分立元件放大电路资料
第3章 分立元件放大电路
rbe i b
第3章 分立元件放大电路
RS + uiRB us - -
+
ib rbe i b
+ rce RC RL uo -
u i rbei b u oc (rce // R C )i b R Ci b
u oc R C A uoc ui rbe
第3章 分立元件放大电路
第3章 分立元件放大电路
第3章 分立元件放大电路
第3章 分立元件放大电路
教学内容和要求(1)
理解放大电路的作用、组成，放大电路的性能 指标与放大电路模型
掌握晶体管共射放大电路，理解静态工作点的 稳定与直流负反馈技术 掌握晶体管共集放大电路和共基放大电路
掌握场效应管共源放大电路和共漏放大电路
第3章 分立元件放大电路
截止失真
静态工作点设置偏低，当输入信号幅度超过一定 值， 晶体管工作范围超出放大区，进入截止区， 输出电压的波形出现削顶现象，产生截止失真
第3章 分立元件放大电路
iB iB
ib
t ube ui uBE
t
第3章 分立元件放大电路
iC ic
t ic
uce
uo
uCE
t
第3章 分立元件放大电路
第3章 分立元件放大电路
阻容耦合共射放大电路的直流通路 UCC
RB
RC
第3章 分立元件放大电路
阻容耦合共射放大电路的交流通路
RB RC
+ ui
-
+
RL u o -
+ ui -
+
RB
RC RL uo -
第3章 分立元件放大电路
②静态分析 直流通路，晶体管用直流模型 UCC RB RC UCC + RB IB + RC + UCC -
详解分立元器件OTL功率放大器电路
详解分立元器件OTL功率放大器电路图2-46所示是分立元器件构成的OTL功率放大器。
OTL功率放大器采用互补推挽输出级电路。
OTL功率放大器种类较多，这里以OTL音频功率放大器为例，详细介绍这种放大器的工作原理。
图2-46 分立元器件构成的OTL 功率放大器电路中，VT1构成推动级放大器;VT2和VT3构成互补推挽输出式放大器，VT2是NPN型三极管，VT3是PNP型三极管。
直流电路分析电路中，推动级与功放输出级之间采用直接耦合电路，所以两级放大器之间的直流电路相互影响。
这一放大器的直流电路比较复杂，分成以下几个部分分析。
1.电路启动分析接通直流工作电源瞬间，+V经R2和R3给VT2基极提供偏置电压，使VT2发射极有直流电压，这一电压经R4和R1分压后加到VT1基极，给VT1提供静态直流偏置电压，VT1导通。
VT1导通后，其集电极(C点)电压下降，也就是VT3基极电压下降，当放大器输出端A点电压大于C点电压时，VT3也处于导通状态，这样电路中的3只三极管均进入导通状态，电路完成启动过程。
2.静态电路分析接通直流电源瞬间，很快放大器进入稳定的静态，此时A点电压等于直流电源电压+V的一半，如果+V等于12V，放大器输出端(A点)的直流电压等于6V。
这是OTL功率放大器的一大特征，了解和记住这一点对检修OTL功率放大器很有用，如果测量A点电压不等于+V的一半，说明OTL功率放大器已经出现故障。
3.VT2和VT3直流电压供电电路分析对直流电流而言，VT2和VT3是串联的，所以只有+V的一半加到了每只三极管的集电极与发射极之间，而不是+V的全部。
功率放大器中，电路的直流工作电压大小直接关系到放大器的输出功率大小，+V愈大放大器的输出功率愈大。
所以，对于OTL功率放大器而言，由于每只三极管的有效工作电压只有+V的一半，要求有更大的直流工作电压+V才能有较大的输出功率，这是OTL功率放大器电路的一个不足之处。
第7章分立元件放大电路
离共价键的束缚，成为
+4
+4
自由电子（带负电）， 同时共价键上留下一个
空位，称为空穴（带正
电）。自由电子和空穴
都称为载流子。 这一现象称为本征激发。
返回
+4
+4
+4
+4
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本征半导体的导电机理 当在半因其导常它体温力外下的加束作电缚用压
