第2章 晶体三极管及基本放大电路
第二章基本放大电路
Rc Cb1
T
Cb2 VCC
Rc Cb2
Rb VBB
(a)
(b)
(c)
工作原理 放大电路的静态分析
静态 Ui=0时，放大电路的工作状态，也称直流工作状态。
静态分析 确定放大电路的静态值IBQ、ICQ、UCEQ,即静 态工作点Q。静态工作点的位置直接影响放 大电路的质量。
静态分析方法 1. 计算法 计算法 图解分析法
根据所用放大管的类型设置合适的静态工作点Q 。对 于晶体管应使发射结正偏，集电结反偏，以使晶体管工 作于线性放大区； 必须保证从输入到输出信号的正常流通途径。输入信 号能有效地作用于放大电路的输入回路；输出信号能有 效地加到负载上。 对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类尽可能 少、负载上无直流分量。
-
动态信号作用时：uI ib ic uRc uCE (uo ) 输入电压ui为零时，晶体管各极的电流、b-e间的电 压、管压降称为静态工作点Q，记作IBQ、 ICQ（IEQ）、 UBEQ、 UCEQ。
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由于(IB,UBE) 和( IC,UCE )分别对应于输入、输出 特性曲线上的一个点，所以称为静态工作点。
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两种实用放大电路：（1）直接耦合放大电路
－ ＋ UBEQ
有交流损失 有直流分量 将两个电源 问题： 合二为一 静态时，U BEQ U Rb1 1. 两种电源 2. 信号源与放大电路不“共地” 动态时，VCC和uI同时作用 于晶体管的输入回路。 共地，且要使信号 驮载在静态之上
大倍数为源增益us、Ais、Ars 和Ags。 A
4
（2）输入电阻： 从输入端看进去的等效电阻
半导体三极管及其放大电路专题
解： 原则：先求UBE，若等于0.6-0.7V，为硅管；若等于0.2-0.3V，为锗管。
2
1
03 6 ICEO
截止条件：
100A 发射结反偏（或零偏），集电结反偏。
80A
60A 特点：
40A （1）三极管无电流放大作用，相当于一
20A 个断开的开关。uBE小于死区电压，发射结 IB=0 反偏。
9 12 UCE(V) （2)IB=0，IC不为0，IC=ICEO≈0。
截止区
ICEO叫穿透电流。
三极管的开关特性
• 三极管同二极管一样，也可以作为电 子开关器件，构成电子开关电路。当三极管 用于开关电路中时，三极管工作在截止区和 饱和区。如下表是三极管开关特性说明。
开关状态 三极管工作状态 内阻特性
解说
开关接通 饱和状态 开关断开 截止状态
集电极与 发射极间 内阻很小
集电极与 发射极间 内阻很大
二、三极管的电流放大作用
1。放大作用的内部条件：
发射区掺杂浓度最高 基区掺杂浓度最低且最薄
2. 放大作用的外部条件： 集电区面积最大
发射结正偏、集电结反偏
从电位的角度看：
C
NPN
发射结正偏 集电结反偏
发射结正偏 集电结反偏
VB>VE
VC>VB PNP
VB<VE VC<VB
N
B
P
晶体三极管及其基本放大电路
22
2.4、三极管的主要参数
• 1、电流放大系数 • i)共射极电流放大系数
直流电流放大系数 IC
IB
交流电流放大系 数 Vic
Vib
h（ fe 高频）
一般工作电流不十分大的情况下,可认为
Ma Liming
Electronic Technique
23
ii)共基极电流放大系数
共基极直流电流放大系数
3
6
9
IB=0 12 vCE(V)
区时, 有:VB>VC Rb
+
－
UBB
Ma Liming
+ 对于PNP型三极管,工作在饱和区 UCC 时, 有:VB<VC<VE
－
Electronic Technique
13
例:如图，已知三极管工作在放大状态, 求:1).是NPN结构还是PNP结构?
