第3章 晶体管应用电路 (共20学时)学习目标:晶体管(即半导体三极管)是具有放大作用的半导体 器件，它是各种类型放大电路中的重要组成部分。 通过本章学习，主要要掌握以下内容： 上半部分（8学时）： 1. 晶体管的基本特性及性能检测； 2. 晶体管放大电路的分析方法； 3. 共射、共集、共基三种放大器性能特点； 下半部分（12学时）： 4. 多级放大器的分析； 5. 差分放大器原理； 6. 功率放大器结构与原理； 7. 场效应管放大器的结构与原理。本章内容3.1 三极管工作原理(4学时)3.2 三极管共射放大器(2学时)3.3 三极管共集与共基放大器(2学时)3.4 多级放大器(2学时)3.5 放大器主要性能参数的测试(2学时)3.6 差分放大器(2学时)3.7 低频功率放大器(2学时)3.8 场效应管放大器 (4学时)3.9 项目设计(放大电路的设计)本章小结3.1 三极管工作原理 3.1.1 结构类型与电流关系 晶体管由两个PN结构成，根据PN结连接方法的不同 ，晶体三极管分为PNP型和NPN型两种。 (a)PNP型结构与符号 (b)NPN型结构与符号 晶体三极管在实际应用时，总要将它的三个极组成一个 输入端和一个输出端，其中一个极为输入、输出回路的 公共端。 晶体管的各极电流关系： IEIBIC 图3-4 晶体管输入特性与输出特性的测试电路 3.1.2 晶体管的特性曲线 当晶体三极管工作在放大状态时，集电极电流IC是基极电流IB 的倍，即 1.输入特性与转移特性晶体管的输入特性是指以集-射电压uCE为参变量时，基极电 流iB和发射结偏压uBE之间的关系，即输入特性函数为iBf(uBE)|uCE常数 晶体三极管的转移特性指以集-射电压uCE为参变量时，集电 极电流iC和发射结偏压uBE之间的关系。2. 输出特性晶体三极管的输出特性是指以基极电流iB(或发射结偏压uBE)为 参变量时，集电极电流iC和集-射电压uCE之间的关系。 输出特性曲线可分为三个不同的工作区域：截 止区、放大区和饱和区。 例3-1 如图3-7a所示电路，晶体三极管V为硅管，40， VCC6V，RC3k，RB62k。输入电压uI为方波脉冲：低 电平UIL0V，高电平UIH4V。画出输入电压为高、低电平 时的等效电路，并求相应的输出电压uO。图3-7 例3-1 (a)题图 (b)晶体三极管截止时等效电路 (c) 晶体三极管饱和时等效电路例3-2 如图所示电路，晶体三 极管V为硅管，50，VCC 12V，RC3k，RE1k。判 断在下列情况下晶体三极管所处 的工作状态：RB10k、150k 、300k；并求出相应的开路电 压Uo 。图2-.8 例2-2例3-2 如图所示电路，晶体三 极管V为硅管，50，VCC 12V，RC3k，RE1k。判 断在下列情况下晶体三极管所处 的工作状态：RB10k、150k 、300k；并求出相应的开路电 压Uo 。图2-.8 例2-23.1.3 晶体管的主要参数1. 电流放大系数 在放大区内,直流电流放大系数与交流电流放大系数基本相同.2. 极间反向电流 1)反向饱和电流ICBO ，2)穿透电流ICEO (1)ICBO 。(a) (b) (c) (d)图3-9 晶体三极管的极间反向电流(a)NPN管的ICBO (b)PNP管的ICBO (c) NPN管的ICEO (d) PNP管的ICEO3. 极限参数 极限参数是表征晶体三极管能够安全工作的临界条件，也是选 择管子的依据。 (1)集电极最大允许电流ICM (2)集电极最大允许功耗PCM (3)反向击穿电压U(BR)CEO、U(BR)CBO、U(BR)EBO 根据三个极限参数可以确定晶体三极管的安全工作区。图2-10 晶体三极管的安全工作区几种常见晶体管的外形 3.1.4 晶体管的性能检测 一、管脚(B、C、E)的判别 1.基极（B）和类型的判别 将指针式万用表置于R1K档，黑表笔（为万用表内部直流 电源的正极）接到某一假设的三极管“基极”管脚上，红表 笔（为万用表内部直流电源的负极）先后接到另外两个管 脚，如果两次测得电阻值都很大（或都很小），而且对换 表笔后两个电阻值又都很小（或都很大），则可确定假设 的“基极”是正确的，若以上步骤所测得电阻值一大一小， 则假设的“基极”是错误的，此时，要重新假设一个管脚为 “基极”，重复上述过程。 基极（B）确定后，以黑表笔接基极，红表笔接另外两极 ，如果测得电阻值都很小，则三极管为NPN型，反之为 PNP型。2. 