电路与模拟电子第三章精选文档.ppt

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1、电路与模拟电子第三章本讲稿第一页，共五十七页 3.1 场效应管 BJT是是一一种种电电流流控控制制元元件件(iB iC)，工工作作时时，多多数数载载流流子子和少数载流子都参与运行，所以被称为双极型器件。和少数载流子都参与运行，所以被称为双极型器件。场场效效应应管管（Field Effect Transistor简简称称FET）是是一一种种电电压压控控制制器器件件(uGS iD)，工工作作时时，只只有有一一种种载载流流子子参参与与导导电电，因因此此它是单极型器件。它是单极型器件。FET因因其其制制造造工工艺艺简简单单，功功耗耗小小，温温度度特特性性好好，输输入入电电阻阻极极高高等优点，得到了广泛

2、应用。等优点，得到了广泛应用。FET分类：分类：绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管结型场效应管结型场效应管增强型增强型耗尽型耗尽型N沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道P沟道沟道本讲稿第二页，共五十七页一.绝缘栅场效应管 绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管(Metal Oxide Semiconductor FET)，简称简称MOSFET。分为：分为：增强型增强型 N沟道、沟道、P沟道沟道 耗尽型耗尽型 N沟道、沟道、P沟道沟道 1.1.N沟道增强型沟道增强型MOS管管（1 1）结构结构 4个电极：漏极个电极：漏极D，源极源极S，栅极，栅极G和和 衬底衬底B。符号：符号：本讲稿第三页，共五

3、十七页 当当uGS0V时时纵向电场纵向电场将靠近栅极下方的空穴向下将靠近栅极下方的空穴向下排斥排斥耗尽层。耗尽层。（2 2）工作原理）工作原理 当当uGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的时，漏源之间相当两个背靠背的 二极管，在二极管，在d、s之之间加上电压也不会形成电流，即管子截止。间加上电压也不会形成电流，即管子截止。再增加再增加uGS纵向电场纵向电场将将P区少子电子聚集到区少子电子聚集到P区表面区表面形成导电沟道，如形成导电沟道，如果此时加有漏源电压，就果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流可以形成漏极电流id。栅源电压栅源电压uGS的控制作用的控制作用本讲稿第四页，共五十七页 定义：定

4、义：开启电压（开启电压（UT）刚刚产生沟道所需的刚刚产生沟道所需的栅源电压栅源电压UGS。N沟道增强型沟道增强型MOS管的基本特性：管的基本特性：uGS UT，管子截止，管子截止，uGS UT，管子导通。，管子导通。uGS 越大，沟道越宽，在相同的漏源电压越大，沟道越宽，在相同的漏源电压uDS作用下，作用下，漏极电流漏极电流ID越大。越大。本讲稿第五页，共五十七页 转移特性曲线转移特性曲线：iD=f(uGS)uDS=const 可根据输出特性曲线作出可根据输出特性曲线作出移特性曲线移特性曲线。例：作例：作uDS=10V的一条的一条转移特性曲线：转移特性曲线：UT本讲稿第六页，共五十七页 一个重

5、要参数一个重要参数跨导跨导gm：gm=iD/uGS uDS=const (单位单位mS)gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。在转移特性曲线上，在转移特性曲线上，gm为的曲线的斜率。为的曲线的斜率。在输出特性曲线上也可求出在输出特性曲线上也可求出gm。本讲稿第七页，共五十七页 2.N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFET特点：特点：当当uGS=0时，就有沟道，加时，就有沟道，加入入uDS，就有就有iD。当当uGS0时，沟道增宽，时，沟道增宽，iD进一步增加。进一步增加。当当uGS0时，沟道变窄，时，沟道变窄，iD减小。减小。在栅极下方的在栅极下方的S

6、iO2层中掺入了大量的金属正离子。所以当层中掺入了大量的金属正离子。所以当uGS=0时，时，这些正离子已经感应出反型层，形成了沟道。这些正离子已经感应出反型层，形成了沟道。定义：定义：夹断电压（夹断电压（UP）沟道刚刚消失所需的栅源电压沟道刚刚消失所需的栅源电压uGS。本讲稿第八页，共五十七页 3、P沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFET P沟道沟道MOSFET的工作原理与的工作原理与N沟道沟道 MOSFET完全相同，只不过导电的载流完全相同，只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同而已。这如同子不同，供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有双极型三极管有NPN型和型和PNP型一样。型一样。本讲稿

