章基本放大电路PPT学习教案

1、会计学1 章基本放大电路章基本放大电路 2 电子学中放大的目的是将微弱的电子学中放大的目的是将微弱的电信号（电压电信号（电压 、电流、功率）、电流、功率）放大为所需数量等级的大信号。放大为所需数量等级的大信号。 扩音器扩音器 放放 大大 器器 话筒话筒 扬声器扬声器 要求要求: :输出信号功率大于输入信号并且输出信输出信号功率大于输入信号并且输出信 号波形不失真。号波形不失真。 放大的实质放大的实质: : 用小能量的信号通过三极管的电流控制作用，将放大电路用小能量的信号通过三极管的电流控制作用，将放大电路 中直流电源的能量转化成交流能量输出。中直流电源的能量转化成交流能量输出。 第1页/共45

2、页 3 9.1 双极型晶体双极型晶体管管 一、一、 基本结构基本结构 B E C N N P 基极基极 发射极发射极 集电极集电极NPN型型 P N P 集电极集电极 基极基极 发射极发射极 B C E PNP型型 B E C IB IE IC B E C IB IE IC 第2页/共45页 4 第3页/共45页 5 条件：发射结正偏，集电结反偏。条件：发射结正偏，集电结反偏。 B E C IB IE IC UBE UCE 二、二、 工作状态工作状态 1 1、放大状态、放大状态 P N 阳阳 极极 阴阴 极极 + 正偏正偏 导通导通 + 反偏反偏 截止截止 第4页/共45页 6 发射结正偏，发

3、发射结正偏，发 射区电子不断向基射区电子不断向基 区扩散，形成发射区扩散，形成发射 极电流极电流I IE E。 从基区扩散来从基区扩散来 的电子作为集的电子作为集 电结的少子，电结的少子， 漂移进入集电漂移进入集电 结而被收集流结而被收集流 入集电极电源入集电极电源 ，形成，形成I IC C。 基区空穴向发基区空穴向发 射区的扩散可射区的扩散可 忽略。忽略。 进入进入P P 区区 的电子少部的电子少部 分与基区的分与基区的 空穴复合，空穴复合， 形成电流形成电流I IB B ，多数扩散，多数扩散 到集电结附到集电结附 近。近。 B B E E C C N N N N P P U UBB BB

4、R RB B U UCC CC I IE E I IB B I IC C R RC C 电流分配原则：电流分配原则：I IE E=I=IB B+I+IC C 晶体管中载流子运动：晶体管中载流子运动： 第5页/共45页 7 IB B E C N N P UBB RB UCC IE 温度温度I ICEO CEO 直流（或静态）电流放大系数直流（或静态）电流放大系数 若基极开路，即：若基极开路，即：I IB B =0, =0, 则这时集电极电流用则这时集电极电流用I ICE0 CE0 表示称为集射极穿透电表示称为集射极穿透电 流，流，IC ICE0 IC B C B CEOC I I I II 改变

5、改变R RB保持保持U UCE不变：不变： B C U B C I I I I CE 常数 交流（或动态）电流放大系数交流（或动态）电流放大系数 R RC C 第6页/共45页 8 把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特性称把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特性称 为为晶体管的电流放大作用。晶体管的电流放大作用。 实质实质: :用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化。 实验：电极电流关系及电流放大作用实验：电极电流关系及电流放大作用 IC UBB mA mA V UCE UBE RB IB UCC V + + + +

6、1 2 1.5 37.5 0.04 2.3 38.3 0.06 C B I2.301.50 I0.060.04 0.8 40 0.02 第7页/共45页 9 晶体管处于放大状态的特征是：晶体管处于放大状态的特征是： (a) IB的微小变化会引起的微小变化会引起IC的较大变化。的较大变化。 BC II(b) , 是由是由 和和 决定的。决定的。 B I C I (c) CCCCCECCCE IRUUUU,0 (d)晶体管相当于通路。晶体管相当于通路。 IC UBB mA A V UCE UBE RB IB UCC V + + + + RC CCCCCE IRUU C I + 0 BC U 0 B

7、E U B I + + 第8页/共45页 10 放大状态放大状态 UBE 条件：发射结正偏，集电结正偏。条件：发射结正偏，集电结正偏。 2 2、饱和状态、饱和状态 B E C IB IE IC NPN型三极管型三极管 UBE UCE RB IBIC IC UBB UCE UBE RB IB UCC + + + + RC CCCCCE RIUU 饱和饱和 第9页/共45页 11 晶体管处于饱和状态的特征是：晶体管处于饱和状态的特征是： (a) IB 增加时，增加时，IC 基本不变。基本不变。 (b) , 是由是由 和和 决定的。决定的。 C CC C R U I C I CC U C R (c)

