任务1共射极基本放大电路的制作与调试

1、任务1共射极基本放大电路的制作与调试BECNNP基极发射极集电极基区：较薄，掺杂浓度低集电区：面积较大发射区：掺杂浓度较高三极管工艺制作要求:(为了具有放大作用)2BECNNP基极发射极集电极发射结集电结二、类型有PNP型和NPN型；硅管和锗管；大功率管和小功率管；高频管和低频管。3三、半导体三极管的命名和识别方法1晶体三极管的命名方法 国产晶体三极管的型号命名有五局部组成，第一局部用数字“表示三极管，第二局部用字母表示材料和极性，第三局部用字母表示类型，第四局部用数字表示序号，第五局部用字母表示规格。例如，AX31为PNP型锗材料低频小功率晶体三极管，3DG6B为NPN型硅材料高频小功率晶体

2、三极管。 2晶体三极管的引脚识别 如前所述，晶体三极管具有3只引脚,分别是发射极E、基极B和集电极C,使用中应识别清楚.绝大多数小功率三极管的引脚均按E-B-C的标准顺序排列,并标有标志,如以下图，但也有例外,如某些三极管型号后有后缀“R,其引脚排列顺序往往是E-C-B。45四、 三极管的连接方式(a)共发射极接法 (b)共基极接法 (c)共集电极接法6共发射极共集电极共基极输入信号所接电极基极基极发射极输出信号所接电极集电极发射极集电极*判断连接方法： 1、以交流通路中接“地的那一个电极命名。 2、输入信号和输出信号连接哪个电极。72.1.2 晶体管的电流放大作用BECNNPEBRBECIE

3、基区空穴向发射区的扩散可忽略。IBE进入P区的电子少局部与基区的空穴复合，形成电流IBE ，多数扩散到集电结。发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形成发射极电流IE。8BECNNPEBRBECIE集电结反偏，有少子形成的反向电流ICBO。ICBOIC=ICE+ICBOICEIBEICE从基区扩散来的电子作为集电结的少子，漂移进入集电结而被搜集，形成ICE。9IB=IBE-ICBOIBEIBBECNNPEBRBECIEICBOICEIC=ICE+ICBO ICEIBE10ICE与IBE之比称为电流放大倍数要使三极管能放大电流，必须使发射结正偏，集电结反偏。11BECIBIEICNPN型三极管B

4、ECIBIEICPNP型三极管12 综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流可以通过基区传输，然后到达集电极而实现的。实现这一传输过程的两个条件是：1内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。2外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。13 晶体管的共射特性曲线ICmAAVVUCEUBERBIBECEB 实验线路14vCE = 0V+-bce共射极放大电路VBBVCCvBEiCiB+-vCE iB=f(vBE) vCE=const(2) 当vCE1V时， vCB= vCE - vBE0，集电结已进入反偏状态，开场收 集电子，基区复合减少，同样的vBE下 IB减小，特性

5、曲线右移。vCE = 0VvCE 1V(1) 当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。1. 输入特性曲线以共射极放大电路为例15(3) 输入特性曲线的三个局部死区非线性区线性区16饱和区：iC明显受vCE控制的区域，该区域内，一般vCE0.7V(硅管)。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。iC=f(vCE) iB=const2. 输出特性曲线输出特性曲线的三个区域:截止区：iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时， vBE小于死区电压，集电结反偏。放大区：iC平行于vCE轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。17输出特性三个区域的特点:放大区：发射

6、结正偏，集电结反偏。 即： IC=IB , 且 IC = IB(2) 饱和区：发射结正偏，集电结正偏。 即：UCEUBE ， IBIC，UCE (3) 截止区： UBE 死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 0 182.1.4 晶体管的主要参数前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的公共点，称为共射接法，相应地还有共基、共集接法。共射直流电流放大倍数：工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流上的交流信号。基极电流的变化量为IB，相应的集电极电流变化为IC，那么交流电流放大倍数为：1. 电流放大倍数和 19 (2) 集电极发射极间的反向饱和电流ICEO ICEO=（1+ ）ICBO 2.

7、极间反向电流ICEO (1) 集电极基极间反向饱和电流ICBO 发射极开路时，集电结的反向饱和电流。 即输出特性曲线IB=0那条曲线所对应的Y坐标的数值。 ICEO也称为集电极发射极间穿透电流。20(1) 集电极最大允许电流ICM(2) 集电极最大允许功率损耗PCM PCM= ICVCE 3. 极限参数21(3) 反向击穿电压 V(BR)CBO发射极开路时的集电结反 向击穿电压。 V(BR) EBO集电极开路时发射结的反 向击穿电压。 V(BR)CEO基极开路时集电极和发射 极间的击穿电压。几个击穿电压有如下关系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR) EBO22 由PCM、 ICM和V(

8、BR)CEO在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。 输出特性曲线上的过损耗区和击穿区232.1.5 放大的概念电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表示，如图：uiuoAu242.1.6 放大电路的性能指标一、电压放大倍数AuUi 和Uo 分别是输入和输出电压的有效值。二、输入电阻ri放大电路一定要有前级信号源为其提供信号，那么就要从信号源取电流。输入电阻是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级获得的电流越小，对前级的影响越小。AuIiUSUi25三、输出电阻roAuU

