1、辑共射放大电路 如图所示为基本共射极放大电路。 当 ui0 时，称放大电路处于静态。在输入回路中，基极电源 VBB使晶体管 b-e 间电压 UBE大于开启电压 Uon，并与基极电阻 Rb共同决定基极电流 IB；在输出回路中，集电极电源 VCC应足够高，使晶体管的集电结反偏，以保证晶体管工作在放大状态，因此，集电极电流 ICI B；集电极电阻 Rc上的电流等于 IC，因而 Rc上的电压为 ICRc，从而确定了 c-e 间电压 UCEV CCI CRc。 当 ui不为 0 时，在输入回路中，必将在静态值的基础上产生一个动态的基极电流 ib；在输出回路可得到动态电流 ic；集电结电流的变化转化成电压
2、的变化，即使管压降 uCE产生变化，管压降的变化量就是输出动态电压 uo，从而实现了电压放大。直流电源 VCC为输出提供所需能量。 共射放大电路：由于电路的输入回路与输出回路以发射极为公共端，故称之为共射放大电路，并称公共端为“地”。2.2.2 设置静态工作点的必要性 一、静态工作点 当有信号输入时，交流量与直流量共存。 放大电路的静态工作点 Q：当输入信号为零时，晶体管的基极电流 IB、集电极电流 IC、b-e间电压 UBE、管压降 UCE称为放大电路的静态工作点 Q。记作：I BQ、I CQ、U BEQ、U CEQ。对于硅管，UBEQ为 0.6V 至 0.8V 中的某一值，如 0.7V；对
3、于锗管，U BEQ为 0.1V 至 0.3V 中的某一值，如 0.2V。 如图所示电路中，u i0，根据回路方程，便可得到静态工作点的表达式 二、为什么要设置静态工作点 如图所示，将基极电源去掉，电源V CC的负端接“地”。 静态时将输入端 A 与 B 短路，得 IBQ0、I CQ0、U CEQV CC，因而晶体管处于截止状态。 当加入输入电压 ui时，u ABu i，若其峰值小于 b-e 间开启电压 Uon，则在信号的整个周期内晶体管始终工作在截止状态，因而输出电压没变化；即使 ui的幅值足够大，晶体管也只可能在信号正半周大于 Uon的时间间隔内导通，所以输出电压必然严重失真。 因此，要设置
4、合适的静态工作点，使信号的整个周期内晶体管始终工作在放大状态，输出信号才不会产生失真。 2.2.3 基本共射放大电路的工作原理及波形分析 在右图所示的基本放大电路中，静态时的 IBQ、ICQ、U CEQ如下图（b）、（c）中虚线所标注。 （a） 为输入正弦波。 （b） B=IBQ+ib，i b为正弦波，I BQ为直流，i B为直流上叠加正弦波。I C=ICQ+ic= ICQ+i b，波形与 iB相似。 （c） uCE=UCEQ+uce，共射放大电路中，u ce与输入电压相位相反，u CE波形为直流分量叠加uce部分。 （d） 去掉直流分量，得到一个与输入电压 ui相位相反且放大了的交流电压 u
5、o。 2.2.4 放大电路的组成原则 一、组成原则 基本共射放大电路组成放大电路时必须遵循以下几个原则： （1）直流电源要设置合适静态工作点，并做为输出的能源。对于晶体管放大电路，电源的极性和大小应使晶体管基极与发射极之间处于正向偏置，静态电压 大于开启电压 Uon；而集电极与基极之间处于反向偏置；即保证晶体管工作在放大区。对于场效管放大电路，电源的极性和大小应为场效管的栅极与源极之间、漏极与源极之间提供合适的电压，从而使之工作在恒流区。（2）电阻取值得当，与电源配合，使放大管有合适的静态工作电流。 （3）输入信号必须能够作用于放大管的输入回路。对于晶体管，输入信号必须能够改变基极与发射极之间
6、的电压，产生 u BE，或改变基极电流，产生 i B。对于场效应管，输入信号必须能够改变栅极与源极之间的电压，产生 u GS。这样，才能改变放大管输出回路的电流，从而放大输入信号。 （4）当负载接入时，必须保证放大管输出回路的动态电流能够作用于负载，从而使负载获得比输入信号大得多的信号电流或信号电压。 二、常见的两种共射放大电路 根据共射放大电路组成原则，可构成不同结构的共射放大电路。 1.直流耦合共射放大电路 共地：在实用放大电路中，为防止干扰，常要求输入信号、直流电源、输出信号均有一端接在公共端，即“地”端，称为“共地”。 如图所示电路中，将基极电源与集电极电源合二为一，并且为了合理设置静