Ma Liming
Electronic Technique
20
方法二：用万用表的 hFE档检测 值
1. 拨到 hFE挡。
2.将被测晶体管的三个引脚分别插入相应的插孔 中（TO-3封装的大功率管，可将其3个电极接 出3根引线，再插入插孔），三个引脚反过来 再插一次，读数大的为正确的引脚。
3.从表头或显示屏读出该管的电流放大系数。
N
b
c PV
Rb
eN
+
－
UBB
Ma Liming
+
UCC 对于PNP型三极管,工作在放大区 － 时, 有:VC<VB<VE
Electronic Technique
10
iC(mA ) 4 3
2 1
双极型晶体三极管及其基本放大电路
4、多级放大电路的耦合方式有阻容耦合、变压器耦合、直接耦 合等类型。前级输出即为后级的输入，前级的输出电阻是后 级的信号源内阻，后级的输入电阻是前级的负载电阻。放大 电路的总增益为各级放大倍数的乘积；输入电阻是第一级电 路的输入电阻，输出电阻是最后一级电路的输出电阻。
5、复合管放大电路的分析可以等效成单管放大电路的分析。
模拟电子技术
ห้องสมุดไป่ตู้
双极型晶体三极管及其基本放大电路
晶体管的结构、原理及特性曲线→放大电路的分析方法→由 晶体管构成的三种基本放大电路→多级放大电路和复合管的 分析→放大电路的频率响应。 1、晶体管按照结构分成和两种，按材料分成硅管和锗管，由 于硅管的温度特性较好，所以硅管应用广泛。 晶体管有三种工作状态：
多级放大电路的级数越多，通频带越窄。
模拟电子技术
由于电路中的电抗元件对不同频率的输入信号呈现的电抗值 不同，电路的电压放大倍数是信号频率的函数，即频率响应。 频率响应分为幅频特性和相频特性，可以用波特图表示。
6、单级放大电路的频率响应：在中频段基本与频率无关；在低 频段，电压放大倍数随频率的降低而减小，输出电压与输入 电压之间的相移也发生变化；在高频段，电压放大倍数随频 率的升高而减小，相移也发生变化。
2、放大电路的分析方法有图解法和微变等效模型法两种。图解 法主要用来分析失真和静态工作点，工程计算中主要使用微 变等效模型法。 晶体管的模型有两种，低频为h参数等效模型，高频为混合π 模型。 分析放大电路的步骤为先直流，后交流。即先用直流通路计 算静态工作点，后画出交流通路，用低频小信号模型计算电 压放大倍数、输入电阻和输出电阻等交流参数。 由于静态工作点影响电路的性能，故实用放大电路都要有静 态工作点稳定的措施。
第2章 基本放大电路(1)2.1放大的概念和放大电路的主要性能指标2.2基本放大电路的工作原理
18 33 25 2 - 1 - 35
2.2.4 放大电路的组成原则（P82~P83) 放大电路的组成原则（
一、放大电路的组成原则
1. 晶体管必须偏置在放大区： 晶体管必须偏置在放大区： ——发射结正偏，集电结反偏。 发射结正偏，集电结反偏。 发射结正偏 2. 正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。 正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。 3. 输入信号能通过输入回路作用于放大管。 输入信号能通过输入回路作用于放大管。 4. 输出回路将变化的电流作用于负载。 输出回路将变化的电流作用于负载。
IC IE
（ 略 小 IB） 忽 微 量
**3、输出特性三个区域的特点 、输出特性三个区域的特点:
(1) 放大区：发射结正偏，集电结反偏。 放大区：发射结正偏，集电结反偏。 即： IC=βIB , 且 ∆IC = β ∆ IB
c b N P N e
UC>UB >UE
c b P N P e
UC<UB <UE
V BB − U BEQ + u i iB = Rb
= I BQ
= I BQ
ui + Rb + ib
2 - 1 - 30
iC = β i B
= β ( I BQ + i b ) = I CQ + i c
2 - 1 - 31
u CE = V CC − i C R c
= V CC − ( I CQ + i c ) R c
Ri越大，Ii 就越小，ui就越接近 S 越大， 就越小， 就越接近u
2 - 1 - 12
RO
表征放大电路带负载能力的。 表征放大电路带负载能力的 三、输出电阻 ------表征放大电路带负载能力的。 断开负载后， 断开负载后，向放大电路输出端看进去的等效内 定义为输出电压有效值与输出电流有效值之比 输出电压有效值与输出电流有效值之比。 阻，定义为输出电压有效值与输出电流有效值之比。
模拟电子技术第二章
电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表 示，如图：
ui
Au
uo
放大电路放大的本质是能量的控制和转换。
放大的前提是不失真，即只有在不失真的情况下 放大才有意义。
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3
2.1.2.放大电路的性能指标
放大电路示意图
图2.1.2放大电路示意图
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4
一、放大倍数
表示放大器的放大能力
VCC
U BEQ Rb
(12 0.7 )mA 40 μA 280
做直流负载线，确定 Q 点
根据 UCEQ = VCC – ICQ Rc iC = 0，uCE = 12 V ； uCE = 0，iC = 4 mA .