7、第九页，共五十七页4.MOS4.MOS管的主要参数管的主要参数（1）开启电压）开启电压UT（2）夹断电压）夹断电压UP（3）跨导）跨导gm：gm=iD/uGS uDS=const（4）直流输入电阻）直流输入电阻RGS 栅源间的等效电阻。栅源间的等效电阻。由于由于MOS管管栅源间有栅源间有sio2绝缘层，输入电阻绝缘层，输入电阻可达可达1091015。本讲稿第十页，共五十七页二二.结型场效应管结型场效应管 1.1.结型场效应管的结构（以结型场效应管的结构（以N N沟为例）：沟为例）：两个两个PN结夹着一个结夹着一个N型沟道。三型沟道。三个电极：个电极：g：栅极：栅极 d：漏极：漏极 s：源极：源

8、极符号：符号：N沟道沟道P沟道沟道本讲稿第十一页，共五十七页 2.2.结型场效应管的工作原理结型场效应管的工作原理（1）栅源电压对沟道的控制作用）栅源电压对沟道的控制作用 在栅源间加负电压在栅源间加负电压uGS，令，令uDS=0 当当uGS=0时，为平衡时，为平衡PN结，导电结，导电沟道最宽。沟道最宽。当当uGS时，时，PN结反偏，耗尽层变宽，结反偏，耗尽层变宽，导电沟道变窄，沟道电阻增大。导电沟道变窄，沟道电阻增大。当当uGS到一定值时到一定值时，沟道会完全合拢。，沟道会完全合拢。定义：定义：夹断电压夹断电压UP使导电沟道完全合拢使导电沟道完全合拢（消失）所需要的栅源电压（消失）所需要的栅源

9、电压uGS。本讲稿第十二页，共五十七页（2 2）漏源电压对沟道的控制作用）漏源电压对沟道的控制作用 在漏源间加电压在漏源间加电压uDS，令，令uGS=0 由于由于uGS=0，所以导电沟道最宽。，所以导电沟道最宽。当当uDS=0时，时，iD=0。uDSiD 靠近漏极处的耗尽层加宽，沟靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，呈楔形分布。道变窄，呈楔形分布。当当uDS，使，使uGD=uG S-uDS=UP时，在靠时，在靠漏极处夹断漏极处夹断预夹断。预夹断。预夹断前，预夹断前，uDSiD。预夹断后，预夹断后，iDSiD 几乎不变。几乎不变。uDS再再，预夹断点下移。，预夹断点下移。（3 3）栅源电压）栅源电

10、压uGS和漏源电压和漏源电压uDS共同共同作用作用 iD=f（uGS、uDS）,可用输两组特性曲线来描绘。可用输两组特性曲线来描绘。本讲稿第十三页，共五十七页（1）输出特性曲线：）输出特性曲线：iD=f（uDS）uGS=常数常数 3 3、结型场效应三极管的特性曲线结型场效应三极管的特性曲线uGS=0VuGS=-1V设：设：UT=-3V本讲稿第十四页，共五十七页四个区：四个区：恒流区的特点：恒流区的特点：iD/uGS=gm 常数常数 即：即：iD=gm uGS （放大原理）（放大原理）（a）可变电阻区（预）可变电阻区（预夹断前）。夹断前）。（b）恒流区也称饱和）恒流区也称饱和 区（预夹断区（预夹

11、断 后）。后）。（c）夹断区（截止区）。）夹断区（截止区）。（d）击穿区。）击穿区。可变电阻区可变电阻区恒流区恒流区截止区截止区击穿区击穿区本讲稿第十五页，共五十七页（2）转移特性曲线：）转移特性曲线：iD=f（uGS）uDS=常数常数 可根据输出特性曲线作出可根据输出特性曲线作出移特性曲线移特性曲线。例：作例：作uDS=10V的一条的一条转移特性曲线：转移特性曲线：本讲稿第十六页，共五十七页4.4.场效应管的主要参数场效应管的主要参数(1)(1)开启电压开启电压UT UT 是是MOS增强型管的参数，栅源电压小于开启电压的绝对值增强型管的参数，栅源电压小于开启电压的绝对值,场效应管不能导通。场

