第二章--晶体三极管及基本放大电路PPT课件

1.第二章：晶体管和基本放大电路。晶体管是一种具有放大功能的半导体器件。由三极管组成的放大电路广泛应用于各种电子设备中，如收音机、放大器、测量仪器和自动控制装置。本章介绍三极管应用的必要知识以及三极管构成的基本放大电路的工作原理和一般分析方法。晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管晶体管。 结构和分类1。硅树脂塑料封装主要用于近年来制造的中小型功率管。大多数高功率三极管都是用金属封装的，通常是带有螺丝安装孔的扁平形状，一些高功率晶体管是螺栓形状。结构三极管的核心是两个互连的PN结，根据两个PN结的不同组合方式，可分为NPN型和PNP型。PNP三极管NPN三极管内部有发射区、基极区和集电极区，引出电极分别为发射极E、基极B和集电极C。发射极区和基极区之间的PN结称为发射极结，集电极区和基极区之间的PN结称为集电极结。有许多类型的三极管，通常根据以下方法分类：硅管和锗管可以根据半导体制造材料分类。硅管受温度影响小，工作稳定，常用于自动控制设备。根据三元组的内部基本结构，可分为氮磷氮型和磷磷氮型。目前，我国生产的硅管大部分是NPN型(也有少数PNP型)，锗管大部分是PNP型。根据工作频率，可分为高频管和低频管。高频管工作频率高于3兆赫，低频管工作频率低于3兆赫。根据功率不同，可分为小功率管和大功率管。小于1W的耗散功率是小功率管，大于1W的耗散功率是大功率管。根据应用，可分为：普通放大三极管和开关三极管。三极管1的电流放大。三极管的放大条件应能使三极管正常放大信号。应向发射极结施加直流电压，向集电极结施加反向电压。NPN管偏置电路PNP管偏置电路功率VCC通过偏置电阻Rb为发射极结提供正向偏置，电阻RC小于电阻Rb，因此集电极结处于反向偏置。6，2。三极管的电流放大测量三极管电极间的电流关系三极管的电流分布：IE=集成电路IB三极管的电流放大系数：=Ic/Ib当Ib稍有变化时，会引起Ic的大变化。这种现象被称为三极管的电流放大。在实际的放大器电路中，除了共发射极连接之外，还有共集电极和共基极连接。共发射极连接、共基极连接、共集电极连接、8、3、三极管特性曲线1。输入特性曲线输入特性曲线是反映电压和电流之间关系的曲线当VCE在饱和区小于VBE时，三极管的发射极结和集电极结都处于正偏压，集成电路不再受IB控制。此时，管的集电极-发射极电阻较低，这相当于闭合开关。晶体管器件手册中使用的三极管有多种类型，从中可以找到三极管的类型、主要用途、主要参数和器件外观。这些技术数据是正确使用三极管的基础。国产三极管的型号由五部分组成。第一部分是数字“3”，意思是三极管。第二部分是用拼音字母来表示管子的材质和极性。锗材料，锗材料，硅材料。第三部分是用拼音字母来表示管道的类型。X低频低功率管、G高频低功率管、D低频高功率管、A高频高功率管。第四部分用数字表示设备的序列号。第五部分用拼音字母表示规格号。读取三极管的型号、高频和低功率三极管的npge材料的序列号规格号、11、2、三极管的主要参数(1) DC参数反映三极管在DC状态下的特性。DC电流放大系数hFE用于表征管集成电路和集成电路之间的分配比。集电极基极反向饱和电流ICBO指的是当三极管发射极开路时流经集电极结的反向漏电流。ICBO的大三极管工作稳定性差。ICBO测量电路ICEO测量电路set-发射极反向饱和电流ICEO它指的是当三极管的基极开路并且集电极和发射极之间施加一定电压时的集电极电流。ICEO是ICBO的(1 )倍，因此它受温度的影响不可忽视。(2)交流参数是反映三极管交流特性的主要指标。交流电流放大系数hfe通常也用来描述电子管对交流信号的电流放大能力。