时下电，子在空很电穴难场吸脱的引离作临共用近价下的 将电键出子成现来为两填自部补由分，电电其子流结，：果 向相因 的 很1移空当此 自 少）动穴于本 由 ，自的空征电所由迁穴半子以电电移的导和本子子相迁体空征电作当移中穴半流定于。 穴正 可导 弱2以电体 。）认荷的空价为的导穴电是移电电子空动能流递穴，力补电因很空流此。
(4)稳定电流IZ 、最大稳定电流 IZM (5)最大允许耗散功率 PZM = UZ IZM
返回
7.1.3 晶体三极管
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1. 基本结构与类型 NPN型 C 集电极 集电极 C PNP型
N
B
P
基极
N
P
B
N
基极 P
E 发射极
E 发射极
返回
集电区： 面积最大
集电结
基极 B
集电极 C
N P N
跳转 返回
例2: VD2
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两个二极管的阴极接在一起
VD１
求：UAB
6V
3k 12V
+A
UAB
– B
取 二 流的过电极BV流管点D为2，作分参ID析考2 二点1极3，2管断4阳开mA 极VD和1承阴受极反的向电电位压为。－6 V
V1阳 =－6 V，V2阳 =0 V ，V1阴 = V2阴 = －12 V
第3章 分立元件放大电路
图3.1.5 PN结反向偏置
此时，外加电压所产生的外电场和内电场方向一致，使P区 和N区多子都背离空间电荷区运动，致使空间电荷量增加， 空间电荷区加宽，内电场得到加强。内电场的加强进一步阻 碍了多子的扩散，但有利于少子的漂移。P区和N区的少子越 过PN结形成漂移电流，称为PN结的反向电流，用表示。由于 少子的数量很少，故反向电流非常微小，可认为PN结基本上 不导电，故称为PN结反向截止状态。
当外加电压超过死区电压，内电场被大大削弱，二极管 的电阻变得很小，正向电流迅速增加，这时的二极管才真正 导通。这段曲线很陡，正常导通后的二极管管压降变化较小， 几乎维持不变，这个电压称为二极管的正向电压。硅二极管 的正向导通压降约为0.7V，锗管约为 0.3V。 (2)反向特性 在二极管加反向电压时，由于少子的漂移运动，形成很 小的反向电流。在反向电压不超过极限值时，反向电流基本 恒定，与反向电压无关，故称它为反向饱和电流。一般硅管
锗等材料经过提炼成为纯净的单晶体后，可制成各种半导体
器件。 1. 本征半导体 经过提炼的纯净半导体称为本征半导体。它的导电性能由 其原子结构决定。硅和锗的最外层电子都是4个，受原子核束 缚力最小，称为价电子。半导体的导电性质与价电子有关。
以硅为例，由于硅的价电子为4
个，而外层要有8个电子才是稳
定的，所以在单晶硅中，每相邻 的两个原子都共用了一对电子，
半导体，P区的多子是空穴，N区的多子是电子。
图3.1.3 PN结的形成
P区和N区就存在着多子的浓度差，因此P区的空穴就向 N区扩散，并与N区的电子复合；同样N区的电子也向P区扩
散，并与P区的空穴复合。扩散使得P区留下了一些带负电的
三价杂质离子，而N区留下了一些带正电的五价杂质离子。 正负离子都被束缚在晶格内不能移动，于是交界面两侧形成
分立元件OCL功率放大电路原理分析
分立元件OCL功率放大电路原理分析OCL是英文Output Capacitor Less的缩写，意思是没有输出电容器。
OCL功率放大电路一般采用正、负对称的两组电源供电，电路内部直到负载扬声器全部采用直接耦合，中间无输入、输出变压器（人们将不用输入和输出变压器的功率放大电路称为单端推挽电路），也不需要输出电容器，其好处是通频带宽，信号失真最低。
(1)OCL功率放大器的结构组成功率放大器的结构如图1所示。
OCL功率放大电路分为输入级、激励级、功率输出级三级，此外还有为稳定电路工作而设置的负反馈网络和各种补偿电路，有些还设置有过载保护电路。
图2是一种实际的功放电路，早期一些低档功放机器采用了这一电路。
下面结合该电路来认识一下功率放大器的各组成部分。