12、效应管不能导通。（2）夹断电压）夹断电压UP UP 是是MOS耗尽型和结型耗尽型和结型FET的参数，当的参数，当uGS=UP时时,漏极电流为零。漏极电流为零。（3）饱和漏极电流）饱和漏极电流IDSS MOS耗尽型和结型耗尽型和结型FET,当当uGS=0时所对应的漏极电流。时所对应的漏极电流。（4）输入电阻）输入电阻RGS 结型场效应管，结型场效应管，RGS大于大于107，MOS场效应管场效应管,RGS可达可达1091015。（5）低频跨导低频跨导gm gm反映了栅压对漏极电流的控制作用，单位是反映了栅压对漏极电流的控制作用，单位是mS(毫西门子毫西门子)。（6）最大漏极功耗最大漏极功耗PDM

13、PDM=UDS ID，与双极型三极管的，与双极型三极管的PCM相当。相当。本讲稿第十七页，共五十七页5.5.双极型和场效应型三极管的比较双极型和场效应型三极管的比较双极型三极管双极型三极管 单极型场效应管单极型场效应管载流子载流子多子扩散少子漂移多子扩散少子漂移 少子漂移少子漂移输入量输入量电流输入电流输入电压输入电压输入控制控制电流控制电流源电流控制电流源电压控制电流源电压控制电流源输入电阻输入电阻几十到几千欧几十到几千欧几兆欧以上几兆欧以上噪声噪声较大较大较小较小静电影响静电影响不受静电影响不受静电影响易受静电影响易受静电影响制造工艺制造工艺不宜大规模集成不宜大规模集成适宜大规模和超大规适

14、宜大规模和超大规模集成模集成本讲稿第十八页，共五十七页一一.直流偏置电路直流偏置电路 保证管子工作在饱和区，输出信号不失真保证管子工作在饱和区，输出信号不失真 3.2 场效应管放大电路场效应管放大电路1.自自偏压电路偏压电路UGS=-IDR 注意：该电路产生负的栅源电压，所以只能用于需要负栅源电压的电路。注意：该电路产生负的栅源电压，所以只能用于需要负栅源电压的电路。计算计算Q点：点：UGS、ID、UDS已知已知UP，由，由UGS=-IDR可解出可解出Q点的点的UGS、IDUDS=VDD-ID(Rd+R)再求：再求：ID 本讲稿第十九页，共五十七页2.分压式自分压式自偏压电路偏压电路可解出可解

15、出Q点的点的UGS、ID 计算计算Q点：点：已知已知UP，由，由该电路产生的栅源电压可正可负，该电路产生的栅源电压可正可负，所以适用于所有的场效应管电路。所以适用于所有的场效应管电路。UDS=VDD-ID(Rd+R)再求：再求：本讲稿第二十页，共五十七页二二.场效应管的交流小信号模型场效应管的交流小信号模型 与双极型晶体管一样，场效应管也是一种非线性器件，在交流小信号情况与双极型晶体管一样，场效应管也是一种非线性器件，在交流小信号情况下，也可以由它的线性等效电路下，也可以由它的线性等效电路交流小信号模型来代替。交流小信号模型来代替。其中：其中：gmugs是压控电流源，它体现了输入电压对输出电流

16、的控制作用。是压控电流源，它体现了输入电压对输出电流的控制作用。称为低频跨导。称为低频跨导。rds为输出电阻，类似于双极型晶体管的为输出电阻，类似于双极型晶体管的rce。本讲稿第二十一页，共五十七页三三.场效应管场效应管放大电路放大电路1.共源放大电路共源放大电路本讲稿第二十二页，共五十七页分析：分析：（1）画出共源放大电路的交流小信号等效电路。画出共源放大电路的交流小信号等效电路。（2）求电压放大倍数）求电压放大倍数（3）求输入电阻）求输入电阻（4）求输出电阻）求输出电阻则则本讲稿第二十三页，共五十七页（2）电压放大倍数）电压放大倍数（3）输入电阻）输入电阻得得 分析：分析：（1 1）画）画