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T
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iC /mA
4 3 2 1 0
80 µA
60 µA
静态工作点 40 µA
U i →△uBE →△iB
→△iC（b△iB）
VBB
→△uCE（-△iC×Rc）
UI
→
•
Uo
+VCC （ +12V）
RC
IC +△IC
IB
B Rb 1
+△I B
3C ET2
U CE
U BE +△UBE
+△U CE
+
UO
-
电压放大倍数：
•
•
Au
Uo
•
Ui
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+VCC （+12V）
iC / mA
4
交流负载线 80
60
IC
Q
iC 2
(完整word版)电子电路基础版
通信电子电路基础第一章半导体器件§1-1 半导体基础知识一、什么是半导体半导体就是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。
（导电能力即电导率）（如：硅Si 锗Ge等＋4价元素以及化合物）二、半导体的导电特性本征半导体――纯净、晶体结构完整的半导体称为本征半导体。
硅和锗的共价键结构。
（略）1、半导体的导电率会在外界因素作用下发生变化•掺杂──管子•温度──热敏元件•光照──光敏元件等2、半导体中的两种载流子──自由电子和空穴•自由电子──受束缚的电子（－）•空穴──电子跳走以后留下的坑（＋）三、杂质半导体──N型、P型（前讲）掺杂可以显著地改变半导体的导电特性，从而制造出杂质半导体。
•N型半导体（自由电子多）掺杂为＋5价元素。
如：磷；砷P──＋5价使自由电子大大增加原理：Si──＋4价P与Si形成共价键后多余了一个电子。
载流子组成：o本征激发的空穴和自由电子──数量少。
o掺杂后由P提供的自由电子──数量多。
o空穴──少子o自由电子──多子•P型半导体（空穴多）掺杂为＋3价元素。
如：硼；铝使空穴大大增加原理：Si──＋4价B与Si形成共价键后多余了一个空穴。
B──＋3价载流子组成：o本征激发的空穴和自由电子──数量少。
o掺杂后由B提供的空穴──数量多。
o空穴──多子o自由电子──少子结论：N型半导体中的多数载流子为自由电子；P型半导体中的多数载流子为空穴。
§1-2 PN结一、PN结的基本原理1、什么是PN结将一块P型半导体和一块N型半导体紧密第结合在一起时，交界面两侧的那部分区域。
2、PN结的结构分界面上的情况：P区：空穴多N区：自由电子多扩散运动：多的往少的那去，并被复合掉。
留下了正、负离子。
（正、负离子不能移动）留下了一个正、负离子区──耗尽区。
由正、负离子区形成了一个内建电场（即势垒高度）。
方向：N--> P大小：与材料和温度有关。
（很小，约零点几伏）漂移运动：由于内建电场的吸引，个别少数载流子受电场力的作用与多子运动方向相反作运动。
第二章 三极管及放大电路基础
第二章三极管及放大电路基础教学重点1．了解三极管的外形特征、伏安特性和主要参数。
2．在实践中能正确使用三极管。
3．理解放大的概念、放大电路主要性能指标、放大电路的基本构成和基本分析方法。
4．掌握共发射极放大电路的组成、工作原理，并能估算电路的静态工作点、放大倍数、输入和输出电阻等性能指标。
5．能搭建分压式放大电路，并调整静态工作点。
教学难点1．三极管的工作原理。
2．放大、动态和静态以及等效电路等概念的建立。
3．电路能否放大的判断。
学时分配2.1三极管2.1.1三极管的结构与符号 通过实物认识常见的三极管三极管有三个电极，分别从三极管内部引出，其结构示意如图所示。
按两个PN 结组合方式的不同，三极管可分为PNP 型、NPN 型两类，其结构示意、电路符号和文字符号如图所示。
PNP 型 NPN 型有箭头的电极是发射极，箭头方向表示发射结正向偏置时的电流方向，由此可以判断管子是PNP 型还是NPN 型。
基区 发射区e基极 ceVTe基极 cecVT《电子技术基础与技能》配套多媒体CAI 课件 电子教案三极管都可以用锗或硅两种材料制作，所以三极管又可分为锗三极管和硅三极管。
