模拟电路与项目训练 课件 项目2 模拟光耦电路的分析与制作

《模拟电路分析与实践》-系列微课三极管的结构和分类目录三极管的结构与符号01三极管的分类02三极管的结构与符号NNP发射极E基极B集电极C发射结集电结—

基区—发射区—集电区NPN型PPNEBCPNP型ECBECB箭头方向表示：发射结正向偏置时的发射极电流的实际方向。1、晶体三极管的结构与符号晶体管有3个导电区:发射区——发射载流子的区域;基区——控制载流子传输的区域;集电区——收集载流子的区域。3个电极：发射极e、基极b、集电极c2个PN结：be区交界面－－发射结cb区交界面－－集电结2、组成三极管的结构与符号NNP发射极E基极B集电极C发射结集电结—

基区—发射区—集电区3、结构特点三极管的结构与符号基极BNNP发射极E集电极C3)集电结面积大基区：较薄，掺杂浓度低发射区：掺杂浓度较高集电区：面积较大1)发射区杂质浓度高2)基区杂质浓度低、很薄分类三极管的分类按材料分硅三极管锗三极管按结构分点接触型面接触型平面型砷化镓三极管按工作频率分低频管按用途分放大管开关管高频管按功率分大功率管中功率管小功率管按封装形式分塑封金属封谢谢《模拟电路分析与实践》-系列微课《模拟电路分析与实践》-系列微课三极管电流分配关系和电流放大作用目录三极管的电流分配关系01三极管的电流放大作用02三极管的三种工作状态03三极管的电流分配关系共发射极电路基极偏置电阻

基极偏置电源

集电极回路基极回路集电极电阻

集电极电源

三极管的电流分配关系

改变可变电阻RB的阻值，使基极电流IB为不同的值，测出相应的集电极电流IC和发射极电流IE。IB/mA00.020.040.060.080.10IC/mA0.0010.701.502.303.103.95IE/mA0.0010.721.542.363.184.05（1）结论三极管的电流分配关系（2）IB/mA00.040.060.080.10IC/mA0.0011.502.303.103.95IE/mA0.0011.542.363.184.050.020.700.72共发射极直流电流放大系数

IB/mA00.020.040.060.080.10IC/mA0.0010.701.502.303.103.95IE/mA0.0010.721.542.363.184.05共发射极交流电流放大系数

要使NPN三极管能起正常的放大作用，发射结必须加正向偏置，集电结必须加反向偏置。三极管的电流分配关系（3）三极管的电流分配关系当IB有微小变化的时候，能引起IC较大的变化，这就是三极管实现放大作用的实质，通过改变基极电流的大小，达到控制IC的目的。三极管的三种工作状态

三极管放大的内部条件基区：较薄，掺杂浓度低集电区：面积较大发射区：掺杂浓度最高三极管的三种工作状态

三极管放大的外部条件：发射结正偏、集电结反偏。VC>VB>VEBECIBIEICBECIBIEICVE>VB>VC三极管的三种工作状态三极管饱和导通条件：发射结正偏、集电结正偏（或零偏）BECIBIEICVB>VCVB>VEUCES

0.3V三极管的三种工作状态

三极管截止条件：发射结反偏（或零偏）、集电结反偏BECIBIEICVB<VCVB<VE三极管电流分配关系例：测量三极管三个电极对地电位如图所示，试判断三极管的工作状态。

放大截止饱和谢谢《模拟电路分析与实践》-系列微课《模拟电路分析与实践》-系列微课三极管的特性曲线和主要参数目录共射极接法的输入特性01共射极接法的输出特性02三极管的主要参数03共射极接法的输入特性RCVCCiBIERB+uBE

+uCE

VBBCEBiC+

+

导通电压UBE（on）Si管:

0.6

0.8VGe管:

0.2

0.3V取0.7V取0.2V

输入特性曲线O输入回路输出回路与二极管特性相似共射极接法的输出特性三极管的输出特性iC

/mAuCE

/VO24684321IB=020µA40µA60µA80µA100µA1、饱和区发射结正偏、集电结正偏。三极管失去了基极电流对集电极电流的控制作用，这时，iC与iB无关，iC≠βiB。此时所对应的uCE的值称为饱和压降uCES（硅管饱和压降uCES

