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文档简介
第五章
晶体管电路基础5.1半导体的基础知识5.1.1半导体二极管半导体的导电特性半导体的导电性介于导体和绝缘体之间。如硅和锗。导体的导电性能具有的特点:(1)导电能力受温度和光照的影响大,即具有热敏性和光敏性。(2)导电能力可通过掺入微量杂质而提高几十万乃至几百万倍纯净的半导体以共价键的形式形成晶体结构,即每个原子最外层的四个电子分别和相邻的四个原子所共有,这样使每个原子都处于较为稳定的状态共价键中的价电子在温度升高或受到光照获得一定能量后,即可挣脱原子核的束缚,成为自由电子。同时在共价键中留下一个空位,称为空穴。失去电子即有空穴的原子是带正电的。自由电子和空穴都称为载流子。载流子数目就越多,导电性能会越好。在硅(或锗)中掺入硼:硼原子最外层只有三个电子,所以硼原子(B)在与周围四个硅原子(Si)组成共价键时,就缺少一个价电子而出现一个空穴。称为空穴半导体或P型半导体多数载流子:空穴少数载流子:自由电子在硅(或锗)中掺入磷:因磷原子最外层有五个电子,则在与相邻硅原子组成共价键时,就多一个价电子,原子核对这个电子的束缚很弱,所以常温下就可以成为自由电子。称电子半导体,也叫N型半导体多数载流子:自由电子少数载流子:空穴PN结的形成在一块半导体晶片上,采用一定工艺,在其两边分别形成P型和N型半导体,则在交界面就形成PN结。空间电荷区中多数载流子已扩散复合掉了的,所以PN结又称耗尽区或称阻挡层。PN结的单向导电性(1)PN结外加正向电压外加电场与内电场方向相反,内电场受到削弱,相当于空间电荷区变窄,扩散与漂移运动的平衡被打破,多数载流子的扩散运动增强,形成了较大的扩散电流(正向电流),即这时PN结呈现出较低的电阻,又称导通状态。即外加电压正端接P区,负端接N区(2)PN结外加反向电压即外加电压正端接N区,负端接P区外电场与内电场方向相同,内电场受到增强,空间电荷区变宽。扩散更难进行,少数载流子的漂移运动加强。由于少数载流子的数量很少,反向电流不大,即PN结呈现出很高的电阻,又称截止状态。即PN结外加正向电压时PN结导通,正向电流较大;外加反向电压时PN结截止,反向电流很小。结论PN结具有单向导电性半导体二极管的基本结构将PN结加上两个电极引线和管壳封装起来,就成为一个半导体二极管。从P区引出的端称为阳极(正极),从N区引出的端称为阴极(负极)。电路符号点接触型多为锗管,其PN结面积小,不能通过大电流,但高频性能好。面接触型多为硅管,其PN结面积大,能通过大电流,一般用作整流。半导体二极管的伏安特性曲线(1)正向特性外加正向电压很小,不足以克服PN结内电场时,正向电流几乎为零,这一段称为“死区”。正向电压超过一定数值后,内电场被克服,二极管导通,电流随电压增大而迅速上升。锗管的死区电压约为0.2V,硅管约0.5V。锗管的导通压降约为0.3V,硅管约0.7V(2)反向特性外加反向电压不超过一定范围时,反向电流很小,二极管处于截止状态。当外加反向电压超过某一数值时,反向电流会突然增大,这种现象称为击穿。使二极管产生击穿的反向电压称为反向击穿电压U(BR)
注意:二极管被击穿时,失去单向导电性。若发生击穿后,二极管电流急剧增大引起过热,则原来的性能就不能再恢复、二极管就损坏了。二极管的主要参数(1)最大整流电流
IOM
二极管长时间使用时所允许流过的最大正向平均电流。电流超过此值时,会使管子过热而导致损坏。(2)反向工作峰值电压URWM
保证二极管不被反向击穿而规定的最大反向工作电压一般URWM取反向击穿电压U(BR)的一半或三分之二(3)反向电流IR
