晶体管基本放大电路的比较
基本接法 共射电路
共集电路
共基电路
电路原理
Q 点
BQ
I
CQ
I
β=
交流等效电路图
电压放大倍
数
be
b C
r R R +-
β
输入电阻
be b r R +
输出电阻
C R
R O =Re //β
++1b R
be
r
频带 窄 中
宽 用途
一般放大
输入级、输出级
宽频带放大器
几种接法的比较：空载情况下
接法 共射 共集 共基 共源 共漏 Au 大(>100) 小于1 中(>100)
几到几十
<1 Ai β(几十到几百) 1＋β(几十到几百) α（<1）
Ri (中)几百到几千欧 (大)几十千到100千欧姆以上
(小)最小可达十几欧 1兆欧以上 几百到十几千欧 Ro
(中)几百到十几千欧
(小)最小可达十几欧
(大)几百到十几千欧
1兆欧以上
几百到几千欧
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EQ CC CEQ BQ EQ e
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详解经典三极管基本放大电路 三极管是电流放大器件，有三个极，分别叫做集电极C，基极B，发射极E。分成NPN和PNP 两种。我们仅以NPN三极管的共发射极放大电路为例来说明一下三极管放大电路的基本原理。 图1：三极管基本放大电路 下面的分析仅对于NPN型硅三极管。如上图所示，我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib;把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流Ic。这两个电流的方向都是流出发射极的，所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。三极管的放大作用就是：集电极电流受基极电流的控制(假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话)，并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系：集电极电流的变化量是基极电流变化量的β倍，即电流变化被放大了β倍，所以我们把β叫做三极管的放大倍数(β一般远大于1，例如几十，几百)。如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间，这就会引起基极电流Ib的变化，Ib的变化被放大后，导致了Ic很大的变化。如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的，那么根据电压计算公式U=R*I 可以算得，这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来，就得到了放大后的电压信号了。 三极管在实际的放大电路中使用时，还需要加合适的偏置电路。这有几个原因。首先是由于三极管BE结的非线性(相当于一个二极管)，基极电流必须在输入电压大到一定程度后才能产生(对于硅管，常取0.7V)。当基极与发射极之间的电压小于0.7V时，基极电流就可以认为是0。但实际中要放大的信号往往远比0.7V要小，如果不加偏置的话，这么小的信号就不足以引起基极电流的改变(因为小于0.7V时，基极电流都是0)。如果我们事先在三极管的基极上加上一个合适的电流(叫做偏置电流，上图中那个电阻Rb就是用来提供这个电流的，所以它被叫做基极偏置电阻)，那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时，小信号就会导致基极电流的变化，而基极电流的变化，就会被放大并在集电极上输出。另一个原因就是输出信号范围的要求，如果没有加偏置，那么只有对那些增加的信号放大，而对减小的信号无效(因为没有偏置时集电极电流为0，不能再减小了)。而加上偏置，事先让集电极有一定的电流，当输入的基极电流变小时，集电极电流就可以减小;当输入的基极电流增大时，集电极电流就增大。这样减小的信号和增大的信号都可以被放大了。 下面说说三极管的饱和情况。像上面那样的图，因为受到电阻Rc的限制(Rc是固定值，那么最大电流为U/Rc，其中U为电源电压)，集电极电流是不能无限增加下去的。当基极电流的增大，不能使集电极电流继续增大时，三极管就进入了饱和状态。一般判断三极管是否饱和的准则是：Ib*β〉Ic。进入饱和状态之后，三极管的集电极跟发射极之间的电压将很小，可以理解为一个开关闭合了。这样我们就可以拿三极管来当作开关使用：当基极电流为0时，三极管集电极电流为0(这叫做三极管截止)，相当于开关断开;当基极电流很大，以至于三极管饱和时，相当于开关闭合。如果三极管主要工作在截止和饱和状态，那么这样的三极管我们一般把它叫做开关管。 如果我们在上面这个图中，将电阻Rc换成一个灯泡，那么当基极电流为0时，集电极电流为0，灯泡灭。如果基极电流比较大时(大于流过灯泡的电流除以三极管的放大倍数β)，三极管就饱和，相当于开关闭合，灯泡就亮了。由于控制电流只需要比灯泡电流的β分之一大一点就行了，所以就可以用一个小电流来控制一个大电流的通断。如果基极电流从0慢慢增加，那么灯泡的亮度也会随着增加(在三极管未饱和之前)。
第二章晶体管及放大电路基础一、教学要求 知识点 教学要求 学时掌握理解了解 晶体管晶体管的结构√电流分配与放大作用√√ 晶体管的工作状态、伏安特性及主要参数√√ 放大电路基础放大电路的组成原则及工作原理√ 放大电路的主要技术指标√ 放大电路 的分析方法 图解法√ 静态工作点估算法√ 微变等效电路法√ 三种基本放大电路比较√ 静态工作点的选择与稳定√√多极放大电路 耦合方式及直接耦合电 路的特殊问题 √ 分析计算方法√ 放大电路的频率响 应 频率响应的基本概念√√ 频率响应的分析计算方 法 √√ 本章的重点是： 晶体管的伏安特性、主要参数；放大电路的组成原则及工作原理、静态工作点的近似估算法、主要动态指标的微变等效电路分析法、静态工作点的选择与稳定、三种基本放大电路的特点；放大电路频率响应的基本概念及分析计算方法。
