高级电工培训教程

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1、高级维修电工 理论培训教材,200805,1半导体三极管： 一基本结构： 三层半导体(N、P、N或P、N、P)； 三个电极(基极B、发射极E、集电极C)； 两个PN结(发射结、集电结)。,1类型： 按频率可分为：高频管和低频管 按功率可分为：大功率管、中功率管 和小功率管 按半导体材料可分为：硅管和锗管 按结构可分为：NPN型和PNP型。 目前国产的NPN型晶体管多为硅 管(3D系列)，PNP型晶体管多为锗管 (3A系列)。,2放大器中晶体管的三种接线方式：以NPN型为例 (1) 共发射极接法：将发射极作为输入与输出的公共端。 如下图(a) (2) 共集电极接法：将集电极作为输入与输出的公共端

2、。 如下图(b) (3) 共基极接法：将基极作为输入与输出的公共端。 如下图(c),三种接法的性能比较见P.31表3-1,3特性曲线： (1) 输入特性曲线： 是当集电极发射极电压UCE为常数时， 基极回路中基极电流IB与基极发射极电压UBE 之间的关系曲线。即： IBf (UBE)UCE=C 如下图所示：,从图中可以看出：三极管的输入特 性曲线有一段死区，只有在发射结电压 大于死区电压时，三极管才会导通，出 现基极电流IB，硅管的死区电压约为 0.50.6V，锗管约为0.20.3V。导通 后，在正常工作情况下，NPN型硅管的 发射结电压UBE0.60.7V，PNP型锗 管的发射结电压UBE0

3、.20.3V。,(2) 输出特性曲线： 是当基极电流IB为常数时，集电极回路中集 电极电流IC与集电极发射极电压UCE 之间的关 系曲线。即 ICf(UCE)IB=C 如下图所示。,在不同的IB下可以得到不同的曲线，所以三极 管的输出特性曲线是一曲线组族。,在输出特性曲线上可以划分三个区域： 1截止区： IB0以下的区域。对NPN型硅管而 言，当UBE0.5V时即已开始截止。为了 截止可靠，常使UBE0，此时集电结和 发射结都处于反向电压下，称为反向偏 置。但是由于温度影响，集电极回路中 仍有很小的电流ICEO称为穿透电流流 过。硅管的穿透电流很小，常温下在微 安以下。 特点：集电结和发射结都

4、处于反向偏置。,2放大区： 当发射结正向偏置时，曲线较平坦的 部分是放大区。对硅管来说,当UBE0.5V, 而集电结又有一定的反向电压时,发射区扩 散到基区的电子绝大部分被集电极所收集, ICIE, IB很小。此时IC只随着IB而改变，和 UCE的大小基本无关。从特性曲线和电流 形成过程都可以看出，IC的变化比IB的变 化大得多，晶体管具有很强的电流放大作 用。 特点：发射结正偏而集电结反偏。,3饱和区： 如果IC随IB增加时，使UCE下降为 UCEUBE，发射结和集电结都将处于正 向偏置，此时如果IB再增大，IC也不会按 ICIB增加，晶体三极管失去放大作用， 这种情况称为饱和。我们把UCE

5、UBE的 状态称为临界饱和，把UCEUBE的状态 称为过饱和。 特点：发射结和集电结皆正偏。,2基本放大电路,一共射极放大电路的组成： P136图9-1(a),1三极管V：放大电路的放大元件，是电流控制 元件。 2集电极电源UGB：直流电源， 一般为几几十伏 作用：(1) 为输出信号提供能量。 (2) 保证集电结处于反偏状态以及发射结 处于正偏状态。这样才能使三极管起 到放大作用。 3集电极负载电阻Rc：一般为几几十千欧。 作用是将集电极电流变化成电压信号，以 实现电压放大。,4基极电阻Rb：一般为几十几百千欧。 作用是提供适当的基极电流，使放 大器有适的工作状态。 5耦合电容C1与C2：一般