1)输入级：输入级主要起缓冲作用。
输入级多采用差分对管放大电路（也有采用运算放大电路的），通常引入一定量的负反馈，增加整个功放电路的稳定性和降低噪声。
差分放大器由两个特性相同的放大电路组成，其左、右两管的参数几乎完全相同。
这种电路具有很高的稳定性，能抑制“零点漂移”，保证输出级中点电压的稳定。
有些功放机器的差动管发射极采用恒流源电路，常见的有二极管和三极管组成的恒流源和两个三极管组成的镜像恒流源。
输入级采用小功率管，工作在甲类状态，静态电流较小。
2)激励级：激励级的作用是给功率输出级提供足够的激励电流及稳定的静态偏压，整个功率放大器的增益主要由这一级提供。
多数功放机的激励级采用单管放大电路，也有少数机器采用差分对管放大电路。
这一级常采用恒流源负载，不仅能得到较高的电源抑制特性，而且具有工作状态稳定、线性好、失真度低等优点。
激励级也是用小功率管，工作在甲类状态。
另外，激励级还要为后一级（功率输出级）提供稳定的偏置电压。
功率输出级的偏置电压电路有多种类型。
最简单的偏置电路是由激励管的集电极负载电阻构成的，其热稳定性和稳压性都比较差；有些功放采用恒压偏置电路，即由多个二极管串联而成的稳压钳位电路，使功率输出级的偏置电压保持稳定；而更多的则是采用带温度补偿的恒压偏置电路，这种偏置电路由一个三极管和几个电阻组成。
第3章-分立元件基本放大电路
UCE UCC IE RE
2、 动态分析 作微变等效电路，C1、C2、UCC短路。
İb
RS
U·S ～
·RB
Ui
rbe İe
RE
İc
β ib
•
•
Aus Au
ri
RS ri
RL
·
Uo
1. 放大倍数
•
•
•
•
Au
Uo
•
Ui
U0 Ie
•
Ui
•
•
Au •
(1 ) Ib
Ib rbe (1
当UBE > 0.5V ， IBS=（UCC－0）/βRC
当IB ≥ IBS BE、BC正偏，VT饱和
当0 < IB < IBS ，VT 放大
➢ 微变等效电路法
晶体管的微变等效电路 共射放大电路的微变等效电路 放大器的性能分析
一、晶体管的微变等效电路
1. 微变等效电路 将三极管等效为线性元件的电路。 等效条件：信号变化范围小。
47.6A
38.53K
•
A
uUs CEA•IuCUrCi CriRIISBER02E.9.38481m2(A3823..853.385322)
70.2.94V35
•
Au
(1 )(RE // RL)
(1 50)(2 // 2)
rbe (1 )(RE // RL) 0.846 (1 50)(2 // 2)
➢ 共集电极放大电路
共集电极放大电路的分析 共集电极放大电路的特点及应用
一、共集电极放大电路（射随器）的分析
1、静态分析
UCC RB IB UBE IE RE
RB
分立元件放大电路
Z
IZ
愈r Z 小，曲线愈陡，稳压性能愈好。
2019年9月18日 *
电工电子学C
27
三、晶体三极管
• 三极管的结构与类型 • 三极管的放大原理 • 三极管的特性曲线 • 三极管的主要参数
2019年9月18日 *
电工电子学C
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1、 结构与类型
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NPN型 C 集电极 集电极 C PNP型
2019年9月18日 *
电工电子学C
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本征半导体:
完全纯净、具有晶体结构的半导体。
本征半导体的导电性能:
(1)在绝对0度和没有外界影响时, 共价键中的价 电子被束缚很紧,本征半导体中无载流子的存在, 具有绝缘体的性能。
(2)在常温下（温度升高）使一些价电子获得足够 的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子，同 时共价键上留下一个空位，称为空穴---本征激发.