本章的难点是： 放大电路频率响应的基本概念及分析方法。 三、教学内容 2.1晶体管 1. 晶体管的结构及类型 晶体管有双极型和单极型两种，通常把双极型晶体管简称为晶体管，而单极型晶体管简称场效应管。 晶体管是半导体器件，它由掺杂类型和浓度不同的三个区（发射区、基区和集电区）形成的两个PN结（发射结和集电结）组成，分别从三个区引出三个电极（发射极e、基极b和集电极c）。 晶体管根据掺杂类型不同，可分为NPN型和PNP型两种；根据使用的半导体材料不同，又可分为硅管和锗管两类。 晶体管内部结构的特点是发射区的掺杂浓度远远高于基区掺杂浓度，并且基区很薄，集电结的面积比发射结面积大。这是晶体管具有放大能力的内部条件。 2. 电流分配与放大作用 晶体管具有放大能力的外部条件是发射结正向偏置，集电结反向偏置。在这种偏置条件下，发射区的多数载流子扩散到基区后，只有极少部分在基区被复合，绝大多数会被集电区收集后形成集电极电流。通过改变发射结两端的电压，可以达到控制集电极电流的目的。 晶体管的电流分配关系如下： 其中电流放大系数和之间的关系是=/(1＋)，=/（1－）；I CBO是集电结反向饱和电流，I CEO是基极开路时集电极和发射极之间的穿透电流，并且I CEO=(1＋)I CBO。 在放大电路中，通过改变U BE，改变I B或I E，由ΔI B或ΔI E产生ΔI C，再通过集电极电阻R C，把电流的控制作用转化为电压的控制作用，产生ΔU O=ΔI C R C。实质上，这种控制作用就是放大作用。 3. 晶体管的工作状态 当给晶体管的两个PN结分别施加不同的直流偏置时，晶体管会有放大、饱和和截止三种不同的工作状态。这几种工作状态的偏置条件及其特点如表2.1所列。 表2.1 晶体管的三种工作状态 工作状态直流偏置条件各电极之间的电位关系特点
五邑大学 电子技术课程设计报告题目：二级晶体管放大电路 院系机电工程学院 专业机械工程及其自动化 学号 AP100 学生姓名 指导教师黄东 完成日期 2 0 1 2 / 1 / 7
一、设计题目：晶体管放大电路 （1）设计一级晶体管放大电路，输入信号幅度≥20mv, 频率为1KHz，电源电压+5V，要求完成下面的技术指标： a. 电压增益A u ≥20 b. 输入电阻Ri ≥2KΩ c. 输出电阻Ro ≤50Ω （2）测量出输入电阻值，并说明该值于那些元件有关系。 （3）可选用的器件与元件 二、方案的论证和设计 1）工作原理： 输入信号加到前级的输入端，经过前级放大后加到后级的输入端，再经后级放大。在两级放大器中，放大器的输入端事实上就是前级的输入端，前级的输出也就是后级的输入，后级的输出也就是两级放大的输出；前级是后级的信号源，后级是前级的负载。因此，两极放大的线性电压放大倍数就等于前后两级放大倍数的乘积；放大器的输入电阻就是前级的输入电阻；放大器的输出电阻就是后级的输出电阻。 2)设计电路的主要功能 该电路具有实现输入信号放大的功能，能将较小的输入信号通过二级放大电路实现信号放大，从而获得必要的电压幅值或足够的功率，最终达到推动负载工作的使用要求。 3）设计原理图
4）参数的设定 1.计算后级电路电阻参数 节点B 电流方程为 1R I =2R I +B I 为了稳定静态工作点，令参数满足1R I >>B I 因此，B 点位为 CC B B B BE U R R R U 2 12 +≈ 取1E I =1.mA ，并选β=91,则 1 26) 1(200E be I r β++= =200+(1+91)*26/1=2.592k 第一级的放大倍数是 be L C r R R A //u1β -= 取1U A =120，取Ω=5101E R ,代入公式求出=C R 3.6k ? C C CE CC E R I U U R --= 1, 取CE U =2V, 求得1E R =500? 所以1E R 、1C R 取标称值 Ω=Ω=500,6.311C E R K R
电子课程设计--二级晶体管放大电路
五邑大学 电子技术课程设计报告题目：二级晶体管放大电路 院系机电工程学院 专业机械工程及其自动化 学号 AP100 学生姓名 指导教师黄东 完成日期 2 0 1 2 / 1 / 7
一、设计题目：晶体管放大电路 （1）设计一级晶体管放大电路，输入信号幅度≥20mv, 频率为1KHz，电源电压+5V，要求完成下面的技术指标： a. 电压增益A u ≥20 b. 输入电阻Ri ≥2KΩ c. 输出电阻Ro ≤50Ω （2）测量出输入电阻值，并说明该值于那些元件有关系。 （3）可选用的器件与元件 二、方案的论证和设计 1）工作原理： 输入信号加到前级的输入端，经过前级放大后加到后级的输入端，再经后级放大。在两级放大器中，放大器的输入端事实上就是前级的输入端，前级的输出也就是后级的输入，后级的输出也就是两级放大的输出；前级是后级的信号源，后级是前级的负载。因此，两极放大的线性电压放大倍数就等于前后两级放大倍数的乘积；放大器的输入电阻就是前级的输入电阻；放大器的输出电阻就是后级的输出电阻。 2)设计电路的主要功能 该电路具有实现输入信号放大的功能，能将较小的输入信号通过二级放大电路实现信号放大，从而获得必要的电压幅值或足够的功率，最终达到推动负载工作的使用要求。
3）设计原理图 4）参数的设定 1.计算后级电路电阻参数 节点B 电流方程为 1R I =2R I +B I 为了稳定静态工作点，令参数满足1R I >>B I 因此，B 点位为 CC B B B BE U R R R U 2 12 +≈ 取1E I =1.mA ，并选β=91,则 1 26) 1(200E be I r β++= =200+(1+91)*26/1=2.592k 第一级的放大倍数是 be L C r R R A //u1β -= 取1U A =120，取Ω=5101E R ,代入公式求出=C R 3.6k ?
