模拟三极管及放大电路基础PPT学习教案

1、会计学1 模拟三极管及放大电路基础模拟三极管及放大电路基础 塑封小功率三极管塑封小功率三极管 大功率三极管大功率三极管 高频大功率三极管高频大功率三极管 第1页/共46页 第2页/共46页 发射区发射区 基区基区 发射极发射极e 基极基极b 集电极集电极c 集电区集电区 发射结发射结 集电结集电结 第3页/共46页 第4页/共46页 第5页/共46页 A m mA m mA I IC C I IB B I IE E U UBBBB U UCCCCR RB B 3DG63DG6 NPNNPN型晶体管电流放大的实验电路型晶体管电流放大的实验电路 R RC C C E B 第6页/共46页 IB（m

2、A）-0.00100.010.020.030.040.05 IC（mA）0.0010.010.360.721.081.501.91 IE（mA）00.010.370.741.211.541.96 由上表可以看出：由上表可以看出： 1、IE=IC+IB， ， IBIC0，uBE0， uCEuBE /V 4 3 2 1 I B =0 0 3 6 9 12 U CE 20 A 40A 60A 80A 10 0A 饱和区饱和区 截止区截止区 放放 大大 区区 I C /mA 常数 ） B iCEC ufi( 第10页/共46页 三、半导体三极管的主要参数三、半导体三极管的主要参数 （1 1）电流放大系

3、数）电流放大系数 共射直流电流放大系数共射直流电流放大系数 ：它表示集电极电压一定时，集电极电流和基极电流之间的关系。即：它表示集电极电压一定时，集电极电流和基极电流之间的关系。即 共射交流电流放大系数共射交流电流放大系数：它表示在：它表示在U UCECE保持不变的条件下，集电极电流的变化量与相应的基极电流变化量之比。保持不变的条件下，集电极电流的变化量与相应的基极电流变化量之比。 B C B CEOC I I I II 常数 CE U I I B C 在今后估算时常认为在今后估算时常认为 第11页/共46页 晶体管工作在放大区，集电极电流的表达式变为：晶体管工作在放大区，集电极电流的表达式变

4、为： 第12页/共46页 这三个极限参数决定了晶体管的安全工作区这三个极限参数决定了晶体管的安全工作区 第13页/共46页 第14页/共46页 第15页/共46页 （1 1）三管极）三管极VTVT ：是放大电路的核心元件，它在电路中起电流放大作用，它的工作状态决定了放大电路能否正常工作。：是放大电路的核心元件，它在电路中起电流放大作用，它的工作状态决定了放大电路能否正常工作。 （2 2）集电极直流电源）集电极直流电源V VCCCC ：正极接三极管的集电极，为集电结提供反向偏置。同时，它还为输出信号提供能源。：正极接三极管的集电极，为集电结提供反向偏置。同时，它还为输出信号提供能源。V VCCC

5、C 一般为几伏至几十伏。一般为几伏至几十伏。 （3 3）集电极负载电阻）集电极负载电阻R RC C：将三极管集电极电流的变化转变为电压变化，以实现电压放大。：将三极管集电极电流的变化转变为电压变化，以实现电压放大。R RC C 的阻值一般为几千欧。的阻值一般为几千欧。 第16页/共46页 （4）基极偏置电阻）基极偏置电阻RB：为三极管发：为三极管发 射结提供正向偏置，产生一个大小射结提供正向偏置，产生一个大小 合适的基极直流电流合适的基极直流电流IB。调节。调节RB 的的 阻值可控制阻值可控制IB 的大小，的大小，IB 过大或过过大或过 小放大电路都不能正常工作。小放大电路都不能正常工作。RB

6、 的的 阻值一般为几十千欧至几百千欧。阻值一般为几十千欧至几百千欧。 （5）耦合电容器）耦合电容器C1 和和C2：C1 和和C2 一方面起隔直作用；另一方面又起一方面起隔直作用；另一方面又起 耦合交流作用。耦合交流作用。C1 和和C2 一般选用电一般选用电 解电容器，电容量为几十微法，使解电容器，电容量为几十微法，使 用时应特别注意它们的极性与实际用时应特别注意它们的极性与实际 工作电压的极性是否相符合，若连工作电压的极性是否相符合，若连 接反了可能会引起接反了可能会引起C1 或或C2 破裂。破裂。 第17页/共46页 基本工作原理基本工作原理 直流量用大写字母表示直流量用大写字母表示 交流量

7、用小写字母表示交流量用小写字母表示 交直流共存量用小写字母加大写字母作脚标表示交直流共存量用小写字母加大写字母作脚标表示 第18页/共46页 放大放大 电路电路 分析分析 方法方法 静态分析静态分析 动态分析动态分析 估算法估算法 图解法图解法 微变等效电路法微变等效电路法 图解法图解法 （求解静态工作点）（求解静态工作点） （求解动态参数）（求解动态参数） 第19页/共46页 静态是指无交流信号输入（静态是指无交流信号输入（ui=0）时，电路中的电流、电压的状态，此时）时，电路中的电流、电压的状态，此时 三极管各极电流和电压值称为静态工作点三极管各极电流和电压值称为静态工作点Q（主要指（主要

