目录一、三极管特性曲线分析 • 1三极管结构 1.2三极管输入特性曲线 2.3三极管输出特性曲线 2二、 三极管应用举例 3• 1三极管在放大状态下的应用 3.2三极管在开关状态下的应用 3三、 线性电路和非线性电路 4• 1线性电路理论 4.2非线性电路理论 5.3线性电路的分析应用举例 6.4非线性电路的分析应用举例 7四、 数字电路和模拟电路 84.1数字电路 84.2模拟电路 84. 3数字电路和模拟电路区别与联系 9五、 总结与体会 9六、 参考文献 10极管输入输出曲线分先线性电路与非线性电路关键词：三极管；数字电子技术；模拟电子技术一、 三极管特性曲线分析1.1三极管结构cPNP型NPN型pN Bp-■EcrNp ^1BNEc EBc EB图「2三极管三种组态体三极管的输入特性和输出特性曲线描述了各电极之间电压、电流的关系2三极管输入特性曲线入特性曲线描述了在管压降%一定的情况下，基极电流心与发射结压降〃朋之间的函 数关系，即iB = /(% )「心0V时，发射极与集电极短路，发射结与集电结均正偏，实际上是两个二极管并联的正向特€€1. 死区2. 线性区3・非线性区性曲线。
当/八少，SUN 时，，集电结已进入反偏状态，开始uCE > iv收集载流子，且基区复合 减少，特性曲线将向右稍微移动一 些，z / /增大但u再增加时，C B ce1- 3三极管输入特性曲线.3三极管输出特性曲线出特性曲线描述是基极电流厶为一常量时，集电极电流与管压降“CE之间的函数关系,出特性曲线可以分为三个工作区域，如下图所示：在饱和区内，发射结和集电结均处于正向偏置L主要随"住增人而增大，对-的影 响不明显，即当"亚增大时，匚随之增大，但「增人不大在饱和区，L和4之间不再满 足电流传输方程，即不能用放人区中的0来描述L和匚的关系，三极管失去放大作用在放人区内，发射结正向偏置，集电结反向偏置，各输出特性曲线近似为水平的直线, 表示当心一定时， 图1-4三极管输出特性曲线L的值基本上不随“吐而变化时表现出-对L的控制作用，1=^人三极管在放人电路中主要工作在这个区域中般将厶50的区域称为截止区，由图可知，「也近似为零在截止区，三极管的发射结和集电结都处于反向偏置状态三极管应用举例三极管在电路中有着非常重要的应用地位1三极管在放大状态下的应用压式电流负反馈放人电路是各种电子设备中经常采用的一种弱信号放人电路，其核心部件就 是三极管，当三极管工作在放犬状态，那么在通电过程中，三极管静态时的工作电压必须满 足发射极正偏，集电极反偏，而且随着输入信号的变化，各种电压或电流都能随着发生相应 的变化， 图2-1分压式电流负反馈放大电路不能出现信号的失真现象。
2三极管在开关状态下的应用极管的开关特性在数字电路中应用广泛，是数字电路最基本的开关元件当处于开状态时, 三极管为处于饱和状态,UceWUbe, Uce间的电压很小，一般小于PN结正向压降（<0.7V）.当处 于关状态时，基极电流lb为0.Uce>lV时为放人状态右图是共射型三极管典型电路，同时 参考三极管输出特性曲线进行分析三极管是以基极电流匚作为输入，操控整个 图2-2共射型三极管电路三极管的工作状态若三极管是在截止区，iB趋近于0（U脏亦趋近于0）, C极与E极间约 呈断路状态，L =0，咯=仝O三极管是性区，的值适中（％ = 0.7V）, Ic = hfcIB ,呈比例放大， VCE=VCC-RCIC=VCC-hfeIB可被 操控若三极管在饱和区，J 很大， VBE = 0.8V VCE = 0.2V , Vbc = 0.6V , Ic < hfeIB , B-C 与 B-E 两接面均为正向偏压，C-E 间等同于一个带有0.2 V电位落差的通路，可得/c=（Vcc-0.2）/^c,「与 匚无关了， 因此时的人大过线性放人区的厶值，Ic < hfj,是必然的三极管在截止态时C-E间如同 断路，在饱和态时C-E间如同通路（带有0.2 V电位降），因此可以作为开关。
控制此开关的 是匚，也可以用匕b作为控制的输入讯号下图显示三极管开关的通路、断路状态，及其 对应的等效电路亠l/一2- 3截止态如同断路图2・4饱和态如同通路三.线性电路和非线性电路否满足叠加定理和齐次性是线性电路和非线性电路之间最主要的区别1线性电路理论性电路是指完全由线性元件、独立源或线性受控源构成的电路线性就是指输入和输出之间 关系可以用线性函数表示齐次，非齐次是指方程中有没有常数项，即所有激励同时乘以常 数k时,所有响应也将乘以k性电路的最基本的特性是它具有叠加性和齐次性电路的叠加性是指在有几个电源共同作用 下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个电源单独作 用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和线性电路的齐次性是指当激励信号（如电源 作用）增加或减小K倍时，电路的响应（即在电路其它各电阻元件上所产生的电流和电压值） 也将增加或减小K倍叠加性和齐次性是线性电路独有的特性，这两个定理也简化了线性电 路分析的过程叠加性和齐次性可表示如下：y = L(x{ +x2) = L(x{) + L(x2)X 一/(•)-y=厶(x)kx・£(.)• y 二 L(/a) = kL(Q兀1 —£(・)疋］=x2 —z(.)〜y2=L(xi)Z(・)一尹=L(kxx} + k2x2) = + k2L(x2)k2x23- 3线性电路叠加性和齐次性的综合特性线性电路中，由多个独立电源共同作用所引起的响应等于这些独立电源分别单独作用时所引 起的响应的代数和，所以对电路的分析比较简单，小信号和大信号作用下的结果基本一致。
