第3章-分立元件基础...ppt

第3章分立元件基本电路,3.1共发射极放大电路,3.2共集电极放大电路,3.3共源极放大电路,3.4基本门电路,3.1共发射极放大电路,有关放大电路的基本概念：,放大电路,负载,信号源,电源,通过晶体管及其各个电极上的电阻，建立直流电路，为放大电路提供直流工作点Q。,直流与交流信号在此叠加,共同放大;针对交流信号的参数有：电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro。,提供交流信号,放大的概念放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。,放大的实质:用小能量的信号通过晶体管的电流控制作用，将放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。,对放大电路的基本要求：1.要有足够的放大倍数(电压、电流、功率)。2.尽可能小的波形失真。另外，还有输入电阻、输出电阻、通频带等其它技术指标。,本章主要讨论电压放大电路。,简化电路及习惯画法,直流通路和交流通路,因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中如果电容的容量足够大，可以认为它对交流分量不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路。这样，交直流所走的通路是不同的。,直流通路：无信号ui时电流（直流电流）的通路，用来计算静态工作点。,交流通路：有信号ui时交流分量（变化量）的通路，用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。,3.1.1电路组成,晶体管T处于放大区，即发射结Jbe正偏，集电结Jce反偏。,直流通路,交流通路,输入信号至输出端的次序：uiiBiCuo,晶体管T的参数(电压、电流)既含有直流分量，也含有交流分量。基极发射极之间电压uBE=UBE+ube，基极电流iB=IB+ib集电极发射极之间电压uCE=UCE+uce，集电极电流iC=IC+ic,直接耦合,阻容耦合,负电源,3.1.2静态分析,静态分析就是分析放大电路的直流工作情况，也就是确定晶体管T的静态工作点Q：1、电极之间电压UBE、UCE2、电极电流基极电流IB、集电极电流IC。,静态分析的方法：1、图解法2、估算法,一、图解法利用晶体管的输入/输出特性曲线,画偏置线UBE=UCCRBIB,画负载线UCE=UCCRCIC,横纵轴的交点，即电流和电压的最大可能值,(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。,二、估算法晶体管T的发射结导通电压近似为恒定值，硅管UBE=0.7V，锗管UBE=0.3V。,输入回路,输出回路,输入回路,输出回路,1.放大倍数,放大电路的主要技术指标,2.输入电阻,3.输出电阻,对交流信号(有输入信号ui时的交流分量),XC0，C可看作短路。忽略电源的内阻，电源的端电压恒定，直流电源对交流可看作短路。,短路,短路,对地短路,交流通路,用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。,3.1.3动态分析输入信号变化时，分析电路的情况，其中主要有电压放大倍数Au、输入电阻ri和输出电阻ro。,isc,ri,ro,动态分析的方法：一、图解法二、微变等效电路分析法,一、图解法利用晶体管的输入/输出特性曲线。,iB,iB,iB,iB,ui=ube,ib,ic,uo=uce,结论：,1.若参数选取得当，输出电压可比输入电压大，即电路具有电压放大作用。,2.输出电压与输入电压在相位上相差180，即共发射极电路具有反相作用。,3.实现放大的条件:,晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集电结反偏。(2)正确设置静态工作点，使晶体管工作于放大区。(3)输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。(4)输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容耦合只输出交流信号。,二、微变等效电路分析法,在输入信号幅度值很小的情况下，晶体管T可以被看作是线性元件，采用小信号模型替代晶体管，进而计算电路的参数Au、ri、ro。,例题3.1.1,关于输出电压uo的波形失真饱和失真,静态工作点Q上移,QB,QC,输入正弦信号ui,饱和失真,关于输出电压uo的波形失真截止失真,静态工作点Q下移,输入正弦信号ui,截止失真,QC,QB,3.1.4静态工作点Q的稳定,静态工作点稳定的意义：若工作点不稳定，则输出波形将失真，电压放大倍数变小。,影响工作点稳定的因素：TICEO、UBEIC工作点Q上移,I1,I2,解决静态工作点Q不稳定的办法:,RB2,+CE,UCC,RC,RB,C2+,C1+,RL,RE,RB1,ui,2、加入射极电阻RE，形成电流负反馈ICVEUBE=VBVEIBIC,1、固定B点电位VB加入RB2形成分压偏置,3、只反馈直流信号加入旁路电容CE,IB,IE,IC,VB,VE,ue=0,共发射极放大电路分压式射极偏置(一),R,共发射极放大电路分压式射极偏置(二),共发射极放大电路分压式射极偏置(三),例题3.1.2,3.2共集电极放大电路,重点：了解共集电极放大电路的结构；即求静态工作点Q；2.理解本电路的动态特点，即Au1，ri很大，ro很小。难点：绘制共集电极放大电路的微变等效电路。,共集电极放大电路,共发射极放大电路,交流信号ui从基极B输入，uo从发射极E输出，集电极C作为输入、输出的公共端，故称为共集电极组态，此电路也叫射极输出器。,共集电极放大电路的静态工作点Q,直流通路,直流参数,In输入回路,Out输出回路,如果默认UBE=0.7V，则UCC=UBE+IBRB+IEREUCC=UCE+IEREIE=(1+)IB,共集电极放大电路的交流通路,交流通路,Ui=Ibrbe+IeRE/RL=Ibrbe+(1+)IbRE/RL,Uo=IeRE/RL=(1+)IbRE/RL,交流参数,共集电极放大电路的输入电阻ri和输出电阻ro,等效电阻r,r=rbe+(1+)RE/RL,ri=RB/r=RB/rbe+(1+)RE/RL,输出电阻ro,输出电阻ro,3.3共源极放大电路,3.4分立元件组成的基本门电路,一、正逻辑与负逻辑正逻辑：用高电平表示逻辑1，用低电平表示逻辑0负逻辑：用低电平表示逻辑1，用高电平表示逻辑02、在数字系统的逻辑设计中，若采用NPN晶体管，电源电压是正值，一般采用正逻辑。若采用的是PNP管，电源电压为负值，则采用负逻辑比较方便。今后除非特别说明，一律采用正逻辑。,1、,二、数字系统中所用的为两值逻辑0和1，一般用高、低电平来表示，利用开关S获得高、低电平,如图所示：,UI控制开关S的断、通情况。当S断开，UO为高电平；当S接通，UO为低电平。,使用的实际开关为二极管和晶体管等电子器件。,3.4.1二极管与门电路,1、VA=VB=0V，都导通，则VF=0V，F=0；,0V,0V,2、VA=0V，VB=3V，则D1导通，D2截止，使VF=0V，F=0；,3V,3、VA=3V，VB=0V，则D2导通，D1截止，使VF=0V，F=0；,3V,4、VA=VB=3V，都导通，则VF=3V，F=1。,5V,与门的逻辑状态表,（按正逻辑约定）,与门电路逻辑函数表达式：F=AB,3.4.2二极管或门电路,1、VA=VB=0V，都导通，则VF=0V，F=0；,2、VA=0V，VB=3V，D2导通，D1截止，使VF=3V，F=1；,3、VA=3V，VB=0V，D1导通，D2截止，使VF=3V，F=1；,4、VA=VB=3V，都导通，则VF=3V，F=1。,0V,0V,3V,3V,或门的逻辑状态表,（按正逻辑约定）,或