第2章双极型晶体管和基本放大电路7课件.ppt

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资源描述

1、精选可编辑精选可编辑ppt1作业:作业:习题:习题:2-1 2-1、2-4 2-4、2-7 2-7、2-8 2-8、2-102-10 2-12 2-12、2-142-14、2-172-17、2-242-24、2-25 2-25 精选可编辑精选可编辑ppt22.1 双极型晶体三极管双极型晶体三极管2.2 晶体管放大电路的性能指标和工作原理晶体管放大电路的性能指标和工作原理2.3 晶体管放大电路的图解分析法晶体管放大电路的图解分析法2.4 等效电路分析法等效电路分析法2.5 其他基本放大电路其他基本放大电路2.6 组合放大单元电路组合放大单元电路精选可编辑精选可编辑ppt3精选可编辑精选可编辑pp

2、t42.1.1 双极型晶体三极管的结构及类型双极型晶体三极管的结构及类型在同一个硅片上制造出三个掺杂区域,三个区分别在同一个硅片上制造出三个掺杂区域,三个区分别叫发射区、基区和集电区。叫发射区、基区和集电区。2.1 双极型晶体三极管双极型晶体三极管 引出的三个电极分别为:发射极引出的三个电极分别为:发射极e、基极、基极b和集电极和集电极c。基区和集电区形成集电结,发射区和基区形成发射结。基区和集电区形成集电结,发射区和基区形成发射结。三个区、两个结、三个极三个区、两个结、三个极精选可编辑精选可编辑ppt52.1 双极型晶体三极管双极型晶体三极管小功率管小功率管中功率管中功率管大功率管大功率管精

3、选可编辑精选可编辑ppt62.1 双极型晶体三极管双极型晶体三极管精选可编辑精选可编辑ppt7集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发射区NN集电极集电极c基极基极b发射极发射极ePecb符号 按照掺杂方式的不同分为按照掺杂方式的不同分为NPN型型和和PNP型型两种类型两种类型 NPN型型特点:基区薄掺杂浓度很低特点:基区薄掺杂浓度很低 发射区掺杂浓度很高发射区掺杂浓度很高 集电结面积很大集电结面积很大箭头方向代表箭头方向代表发射结发射结PN指向指向精选可编辑精选可编辑ppt8集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发射区PP集电极集电极c基极基极b发射极发射极eNecb

4、符号PNP型型箭头方向代表箭头方向代表发射结发射结PN指向指向精选可编辑精选可编辑ppt9、两个、两个PN结结无外加电压无外加电压(以(以NPN型型为例说明)为例说明)载流子运动处于动平衡,载流子运动处于动平衡,净电流为零净电流为零、发射结加正向电压,集电结加反向电压、发射结加正向电压,集电结加反向电压精选可编辑精选可编辑ppt10发射区向基区发射区向基区发射电子发射电子IEIB电子在基区电子在基区扩散与复合扩散与复合集电区收集电子集电区收集电子 电子流向电源正极形成电子流向电源正极形成 ICICNPN电源负极向发射电源负极向发射区补充电子形成区补充电子形成 发射极电流发射极电流IE正极拉走电

5、正极拉走电子,补充被复子,补充被复合的空穴,形合的空穴,形成成 I IB BCRCRBIEPIBNICBOICNIEN精选可编辑精选可编辑ppt11e区的多子电子通过区的多子电子通过e结扩散到基区,形成扩散电流结扩散到基区,形成扩散电流IEN;同时;同时基区的多子空穴扩散到基区的多子空穴扩散到e区,形成扩散电流区,形成扩散电流IEP。二者实际方向。二者实际方向相同,因此发射极电流相同,因此发射极电流 IE=IEN +IEP IEN。e区的电子注入区的电子注入b区后,因基区薄且杂质浓度低,极少部分在区后,因基区薄且杂质浓度低,极少部分在b区被复合区被复合(形成电流形成电流IBN),大部分仍往,大

6、部分仍往c区扩散。区扩散。精选可编辑精选可编辑ppt12因集电结加反向电压且面积大,到达因集电结加反向电压且面积大,到达c结边界的电子在电场结边界的电子在电场作用下越过作用下越过c结到达结到达c区,记作区,记作ICN=IEN -IBN。c结加反向电压,结加反向电压,c区和区和b区的平衡少子形成反向电流,记作区的平衡少子形成反向电流,记作ICBO,数量小可忽略数量小可忽略。精选可编辑精选可编辑ppt13IEIBICVCCVBBRCRBIEP:基区向发射区扩散基区向发射区扩散形成的空穴电流。形成的空穴电流。IEN:发射区向基区扩散发射区向基区扩散形成的电子电流。形成的电子电流。IBN:基区中复合运