二极管未被击穿时,流过二极管的反向电流此值越小,单向导电性越好。锗管的反向电流比硅管大。温度增高,反向电流变大。二极管的电路模型(1)理想二极管电路模型把二极管看成是一个由其端电压控制的自动开关,并忽略二极管的死区电压、正向电压、反向电流等,即当时,二极管截止,相当于开关断开,并且漏电流为零。当时,二极管导通,相当于开关闭合,并且开关电压为零。(2)考虑正向电压的二极管电路模型(3)考虑正向伏安特性曲线斜率的电路模型动态电阻稳压二极管稳压管是一种特殊的面接触型半导体硅二极管符号稳压管的击穿电压比普通二极管低得多(几到几十伏),且反向击穿的特性曲线比较陡。伏安特性因其反向击穿特性比较陡,当电流在很大范围内变动时,其两端电压几乎不变,即具有稳压作用。稳压管正常工作于反向击穿区稳压管的主要参数1.稳定电压UZ
稳压管在正常工作情况下两端的电压,即稳压管的反向击穿电压。2.稳定电流IZ和最大稳定电流IZMIZ是稳压管在反向击穿区工作时能保持较好稳压性能的最小电流参考值,电流低于IZ时稳压性能将变差。稳压管的反向电流不能超过最大稳定电流IZM,否则将烧坏。稳压管正常工作时其电流应为IZ~IZM。3.最大允许耗散功率PZM
管子不致过热损坏的最大功率损耗4.动态电阻rZ
稳压管端电压的变化量与相应的电流变化量之比,即rZ越小,稳压管的反向击穿特性曲线越陡,稳压性能越好。5.电压温度系数αU
是说明稳压值受温度变化影响的系数,数值上等于温度每升高1oC时稳定电压的相对变化量。一般地,稳压值低于6V的稳压管,其αU是负的;高于6V的稳压管其αU是正的;而在6V左右的管子,稳压值受温度影响就比较小。例
在图示电路中,稳压管的参数是:UZ=10V,IZ=10mA,IZM=29mA。选择500Ω,1/8W的电阻R作限流电阻是否合适?为什么?解但即:所选限流电阻R的阻值合适、但额定功率太小,会烧坏电阻。应选500Ω、1/4W的电阻较合适。
5.1.2双极型晶体三极管双极型晶体三极管的基本结构NPN型PNP型内部结构特点:1.基区非常薄,且掺杂浓度很低;2.发射区的掺杂浓度很高。晶体管电流分配及放大原理实验电路电路采用NPN型,按照图中接法,VB﹥VE,发射结加正向电压(正向偏置);如果满足EC﹥EB,则VC﹥VB,即集电结加反向电压(反向偏置)。实验电路的测量数据IB/mA00.020.040.060.080.10IC/mA0.0010.701.502.303.103.95IE/mA0.0010.721.542.363.184.05结论:1.符合基尔霍夫电流定律(KCL),即2.IC和IE比IB大得多。3.晶体管要起到放大作用,必须使发射结正偏、集电结反偏。如果,也没有电流放大作用。载流子运动(1)发射区向基区扩散自由电子(2)自由电子在基区扩散与复合(3)集电区收集从发射区扩散过来的自由电子电流分配共射直流电流放大系数共射交流电流放大系数晶体管的特性曲线实验电路1.输入特性曲线和二极管的伏安特性一样,也有死区。硅管的死区电压为0.5V,锗管为0.1V。UCE为常数时,IB与UBE与IB之间的关系曲线2.输出特性曲线IB为常数时,IC与UCE之间的关系曲线即输出特性曲线分成三个工作区:(1)放大区——曲线近似与横轴平行的中间部分放大区时,其发射结正向偏置,集电结反向偏置。(2)截止区——IB=0曲线以下的狭窄区域IB=0,IC≈0晶体管工作于截止区时,发射结和集电结均应处于反向偏置。(3)饱和区——虚线左侧的区域有UCE<UBE,即VC<VB
晶体管工作于饱和区时,发射结和集电结均应处于正向偏置。晶体管的主要参数1.共射极电流放大系数、
