第 3 章分立元件基本电路 3.1 共发射极放大电路 3.2 共集电极放大电路 3.3 共源极放大电路 3.4 分立元件组成的基本门电路

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缝窦
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1 第 3 章分立元件基本电路 3.1 共发射极放大电路 3.2 共集电极放大电路 3.3 共源极放大电路 3.4 分立元件组成的基本门电路

2 3.1 共发射极放大电路电路组成静态分析动态分析静态工作点的稳定频率特性

3 3.1.1 电路组成基极电阻输入电容 u i C C 2 C 1 CE E 晶体管集电极电阻 u 0 CC 直流电源输出电容

4 各元件的作用晶体管 : 电流放大作用, 发射极正偏, 集电极反偏 ; 直流电源 CC : 提供放大所需的能量 ; 偏置电阻 : 调节, 可调节基极电流 ; 集电极负载电阻 C : 将集电极电流的变化转换成电压的变化送到输出端 ; 耦合电容 C 1 C 2 : 隔直, 不适用于低频电路

5 3.1.2 静态分析所谓静态是指当放大器没有输入信号 (u i 0) 时, 电路中各处的电压电流都是直流恒定值, 亦称为直流工作状态静态分析内容 : 在直流电源作用下, 确定三极管 1) 基极电流 ; 2) 集电极电流 C; 3) 集电极与基极之间的电压值 CE 静态分析方法 :1) 图解法 ; 2) 估算法

6 1) 图解法输入回路 CC i C C CC 线性 E CE 非线性 CC 线性 Q 0 EQ Q u E CC E CC i f ( u ) E

7 输出回路 ic 直流负载线 C CC C CC E CE C CC CQ Q Q u CE f C ( CE ) 常量 0 CEQ CC CE CC C C

8 2) 估算法 C C E CE 直流通路 CC CC CC CE C CC β CE CC E C E C C C CC

9 3.1.3 动态分析所谓动态是指放大电路有信号输入时, 电路中各处的电压电流都处于变动工作状态动态分析内容 : 输入信号变化时, 电路中各种变化量的变动情况和相互关系 1) 电压放大倍数 A ; 2) 输入电阻 r i ; 3) 输出电阻 r o 动态分析方法 :1) 图解法 ; 2) 微变等效电路分析方法

10 1) 图解法输入电路 u u E E i i i b ωt

11 1) 图解法输出电路 i C C i c u CE CE u ce 经电容隔直后 : u o u CE CE u ce

12 1) 图解法工作点与波形失真 Q 点过高饱和失真 Q 点过低截至失真

13 2) 微变等效电路分析法交流通路 CC u i i C C C 2 C 1 i u CE 0 E L u i i c i i i b C u ce u be L u 0 交流通路 : 将电路中的电容和直流电源短路

14 晶体管的小信号模型 i c c i b β i b b i c c b u be e u ce u be _ r be i b e β i b u ce _ 微变等效电路 : 将晶体管用小信号模型来代替

15 微变等效电路 i C CC C C 2 C 1 i u CE 0 E L u i _ i b r b e β i b i c C L u o _

16 (1) 电压放大倍数 i b i c u i C L u o _ r be β i b _ 1) 带负载时的电压放大倍数 A u & & o i β & b ( C // L ) r & be 2) 不带负载时的电压放大倍数 b ( C // L ) β r A u & & be o i C β r be

17 (2) 输入电阻对信号源而言, 放大电路相当于它的负载, 负载电阻即为放大电路的输入电阻 u i _ i b r be β i b i c C L u o _ 放大电路的输入电阻 : r i & r i & i i 根据以上的微变等效电路 : r i //r be

18 (2) 输入电阻如右图所示, 把一个内阻为 S, 源电压为 S 的信号源加到放大电路的输入端, 由于 r i 的存在, 实际的 i 为 : & i r i & r S i S S S _ u i _ r i r i 是衡量放大电路对输入电压衰减程度的重要指标

19 (3) 输出电阻对负载而言, 放大电路相当于一个具有內阻的信号源, 信号源的內阻就是放大电路的输出电阻 S _ S & r o & C r be β b C L ro o _

20 (3) 输出电阻 S i S _ u i _ r i r o _ o u O _ O L L o O r o L r O o ( 1) L O 放大电路

21 (3) 输出电阻 r o & & S S 0 放大电路 r o 对于前面所述的共发射极放大电路 & r o & C 可用外加电压法求 r o

22 3.1.4 静态工作点的稳定 C 80μA CC C 60μA Q 2 Q 1 40μA 20μA 0 CC CE 温度升高时, 静态工作点将沿直流负载线上移

