《第2章晶体管及其放大电路培训教材》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第2章晶体管及其放大电路培训教材（159页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,2.1 晶体管,2.2 放大的概念及放大电路的性能指标,2.3 共发射极放大电路的组成及工作原理,2.4 放大电路的图解分析法,2.5 放大电路的微变等效电路分析法,2.6 分压式稳定静态工作点电路,2.7 共集电极放大电路,2.8 共基极放大电路,2.9 组合单元放大电路,小结,第2章 晶体管及其基本放大电路,2.1晶体管,2.1.1 晶体三极管,2.1.2 晶体三极管的特性曲线,2.1.3 晶体三极管的主要参数,(Semiconductor Transistor),2.1.1 晶体三极管,一、结构、符号和分类,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,
2、emitter,base,collector,NPN 型,PNP 型,二、电流放大原理,1. 三极管放大的条件,内部 条件,发射区掺杂浓度高,基区薄且掺杂浓度低,集电结面积大,外部 条件,发射结正偏 集电结反偏,2. 满足放大条件的三种电路,共发射极,共集电极,共基极,3. 三极管内部载流子的传输过程,1) 发射区向基区注入多子电子， 形成发射极电流 IE。,I CN,多数向 BC 结方向扩散形成 ICN。,IE,少数与空穴复合，形成 IBN 。,I BN,基区空 穴来源,基极电源提供(IB),集电区少子漂移(ICBO),I CBO,IB,IBN IB + ICBO,即：,IB = IBN I
3、CBO,2)电子到达基区后,(基区空穴运动因浓度低而忽略),I CN,IE,I BN,I CBO,IB,3) 集电区收集扩散过 来的载流子形成集 电极电流 IC,IC,I C = ICN + ICBO,4. 三极管的电流分配关系,当管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、集电结面积等确定，故电流的比例关系确定，即：,IB = I BN ICBO,IC = ICN + ICBO,穿透电流,IE = IC + IB,2.1.2 晶体三极管的特性曲线,一、输入特性,输入 回路,输出 回路,与二极管特性相似,特性基本重合(电流分配关系确定),特性右移(因集电结开始吸引电子),导通电压 UBE(on),
4、硅管： (0.6 0.8) V,锗管： (0.2 0.3) V,取 0.7 V,取 0.2 V,二、输出特性,截止区： IB 0 IC = ICEO 0 条件：两个结反偏,截止区,ICEO,2. 放大区：,放大区,截止区,条件： 发射结正偏 集电结反偏 特点： 水平、等间隔,ICEO,3. 饱和区：,uCE u BE,uCB = uCE u BE 0,条件：两个结正偏,特点：IC IB,临界饱和时： uCE = uBE,深度饱和时：,0.3 V (硅管),UCE(SAT)=,0.1 V (锗管),放大区,截止区,饱 和 区,ICEO,三、温度对特性曲线的影响,1. 温度升高，输入特性曲线向左移
5、。,温度每升高 1C，UBE (2 2.5) mV。,温度每升高 10C，ICBO 约增大 1 倍。,T2 T1,2. 温度升高，输出特性曲线向上移。,温度每升高 1C， (0.5 1)%。,输出特性曲线间距增大。,O,2.1.3 晶体三极管的主要参数,一、电流放大系数,1. 共发射极电流放大系数, 直流电流放大系数, 交流电流放大系数,一般为几十 几百,Q,2. 共基极电流放大系数, 1 一般在 0.98 以上。,Q,二、极间反向饱和电流,CB 极间反向饱和电流 ICBO，,CE 极间反向饱和电流 ICEO。,三、极限参数,1. ICM 集电极最大允许电流，超过时 值明显降低。,2. PCM
6、 集电极最大允许功率损耗,PC = iC uCE。,U(BR)CBO 发射极开路时 C、B 极间反向击穿电压。,3. U(BR)CEO 基极开路时 C、E 极间反向击穿电压。,U(BR)EBO 集电极极开路时 E、B 极间反向击穿电压。,U(BR)CBO, U(BR)CEO, U(BR)EBO,(P34 2.1.7)已知: ICM = 20 mA, PCM = 100 mW，U(BR)CEO = 20 V， 当 UCE = 10 V 时，IC mA 当 UCE = 1 V，则 IC mA 当 IC = 2 mA，则 UCE V,10,20,20,2.2.1.放大的概念,2.2概述,一.扩音机示
7、意图,1) 输入量控制输出量,2)把直流能量转换成按输入量变化的交流能量,二.方框图,直流电源,信 号 源,放大 电路,负 载,方框图的示意图,三、放大电路的四端网络表示,us 信号源电压,Rs 信号源内阻,RL 负载电阻,ui 输入电压,uo 输出电压,ii 输入电流,io 输出电流,.2.2 放大电路的主要性能指标,电压增益 Au (dB) = 20lg |Au|,一、 放大倍数,电压放大倍数 Au = uo/ui,电流放大倍数 Ai = io/ ii,电流增益 Ai (dB) = 20lg |Ai|,二、输入电阻,Ri 越大， ui 与 us 越接近,例 us = 20 mV，Rs =
8、600 ，比较不同 Ri 时的 ii 、ui。,当信号源有内阻时：,三、输出电阻,放大电路的输出相当于负载的信号源，该信号源的内阻称为电路的输出电阻。,计算：,= 0,测量：,uot 负载开路时的输出电压；,uo 带负载时的输出电压，,Ro 越小，uot 和 uo 越接近。,四、 通频带,电抗元件(主要是电容)使放大电路对不同频率输入信号的放大能力不同，反映在：,Au( f ) 幅频特性, ( f ) 相频特性,1. 幅频特性和相频特性,2. 频带宽度(带宽)BW,Aum,fL,fH,下限 频率,上限 频率,中频段,低频段,高频段,BW0.7,BW0.7 = fH fL,(Band Width