9、S放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。roUS26如何确定电路的输出电阻ro ？步骤：1. 所有的电源置零 (将独立源置零，保存受控源)。2. 加压求流法。UI方法一：计算。27方法二：测量。Uo1. 测量开路电压。roUs2. 测量接入负载后的输出电压。roUsRLUo步骤：3. 计算。28四、通频带fAuAum0.7AumfL下限截止频率fH上限截止频率通频带：fbw=fHfL放大倍数随频率变化曲线292.1.7 符号规定UA大写字母、大写下标，表示直流量。uA小写字母、大写下标，表示全量。ua小写字母、小写下标，表示

10、交流分量。uAua全量交流分量tUA直流分量 30根本共射放大电路的工作原理三极管放大电路有三种形式共射放大器共基放大器共集放大器以共射放大器为例讲解工作原理312.1.8 共射放大电路的根本组成放大元件iC= iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。uiuo输入输出？参考点RB+ECEBRCC1C2T32放大元件iC= iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。uiuo输入输出？参考点RB+ECEBRCC1C2T33集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。RB+ECEBRCC1C2T34集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。RB+ECEBRCC1C2T35使发射结

11、正偏，并提供适当的静态工作点。基极电源与基极电阻RB+ECEBRCC1C2T36耦合电容隔离输入输出与电路直流的联络，同时能使信号顺利输入输出。RB+ECEBRCC1C2T37可以省去电路改进：采用单电源供电RB+ECEBRCC1C2T38单电源供电电路+ECRCC1C2TRB392.1.9 根本共射放大电路的工作原理及 波形分析ui=0时由于电源的存在IB0IC0IBQICQIEQ=IBQ+ICQ一、静态工作点RB+ECRCC1C2T40IBQICQUBEQUCEQ( ICQ,UCEQ )(IBQ,UBEQ)RB+ECRCC1C2T41(IBQ,UBEQ) 和( ICQ,UCEQ )分别对应

12、于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ42IBUBEQICUCEuCE怎么变化？假设uBE有一微小的变化ibtibtictuit43uCE的变化沿一条直线uce相位如何？uce与ui反相！ICUCEictucet44各点波形RB+ECRCC1C2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiB45实现放大的条件1. 晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。2. 正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。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，经电容滤波只输出交流信

13、号。46放大电路的分析方法放大电路分析静态分析动态分析估算法图解法微变等效电路法图解法计算机仿真472.1.9 直流通道和交流通道 放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。但是，电容对交、直流的作用不同。假设电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。交流通道：只考虑交流信号的分电路。直流通道：只考虑直流信号的分电路。信号的不同分量可以分别在不同的通道分析。48例：对直流信号只有+EC开路开路RB+ECRCC1C2T直流通道RB+ECRC49对交流信号(输入信号ui)短路短路置零RB+ECRCC1C2TRB

14、RCRLuiuo交流通路50一、直流负载线ICUCEUCEIC满足什么关系？1. 三极管的输出特性。2. UCE=ECICRC 。ICUCEECQ直流负载线与输出特性的交点就是Q点IB直流通道RB+ECRC2.1.10 图解法 1、直流负载线和交流负载线51二、交流负载线ic其中：uceRBRCRLuiuo交流通路52iC 和 uCE是全量，与交流量ic和uce有如下关系所以：即：交流信号的变化沿着斜率为：的直线。这条直线通过Q点，称为交流负载线。53交流负载线的作法ICUCEECQIB过Q点作一条直线，斜率为：交流负载线542.1.11 等效电路法 1静态分析一、估算法1根据直流通道估算IB

15、IBUBERB称为偏置电阻，IB称为偏置电流。+EC直流通道RBRC552根据直流通道估算UCE、IBICUCE直流通道RBRC56二、图解法先估算 IB ，然后在输出特性曲线上作出直流负载线，与 IB 对应的输出特性曲线与直流负载线的交点就是Q点。ICUCEQEC57例：用估算法计算静态工作点。：EC=12V，RC=4k，RB=300k，。解：请注意电路中IB 和IC 的数量级。582 动态分析一、三极管的微变等效电路1. 输入回路iBuBE当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。uBEiB对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻rbe。rbe的量级从几百欧到几千欧。对于小功率三极管：5

16、92. 输出回路iCuCE所以：(1) 输出端相当于一个受ib 控制的电流源。近似平行(2) 考虑 uCE对 iC的影响，输出端还要并联一个大电阻rce。rce的含义iCuCE60ubeibuceicubeuceicrce很大，一般忽略。3. 三极管的微变等效电路rbeibib rcerbeibibbce等效cbe61二、放大电路的微变等效电路将交流通道中的三极管用微变等效电路代替:交流通路RBRCRLuiuouirbeibibiiicuoRBRCRL62三、电压放大倍数的计算特点：负载电阻越小，放大倍数越小。rbeRBRCRL63四、输入电阻的计算对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路