23 静态工作点稳定的放大电路 u i 1 C C E E T C 2 C L C E CC 1 E E E 2 2 E CC E

24 静态分析 CC 1 V 2 C E _ E T C E _ E CC _ C E E C _ CE CC E ( 1 β ) E

25 动态分析 b b c c i 1 2 r be e β b C L o A u // C L β r r // i 1 2 // r be be r o C

26 例题电路如右图所示, β80, E 0.7V 试计算 : (1) 电压放大倍数 (2) 输入电阻 (3) 输出电阻

27 例题静态工作点 : 2 CC (47 22) (kΩ) (V) _ C E E CC C _ CE 直流等效电路

28 例题 E ( 1 ) β E ( ) (mA) C β (ma) E (1 β) (ma) CE E 4.83 (V) CC C C E 晶体管输入电阻 r be (1 80) (kω)

29 例题微变等效电路 : b b c c i 1 2 r be e β b C L o _ E _ (1) 放大倍数 A u & & O i β & b C // L r & (1 β) & be ( ) 10 b 3 b E1 8.88

30 例题微变等效电路 : i 1 b 2 b r be e c β b c C L o _ E _ (2) 输入电阻 & i r i & r be (1 β) E1 i b 1 2 r i o i [ 1.81 (1 80) 0.2 ] 18.01(kΩ) r 3.3 k Ω C r i r // // r 8.18 k Ω (3) 输出电阻 r o

31 3.1.5 频率特性 Aum Aum 2 Au f W ϕ f o f L f H f 90 0 幅率特性相频特性

32 3.2 共集电极放大电路静态分析 : CC CC E E E C 1 i C E ( 1 β ) CC E i T C 2 u E S L S u O E (1 β) CE CC E E

33 共集电极放大电路交流通路 C 1 S u S i C i T C 2 E CC L u O S c e E L u S b u O

34 动态分析 : b b c c S _ S r be E e β b L o _ C r i r` i 放大倍数 A u & & O i (1 β) & b E // L r & (1 β) & // be b b E L

35 动态分析 : b b c c S _ S r be E e β b L o _ C 输入电阻 r i r` i & & r i i / b r be (1 β) L [ (1 β) ] r i // r be L

36 动态分析 : β 1 r r β) (1 1 1 r S be E S be E o // & & ) r β) (1 1 ( r β) (1 β S be E S be E b b E & & & & & & & 输出电阻 ) ( S S // 求 r o 的等效电路

37 例题已知 : S 20mV, E1 E2 0.7V,β 1 β 2 80 求 :1) 第一级 A u1 r i1 r o1 ; 2) i2 ; 3) 若 e d 与 a b 直接相连, i2?

38 例题 T 1 C 2 S.. 2 S C 1 CC 1 i C1 i 1 r i C 2 4 i2 6 T 2 C 3 C 4 CC L. 0

39 例题 (1) 第一级静态电流 1 1 CC E1 (1 β ) ( ) (mA) T 1 C 2 S.. 2 S C 1 CC 1 i C1 i 1 r i2 01 (1 β 1 1 E1 ) (mA) r be ( 1 β 1 ) ( ) ( k Ω ) E 1 第二级的输入电阻 r i2 即为第一级的负载电阻 2 //r i 2 L 1.05(kΩ)

40 例题电压放大倍数 A u1 r (1 β 1 ) L ( 1 β ) be 1 1 L ( ) 输入电阻 [ (1 β ) ] kω r i1 1 // r be1 1 L 67.1 输出电阻 r o1 r be1 S 2 // β 1 Ω

41 例题 (2) 信号源输出电压 i1 r i1 r S i (mV) 第二级输入电压 i2 o1 A u1 i (mV) (3) 若 e d 与 a b 直接相连, 则 i2 就是信号源的输出电压 i2 r i2 r S i2 S (3 1.61) (mV)

42 共基极放大电路基本放大电路交流通路电路只能放大电压信号, 不能放大电流 ; 输出与输入同相,r i 小,r o 大

43 3.3 共源极放大电路静态分析动态分析

44 3.3.1 静态分析自给式偏置共源极放大电路 Q G 0 GS S D 仅适用于耗尽型场效应管

45 分压式自偏置共源极放大电路 G G G1 G2 G2 DD GS G1 G2 G G2 S DD S D (1 GS 2 D DSS ) GS(off) ( 耗尽型 ) 两方程联立求得 D 和 GS

46 3.3.2 动态分析 & 电压放大倍数 & g & o m L gs A g m L & i & gs 输入电阻 & r i & i i 输出电阻 r o D G G1 G1 G2 G2 微变等效电路

