电工电子技术2第二章ppt课件

1、2019年 3月第七章第七章 半导体三极管及交流放大电半导体三极管及交流放大电路路半导体三极管半导体三极管7-1基本交流放大电路基本交流放大电路7-2微变等效电路分析法微变等效电路分析法7-3本章内容本章内容分压式偏置电路分压式偏置电路7-4射级输出器射级输出器7-5频率特性及多级放大器频率特性及多级放大器7-6放大器中的负反馈放大器中的负反馈7-71. 1. 共射级放大电路的静态分析共射级放大电路的静态分析3. 3. 微变等效电路分析法微变等效电路分析法l 重点：重点：2. 2. 共射级放大电路的动态分析共射级放大电路的动态分析4. 4. 放大器中的负反馈放大器中的负反馈7-1 7-1 半导

2、体三极管半导体三极管N NN NP PB BE EC CB BE EC CB BE EC C7-1 7-1 半导体三极管半导体三极管7-1-1 7-1-1 基本结构基本结构基区基区发射区发射区集电区集电区基区基区发射区发射区集电区集电区共发射极电路共发射极电路7-1-2 7-1-2 电流放大作用电流放大作用输入回路输入回路输出回路输出回路ECICEBmA AVUCEUBERBIBV+RcmAIE5 .37_BCII40BCIIBECNNPEBRBECIEIBEICEICBORCICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOBCCBOBCBOCBECEIIIIIIII CEOBCBOB

3、C)(1 IIIII BC CEO III ，有，有忽略忽略EEBRBRC 三极管是一种电流控制元件，所谓电流放大作用，三极管是一种电流控制元件，所谓电流放大作用，就是用基极电流微小的变化去控制集电极电流较大的就是用基极电流微小的变化去控制集电极电流较大的变化。变化。 即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子即管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，反映了三极管的性能，内部载流子运动的外部表现，反映了三极管的性能，是分析放大电路的依据。是分析放大电路的依据。 重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线7-1-3 7-1-3 三极

4、管的伏安特性曲线三极管的伏安特性曲线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ECICEBmA AVUCEUBERBIBV+常数常数 CE)(BEBUUfIIB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE1VOUCE=0VIB=020A40A60A80A100A常数常数 B)(CECIUfI36IC(mA )1234UCE(V)912O放大区放大区OOIB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE1VO三极管输入输出特性曲线三极管输入输出特性曲线 在某放大电路中，三极管3个电极的电流如图所示。已测出上节复习上节复习mAI2 . 1120.03ImA 31.23I

5、mA 由此可知：电极1是_极，电极2是_极，电极3是_极。三极管电流放大系数约为_。三极管的类型_NPN或PNP）。3I2I1I2317-1-4 7-1-4 三极管的主要参数三极管的主要参数,BCIIBCII80307-1-4 7-1-4 三极管的主要参数三极管的主要参数CBOICEOIUCC AICBO+ AICEO+UCC7-1-4 7-1-4 三极管的主要参数三极管的主要参数CMIO7-2 7-2 基本交流放大电路基本交流放大电路 ECECRSRSe es sRBRBEBEBRCRCC1C1C2C2T T+ + + +RLRL+ + +uiui+ +uouo+ + + +uBEuBEuC

6、EuCEiCiCiBiBiEiE7-2-1 7-2-1 放大电路的组成放大电路的组成 ECECRSRSe es sRBRBEBEBRCRCC1C1C2C2T T+ + + +RLRL+ + +uiui+ +uouo+ + + +uBEuBEuCEuCEiCiCiBiBiEiE+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE7-2-1 7-2-1 放大电路的组成放大电路的组成 信号不失真合适静态工作点）+UCCRBRCC1C2T+RLui+uo+判断以下电路能否对输入信号实现放大判断以下电路

7、能否对输入信号实现放大+UCCRCC1C2T+RLui+uo+C3UBEIB无输入信号无输入信号(ui = 0)时静态）时静态）:？IC+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO三极管放大电路工作原理三极管放大电路工作原理cccccERiUubeBEBEuUubBBiIicCCiIiceCECEuUuCECBBEuiiu、交直量：CECBBEUII、直流量：Ucecbuii、交流量：beu7-2-2 7-2-2 放大电路的分析方法放大电路的分析方法放大放大电路电路分析分析静态分析静态分析动态分析动态分析估算法估算法