集电极（C）和发射极（E）的判别 以NPN型三极管为例，在基极以外的两个电极中任意假设 一个为“集电极”，并在已确定的基极和假设的“集电极”中 接入一个大电阻R如图28所示，（实测中也可用大姆指 和食指接触两极，用人体电阻替代电阻R），将万用表的 黑表笔搭接在假设的“集电极”上，红表笔搭接在假设的“ 发射极”上，如果万用表指针有较大偏转，则以上假设正 确，如果指针偏转较小，则假设不正确。 二、 值的测量1.估测值将万用表欧姆档置于R1K档，黑、红表笔分别与 NPN型三极管的集电极（C）、发射极（E）相接， 当在基极（B）和集电极（C）之间接入电阻后，万 用表指针会右偏，即C、E间电阻变小，如果偏转角 度大，说明三极管的电流放大能力强，值大；若右 偏角度小，说明放大能力低，值小。2.定量测量值 三极管电流放大系数，可通过图2-17所示电路测量。调节电源 VBB使IB为某一定值，然后改变VCC读出UCE和IC的对应数据，当 取定若干个不同的IB值时,就可得到一组与之对应的UCE和IC值， 再将测试结果用逐点描图法画在直角坐标系（iCuCE）中，即 得输出特性曲线。在输出特性曲线的放大区域内，选取IB值并 找出对应的IC值代入公式 IC / IB ），就可得到电流放大系数 。 3.2 三极管共射放大器3.2.1 信号的输入与输出3.2.2 电路的组成1.直流通路 是指放大器中直流电源单独作用时，直流电流所能 通过的路径。画出直流通路的基本原则是：将电容元件视为开 路、交流信号源短路，如果有电感元件，则视其短路 。 2.交流通路 是指交流信号单独作用时，交流电流所通过的路径 。画出交流通路的基本原则是 ：将电容元件视为短路、直流电 压源短路接地，如果有电感元件，则视其开路。 3.微变等效电路 是指放大器在低频小信号作用下的交流等效电 路。即从三极管的B-E极看去可等效为一个电阻rbe(“基-射极等效 电阻”)，其数值大小与三极管静态参数IEQ和值等有关，可按下 式估算3.2.3 电路的分析方法(a)直流通路 (b)交流通路 (c)交流通路的习惯画法 (d)微变等效电路4.静态工作点分析(1)图解法 是指在三极管特性曲线上，用作图的方法求得放大 器中三极管的静态参数。 (2)估算法 是指用近似计算的方法得到静态工作点参数 。 5.动态工作点分析利用微变等效电路，可以求出放大器 的动态性能指标，如电压放大器倍数 Au、输入等效电阻Ri和输出等效电阻 Ro 。5.动态工作点分析利用微变等效电路，可以求出放大器 的动态性能指标，如电压放大器倍数 Au、输入等效电阻Ri和输出等效电阻 Ro 。例3-3 如图(a)所示固偏式共射放大器，已知三极管为硅管，50 ，求：（1）静态工作点Q（参数）；（2）电压放大器数Au及输 入、输出电阻Ri、Ro 。例3-4 如图a所示分压偏置共射放大器，RB1=75k、RB2=18k、 RC=4k、RE1k、RL4k、VCC9V，三极管为硅管50 ，（1）试求静态工作点Q；（2）若更换管子使变为100，确定此 时的静态工作点；（3）求Au，Ri，Ro（100时）。 共射放大器特点小结1.电压放大倍数较大，输出电压与输 入电压反相；既有电压放大作用， 又有电流放大作用；2.输入电阻大小适中，一般为几k；3.输出电阻大小适中，一般为几k。又称电压跟随器或射极跟随器（射随器）3.3 共集与共基放大器3.3.1 共集电极放大器.直流通路与静态工作点ICQIEQIBQ UCEQBECIBQ=ICQ=IBQIEQ=(1+)IBQUCEQVCCREIEQ2.交流通路与主 要性能参数(1)电压放大倍数：(2)输入电阻：RiRB/rbe+(1+)(RE/RL) rbe+(1+)(RE/RL) （高）(3)输出电阻：其中：一般满足：Au1R0RE/（低）共集放大器特点小结1.电压放大倍数约等于，但具有电流 放大作用，输出电压与输入电压同相 ；2.输入电阻高，一般为几十k；3.输出电阻低，一般为十几至几十；4.共集放大器又叫做电压跟随器，简称 为射随器。三极管共基极放大器3.3.2 共基极放大器.直流通路与静态工作点ICQIEQI1I2IBQ UCEQBECUBEQ0.3V(Ge管)UBEQ0.7V(Si管)UBQ=IEQ=IBQ=ICQ=IEQIBQ静态工作点参数的估算公式2.交流通路与主要性能参数(1)电压放大倍数：(2)输入电阻：(3)输出电阻：其中：RiRE/rbe(低)R0RC(较高)共基放大器特点小结1.电压放大倍数较大，输出电压与输入 电压同相；不具有电流放大作用；2.输入电阻很小，一般为十几至几十；3.输出电阻适中，一般为几k。第3章 上半部分完