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电路电阻计算公式
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放大电路的输入阻抗和输入电阻是如何计算，它们的高低起到什么作 用？ 对于普通的共发射极放大电路而言，输入电阻的计算方法是首先算出 BE 结的等效电阻， rbe=rb+(1+β） 26(mv)/Ie(ma)欧姆， 知道了管子的 β， 和静态电流 IE 就可以算出 rbe 值。 一般小信号放大器的 IE=1-2 毫安时， rbe=1k 欧姆左右。式中 rb=300 欧姆，是管子的基区电阻。 然后再把 rbe 与基极偏流电阻 RB 并联算出真正的输入电阻。RB 一般 比较大，可以忽略。 输出电阻 RO 约等于 RC 值。 输入电阻大一些好，可以减轻被放大信号的信号源负担，少索取信号源 电流，使信号源有效的信号电压尽量加在放大器上。 输出电阻小一些好，可以使放大器带负荷的能力强一些。可以多一些的 输出电流。集成运放电路中有源负载放大电路如何分析与计算集成运放电路中有源负载放大电路如何分析与计算 发表于：2010 年 01 月 04 日集成运放电路中有源负载放大电路如何分析与计算?【相关知识】：恒流源电路分析，恒流源电路的恒流值和恒流源内阻计算,多级放大电路和差分放大电路 的动态指标计算等。 【解题方法】：恒流源负载放大电路的分析过程如下： （1）快速找出放大电路中的各种恒流源电路； （2）计算恒流源电路的恒流值及其内阻，得到等效恒流源，将恒流源负载放大电路转换成一般放大 电路。 （3）采用一般多级或差分放大电路的分析方法计算放大电路的指标。 【解答过程】：非有源负载放大电路的放大倍数与动态范围是一对矛盾。图 1 是一般单管放大电路，静 态工作点为：图1负载开路时 只有增加集电极电阻的中频交流放大倍数 ，而 的增加将导致等于。当晶体管选定后，若要增加放大倍数， 迅速减少，降低动态工作范围。既要保证集电极的动态电阻足够大，又要保证静态工作点稳定的惟一方法是选择恒流源（有源）负 载。 [例 1]图 2(a)是 uA741 运放电路中间级放大电路的简化电路图。设三极管的放大倍数 ，基极体电阻 ，NPN 管集电极和发射极之间的动态电阻 ， ，试计算，PNP 管集电极和发射极之间的动态电阻 电路的放大倍数，输入和输出电阻。图2 1．静态偏置分析图 2(a)中，和构成镜像恒流源，既提供的静态偏置，同时作为的有源负载。将用恒流源等效后，图 2(a)的直流通路变成图 2(b)。2．动态（交流）分析 图 2(b)的交流通路如图 3(a)，微变等效电路如图 3(b)，其中图3。 （1）放大倍数计算 由图 3(b)可得，（2）输入电阻计算（3）输出电阻计算 第一级的输出电阻为：输出电阻计算的的电路如图 4 所示。图4[例 2] 图 5(a)是 uA741 运放电
路输入差分级放大电路的简化电路图，试画出其电路模型。图5 1．静态偏置分析、和、构成 CC-CB 型复合电路，其静态偏置由恒流源和、构成镜像恒流源提供，。 静态偏置用恒流源代替后的等效直流通路如图 5(b)。 2．动态分析、、和、、构成精密镜像恒流源电路，。差分输出电流，输出放大倍数增加一倍。 、 、 同时作为 、 管的有源负 载。等效后的交流通路如图 6。三极管用微变模型替换后的差分放大电路的电路模型如图 7。图6图7第七章 半导体三极管及基本放大电路半导体三极管（简称晶体管或三极管）是一种重要的半导体器件。它对电流具有放大作用。 利用三极管的电流放大作用，可以组成各类放大电路，用以放大微弱的电信号。本章介绍几种 最基本、最常用的单管放大电路，其基本概念、基本工作原理及其分析方法是电子技术的基础 知识。其后简介多级放大电路及多级放大电路的级间耦合方式。最后对放大电路中广泛应用的反馈及其对放大电路的性能的影响做简单介绍。§7-1 双极型晶体三极管双极型晶体三极管因为有空穴和电子两种载流子参与导电，故称双极型，它又称晶体三极 管、晶体管、半导体三极管等，本书常简称为三极管。 一、 三极管的结构 三极管的结构示意如图所示，图 7-1(a)是 NPN 型管，图 7-1(b)是 PNP 型管，它们是用不 同的掺杂方式制成的，不论是硅管还是锗管，都可以制成这两个类型。它们有三个区，分别称 为发射区，基区和集电区。由三个区各引出一个电极，分别为发射极，基极和集电极，发射区 和基区之间的 PN 结称为发射结，集电区和基区之间的 PN 结称为集电结。 三极管制造工艺的特点是：发射区的掺杂浓度高，基区很薄且掺杂浓度低，集电结的面积 大，这些是保证三极管具有电流放大作用的内部条件。三极管的电路符号如图 7-2 所示，箭头方向表示发射结正偏时发射极电流的实际方向。 