17、交流小信号等效电路。交流小信号等效电路。由由2.共漏放大电路共漏放大电路本讲稿第二十四页，共五十七页（4 4）输出电阻）输出电阻所以所以由图有由图有本讲稿第二十五页，共五十七页第3章 基本放大电路 3.1 放大电路的基本概念 3.2 基本放大电路的静态分析 3.3 基本放大电路的图解分析 3.4 基本放大电路的动态分析 3.5 场效应三极管放大电路的分析方法本讲稿第二十六页，共五十七页 1 放大电路主要利用三极管或场效应管的控制作用放大微弱信号，输出信号在电压或电流的幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。3.1 放大电路的基本概念3.1.1 3.1.1 放大的概念放大的概念 基本放大电路

18、一般是指由一个三极管或场效应管组成的放大电路，可以将基本放大电路看成一个双端口网络。2 输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，只是经过三极管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载。本讲稿第二十七页，共五十七页3.1.2 3.1.2 基本放大电路的组成及工作原理基本放大电路的组成及工作原理3.1.2.1 共射组态基本放大电路的组成 以共射组态基本放大电路为例加以说明。电路如下所示。以共射组态基本放大电路为例加以说明。电路如下所示。构成放大电路必须保证三极管处于构成放大电路必须保证三极管处于放大状态，即发射结正偏，集电结反偏；放大状态，即发射结正偏，集电结反偏；保证输入信号可以加到三极管的输入回

19、保证输入信号可以加到三极管的输入回路，同时经三极管放大的信号，可以输路，同时经三极管放大的信号，可以输送到负载上去。送到负载上去。基本放大电路的组成包括：基本放大电路的组成包括：1。三。三极管极管2。偏置电阻。偏置电阻3。负载电阻。负载电阻4。耦合电容。耦合电容5。直流电源。直流电源本讲稿第二十八页，共五十七页三极管VT：放大信号，起的能量控制的作用；偏置电路Rb1、Rb2、Re：使三极管发射结正偏，集电结反偏，保证三极管具有放大能力；负载电阻：包括三极管的集电极负载电阻Rc，放大电路的负载电阻RL；耦合电容C1、C2：耦合电容对放大的交流信号可视为短路，C1、Ce可保证信号加到发射结，Ce

20、称旁路电容。C2可保证信号加到负载电阻RL上；直流电源VCC：向基本放大电路提供工作电流，以及在三极管的控制之下向负载输送转换成的信号能量。本讲稿第二十九页，共五十七页 3.2.1.1 静态和动态 静态静态 时，放大电路的工作状态，时，放大电路的工作状态，也称也称直流工作状态直流工作状态。放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的前提。放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的前提。分析放大电路必须要正确地区分静态和动态，正确地区分析放大电路必须要正确地区分静态和动态，正确地区分直流通道和交流通道分直流通道和交流通道。动态动态 时，放大电路的工作状时，放大电路的工作状态，也称态，也称交流工作状态交

21、流工作状态。本讲稿第三十页，共五十七页1.RC的改变 二、放大电路参数改变对 工作点的影响本讲稿第三十一页，共五十七页2.VCC的改变本讲稿第三十二页，共五十七页3.IB的改变本讲稿第三十三页，共五十七页 直流通道 交流通道 直流电源和耦合电容对交流相当于短路 即能通过直流的通道。从C、B、E向外看，有直流负载电阻，Rc、Re、Rb1、Rb1。能通过交流的电路通道。如从C、B、E向外看，有等效的交流负载电阻，Rc/RL和偏置电阻Rb1、Rb2。若直流电源内阻为零，交流电流流过直流电源时，没有压降。设C1、C2 足够大，对信号而言，其上的交流压降近似为零。在交流通道中，可将直流电源和耦合电容短路

22、。3.2.1.2 直流通路和交流通路本讲稿第三十四页，共五十七页第3章 基本放大电路 3.1 放大电路的基本概念 3.2 基本放大电路的静态分析 3.3 基本放大电路的图解分析 本讲稿第三十五页，共五十七页3.2 基本放大电路的静态分析 放大电路的静态是指输入信号为零时的状态，电路中只包含直流量，因此可以用放大电路的直流通路来分析。具体的分析方法有计算法和图解法的方法。由于三极管的特性曲线是非线性的，不能用数学表达式来描由于三极管的特性曲线是非线性的，不能用数学表达式来描述，只能用特性曲线来表示。在分析放大电路时可采用图解的方述，只能用特性曲线来表示。在分析放大电路时可采用图解的方法。法。在放

