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《电工与电子技术基础》课件

只有几伏。
8.2 三极管放大电路的三种组 态
8.2.1 三极管放大时的三种组态
8.2.2 放大器的组成
8.2.3 放大器的放大倍数及增益
8.2.1 三极管放大时的三种组态
1.放大器的三种组态
共发射极、共集电极和共基极放大器。
c + b + ui - (a) e - uo + ui - (b) c - b uo e +
8.2.3 放大器的放大倍数及增益
1. 电压放大倍数Au及电压增益Gu
Uo | Au | Ui
Gu=20lgAu(db)
Ui 和Uo 分别是输入和输出电 压的有效值。
2. 电流放大倍数Ai及电流增益Gi
Io | Ai | Ii
Gi=20lgAi(db)
Ii 和Io 分别是输入和输出电 流的有效值。
3,动态的估算分析 图解分析法比较直观,但准确性较差,常用于分析大信号电路。 当放大器在小信号工作条件下,即交流电流、电压的变化范 围不大时,具有非线性特性的BJT可以用一个线性电路等效, 近似计算分析放大器的放大倍数、输人及输出电阻等动态指 标。 (1)BJT的微变等效电路。
8.1.2 三极管的电流放大作用
8.1.3 三极管的输入特性与输出特性
8.1.4 三极管的主要参数
8.1.1 三极管结构与类型
1.三极管的结构与电路符号
(1) 三极管结构 如图示,它是由三层不同性质的 半导体组合而成的。按半导体的组合方式不同,可 将其分为NPN型管和PNP
c 集 电 区 基 区 b N P 发 射 结 发 射 区 N e NPN型 (a) 发 射 区 P e PNP型 集 电 结 集 电 区 基 区 b P N 发 射 结 集 电 结 c
IB
μA
且 IE≈IC>> IB
mA
Rb RP
b
c e
V (NPN) IE
IC
Rc
mA UBB
UCC
(2)三极管直流电流放大系数
基极电流IB增大时, 集电极电流IC也随之增大。将IC与IB
的比值叫做三极管的 直流电流放大系数 ,用 β 表示,