7、态工作点，在基极回路增加一个电阻。 直接耦合：信号源与放大电路，放大电路与负载电阻均直接相连，故称为“直接耦合”。 静态工作点的求法： Rb1是必不可少的。若 Rb10，则静态时，由于输入端短路，I BQ0，晶体管将截止，电路不可能正常工作。 2.阻容耦合共射放大电路 电路如下图所示。 耦合电容：电容 C1用于连接信号源与放大电路，电容 C2用于连接放大电路与负载，这种在电路中起连接作用的电容称为耦合电容。 阻容耦合：利用电容连接电路称为阻容耦合。 电路分析：由于电容对直流量的容抗无穷大，所以信号源与放大电路、放大电路与负载之间没有直流量通过。耦合电容的容量应足够大，使其在输入信号频率范围内的
8、容抗很小，可视为短路，所以输入信号几乎无损失地加在放大管的基极与发射极之间。可见，耦合电容的作用是“隔离直流，通过交流”。 静态工作点的求法： 电容 C1上的电压为 UBEQ，电容 C2上的电压为 UCEQ，方向如图所标注。由于在输入信号作用时，C 1上电压基本不变。因此可将其等效成一个电池，等效电路如图（b）所示。 放大的概念利用扩音机放大声音，如图所示。话筒将微弱的声音转换成电信号，经放大电路放大成足够强的电信号后，驱动扬声器，使其发出较原来强得多的声音。扬声器所获得的能量（或输出功率）远大于话筒送出的能量（或输入功率）。可见，放大电路放大的本质是能量的控制和转换；是在输入信号作用下，通过
9、放大电路将直流电源的能量转换成负载所获得的能量，使负载从电源获得的能量大于信号源所提供的能量。因此，电子电路放大的基本特征是功率放大，即负载上总是获得比输入信号大得多的电压或电流，有时兼而有之。这样，在放大电路中必须存在能够控制能量的元件，即有源元件，如晶体管和场效应管等。 2.1.2 放大电路的性能指标如图所示为放大电路示意图。可看成一个两端口网络。不同放大电路在 和 RL相同的条件下， 、 、 将不同，说明不同放大电路从信号源索取的电流不同，且对同样的信号的放大能力也不同；同一放大电路在幅值相同、频率不同的 作用下， 将不同。为反映放大电路各方面的性能，引出如下主要指标： 一、放大倍数放大
10、倍数：直接衡量放大电路放大能力的指标。 对小功率放大电路只关心电压放大倍数。 电压放大倍数：输出电压 与输入电压 之比，即 电流放大倍数：输出电流 与输入电流 之比，即 互阻放大倍数：输出电压 与输入电流 之比，即 单位为电阻。 互导放大倍数：输出电流 与输入电压 之比，即 单位为电导。 当输入信号为缓慢变化量或直流变化量时，输入电压用 表示，输入电流用 表示，输出电压用 表示，输出电流用 表示。A u / ，A i / ，A ui / ，A iu / 。二、输入电阻输入电阻是从放大电路输入端看进去的等效电阻，定义为输入电压有效值 Ui和输入电流有效值 Ii之比，即 Ri越大，表明放大电路从信
11、号源索取的电流越小，放大电路所得到的输入电压 Ui越接近信号源电压 Us。 三、输出电阻任何放大电路的输出都可以等效成一个有内阻的电压源，如图所示。 输出电阻 Ro：从放大电路输出端看进去的等效内阻称为输出电阻 Ro。 为空载时的输出电压有效值，U o为带负载后的输出电压有效值，因此， 输出电阻 Ro愈小，负载电阻 RL变化时，U o的变化愈小，放大电路的带负载能力愈强。当两个放大电路相互连接时，如下图所示。放大电路的输入电阻 Ri2是放大电路的负载电阻，而放大电路可看成为放大电路的信号源，内阻就是放大电路的输出电阻 Ro1。因此，输入电阻和输出电阻均会直接或间接地影响放大电路的放大能力。 四
12、、通频带通频带用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。由于放大电路中电容、电感及半导体器件结电容等电抗元件的存在，在输入信号频率较低或较高时，放大倍数的数值会下降并产生相移。通常情况下，放大电路只适用于放大某一个特定频率范围内的信号。 如图所示为某放大电路的幅频特性曲线。 幅频特性曲线：放大倍数的数值与信号频率的关系曲线，称幅频特性曲线。 为中频放大倍数。 下限截止频率 fL：在信号频率下降到一定程度时，放大倍数的数值明显下降，使放大倍数的数值等于 0.707 倍 的频率称为下限截止频率 fL。 上限截止频率 fH：信号频率上升到一定程度时，放大倍数的数值也将下降，使放大倍数的数值等于 0.