23、大电路的输入回路，三极管的一方，可以用三极管的输入特性曲在放大电路的输入回路，三极管的一方，可以用三极管的输入特性曲线表示；外电路的一方，可以用基极回路直流通路方程式来描述。线表示；外电路的一方，可以用基极回路直流通路方程式来描述。在放大电路的输出回路，可以用三极管的输出特性曲线和输出在放大电路的输出回路，可以用三极管的输出特性曲线和输出侧直流通路的方程式来描述。侧直流通路的方程式来描述。本讲稿第三十六页，共五十七页 3.2.1 3.2.1 静态和动态静态和动态 静态静态 时，放大电路的工作状态，也称时，放大电路的工作状态，也称直流工作状态直流工作状态。放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的

24、前提。分析放大电路必须放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的前提。分析放大电路必须要正确地区分静态和动态，正确地区分直流通道和交流通道要正确地区分静态和动态，正确地区分直流通道和交流通道。动态动态 时，放大电路的工作状态，也称时，放大电路的工作状态，也称交流工作状态交流工作状态。本讲稿第三十七页，共五十七页 直流通道 交流通道 直流电源和耦合电容对交流相当于短路 即能通过直流的通道。从C、B、E向外看，有直流负载电阻，Rc、Re、Rb1、Rb1。能通过交流的电路通道。如从C、B、E向外看，有等效的交流负载电阻，Rc/RL和偏置电阻Rb1、Rb2。若直流电源内阻为零，交流电流流过直流电源时，没

25、有压降。设C1、C2 足够大，对信号而言，其上的交流压降近似为零。在交流通道中，可将直流电源和耦合电容短路。3.2.2 3.2.2 直流通路和交流通路直流通路和交流通路本讲稿第三十八页，共五十七页3.2.3 3.2.3 静态工作状态的分析法静态工作状态的分析法 对基极偏置回路用戴文宁定理进行变换，使基极偏置电路只具有一个网眼，以方便求解基极电流。静态分析是在输入信号等于零的情况下进行的，因此和放大电路的直流通路打交道。以共射分压偏置基本放大电路为例加以说明以共射分压偏置基本放大电路为例加以说明,根据直流通道可对放大根据直流通道可对放大电路的静态进行计算。电路的静态进行计算。用戴文宁定理进行变换

26、具体变换过程如下本讲稿第三十九页，共五十七页 1.静态工作状态的计算方法如下静态工作状态的计算方法如下:IB表达式中表达式中UBE是变量，对硅管是变量，对硅管UBE 0.60.8V，对锗管对锗管UBE 0.20.3V，而而VCC一般一般在几伏，可满足在几伏，可满足VCC UBE的条件。所以可以的条件。所以可以将将UBE 用固定值替代，这既简化了计算，又用固定值替代，这既简化了计算，又不会造成太大的误差不会造成太大的误差。IB、IC和和UCE这些量代表的工作状态称为这些量代表的工作状态称为静态工作点静态工作点，用用Q表示。往往表示。往往将将IB、IC和和UCE改写为改写为IBQ、ICQ和和UCE

27、Q。本讲稿第四十页，共五十七页2.静态工作状态的图解分析法静态工作状态的图解分析法图 3-2-3 放大电路静态工作状态的图解分析 上述静态工作点的计算，是将UBE视为常数，如果不视为常数，则需要用图解法来求解静态工作点。由于三极管的非线性，所以可以使用输入特性曲线来表示，与基极回路的直流通方程式进行图解，见图3-2-3。本讲稿第四十一页，共五十七页图 3-2-4 放大电路静态工作状态的图解分析 由于三极管的非线性，所以可以使用图解的方法对放大电路进行分析。放大电路的静态工作状态的图解分析如图3-2-4所示。两个特殊点两个特殊点本讲稿第四十二页，共五十七页3.在输出回路由直流负载列出方程在输出回

28、路由直流负载列出方程 UCE=VCC IC(Rc+Re)4.在输出特性曲线上确定在输出特性曲线上确定两个特殊点两个特殊点，即可画出，即可画出 直流负载线。直流负载线。直流负载线的确定方法：直流负载线的确定方法：VCC 、VCC/(Rc+Re)1.在输入回路列方程式在输入回路列方程式VCC UBE=IBRb+(1+)Re 2.在输入特性曲线上，作出输入负载线，两线的交点在输入特性曲线上，作出输入负载线，两线的交点 即是即是Q，由此可确定由此可确定IBQ。IBQ也可通过计算得到。也可通过计算得到。5.得到得到Q点的参数点的参数IBQ、ICQ和和UCEQ。本讲稿第四十三页，共五十七页 3.2.4 3