为0.3V，锗管0.1V）。共射极接法的输出特性2、放大区发射结正偏,集电结反偏。iB>0以上，uCE>1V以右曲线平坦区，iC随着iB的变化而变化，iC＝βiB，iC几乎与uCE而无关。共射极接法的输出特性3、截止区三极管的发射结小于它的死区电压或反偏、集电结反偏iB=0时,iC＝0，集电极与发射极之间相当于一个开关的断开状态.共射极接法的输出特性在实际分析中，常把以上三种不同的工作区域又称为三种工作状态：放大状态饱和状态截止状态共射极接法的输出特性例题：测得工作在放大状态中晶体管三个电极电位：V1=3.5V，V2=2.8V，V3=12V，试判断管型、各电极及所用材料。共射极接法的输出特性ECB三极管的主要参数三极管主要参数

1）电流放大系数－－表征三极管放大能力

（2）共发射极直流电流放大系数β在放大区中间，β＝β2）极限参数

（3）集电极最大允许功率损耗PCM。当三极管工作时，管子两端电压为UCE，集电极电流为IC，因此集电极损耗的功率为（1）

集电极最大允许电流ICM，当IC＞ICM管子的β下降（2）UBR(CEO)——B开路时，C-E间的反向击穿电压。（1）共发射极交流电流放大系数β三极管的安全工作区

iC＜ICM

uＣE＜UBR(CEO)

PC＜PCM三极管的主要参数谢谢《模拟电路分析与实践》-系列微课三极管的三种组态《模拟电路分析与实践》-系列微课目录组态的概述01组态的举例02组态的概述共发射极

什么是三极管的组态？UiUoUiUiUoUobbbccceee共集电极共基极三极管对信号实现放大作用时在电路中的三种不同的连接方式，即为三种组态。组态的举例

共集电极组态UiUobceRLRcRbC1C2UiUobceRLReC1C2+VCCRb

共发射极组态例1例2+VCC交流情况怎么处理？谢谢《模拟电路分析与实践》-系列微课共射放大电路的组成《模拟电路分析与实践》-系列微课目录电路基本组成及各元件作用01电路的符号规定02电路基本组成及各元件作用

发射结正偏UiUobceRLRcRbC1C2VBBVCC

，集电结反偏。

放大使发射结正偏，并提供适当静态IB和UBE。VCC电源为电路提供能量,并使集电结反偏;RC电阻将变化的电流转化为变化的电压。

共射放大电路

条件：UiUobceRLRcRbC1C2VBBVCCUiUobceRLRbC1C2+VCCRc电路基本组成及各元件作用UiUobceRLRbC1C2+VCCRc共射放大电路的习惯画法耦合电容：电解电容，有极性，大小为1uF~47uF电容隔直通交：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。电路基本组成及各元件作用电路符号规定

t

IB0ibtiBtiB=+ib

IB

Ib

Ibm直流分量交流分量

IBib总变化量有效值最大值谢谢《模拟电路分析与实践》-系列微课共射放大电路的静态分析《模拟电路分析与实践》-系列微课静态分析目录静态分析概述01

共射放大电路的直流通路02静态工作点的分析计算03静态分析概述Ui=0UO=0

交流和直流分开讨论

什么是静态分析呢？就是分析未加输入信号时的工作状态。静态分析放大电路直流通路此时电路中只存在直流分量。共射放大电路UiUobceRLRbC1C2+VCCRc的直流通路=0画直流通路原则:电容开路电感短路

为什么？静态工作点的分析计算bceRbRc共射放大电路直流通路+VCCIBIC静态工作点的分析计算bceRbRc+VCCIBICQuBE/ViB/

AUBEQIBQuCE/ViC/mAQUCEQICQ静态工作点的分析计算bceRbRc+VCC硅管=0.6～0.8V，取0.7VIBICQ≈锗管UBEQ=0.1～0.3V，取0.3VUBEQIBQ静态工作点的分析计算bceRbRc+VCCIBICQuBE/ViB/

AUBEQIBQuCE/ViC/mAQUCEQICQVCC斜率直流负载线静态工作点的分析计算bceRbRc+VCCIBICUiC1Uo例如图电路，已知VCC=12V,RB=300KΩ,RC=3KΩ,β=60。估算静态工作点Q，可忽略UBEQ。≈解C2谢谢《模拟电路分析与实践》-系列微课《模拟电路分析与实践》-系列微课共射放大电路的动态分析动态分析目录动态分析概述01