9、),放大电路主要用于放大微弱的电信号，输出电压或电 流在幅度上得到了放大，这里主要讲电压放大电路。,2. 3晶体管放大电路的组成及其工作原理,2.3.1 共射基本放大电路的组成,输出不失真,发射结加正向电压,集电结加反向电压,1.发射结加正向电压 2.集电结加反向电压 3.把信号源加到b-e之间 4.在输入信号作用下得到不失真的输出信号 以上四条是判断三极管放大电路能否放大的依据，四条必须同时满足。,2.3.2、 共射基本放大电路的工作原理,1.静态： ui=0.,C1,+,2.动态： ui0，若输入为正弦信号,IBQ,ui,O,t,O,t,O,t,uo,O,t,O,t,ICQ,UCEQ,BQ
10、,O,符号说明,IB+ib,Ic+ic,UCE + uce,UBE + uce,IBQ,ui,O,t,iB,O,t,uCE,O,t,uo,O,t,iC,O,t,ICQ,UCEQ,UBEQ,uBE,O,t,2.3.3、放大电路中各元件的作用,做一变换,RB,VBB,RC,C1,C2,T,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。,输入,输出,参考点,+VCC,Rs,us,+,-,使发射结正偏，并提供适当的静态工作点IB和UBE。,RB,+VCC,VBB,RC,C1,C2,T,基极电源与基极电阻,集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。,Rb,+VCC,VBB,RC,C
11、1,C2,T,集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。,Rb,+VCC,VBB,RC,C1,C2,T,耦合电容： 电解电容，有极性， 大小为10F50F,作用：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。,RB,+VCC,VBB,RC,C1,C2,T,+,+,单电源供电,可以省去,RB,+VCC,VBB,RC,C1,C2,T,RB,单电源供电,+VCC,RC,C1,C2,T,uo,+,-,+,+,思考题 1.什么是静态?什么是动态?两者的关系是什么? 2.如何测量输入电阻和输出电阻?习题 2-1.2-3,1.静态：ui=0.,2.动态：若输入为正弦信号,下面研究的问题,2
12、. 4图解分析法,2.4.2 动态工作情况分析,2.4.1 静态工作情况分析,引 言,引言,基本思想,非线性电路经适当近似后可按线性电路对待， 利用叠加定理，分别分析电路中的交、直流成分。,分析三极管电路的基本思想和方法,放大电路没有输入信号时的工作状态称为静态。,静态分析的任务是根据电路参数和三极管的 特性确定静 态值（直流值）UBE、IB、 IC 和UCE。 可用放大电路的直流通路来分析。,2.4.1 静态工作情况分析,Rb,为什么要 设置静态 工作点？,放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管工作在线性区以保证信号不失真。,一、静态工作点的估算,1.直流通路,(1)含义,(2)目的,
13、(3)画法,将交流电压源短路 将电容开路。,直流通路的画法：,静态工作点（ IB、UBE、IC、UCE）,2.估算,（1）估算IB（ UBE 0.7V),Rb称为偏置电阻，IB称为偏置电流。,（2）估算UCE、IC,IC= IB,例：用估算法计算静态工作点。,已知：VCC=12V，RC=4K， Rb=300K ，=37.5。,解：,请注意电路中IB和IC的数量级,UBE 0.7V,R,+VCC,RC,T,IC,UBE,UCE,( IC,UCE ),(IB,UBE),+,+,-,-,二、用图解法确定静态工作点,1.在输入回路中确定 (IB,UBE),根据输入特性曲线及直流负载线方程：,BE =
14、V BRB,输入回路图解,Q,静态工作点,VCC,VCC/RB,UBEQ,IBQ,O,可在输入特性曲线 找出静态工作点,uCE = VCC iC RC,输出回路图解,VCC,VCC/RC,O,Q,UCEQ,ICQ,iB,根据输出特性曲线及直流负载线方程：,2.在输出回路中确定 (IC,UCE),(IB,UBE) 和( IC,UCE )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。,直流负载线,三、电路参数对静态工作点的影响,1. 改变 RB，其他参数不变,R B iB ,Q 趋近截止区；,R B iB ,Q 趋近饱和区。,2. 改变 RC ，其他参数不变,RC Q 趋近饱和区。,2.4.
15、2 用图解法确定动态工作情况,一. 输出空载时的图解法,1.根据ui在输入特性上画出ib和ube,0.7 V,Q,ui,IBQ,2.根据ib在输出特性上画出ic和uce,说明uce和ui反向，同时可以求出电压放大倍数,0.7 V,Q,ui,O t,IBQ,Q,Q,Q,O t,ICQ,UCEQ,各点波形,uo比ui幅度放大且相位相反,二. 放大电路的非线性失真问题,1. “Q”过低引起截止失真,NPN 管： 顶部失真为截止失真。,PNP 管： 底部失真为截止失真。,不发生截止失真的条件：IBQ Ibm 。,2.“Q”过高引起饱和失真,ICS,NPN 管： 底部失真为饱和失真。,PNP 管： 顶部失真为饱和失真。,IBS 基极临界饱和电流。,不发生饱和失真的条件： IBQ + I bm IBS,各点波形,uo比ui幅度放大且相位相反,三.接上负载为RL时的图解法,RL,输出端接入