7、动形基区中复合运动形成的电流。成的电流。I IBNBNI IEPEPI ICBOCBOI IENENI ICNCN精选可编辑精选可编辑ppt14IEIBICVCCVBBRCRBICN:发射区扩散到基区发射区扩散到基区未被复合的自由电子未被复合的自由电子(非非平衡少子)漂移到集电区平衡少子)漂移到集电区形成的电流。形成的电流。ICBO:是平衡少子在是平衡少子在集集电区与基区漂移运动形成电区与基区漂移运动形成的电流。也的电流。也是发射极开路是发射极开路时,时,b-c间的反向饱和电间的反向饱和电流。流。I IBNBNI IEPEPI ICBOCBOI IENENI ICNCN精选可编辑精选可编辑pp

8、t15发射区发射的总电子数(对应于发射区发射的总电子数(对应于),绝大部分被集),绝大部分被集电区收集(对应于电区收集(对应于),极少部分在基区与空穴复),极少部分在基区与空穴复合(对应于合(对应于I)集电区收集的电子数与发射区发射电子数的比值定义为集电区收集的电子数与发射区发射电子数的比值定义为电流放大系数电流放大系数 ECNII一般为一般为0.950.995BCNEIII精选可编辑精选可编辑ppt16CBOBCBOEPBNBCBOCNCEPBNCNEPENEIIIIIIIIIIIIIII推导可得推导可得:BCEIII、电流分配关系、电流分配关系精选可编辑精选可编辑ppt17CBOECIII

9、ECNIIECNEBIIII)1(精选可编辑精选可编辑ppt181BCNII 是到达集电区的电子数和在基区中是到达集电区的电子数和在基区中复合的电子数之比。由生产工艺确定复合的电子数之比。由生产工艺确定(称共射直流电流放大系数)。(称共射直流电流放大系数)。1其中其中精选可编辑精选可编辑ppt19实现电流控制的条件实现电流控制的条件()晶体管结构上的保证(内因):三个浓度不同()晶体管结构上的保证(内因):三个浓度不同的掺杂区、基区薄,掺杂浓度低;集电结面积大。的掺杂区、基区薄,掺杂浓度低;集电结面积大。()外加直流电源保证(外因):发射结正向偏置,()外加直流电源保证(外因):发射结正向偏置

10、,集电结反向偏置。集电结反向偏置。对于对于NPN型三极管应满足型三极管应满足:对于对于PNP型三极管应满足型三极管应满足:精选可编辑精选可编辑ppt20ececbbNPNPNP(最低)(最低)(最低)(最低)精选可编辑精选可编辑ppt21、共射接法中的电流关系、共射接法中的电流关系为共射直流电流放大系数为共射直流电流放大系数射极为公共端,射极为公共端,IB为输入回路电流,为输入回路电流,IC为输出回路电流为输出回路电流CBOBCBOCBCNIIIIIICEOBCBOBCIIIII)(1 一般情况下,有一般情况下,有IBICBO,1,所以,所以:IC IB IE (1+)IB精选可编辑精选可编辑

11、ppt22BCEOBCCCIiIIiIi基本不变,则作用时若在 uBCii精选可编辑精选可编辑ppt23VCCRcIc UcecebUbe输出输出回路回路输入输入回路回路公共端公共端EbRbIb以以NPN型型为例说明为例说明精选可编辑精选可编辑ppt241.1.共射接法晶体管的输入特性曲线共射接法晶体管的输入特性曲线IB=f(UBE )UC E =常数常数IBUBE0UCE 1V0V 0.5V UCE=0,输入特性曲线与,输入特性曲线与PN结的伏安特性类似。结的伏安特性类似。当当UCE 增大时,由于电场的作增大时,由于电场的作用,曲线右移,当用,曲线右移,当UCE 增大到增大到一定值后,再增加

12、一定值后,再增加UCE,曲线,曲线右移将不再明显。右移将不再明显。精选可编辑精选可编辑ppt250UCE/V IC/mAIB=40AIB=60AIB增加增加IB 减小减小IB =20AIB=常数常数IC =f (UCE)2、三极管的输出特性三极管的输出特性 对于每个确定的对于每个确定的IB均有一条均有一条对应曲线,因此输出特性是一对应曲线,因此输出特性是一族族曲线。曲线。对于一条固定的曲线,随着对于一条固定的曲线,随着UCE的增加,的增加,iC逐渐增加,当逐渐增加,当UCE增大到一定的程度,增大到一定的程度,iC 几乎不几乎不变,变,iC仅仅决定于仅仅决定于iB。精选可编辑精选可编辑ppt26