8、图解法图解法微变等效电路法微变等效电路法图解法图解法用直流通路用直流通路用交流通路用交流通路直流通路：直流通路：开路开路开开路路直流通路直流通路RB+UCCRC+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE仅仅UCC作用作用电容开路电容开路信号源短路，内阻信号源短路，内阻RS保留保留ui=0时时由于电源由于电源的存在的存在IB0IBQICQIEQ=IBQ+ICQ静态工作点静态工作点QRB+UCCRC7-2-2 7-2-2 基本放大电路的静态分析基本放大电路的静态分析 放大电路静态值：放大电路静态值：IBQIBQ、ICQICQ、UCEQ UCEQ 。UCEQ+7-2

9、-3 7-2-3 静态工作点确定静态工作点确定一、估算法一、估算法（1根据直流通路估算根据直流通路估算IBIBUBEBBECCBRUUIBCCRU7 . 0BCCRURB称为偏置电阻，称为偏置电阻，IB称为偏置称为偏置电流，电流，UBE看成看成0.7V的常数的常数+UCC直流通路直流通路RBRC（2根据直流通路估算根据直流通路估算UCE、ICICUCECEOBCIIICCCCCERIUUBI直流通路直流通路RBRC+UCC知：知：UCC=12VUCC=12V，RC=4kRC=4k，RB=300kRB=300k， =37.5 =37.5。解：解：mAmABCCB04030012. RUImAmA

10、BC51040537. II VV CCCCCE645112 .RIUU+UCCRBRCT+UBEUCEICIBEECCCCCERIRIUU EBBECCB) 1(RRUUI BC II EEBEBBCCRIURIU EBBEBB) 1 (RIURI 由由KVLKVL可得：可得：由由KVLKVL可得：可得：IE+UCCRBRCT+UBEUCEICIBEC II )(ECCCCCERRIUU课堂测验课堂测验一、填空一、填空1、三极管起开关作用时，应使三极管工作在、三极管起开关作用时，应使三极管工作在_和和_，它们的，它们的特征是特征是_ 。2、三极管从结构上可以分成、三极管从结构上可以分成_和和

11、_，它们工作时有，它们工作时有_和和_两种载流子参与导电。三极管放大时，发射结两种载流子参与导电。三极管放大时，发射结_，集电结，集电结_。二、计算题二、计算题1、判断三极管的工作状态，、判断三极管的工作状态，（饱和、放大、截止设三极（饱和、放大、截止设三极管为硅管，管为硅管，=100.2、用估算法计算图示电路的静态工、用估算法计算图示电路的静态工作点。作点。IE+UCCRBRCT+UBEUCEICIB+5V1.4mA3KT(IB,UBE) (IB,UBE) 和和( IC,UCE )( IC,UCE )分别对应在输入输出特性分别对应在输入输出特性曲线上确定静态工作点。曲线上确定静态工作点。IB

12、IBUBEUBE一般为常数一般为常数Q QIBIBUBEUBEQ QUCEUCEICICICICUCEUCEI IB B二、图解法二、图解法BBECCBRUUIICUCEUCEIC满足什么关系？满足什么关系？1. 三极管的输出特性曲线。三极管的输出特性曲线。2. UCE=UCCICRC 。直流通道直流通道RB+UCCRCBBECCBRUUI CtanR1 ICQUCEQCCCRUUCC UCE /VIC/mA直流负直流负载线载线Q由由IBIB确定确定的那条输的那条输出特性与出特性与直流负载直流负载线的交点线的交点就是就是Q Q点点O常常数数 B)(CECIUfIUCE = UCC ICRC +

13、UCCRBRCT+UBEUCEICIBQ2uoUCEQuCE/VttiC/mAICiC/mAuCE/VOOOQ1uiuotiB/AiB/AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC/mAuCE/VOOUCE上节复习上节复习如图所示的共射极放大电路中，设如图所示的共射极放大电路中，设 Ucc 6V，Rb270k ，RC 3 k ，三极管为硅管，其输出特性曲线，三极管为硅管，其输出特性曲线如下图所示。用图解法求该电路的静态工作点。如下图所示。用图解法求该电路的静态工作点。上节复习上节复习1、放大电路为什么要设置合适的静态工作点？、放大电路为什么要设置合适的静态工作点？2、放大电路产生非

