任务共射极基本放大电路的制作与调试

任务共射极基本放大电路的制作与调试1第1页，课件共94页，创作于2023年2月2.1.1双极型晶体管BECNNP基极发射极集电极NPN型PNP集电极基极发射极BCEPNP型一、结构与符号§2.1半导体三极管2第2页，课件共94页，创作于2023年2月BECNNP基极发射极集电极基区：较薄，掺杂浓度低集电区：面积较大发射区：掺杂浓度较高三极管工艺制作要求:(为了具有放大作用)3第3页，课件共94页，创作于2023年2月BECNNP基极发射极集电极发射结集电结二、类型有PNP型和NPN型；硅管和锗管；大功率管和小功率管；高频管和低频管。4第4页，课件共94页，创作于2023年2月三、半导体三极管的命名和识别方法（1）晶体三极管的命名方法国产晶体三极管的型号命名有五部分组成，第一部分用数字“３”表示三极管，第二部分用字母表示材料和极性，第三部分用字母表示类型，第四部分用数字表示序号，第五部分用字母表示规格。例如，３AX31为PNP型锗材料低频小功率晶体三极管，3DG6B为NPN型硅材料高频小功率晶体三极管。（2）晶体三极管的引脚识别如前所述，晶体三极管具有3只引脚,分别是发射极E、基极B和集电极C,使用中应识别清楚.绝大多数小功率三极管的引脚均按E-B-C的标准顺序排列,并标有标志,如图所示，但也有例外,如某些三极管型号后有后缀“R”,其引脚排列顺序往往是E-C-B。5第5页，课件共94页，创作于2023年2月6第6页，课件共94页，创作于2023年2月四、三极管的连接方式(a)共发射极接法(b)共基极接法(c)共集电极接法7第7页，课件共94页，创作于2023年2月共发射极共集电极共基极输入信号所接电极基极基极发射极输出信号所接电极集电极发射极集电极*判断连接方法：（1）、以交流通路中接“地”的那一个电极命名。（2）、输入信号和输出信号连接哪个电极。8第8页，课件共94页，创作于2023年2月2.1.2晶体管的电流放大作用BECNNPEBRBECIE基区空穴向发射区的扩散可忽略。IBE进入P区的电子少部分与基区的空穴复合，形成电流IBE

，多数扩散到集电结。发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形成发射极电流IE。9第9页，课件共94页，创作于2023年2月BECNNPEBRBECIE集电结反偏，有少子形成的反向电流ICBO。ICBOIC=ICE+ICBOICEIBEICE从基区扩散来的电子作为集电结的少子，漂移进入集电结而被收集，形成ICE。10第10页，课件共94页，创作于2023年2月IB=IBE-ICBOIBEIBBECNNPEBRBECIEICBOICEIC=ICE+ICBO

ICEIBE11第11页，课件共94页，创作于2023年2月ICE与IBE之比称为电流放大倍数要使三极管能放大电流，必须使发射结正偏，集电结反偏。12第12页，课件共94页，创作于2023年2月BECIBIEICNPN型三极管BECIBIEICPNP型三极管13第13页，课件共94页，创作于2023年2月综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。实现这一传输过程的两个条件是：（1）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。（2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。14第14页，课件共94页，创作于2023年2月2.1.3晶体管的共射特性曲线ICmAAVVUCEUBERBIBECEB

实验线路15第15页，课件共94页，创作于2023年2月vCE=0V+-bce共射极放大电路VBBVCCvBEiCiB+-vCE

iB=f(vBE)

vCE=const(2)当vCE≥1V时，vCB=vCE

-vBE>0，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，基区复合减少，同样的vBE下IB减小，特性曲线右移。vCE=0VvCE

1V(1)当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。1.输入特性曲线（以共射极放大电路为例）16第16页，课件共94页，创作于2023年2月(3)输入特性曲线的三个部分①死区

②非线性区③线性区

17第17页，课件共94页，创作于2023年2月饱和区：iC明显受vCE控制的区域，该区域内，一般vCE＜0.7V(硅管)。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。iC=f(vCE)

iB=const2.输出特性曲线输出特性曲线的三个区域:截止区：iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时，vBE小于死区电压，集电结反偏。放大区：iC平行于vCE轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。18第18页，课件共94页，创作于2023年2月输出特性三个区域的特点:放大区：发射结正偏，集电结反偏。即：IC=IB,且IC