二、三极管的放大原理 （一）三极管处于放大状态的工作条件 为了使三极管具有放大作用，除了要具备前面讲过的内部条件外，还必须具备适当的外部条 件，即外加电压保证发射结正向偏置，集电结反向偏置；对于 NPN 管来说，要求 UB&UE，UC&UB； 对于 PNP 管来说，则要求 UB&UE、UC&UB。（二）三极管内部载流子的运动规律 图 7-3 是一个简单的放大电路，由于输入和输出回路以发 射极为公共端，所以称为共发射极电路（共射电路） 。下面就 以这种 NPN 管共射电路为例，通过分析晶体管内部载流子的运 动情况和电流分配关系,讲明三极管的放大原理。1. 发射区向基区发射
电子的过程 由于发射结正偏，发射区的多子电子不断地越过发射结扩散到基区，并不断地由电源向发 射区补充电子，形成发射极电子电流 IEN；同时基区的多子空穴也会扩散到发射区，形成基区空 穴电流 IEP，这两个电流的实际方向相同，这两种电流之和构成三极管发射极电流 IE。由于基区 空穴的浓度远低于发射区中电子的浓度，IEP 很小，一般可以忽略。 2．电子在基区扩散和复合的过程 电子到达基区后，在靠近发射结一侧的电子浓度最高，离发射结越远浓度越低。于是电子 要继续向集电结方向扩散。在扩散过程中有部分电子与基区的空穴复合而消失， 这样形成了基极复合电流 IBN。由于基区很薄且空穴的浓度很低，所以只有一小部分电子与 空穴复合，而绝大部分电子能扩散到集电结的边沿。因此 IBN 很小，它基本上等于基极电流 IB。 3．集电区收集电子的过程 由于集电结反向偏置，有利于少子的漂移，所以基区扩散到集电结边沿的电子在电场的作 用下很容易漂移过集电结，到达集电区，这样就形成了集电极电子电流 ICN，由上述分析我们可 以得出结论 ICN=IEN－IBN，通常 IEN&&IBN，因此，常用 ICN=IEN。4．集电极的反向电流 ICEO 集电区和基区的少子在集电结反向电压作用下，也 要向对方漂移，形成反向饱和电流 ICEO，由于该电流是由少子形成的，所以它的数值很小，通 常可以忽略，但它受温度的影响很大，易使管子工作不稳定，所以制造时应设法减小它。 综上所述，三个电极上的电流关系分别表示为： IE=IEN+IEP≈IEN =ICN+IBN IC=ICN+ICBO IB=IEP+IBN－ICBO≈IBN－ICBO (7-1) (7-2) (7-3)(三) 三极管的电流分配关系 1. IC、IE、IB 间的关系 、 IE=IEN+IEP=ICN+IBN+IEP=（IC－ICBO）+（IB＋ICBO）=IC+IB 上式说明，发射极电流等于集电极电流和基极电流之和。 2. 2. IC 与 IB 间的关系 由前面的分析可知，发射区注入基区的电子，绝大部分扩散到达集电区，形成 ICN，只有很 小一部分与基区的空穴复合，形成 IBN。这种扩散和复合的比例是由三极管内部结构所决定，管 子制好后，这个比例就确定了。定义 (7-4)β=I CN I BN(7-5)将式（7-2）及（7-3）代入上式得β=I C ? I CBO I C ≈ I B + I CBO I B(7-6）β ―三极管共发射极直流电流放大系数上式表示了三极管内部固有的电流分配规律， 即发射区每向基区注入一个复合用的载流子， 就要向集电区供给 β 个载流子。同时它也表示了基极电流对集电极电流的控制能力，所以，通 常讲三极管是电流控制器件。 3. 3. IE 和 IB 的关系 (7-7) 三、三极管的共射特性曲线 三极管的极间电压和电流之间的关系常用三极管特性图示仪测出，用输入
和输出两组特性 曲线来表示。以下介绍图 7-3 所示的基本共射电路的特性曲线。 （一）输入特性曲线 三极管的共射特性曲线表示了以 UCE 为参考变量时，IB 和 UBE 间的关系，即I E = I C + I B ≈ (1 + β ) I Bi B = f (u BE ) UCE=常数上图是一个 NPN 管的输入特性曲线。 下面分两种情况 来讨论： 1. UCE=0V 时，b、e 间加正向电压。此时发射结和集电结均正偏，相当于两个二极管正向 并联的特性。 2. UCE≥1V 时，集电极的电位比基极高，集电结反偏，此时集电结收集电子的能力已接近极限，以至于 UCE 再增加，IB 也不再明显减少，即输入特性曲线基本不再右移，可近似认为 UCE ≥1V 时的输入特性曲线重合。 3．UCE 在 0~1V 之间时，输入特性曲线在图示的两条特性曲线之间，随 UCE 的增加右移。 总之，三极管的输入特性曲线与二极管的正向特性相似。 （二）输出特性曲线 三极管的共射输出特性曲线表示以 IB 为参变量时，IC 和 UCE 间的关系。即iC = f (u CE ) I B =常数图 7-6 是一个 NPN 管的共射输出特性曲线。