8、指IBQ、ICQ、UCEQ）。）。 1）估算法：画出直流通路求解）估算法：画出直流通路求解 直流通路：耦合电容开路，交流电源短路直流通路：耦合电容开路，交流电源短路 B BEQCC BQ R UU I BQCQ II CCQCCCEQ RIUU +UCC RC R B UCE IC IE IB UBE 静态工作点静态工作点 Q 第20页/共46页 【例例】用估算法计算静态工作点。已知用估算法计算静态工作点。已知 UCC=12V, RB=300k， RC=4k,=37.5 mA5 . 1mA04. 05 .37 BQCQ II V6V)45 . 112( CCQCCCEQ RIUU A40mA

9、300 12 B CC B BEQCC BQ R U R UU I 第21页/共46页 2)用图解法确定静态值用图解法确定静态值 估算基极电流估算基极电流IBQ（如（如40A） 根据根据IB在输出特性曲线中找到对应的曲线在输出特性曲线中找到对应的曲线 作直流负载线作直流负载线 求静态工作点求静态工作点Q 根据关系式根据关系式 UCE=UCC ICRC画出一条画出一条 直线直线 IB=40A的输出特的输出特 性曲线、直流负载性曲线、直流负载 线的交点线的交点 第22页/共46页 0.6 Vcc=iBRB+uBE B CC R V VCC Q 第23页/共46页 I ICQCQ UCEQ 直流负载

10、线直流负载线 UCC IBQ=UCC-UBE/RB UCC RC UCE /V IC/mA 0 80A 60A 40A 20A IB=0 Q 第24页/共46页 RL uS R S ui RC RB u0 uce ic ii ie ib 动态分析是指有交流信号输入时，电路中的电流、电压随输入信号作动态分析是指有交流信号输入时，电路中的电流、电压随输入信号作 相应变化的状态。相应变化的状态。 动态时，电容对交流信号短路，固定不变的电压源都视为短路，固定动态时，电容对交流信号短路，固定不变的电压源都视为短路，固定 不变的电流源都视为开路不变的电流源都视为开路 ，此时称为，此时称为交流通路。交流通路

11、。 由于动态时放大电路是在直流电源由于动态时放大电路是在直流电源U UCC CC和交流输入信号 和交流输入信号u ui i共同作用下工共同作用下工 作，电路中的电压、电流均包含两个分量。作，电路中的电压、电流均包含两个分量。 第25页/共46页 图解步骤：图解步骤： （1）根据静态分析方法，求出静态工作点）根据静态分析方法，求出静态工作点Q。 （2）根据）根据ui在输入特性上求在输入特性上求uBE和和iB。 （3）作交流负载线。）作交流负载线。uCE=Ucc-iCRL 斜率为斜率为-RL （4）由输出特性曲线和交流负载线求）由输出特性曲线和交流负载线求iC和和uCE。 第26页/共46页 0

12、(a) 输 入 回 路 (b) 输 出 回 路 uCE iC Q ICQ UCC uBE iB 0 uBE t iB t 0 iC t 0 t Q Q Q Q Q IBQ UBEQ uCE UCEQ 直 流 负 载 线 交 流 负 载 线 0 0 第27页/共46页 由于由于，输入信号在正半周时，放大电路进入饱和区，输出电压的负半周出现平顶畸变，称为饱和失真。，输入信号在正半周时，放大电路进入饱和区，输出电压的负半周出现平顶畸变，称为饱和失真。 uCE t O O iCi O uCE Q Q Q 第28页/共46页 Q Q Q uCE t O O iC i O uCE 第29页/共46页 三三

13、 极极 管管 的的 微微 变变 等等 效效 电电 路路 )mA( )mV(26 )1(300 EQ be I r rce阻值很高，阻值很高， 一般忽略不计。一般忽略不计。 ib ic C E rce E B ube ib ic E C ib uce ib B ube E rbe 第30页/共46页 ri ro RS RC RB RL ui uS uO RCrbe RS RB RL ib ib ui ii ic uS uO C2 C1 RCRB RL UCC uO RS uS ui 放大放大 电路电路 的微的微 变等变等 效电效电 路路 第31页/共46页 电压放大倍数电压放大倍数 ： rbe

14、+ o U c I b I CB E + i U b I RCRL RB Rs + s U 对上述微变等效电路进行分析：对上述微变等效电路进行分析： be L bbe bL bbe cL u 0 r R Ir IR Ir IR U U A i 式中式中RL=RC/RL be C u r R A 共发射共发射 极放大极放大 电路的电路的 微变等微变等 效电路效电路 。 输入电阻输入电阻ri： 当当RL=（开路）时：（开路）时： beB /rrR I U i i i 输出电阻输出电阻r0： Co rR I U Ii 输入电阻输入电阻ri越大越好越大越好 输出电阻输出电阻ro越小越好越小越好 第32

15、页/共46页 第33页/共46页 第34页/共46页 CC BB B B U RR R U 21 2 Q B E BEQB EQCQ R UU II Q )( ECCQCCCEQ RRIUU CQ BQ I I 第35页/共46页 be L i o u r R U U A beBBi rRRr/ 21 Co Rr LCL RRR/ 第36页/共46页 第37页/共46页 EB BECC BQ RR UU I )1 ( EQBQCQ III ECQCCCEQ RIVU 第38页/共46页 Lbe L i o u Rr R U U A )1 ( )1 ( LEL RRR 其中， )1 (/R LbeBi RrR 第3