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1、1,第二章 晶体三极管及基本放大电路,晶体三极管是具有放大作用的半导体器件，由三极管组成的放大电路广泛应用于各种电子设备中，例如收音机、扩音机、测量仪器及自动控制装置等。本章介绍三极管应用的必备知识及由它构成的基本放大电路的工作原理和一般分析方法。, 晶体三极管, 三极管基本放大电路, 放大电路的分析方法, 静态工作点稳定的放大电路, 多级放大电路, 本章小结,2,第一节 晶体三极管 晶体三极管是一种利用输入电流控制输出电流的电流控制型器件，它由两个PN结构成，在电路中主要作为放大和开关元件使用。 一、结构与分类 1外形 近年来生产的小、中功率管多采用硅酮塑料封装；大功率三极管多采用金属封装，
2、通常做成扁平形状并有螺钉安装孔，有的大功率管制成螺栓形状。,塑料封装小功率管 塑料封装中功率管 金属封装小功率管 金属封装大功率管,3,2.结构 三极管的核心是两个互相联系的PN结，按两个PN结的组合方式不同，可分为NPN型和PNP型两类。 PNP型三极管 NPN型三极管 三极管内部有发射区、基区和集电区，引出电极分别为发射极e、基极b、集电极c。发射区与基区之间的PN结称为发射结，集电区与基区之间的PN结称为集电结。,4,3.分类 三极管的种类很多，通常按以下方法进行分类： 按半导体制造材料可分为：硅管和锗管。硅管受温度影响较小、工作稳定，因此在自动控制设备中常用硅管。 按三极管内部基本结构
3、可分为：NPN型和PNP型两类。目前我国制造的硅管多为NPN型(也有少量PNP型)，锗管多为PNP型。 按工作频率可分为：高频管和低频管。工作频率高于3MHz为高频管，工作频率在3MHz以下为低频管。 按功率可分为：小功率管和大功率管。耗散功率小于1W为小功率管，耗散功率大于1W为大功率管。 按用途可分为：普通放大三极管和开关三极管等。,5,二、三极管的电流放大作用 1三极管放大条件 要使三极管能够正常放大信号，发射结应加正向电压，集电结应加反向电压。 NPN管偏置电路 PNP管偏置电路 电源VCC通过偏置电阻Rb为发射结提供正向偏置，RC阻值小于Rb阻值，所以集电结处于反向偏置。,6,2三极
4、管的电流放大作用 三极管各电极电流关系的测量电路 三极管电流分配关系：IE=IC+IB 三极管电流放大倍数： = IC /IB 当IB有一微小变化，就能引起IC较大的变化，这种现象称为三极管的电流放大作用。,7,在实际放大电路中，除了共发射极联接方式外，还有共集电极和共基极联接方式。 共发射极接法 共基极接法 共集电极接法,8,三、三极管的特性曲线 1输人特性曲线 输人特性曲线是反映三极管输人回路电压和电流关系的曲线，它是在输出电压VCE为定值时，iB与vBE对应关系的曲线。, 当输入电压vBE较小时，基极电流iB很小，通常近似为零。 当vBE大于三极管的死区电压vth后，iC开始上升。 三极
5、管正常导通时，硅管VBE约为0.7V，锗管约为0.3V，此时的VBE值称为三极管工作时的发射结正向压降。,输人特性曲线,9,2输出特性曲线 输出特性曲线是反映三极管输出回路电压与电流关系的曲线，是指基极电流IB为某一定值时，集电极电流IC与集电极电压VCE对应关系的曲线。 截止区 习惯把IB=0曲线以下的区域称为截止区，三极管处于截止状态，相当于三极管内部各极开路。在截止区，三极管发射结反偏或零偏，集电结反偏。,放大区 它是三极管发射结正偏、集电结反偏时的工作区域。最主要特点是IC受IB控制，具有电流放大作用。 饱和区 当VCE小于VBE时，三极管的发射结和集电结都处于正偏，此时IC已不再受I
6、B控制。此时管子的集电极发射极间呈现低电阻，相当于开关闭合。,输出特性曲线,10,四、三极管器件手册的使用 三极管的类型非常多，从晶体管手册可以查找到三极管的型号，主要用途、主要参数和器件外形等，这些技术资料是正确使用三极管的依据。,1三极管型号 国产三极管的型号由五部分组成。 第一部分是数字“3”，表示三极管。 第二部分是用拼音字母表示管子的材料和极性。 APNP锗材料，BNPN锗材料， CPNP硅材料，DNPN硅材料。 第三部分是用拼音字母表示管子的类型。 X低频小功率管，G 高频小功率管， D低频大功率管，A 高频大功率管。 第四部分用数字表示器件的序号。 第五部分用拼音字母表示规格号。
7、,三极管型号的读识,三极管 NP锗材料 高频小功率 序号 规格号,11,2三极管的主要参数 （1）直流参数 反映三极管在直流状态下的特性。 直流电流放大系数hFE 用于表征管子IC与IB的分配比例。 集基反向饱和电流ICBO 它是指三极管发射极开路时，流过集电结的反向漏电电流。ICBO大的三极管工作的稳定性较差。 ICBO测量电路 ICEO测量电路 集射反向饱和电流ICEO 它是指三极管的基极开路，集电极与发射极之间加上一定电压时的集电极电流。ICEO是ICBO的(1+)倍，所以它受温度影响不可忽视。,12,（2）交流参数 是反映三极管交流特性的主要指标。 交流电流放大倍数hfe 通常也写为，