当晶体管工作在饱和或截止区时,不成立,也不再是常数。2.集-基极反向饱和电流ICBO
ICBO是当发射极开路(IE=0)时由于集电结反偏,集电区和基区中少数载流子的漂移运动所形成的电流。ICBO愈小愈好3.集-射极穿透电流ICEO
ICEO是基极开路(IB=0)、发射结正偏和集电结反偏时的集电极电流。又称穿透电流。4.集电极最大允许电流ICM
在使用晶体管时,若IC>ICM,管子不一定损坏,但值将大为降低。5.集-射极击穿电压U(BR)CEO
基极开路时,加在集电极和发射极之间的最大允许电压。6.集电极最大允许耗散功率PCM
当晶体管因受热而引起的参数变化不超过允许值时,集电极所消耗的最大功率晶体管的安全工作区5.1.3场效应晶体管场效应管按其结构可分为结型和绝缘栅绝缘栅型又分增强型和耗尽型按其导电沟道又有N沟道和P沟道两种N沟道增强型绝缘栅场效应管(简称增强型NMOS管)基本结构符号工作原理当uGS=0时,对uDS来说总有一个PN结是反向偏置的,漏、源两区之间不存在可导电的沟道,故漏极电流iD=0。当uGS>0时,就在栅极与P型硅片之间的二氧化硅介质中产生一个垂直的电场,由于二氧化硅层很薄,电场很强。强电场吸引硅片和N型区中的自由电子,形成一个电子薄层,这个薄层成为漏极与源极之间的导电沟道,称为N型沟道uGS越大,N型沟道越厚,沟道电阻越小,iD越大。由此可利用uGS对iD进行控制,而栅极上几乎不取电流。将衬底换成N型硅,在上面形成两个P型区,就可制成P沟道MOS管(3)特性曲线转移特性在uDS一定的条件下,iD与uGS之间的关系曲线:N沟道增强型绝缘栅场效应管的转移特性
对增强型N沟道MOS管,在uGS>UGS(th)范围内,IDO是uGS=2UGS(th)时的iD值。输出特性又称漏极特性,是在uGS一定的条件下,iD与uDS的关系曲线:N沟道增强型绝缘栅场效应管的输出特性输出特性分为可变电阻区、恒流区和夹断区三个区域uGS>UGS(th)时N沟道增强型绝缘栅场效应管导电沟道随uDS的变化情况:
uDS<uGS–uGS(th)
uDS=uGS–uGS(th)
uDS>uGS–uGS(th)
2.N沟道耗尽型绝缘栅场效应管(耗尽型NMOS管)基本结构符号转移特性曲线输出特性曲线IDSS是uGS=0时的iD值。3.P沟道绝缘栅场效应管(PMOS管)增强型PMOS耗尽型PMOS场效应管的主要参数直流参数(1)开启电压UGS(th)
在uDS固定时,使iD大于零所需的最小值。UGS(th)是增强型MOS管的参数(2)夹断电压UGS(off)
在uDS固定时,iD为规定的微小电流(如5μA)时的在uGS
。是耗尽型MOS管的参数。(3)饱和漏极电流IDSS是耗尽型管子的参数,是指当uGS
=0时的漏极电流。(4)直流输入电阻RGS(DS)
是栅源电压和栅极电流的比值交流参数(1)低频跨导gm当uDS为某固定值时,iD的微小变化量与引起它变化的uGS的微小变化量的比值,即若iD的单位是毫安(mA),uGS的单位是伏(V),则gm的单位是毫西门子(mS)。(2)极间电容场效应管的三个电极之间均存在电容效应,它们是栅源电容CGS,栅漏电容CGD以及漏源电容CDS。一般CGS和CGD为1~3pF,CDS约为0.1~1pF。(3)低频噪声系数NF
噪声系数NF表征了噪声所产生的影响,其值(单位dB)越小越好。极限参数(1)最大漏极电流IDM管子正常工作时允许的最大漏极电流。(2)漏源击穿电压U(BR)DS
管子进入恒流区后、在uDS增大过程中,使iD急剧增大产生雪崩击穿时的uDS值。(3)栅源击穿电压U(BR)GS
使MOS管的绝缘层击穿的电压(4)最大耗散功率PDM