=

IB(2)饱和区：发射结正偏，集电结正偏。即：UCEUBE

，

IB>IC，UCE0.3V

(3)截止区：

UBE<死区电压，IB=0，IC=ICEO

0

19第19页，课件共94页，创作于2023年2月2.1.4晶体管的主要参数前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的公共点，称为共射接法，相应地还有共基、共集接法。共射直流电流放大倍数：工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流上的交流信号。基极电流的变化量为IB，相应的集电极电流变化为IC，则交流电流放大倍数为：1.电流放大倍数和

20第20页，课件共94页，创作于2023年2月

(2)集电极发射极间的反向饱和电流ICEO

ICEO=（1+）ICBO

2.极间反向电流ICEO (1)集电极基极间反向饱和电流ICBO

发射极开路时，集电结的反向饱和电流。

即输出特性曲线IB=0那条曲线所对应的Y坐标的数值。ICEO也称为集电极发射极间穿透电流。21第21页，课件共94页，创作于2023年2月(1)集电极最大允许电流ICM(2)集电极最大允许功率损耗PCM

PCM=ICVCE

3.极限参数22第22页，课件共94页，创作于2023年2月(3)反向击穿电压

V(BR)CBO——发射极开路时的集电结反 向击穿电压。V(BR)EBO——集电极开路时发射结的反 向击穿电压。

V(BR)CEO——基极开路时集电极和发射极间的击穿电压。几个击穿电压有如下关系

V(BR)CBO＞V(BR)CEO＞V(BR)EBO23第23页，课件共94页，创作于2023年2月

由PCM、ICM和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。

输出特性曲线上的过损耗区和击穿区24第24页，课件共94页，创作于2023年2月2.1.5放大的概念电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表示，如图：uiuoAu25第25页，课件共94页，创作于2023年2月2.1.6放大电路的性能指标一、电压放大倍数AuUi和Uo分别是输入和输出电压的有效值。二、输入电阻ri放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源取电流。输入电阻是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。AuIi~USUi26第26页，课件共94页，创作于2023年2月三、输出电阻roAu~US放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。~roUS'27第27页，课件共94页，创作于2023年2月如何确定电路的输出电阻ro？步骤：1.所有的电源置零(将独立源置零，保留受控源)。2.加压求流法。UI方法一：计算。28第28页，课件共94页，创作于2023年2月方法二：测量。Uo1.测量开路电压。~roUs'2.测量接入负载后的输出电压。~roUs'RLUo'步骤：3.计算。29第29页，课件共94页，创作于2023年2月四、通频带fAuAum0.7AumfL下限截止频率fH上限截止频率通频带：fbw=fH–fL放大倍数随频率变化曲线30第30页，课件共94页，创作于2023年2月2.1.7符号规定UA大写字母、大写下标，表示直流量。uA小写字母、大写下标，表示全量。ua小写字母、小写下标，表示交流分量。uAua全量交流分量tUA直流分量31第31页，课件共94页，创作于2023年2月基本共射放大电路的工作原理三极管放大电路有三种形式共射放大器共基放大器共集放大器以共射放大器为例讲解工作原理32第32页，课件共94页，创作于2023年2月2.1.8共射放大电路的基本组成放大元件iC=iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。uiuo输入输出？参考点RB+ECEBRCC1C2T33第33页，课件共94页，创作于2023年2月放大元件iC=iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。uiuo输入输出？参考点RB+ECEBRCC1C2T34第34页，课件共94页，创作于2023年2月集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。RB+ECEBRCC1C2T35第35页，课件共94页，创作于2023年2月集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。RB+ECEBRCC1C2T36第36页，课件共94页，创作于2023年2月使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。基极电源与基极电阻RB+ECEBRCC1C2T37第37页，课件共94页，创作于2023年2月耦合电容隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。RB+ECEBRCC1C2T38第38页，课件共94页，创作于2023年2月可以省去电路改进：采用单电源供电RB+ECEBRCC1C2T39第39页，课件共94页，创作于2023年2月单电源供电电路+ECRCC1C2TRB40第40页，课件共94页，创作于2023年2月2.1.9基本共射放大电路的工作原理及波形分析ui=0时由于电源的存在IB0IC0IBQICQIEQ=IBQ+ICQ一、静态工作点RB+ECRCC1C2T41第41页，课件共94页，创作于2023年2月IBQICQUBEQUCEQ(ICQ,UCEQ)(IBQ,UBEQ)RB+ECRCC1C2T42第42页，课件共94页，创作于2023年2月(IBQ,UBEQ)和(ICQ,UCEQ