13、晶体管的三个工作区晶体管的三个工作区 IC /mAUCE /V0IB=0 A20A40 A60 A80 A截止区截止区IB 0的区域,两结均反的区域,两结均反偏。严格说,偏。严格说,IE=0,即即ICICBO的区域,管子基的区域,管子基本不导电。本不导电。精选可编辑精选可编辑ppt27IC /mAUCE /V0IB=0 A20A40 A60 A80 A放放大大区区截止区截止区交流交流共射共射电流放大系数电流放大系数:BCII 放大区放大区通常,我们认为 。直流直流曲线几乎水平,曲线几乎水平,C与与无关,无关,仅仅由仅仅由IB决定,决定,C=IB精选可编辑精选可编辑ppt28 饱和区饱和区饱和区

14、饱和区IC /mAUCE /V0IB=0 A20A40 A60 A80 A放放大大区区截止区截止区发射结和集电结均处于发射结和集电结均处于正向偏置正向偏置。此时集电极与发射极之间的电压叫此时集电极与发射极之间的电压叫饱和电压降饱和电压降UCES此时此时IB UCE 较小。较小。IC不仅和不仅和IB有关,还和有关,还和UCE有关。当有关。当 UCB=0=0时,时,晶体管处于晶体管处于临界临界饱和状饱和状态。态。精选可编辑精选可编辑ppt29(发射结正向偏置且集发射结正向偏置且集电结反向偏置电结反向偏置)工作区域工作区域外部条件外部条件特点特点iB=0,iC0 (iCICEO)uBE Uon 且且

15、uCE uBE(发射结电压小于开启(发射结电压小于开启 电压且集电结反偏)电压且集电结反偏)iC=iB(i(iC C仅仅由仅仅由I IB B决定决定)uBE Uon 且且uCE uBE(发射结和集电结均(发射结和集电结均 正向偏置)正向偏置)uBE Uon 且且uCE uBE iC iB(i(iC C随随uCE的增大而增大的增大而增大)uCE=uBE即即uCB=0iCS=iBS精选可编辑精选可编辑ppt30()温度对输入特性曲线的影响()温度对输入特性曲线的影响 、温度对晶体管特性及参数的影响、温度对晶体管特性及参数的影响温度升高时,正向特性曲温度升高时,正向特性曲线将左移。在室温附近,线将左

16、移。在室温附近,温度每升高温度每升高1,正向压,正向压降减小降减小22.5mV。0I/mAUBE/V 7520精选可编辑精选可编辑ppt31)温度对)温度对I ICEOCEO 和和I ICBOCBO的影响:的影响:UCE/VIC/mA 7520(2)温度对输出特性曲线的影响温度对输出特性曲线的影响75207520每升高每升高10,ICBO增大一增大一倍,倍,ICEO也是。也是。)温度对)温度对 的影响:的影响:温度升高输出特性上移温度升高输出特性上移温度升高,温度升高,增大,每升高增大,每升高1,增大增大0.5 1%。输出。输出特性曲线间距增大。特性曲线间距增大。精选可编辑精选可编辑ppt32

17、BCBCEOCIIIIIECECBOCIIIII一般在一般在0.95 0.995一般在一般在20 100ICEO和 ICBO、直流参数、直流参数精选可编辑精选可编辑ppt332、交流参数、交流参数(1)电流放大系数电流放大系数,ECBCIIII (2)特征频率特征频率fT当当下降到下降到1时的信号频率,时的信号频率,f 精选可编辑精选可编辑ppt34(1)集电极最大允许耗散集电极最大允许耗散功率功率 PCMICMUCE IC U(BR)CEOPCM=ICUCE安安全全工工作作区区3、极限参数、极限参数(4)晶体管的安全工作区晶体管的安全工作区U(BR)EBO、U(BR)CBO(3)极间反向击穿

18、电压极间反向击穿电压 U(BR)CEO:基极开路时集:基极开路时集电极电极-发射极的反向击穿发射极的反向击穿电压电压(2)集电极最大允许电流集电极最大允许电流 ICM精选可编辑精选可编辑ppt35、类型、类型根据材料分为硅管和锗管;根据材料分为硅管和锗管;根据三个区的掺杂方式分为根据三个区的掺杂方式分为NPN型和型和PNP型型;根据使用的频率范围分为低频管和高频管;根据使用的频率范围分为低频管和高频管;根据允许的功率损耗分为小功率管、中功率管根据允许的功率损耗分为小功率管、中功率管和大功率管和大功率管、型号、型号见第一章表见第一章表1-1精选可编辑精选可编辑ppt363 三极管三极管A 锗材料

19、锗材料 PNPB 锗材料锗材料 NPNC 硅材料硅材料 PNPD 硅材料硅材料 NPNX 低频小功率管低频小功率管G 高频小功率管高频小功率管D 低频大功率管低频大功率管A 高频大功率管高频大功率管半导体器件型号命名方法半导体器件型号命名方法第一部分第一部分数字数字 字母字母 字母字母(汉拼汉拼)数字数字 字母字母(汉拼汉拼)电极数电极数 材料和极性材料和极性 器件类型器件类型 序号序号 规格号规格号第二部分第二部分第三部分第三部分第四部分第四部分第五部分第五部分例:例:3AX31 3DG12B 3DD6PNP低频小功率锗三极管低频小功率锗三极管 NPN高频小功率硅三极管高频小功率硅三极管 N

