《模拟电路基础》PPT课件.ppt

模拟电路基础,主讲人：张灿杰,二极管的伏安特性,将PN结封装在塑料、玻璃或金属外壳里，再从P区和N区分别焊出两根引线作正、负极。,二极管的结构：,(a)外形图,半导体二极管又称晶体二极管。,(b)符号,图1.2.4二极管的外形和符号,二极管的伏安特性,在二极管的两端加上电压U，测量流过管子的电流I，I=f(U)之间的关系曲线。,正向特性,硅管的伏安特性,反向特性,图1.2.4二极管的伏安特性,二极管1.种类：按结构材料分硅二极管（导通电压0.6-0.7V）和锗二极管（导通电压0.2-0.3V），按功能分整流二极管、发光二极管、稳压二极管，磁敏二极管、压敏二极管、温敏二极管、光敏二极管、变容二极管等。特性：正向导通反相截止。,二、单相整流电路,（一）半波整流电路单相半波整流电路如下图(a)所示，图中Tr为电源变压器，用来将市电220V交流电压变换为整流电路所要求的交流低电压，同时保证直流电源与市电电源有良好的隔离。设V为整流二极管，令它为理想二极管，RL为要求直流供电的负载等效电阻。由图可见，负载上得到单方向的脉动电压，由于电路只在u2的正半周有输出，所以称为半波整流电路。半波整流电路结构简单，使用元件少，但整流效率低，输出电压脉动大，因此，它只使用于要求不高的场合。,桥式整流电路,稳压管,一种特殊的面接触型半导体硅二极管。,稳压管工作于反向击穿区。,(b)稳压管符号,(a)稳压管伏安特性,图1.2.10稳压管的伏安特性和符号,图1.3.3三极管结构示意图和符号,集电区,集电结,基区,发射结,发射区,集电极c,基极b,发射极e,1.3.1三极管的结构,三极管有两种类型：NPN和PNP型。以NPN型为例进行讨论。,集电区,集电结,基区,发射结,发射区,集电极c,发射极e,基极b,1.3.2三极管的电流“放大”作用,以NPN型三极管为例讨论,三极管要实现放大，必须从三极管内部结构和外部所加电源的极性来保证。,不具备放大作用,电流“放大”的内部条件：,1.发射区高掺杂。,2.基区做得很薄。通常只有几微米到几十微米，而且掺杂较少。,电流“放大”的外部条件：外加电源的极性应使发射结处于正向偏置状态，而集电结处于反向偏置状态。,3.集电结面积大。,从发射区进入基区的大量电子只有少数从基极出来，大部分从集电极出来。,即只要基极有一个小IB,集电极就有一个大IC。这就是所谓的电流放大，把IC与IB之比，叫电流放大系数，用表示，=IC/IB,IB,IC,电流“放大”基本原理：,V集V基,IE,注意：IC是受IB控制的，IC的大小依赖于IB，如果没有IB，就没有IC。,+UCE-,1.3.3三极管的特性曲线,UCE,三极管共射特性曲线测试电路,输入特性：,输出特性：,+UCE-,+UCE-,UBE,一、输入特性,(1)UCE=0时的输入特性曲线,当UCE=0时，基极和发射极之间相当于两个PN结并联。所以，当b、e之间加正向电压时，应为两个二极管并联后的正向伏安特性。,(2)UCE0时的输入特性曲线,当UCE0时，这个电压有利于将发射区扩散到基区的电子收集到集电极。,UCEUBE，三极管处于放大状态。,*特性曲线右移(因集电结开始吸引电子),UCE1时的输入特性具有实用意义。,*UCE1V，特性曲线重合。,三极管共射特性曲线测试电路,三极管的输入特性,二、输出特性,NPN三极管的输出特性曲线,划分三个区：截止区、放大区和饱和区。,放大区,放大区,1.截止区IB0的区域。,两个结都处于反向偏置。,IB=0时，IC=ICEO(穿透电流)。硅管约等于1A，锗管约为几十至几百微安。,截止区,截止区,2.放大区：,条件：发射结正偏集电结反偏,特点：各条输出特性曲线比较平坦，近似为水平线，且等间隔。,二、输出特性,放大区,集电极电流和基极电流体现放大作用，即,放大区,放大区,对NPN管UBE0，UBC0UBC0。,特点：IC不随IB而变化，在饱和区三极管失去放大作用。ICIB。,当UCE=UBE，即UCB=0时，称临界饱和，UCEUBE时称为过饱和。,饱和管压降UCES0.4V(硅管)，UCES0，00，UGS升高，N沟道变宽，ID增大。,UT为开始形成反型层所需的UGS，称开启电压。,H桥式电机驱动电路,图4.12H桥驱动电路,4.1、三极管的经典应用：H桥驱动电路,一、H桥驱动电路图4.11中所示为一个典型的直流电机控制电路。电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠（注意：图4.11及随后的两个图都只是示意图，而不是完整的电路图，其中三极管的驱动电路没有画出来）。,如图所示，H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向,图4.12H桥驱动电路,要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。例如，如图4.13所示，当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极。按图中电流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。当三极管Q1和Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向转动（电机周围的箭头指示为顺时针方向）。,图4.13H桥电路驱动电机顺时针转动,图4.