当共发射极特征频率fT三极管的值降至1时，相应的信号频率称为共发射极特征频率，这是表征三极管高频特性的一个重要参数。(3)极限参数三极管有一个使用极限值。如果超出范围，则不能保证试管的正常运行。最大允许集电极电流ICM如果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。集电环最大允许耗散功率是三极管最大允许平均功率。设置发射极反向击穿电压是基极开路时集电极和发射极之间施加的最大允许电压。如果管道的VCE值超过了钒(溴)首席执行官，将导致电击穿，管道将被损坏。区分三极管(1)的管脚和管首先确定b极(2)确定e极和c极，确定b极，确定e极和c极，确定e极和c极。VCC电流放大用晶体管DC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。放大器电路的电压和电流符号规定共发射极基本放大器电路的DC分量由大写字母和大写下标表示，例如IB、ic、IE、VBE、VCE。交流信号由小写字母和小写下标表示，如ib、ic、ie、vbe、vce。交流和DC叠加信号由小写字母和大写下标表示，如iB、iC、iE、vBE、vCE。三种基本放大电路的比较共集电极放大电路共基极放大电路(1)共发射极放大电路具有较大的电压、电流和功率放大倍数，因此应用于多级放大器的中间级。(2)共集电极放大器电路只有电流放大效应，没有电压放大效应。它的输入电阻大，输出电阻小。它通常用于阻抗匹配或作为缓冲电路。它也可以用作多级放大器的输入级和输出级。(3)共基放大电路主要是频率特性好，所以主要用作高频放大器、高频振荡器和宽带放大器。静态工作点对波形2影响的实验电路。放大电路3的静态工作点。设置静态工作点，但不设置静态工作点4。输入电流波形失真输入电流波形正常17。放大原理输入交流信号vi通过电容C1的耦合被送到三极管的基极和发射极。由交流信号v1和DC偏置电压VBEQ叠加的vBE波形如图b所示，基极电流iB相应地变化，如图c所示。电流iB被放大以获得相应的集电极电流iC，如图d所示。集电极-发射极电压vCE的波形与输出电流iC的变化相反，如图(E)所示。VCE通过耦合电容器C2隔离DC分量，并且仅输出放大信号的交流分量vo。波形如图(F)所示。放大器电路的电压和电流波形，18，第三节放大器电路分析方法1，主要性能指标1。放大系数电压放大系数电压增益gv=20 lgav (db)电流放大系数电流增益g=20 lgai (db)功率放大系数功率增益gp=10 lgap (db)，2。输入电阻和输出电阻输入电阻输出电阻，19，2。估计分析方法估计分析方法使用电路中的已知参数，通过数学方程的近似计算来分析放大器电路。它通常用于估算小信号放大器的静态工作点、放大系数、输入电阻和输出电阻。1.估算静态工作点(1)得出DC路径到DC的电容相当于开路，因此在绘制DC路径时断开电容支路。基本放大电路基本放大电路的DC路径是根据DC路径计算的，排除了VBEQ的影响，即ICQ=IBQ输出电路的DC路径是根据三极管的电流放大特性得到的，并得到下面的公式VCEQ=VCC-ICQRC，计算放大器的DC路径，21，2，估计交流参数(1)将交流路径简化为大容量电容和DC电源的短路。晶体管输入电阻rbe 300 (1)放大器输入电阻ri=Rb/rbe rbe放大器输出电阻ro=RC/rce RC电压放大系数VI=ii(Rb/rbe)ibrbevo=-IC(RC/rl)av=VO/VI=-(RC/rl)/rbe放大器交流路径，22，3。图形分析1。静态工作点的图形分析(ibQ的计算，(2)基于VCEQ=VCC-ICQRC的DC负载线，(3)Q点的确定，DC负载线与IBQ=40A输出曲线的交点，放大器电路输出等效电路的图形分析，23，输入特性曲线的输出特性曲线，2。