IC IB

IC=βIB
它体现了三极管的电流放大能力。 (3)三极管交流放大系数 当IB有微小变化时,IC即有较大的变化。例如, 当IB 由10μA变到20μA时,集电极电流IC则由1.04mA 变为 2.03mA。这时基极电流IB的变化量为: ΔIB=0.02-0.01=0.01mA ΔIC=2.03-1.04=0.99 mA 而集电极电流的变化量为:
C3 RL
+ u0 _
2. 放大电路的组成原则 (1)直流电源VCC 通过电阻RB 1、RB2 、RC 、RE 提供
三极管合适的静态偏置,保证JE正偏、JC反偏。 (2)输入回路应保证输入信号ui能送到三极管BE结 两端,产生变化的ib 。 (3)输出回路应使放大后的iC尽可能多的送到负载 RL上 , 减小其它支路的分流。 (4) 设置合理的静态工作点,即在没有外加信号时, 三极管 不仅处于放大状态,而且有一个合适的工 作电压和电流。
(2)电路符号
符号中的箭头方向表示发射结正向偏
置时的电流方向。
c b V e NPN型 (b) b c V e PNP型
(3)三个区、三个极、二个结 • 无论是NPN型管还是PNP型管,它们内部均含有 三个区: 发射区、基区、集电区。 • 从三个区各引出一个金属电极分别称为 发射极(e)、基极(b)和集电极(c)。 • 在三个区的两个交界处形成两个PN结, 发射区与基区之间形成的PN结称为发射结, 集电区与基区之间形成的PN结称为集电结。
4 3 2 1 0 2 放 大 区 iC / mA 饱和区 100 80 60 40 iB=20 A 0 4 6 截止区 8 uCE / V
变iB值,可得到一族输
出特性曲线。
在输出特性曲线上可划
分三个区:放大区、 截止区、饱和区。
(1)放大区:当uCE>1V以后,三极管的iC与iB成正
比而与uCE关系不大。所以输出特性曲线几乎与横轴
8.3.2 电路的静态分析
• 当放大电路没有输人信号(ui=0)时,电路中
各处的电压、电流都是不变的直流,称为直流 工作状态或静止状态,简称静态。静态时BJT 各电极的直流电压和电流数值称为静态工作点, 它对应着管子特性曲线上的一点Q点。
1. Q点的估算 分析放大电路的静态工作情况时,可将电路中的电 容元件视作开路,电感元件视为短路,之后所得 到的电路称为直流通路。图(a)所示电路即为直 流通路。直流通路可用于分析放大器的静态。
8.2.2 放大电路中变量符号
1 直流分量 • 用大写字母和大写下标表示。如IB表示基极的直流电 2 交流分量 • 用小写字母和小写下标表示。如ib表示基极的交流电流。 3 总变化量 • 是直流分量和交流分量之和,即交流叠加在直流上,用小 写字母和大写下标表示。如iB表示基极电流总的瞬时 值,其数值为iB=IB+ib 4 交流有效值 • 用大写字母和小写下标表示。如Ib表示基极的正弦交 流电流的有效值。
2. 三极管的分类
三极管的种类很多, 有下列5
(1)按其结构类型分 NPN管和PNP管 (2) 按其制作材料分 硅管和锗管
(3) 按工作频率分
高频管和低频管 (4) 按功率分 大功率管和小功率管 (5) 按功能分
放大管、开关管、微波管等。
3.
小功率管 塑封管 硅铜塑封三极管
8.1.2 三极管的电流放大作用
由交流通路可知 uce=—icR’L 其中 R’L =Rc∥RL 在BjT的输出特性曲线 上,作一条过Q点且斜 率为—1/ R’L的直线 M'N′,称为交流负 载线,如图示。交流 负载线用于电路动态 图解分析。
2.动态的图解分析 (1)共射电路的反相放大作用。
• (2) Q点与波形失真关系。静态工作点Q选择不当,会使放大
100 80
uCE= 0
iB / A
60 40 20 0 0.2 0.4
2) 当uCE≥1
从图中可见, uCE≥1V的曲 线比uCE=0V时的曲线稍 向右移。
0.6
uCE≥1 V
25℃
0.8 uBE / V
2. 输出特性曲线
输出特性曲线如图示, 该曲线是指当iB一定时, 输
出回路中的iC与uCE之间的关系曲线。 固定一个iB值,可得到 一条输出特性曲线,改
Q点的估算方法 UB=VCCRB2/(RB1+RB2)
IEQ=(UB-UBEQ)/RE
(硅管取UBEQ=0. 7 V,锗管取UBEQ=0. 3 V; )
ICC>>IB
ICQ ≈ IEQ
IB≈IE
IBQ=ICQ/β
UCEQ=VCC - ICQ(RC+RE)
2.Q点与直流负载线 根据前面的分析,静态时BJT两端的 电压UCE和电流IC,之间有如下关系: UCE=VCC- IC(RC+RE) 在BJT的输出特J性曲线上找两个特殊 点M和N: N点: UCE=0 IC=VCC / (RC+RE) M点: IC=0 UCE=VCC 连接MN的直线称做直流负载线,如图 示。放大器直流通路中任何一个元 件或电源数值的改变,都会影响Q点, 但Q点的位置始终在直流负载线上。
8.3.3 电路的动态分析
• 放大器接入交流信号(u≠0)后,
电路中各处的电压、电流同时 存在直流分量与交流分量两种 成分,称电路工作在动态。动 态分析是利用放大器的输入、 输出特性对放大器的放大能力 进行定性和定量的分析与估算。 1.交流通路与交流负载线 交流通路决定了电路中交流电 流和电压的变化,将放大电路 中的电容及电源均视为短路得 到的就是交流通路,图示为交 流通路。
(2)共集电极放大电路 信号由基极输入、发射极输出,集电极为公共端。
+VCC C1 RS uS + _ + ui _ RE RB + + C2 + RL u0 _
(3)共基极放大电路 信号由发射极输入、集电极输出,基极为公共端。
+VCC C1 + RS + uS _ ui _ RE RB2 + C2 + RB1 RC +
3. 功率放大倍数AP及功率增益GP
Po | AP | AuAi Pi
GP=20lgAP(db)
Pi 和Po 分别是输入和输 出平均功率。
8.3 共发射极放大电路
8.3.1 电路的构成
8.3.2 电路的静态分析
8.3.3 电路的动态分析
8.3.4 共发射极放大电路的特点与应用
8.3.1 电路的构成
(2)截止区:当iB=0时,iC=ICEO,穿透电流ICEO很小,
为临界饱和。
8.1.4 三极管的主要参数
三极管的参数是表征管子性能和正确使用及合理
选择三极管的依据。
1.电流放大系数β 电流放大系数的大小反映了三极管放大能间反向电流 (1) ICBO 为发射极开路时,集电极—基极间的反向 电流,称为集电极反向饱和电流。
• 图示最常见的一种单管共射极放大电路。它
由以下三个基本组成部分: (1)放大器件:BJT是放大电路的核心器件。
(2)供电电源与直流偏置电路:供电电源VCC是 放大器中的能源,同时它与由偏置电阻RB1, RB2,RC及RE,组成的偏置电路共同作用,使 BJT较稳定地工作在放大状态。
(3)耦合电路:信号源通过输入端耦合电 容CB与放大器相连,再由输出端耦合电 容CC将放大后的信号送至负载RL。 CB , CC在电路中的作用是“传送交流,隔离 直流”。
(2) ICEO
为基极开路时,集电极—发射极间的反
向电流,称为集电极穿透电流。
3.极限参数
(1) U(BR)CBO 指发射极开路时,集电极—基极间的 U(BR)CEO指基极开路时,集电极—发射极间的
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