电子技术课程设计书 晶 体 管 两 级 耦 合 放 大 电 路 姓名：陈德炳 专业：电力系统自动化 班级：电力1101 学号：0403110114
目录 第一章设计要求与目的 (2) 1.1 设计要求 (2) 1.2 设计目的 (2) 第二章设计原理 (3) 框图及基本公式 (3) 第三章两级放大电路设计 (4) 3.1第一级放大电路 (4) 3.2 第二级放大电路 (5) 3.3负反馈放大电路的设计 (6) 第四章整体设计及工作原理 (7) 4.1 估算A值 (7) 4.2放大管的选择 (7) 元器件清单 (8) 实验结论 (9) 心得体会 (9) 参考文献 (10)
第一章设计要求与目的 1.1设计要求 1、两级放大器应由2只NPN型晶体管及其他元件构成； 2、单电源供给，电压应为12VDC; 3、?值为80-100左右； 4、电压放大倍数为1000左右 5、输入电阻>10kΩ、输出电阻低<500Ω 1.2 设计目的 （1）学习电子电路设计方法。 （2）掌握两级耦合放大电路性能指标的估算，掌握静态工作点的合适调试。 （3）通过课程设计培养学生自学能力和分析问题、解决问题的能力。 （4）通过设计使学生具有一定的计算能力、制图能力以及查阅手册、使用国家技术标准的能力和一定的文字表达能力。
第二章 设计原理 框图及基本公式 图2-1负反馈放大电路原理框图 图中X 表示电压或电流信号；箭头表示信号传输的方向；符号¤表示输入求和，+、–表示输入信号 Xi 与反馈信号是相减关系（负反馈），即放大电路的净输入信号为: id i f X X X =- 基本放大电路的增益（开环增益）为: /o id A X X = 反馈系数为: /f o F X X = 负反馈放大电路的增益（闭环增益）为: /f o i A X X =
第2章三极管及放大电路基础 【课题】 2.1 三极管 【教学目的】 1．掌握三极管结构特点、类型和电路符号。 2．了解三极管的电流分配关系及电流放大作用。 3．理解三极管的三种工作状态的特点，并会判断三极管所处的工作状态。 4．理解三极管的主要参数的含义。 【教学重点】 1．三极管结构特点、类型和电路符号。 2．三极管的电流分配关系及电流放大作用。 3．三极管的三种工作状态及特点。 【教学难点】 1．三极管的电流分配关系和对电流放大作用的理解。 2．三极管工作在放大状态时的条件。 3．三极管的主要参数的含义。 【教学参考学时】 2学时 【教学方法】 讲授法、分组讨论法 【教学过程】 一、引入新课 搭建一个简单的三极管基本放大电路，通过对放大电路输入信号及输出信号的测试，引导学生认识三极管，并知道三极管能放大信号，为后续的学习打下基础。 二、讲授新课 2.1.1 三极管的基本结构 三极管是在一块半导体基片上制作出两个相距很近的PN结构成的。 两个PN结把整块半导体基片分成三部分，中间部分是基区，两侧部分分别是发射区和集电区，排列方式有NPN和PNP两种， 2.1.2 三极管的电流放大特性 三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量，这就是三极管的电
流放大特性。 要使三极管具有放大作用，必须给管子的发射结加正偏电压，集电结加反偏电压。 三极管三个电极的电流(基极电流B I 、集电极电流C I 、发射极电流E I )之间的关系为： C B E I I I +=、B C I I = --β、B C I I ??=β 2.1.3 三极管的特性曲线 三极管外部各极电流与极间电压之间的关系曲线，称为三极管的特性曲线，又称伏安特性曲线。 1. 输入特性曲线 输入特性曲线是指当集-射极之间的电压CE V 为定值时，输入回路中的基极电流B I 与加在基-射极间的电压BE V 之间的关系曲线。 三极管的输入特性曲线与二极管的正向伏安特性曲线相似，也存在一段死区。 2. 输出特性曲线 输出特性曲线是指当基极电流B I 为定值时，输出电路中集电极电流C I 与集-射极间的电压CE V 之间的关系曲线。B I 不同，对应的输出特性曲线也不同。 截止区：0=B I 曲线以下的区域。此时，发射结处于反偏或零偏状态，集电结处于反偏状态，三极管没有电流放大作用，相当于一个开关处于断开状态。 饱和区：曲线上升和弯曲部分的区域。此时，发射结和集电结均处于正偏状态，三极管没有电流放大作用，相当于一个开关处于闭合状态。 放大区：曲线中接近水平部分的区域。此时，发射结正偏，集电结反偏。三极管具有电流放大作用。 2.1.4 三极管的主要参数 1. 性能参数：电流放大系数- -β、β，集电极-基极反向饱和电流CBO I ，集电极-发射极反向饱和电流CEO I 。 2. 极限参数：集电极最大允许电流CM I 、集电极-发射极反向击穿电压CEO BR V )(、集电极最大允许耗散功率CM P 。
晶体管放大器的设计与调测 一、实验目的 1、学习晶体管放大器的设计方法； 2、研究静态工作点对输出波形的影响及静态工作点的调整方法； 3、掌握静态工作点、电压放大倍数和输入输出电阻的测试方法； 4、研究大信号激励下信号源内阻对波形失真的影响； 二、实验原理 在晶体管放大器的三种组态中，由于共射极放大器既有电流放大，又有电压放大，所以在以信号放大为目的时，一般用共射极放大器。分压式电流负反馈偏置是共射放大器广为采用的偏置形式，如图3-1所示，由于负反馈的引入它的静态工作点的稳定性较高。这里就以该电路为例介绍单管放大器的设计方法。 1、确定静态工作点电流I CQ I CQ 的选取，在不同的情况下是不同的： （1）小信号工作情况时，非线性失真不是主要矛盾，因此，以其他因素来考虑，若以少耗电为主，工作点应选得低些，如图3-2中的Q 1点；如果耗电不是主要矛盾而需要放大倍数大些， 那么工作点可选得高些，如图3-2中的Q 2点。一般小信号放大器取I CQ ＝0.5～2mA 。 图3-1 共发射极放大电路 图3-2 不同的工作 点 （2）大信号工作情况时，非线性失真是主要矛盾，因此，考虑的因素主要是尽量大的动态范围又尽可能小的失真。此时，应设计选择一个最佳负载，工作点尽量选在交流负载线的中央，如图3-2中的Q 3点。 如果设计指标中对放大器的输入电阻R i 有要求，也可以根据对R i 的要求来确定静态工作点I CQ 。由图3-1可见 21////B B be i R R r R = （3-1）