13、707 倍 的频率称为上限截止频率 fH。 通频带 fbw：f L与 fH之间形成的频带称中频段，或通频带 fbw。 fbwf Hf L 通频带越宽，表明放大电路对不同频率信号的适应能力越强。 五、最大不失真输出电压最大不失真输出电压定义为当输入电压再增大就会使输出波形产生非线性失真时的输出电压。六、最大输出功率与效率最大输出功率 Pom：在输出信号不失真的情况下，负载上能够获得的最大功率称为最大输出功率 Pom。此时，输出电压达到最大不失真电压。 效率 ：直流电源能量的利用率。P om最大输出功率，P V电源消耗功率。 越大，放大电路的效率越高，电源的利用率就越高。 正弦振荡电路(一)一.
14、正弦振荡电路的基本原理在负反馈稳定性分析中，由于放大器的附加相移，以至在三级或在三级以上的负反馈放大电路中使负反馈变成了正反馈，显然破坏了一个原本性能得到改善的负反馈电路的基本的放大功能。如果设想到有一个具有选频特性的正反馈网络，则正是产生自激振荡的基本原理，所谓自激是指无需外加激励信号电路本身产生信号。1.自激条件，见图 8.1.1 当开关 S1 ， ，反馈电压 若开关 S2 （忽略开关 S 的切换时间），且使 ，而 替代原外加激励。只要满足电路即可输出，产生自激振荡。2. 振荡的建立和幅度的稳定(1)建立：必须具有选频特性的正反馈放大器。当电路电源启动瞬间和或有扰动或噪声使电路输入端有微笑
15、的增量，相当于一个初始信号，经过放大反馈再放大再反馈循环，振荡由小大建立起来，尤其是其中特定 o(由选频网络而定)的信号幅度最大。其它频率被衰减。前面提到的 是振荡建立后平衡条件，而从微弱信号逐渐睁大，电路处于增幅，则 也称为起振条件。另外要指出的是，刚起振时，信号幅度小，可用先行分析法求 o 及决定起振条件。(2)稳定，靠非线性条件限制振荡幅度。实际上，当幅度足够后，再增大 Uo，将出现非线性失真(截止或饱和)，此时 Au限制幅度继续增长，直至 AF=1 最终达到平衡，获得稳幅振荡。3. 电路组成：由上面分析可知，一个正弦振荡电路应具有四个功能的部分组成：放大电路，正反馈网络，选频网络，稳幅
16、电路。4. 正弦振荡器分类：按选频网络组件不同，可分为 RC，LC，石英晶体正弦振荡电路。二. RC 阵线振荡器，适用于频率较低的场合(几 Hz几十 Hz)1. 移相式 RC 振荡器(1) 构成框图见图 8.1.2用瞬时极性判定，输入端款开，加一 信号，U o 为，U f 为 ，下面看移相器(2) 单极 RC 移相器 见图 8.1.3 超前型 滞后型超前型与滞后型单极 RC 移相器幅频相频特性见图 8.1.4 为截止频率 说明：二种单极移相器最大可得 相移，但此时反馈是 ，可见若要使，至少需三级或三级以上得移相器级联起来。图 8.1.4 单极 RC 移相器频率特性(a)、(c)超前型幅频、相频
17、特性(b)、(d)滞后型幅频、相频特性(3) 移相式正弦振荡器由运放 A 作反相器 和三级超前移相器 构成见图 8.1.5可以在闭环中任一点断开，比如 P 点，求其环路增益 即可，根据目前断点：， ， ，然后找关系式 即可。令虚部为 0，分母实部1 ，即可满足此电路适合振荡频率固定，精度要求不高的场合。2. 桥式 RC 振荡器，频率可调性好，波形较好，构成框图如图 8.1.6图 8.1.6 桥式 RC 振荡器框图在图 8.1.6 分割出 RC 串并联选频网络(1)RC 串并联选频网络对于 ，当 从 0，可从图 8.1.4 (a)、(b)中可见从 01，然后随 上升又从 1 下降到 0，可见在某
18、一频率可达对于 ，当 从 0 上升到，可从图 8.1.4 (c)、(d)中可见从 0 ，可见必有某一频率使. 定量计算其中当 时， ， ，图 8.1.7 RC 串并联选频网络频率特性充分显示了前面的定性分析(2)文氏电桥振荡器典型电路组成 图 8.1.9a. 放大器 T1、T 2，b. 其功能是从微弱的扰动（初始信号）放大，c. 建立和维持振荡d. 选频网络：RC 串并联网络， e. 为了从干扰和噪声这种频率极宽的扰动信号中产生单一 f0，f. 选频网络是必须的，g. 它能选出 f0，h. 使之足够强，i. 衰减偏离 f0，j. 即不 k. 需要的频率分量l. 正反馈，m. 为了满足建立和维持