14、线性失真的原因是什么？若共射极、放大电路产生非线性失真的原因是什么？若共射极基本放大电路产生了截止失真如何消除？基本放大电路产生了截止失真如何消除？3、放大电路的交、直流通路有无区别？在电路分析时，、放大电路的交、直流通路有无区别？在电路分析时，什么时候采用直流通路？什么时候采用交流通路？什么时候采用直流通路？什么时候采用交流通路？对交流信号对交流信号(输入信号输入信号ui)短路短路短路短路置零置零RB+UCCRCC1C2T+-RLRBRCRLuiuo交流通路交流通路+-+-+-uouiUCC不作用不作用电容短路电容短路信号源单独作用信号源单独作用一、图解法一、图解法虚线右边虚线右边 线性方程

15、线性方程uCE= uCE= iCRL iCRL RL =RcRL交流负载线特点：交流负载线特点：斜率为斜率为- ，比直流负载线陡峭，比直流负载线陡峭空载时空载时RL开路），交流负载线与直开路），交流负载线与直流负载线重合。流负载线重合。1RL三极管的工作状态沿交流负载线移动三极管的工作状态沿交流负载线移动负载线经过负载线经过Q点点UCE /VIC/mA虚线左边虚线左边 三极管输出特性曲线三极管输出特性曲线 在在 三极管输出特性曲线画出交三极管输出特性曲线画出交流负载线流负载线 交流负载线的作法交流负载线的作法ICUCEECCCREQIB交流负载线交流负载线1、先做直流负载线确定、先做直流负载线

16、确定Q点点3、将直线平移到、将直线平移到Q点点2、做斜率为、做斜率为 辅助线，辅助线，LRiuLR 1QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuo40uA60uA20uAiouuAu QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQicibuiuouo )mA()mV(26)1 ()(300EbeIrCEBBEbeUIUr CEbbeUiu OCEBCUII CEbcUii BCCEceIIUr BcceIiu OuCEiC

17、ibicicBCEib ib三极管三极管微变等效电路微变等效电路ube+ +- -uce+ +- -ube+ +- -uce+ +- -rbeBEC 三极管的三极管的B、E之间之间可用可用rbe等效代替。等效代替。 三极管的三极管的C、E之间可用一之间可用一受控电流源受控电流源ic=ib等效代替。等效代替。ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSiiRBRCuiuORL+ + +- - -RSeS+ +- -ibicBCEiiibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSiiiUiIbIcIoUbIS

18、ErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSbebirIU LcoRIU beLrRAuLCL/ RRR iou :UUA定义Lb RI beCrRAuiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RS LcoRIU LCL/RRR io :UUAu定义Lb RI rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREEebebiRIrIU Ebbeb) 1 (RIrI EbeL) 1 (RrRAuiii IUr 输输入入电电阻阻SESRiIiUirSESRiIiUiiIUri beB

19、/rR 时时，当当beBrR bRiBIIU EebebiRIrIU Ebbeb)1 (RIrI Ebeib)1 (RrUI EbeBi)1 (/RrRr beirr rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSririBRIBRIoUoEoooIUr 输输出出电电阻阻：oUSEiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSCoooRIUr 例例3：求求roro的步骤：的步骤：1) 1) 断开负载断开负

20、载RLRLoU3) 外加电压外加电压oI4) 求求or外加外加oICRcoIII bcII CoRCRUIIo0 0 cb II所所以以2) 令令 或或0i U0S ERCIRB+UCCRCC1C2TRL+-ui+-uoRE 在放大电路中，三极管必须有合适的静态工作点，才能使放大电路有足够大的动态范围、一定的放大倍数及输入、输出电阻。 1 1、影响静态工作点、影响静态工作点Q Q稳定的因素：稳定的因素：电源电压波动、电路参数变化、三极管老化等电源电压波动、电路参数变化、三极管老化等 最主要的因素最主要的因素: :三极管的特性参数三极管的特性参数uBE uBE 、 、 ICBOICBO随温度变化

21、造成随温度变化造成 Q Q点的变化。点的变化。当温度升高时，它们变化的总结果是使集电极电流 增大，从而破坏静态工作点的稳定性。所以要稳定所以要稳定Q Q 点，关键在于使集电极电流点，关键在于使集电极电流 不变不变2 2、如何稳定静态工作点、如何稳定静态工作点Q Q分压式偏置电路稳定分压式偏置电路稳定Q Q 点点3 3、分压式偏置电路分析、分压式偏置电路分析静态工作点静态工作点Q估算估算直流通路直流通路CCbbbBBQURRRUII212Q若e(R )BBECQEQeCQBQCECCEQcUUIIRIIUUIR3 3、分压式偏置电路分析、分压式偏置电路分析动态分析动态分析交流通路交流通路(/)/