CQ b b CQ b b be I r I r r 2626)1(ββ+≈++=′′ （3-2） 对于小功率低频管r bb '的典型值为300?，小功率高频管r bb '，的典型值为50?，由于一般r b 比R B1∥R B2要小得多，因此在初选I CQ 时，可以近似认为R i ＝r be ，则由上式可确定I CQ 。 2、确定偏置电阻R B1，R B2的值 根据这个电路的工作原理，只有当I 1远远大于I BQ 时，才能保证U BQ 恒定，；这是工作点稳定的必要条件。一般取I 1＝(5～10)I BQ ，由于锗管I CBQ 大，因此锗管的I 1取大一些。 βCQ BQ I I = （3-3） 负反馈愈强，电路的稳定性愈好。若U BQ 取大一些，则容许的R E 较大，反馈较深，电路较稳定，但考虑电源供电电压的大小，折衷选定。U CC 大，容许的U BQ 也可以大一些，一般取U BQ =(1/3~1/5) U CC 。 由电路图可得 BQ BQ BQ B I U I U R )10~5(12== （3-4） 211B BQ CC B R I U U R ?= （3-5） 实际中R B1通常有一固定电阻与电位器串联，便于调整工作点。 3、确定的R E 、R C 值 21B BQ CC E R I U U R ?= （3-6） 据对电压放大倍数的要求确定R C 的值 'L R r A be U β ?= （3-7） 式中R ’L =R C // R L ，电路所接负载R L 为已知，Au 是设计指标要求的，于是可计算出R C 。 4、核算管子工作点电压 各电阻值取定后再反过来核算一下管子的工作点电压U BQ ，U CQ 和U EQ ，看管子是否处于放大状态，否则学要重新设计。 电容C B 、C C 的作用是隔直流，对交流信号应是近似短路，所以电容C B 、C C 的阻抗应远小于与之串联的电阻。电容C E 的作用是减小发射极交流负反馈，C E 与R E 并联的阻抗应小于与之并联的等效电阻。与电容C B 、C C 、C E 所对应的等效
晶体管共射极放大电路 一、实验目的 1、 学习放大电路静态工作点的测试及调整方法，分析静态工作点对放大器性能的影 响。 2、 掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。 3、 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。 二、实验原理 图2－1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用R B1和R B2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R E ，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号u i 后，在放大器的输出端便可得到一个与u i 相位相反，幅值被放大了的输出信号u 0，从而实现了电压放大。 图1－1 共射极单管放大器实验电路 在图2－1电路中，当流过偏置电阻R B1和R B2 的电流远大于晶体管T 的 基极电流I B 时（一般5～10倍），则它的静态工作点可用下式估算 CC B2 B1B1B U R R R U +≈ （1-1） （1-2） U CE ＝U CC －I C （R C ＋R E ） （1-3） 电压放大倍数 be L C V r R R β A // -= （1-4） C E BE B E I R U U I ≈-≈
输入电阻 R i ＝R B1 / R B2 / r be （1-5） 输出电阻 R O ≈R C （1-6） 由于电子器件性能的分散性比较大，因此在设计和制作晶体管放大电路时，离不开测量和调试技术。在设计前应测量所用元器件的参数，为电路设计提供必要的依据，在完成设计和装配以后，还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。一个优质放大器，必定是理论设计与实验调整相结合的产物。因此，除了学习放大器的理论知识和设计方法外，还必须掌握必要的测量和调试技术。 放大器的测量和调试一般包括：放大器静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激振荡及放大器各项动态参数的测量与调试等。 1、 放大器静态工作点的测量与调试 1) 静态工作点的测量 测量放大器的静态工作点，应在输入信号u i ＝0的情况下进行， 即将放大器输入端与地端短接，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流I C 以及各电极对地的电位U B 、U C 和U E 。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压U E 或U C ，然后算出I C 的方法，例如，只要测出U E ，即可用 E E E C R U I I = ≈算出I C （也可根据C C CC C R U U I -= ，由U C 确定I C ），同时也能算出 U BE ＝U B －U E ，U CE ＝U C －U E 。 