8、0 CE U (d)晶体管相当于晶体管相当于短路短路。 IC UBB mA A V UCE UBE RB IB UCC V + + + + RC IB 0 CE U C CC C R U I + 0 BC U 0 BE U BB II 饱和饱和+ + 第10页/共45页 12 特征：特征：(a) 基极电流基极电流 IB =0； (b) 集电极电流集电极电流 IC = 0 ； (c) CCCE UU (d)晶体管相当于晶体管相当于开路开路。 IC UBB UCE UBE RB IB UCC + + + + RCB E C IB IE IC 条件：发射结反偏，集电结反偏。条件：发射结反偏，集电结反

9、偏。 3 3、截止状态、截止状态 NPN型三极管型三极管 CCCE UU 0 C I + 0 BC U 0 BE U 0 B I+ + 第11页/共45页 13 已知三极管三个极的电位，判定三极管的工作状态。已知三极管三个极的电位，判定三极管的工作状态。 判定方法：判定方法： 两结正偏，饱和；两结正偏，饱和； 发射结正偏，集电结反偏，放大；发射结正偏，集电结反偏，放大； 发射结反偏（两结反偏），截止。发射结反偏（两结反偏），截止。 放大放大 截止截止 饱和饱和 正偏正偏 反偏反偏 反偏反偏 反偏反偏 正偏正偏 正偏正偏 第12页/共45页 14 即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内部即管

10、子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内部 载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是分析载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是分析 放大电路的依据。放大电路的依据。 重点讨论应用最广泛的重点讨论应用最广泛的共发射极共发射极接法的特性曲线接法的特性曲线 三、三、 特性曲线特性曲线 第13页/共45页 15 共发射极电路共发射极电路 输入回路输入回路 输出回路输出回路 IC UBB mA A V UCE UBE RB IB UCC V + + + + RC 常常数数 CE )( BEB U UfI 常常数数 B )( CEC I UfI 第14页/共45页 16 1. 输入特性输入特性 常

11、常数数 CE )( BEB U UfI IB( A) UBE(V) 20 40 60 80 0.40.8 UCE 1V O 第15页/共45页 17 IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A 常常数数 B )( CEC I UfI 36 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V) 912 O 放大区放大区 第16页/共45页 18 O 第17页/共45页 19 1. 1. 电流放大系数电流放大系数， 直流电流放大系数直流电流放大系数 B C I I _ B C I I 交流电流放大系数交流电流放大系数 当晶体管接成发射极电路时，当晶体管接成发射极电路时， 表示晶体管特性的

12、数据称为晶体管的参数，晶体管表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体管 的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。 注意：注意： 和和 的含义不同，但在特性曲线近于平行等距并的含义不同，但在特性曲线近于平行等距并 且且I ICE0 CE0 较小的情况下，两者数值接近。 较小的情况下，两者数值接近。 常用晶体管的常用晶体管的 值在值在20 -15020 -150之间。之间。 四、主要参数四、主要参数 第18页/共45页 20 537 040 51 B C . . . I I 40 040060 5132 B C . . I I 例题例题8.5.18.5.1 第

13、19页/共45页 21 A ICEO IB=0 + I ICEO CEO受温度的影响大。 受温度的影响大。 温度温度I ICEO CEO ， ，所以所以I IC C也相也相 应增加。应增加。三极管的温度特三极管的温度特 性较差。性较差。 第20页/共45页 22 BU(BR)CEOBU(BR)CEO BU(BR)CEOBU(BR)CEO 第21页/共45页 23 功耗曲线功耗曲线 ICM U(BR)CEO 安全工作区安全工作区 IC UCE O 过损耗区过损耗区 第22页/共45页 24 9.2 放大电路工作原理放大电路工作原理 三极管放大电三极管放大电 路的三种组态路的三种组态 共射放大电路

14、共射放大电路 共基放大电路共基放大电路 共集放大电路共集放大电路 以共射放大电路为以共射放大电路为 例讲解工作原理例讲解工作原理 第23页/共45页 25 晶体管晶体管T：放大元：放大元 件件iC= iB，要保证集，要保证集 电结反偏，发射结电结反偏，发射结 正偏；使晶体管工正偏；使晶体管工 作在放大区作在放大区 。 RB +UCC UBB RC C1 C2 T 共射放大电路共射放大电路 ui uo 输入输入 输出输出 一、放大电路的组成一、放大电路的组成 第24页/共45页 26 基极电源基极电源UBB与基极电阻与基极电阻 RB：使发射结正偏，并：使发射结正偏，并 提供适当的基极电流提供适当