2.1.2三极管中的电流分配和放大作用动画：三极管电流放大作用的示意做一做：三极管中电流的分配和放大作用观察分析实验参考数据：1）三极管各极电流分配关系：I E = I B + I C ，I E ≈ I C ≫I B2）基极电流和集电极电流之比基本为常量，该常量称为共发射极直流放大系数β，定义为：BCI I =β 3）基极电流有微小的变化量Δi B ，集电极电流就会产生较大的变化量Δi C ，且电流变化量之比也基本为常量，该常量称为共发射交流放大系数β，定义为：BCΔi i ∆=β1．三极管的电流放大作用，实质上是用较小的基极电流信号控制较大的集电极电流信号，实现“以小控大”的作用。
2．三极管电流放大作用的实现需要外部提供直流偏置，即必须保证三极管发射结加正向电压（正偏），集电结加反向电压（反偏）。
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第2章晶体三极管及基本放大电路
晶体三极管是电子电路中必备的基本电路元件，在电路中起放大作用。
这里“放大”是一个通俗的说法。
这里所谓放大，是指信号电压、电流的放大，也就是能量的放大。
严格意义上讲晶体三极管是一个无源器件，根据能量守恒定律，它不能将信号的能量加以放大。
那么，晶体三极管放大电路确实将小的输入信号，转化为大的信号输出了。
这是为什么呢？实际上，晶体三极管在这里是将直流电源的能量转换为交流信号的能量输出了，也就是说晶体三极管在这里只起到能量转换的作用。
理解晶体三极管在电路中的作用，是我们进行晶体三极管放大电路的故障诊断、检测与排除的基础。
2.1 晶体三极管的类型和管脚识别
一般来说晶体三极管分成三大类：一般用途的小信号元件、高频（射频）小信号元件和功率元件。
图2.1是一部分晶体三极管的封装外壳示意图。
图2.1
每一类晶体管管脚一般可从它们的封装和型号上加以识别，但要准确识别还必须通过测试加以确认。
在这里以一般用途的小功率晶体管为例，介绍使用万用表测试晶体三极管管脚的方法。
首先将晶体三极管的三个管脚编号，如图2.2所示。
图2.2
然后将数字万用表拨到二极管测试档位，分别对管脚进行两两测试，将结果填入表2-1中。
表2-1
对于正常的晶体三极管而言，测试结果有导通和不导通两种可能，每一组数据只有两个导通，其他四个不导通。
表2-1中在两组万用表导通的数据中，若红表笔对应同一管脚此管脚是基极，而此晶体三极管一定是NPN型。
在万用表导通的两组数据中，黑表笔对应同一管脚，此管脚是基极，而此晶体三极管一定是PNP型。
当确定了基极后，可以用数字万用表测量三极管的专用插孔将管脚对应插入，基极不变其他两个管脚分别对调插入，然后读取相应的放大倍数，放大倍数大的一次管脚插入是正确的。
这样，晶体三极管的管脚和类型就被识别出来了。
（同学现在可以将自己手中的晶体管测试一下，然后，记录测试结果。
）
2.2晶体三极管直流偏置电路的故障检修
2.2.1 基本的晶体管偏压电路
图2.3是一个基本的晶体管偏压电路。
图示两个偏压是V B=0.7V和V C=4.4V，而电源电压V CC=9V。
当然，晶体管不同的β值对电路会有不同的结果。
此电路晶体管的β=200。
图2.3
在简单的晶体管偏压电路中，可能会同时出现多个故障情况。
可能的故障情况有偏压电阻开路、接线短路以及晶体管本身的损坏等。
了解了几个可能发生在电路中的故障原因，伴随而来的故障表现为所测量的不正确电压加以表示。
1．基极电阻开路
图2.4 基极电阻开路
2．集电极电阻开路
图2.5集电极电阻开路3．晶体管内部发射结开路
图2.6晶体管发射结开路4．晶体管集电结开路
图2.7晶体管集电结开路
5．晶体管发射极对地开路
图2.8晶体管发射极对地开路
以上是一般故障情况，但不代表所有可能发生的故障。
在测量时电路上的浮点（指电路上的某一点，在电气上没有接地或是没有接到一个固定电压）电压为零，但在实际测量时可测得很小的变化电压，范围从几微伏到几毫伏之间。
2.2.2 晶体管分压偏置电路
图2.9是一个晶体管分压偏置电路，电路正常工作情况时晶体管各个管脚电压如图所示。
图2.9 晶体管分压偏置电路
分析此种偏压电路，会发现有一组特别的故障原因，造成晶体管集电极对地之间的电压成为V CC。
共有五种故障原因。
故障测试：
故障1：
图2.10故障1故障2：
图2.11故障2
故障3:
图2.12故障3 故障4：
图2.13故障4
故障5：
图2.14 故障5
故障分析：
1． 故障1：电阻R B1开路
此种故障情况无法提供基极偏压，会使基极电压V B =0V ，晶体三极管截止， I C =0，R C
上没有电压，故V C =V CC =12V 。
由于基极电流和集电极电流均为零，所以发射极电流也为零，使得发射极对地电压V E =0V 。