47 3.4 分立元件组成的基本门电路二极管与门电路二极管或门电路晶体管及场效晶体管非门电路

48 基本门电路概述门电路是一种开关电路, 其输入和输出之间存在一定的因果关系即逻辑关系在逻辑电路中, 输入输出信号通常用高低电平来描述, 用 0 和 1 来表示两种对立的逻辑状态正逻辑 :1 表示高电平,0 表示低电平 ; 负逻辑 :0 表示高电平,1 表示低电平基本的逻辑关系有 : 与逻辑或逻辑非逻辑 ; 相对应的基本门电路有 : 与门或门非门

49 3.4.1 二极管与门电路工作原理 : (1) 当 A 0V 时,D 1 D 2 均导通, 故 F 0V, 即 F 为低电平 0; (2) 当 A 0V, 3V 时,D 1 导通,D 2 截止, 故 F 0V, 即 F 为低电平 0; (3) 当 A 3V, 0V 时,D 1 截止,D 2 导通, 故 F 0V, 即 F 为低电平 0; (4) 当 A 3V 时,D 1 D 2 均导通, 故 F 3V, 即 F 为高电平 1

50 3.4.1 二极管与门电路二输入与门逻辑表二输入与门逻辑符号输入 A 输出 F 函数表达式 : F A

51 3.4.2 二极管或门电路工作原理 : (1) 当 A 0V 时,D 1 D 2 均导通, 故 F 0V, 即 F 为低电平 0; (2) 当 A 不全为 0 时,D 1 D 2 至少有一个导通如 A 3V 时, D 1 导通, 此时 F A 3V, 即 F 为高电平 1

52 3.4.2 二极管或门电路二输入或门逻辑表二输入或门逻辑符号输入 A 输出 F 函数表达式 : F A

53 3.4.3 晶体管及场效晶体管非门电路工作原理 : (1) 当输入 A 为低电平时, 保证晶体管的发射极处于反偏, 即 E <0, 管子处于截止状态, 输出端 F 为高电平 1; (2) 当输入 A 为高电平时, 保证晶体管的 S, 管子处于饱和状态, 输出端 F 为低电平 0 S CS β CC β C CES CC β C 晶体管非门电路

54 3.4.3 三极管非门电路非门逻辑表非门逻辑符号输入 A 0 1 输出 F 1 0 函数表达式 : F A

55 例已知 : 1 2.7kΩ, 2 10kΩ, C 1kΩ, CC 5V, 5V, β30, ES 0.7V, CES 0V, 截止时 C 0, L 0V, H 3V; 试分析管子的输出状态解 :(1) 输入 A 为低电平 0 时 1 E (2.7 10) (V) 此时晶体管可靠截止, F C 5V, 输出 F 为高电平

56 例 (2) 输入 A 为高电平 1 时将晶体管基极左侧作戴维宁等效开路电压 H O H (V) 3 (2.7 10) 10 基极电流临界基极饱和电流 O S ES CS CC β β C (mA) 因 > S, 晶体管处于饱和, F CES 0V,F 为 (mA)

57 3.4.3 晶体管及场效晶体管非门电路工作原理 : NMOS 非门电路 (1) 当输入 A 为低电平 0 时, 使 GS < GS(th), 管子处于截止状态, D 0, F DD ; 输出端 F 为高电平 1; (2) 当输入 A 为高电平 1 时, GS > GS(th), 管子饱和导通, F 0, 输出端 F 为低电平 0 故电路满足非逻辑关系

58 本章结束返回目录第 4 章数字集成电路

电子技术基础 ( 第版 ) 3. 图解单相桥式整流电路 ( 图 4-1-3) 电路名称电路原理图波形图整流电路的工作原理 1. 单相半波整流电路 u 1 u u sin t a t 1 u 0 A B VD I A VD R B

电子技术基础 ( 第版 ) 3. 图解单相桥式整流电路 ( 图 4-1-3) 电路名称电路原理图波形图整流电路的工作原理 1. 单相半波整流电路 u 1 u u sin t a t 1 u 0 A B VD I A VD R B 直流稳压电源第 4 章 4.1 整流电路及其应用学习目标 1. 熟悉单相整流电路的组成, 了解整流电路的工作原理. 掌握单相整流电路的输出电压和电流的计算方法, 并能通过示波器观察整流电路输出电压的波形 3. 能从实际电路中识读整流电路, 通过估算, 能合理选用整流元器件 4.1.1 认识整流电路 1. 图解单相半波整流电路 ( 图 4-1-1) 电路名称电路原理图波形图 4-1-1. 图解单相全波整流电路