场效应管与普通晶体管的比较称比较项目双极型晶体管场效应管载流子两种不同极性的载流子(自由电子和空穴)同时参与导电,故称双极型晶体管只有一种极性的载流子(自由电子或空穴)参与导电,故称单极型晶体管温度稳定性较差好控制方式电流控制电压控制主要类型NPN和PNP两种N沟道和P沟道两种放大参数β=20~200gm=1~20mS输入电阻102~104Ω107~1014Ω输出电阻rce很高rds很高制造工艺较复杂简单、成本低对应电极基极-栅极,发射极-源极,集电极-漏极5.2二极管应用电路5.2.1整流电路整流电路的作用就是利用二极管的单向导电性,将交流电转变成单向脉动(方向不变,大小变化)的直流电。整流电路可分为单相整流电路和三相整流电路单相整流电路又有半波整流、全波整流、桥式整流等。单相半波整流电路在u2正半周,a点电位高于b点电位,二极管因正向偏置而导通。在u2负半周,a点电位低于b点电位,二极管截止,忽略反向饱和电流,RL上没有电流流过,即iO=0,则输出电压uO=0。反向电压的最大值:单相半波整流电压的平均值(直流分量)为流过二极管D和负载电阻RL的整流电流平均值为整流二极管反向截止时所承受的最高反向电压UDRM为例
已知RL=80,要求负载电压平均值UO=100V,求:(1)交流电压u2的有效值U2;(2)负载电流平均值IO;(3)二极管电流平均值ID及二极管承受的最高反向电压UDRM,并选择二极管的型号。解查手册可知,可选用2CZ12G(3A,600V)。单相桥式整流电路a点电位高于b点电位,D1、D3导通,D2、D4截止。u2为正半周时很显然,D2和D4所加最高反向电压均为u2的幅值,即。在u2为负半周时a点电位低于b点电位,D2、D4导通,D1、D3截止。很显然,D1和D3所加最高反向电压均为u2的幅值,即。整流电压的平均值:负载电阻RL上流过的电流平均值为流经每个二极管的电流为负载电流的一半,即
流过变压器副边的电流仍为正弦电流,有效值为二极管所承受的最高反向电压是u2的峰值电压,即例
已知RL=80,要求负载电压平均值UO=110V,交流电源电压为220V,试选用整流二极管和整流变压器。解考虑到变压器副绕组和二极管上的压降,取变压器副边电压大约高出10%,即变压器副边电流有效值:
变压器的容量
所以可选用BK300(300VA),220/134V的变压器。因此可选用2CZ11C(1A,300V)作整流二极管。变压器的变比为5.2.2限幅电路二极管截止二极管导通例
D1、D2为理想二极管,试画出范围内的电压传输特性曲线。解D1管截止,D2管导通。D1管截止,D2管截止。D1管导通,D2管截止。5.2.3或门电路或门电路是数字逻辑门电路的一种,实现逻辑“或”功能。或门电路状态表电路实现逻辑“或”的功能:
5.3双极型晶体管放大电路5.3.1晶体管放大电路的组成和工作原理单管共发射极放大电路的组成V担负着能量控制作用(放大作用)。EB和RB给晶体管发射结提供适当的正向偏置电压UBE和偏置电流IB。EC和RC给晶体管提供适当的管压UCE,使UCE>UBE,以保证管子集电结反向偏置。信号源(es、Rs)提供待放大的交流信号ui。电路中有交流、又有直流,晶体管各电压、电流都是由直流和交流合成的全量。直流量用大写字母大写下标表示。其中IB、IC
、UCE称为静态工作点。交流量用小写字母小写下标表示。如ib、ic
、uce等。全量用小写字母大写下标表示,如iB、iC
、uCE。交流放大电路中电压和电流的符号名称直流分量(静态值)交流分量合成全量的瞬时值瞬时值有效值晶体管基极电流集电极电流发射极电流IBICIEibicieIbIcIeiB(=IB+ib)iC(=IC+ic)iE(=IE+ie)基-射极电压集-射极电压UBEUCEubeuceUbeUceuBE(=UBE+ube)uCE