6、为几几十微法 作用：(1) 隔直：C1隔断放大器与信号源 之间的直流通道； C2隔断放大器与负载之 间的直流通道。 (2) 通交：(交流耦合)沟通信号源、 放大器和负载三者之间 的交流通道，使交流信 号畅行无阻。,二直流通路与交流通路： 1直流通路：即放大电路的直流等效电路。 也就是在静态时，放大电路输入回路和 输出回路的直流电流流过的路径。放大 电路进行静态分析时要用到直流通路。 见下图,(1) 静态没有加入交流信号的放大电路。 (2) 静态分析求静态工作点Q，即分析静 态时放大电路中各处的直流电流和直流电 压。即I bQ，I CQ，UceQ三个值。 (3) 直流通路的画法： 直流通路中，所

7、有的电容器作开路处 理，其余的不变。 (4) 直流通路的作用： 用来求放大电路的静态工作点Q (即I bQ，I CQ，UceQ)。,2交流通路：即放大电路的交流等效电路。 也就是在动态时，放大电路输入回路和输 出回路的交流电流流过的路径。放大电路 进行动态分析时要用到交流通路。见下图,(1) 动态加入交流信号后的放大电路。 (2) 动态分析求动态时(交、直流信 号的迭加) 的变化量。 (3) 交流通路的画法： 在交流通路中，将电容器和直 流电源都作短路处理(直流电源接地)。 (4) 交流通路的作用： 交流通路用来计算放大电路的 放大倍数，输入电阻，输出电阻等 交流电量。,三近似估算法：以分压式

8、偏置电路为例： P137图9-2。,1静态工作点：由直流通路求， 即求IbQ，ICQ，UceQ三个值。 其直流通路如下图所示：,2电压放大倍数、输入电阻与输出电阻： 由交流通路求。如下图,A求出三极管的输入电阻rbe： rbe300(1) 26mVIeQmA B求出交流负载电阻RL： RL RcRL C求输入电阻Ri： RiRb1Rb2rbe rbe （Rb1 rbe，Rb2 rbe， Ri rbe） D求输出电阻R0：R0 Rc,其中：RL RcRL “”号表示U0与Ui反相位。, 计算放大电路的静态工作点时，应考 虑电路的名称正确的是 A、C 。 A直流通道 B交流通道 C直流电路 D交流

9、电路 估算放大电路的电压放大倍数，原则 上应考虑电路的名称正确的是 B、D 。 A直流通道 B交流通道 C直流电路 D交流电路,四图解分析法：运用三极管的输出、输入特性曲 线簇，通过做图的方法，直观的分析放大电路 性能的方法，称为图解分析法。 1静态分析：下图为三极管的输出特性曲线。,（1）直流负载线：,由UceUGBIcRc知，当Ic0时，UceUGB， 当Uce0时，IcUGBRc，连接UGB与UGBRc 两点所作的直线称为直流负载线。见上图 (因为它是在静态时得到的而且又与集电极负 载电阻Rc有关)，其斜率为tg1Rc。,（2）静态工作点Q： 直流负载线与三极管输出 特性曲线的交点即为静

10、态工作 点。它与基极电流Ib的大小有 关。 Q点在两个坐标轴上所对 应的点即为其静态值ICQ与 UCeQ，再加上IbQ ，即为Q值。,2动态分析： (1) 交流负载线： 放大器加入交流信号后，交流 信号迭加在直流信号上， 如P.138图9-5所示。 当电路接入负载RL后，反映交流 电压uce、交流电流ic之间关系的直线 称为交流负载线。其斜率为 tg1RL。 （而RL RcRL）,(2)直流负载线与交流负载线的比较,：,RL RcRL ， RL Rc， 1RL 1Rc， tg tg 交流负载线比直流负载线要陡一些（即其斜率要大一些）。也就是说，放大器带的负载RL 越小，RL就越小，其交流负载线

