谓通通频频带带，即即放放大大