20、PN低频大功率硅三极管低频大功率硅三极管 3CG 3AD 3DK PNP高频小功率硅三极管高频小功率硅三极管 PNP低频大功率锗三极管低频大功率锗三极管 NPN硅开关三极管硅开关三极管、型号、型号见第一章表见第一章表1-1精选可编辑精选可编辑ppt37、晶体管的选用原则、晶体管的选用原则()同型号的管子选反向电流较小的;()同型号的管子选反向电流较小的;()要求反向电流小、工作温度高选硅管;要求导()要求反向电流小、工作温度高选硅管;要求导 通电压低选锗管;通电压低选锗管;()工作信号频率高选高频管;开关电路选开关管;()工作信号频率高选高频管;开关电路选开关管;()保证管子工作在安全区。()

21、保证管子工作在安全区。精选可编辑精选可编辑ppt38例例1:测得某电路中几只:测得某电路中几只NPN晶体管三个极的直流电位晶体管三个极的直流电位如表所示,各晶体管如表所示,各晶体管b-e间的阈值电压间的阈值电压Uth均为均为0.7V。试分别说明各管子的工作状态。试分别说明各管子的工作状态。晶体管晶体管基极直流电位基极直流电位UB/V发射极直流电位发射极直流电位UE/V集电极直流电位集电极直流电位UC/V工作状态工作状态T1T2T3T40.70.31-10050.7-1.70015对对NPN管,管,当当UBEUon时,管子截止;时,管子截止;当当UBE Uon且且UCE UBE(或或UC UB)

22、,管子放大;,管子放大;当当UBE Uon且且UCE UBE(或或UC UB),管子饱和。,管子饱和。放大放大放大放大饱和饱和截止截止精选可编辑精选可编辑ppt39例例2 在一个单管放大电路中,电源电压为在一个单管放大电路中,电源电压为30V,已知三只,已知三只管子的参数如表所示,请选用一只管子,并简述理由。管子的参数如表所示,请选用一只管子,并简述理由。晶体管参数晶体管参数ICBO/AUCEO/VT1T2T30.010.10.0550502015100100T1的的小,放大能力差;小,放大能力差;T3的的UCEO仅为仅为20V,可能被击穿;,可能被击穿;T2的的ICBO较小、较小、较大,且较

23、大,且UCEO大于电源电压,合适。大于电源电压,合适。精选可编辑精选可编辑ppt40 光电三极管依据光照的强度来控制集电极电流的大光电三极管依据光照的强度来控制集电极电流的大小,其功能可以等效一个光电二极管和一只晶体管相小,其功能可以等效一个光电二极管和一只晶体管相连。连。e符号符号cce等效电路等效电路ec精选可编辑精选可编辑ppt41光电晶体管的输出特性曲线光电晶体管的输出特性曲线光电三极管的输出特性光电三极管的输出特性与普通三极管的输出特与普通三极管的输出特性曲线相同,只是用入性曲线相同,只是用入射光强度射光强度E取代基极电流取代基极电流IB精选可编辑精选可编辑ppt42 用小的变化量去

24、控制一个较大的量的变化。用小的变化量去控制一个较大的量的变化。要求不失真的要求不失真的“线性放大线性放大”。放大电路利用晶体管实现能量的控制与转换。放大电路利用晶体管实现能量的控制与转换。精选可编辑精选可编辑ppt43精选可编辑精选可编辑ppt44 一般包含电压放大电路和功率放大电路。一般包含电压放大电路和功率放大电路。VCC 电压放大电路将微弱电压加以放大从而推动电压放大电路将微弱电压加以放大从而推动功率放大电路,通常工作在小信号状态。功率放大电路,通常工作在小信号状态。功率放大电路输出较大的功率,推动执行元功率放大电路输出较大的功率,推动执行元件,工作在大信号状态。件,工作在大信号状态。精

25、选可编辑精选可编辑ppt45(1 1)晶体管工作在放大区(发射结正偏、集电结)晶体管工作在放大区(发射结正偏、集电结 反偏)。反偏)。(2)2)输入信号必须能够作用于放大管的输入回路。输入信号必须能够作用于放大管的输入回路。(3)3)当负载接入时,放大管输出回路的动态电流或当负载接入时,放大管输出回路的动态电流或电压能够作用于负载,从而使负载获得比输入回路电压能够作用于负载,从而使负载获得比输入回路信号大得多的信号电流或信号电压。信号大得多的信号电流或信号电压。精选可编辑精选可编辑ppt46精选可编辑精选可编辑ppt47信号源信号源信号源内阻信号源内阻输入电压输入电压输出电压输出电压输入电阻输