29、.2.4 电阻归算的概念电阻归算的概念 IB表达式中表达式中分母中的(1+)Re的物理概念可以这样理解。所以将Re乘以(1+)，是因为对于上图，写列基极电流方程时，在基极电流流过的电路网眼中电流不等，在基极是IB，在发射极是IE，为了保证基极电流流过Re，产生的电压降与IE流过时一样，所以要将Re乘以(1+)。这是放大电路中经常使用的电阻归算的概念，将发射极回路的电阻归算到基极回路，要乘以(1+)；将电阻从基极回路归算到发射极回路要除以(1+)。以上在推导基极电流表达式时本讲稿第四十四页，共五十七页 图示共射组态分压偏置基本放大电 路，它有稳定工作点的特点，这是因为 三极管是一种对温度非常敏感

30、的半导体 元件。温度升高，集电极电流增大；温 度降低，集电极电流减小。这将造成静 态工作点的移动，有可能使输出信号产 生失真。在实际电路中，要求流过Rb1和 Rb2串联支路的电流远大于基极电流IB。3.2.5 分压偏置的优点UBUBUBUB 这样温度变化引起的IB的变化，对基极电位就没有多大的影响了，就可以用Rb1和Rb2的分压来确定基极电位。Re的串入有稳定工作点的作用。如果集电极电流随温度升高而增大，则发射极对地电位升高，因基极电位基本不变，故UBE减小。从输入特性曲线可知，UBE的减小基极电流将随之下降，根据三极管的电流控制原理，集电极电流将下降，反之亦然。这就在一定程度上稳定了工作点。

31、分压偏置基本放大电路具有稳定工作点的条件，是流过Rb1和Rb2串联支路的电流远大于基极电流IB（一般大于十倍以上）。可以用下列方法计算工作点的参数值本讲稿第四十五页，共五十七页第3章 基本放大电路 3.1 放大电路的基本概念 3.2 基本放大电路的静态分析 3.3 基本放大电路的图解分析 3.4 基本放大电路的动态分析 3.5 场效应三极管放大电路的分析方法本讲稿第四十六页，共五十七页3.3.1 3.3.1 放大电路的动态图解分析放大电路的动态图解分析 放大电路加入输入信号的工作状态称为动态。动态时，电路中的电流和电压将在静态直流量的基础上叠加交流量。可以采用交、直流分开的分析方法，即人为地把

32、直流和交流分量分开后单独分析，然后再把它们叠加起来。3.3 基本放大电路的图解分析UBEubeuBE 分析直流分量时，用前面刚刚讲过的静态分析；分析交流分量分析直流分量时，用前面刚刚讲过的静态分析；分析交流分量时，利用放大电路的交流通道。放大电路工作时直流分量和交流分时，利用放大电路的交流通道。放大电路工作时直流分量和交流分量二者叠加在一起，我们用量二者叠加在一起，我们用UBE表示直流量、表示直流量、ube 表示交流量、表示交流量、uBE表示表示交直流量的总合。交直流量的总合。本讲稿第四十七页，共五十七页1.作出放大电路的交流通道，将大容量电容器短路，直流电源作出放大电路的交流通道，将大容量电

33、容器短路，直流电源 对地短路，可得到放大电路的交流通道。对地短路，可得到放大电路的交流通道。2.确定输出回路交流通道的交流负载电阻为确定输出回路交流通道的交流负载电阻为 RL=RLRc 共射基本放大电路交流通道3.3.1.1 交流负载线 以分压偏置共射组态基本放大电路为例说明这个问题以分压偏置共射组态基本放大电路为例说明这个问题：本讲稿第四十八页，共五十七页3.通过输出特性曲线上的Q点做一条直线，其斜率为-1/RL。4.RL=RLRc，是交流负载电阻。，是交流负载电阻。5.交流负载线是有交流交流负载线是有交流 输入信号时输入信号时Q点的运动轨迹。点的运动轨迹。6.交流负载线与直流负载线相交交流