UCE1V
工作压降： 硅UBE 0.6~0.7V 锗UBE 0.2~0.3V
0.4 0.8 UBE(V)
2019年9月18日 *
电工电子学C
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（2） 输出特性 ICf(UCE)IB常数
IC(mA )
此区域满足4 I线C=性I区B （称放为3 大区），具 有恒流特性2。
当定的U1CE0数0大值于A时一， I即C只IC8与=0IIABB有。关，
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2、电流分配关系和放大原理
C 三极管放大的外部条件
发射结正偏、集电结反偏 B
N P RC
对NPN, 从电位的
角度看：
发射结正偏 VB>VE
N RB
E EB
EC
集电结反偏 VC>VB
分立元件运算放大器电路工作原理
操作放大器，常被称为op—amp，是许多电子电路的关键构件。
在本篇文章中，我们将探讨具有离散组件的基本op—amp电路的工作原则。
让我们看看一个op—amp的内部结构。
它一般由三个终端组成：倒置输入（标签为"−"），非倒置输入（标签为"+"），输出。
它还包含正负电压的供电连接。
op—amp的关键特征是其高增益和差分输入，这意味着输出电压对两个输入电压的差异高度敏感。
op—amp可以用于多种配置，例如反向放大器，非反向放大器，差分放大器，以及集成器等等。
在这里，我们将专注于反向放大器配置，这是op—amp的基本和广泛应用。
在简单的反向放大器电路中，op—amp与一个反馈网络相连接，通常包括一个电阻器。
op—amp的反向输入通过电阻器与输入信号连接，反馈电阻器将输出与反向输入连接。
非倒置输入常被定位为单限输入信号。
当一个电压信号被应用到反转输入时，Op—amp会放大电压并产生输出信号。
放大器的增益由反馈电阻器与输入电阻器的比量决定，这可以用公式Av=—Rf、Rin计算，其中Av是电压增益，Rf是反馈电阻器，Rin是输入电阻器。
在理想的op—amp中，收益是无限的，输入阻碍是无限的，意味着没有流流流入倒置输入。
然而，在现实中，op—amp具有有限的收益和输入阻力，以及抵消电压和电流，这需要在实用电路设计中加以考虑。
让我们考虑一个应用，一个反向放大器用来放大传感器的弱信号。
op—amp电路为提升传感器信号提供了必要的收益，使其适合电子系统中的进一步处理。
简而言之，具有离散组件的基本op—amp电路以高收益和差分输入的原则运作。
特别是反向放大器的配置，为扩展输入信号，精确控制收益提供了方便的方法。
了解op—amp电路的工作原则对电子系统的设计和故障排除至关重要。
操作放大器是多功能组件，在电子电路中发挥关键作用，其工作原理是工程师和电路设计师的基本知识。
反向放大器的电路尤其表明在信号放大中应用了op—amp，对收益有精确的控制。
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PN结的形成:
当Ｐ型半导体和Ｎ型半导体结合在 一起的时侯，由于交界面处存在载流子 浓度的差异→多子扩散→产生空间电荷 区和内电场→内电场阻碍多子扩散，有 利少子漂移. 当扩散运动和漂移运动达到动态平 衡时，交界面形成稳定的空间电荷区， 即ＰＮ结。
2017/10/10 电工电子学B 14
4、PN结的单向导电性
2017/10/10
电工电子学B
3
• 重点 理解半导体二极管、稳压二极管、晶体 三极管 的工作原理和主要参数；理解放 大电路的基本性能指标；掌握共射极的 微变等效电路分析方法 。 • 难点 PN结的单向导电性，微变等效电路分析 方法。
2017/10/10 电工电子学B 4
第一节
• • • •
半导体器件
• PN 结加正向电压（正向偏置，P 接正、N接 负 ）时， PN 结处于正向导通状态，PN 结正 向电阻较小，正向电流较大。 • PN 结加反向电压（反向偏置，P接负、N接正 ） 时， PN 结处于反向截止状态，PN 结反向电 阻较大，反向电流很小。
2017/10/10
电工电子学B
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二、半导体二极管
内电场E N 型半导体
+ + + + + + 扩散和漂 + + + + +移这一对相 +
－ － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － －
扩散的结果使 空间电荷区 浓度 多子的扩散运动 空间电荷区变宽。 2017/10/10 差 电工电子学B
反的运动最 + + + + + + 终达到动态 + + + + +平衡，空间 + 电荷区的厚 度固定不变.