(=UCE+uce)放大电路输入电压—uiUi—输出电压—uoUo—使用单电源工作原理设置合适静态工作点的必要性5.3.2放大电路的分析放大电路分析静态分析:放大电路没有输入信号时的工作状态动态分析:有输入信号时的工作状态。直流通路画直流通路的原则是:1.电容相当于开路,电感线圈相当于短路(忽略线圈电阻);2.信号源不起作用,按零值处理,只保留其内阻。直流通路是在直流电源作用下直流电流流经的通路交流通路交流通路是在输入交流信号的作用下,交流信号流经的通路。画交流通路的原则:1.容量大的电容(如耦合电容),容抗小,对交流信号可视为短路;2.对直流电压源,一般忽略其内阻,按恒压源处理、即其交流分量为零,相当于短路。放大电路的静态分析估算法直流通路例电路中UCC=12V,RC=4kΩ,RB=300k,RL=6kΩ,=37.5,试求电路的静态工作点。解注意:在分析之初曾假设晶体管处于放大状态,最后还需要用估算的结果进行检验。如果基极电流大于0,说明晶体管没有进入截止区;如果UCE>0.5V则说明晶体管没有进入饱和区;排除了截止、饱和两种情况,即说明晶体管工作于放大区。图解法由上例估算知则直流负载线与特性曲线的交点Q就是电路的静态工作点。作直流负载线由放大电路的动态分析动态分析是在时计算放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等技术参数,动态分析应该用放大电路的交流通路。动态分析微变等效电路法图解法微变等效电路法晶体管的微变等效电路放大电路的微变等效电路把交流通路中的晶体管用其微变等效电路代替,就得到放大电路的微变等效电路。电压放大倍数电压放大倍数是输出电压与输入电压的变化量之比。输入电压
输出电压
则放大电路的电压放大倍数为不接RL时:输入电阻输出电阻输出电阻rO即是戴维南等效内阻例
试求电路的电压放大倍数、输入电阻及输出电阻(已知rbb’=200)。解微变等效电路图解法过Q点作一条斜率为的直线,即得到放大电路的交流负载线。非线性失真如果静态工作点设置不合适,或输入信号幅度过大,将导致晶体管的工作范围超出其特性曲线上的线性区而进入非线性区,从而使输入和输出信号的波形形状不能完全相同(失真),这种情况称为非线性失真。若工作点偏高时,晶体管易进入饱和区,引起饱和失真。
若工作点偏低,晶体管易进入截止区,引起截止失真。最大不失真输出电压5.3.3静态工作点稳定电路静态工作点不但决定了放大电路是否会产生失真,而且还影响着放大电路的电压放大倍数、输入电阻等动态参数。当环境温度升高时,β和ICEO均会增大,而UBE会下降(当IB不变时),最终导致集电极电流IC增大,从而使晶体管的整个输出特性曲线向上平移。分压式偏置放大电路稳定静态工作点的原理直流通路若选取适当的RB1、RB2,使则基极电位与晶体管的参数无关取VB>>UBE,则不受温度影响分压式偏置电路稳定静态工作点的过程可表示如下:静态分析直流通路用戴维南定理来分析动态分析没有旁路电容CE降低了
5.3.4射极输出器静态分析直流通路动态分析交流通路微变等效电路电压放大倍数微变等效电路输入电阻输出电阻用“加压求流”法计算射极输出器的特点:输入、输出电压同相电压放大倍数略小于1输入电阻大输出电阻小例