34、负载线与直流负载线相交Q点。点。本讲稿第四十九页，共五十七页 关于交流负载线归纳如下：关于交流负载线归纳如下：1确定基本放大电路集电极输出回路的交流负载电阻，确定基本放大电路集电极输出回路的交流负载电阻，本例是本例是RL=RLRc。2通过输出特性曲线上的通过输出特性曲线上的Q点做一直线，其斜率为点做一直线，其斜率为1/RL，这条线即是交流负载线。这条线即是交流负载线。3交流负载线与直流负载线相交，且通过交流负载线与直流负载线相交，且通过Q点。点。4交流负载线是有交流输入信号时，工作点交流负载线是有交流输入信号时，工作点Q的运动轨迹。的运动轨迹。本讲稿第五十页，共五十七页图 03.12 放大电路

35、的动态图解分析（动画动画3-1）3.3.1.2 交流工作状态的图解分析图解分析的过程如下：图解分析的过程如下：1.首先画出输入电压波形uBE(t)2.根据输入特性曲线和uBE(t)画出iB波形3.根据iB波形和交流负载线画出iC波形4.根据交流负载线和iC波形画出uCE波形交流负载线本讲稿第五十一页，共五十七页通过图解分析，可得如下结论：通过图解分析，可得如下结论：1.1.ui uBE iB iC uCE|-uo|2.2.uo与与ui相位相反；相位相反；3.3.可以测量出放大电路的电压放大倍数；可以测量出放大电路的电压放大倍数；4.4.可以确定最大不失真输出幅度可以确定最大不失真输出幅度。测量

36、出ube的幅度测量出uce的幅度三极管的电流放大作用本讲稿第五十二页，共五十七页饱和失真截止失真 由于放大电路的工作点达到了三极管由于放大电路的工作点达到了三极管的饱和区而引起的非线性失真。对于的饱和区而引起的非线性失真。对于NPN管，管，输出电压表现为底部失真。输出电压表现为底部失真。由于放大电路的工作点达到了三极管由于放大电路的工作点达到了三极管的截止区而引起的非线性失真。对于的截止区而引起的非线性失真。对于NPN管，管，输出电压表现为顶部失真。输出电压表现为顶部失真。3.3.2 3.3.2 非线性失真和最大不失真输出幅度非线性失真和最大不失真输出幅度 注意：对于PNP管，由于是负电源供电

37、，失真的表现形式，与NPN管正好相反。3.3.2.1 波形的非线性失真本讲稿第五十三页，共五十七页图 03.13 放大器截止失真和饱和失真（动画3-2）(a)饱和失真(b)截止失真（动画3-3）本讲稿第五十四页，共五十七页3.3.2.2 最大不失真输出幅度放大器的不失真输出幅度的确定。放大电路要想获放大电路要想获得大的不失真输出幅得大的不失真输出幅度，需要：度，需要：1.工作点工作点Q要设置在输要设置在输出特性曲线放大区的出特性曲线放大区的中间部位；中间部位；2.要有合适的交流要有合适的交流负载线负载线。（动画3-4）输出幅度本讲稿第五十五页，共五十七页3.3.2.3 非线性失真系数 放大器要

38、求输出信号与输入信号之间是线性关系，不能产生放大器要求输出信号与输入信号之间是线性关系，不能产生失真。失真。由于三极管存在非线性，使输出信号产生了由于三极管存在非线性，使输出信号产生了非线性失真非线性失真。非线性失真系数的定义：非线性失真系数的定义：在某一正弦信号输入下，输出波形因在某一正弦信号输入下，输出波形因非线性而产生失真，其谐波分量的总有效值与基波分量之比，用非线性而产生失真，其谐波分量的总有效值与基波分量之比，用THD表示，表示，即即本讲稿第五十六页，共五十七页3.3.2.4 输出功率和功率三角形 要想要想PO大，就要使功率大，就要使功率三角形的面积大，即必须使三角形的面积大，即必须使Uom 和和Iom 都要大。都要大。功率三角形放大电路向电阻性负载提供的放大电路向电阻性负载提供的输出功率输出功率 在输出特性曲线上，正好是在输出特性曲线上，正好是三角形三角形 ABQ的面积，该三角形的面积，该三角形称为称为功率三角形功率三角形。本讲稿第五十七页，共五十七页