11、的斜率tg就越大，而电压放大倍数Au就越小。交流放大器带负载后，电压放大倍数会降低。,3多级放大电路： 一.耦合多级放大电路中，每两个单 级放大电路之间的连接方式 叫耦合。 二.多级放大器的耦合方式：三种。 1阻容耦合：如P139图9-8所示。 (1) 电路组成：第一级和第二级之间用 耦合电容C2和电阻Rb22连接，即为 阻容耦合。 主要用于交流放大电路的前置级。,(2) 电路特点： A由于电容的“隔直”作用，前后级的静态工 作点各自独立，互不影响，便于设置和调 整各级的静态工作点。 B由于电容的“通交”作用，并不影响前后级 交流信号的传递。 C结构简单，体积小，成本低。 D耦合电容的容量对交

12、流信号的传输有一 定的影响缺点。 (3) 电压放大倍数：电路总的电压放大倍数等 于各个单级放大器电压放大倍数的乘积。 即AuAu1Au2Au3 ,2直接耦合：如P144图9-19所示,（1）电路组成： 把前一级的输出端直接接 到后一级的输入端，即为直接 耦合。主要用于放大直流信 号。,（2）电路特点： A前后级静态工作点的相互影响： 其解决方法为： 1提高后一级的发射极电位：即在后一 级三极管发射极中接入电阻或硅稳压 管即可。 如P.144图9-20(a) (b)所示。 2采用NPNPNP管直接耦合：利用 两只三极管的极性不同，使得两级都 能获得合适的静态工作点。 如P.145图9-21所示。

13、,B零点漂移的影响： 1零点漂移指放大器的输入端短路 （即无输入信号）时，其输出端仍有缓 慢而无规则的输出电压。 2引起零点漂移的原因： 电源电压波动；电路元件的参数 和晶体管特性的变化；温度的变化。 3零漂的种类：时漂和温漂。 4零漂的抑制：输入级采用差动放大电路,3变压器耦合： 前后级之间采用变压器连接。 主要用于交流放大器的功率输出 级。 多级放大器的级间耦合方式一般有 A、D、E 。 A阻容耦合 B电容耦合 C电感耦合 D变压器耦合 E直接耦合,4差动放大电路：,一电路组成：P145图9-22,1两只三极管V1与V2的型号、特性、参数 完全相同。 2电路结构对称，各电阻元件参数也对称

14、3两只三极管的静态工作点相同。 即Ic1Ic2，Uce1Uce2， 4发射极电流为两管发射极电流之和。 即IeIe1Ie2 二差动放大电路的特点： 静态时（无输入信号，即Ui0）， 输出电压Uo0， （ Rc1Ic1Rc2Ic2， UoRc1Ic1Rc2Ic20）,三共模输入与差模输入：,1共模信号与差模信号： (1) 共模信号差动放大器的两输入信号 ui1与ui2的大小相等，极性相同，则称为 共模信号。 这种输入方式称为共模输入方式。 (2) 差模信号差动放大器的两输入信号 ui1与ui2的大小相等，极性相反，则称为 差模信号。 这种输入方式称为差模输入方式。,2放大电路对共模信号抑制能力的

15、大小，反 映了它对零漂的抑制水平，而对差模信 号则进行放大。 3若输入的两个信号既非共模信号又非差模 信号，则差动放大器只对其中的差模信 号进行放大，同时又对共模信号进行抑 制。 差动放大器的输入信号方式可分为 A、B 。 A共模输入 B差模输入 C同向输入 D反向输入,四对零漂的抑制： 1. 利用电路的对称性来抑制零漂：,由于电路完全对称，输出电压Uo0， 零漂被抑制。有时还可加一调零电位器RP，通过 调整以确保输出电压Uo0。如上图所示。,* 注意：差动放大电路中利用电路的 对称性，只能抑制零漂， 而不能完全消除零漂。所以 差动放大电路中并不是没有 零漂。 2利用发射极电阻Re的深度负反 馈来抑制零漂。,五共模抑制比： 放大电路的差模信号放大倍数Ad 与共模信号放大倍数Ac之比。 即KCMRRAdAc 它反映了放大器质量的好坏，即对 零漂的抑制水平。 六差动放大电路的输出方式与电压放大倍 数的关系： 1双端输出：电压放大倍数与每个单管 放大器的电压放大倍数相等。 2单端输出：电压放大倍数是每个单管 放大器的电压放大倍数的一半。,