26、入电阻输出电阻输出电阻负载电阻负载电阻精选可编辑精选可编辑ppt48 衡量放大电路的放大能力,定义为输出变化量与衡量放大电路的放大能力,定义为输出变化量与输入变化量之比。输入变化量之比。电压放大电路;电压放大电路;电流放大电路;电流放大电路;互导放大电路;互导放大电路;互阻放大电路。互阻放大电路。根据输入量与输出量的不同,将放大电路分为四种根据输入量与输出量的不同,将放大电路分为四种类型:类型:精选可编辑精选可编辑ppt49 输入量与输出量都是电压。输入量与输出量都是电压。iouuuUUAA/:输出电压与输入电压之比。:输出电压与输入电压之比。输出电压与信号源电压之比输出电压与信号源电压之比s

27、ousUUA/精选可编辑精选可编辑ppt50输入量与输出量都是电流。输入量与输出量都是电流。:输出电流与输入电流之比:输出电流与输入电流之比ioiiiIIAA/电压、电流增益都无量纲。电压、电流增益都无量纲。精选可编辑精选可编辑ppt51 输入量是电压,输出量是电流。输入量是电压,输出量是电流。iogUIA/量纲为量纲为 西门子西门子 S 输入量是电流,输出量是电压。输入量是电流,输出量是电压。iorIUA/量纲为量纲为 欧姆欧姆 精选可编辑精选可编辑ppt52从放大电路输入端看进去的等效电阻。从放大电路输入端看进去的等效电阻。Ri定义为输入电压有效值定义为输入电压有效值Ui和输入电流有效值和

28、输入电流有效值Ii之比。之比。iiiIUR 表明放大电路从信号源索取电流或电压的能力。表明放大电路从信号源索取电流或电压的能力。R Ri i越大,越大,电流越小,电流越小,U Ui i越接近越接近 U Us s ,信号电压,信号电压U Us s损失损失越小。越小。精选可编辑精选可编辑ppt53 输入信号源是内阻很小的电压源时,要求输入信号源是内阻很小的电压源时,要求输入电阻尽量大,以保证信号源电压损失尽可输入电阻尽量大,以保证信号源电压损失尽可能小。能小。输入信号源是内阻很大的电流源时,要求输输入信号源是内阻很大的电流源时,要求输入电阻尽量小,以保证信号源电流尽可能多流入电阻尽量小,以保证信号

29、源电流尽可能多流进放大电路。进放大电路。利用利用Ri和和Rs可以求出可以求出与与的关系式。的关系式。usiisiiiosiiosousARRRRRRUUUUUUUUA精选可编辑精选可编辑ppt54从放大电路输出端看进去的等效电阻。从放大电路输出端看进去的等效电阻。负载上负载上输出电输出电压有效压有效值值)/(LooLoRRURU空载时输出空载时输出电压有效值电压有效值Ro整理后整理后LoooRUUR)1(精选可编辑精选可编辑ppt55 R RO O表明放大电路的带负载能力表明放大电路的带负载能力(指负载变化时输出电指负载变化时输出电压的变化情况)。压的变化情况)。RoRo越小,放大电路带电压负

30、载的能力越强。越小,放大电路带电压负载的能力越强。(RoRo小,小,R RL L变化时,变化时,U UO O变化小变化小)精选可编辑精选可编辑ppt56 R Ri i、R Ro o是为描述电路在相互连接时彼此之间产生是为描述电路在相互连接时彼此之间产生影响而引入的参数。影响而引入的参数。精选可编辑精选可编辑ppt57是用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能是用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力的技术指标力的技术指标。|A|fLfH0.707|Am|f|Am|精选可编辑精选可编辑ppt58指输出波形中的谐波成分总量与基波成分之比指输出波形中的谐波成分总量与基波成分之比(各次各次谐波有效值与基

31、波有效值之比)。谐波有效值与基波有效值之比)。213212)A()A(AAD精选可编辑精选可编辑ppt59 当输入电压再增大时就会使输出波形产生非线性当输入电压再增大时就会使输出波形产生非线性失真时的输出电压(非线性失真系数不超过规定的失真时的输出电压(非线性失真系数不超过规定的最大输出电压)。最大输出电压)。精选可编辑精选可编辑ppt60Po交流输出功率交流输出功率Pv电源提供的平均功率电源提供的平均功率VoPP精选可编辑精选可编辑ppt61文字符号和下标均用大写字母。例文字符号和下标均用大写字母。例I IB B、I IC C、U UBEBE等。等。文字符号和下标均用小写字母。文字符号和下标