17、是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。输入电阻的定义：是动态电阻。rbeRBRCRL电路的输入电阻越大，从信号源获得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。64五、输出电阻的计算对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进展戴维南等效，戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。计算输出电阻的方法：(1) 所有电源置零，然后计算电阻对有受控源的电路不适用。(2) 所有独立电源置零，保存受控源，加压求流法。65所以：用加压求流法求输出电阻：rbeRBRC00662.1.12 失真分析在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号即线性放大；假设两者不成比例，那么输出信号不能反映输入信号的

18、情况，放大电路产生非线性失真。为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的中间局部。假设Q设置不适宜，信号进入截止区或饱和区，造成非线性失真。67iCuCEuo可输出的最大不失真信号选择静态工作点ib68iCuCEuo1. Q点过低，信号进入截止区放大电路产生截止失真输出波形输入波形ib69iCuCE2. Q点过高，信号进入饱和区放大电路产生饱和失真ib输入波形uo输出波形70静态工作点的稳定为了保证放大电路的稳定工作，必须有适宜的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。对于前面的电路固定偏置电路而言，静态工作点由UBE、 和ICEO 决定，这三个参数随温度而变化，温度对

19、静态工作点的影响主要表达在这一方面。TUBEICEOQ71一、温度对UBE的影响iBuBE25C50CTUBEIBIC72二、温度对 值及ICEO的影响T、 ICEOICiCuCEQQ总的效果是：温度上升时，输出特性曲线上移，造成Q点上移。73小结：TIC 固定偏置电路的Q点是不稳定的。 Q点不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，从而导致失真。为此，需要改进偏置电路，当温度升高、 IC增加时，可以自动减少IB，从而抑制Q点的变化。保持Q点根本稳定。常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。电路见下页。74分压式偏置电路：RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo一、静态分析I1I2

20、IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2直流通路75I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2直流通路76可以认为与温度无关。似乎I2越大越好，但是RB1、RB2太小，将增加损耗，降低输入电阻。因此一般取几十k。I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2直流通路77TUBEIBICUEIC本电路稳压的过程实际是由于加了RE形成了负反响过程I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE278二、动态分析+ECuoRB1RCC1C2RB2CERERLuirbeRCRLRB微变等效电路uoRB1RCRLuiRB2交流通路79CE的作用：交流通路中， CE将RE短路，RE对

21、交流不起作用，放大倍数不受影响。问题1：假设去掉CE，放大倍数怎样？I1I2IBRB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo80去掉 CE 后的交流通路和微变等效电路：rbeRCRLRERBRB1RCRLuiuoRB2RE81RB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2问题2：假设电路如以以下图所示，如何分析？82I1I2IBRB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2静态分析：直流通路83RB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2动态分析：交流通路RB1RCRLuiuoRB2RE184

22、交流通路：RB1RCRLuiuoRB2RE1微变等效电路：rbeRCRLRE1RB85问题：Au 和 Aus 的关系如何？定义：放大电路RLRS86单元实训2-1 共射极根本放大电路的制作与调试 学习目的： 1 理解三极管的根本知识； 2 理解扩音器前置放大电路的组成和放大原理； 3 会检测三极管的质量、极性和类型； 4 能判别三极管的工作状态； 5 会制作扩音器前置放大电路； 6 能分析扩音器前置共射放大电路静态和动态特性； 7 能测量扩音器前置共射放大电路中三极管的各极静态电压； 8 能测量扩音器前置共射放大电路交流输入、输出电压波形。工作任务： 1 判别三极管的质量、极性、类型和工作状态

23、； 2 仿真电路并选取元件 3 制作扩音器前置共射放大电路； 4 测量扩音器前置共射极放大电路中三极管的静态电压并分析状态； 5 测量扩音器前置共射极放大电路中交流输入、输出电压波形并作比较。学时数：2学时87一、电子电路 如以下图单电源供电电路，其中Rb由47K电阻与47K电位器RP相串联构成，RC=1K，RL=1K，C1=10F /50V， C2=10F ，V是标识型号为3DG201A或2N3394的二极管。88二、仪器仪表工具030V 双路直流稳压电源1台，双踪示波器一台，万用表1块，镊子1把。三、测试步骤1、共射放大电路静态工作点的测量 1按上述制作步骤接好如以下图的电路并复查，通电检

24、测。2不接i接入VCC=12V，用万用表测量三极管的静态工作点。3测量UBE，并记录：UBE= V 4调节Rb(Rp),观察UBE有无明显变化，并记录UBE 有/无明显变化明显变化。IB=VCC-VBE/RB可知IB= 有/无明显变化。5调节RBRP观察UCE有无明显变化，并记录：UCE 有/无明显变化，由IC=VCC-VBE/RB可知，此时IC应 有/无明显变化。显然，在放大区IC实际上主要受 IB/UCE控制。此时，三极管的发射结 偏，集电极 偏，工作在 区调节RBRP，使UCE=6V。896从测试中可以看出：在放大区，调节RBRP时UBE 有/无明显变化，IB 有/无明显变化，而IC=IB必然 有/无明显变化。因