15、的基极电流IB 以保证晶体管工作在放以保证晶体管工作在放 大状态。大状态。 RB +UCC UBB RC C1 C2 T + UBE B BEBB B R UU I IB 第25页/共45页 27 集电极电阻集电极电阻：又：又 称为集电极负载称为集电极负载 电阻，将变化的电阻，将变化的 电流转变为变化电流转变为变化 的电压实现电压的电压实现电压 放大。放大。 集电极电源集电极电源： 为电路提供能为电路提供能 量。并保证集量。并保证集 电结反偏。电结反偏。 RB +UCC UBB RC C1 C2 T CECCCC UUI R 第26页/共45页 28 耦合电容耦合电容 作用：作用：隔直传交隔直

16、传交 隔离输入输出与隔离输入输出与 放大电路直流的放大电路直流的 联系，同时能使联系，同时能使 信号顺利输入输信号顺利输入输 出。容抗值很小出。容抗值很小 压降可以忽略。压降可以忽略。 RB +UCC UBB RC C1 C2 T 第27页/共45页 29 RB UCC UBB RC C1 C2 T 单电源供电单电源供电 可以省去可以省去 RB +UCC RC C1 C2 T 第28页/共45页 30 二、基本放大电路的工作原理二、基本放大电路的工作原理 RS e s + ui uo 输入输入输出输出 RL RB 工作状态工作状态 静态静态: 放大电路输入端未加信号放大电路输入端未加信号 动态

17、动态: 放大电路输入端加上信号放大电路输入端加上信号 （正弦信号）（正弦信号） +UCC RC C1 C2 T 第29页/共45页 31 文字符号文字符号 静态直流分量：静态直流分量：大写字母大写字母+大写下标大写下标IB 、 IC 、 UCE 动态交流分量：动态交流分量：小写字母小写字母+小写下标小写下标ib 、 ic 、 uce 动态动态实际实际分量：分量：小写字母小写字母+大写下标大写下标iB 、 iC 、 uCE RS e s + ui uo 输入输入输出输出 RL RB +UCC RC C1 C2 T 第30页/共45页 32 IC IB IE 静态时基极电流静态时基极电流IB 称为

18、称为 偏置电流简称偏置电流简称偏流偏流 UBEIB IC UCE 静态静态：未加输入信号时未加输入信号时 uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE +UCC RB RC C1 C2 T + + ui + uo + UBE + + UCE uBE t O iB t O iC t O uCE t O RB ：偏置电阻：偏置电阻 第31页/共45页 33 IC UCE O IB UBE O 结论结论 ： (1) 无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的 电压和电流电压和电流: :IB、UBE和和 IC、UCE 。 Q IB UBE Q UCE IC

19、 第32页/共45页 34 UBEIB 静态：静态：未加输入信号时未加输入信号时 uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE ？ uCE = UCC iC RC uo 0 uBE = UBE+ ui uCE = UCE+ uo uo = iC RC IC uBE t O iB t O iC t O uCE t O ui t O UCE uo t O +UCC RB RC C1 C2 T + + ui + uo + + + uBE uCE iC iB iE iB = IB+ ib , iC = IC+ ic 第33页/共45页 35 RB +UCC RC C1 C2 uiiB iC u

20、CE uo 各点波形各点波形 u交流信号的传输情况交流信号的传输情况 ui (即即ube) ib ic u0（即即uce ） u电压和电流都含有直流分量和交流分量电压和电流都含有直流分量和交流分量 uBE = UBE+ ube uCE = UCE+ uce iB = IBE+ ib iC = IC+ ic u输入信号电输入信号电 压压ui和输出电和输出电 压压u0相位相反相位相反 第34页/共45页 36 (2) 加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大小均发生加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大小均发生 了变化，都在直流量的基础上叠加了一个交流量，但方向始了变化，都在直流量的基础上叠加了一个交流量，但方向始 终不变。终不变。 + 集电极电流集电极电流 直流分量直流分量 交流分量交流分量 iC t O iC t IC O iC t ic O 第35页/共45页 37 (3) 若参数选取得当，输出电压可比输入电压大，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。即电路具有电压放大作用。 (4) 输出电压与输入电压在相位上相差输出电压与输入电压在相位上相差180， 即共发