22、ccLLbebbeibbeocIRRRUoAurUiI rrRrrR微变等效电路微变等效电路若断开射极旁路电容，如何分析？若断开射极旁路电容，如何分析？ RB+UCCC1C2RERLuiuoRBRERLuiuoEBCRB+UCCC1C2RERLuiuoRB+UCCREIBIEUBEUCEUCC=IBRB+ UBE +IERE =IBRB+ UBE +(1+ ）IBRE =IB RB+ (1+ ）RE + UBE 直流通路直流通路EBCCEBBECCBRRURRUUI)1 ()1 (UCECCEEUI RIC= IB 或或 IC IEBEI )1 (I RB+UCCC1C2RERLuiuo交流通

23、路交流通路RBRERLuiuoBCErbeiU iI bI cI oU bI BRRERLEB C微变等效电路微变等效电路动态分析：动态分析：LeoRIU LELR/RR LbRI1 ）（oUrIUbebiLbbebRI )1 (rI LbbebLbRI)1(rIRI)1( LbeLRrR)1 (1）（1、电压放大倍数、电压放大倍数rbeiU iI bI cI oU bI BRRERLRLIevA=UoUi一般情况下berRL )1 (1Au又称为射级跟随器12、输入电阻、输入电阻rbeiU iI bI cI oU bI BRRERLIRBLebebiRIrIU LbbebRI )1 (rI

24、Ib=Uirbe+(1+ )RLIi=IRB+Ib=UiRB+Uirbe+(1+ )RLri=UiIi=UiUiRB+Uirbe+(1+ )RL=RB/rbe+(1+ )RL上节复习：上节复习：1、为什么分压式偏置电路能稳定静态工作点？、为什么分压式偏置电路能稳定静态工作点？2、分压式偏置电路中射极旁路电容的作用？去掉后、分压式偏置电路中射极旁路电容的作用？去掉后对电路影响是什么？对电路影响是什么？3、输出电阻、输出电阻用加压求流法求输出电阻。用加压求流法求输出电阻。rbeiU iI bI cI sU bI BRRERsro置置0保管保管RsrbeBRRE输出电阻输出电阻 U IbI bI e

25、I ebbIIII EsbesbeRURrURrU BssR/RR IUroEsbeR1Rr11 1Rr/RsbeEro=RE/rbe1+ 当当RS=0时时（加压求流法）（加压求流法）,R)1(rLbe 所以所以，1uA2. 输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。输出电压与输入电压近似相等，电压未被放大，但是电流放大了，输出电压与输入电压近似相等，电压未被放大，但是电流放大了，即输出功率被放大了。即输出功率被放大了。1.电压放大倍数电压放大倍数LbeLR)1 (rR1 ）（Au三、射极输出器的特点三、射极输出器的特点射极输出器的

26、输出电阻很小，带负载能力强。射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。R)1(r/RrLbeBi 1Rr/RsbeEro射极输出器的输入电阻很大，从信号源取得的信号大。射极输出器的输入电阻很大，从信号源取得的信号大。3.输入电阻输入电阻4.输出电阻输出电阻四、射极输出器的用途四、射极输出器的用途用在电路的输入级，提高输入电阻。用在电路的输入级，提高输入电阻。用在电路的输出级，提高带负载能力。用在电路的输出级，提高带负载能力。单管单级放大电路特点放大倍数有限 （一般为几十倍） 放大电路其他技术指标很难满足实际需要 因此需要采用多级放大电路多级放大电路的组成多级放大电路的组成 信号源输入级中间级输出

27、级负载多级放大电路的耦合连接方式多级放大电路的耦合连接方式 阻容耦合直接耦合变压器耦合保证各级静态工作点正常设置保证各级静态工作点正常设置 前一级输出的交流信号能畅通的传送给后一级前一级输出的交流信号能畅通的传送给后一级 信号在耦合电路中传递时不产生失真信号在耦合电路中传递时不产生失真 阻容耦合R11RC1C11C12R12CE1RE1uiR21+ECRC2C21C22R22CE2RE2RLuoir通过电阻、电容将前级输出与后级输入连接起来通过电阻、电容将前级输出与后级输入连接起来特点：特点：电容隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。电容隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，