)分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ43第43页，课件共94页，创作于2023年2月IBUBEQICUCEuCE怎么变化？假设uBE有一微小的变化ibtibtictuit44第44页，课件共94页，创作于2023年2月uCE的变化沿一条直线uce相位如何？uce与ui反相！ICUCEictucet45第45页，课件共94页，创作于2023年2月各点波形RB+ECRCC1C2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiB46第46页，课件共94页，创作于2023年2月实现放大的条件1.晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。2.正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。3.输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。4.输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容滤波只输出交流信号。47第47页，课件共94页，创作于2023年2月放大电路的分析方法放大电路分析静态分析动态分析估算法图解法微变等效电路法图解法计算机仿真48第48页，课件共94页，创作于2023年2月2.1.9直流通道和交流通道放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。交流通道：只考虑交流信号的分电路。直流通道：只考虑直流信号的分电路。信号的不同分量可以分别在不同的通道分析。49第49页，课件共94页，创作于2023年2月例：对直流信号（只有+EC）开路开路RB+ECRCC1C2T直流通道RB+ECRC50第50页，课件共94页，创作于2023年2月对交流信号(输入信号ui)短路短路置零RB+ECRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路51第51页，课件共94页，创作于2023年2月一、直流负载线ICUCEUCE~IC满足什么关系？1.三极管的输出特性。2.UCE=EC–ICRC。ICUCEECQ直流负载线与输出特性的交点就是Q点IB直流通道RB+ECRC2.1.10图解法1、直流负载线和交流负载线52第52页，课件共94页，创作于2023年2月二、交流负载线ic其中：uceRBRCRLuiuo交流通路53第53页，课件共94页，创作于2023年2月iC和uCE是全量，与交流量ic和uce有如下关系所以：即：交流信号的变化沿着斜率为：的直线。这条直线通过Q点，称为交流负载线。54第54页，课件共94页，创作于2023年2月交流负载线的作法ICUCEECQIB过Q点作一条直线，斜率为：交流负载线55第55页，课件共94页，创作于2023年2月2.1.11等效电路法1）静态分析一、估算法（1）根据直流通道估算IBIBUBERB称为偏置电阻，IB称为偏置电流。+EC直流通道RBRC56第56页，课件共94页，创作于2023年2月（2）根据直流通道估算UCE、IBICUCE直流通道RBRC57第57页，课件共94页，创作于2023年2月二、图解法先估算IB，然后在输出特性曲线上作出直流负载线，与IB对应的输出特性曲线与直流负载线的交点就是Q点。ICUCEQEC58第58页，课件共94页，创作于2023年2月例：用估算法计算静态工作点。已知：EC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。解：请注意电路中IB和IC的数量级。59第59页，课件共94页，创作于2023年2月2）动态分析一、三极管的微变等效电路1.输入回路iBuBE当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。uBEiB对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻rbe。rbe的量级从几百欧到几千欧。对于小功率三极管：60第60页，课件共94页，创作于2023年2月2.输出回路iCuCE所以：(1)输出端相当于一个受ib控制的电流源。近似平行(2)考虑uCE对iC的影响，输出端还要并联一个大电阻rce。rce的含义iCuCE61第61页，课件共94页，创作于2023年2月ubeibuceicubeuceicrce很大，一般忽略。3.三极管的微变等效电路rbeibibrcerbeibibbce等效cbe62第62页，课件共94页，创作于2023年2月二、放大电路的微变等效电路将交流通道中的三极管用微变等效电路代替:交流通路RBRCRLuiuouirbeibibiiicuoRBRCRL63第63页，课件共94页，创作于2023年2月三、电压放大倍数的计算特点：负载电阻越小，放大倍数越小。rbeRBRCRL64第64页，课件共94页，创作于2023年2月四、输入电阻的计算对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。输入电阻的定义：是动态电阻。rbeRBRCRL电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。65第65页，课件共94页，创作于2023年2月五、输出电阻的计算对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维南等效，戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。计算输出电阻的方法：(1)所有电源置零，然后计算电阻（对有受控源的电路不适用）。(2)所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。66第66页，课件共94页，创作于2023年2月所以：用加压求流法求输出电阻：rbeRBRC0067第67页，课件共94页，创作于2023年2月2.1.12失真分析在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生非线性失真。为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，造成非线性失真。68第68页，课件共94页，创作于2023年2月iCuCEuo可输出的最大不失真信号选择静态工作点ib69第69页，课件共94页，创作于2023年2月iCuCEuo1.Q点过低，信号进入截止区放大电路产生截止失真输出波形输入波形ib70第70页，课件共94页，创作于2023年2月iCuCE2.Q点过高，信号进入饱和区放大电路产生饱和失真ib输入波形uo输出波形71第71页，课件共94页，创作于2023年2月静态工作点的稳定为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由UBE、