有一信号源,es=4sintV,Rs=3k。(1)信号源直接带RL=2k的负载,如图a,求输出电压uo。(2)信号源经过射极输出器接RL=2k负载,如图b,求输出电压uo。(设rbe=0.9k)a)b)解(1)信号源直接带负载时信号大部分降在内阻上,信号没有被负载充分利用。(2)经射极输出器接负载时可见,由于射极输出器输入电阻大,信号在内阻上的压降损失很小,信号源的电动势几乎都加在负载上。5.3.5功率放大器功率放大电路的特点1.功率放大电路中的晶体管为使输出功率尽可能大,晶体管的集电极电流、管压降、集电极耗散功率最大时均接近晶体管的极限参数。因此,要特别注意功放管极限参数的选择,以保证管子安全工作。2.功率放大电路的分析方法用图解法分析功放电路的静态和动态工作情况。3.功率放大电路的主要技术指标(1)最大输出功率POM输出功率最大输出功率POM是在电路参数确定的情况下负载上可能获得的最大交流功率。(2)转换效率η功率放大电路的最大输出功率POM和电源所提供的直流功率PE之比称为转换效率。功率放大电路的基本要求:
1)在不失真的前提下尽可能地输出较大的功率。2)具有较高的效率。放大电路有三种工作状态:甲类工作状态乙类工作状态甲乙类工作状态甲类乙类甲乙类双电源的互补对称功率放大电路(OCL电路)当ui正半周时,V1发射结正偏,V1导通,电流iL1经V1流向RL,RL上得到一个正半周的输出电压。此时V2管的发射结处于反向偏置,V2管截止。当ui为负半周时,情况与正半周相反,V1管截止,V2管导通,电流iL2经V2管流向负载RL,在RL上得到一个负半周的输出电压。V1、V2管交替导通,相互补足。电路由两个射极输出器组成,所以它还具有输入电阻高和输出电阻低的特点。由于没有静态偏置,当输入信号ui低于晶体管的死区电压时,V1、V2管都截止,RL上无电流流过,出现一段零值区(),称为交越失真。为了消除交越失真,可用一定的电路建立合适的静态工作点,使两管均工作在临界导通和微导通状态,避开死区段,即工作在甲乙类状态。由于每个管只工作半个周期,故其静态工作点可下移至IC0,V1、V2管的静态功耗约为零,因而使效率提高,并使放大电路有较大的动态范围。一个管的输出电流平均值一个电源提供的功率为双电源共提供的功率为最大效率为复合管当输出功率较大时,难以选配这对不同类型的晶体管,且大功率管的β值均较小。在互补对称功率放大电路中,要求配有一对特性对称的NPN型PNP型功率管。小功率NPN型和PNP型管的配对较容易即复合管的类型与第一个晶体管(即V1)相同单电源的互补对称功率放大电路(OTL电路)在静态时,通过调整RB1的阻值,使K点的电位为EC/2,则电容C2的充电电压。ui的正半周V1管导通,V2管截止,电流由V1管经C2流向负载,同时向C2充电,充电至EC/2。在ui的负半周,V1管截止,V2管导通,已充电至EC/2的C2起着电源的作用,通过V2向负载RL放电。5.4场效应晶体管放大电路5.4.1场效应晶体管放大电路静态工作点的设置及分析自给偏压偏置电路静态时,栅极电流为零,故栅极电位VG为零;源极电位VS=IDRS,所以分压式偏置电路例
已知UDD=20V,RD=RS=10kΩ,RG1=200kΩ,RG2=51kΩ,RG=1MΩ,管子的参数IDSS=4mA,UGS(off)=–4V。试估算电路的静态工作点。解5.4.2场效应晶体管放大电路的动态分析场效应管的微变等效电路gm为场效应管的跨导rDS称为场效应管漏、源极之间的等效电阻。共源极放大电路的动态分析微变等效电路例
图a电路中已知gm=0.8mS,RL=10kΩ。(1)试用微变等效电路法估算放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻;(2)为改善放大电路的工作性能,把电路中的源极电阻(10kΩ)分成两部分,其中(0.5kΩ)不并接旁路电容,(9.5kΩ)并接旁路电容,如图b。求此时的电压放大倍数。a)b)解(1)图a的微变等效电路图b的微变等效电路(2)共漏极放大电路的动态分析微变等效电路。用“加压求流”法求输出电阻例