放大电路主要性能指标02

共射电路的动态分析计算03动态分析概述Ui=0UO放大电路直流通路静态分析交流分量动态分析直流分量交流通路就是分析加了输入信号时的工作状态。直流通路=0交流通路动态分析概述UiUobceRLRbC1C2+VCCRc画交流通路原则:电容短路直流电源短路UobceRLRbRcUi微变等效自行分析放大电路主要性能指标UiUO有源线性四端网络放大倍数输入电阻输出电阻1234rsUsiiRLiO电压放大倍数电流放大倍数功率放大倍数

工程上常用分贝(dB)表示

电压增益电流增益功率增益放大电路主要性能指标UiUO有源线性四端网络放大倍数输入电阻输出电阻1234rsUsiiRLiOriroUs共射电路的动态性能分析计算放大倍数输入电阻输出电阻UiUobceRLRbC1C2+VCCRc共射放大电路实验法共射电路的动态性能分析计算放大倍数输入电阻输出电阻UiUobceRLRbC1C2+VCCRc共射放大电路rsri=共射电路的动态性能分析计算输出电阻UiUobceRLRbC1C2+VCCRc共射放大电路roUsUocUoL=Uoc谢谢《模拟电路分析与实践》-系列微课

分压式共射偏置电路的分析《模拟电路分析与实践》-系列微课目录

分压式共射电路静态分析01

分压式共射电路动态分析02分压式共射电路静态分析UobceRLRbC1C2RcUi+VCCRb1Rb2ReI1I2IB选I2IB

I1

I2VB稳定

UBE=VB-VETUBEICICVE分压式=（5~10）

稳定Q点IEIB分压式共射电路静态分析UobceRLRbC1C2RcUi+VCCRb1Rb2ReUCEQ=VCC-ICRC-IERe静态分析VE=

VB-UBEQ分压式共射电路动态分析UoRLRbC1C2RcUi+VCCRb1Rb2ReUobceRLRcUiRb1Rb2ReiBiCuCE谢谢《模拟电路分析与实践》-系列微课图解分析法《模拟电路分析与实践》-系列微课图解分析法目录静态图解法01动态图解法02失真图解法03静态图解法QuBE/ViB/

AVCCVCC/RBUBEQIBQuCE/ViC/mAVCCVCC/RCUCEQICQUobceRLRbC1C2RcuBE=VCC

iBRBuCE=VCC

iC

RC+VCCUiQ动态图解法uiiBiCuCEuouo比ui幅度放大且相位相反RbC1C2RLRc+VCCiBuBEuiicibiCuCEuOibQQbeiBuBEiCRcuCE=VCC

iC

RCuCE=VCC

（ICQ

+ic）RCuCE=UCEQ

icRCuO=

icRCuCE=UCEQ

icRL'uO=

icRL'交流负载线失真图解法uBE/ViBuCEiC

“Q”过低NPN管

顶部失真Q

引起截止失真IBQICQQtuBE/VuiiBtibiCticuCEtuce：

为截止失真PNP管：底部失真为截止失真失真图解法uCEiCtiCtuCEICSV’CC“Q”过高NPN管

底部失真：

为饱和失真PNP管：顶部失真为饱和失真引起饱和失真截止失真和饱和失真统称“非线性失真”Q谢谢《模拟电路分析与实践》-系列微课共集电极电路和共基极电路《模拟电路分析与实践》-系列微课共集共基目录共集电极电路01共基极电路02三种组态电路比较03共集电极电路UobceRLRbC1C2Ui+VCCReIB静态分析IBQ共集电极电路动态分析+VCCUobceRLUiRbReUobceRLRbC1C2UiReI交流通路iBiCVE共集电极电路UobceRLRbC1C2Ui+VCCReIB电路特点输出电阻小输入电阻大2、电压放大倍数≈1，略小于11、3、：放在多级放大器的输入端，提高整个放大器的输入电阻。放在多级放大器的输出端，减小整个放大器的输出电阻。放在两级之间，起缓冲作用。电压跟随器射级输出器共基极电路UoRLRb1C1UiReRb2CbC2+VCCRc静态分析bceRc+VCCReRb1Rb2共基极电路UoRLRb1C1UiReIRb2CbC2+VCCRc动态分析UoRLUiReRc三种组态电路比较电压增益输入电阻输出电阻大大1高中低高低高相位反相同相同相谢谢《模拟电路分析与实践》-系列微课多级放大电路及其频率特性《模拟电路分析与实践》-系列微课多级放大电路及其频率特性目录

多级放大电路耦合方式01

多级放大电路性能指标02

多级放大电路频率特性03多级放大电路耦合方式Ui