8、用于表征管子对交流信号的电流放大能力。 共发射极特征频率fT 三极管的值下降到1时，所对应的信号频率称为共发射极特征频率，它是表征三极管高频特性的重要参数。 （3）极限参数 三极管有使用极限值，如果超出范围则无法保证管子正常工作。 集电极最大允许电流ICM 若三极管的工作电流超过ICM，其值将下降到正常值的2/3以下。 集电极最大允许耗散功率PCM 它是三极管的最大允许平均功率。 集射反向击穿电压V（BR）CEO 它是基极开路时，加在集电极和发射极之间的最大允许电压。若管子的VCE超过V（BR）CEO，会引起电击穿导致管子损坏。,13,五、三极管引脚与管型的判别 （1）先确定b极 （2）判断e
9、极、c极,确定b极,判断e极、c极,14,第二节 三极管基本放大电路 一、基本放大电路的构成 1.电路元件作用 共发射极基本放大电路由三极管、电阻和电容所组成。 V晶体三极管，起电流放大作用 +VCC直流供电电源 Rb基极偏置电阻 C1输入耦合电容 C2输出耦合电容 RC集电极负载电阻 2.放大电路的电压、电流符号规定 共发射极基本放大电路 直流分量用大写字母和大写下标表示，如IB、IC、IE、VBE、VCE。 交流信号用小写字母和小写下标表示，如ib、ic、ie、vbe、vce。 交流和直流叠加信号用小写字母和大写下标表示，如iB、iC、iE、vBE、vCE。,15,3三种基本放大电路的比较
10、 共集电极放大电路 共基极放大电路 （1）共发射极放大电路的电压、电流、功率放大倍数都较大，所以应用在多级放大器的中间级。 （2）共集电极放大电路只有电流放大作用，无电压放大作用，它的输入电阻大，输出电阻小，常用作实现阻抗匹配或作为缓冲电路来使用，也可作为多级放大器的输入级和输出级。 （3）共基极放大电路主要是频率特性好，所以多用作高频放大器、高频振荡器及宽频带放大器。,16,静态工作点对波形影响实验电路,二、放大电路的静态工作点,未设置静态工作点情况 设置静态工作点情况,输入电流波形失真 输入电流波形正常,17,三、放大原理 输入交流信号vi通过电容C1的耦合送到三极管的基极和发射极。交流信
11、号vi与直流偏压VBEQ叠加的vBE波形如图（b），基极电流iB产生相应的变化，波形如图（c）所示。 电流iB经放大后获得对应的集电极电流iC，如图（d）所示。集射极电压vCE波形与输出电流iC变化情况相反，如图（e）所示。 vCE经耦合电容C2隔离直流成分，输出的只是放大信号的交流成分vo，波形如图（f）所示。,放大电路的电压和电流波形,18,第三节 放大电路的分析方法 一、主要性能指标 1放大倍数 电压放大倍数 电 压 增 益 Gv=20lgAv (dB) 电流放大倍数 电 流 增 益 G=20lgAi (dB) 功率放大倍数 功 率 增 益 Gp=10lgAp（dB）,2.输入电阻和输出
12、电阻 输入电阻 输出电阻,19,二、估算分析法 估算分析法是利用电路中已知参数，通过数学方程式近似计算来分析放大电路。常用来估算小信号放大器的静态工作点和放大倍数、输入电阻、输出电阻等。 1估算静态工作点 （1）画出直流通路 电容对直流电相当于开路，因此画直流通路时把电容支路断开即可。 基本放大电路 基本放大电路的直流通路,20,（2）根据直流通路得出以下计算公式 略去VBEQ的影响不计，即 根据三极管的电流放大特性可得 ICQ=IBQ 输出回路直流通路可得出以下公式 VCEQ=VCC-ICQRC,放大器的直流通路,21,2.估算交流参数 （1）画交流通路 把容量较大的电容及直流电源简化为一条
13、短路线。 三极管输入电阻 rbe300+（1+） 放大器输入电阻 ri=Rb/rbe rbe 放大器输出电阻 ro=Rc/rceRc 电压放大倍数 vi= ii（Rb/rbe）ib rbe vo= - ic（RC/ RL） Av = vo/ vi= - (RC/ RL)/ rbe 放大器的交流通路,22,三、图解分析法 1.图解法分析静态工作点 （1）计算IBQ， （2）根据VCEQ=VCC-ICQRC 作直流负载线 （3）确定Q点，直流负载线与IBQ=40A的输出曲线的交点,放大电路 输出等效电路 图解分析,23,输入特性曲线 输出特性曲线,2.图解法分析动态工作情况 （1）根据vi在输入特性曲线上画ib波形； （2）在输出特性曲线上作交流负载线； （3）在输出特性曲线上，根据ib波形画输出电压vCE和输出电流iC波形； （4）分析放大倍数。,24,四、放大波形的失真与消除 放大电路的静态工作点设置不合适，将导致放大输出的波形产生失真。 1.饱和失真 若偏置电阻Rb偏小，基极电流IBQ就较大，由示波器观察到的输出电压vo波形就会产生饱和失真。 （a）实验电路 （b）饱和失真波形 （c）图解分析 产生饱和失真的原因是：IBQ偏大时，静态工作点偏高，当输入信号正半周幅度较大时管子进入饱和区，iB增