已知UDD=20V,RS=10kΩ,RG1=1MΩ,RG2=3MΩ,RG=100MΩ,gm=1.8mS,RL=10kΩ。试估算电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。解5.5多级放大电路多级电压放大电路的方框图两个单级放大电路之间的联接方式称为耦合,实现耦合的电路称为耦合电路。耦合方式主要有阻容耦合、变压器耦合、直接耦合、光电耦合等。5.5.1阻容耦合放大电路各级的直流电路互不相通,各级之间静态工作点互不影响,同单级。对n级电压放大电路:例已知UCC=12V,RB1=30kΩ,RB2=15kΩ,R’B1=20kΩ,R’B2=10kΩ,RC2=2.5kΩ,RE1=3kΩ,RE2=2kΩ,RL=5kΩ,C1=C2=C3=5F,CE1=CE2=100F,1=2=40,rbb’=200Ω。求放大电路的静态值和电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。信号源内阻忽略不计。解求静态值:电路的微变等效电路放大电路的频率特性幅频特性相频特性上、下限频率之差为放大电路的通频带BW(又称带宽),即BW=fH
–fL在中频段,由于耦合电容和旁路电容的容量较大(几十至几百μF),对中频段信号来说,其容抗很小,可视为短路。晶体管极间电容容量很小(最多几十pF),对中频段信号的容抗很大,可视作开路。因此,在中频段可以不考虑电容的影响。在低频段,由于信号频率较低,晶体管极间电容更可视作开路而忽略。而耦合电容、旁路电容容抗增大不能忽略,造成电路放大倍数下降。在高频段,由于信号频率较高,耦合电容和旁路电容均可视为短路。而晶体管极间电容容抗减小不能忽略,极间电容上的分流,也造成电路电压放大倍数的下降。5.5.2直接耦合放大电路特殊问题:1.前后级静态工作点相互影响:2.零点漂移问题:例已知:RB1=3.3kΩ,RB2=1105kΩ,RC1=11kΩ,RC2=1kΩ,稳压管的工作电压UZ=4V,β1=β2=50,UCC=24V,试计算各级静态工作点。如果温度升高,使IC1增加1%,试计算静态输出电压Uo的变化。解设静态时UBE1=UBE2=0.6VUCE1=UBE2+UZ=4.6V静态时的输出电压为
当IC1增加1%时
此时输出电压将变为
比原来升高了1V,约升高了7.4%。5.5.3差动放大电路电路两侧元件对称,即V1、V2两管型号和参数均相同,利用对称性原理,抑制零点漂移。共模信号输入两个输入信号大小相等,极性相同,即在共模信号作用下,由于对称性,有所以差动放大电路对共模信号的抑制能力就是对零点漂移的抑制能力。差模信号输入两个信号大小相等而极性相反,即在差模信号作用下,有比较信号输入对任何一组比较信号,总可以分解为一个共模信号和一个差模信号的组合。对于任意输入:ui1,
ui2共模分量:差模分量:典型差动放大电路发射极电阻RE的作用RE有电流负反馈作用,可稳定静态工作点,即有抑制零漂的作用,称为共模反馈电阻。RE越大,对零点漂移抑制的效果越好。RE对共模信号有抑制作用,对差模信号不起作用。发射极负电源EE的作用加入了负电源EE是为了降低发射极电位。可调电位器RP的作用由于电路不可能完全对称,零输入信号时,两个管子的静态值会稍有差别,使输出电压不一定为零。这时可以通过调整电位器RP使两管的静态电流相同,达到双端输出时uo=
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