2． 故障2：电阻R E 开路
此种故障基极、集电极和发射极电流均为零（集电极电流会有一个很小的I CBO ）。
由于I C =0A ，所以电阻R C 上没有压降,故V C =V CC =12V 。
基极对地电压可由分压公式得：
V V R R R V CC B 53.31220
48202
12=⨯+=
⨯+=
用一般万用表电阻档去测发射极对地电压由于表的高阻抗内阻提供了电流通路，造成基极-发射极的正向偏压。
因此，测得发射极电压为V E =V B -V BE 。
发射结电压V BE 是由通过的电流所决定的，为了方便假设V BE =0.5V ，实际上，也可能远小于此值。
故发射极对地电压近似为V E =V B -V BE =3.53-0.5=3.03V 。
3． 故障3: 发射极对地开路
发射极对地开路不会产生基极电流晶体管截止，所以I C =0A ，故V C =V CC =12V 。
如同电阻 R E 开路故障一样，晶体管基极电位为3.5V 左右。
由于发射极虚焊，但电阻R E 焊接良好，则测得发射极对地电压V E =0V 。
4． 故障4：基极内部开路
晶体管内部接线开路的情况远大于一般外部电阻开路。
同理，由于晶体管并未导通，所以I C =0A ，故V C =V CC =12V 。
如同电阻R E 开路故障一样，晶体管基极电位为3.5V 左右。
由于没有电流流过电阻R E ，所以R E 没有电压降，即V E =0V 。
5． 故障5：集电极内部开路
由于晶体管内部集电极开路，导致没有I C 电流，故V C =V CC =12V 。
在这种情况下，基极偏压受到正向导通的发射结和电阻R E 的影响，所以造成负载效应，其等效电路如图2.15所示。
图2.15
基极对地点为与发射极对地电压分别如下：
V
V V R R R R R V CC E
E B 13.17.0122
//20482//207.0////212=+⨯+=
+⨯+=
V U
V V BE
B E 43.07.013.1=-=-=
当电阻R 2开路时，晶体管饱和，此时，V B =5.72V ，V E =4.92V ，V C =5.0V 。
2.3 晶体三极管放大器
在处理任何电路时，我们必须先了解其工作原理，才能进行故障检修。
第1.3节介绍的桥式整流稳压电源的故障检修，可以用来说明典型电路的检修程序。
在学完本节之后，我们应该能够检修放大电路；讨论完整的电路检修程序：使用信号追踪技术，应用故障分析的方法，对两极放大电路进行故障检修。
图2.16所示电路是一个两级阻容耦合放大电路，正常工作直流电压和交流信号如图所示。
图2.16
要检修电路，首先必须知道电路中各测试点的正确的直流电压及交流信号电压值。
在图2.16上标出了个特定点的电压值。
如果图中没有给出这些电压值，那么，我们必须利用已有的知识对电路进行理论计算，自己确定正确的电压值。
2.3.1 故障检修步骤
故障检修主要有故障分析、检修计划及电路测量三个步骤。
1．故障分析
根据故障现象，假设电路原来工作正常，现在发现没有输出电压了。
目视检查电路板没有明显的安装问题，例如电源没有连接，断线，短路或是元件烧毁等现象。
2．计划
你决定用示波器来检查一些测试点的直流电压以及交流信号（有些人喜欢用数字万用表和交流毫伏表）。
并且决定用二分法来追踪电路的电压，以及用晶体管测试器来确定被怀疑的晶体管是否真的失效了。
3．测量
要找出多级放大器的故障元件，可以用故障检修程序的通用五步骤，说明如下。
第一步：执行电源检查。
假设直流电源电压是完好的。
如图2.17。
图2.17
第二步：检查输入与输出电压。
假设输入电压正确，但却没有输出电压，或很小远小于正确的值，如图2.17所示。
第三步：运用信号追踪的二分法测试故障电路。
检查地以及的输出电压，如果没有信号电压，或比正常值小很多，那么问题就出在第一级。
否则故障就发生在第二级。
经过此检查步骤，我们就可以把问题缩小到两个放大级中的一级。
这个步骤地分析过程显示在图2.18。
图2.18
第四步：运用故障分析法对各测试数据进行分析，找出引起故障的局部电路或元件。
图2.19显示的是，在电路的交流电压出错时，最可能发生的故障情况，如图2.19（a）（b）（c）。
（a）耦合电容开路
（b）晶体三极管基极开路
（c）发射极旁路电容开路
图2.19
第五步：确定损坏元件，更换或修复。
更换损坏的元件，或将接线出差错的地方，更新连接妥当。
然后开启电源检查电路是否正常工作。