为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。 2) 静态工作点的调试 放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流I C （或U CE ）的调整与测试。 静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时u O 的负半周将被削底，如图2－2(a)所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即u O 的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图2－2(b)所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的输入电压u i ，检查输出电压u O 的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调节静态工作点的位置。 (a) (b) 图1－2 静态工作点对u O 波形失真的影响 改变电路参数U CC 、R C 、R B （R B1、R B2）都会引起静态工作点的变化，如图2－3所示。但通常多采用调节偏置电阻R B2的方法来改变静态工作点，如减小R B2，则可使静态工作点提高等。
三极管放大电路基本原理 三极管是电流放大器件，有三个极，分别叫做集电极C，基极B，发射极E。分成NPN和PNP两种。以NPN三极管的共发射极放大电路为例来说明三极管放大电路的基本原理。 以NPN型硅三极管为例，我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib;把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流Ic。这两个电流的方向都是流出发射极的，所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。 三极管的放大作用就是：集电极电流受基极电流的控制(假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话)，并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系：集电极电流的变化量是基极电流变化量的β倍，即电流变化被放大了β倍，所以我们把β叫做三极管的放大倍数(β一般远大于1，例如几十，几百)。如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间，这就会引起基极电流Ib的变化，Ib的变化被放大后，导致了Ic很大的变化。如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的，那么根据电压计算公式 U=R*I可以算得，这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来，就得到了放大后的电压信号了。 三极管在实际的放大电路中使用时，还需要加合适的偏置电路。这有几个原因： 首先是由于三极管BE结的非线性(相当于一个二极管)，基极电流必 须在输入电压大到一定程度后才能产生(对于硅管，常取0.7V)。当基极与发射极之间的电压小于0.7V时，基极电流就可以认为是0。但实际中要放大的信号往往远比0.7V要小，如果不加偏置的话，这么小
的信号就不足以引起基极电流的改变(因为小于0.7V时，基极电流都是0)。如果我们事先在三极管的基极上加上一个合适的电流(叫做偏置电流，上图中那个电阻Rb就是用来提供这个电流的，所以它被叫做基极偏置电阻)，那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时，小信号就会导致基极电流的变化，而基极电流的变化，就会被放大并在集电极上输出。 另一个原因就是输出信号范围的要求，如果没有加偏置，那么只有对那些增加的信号放大，而对减小的信号无效(因为没有偏置时集电极电流为0，不能再减小了)。而加上偏置，事先让集电极有一定的电流，当输入的基极电流变小时，集电极电流就可以减小;当输入的基极电流增大时，集电极电流就增大。这样减小的信号和增大的信号都可以被放大了。 三极管的饱和情况。像上面那样的图，因为受到电阻Rc的限制(Rc是固定值，那么最大电流为U/Rc，其中U为电源电压)，集电极电流是不能无限增加下去的。当基极电流的增大，不能使集电极电流继续增大时，三极管就进入了饱和状态。一般判断三极管是否饱和的准则是：Ib*β〉Ic。进入饱和状态之后，三极管的集电极跟发射极之间的电压将很小，可以理解为一个开关闭合了。这样我们就可以拿三极管来当作开关使用：当基极电流为0时，三极管集电极电流为0(这叫做三极管截止)，相当于开关断开;当基极电流很大，以至于三极管饱和时，相当于开关闭合。如果三极管主要工作在截止和饱和状态，那么这样的三极管我们一般把它叫做开关管。 如果我们在上面这个图中，将电阻Rc换成一个灯泡，那么当基极电流为0时，集电极电流为0，灯泡灭。如果基极电流比较大时(大于流过灯泡的电流除以三极管的放大倍数β)，三极管就饱和，相当于开关闭合，灯泡就亮了。由于控制电流只需要比灯泡电流的β分之一大一点就行了，所以就可以用一个小电流来控制一个大电流的通断。如果基极电流从0慢慢增加，那么灯泡的亮度也会随着增加(在三极管未饱和之前。 但是在实际使用中要注意，在开关电路中，饱和状态若在深度饱和时会影响其开关速度，饱和电路在基极电流乘放大倍数等于或稍大于集电极电流时是浅度饱和，远大于集电极电流时是深度饱和。因此我们只需要控制其工作在浅度饱和工作状态就可以提高其转换速度。对于PNP型三极管，分析方法类似，不同的地方就是电流方向跟NPN 的刚好相反，因此发射极上面那个箭头方向也反了过来——变成朝里