和ICEO决定，这三个参数随温度而变化，温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。TUBEICEOQ72第72页，课件共94页，创作于2023年2月一、温度对UBE的影响iBuBE25ºC50ºCTUBEIBIC73第73页，课件共94页，创作于2023年2月二、温度对

值及ICEO的影响T、ICEOICiCuCEQQ´总的效果是：温度上升时，输出特性曲线上移，造成Q点上移。74第74页，课件共94页，创作于2023年2月小结：TIC固定偏置电路的Q点是不稳定的。Q点不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，从而导致失真。为此，需要改进偏置电路，当温度升高、IC增加时，能够自动减少IB，从而抑制Q点的变化。保持Q点基本稳定。常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。电路见下页。75第75页，课件共94页，创作于2023年2月分压式偏置电路：RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo一、静态分析I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2直流通路76第76页，课件共94页，创作于2023年2月I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2直流通路77第77页，课件共94页，创作于2023年2月可以认为与温度无关。似乎I2越大越好，但是RB1、RB2太小，将增加损耗，降低输入电阻。因此一般取几十k。I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2直流通路78第78页，课件共94页，创作于2023年2月TUBEIBICUEIC本电路稳压的过程实际是由于加了RE形成了负反馈过程I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE279第79页，课件共94页，创作于2023年2月二、动态分析+ECuoRB1RCC1C2RB2CERERLuirbeRCRLR'B微变等效电路uoRB1RCRLuiRB2交流通路80第80页，课件共94页，创作于2023年2月CE的作用：交流通路中，CE将RE短路，RE对交流不起作用，放大倍数不受影响。问题1：如果去掉CE，放大倍数怎样？I1I2IBRB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo81第81页，课件共94页，创作于2023年2月去掉CE后的交流通路和微变等效电路：rbeRCRLRER'BRB1RCRLuiuoRB2RE82第82页，课件共94页，创作于2023年2月RB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2问题2：如果电路如下图所示，如何分析？83第83页，课件共94页，创作于2023年2月I1I2IBRB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2静态分析：直流通路84第84页，课件共94页，创作于2023年2月RB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2动态分析：交流通路RB1RCRLuiuoRB2RE185第85页，课件共94页，创作于2023年2月交流通路：RB1RCRLuiuoRB2RE1微变等效电路：rbeRCRLRE1R'B86第86页，课件共94页，创作于2023年2月问题：Au和Aus的关系如何？定义：放大电路RLRS87第87页，课件共94页，创作于2023年2月单元实训2-1共射极基本放大电路的制作与调试

学习目标：1了解三极管的基本知识；2理解扩音器前置放大电路的组成和放大原理；3会检测三极管的质量、极性和类型；4能判别三极管的工作状态；5会制作扩音器前置放大电路；6能分析扩音器前置共射放大电路静态和动态特性；7能测量扩音器前置共射放大电路中三极管的各极静态电压；8能测量扩音器前置共射放大电路交流输入、输出电压波形。工作任务：1判别三极管的质量、极性、类型和工作状态；2仿真电路并选取元件3制作扩音器前置共射放大电路；4测量扩音器前置共射极放大电路中三极管的静态电压并分析状态；5测量扩音器前置共射极放大电路中交流输入、输出电压波形并作比较。学时数：2学时88第88页，课件共94页，创作于2023年2月一、电子电路

如图所示单电源供电电路，其中Rb由47KΩ电阻与47KΩ电位器RP相串联构成，RC=1KΩ，RL=1KΩ，C1=10μF/50V，C2=10μF，V是标识型号为3DG201A（或2N3394）的二极管。89第89页，课件共94页，创作于2023年2月二、仪器仪表工具0～30V双路直流稳压电源1台，双踪示波器一台，万用表1块，镊子1把。三、测试步骤1、共射放大电路静态工作点的测量

（1）按上述制作步骤接好如图所示的电路并复查，通电检测。（2）不接μi接入VCC=12V，用万用表测量三极管的静态工作点。（3）测量UBE，并记录：UBE=

V

（4）调节Rb(Rp),观察UBE有无明显变化，并记录UBE

（有/无）明显变化明显变化。IB=VCC-VBE/RB可知IB=

（有/无）明显变化。（5）调节RB（RP）观察UCE有无明显变化，并记录：UCE

（有/无）明显变化，由IC=VCC-VBE/RB可知，此时IC应

（有/无）明显变化。显然，在放大区IC实际上主要受

（IB/UCE）控制。此时，三极管的发射结

偏，集电极

偏，工作在

区调节RB（RP），使UCE=6V。90第90页，课件共94页，创作于2023年2月（6）从测试