32、均用小写字母。ib、ic、ui、uo等等。文字符号用小写字母,下标用大写字文字符号用小写字母,下标用大写字 母。例:母。例:iB、iC、uBE、uCE、uI、uO。在线性放大电路中正弦量为输入量在线性放大电路中正弦量为输入量,输输入、输出常用相量或有效值表示,文字符号用大写字入、输出常用相量或有效值表示,文字符号用大写字母,下标用小写字母,例母,下标用小写字母,例:、Ui等。等。iU精选可编辑精选可编辑ppt62 3DG6 3DG6:晶体三极管晶体三极管,有源器件有源器件,核心器件核心器件。Rb:提供合适的提供合适的IB。R Rc c:将集电极电流变化量:将集电极电流变化量转换为电压变化量。转

33、换为电压变化量。u ui i uo:正弦输入信号和输出信号。:正弦输入信号和输出信号。C1、C2耦合电容:隔直流、通交流。耦合电容:隔直流、通交流。Vcc:保证发射结正偏、集保证发射结正偏、集电结反偏。电结反偏。精选可编辑精选可编辑ppt63正弦输入信号正弦输入信号ui通过通过C1加到晶体管的基极,加到晶体管的基极,引起基极电流引起基极电流iB的变的变化,晶体管的集电极化,晶体管的集电极电流电流iC随之变化,随之变化,iC的变化通过电阻的变化通过电阻RC产产生电压降。生电压降。CCCCCERiVu集电极电压集电极电压精选可编辑精选可编辑ppt64 中的变化量经中的变化量经C2传送到输出端成为传

34、送到输出端成为输出电压输出电压 。CEuOu若电路参数设置合若电路参数设置合适,输出信号幅值适,输出信号幅值比输入信号大,可比输入信号大,可以实现以实现电压放大。电压放大。CCCCCERiVu精选可编辑精选可编辑ppt65()直流量和交流量共存()直流量和交流量共存,直流量是电路具有直流量是电路具有放大作用的基础,交流量是放大的对象。放大作用的基础,交流量是放大的对象。()非线性。()非线性。()小信号线性化分析法(等效电路分析法)()小信号线性化分析法(等效电路分析法)()图解分析法()图解分析法精选可编辑精选可编辑ppt66精选可编辑精选可编辑ppt67精选可编辑精选可编辑ppt68 放大

35、电路未加交流输入信号,电路中的电压和电放大电路未加交流输入信号,电路中的电压和电流只有直流成分,叫做放大电路的流只有直流成分,叫做放大电路的“直流工作状态直流工作状态”或或“静态静态”。在晶体管的特性曲线上,晶体管各极直流电压和在晶体管的特性曲线上,晶体管各极直流电压和电流的数值确定一点,此点叫做电流的数值确定一点,此点叫做“静态工作点静态工作点”。当输入信号为零时,晶体管的基极电流当输入信号为零时,晶体管的基极电流IB、集电、集电极电流极电流Ic、b-e间电压间电压UBE、管压降、管压降UCE称为放大电称为放大电路的静态工作点路的静态工作点Q。U UBEQBEQ:硅管:硅管0.7V,0.7V

36、,锗管锗管0.2V0.2V精选可编辑精选可编辑ppt69可以用近似计算(估算)的方法求解可以用近似计算(估算)的方法求解点点。设置合适的静态工作点,以保证放大电路不产生设置合适的静态工作点,以保证放大电路不产生失真,静态工作点还影响着放大电路几乎所有的动失真,静态工作点还影响着放大电路几乎所有的动态参数。态参数。精选可编辑精选可编辑ppt70例例-用估算法求图示电路的静态工作点用估算法求图示电路的静态工作点.解:首先画出电路的直流通路解:首先画出电路的直流通路.精选可编辑精选可编辑ppt71CCQCCCEQRIVU直流通路直流通路BBEQCCBQRUVI基极电流基极电流CQBQII集电极电流集

37、电极电流UBEQ:硅管为硅管为0.7V 锗管为锗管为0.2V求出静态工作点求出静态工作点精选可编辑精选可编辑ppt72(U UCEQ CEQ、I ICQCQ)通常输入回路直接用估算法求出通常输入回路直接用估算法求出IBQ。输出回路方程输出回路方程非线性:非线性:I IC C=f f(U UCECE)线性:线性:UCE=VCC-ICRC两条曲线交点即两条曲线交点即Q(UQ(UCEQCEQ,I,ICQCQ)点点。精选可编辑精选可编辑ppt73斜率斜率 -1/R-1/RC CVCC/RC直流负载线过(直流负载线过(V VCCCC 0),(0 V 0),(0 VCCCC/R RC C)点点,斜率斜率