2017/10/10
电工电子学B
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D
（c）符号
图 (c)是二极管的表示符号。 箭头方向表示加正向电压时 的正向电流的方向，逆箭头 方向表示不导通，体现了二 极管的单向导电性能，其文 字符号为D
2017/10/10 电工电子学B 18
2、二极管的伏安特性
二极管的伏安特性是指二极管两端的 电压和流过管子的电流之间的关系。二极 管本质上是一个PN结，它具有单向导电性， 分正向特性和反向特性两部分。
第四章
分立元件放大电路
2017/10/10
电工电子学
1
第四章 分立元件放大电路
1、半导体器件 2、基本放大电路 3、放大电路中静态工作点的稳定 4、共集电极放大电路 5、多级放大电路
2017/10/10
电工电子学B
2
• 基本要求 理解半导体二极管、稳压二极管、 晶体三极管和MOS场效应管的工作原理 和主要参数；理解放大电路的基本性能 指标；掌握共射极、共集电极单管放大 电路静态工作点的作用和微变等效电路 的分析方法；了解多级放大的概念。
热敏性:温度升高导电能力增强； 光敏性:光照增强导电能力增强； 掺杂后导电能力剧增。
2017/10/10 电工电子学B 7
本征半导体:
完全纯净、具有晶体结构的半导体。
本征半导体的导电性能:
(1)在绝对0度和没有外界影响时, 共价键中的价 电子被束缚很紧,本征半导体中无载流子的存在, 具有绝缘体的性能。 (2)在常温下（温度升高）使一些价电子获得足够 的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子，同 时共价键上留下一个空位，称为空穴---本征激发.
2017/10/10 电工电子学B 21
• • • • •
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二极管的结构和类型 二极管的伏安特性 二极管的主要参数 二极管的应用 稳压二极管
电工电子学B 16
1、二极管的结构和类型
• 将PN结加上相应的电极引线和管壳，就成为半 导体二极管。 从P区引ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的电极称为阳极（正 极），从N区引出的电极称为阴极（负极）。 • 按结构分二极管有点接触型和面接触型两类。
电工电子学B
10
N 型半导体
在常温下即可 变为自由电子 掺入五价元素
多余电子 掺杂浓度远大于本 征半导体中载流子浓 +4 +4 度，所以，自由电子 浓度远大于空穴浓度。 +4 +4 +5 自由电子称为多数 载流子（多子）， 空穴称为少数载流 失去一个 磷原子 电子变为 子（少子）。 正离子
2017/10/10 电工电子学B 11
电工电子学B 8
2017/10/10
空穴
+4
+4
自由电子
+4
+4 束缚电子
本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。
2017/10/10 电工电子学B 9
2、杂质半导体
• 本征半导体由于载流子数量极少，因此 导电能力很低。 • 掺入有用杂质的半导体叫杂质半导体。 N型半导体 P型半导体
2017/10/10
返回
P 型半导体
掺入三价元素
+4
+4 +3
掺杂浓度远大于本 空穴 +4 征半导体中载流子浓 度，所以，空穴浓度 远大于自由电子浓度。 +4 空穴称为多数载流 子（多子）， 自由电子称为少数 硼原子 载流子（少子）。
电工电子学B 12
2017/10/10
3、PN结的形成
P 型半导体
内电场越强，漂移运动 越强，而漂移使空间电荷 少子的漂移运动 区变薄。 空间电荷区也称 PN 结
2017/10/10
电工电子学B
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非线性
反向击穿 电压U(BR)
反向电流 在一定电压 范围内保持 常数。
I
正向特性 P
+
–N
硅0.6~0.8V 导通压降 锗0.2~0.3V
U
P
–
+N
死区电压
硅管0.5V 锗管0.2V
反向特性
外加电压大于死区电 压二极管才能导通。
20
外加电压大于反向击 穿电压二极管被击穿， 2017/10/10 电工电子学B 失去单向导电性。
PN结 半导体二极管 晶体三极管 场效应管
2017/10/10
电工电子学B
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一、PN结
• • • • 本征半导体 杂质半导体 PN结的形成 PN结的单向导电性
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电工电子学B
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1、本征半导体
半导体:
导电能力介于导体和绝缘体之间的材料称 为半导体。最常用的半导体为硅和锗。
半导体导电性能的特点:
3、二极管的主要参数
（1）最大整流电流 IFM
二极管长期使用时所允许通过的最大正向平均电流。
（2）最高反向工作电压 URM 是保证二极管不被击穿而允许施加的最高反向电 压，一般是反向击穿电压1/2。 （3）最大反向电流 IRM
指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向 电流大，说明管子的单向导电性差， IRM受温度的影响， 温度越高反向电流越大。