分析线性电路时，我们采用戴维南定理和诺顿定理进行分析戴维南定理是指任一线性有源 单11网络，可用一个电压源串联一个阻抗来代替，电压源的电压等于该网络端11的开路电压, 而等效阻抗则等于该网络中全部独立源为零值时从端11看进去的阻抗由这一电压源和等效 阻抗组成的等效电路，称为戴维南等效电路诺顿定理是指一个有源线性单II网络，可用一 个电流源并联一个等效阻抗来代替，电流源等于该网络端II的短路电流，等效阻抗等于该网 络中全部独立源为零值时从端门看进去的阻抗电流源和等效阻抗并联的电路，称为诺顿等效电路图3-5诺顿定理图3 4戴维南定理.2非线性电路理论电路中至少含有一个非线性电路元件时（例如非线性电阻元件、非线性电感元件等），其运 动规律就要由非线性微分方程或非线性算子来描述，我们称这样的电路为非线性电路百多年以来，人们对电路理论的研究，取得的较多成果在于线性电路理论方面而事实上自然界是T•变万化的，绝人多数行为均是非线性的，电路也是如此与线性电路相比，非线性电路较为复杂，有其独特的地方首先，非线性电路不满足叠加定理，所以性电路中一系列行之有效的分析方法在非 线性电路中就不在适用其次，非线性系统的解不一定存在。
非线性电路的特性一般是由一组非线性代数方程来 描述对实际系统来说，它在一定初始条件下的解应该存在且唯一但当我们去求解这组方 程时，方程可能有多个解，也有可能没有解因此，在求解之前，应对系统的解得性质进行 判断若解肯本不存在，求解它就没有任何意义再者，对线性系统来说，一般存在一个平衡状态，我们很容易判断系统的平衡状态是否 为稳定的但非线性系统一般存在多个平衡态，其中有些平衡态是稳定的，有些平衡态可能 不是稳定的当我们在考察非线性电路的性质时，定性分析法是非常重要的方法定性分析法设计的 数学工具有微分方程定性理论、稳定性理论、泛函分析中的不动点定理等其侧重于电路解 的特性、解的全局性和渐进性除了定性分析法，近似解析法也是比较常见的方法分析仅 含有二端非线性电阻的非线性动态电路时，可以采用分段线性化方法，用较简单的分段线性 函数来逼近非线性电阻的电压电流非线性关系，从而町以用解析的方法求出较简单的非线性 电路的解，并能定屋的考察一些参数变化对■电路响应的影响分析电路时，无论是线性还是非线性电路，实验方法是很重要的研究方法电路理论分 析正确与否，应该以爭实为准则除了理论分析和物理实验外，我们还可以采用电路的数字 仿真方法。
3线性电路的分析应用举例•阶RC电路是典型的线性电路，通常由一个电容器和一个电阻器组成RC电路可组成 简单的有源滤波器，低通滤波器或者高通滤波器卜•面简单介绍卜•有RC有源电路组成的滤 波器R+-0 一阶RC低通滤波器如图所示，电压传输系数为:2—另必_ 1 - 1令Rd” ,则fH =l/27rRC图3-6 RC低通滤波器^ = -aictan// fH ,处于滞后状态当f = o时，人=1 o九时，|A」~o上述电路的频率特性可用特定的渐近线一波特图来表示，其幅频和相频波特图如卜•:图3-7 RC低通滤波器的幅聘波特图和相频波特图由幅频特性图可知，用渐近线代替实际幅频特性时最人误差发生在转折频率九处, 在f = fH处偏差为-3dBo由相频特性图可知，用渐近线代替实际相频特性时最人误差发生 在转折频率/ = 0.1九 及f = 10fH处•4非线性电路的分析应用举例理想二极管是我们在电子线路系列课程中接触的第一个非线性理想器件，也是最为简单的非线性器件理想二极管是实际二极管的理想化模型，具有单向导电性在通常的电压电流参考方向下，理想二极管正偏时导通.且电压为0,电流为任意正值；反偏时截止，电流为0,电压图3・8理想二极管伏安特性曲线为任意负值，其伏安特性曲线如右:二极管町用做整流电路、滤波电路等。
单相半波整流电路是典型的整流电路，是一种除去半周.卜•半周的整流方法半波整流以“牺牲” 一半交流为代价而换取整流效果，电流利用率低单相半波直流电压％ 在个周期内的平均值为U=—「近U sill 効d（曲）= —U = 0.45U2龙」° 71单相半波整流电路结构简单，只利用了电源的半个周期，整流输出电压低、脉动幅度 较人，变压器利用率低为了克服这些缺点，可以釆用全波整流电路全波整流电路是由四 个二极管连接电桥的方式，因此也称为单相桥式整流电路图311全波整流电路全波整流电路输出电压的平均值为负载电阻RL中电流的平均值为人厶理通过每个二极管的平均电流是负载电流平均值的一半，即/D = |z0乙每个二极管承受的最高反向电压和半波整流电路相同，即U闷=屁图3-12电压和电流波形四、4.1数字电路数字电路是指用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路数字信号是数字形式的信号，它的特点是离散的、不连续的用数字信号传送信息的通 信就叫做数字通信现代电子计算机输入、输出的信号以及所处理的信号都是离散信号数字电路的特点如卜•： 1 •数字电路同时具有算术运算和逻辑运算功能；2•。