38、-1/-1/R RC C。输出回路满足输出回路满足UCE=VCC-ICRC的直线叫直流负载线的直线叫直流负载线。精选可编辑精选可编辑ppt74(1 1)容量大的电容视为短路;)容量大的电容视为短路;(2 2)无内阻的直流电源视为短路。)无内阻的直流电源视为短路。精选可编辑精选可编辑ppt75精选可编辑精选可编辑ppt76(未接入负载电阻未接入负载电阻)各电压和电流都在原静态基础上叠加了一个交流量各电压和电流都在原静态基础上叠加了一个交流量.CCQcCECEQceiIiuUuBEBEQiBBQbUUuiIiuBEceouiiuuAuu输出电压与输入电压输出电压与输入电压的变化的变化精选可编辑精选

39、可编辑ppt77ceCEQCEbCQCbBQBiBEQBEuUuiIiiIiuUuuo=uce精选可编辑精选可编辑ppt781)输出电压与输入电压为频率相同的正弦波,但幅)输出电压与输入电压为频率相同的正弦波,但幅值增大,值增大,“线性放大线性放大”。ICEIOuuuuuA2)输出电压与输入电压)输出电压与输入电压相位相反,即相差相位相反,即相差180,Au为负值为负值。结论结论:精选可编辑精选可编辑ppt79(电路输出端接负载电阻)(电路输出端接负载电阻)满足此关系式满足此关系式且过且过点的直线,叫做点的直线,叫做“交流负载线交流负载线”。LcLCcoRiRRiu)/(LCLRRR/根据交流

40、通路可以得到根据交流通路可以得到精选可编辑精选可编辑ppt80交流负载线的斜率交流负载线的斜率:直流负载线的斜率直流负载线的斜率:LCRR/1CR1两者相交于点,交两者相交于点,交流负载线更陡,动态流负载线更陡,动态范围更小。范围更小。交流负载线交流负载线UCEQ精选可编辑精选可编辑ppt81Q点合适且输入信号幅值较小时无波形失真点合适且输入信号幅值较小时无波形失真.精选可编辑精选可编辑ppt82晶体管晶体管截止截止而产生的失真为截止失真而产生的失真为截止失真.现象:输出电压波形出现现象:输出电压波形出现削顶削顶失真失真.uo波形波形:精选可编辑精选可编辑ppt83晶体管晶体管饱和饱和而产生的

41、失真为而产生的失真为饱和饱和失真失真.现象现象:输出电压波形出现输出电压波形出现削底削底失真失真.uo波形波形增大增大RB (减小减小I IBQBQ)减小减小RC (增大负载线斜率增大负载线斜率)精选可编辑精选可编辑ppt84。右上移,,:;点上移,:;点左移 斜率小,,:点上移;,;点下移,:动态范围加大QVVQQURRQIRQIRRCCCCCEQCCBQBBQBB为了保证输出幅度大且波形不失真,为了保证输出幅度大且波形不失真,精选可编辑精选可编辑ppt852/)R/R(I),UU(min)U(LCCQCESCEQMO)R/R(I),UU(min)U(LCCQCESCEQMOm不饱和最大输出

42、幅值不饱和最大输出幅值:UCEQ-UCES不截止最大输出幅值不截止最大输出幅值:ICQ RL UCEQ-UCES。精选可编辑精选可编辑ppt86(1)Q(1)Q1 1QQ2 2:R RC C减少;减少;IB =1 0 A020 A30 A40 A42612uCE/VQ23124Q1iC/mA810Q3Q4V VCCCC/R/RC CV VCCCC Q3Q4:VCC增大;增大;Q2Q3:Rb减少或减少或VBB增大;增大;VBBVCCRCRbT+_ui+_uo例:例:1.电路中静态工作点从电路中静态工作点从Q1移到移到Q2、Q2移到移到Q3、Q3移到移到Q4的原因有哪些的原因有哪些?精选可编辑精选

43、可编辑ppt87 2.当电路的静态工作点分别是当电路的静态工作点分别是Q1Q4时,哪种时,哪种情况下最容易产生截止失真?那种情况下最容易产情况下最容易产生截止失真?那种情况下最容易产生饱和失真?那种情况下最大不失真输出生饱和失真?那种情况下最大不失真输出电压电压(Uom)M最大?最大?IB =1 0 AuCE/V020 A30 A40 A42612Q23124Q1iC/mA810Q3Q4V VCCCC/R/RC CV VCCCCQ Q1 1 Q Q2 2最容易截止失真;最容易截止失真;Q Q4 4的最大不失真电压最大。的最大不失真电压最大。Q Q3最容易饱和失真;最容易饱和失真;精选可编辑精选

44、可编辑ppt88 适用于分析输入信号幅值比较大而工作频率适用于分析输入信号幅值比较大而工作频率f不不太高时的情况。太高时的情况。实际应用中,多用于分析实际应用中,多用于分析Q点位置、最大不失真点位置、最大不失真输出电压和波形失真。输出电压和波形失真。精选可编辑精选可编辑ppt89 在一定条件下在一定条件下,将晶体管的特性线性化将晶体管的特性线性化,建立线性模建立线性模型型,在误差允许范围内用线性电路分析晶体管电路在误差允许范围内用线性电路分析晶体管电路。精选可编辑精选可编辑ppt90CCQCEQBQCQBBEQBQRIVccUIIRUVccI直流等效电路直流等效电路精选可编辑精选可编辑ppt9