28、分别估算。前一级的输出电压是后一级的输入电压。前一级的输出电压是后一级的输入电压。uo1=ui2uo1=ui2总的电压放大倍数总的电压放大倍数Au=Au=各级放大倍数之积各级放大倍数之积后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻总的输入电阻总的输入电阻riri是前一级的输入电阻是前一级的输入电阻ri1ri1总的输出电阻总的输出电阻roro是后一级的输出电阻是后一级的输出电阻ro2ro2直接耦合R11RC1C11R12CE1RE1uiR21+ECRC2C21C22R22CE2RE2RLuo通过一个导线将前级输出与后级输入连接起来通过一个导线将前级输出与后级输入连

29、接起来特点：特点：各级放大器的静态工作点会相互影响，估算困难。各级放大器的静态工作点会相互影响，估算困难。前一级的输出电压是后一级的输入电压。前一级的输出电压是后一级的输入电压。uo1=ui2uo1=ui2总的电压放大倍数总的电压放大倍数Au=Au=各级放大倍数之积各级放大倍数之积后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻总的输入电阻总的输入电阻riri是前一级的输入电阻是前一级的输入电阻ri1ri1总的输出电阻总的输出电阻roro是后一级的输出电阻是后一级的输出电阻ro2ro2零点漂移零点漂移练习：练习：R11RC1C11C12R12CE1RE1uiR21+

30、UccC21C22RE2RLuo如图所示的两级放大电路求：第一级与第二级的静态工作点Q1、Q2画出微变等效电路求出各级电压放大倍数和总的电压放大倍数变压器耦合R11C11R12CE1RE1ui用变压器连接前后级，通过磁耦合将前级输出送到后级用变压器连接前后级，通过磁耦合将前级输出送到后级特点：特点：各级间无电的联系，静态工作点相互独立。各级间无电的联系，静态工作点相互独立。能进行阻抗变换，多用于功率放大电路能进行阻抗变换，多用于功率放大电路体积笨重，很少使用体积笨重，很少使用R21+ECRC2C22R22CE2RE2RLuo凡是将放大电路输出端的信号电压或电流的一部分凡是将放大电路输出端的信号

31、电压或电流的一部分或全部引回到输入端，与输入信号叠加，就称为反馈。或全部引回到输入端，与输入信号叠加，就称为反馈。放大器放大器输出输出输入输入取取+ 净输入信号增大净输入信号增大 正反馈正反馈 放大倍数提高放大倍数提高 用于振荡器用于振荡器取取 - 净输入信号减小净输入信号减小 负反馈负反馈 放大倍数降低放大倍数降低 用于放大器用于放大器开环开环闭环闭环负反馈的作用：稳定静态工作点；稳定放大倍数；提高输入电负反馈的作用：稳定静态工作点；稳定放大倍数；提高输入电阻；降低输出电阻；扩展通频带阻；降低输出电阻；扩展通频带反馈网络反馈网络叠加叠加反馈反馈信号信号实际被放大信号实际被放大信号净输入净输入

32、净输入信号：净输入信号： ube = ui - uf ube = ui - ufRB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+RSeS+ubeuf有：有反馈有：有反馈无：无反馈无：无反馈先假定输入信号某一瞬间的极性，用先假定输入信号某一瞬间的极性，用+或者或者-表示，分别表示瞬时极性对地的表示，分别表示瞬时极性对地的电压的正或负。电压的正或负。沿着信号传输的方向到输出回路，找沿着信号传输的方向到输出回路，找到反馈点到反馈点判断反馈量与净输入信号关系判断反馈量与净输入信号关系若净信号增大若净信号增大正反馈正反馈若净信号减少若净信号减少负反馈负反馈基本放大基本放大电路电路AodX oX 反馈网

33、络反馈网络FfX iX + 输出信输出信号号反馈信号反馈信号净信号净信号反馈量反馈量Xo输入信号的连接方式输入信号的连接方式Uo电压电压Ic电流电流Ie串联串联并联并联(将反馈信号变为电压信号将反馈信号变为电压信号,与输入电压与输入电压ui相减相减,得到被放大的电压信号得到被放大的电压信号ube)(将反馈信号变为电流信号将反馈信号变为电流信号,与输入电流与输入电流ii相减相减,得到被放大的电流信号得到被放大的电流信号ib)四种负反馈四种负反馈: (1)电流串联负反馈电流串联负反馈 (2)电压串联负反馈电压串联负反馈 (3)电流并联负反馈电流并联负反馈 (4)电压并联负反馈电压并联负反馈例例1 1： ui ui 与与 uf uf 串串联联, ,以电压形式以电压形式比较比较串联反馈串联反馈+ uf+ R