19、振荡的相位条件，n. 正反馈连接是必须确保的，o. 见红色连线p. 稳幅环节：R t（负温度系数）与 Re1，q. 其功能： 使 Auf 稳定，r. Auf3 时，s. 深度负反馈展宽了 T1，t. T2 的通频带，u. 可适应宽的振荡频率输出的要求，v. 且对非线性失真的改善使波形变好 电压串联负反馈使放大器 Rif，w. Rof，x. 最大抢渡减弱了其对选频网络 f0 的影响，同 y. 时低的 Rof 有利于提高电路带负载的能力 特别要指 z. 出的是，aa. 它能保证振荡由建立到稳定，bb. 即从起振时 到稳定时 。Rt 具有负温度系数，当一开机 T，R t负反馈弱，使电路易于起振，当起
20、振后 TR t使负反馈相比起振时强，以至在 f0 处 F+F ，达到 即稳幅振荡。 RC 串并联电路与负反馈 Rt，R e支路正好构成电桥的桥臂，其名由此而来。起振时， （正反馈 负反馈）。振荡建立后 ，电桥达到平衡，即 UbG(电桥的输出电压)0，即无输入也有输出的自激过程。正弦振荡电路(二)三. LC 正弦振荡器1. LC 并联谐振贿赂的选频特性考虑电感线圈电阻及贿赂消耗后，LC 并联网络的等效电路如图 8.1.10(a)，其中 r 为绕线电阻及回路损耗。图 b 为该电路的频率特性。(1) LC 回路具有选频性，在谐振频率 f0 处电路是纯阻， 称为谐振阻抗，在偏离 fo,|z|。从相频特
21、性可知，当 ffo 时，呈电容性，fRL，回路在上面的分量越小，对 QL 的影响越小。f0 附近频率特性也越陡峭，选频性、稳定性越好。(7) LC 振荡器可分为2. 三点式 LC 振荡器：电路特点是 LC 并联回路的三个断点分别接到管子的 b、e、 c 三个极，称为三点式 LC 电路。(1) 构成法则 见图 8.1.14，其中 代入上式(若 Xi0 为电感，X iC3，则上面 ，则 ，调频与调节起振条件互不干扰。此外加大 C1、C 2 可忽略放大管 Co、C i 的影响，因为 ，可以说晶体管与 LC 回路实现松耦合。3. 互感耦合 LC 振荡器(变压器耦合)由 LC 回路接在管子电极的不同，可
22、有三种形式即 调谐型互感耦合 LC 振荡器，见图 8.1.16有几点需注意的 取决于 LC 回路的谐振频率 反馈极性取决于变压器源副边的同名端，图上用瞬时极性标上，可自行判别满足相位平衡条件 由于(a)电路 LC 回路接在集电极，由于晶体管 rce 较大，故不必采用抽头接入方式，因为 rce较大本身对 LC 回路影响就不大。(b)、(c)为 CB，CE 电路，调谐回路接在发射极及基极，较小的 Ri、较大的 Ci 若直接并接在 LC 回路两端，必然影响 o、Q 值，使选频特性变差， o 稳定性变差，故采用抽头接入式，和 CB、CE 的 Ri 大，设 N1、N 2 分别为抽头主变压器原边二端的匝数
23、，则 ，若 ，则 想当与增大 400 倍。4. 石英晶体振荡器(1) 晶体的物理性质：压电效应机械能?电能当芯片两边加上交变电压时，正负压电效应互为因果关系，当外加交流电压的频率等于芯片的固有机械振动频率时，芯片机械震动幅度最大，芯片两面的电荷数量及电路中的交变电流最大，产生谐振，称为压电谐振。(2) 芯片( 石英谐振器)的电特性(等效电路) 见图 8.1.17 等效电路由机械系统类比于电系统，相当于一个 LC 回路。静态电容 Co(n pFn+ pF)为二敷银层电极，支架及引线间电容总和；L(10 -3102H)较大，类比于芯片芯片质量；C(10 -410-1pF)类比于芯片的弹性 109
24、cm半导体：电阻率 介于前两者之间。目前制造半导体器件的材料用得最多的有：硅和锗两种二、本征半导体及本征激发1、本征半导体没有杂质和缺陷的半导体单晶，叫做本征半导体。2、本征激发当温度升高时，电子吸收能量摆脱共价键而形成一对电子和空穴的过程，称为本征激发。三、杂质半导体在本征半导体中掺入微量的杂质， 就会使半导体的导电性能发生显著的变化。因掺入杂质不同，杂质半导体可分为空穴（P）型半导体和电子（N）型半导体两大类。1、P 型半导体在本征半导体中掺入少量的三价元素杂质就形成 P 型半导体， P 型半导体的多数载流子是空穴，少数载流子是电子。2、N 型半导体在本征半导体中掺入少量的五价元素杂质就形成 N 型半导体。N 型半导体的多数载流子是电子，少数载流子是空穴。返回 第三节 PN 结的形成及特性