动态运行条件的图形分析(1)基于虚拟仪器在输入特性曲线上绘制IB波形；(2)在输出特性曲线上绘制交流负载线；(3)在输出特性曲线上，根据ib波形绘制输出电压vCE和输出电流ic波形；(4)放大率分析。放大波形的失真和消除放大电路静态工作点的不正确设置将导致放大输出波形的失真。1.饱和失真如果偏置电阻Rb小，基极电流IBQ大，示波器观察到的输出电压vo的波形将产生饱和失真。(一)实验电路(二)饱和失真波形(三)图形分析导致饱和失真：当iBQ大时，静态工作点高。当输入信号的正半周幅度较大时，电子管进入饱和区，IB的增加不会使iC相应增加，从而产生饱和失真。如果偏置电阻Rb太大，基极电流IBQ非常小，示波器观察到的输出电压vo波形将有截止失真。(a)实验电路(b)截止失真波形(c)图形分析截止失真由观察截止失真波形引起是由于低IBQ和低静态工作点。在输入电压vi的负半周期期间，三极管的发射极结将在一段时间内处于反向偏置，导致对应于ic的负半周期和vo的正半周期的波峰被截止。静态工作点的测量和调整选择一个定值电阻器和一个电位计，并串联起来代替偏置电阻器Rb。将万用表放在电流块中，并将其与集电极电路串联。打开电源(1)温度影响(2)电源电压波动(3)元件参数变化(2)部分电压偏置放大器电路(1)。电路组成Rb1是上偏置电阻，Rb2是下偏置电阻。电源电压由Rb1和Rb2串联分压，为三极管提供基极电压VBQ。稀土起到稳定静态电流的作用，ce是稀土的交流信号旁路电容。部分电压偏置放大器电路，28、2。稳定静态工作点3。电路参数的估计(1)静态工作点的估计如部分电压偏置放大器电路的DC路径图所示，可以导出静态工作点的以下估计公式。VCEQVCC-ICQ(Rc Re)，偏压放大器电路的DC路径，29、(2)交流参数估计电压放大系数输入电阻ri=Rb1/Rb2/rbe输出电阻roRc偏压放大器电路交流路径为保证偏压放大器电路的静态工作点稳定，应满足两个条件：I2IBQ (I2=10 IBQ实际上是可取的)；VBQVBEQ (VBQ=3VBEQ实际上更好)。为了改变部分电压偏置电路的静态工作点，通常的方法是调整上偏置电阻Rb1的电阻值。如果电路的静态工作点正常且放大系数严重降低，则检查发射极旁路电容Ce是否开路或无效非常重要。3.集电极基极偏置放大器电路1。电路的组成特性：Rb跨接在放大器管的c极和b极之间。集电极基极偏置放大器电路2。稳定静态工作点原则，31、第五节多级放大器电路1与多级放大器的耦合方式为了保证多级放大器的正常工作，级间耦合必须满足以下两个基本要求：(1)必须保证前一级的输出信号能够顺利传输到后一级，并尽可能降低功率损耗和波形失真。(2)耦合电路对前后放大器电路的静态工作点没有影响。1.阻容耦合阻容耦合放大器电路，32，2。变压器耦合利用变压器初级线圈之间的“DC耦合交流”功能，使每个放大器的工作点相互独立，交流信号可以顺利传输到下一级，这就是变压器耦合。变压器耦合放大器电路，33，直接耦合放大器电路，3。直接耦合直接耦合放大器的前级和后级之间没有DC隔离耦合电容或变压器，因此适合放大DC信号或变化极慢的交流信号。多级放大电路中两级RC耦合放大电路的方框图，前一级的输出信号通过耦合电容作为信号加到后一级的输入端，因此后一级的输入电阻可视为前一级的负载。前级的电压放大系数是后级的电压放大系数，是两级的总电压放大系数，两级RC耦合放大器电路的框图，35，3，RC耦合放大器1的幅频特性。幅频特性的基本概念电压放大系数的幅频关系曲线称为幅频特性曲线。当放大系数降至中频放大系数Avm的0.707倍时，相应的低端频率fL称为低端频率，相应的高端频率fH称为高端频率。通带BW=fH-fL，RC耦合放大器