从图中我们看到三极管的工作状态可以分为 三个区域，现分别讨论如下：1．截止区 一般将输出特性曲线 IB≤0 的区域称为截止区，这 时 IB≈0，IC≈0，UCE≈VCC，三极管呈截止状态，相当于一个开关断开。对于 NPN 硅型管，当 UBE ≤0.5V 时三极管已截止，但为了可靠截止，通常认为 UBE≤0V 时，发射结反偏，三极管截止。 对于 PNP 管，当 UBE≥0.1V 时，可以说发射结反偏，三极管截止。 2．放大区 发射结正偏、集电结反偏的区域称放大区，也就是曲线近似水平的部分。它的特点是： （1） IC 的大小受 IB 的控制，且ΔIC&&ΔIB。 （2）各条曲线近似水平，IC 与 UCE 的变化基本无关，近似 恒流特性，说明三极管在放大区相当于一个受控恒流源，具有较大的动态电阻 ;(3)随着 UCE 的增加， 曲线有些上翘。 这是由于 UCE 增加后， 基区有效宽度变窄， 是电子和空穴在基区复合的机会减小。也就是说维持相同的 IC 所需的 IB 将较少，这样在保证 IB 不变时，IC 将略有增加。 3．饱和区 曲线的直线上升和弯曲部分是饱和区。当 UCE&UBE 时，集电结正偏，内电场减弱。这样不利 于集电区收集从发射区到达基区的电子，使得在相同 IB 时，IC 的数值比放大状态下要小。我们 把 UCE=UBE 称为临界饱和。饱和时 c、e 间电压记作 UCE(Sat),深度饱和时 UCE(Sat)很小，小功率管通常 小于 0.3V，相当于一个接通的开关。rCE = ?UCCE ?I?I B = 0I CS =临界饱和时的集电极电流VCC ? U CE ( SAT ) RCV = ≈ CC β βRC I CS≈VCC RC(7-8)I BS对应的基极电流 若此时的基极电流 IB&IBS，则三极管呈饱和状态，即
(7-9)I B & I BS =I CSβ≈VCC βRC(7-10)上式常被用来判断三极管是否处于饱和状态。 四、三极管的主要参数 三极管的主要性能参数有： （一）电流放大系数 1．共发射极直流电流放大系数 β 它是指在共射电路中，在静态时，UCE 一定的情况下，三极管的集电极电流与基极电流的比 值，即IC β = IBβ 在手册中用 hFE 表示。2．共发射极交流电流放大系数 ? 在共射电路中，UCE 一定的情况下，集电极电流变化量ΔIC 与基极电流变化量ΔIB 的比值， 即β=?I CE ?I B在手册中用 hfe 表示。在 IE 的一个较大范围内， β ≈ β ，以后我们常利用这种近似关系进 行计算。 （二）极间反向电流 1．集电极-基极反向饱和电流 ICBO指发射极断开时，集电极和基极之间的反向饱和电流，它是由集电区和基区的少数载流子 的漂移运动所形成的，其值很小，受温度的影响较大。可以通过图 7-7 所示电路测量。 2．集电极-发射极反向饱和电流 ICEO 指基极开路、集电结反偏和发射结正偏时的集电极电流，称穿透电流，它是 ICBO 的（1+ β ） 倍，因此，ICEO 受温度的影响更严重，故而，在选用三极管时，要选用 ICEO 小的管子，且β值也 不宜太大。 极间反向饱和电流是衡量三极管质量好坏的重要参数，其值越小，管子工作越稳定。实际 工作中硅管比锗管稳定，应用较多。 三级管的主要极限参数有： 1．集电极最大允许功耗 PCM 指集电极允许消耗的最大功率。 三极管所消耗的功率 PC=ICUCE。 这个参数决定于管子的温升，使用时不能超过， 而且要注意散热条件 （管子使用的上限温度， 硅管约为 150℃， 锗管约为 70℃） ， 实际使用时，若 PC&PCM，就会使管子的性能变坏或烧毁。 2．集电极最大允许电流 ICM 在 IC 的一个很大范围内，β值基本不变。但当 IC 超过一定数值后，β将明显下降，此时的 IC 值就是 ICM。当 IC&ICM 时，管子并不一定会损坏。 3．反向击穿电压 。 （1）集电极开路时，发射极和基极间的反向击穿电压 UBR（EBO） 这是发射结所允许加的最高反向电压，超过这个极限发射结将会击穿。 （2）发射极开路时，集电极和基极间的反向击穿电压 UBR（CBO） 。 这是集电结所允许加的最高反向电压，一般管子的此值为几十伏，高反压管可达几百伏甚 至上千伏。 （3）基极开路时，集电极和发射极间的反向击穿电压 UBR（CEO） 。§7-2三极管共发射极基本放大电路 极管共发射极基本放大电路一、 一、 三极管共发射极基本放大电路的组成 图 7-8 是一个单管共射放大电路。它由三极管、电阻、电容等元件组成。它们的作用如下：图中 NPN 型管是这个电路的核心， 它具
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