第 2 章三极管及放大电路基础 【课题】 2.1 三极管 【教学目的】 1．掌握三极管结构特点、类型和电路符号。 2．了解三极管的电流分配关系及电流放大作用。 3．理解三极管的三种工作状态的特点，并会判断三极管所处的工作状态。 4．理解三极管的主要参数的含义。 【教学重点】 1．三极管结构特点、类型和电路符号。 2．三极管的电流分配关系及电流放大作用。 3．三极管的三种工作状态及特点。 【教学难点】 1．三极管的电流分配关系和对电流放大作用的理解。 2．三极管工作在放大状态时的条件。 3．三极管的主要参数的含义。 【教学参考学时】 2 学时 【教学方法】 讲授法、分组讨论法 【教学过程】 一、引入新课 搭建一个简单的三极管基本放大电路，通过对放大电路输入信号及输出信号的测试，引 导学生认识三极管，并知道三极管能放大信号，为后续的学习打下基础。 二、讲授新课 2.1.1 三极管的基本结构 三极管是在一块半导体基片上制作出两个相距很近的PN结构成的。 两个 PN结把整块半导体基片分成三部分，中间部分是基区，两侧部分分别是发射区和集电区，排列方式有NPN和 PNP两种， 2.1.2 三极管的电流放大特性 三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量，这就是三极管的电
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流放大特性。 要使三极管具有放大作用，必须给管子的发射结加正偏电压，集电结加反偏电压。 三极管三个电极的电流( 基极电 流 I B、集电极电 流 I C、发射极电 流 I E ) 之间的关系 为： I E I B I C 、I C、I C I B I B 2.1.3 三极管的特性曲线 三极管外部各极电流与极间电压之间的关系曲线，称为三极管的特性曲线，又称伏安 特性曲线。 1.输入特性曲线 输入特性曲线是指当集- 射极之间的电压V CE为定值时，输入回路中的基极电流I B与加 在基 - 射极间的电压V BE之间的关系曲线。 三极管的输入特性曲线与二极管的正向伏安特性曲线相似，也存在一段死区。 2.输出特性曲线 输出特性曲线是指当基极电流I B为定值时，输出电路中集电极电流I C与集 - 射极间的 电压 V CE之间的关系曲线。I B不同，对应的输出特性曲线也不同。 截止区： I B 0 曲线以下的区域。此时，发射结处于反偏或零偏状态，集电结处于反 偏状态，三极管没有电流放大作用，相当于一个开关处于断开状态。 饱和区：曲线上升和弯曲部分的区域。此时，发射结和集电结均处于正偏状 态，三极管没有电流放大作用，相当于一个开关处于闭合状态。 放大区：曲线中接近水平部分的区域。此时，发射结正偏，集电结反偏。 三极管具有电流放大作用。 2.1.4 三极管的主要参数 1. 性能参数：电流放大系数、，集电极 - 基极反向饱和电流I CBO，集电极 - 发射极反向饱和电流I CEO。 2. 极限参数：集电极最大允许电流I CM、集电极 - 发射 极反向击穿电压V(BR ) CEO、集电
晶体管放大器的设计 一、实验目的 1. 熟悉晶体管放大器的工作原理，体会晶体管放大器的作用。 2. 掌握晶体管放大器静态工作点的测试和调整方法以及测量晶体管放大器各项动态性能指标的方法。 3. 学习和掌握设计、调试具体晶体管放大器电路的方法与技能。 二、实验原理 (一) 设计原理 1.工作原理及基本关系式 (1)工作原理。 晶体管放大器中广泛应用如图1所示的电路，该电路称为阻容耦合共射极放大器，它采用分压式电流负反馈偏置电路。放大器的静态工作点Q 主要由e c b b R R R R 、、、21及电源电压CC V +所决定。该电路利用电 阻1b R 、2b R 的分压固定基极电位bQ V 。如果满足条件bQ I I >>1，当温度升高时，↓↓→↓→↑→↑→cQ bQ be eQ cQ I I V V I ，结果抑制了cQ I 的变化，从而获得稳定的静态工作点。 图1 阻容耦合共射极放大器
(2)基本关系式。 当bQ I I >>1时，才能保证bQ V 恒定，这是工作点稳定的必要条件，一般取 ?????==锗管）硅管）()20~10(()10~5(11bQ bQ I I I I （1） 负反馈越强，电路的稳定性越好。所以要求be bQ V V >>，即bQ V =（5~10）be V ，一般取 ?????==锗管）硅管）()3~1(()5~3(V V V V bQ bQ （2） 电路的静态工作点有下列关系式确定： cQ eQ cQ be bQ e I V I V V R =-≈ （3） 对于小信号放大器，一般取 mA mA I cQ 2~5.0= CC eQ V V )5.0~2.0(= βcQ bQ bQ b I V I V R )10~5(12=≈ （4） 21b bQ bQ CC b R V V V R -≈ （5） ) (e c cQ CC ceQ R R I V V +-≈ （6） 2. 性能指标与测试方法 晶体管放大器的主要性能指标有电压放大倍数V A 、输入电阻i R 、输出电阻0R 及通频带W B 。对于图1所示电路，各性能指标的计算式与测试方法如下： (1)电压放大倍数