45、1 放大电路的输入信号很小时,可以在静态工作点放大电路的输入信号很小时,可以在静态工作点附近的小范围内用直线段近似地代替晶体管特性曲附近的小范围内用直线段近似地代替晶体管特性曲线,三极管就可以用线性双口网络来等效。线,三极管就可以用线性双口网络来等效。低频是指信号频率远低于晶体管的低频是指信号频率远低于晶体管的“特征频率特征频率”。精选可编辑精选可编辑ppt92VTUbeUceCEBCCEBBEuifiuifu,21 将晶体管看成一个双口网络将晶体管看成一个双口网络,由输入输出特性存在由输入输出特性存在:(式中各量均为总瞬时值式中各量均为总瞬时值)精选可编辑精选可编辑ppt93CEICECBU

46、BCCCEICEBEBUBBEBEduuidiiididuuudiiuduBCEBCE将各式以有效值代替,可得将各式以有效值代替,可得:cebcebUhIhIUhIhUeeceebe22211211取全微分得取全微分得:晶体管共射条件下晶体管共射条件下四个参数有不同的四个参数有不同的量纲故称混合参数量纲故称混合参数(H参数参数)。1/h22eIcUceUbeh11e Ibh21eh12e UcebI精选可编辑精选可编辑ppt94CECEUBBEUBBEeiuiuh11()()表示晶体管表示晶体管b和和e极之间的输入电阻,常用极之间的输入电阻,常用rbe表示。表示。BBICEBEICEBEeuu

47、uuh12表示晶体管输出电压对输入电压的影响,也叫反向电表示晶体管输出电压对输入电压的影响,也叫反向电压传输系数,一般很小。压传输系数,一般很小。0(2)精选可编辑精选可编辑ppt95CECEUBCUBCeiiiih21()()反映反映ib对对ic的控制能力,常用的控制能力,常用 表示。表示。BBICECICECeuiuih22(4)表示输出电导,单位是西门子。表示输出电导,单位是西门子。0精选可编辑精选可编辑ppt9611e12212200rbeeeehhhh1/h22eIcUceUbeh11e Ibh21eh12e UcebI精选可编辑精选可编辑ppt97.UceUberbe Ib+-+-

48、bIcI精选可编辑精选可编辑ppt98IEQ单位为单位为mA,rbe与点有关。与点有关。rbe为为发射结电阻发射结电阻EQEQTebImVIUr26根据晶体管的电流根据晶体管的电流方程存在方程存在:精选可编辑精选可编辑ppt99EQI26mV)(1bbberrebbbbebebbbberrIrIrIU)1(r rbbbb一般取一般取300.300.与点有关与点有关.也可以用也可以用阻抗折阻抗折算原理算原理求出求出rbe.精选可编辑精选可编辑ppt100n)该模型只能用于求各交流量之间的关系,)该模型只能用于求各交流量之间的关系,不能用来求静态量。不能用来求静态量。n)参数都是在点处定义,与点有

49、关,且)参数都是在点处定义,与点有关,且只能用于低频小信号。只能用于低频小信号。n)PNP型和型和NPN型晶体管的参数模型相同。型晶体管的参数模型相同。精选可编辑精选可编辑ppt101、画出微变等效电路图、画出微变等效电路图电路图电路图微变等效电路微变等效电路精选可编辑精选可编辑ppt102LCLbeLbebLciOuRRRrRrIRIUUA/其中。EQTbbbeIUrr)(1交流参数与直流交流参数与直流参数有关,即交参数有关,即交流性能指标受静流性能指标受静态工作点影响态工作点影响。分析放大电路的交流性能指标时,应先进行静分析放大电路的交流性能指标时,应先进行静态分析态分析,。相位相反与io

50、UU精选可编辑精选可编辑ppt103beBibeBiiiir/RI)r/R(IIUR。精选可编辑精选可编辑ppt104coooRIUR 由求输出电阻定由求输出电阻定义义,信号源短路,保信号源短路,保留内阻,去掉负载留内阻,去掉负载电阻,在输出端加电阻,在输出端加电压,产生电电压,产生电流,有流,有:oUoI(令输入信号短路后令输入信号短路后,基极基极及集电极电流均等于及集电极电流均等于0。)精选可编辑精选可编辑ppt105例例:在图示电路中,在图示电路中,R Rs s=500;=500;晶体管的晶体管的=38,=38,导导通时的通时的U UBEQBEQ=0.7V=0.7V。求电路的。求电路的

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