实验二三极管基本放大电路 一、实验目的 学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。 掌握放大器电压放大倍数、及最大不失真输出电压的测试方法。 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。 二、实验原理 共射放大电路既有电流放大，又有电压放大，故常用于小信号的放大。改变电路的静态工作点，可调节电路的电压放大倍数。而电路工作点的调整，主要是通过改变电路参数来实现，负载电阻R L的变化不影响电路的静态工作点，只改变电路的电压放大倍数。该电路输入电阻居中，输出电阻高，适用于多级放大电路的中间级。 静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时V0的负半周将被削底；如工作点偏低易产生截止失真，即V0的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显）。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端加入一不定期的V i，检查输出电压V0的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调节静态工作点的位置。工作点偏高或偏低不是绝对的，应该是相对信号的幅度而言，如信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切地说，产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。 图2－1 基本放大电路实验图 三、实验内容与步骤 1.调整静态工作点：按图连线，然后接通12V电源，调节信号发生器的频率和幅值调切旋 钮，使之输出f=1000Hz，Ui=10mV的低频交流信号，然后调节电路图中Rp1和Rp2使放大器输出波形幅值最大，又不失真。 2.去掉输入信号（最好使输入端交流短路），测量静态工作点（Ic，U ce，U be） 3.测量电压放大倍数：重新输入信号，在波形不失真的条件下用交流毫伏表测量下述二种 情况下的U0值（加入信号和无信号），此时的U0和U i相位相反。 4.测量幅频频特性曲线：保持输入信号的幅度不变，改变信号源频率f，按照下面的的频率 要求逐点测出相应的输出电压U0，记入下表，并且画出幅频特性曲线。
晶体管及放大电路基础 1.晶体管能够放大的外部条件是_____C____。 （A）发射结正偏，集电结正偏（B）发射结反偏，集电结反偏（C）发射结正偏，集电结反偏2.当晶体管工作于饱和状态时，其___A______。 （A）发射结正偏，集电结正偏（B）发射结反偏，集电结反偏（C）发射结正偏，集电结反偏3.测得晶体管三个电极的静态电流分别为，和。则该管的 为___。 （A）40 （B）50 （C）60 4.反向饱和电流越小，晶体管的稳定性能____A_____。 （A）越好（B）越差（C）无变化 5.与锗晶体管相比，硅晶体管的温度稳定性能___A______。 （A）高（B）低（C）一样 6.温度升高，晶体管的电流放大系数b_____A____。 （A）增大（B）减小（C）不变 7.温度升高，晶体管的管压降|UBE|______B___。 （A）升高（B）降低（C）不变 8.温度升高，晶体管输入特性曲线______B___。 （A）右移（B）左移（C）不变 9.温度升高，晶体管输出特性曲线_____A____。 （A）上移（B）下移（C）不变 10.温度升高，晶体管输出特性曲线间隔____C_____。 （A）不变（B）减小（C）增大 11.对于电压放大器来说，______B___越小，电路的带负载能力越强。 （A）输入电阻（B）输出电阻（C）电压放大倍数 12.在单级共射放大电路中，若输入电压为正弦波形，则输出与输入电压的相位__B_______。 （A）同相（B）反相（C）相差90度 13.在单级共射放大电路中，若输入电压为正弦波形，而输出波形则出现了底部被削平的现象， 这种失真是_____A____失真。 （A）饱和（B）截止（C）饱和和截止 14.引起上题放大电路输出波形失真的主要原因是___C______。 （A）输入电阻太小（B）静态工作点偏低（C）静态工作点偏高 15.利用微变等效电路可以计算晶体管放大电路的_____C____。 （A）输出功率（B）静态工作点（C）交流参数 16.既能放大电压，也能放大电流的是_____A____放大电路。
晶体管放大电路设计 丁炳亮 一、基础理论 具体一个晶体管电路的计算其实并不困难，真正困难的是根据要求设计出合乎要求且实际性能优良的电路。晶体管电路的计算主要是静态工作点和动态参数的估算。首先需要准备一些基础知识用于理论计算。 1、晶体管计算中用到的几个重要公式： 第一个公式是PN节伏安特性公式，公式中电流电压为直流。 第二个公式是共射接法时，BE的输入的动态电阻，经常用到的一个公式。其中rbb比较小，当电流很小时可以忽略，或者认为是200欧，一些晶体管规格书会给出。需要注意是计算交流等效电路时才有用到这个公式。 第三个公式只要记住26mV即可。 第四公式为转移电导，也就是把晶体管等效为电压控制电流源（h模型等效为CCCS，Pi模型等效为VCCS）。 第五、六个公式为考虑厄利电压时的共射直流放大倍数和CE间电阻，看作CCCS时CE间电阻应该是无穷，但是厄利电压的存在使得该值变小。 2、h等效和Pi等效（微变模型） 一般工程计算使用简化的等效模型就能满足要求了。 简化的h等效模型简化的Pi等效模型
3、共射电压增益 h等效模型计算有 Pi等效模型计算有，注意这个公式忽略了rbb，实际上在电流较大时是不能忽略的，例如β=200，ICQ=26mA，则(26mV/ICQ)* β=200欧，与rbb相近，因此BE结的电压约等于Ube/2。 利用上个公式在不考虑负载时有。 二、最简单的放大电路 1、设计需求 信号源最大幅度为50mV，三极管为9013，h=250，电源电压5V。 这里的h值是用万用表测量出来的，实际的电路设计中h值有一个较大的范围，所以需要考虑对静态工作点的影响。 2、静态工作点估算 一般情况UCQ=Vcc/2，R3是为了减小失真，应该远大于rbe，但取的过大则实际输入到晶体管的电流就很小，这里取3.3K较为合适。 ICQ的确定是关键，需要先计算出最大的输入电流幅度，这里估计rbe=1K，则 IBQ=50mV/4.3K=11.6uA，为了避免失真，另外考虑手头上现有的电阻值，所以IBQ设置为17.4uA，即R2=250K，R1=2.5V/(IBQ*h)=575欧，手头上只有510欧电阻，所以实际的UCQ=2.8V 左右。C2和C1这里不做详细计算都选择用1uF的。 3、动态参数估计 如上图是h等效电路，画出了等效电路就很容易计算动态参数。rbe≈200+26mV*β/ICQ=1.7K，则电压增益为Au=Uo/Ui=-βib(R1//R4)/Ui=-(Ui/(rbe+3.3K))βR2/Ui=-βR2/(rbe+3.3K)=-25。注：这里计算的是电压增益的绝对值，严格的需要用复数表示。
第二章晶体管及放大电路基础 1．晶体管能够放大的外部条件是_________。 (a) 发射结正偏，集电结正偏 (b) 发射结反偏，集电结反偏 (c) 发射结正偏，集电结反偏 2．当晶体管工作于饱和状态时，其_________。 (a) 发射结正偏，集电结正偏 (b) 发射结反偏，集电结反偏 (c) 发射结正偏，集电结反偏 3．对于硅晶体管来说其死区电压约为_________。 (a) 0.1V (b) 0.5V (c) 0.7V 4．锗晶体管的导通压降约|U BE|为_________。 (a) 0.1V (b) 0.3V (c) 0.5V 5. 测得晶体管三个电极的静态电流分别为0.06mA，3.66mA和3.6mA。则该管的为_________。 (a) 40 (b) 50 (c) 60 6．反向饱和电流越小，晶体管的稳定性能_________。 (a) 越好 (b) 越差 (c) 无变化 7．与锗晶体管相比，硅晶体管的温度稳定性能_________。 (a) 高 (b) 低 (c) 一样 8．温度升高，晶体管的电流放大系数b_________。
(a) 增大 (b) 减小 (c) 不变 9．温度升高，晶体管的管压降|U BE|_________。 (a) 升高 (b) 降低 (c) 不变 10．对PNP型晶体管来说，当其工作于放大状态时，_________极的电位最低。 (a) 发射极 (b) 基极 (c) 集电极 11．温度升高，晶体管输入特性曲线_________。 (a) 右移 (b) 左移 (c) 不变 12．温度升高，晶体管输出特性曲线_________。 (a) 上移 (b) 下移 (c) 不变 13．温度升高，晶体管输出特性曲线间隔_________。 (a) 不变 (b) 减小 (c) 增大 14．晶体管共射极电流放大系数b随集电极电流i C_________。 (a) 不变化 (b) 有一定变化 (c) 无法判断 15.当晶体管的集电极电流时，下列说法正确的是_________。 (a) 晶体管一定被烧毁 (b) 晶体管的 (c) 晶体管的一定减小 16．对于电压放大器来说，_________越小，电路的带负载能力越强。 (a) 输入电阻 (b) 输出电阻 (c) 电压放大倍数
第二章+晶体管及放大电路基础-自测题
第二章晶体管及放大电路基础 1．晶体管能够放大的外部条件是_________。 (a) 发射结正偏，集电结正偏 (b) 发射结反偏，集电结反偏 (c) 发射结正偏，集电结反偏 2．当晶体管工作于饱和状态时，其_________。 (a) 发射结正偏，集电结正偏 (b) 发射结反偏，集电结反偏 (c) 发射结正偏，集电结反偏 3．对于硅晶体管来说其死区电压约为_________。 (a) 0.1V (b) 0.5V (c) 0.7V 4．锗晶体管的导通压降约|U BE|为_________。 (a) 0.1V (b) 0.3V (c) 0.5V 5. 测得晶体管三个电极的静态电流分别为0.06mA，3.66mA和3.6mA。则该管的为_________。 (a) 40 (b) 50 (c) 60 6．反向饱和电流越小，晶体管的稳定性能_________。 (a) 越好 (b) 越差 (c) 无变化 7．与锗晶体管相比，硅晶体管的温度稳定性能_________。 (a) 高 (b) 低 (c) 一样 8．温度升高，晶体管的电流放大系数b_________。
(a) 增大 (b) 减小 (c) 不变 9．温度升高，晶体管的管压降|U BE|_________。 (a) 升高 (b) 降低 (c) 不变 10．对PNP型晶体管来说，当其工作于放大状态时，_________极的电位最低。 (a) 发射极 (b) 基极 (c) 集电极 11．温度升高，晶体管输入特性曲线_________。 (a) 右移 (b) 左移 (c) 不变 12．温度升高，晶体管输出特性曲线_________。 (a) 上移 (b) 下移 (c) 不变 13．温度升高，晶体管输出特性曲线间隔_________。 (a) 不变 (b) 减小 (c) 增大 14．晶体管共射极电流放大系数b随集电极电流i C_________。 (a) 不变化 (b) 有一定变化 (c) 无法判断 15.当晶体管的集电极电流时，下列说法正确的是_________。 (a) 晶体管一定被烧毁 (b) 晶体管的 (c) 晶体管的一定减小 16．对于电压放大器来说，_________越小，电路的带负载能力越强。 (a) 输入电阻 (b) 输出电阻 (c) 电压放大倍数