汽车电工与电子技术 课件 项目6 放大电路

放大电路了解晶体管的结构和主要参数的意义及晶体管的伏安特性。掌握晶体管的检测方法。能正确描述晶体管的基本放大电路的组成、工作原理和性能指标的意义。掌握晶体管组成的开关电路的工作原理。了解集成运算放大器基本概念。学习目标能正确描述集成运算放大器的线性和非线性电路。熟悉晶体管和集成运算放大器在汽车中的应用。5.1晶体管5.1.1晶体管1．晶体管简介发射极箭头方向就是发射极正向电流的方向。

基区：最薄，掺杂浓度最低发射区：掺杂浓度最高发射结集电结BECNNP基极发射极集电极结构特点：集电区：面积最大2．电流分配与放大原理IC要比IB大得多。IB的小变化引起IC的大变化。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晶体管的电流放大作用。

三极管放大的外部条件发射结正偏、集电结反偏

PNP发射结正偏VB<VE集电结反偏VC<VB从电位的角度看：

NPN

发射结正偏VB>VE集电结反偏VC>VB

3．晶体管的特性曲线（1）输入特性曲线正常工作时发射结电压：NPN型硅管UBE0.6~0.7VPNP型锗管UBE0.2~0.3V（2）输出特性曲线放大区当发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏置时，晶体管工作于放大状态。

IC只受

IB

的控制。截止区IB<0以下区域为截止区，有IC0

。当发射结处于反向偏置、集电结处于反向偏置时，晶体管工作于截止状态。当UCE

UBE时，晶体管工作于饱和状态。在饱和区，发射结处于正向偏置，集电结也处于正偏。

深度饱和时，硅管UCES0.3V，

锗管UCES0.1V。饱和区4．晶体管的主要参数直流电流放大系数交流电流放大系数通常中小功率晶体管的

在20～200之间，大功率晶体管的

在10～50之间。（1）电流放大系数，

（2）集电结反向饱和电流ICBO

A+–ECICBO越小越好。ICBO是由少数载流子的漂移运动所形成的电流，受温度的影响大。温度

ICBO

（3）集电极-发射极反向电流ICEO

AICEOIB=0+–ICEO受温度的影响大。温度

ICEO，所以IC也相应增加。三极管的温度特性较差。（4）集电极最大允许电流ICM（6）集-射极反向击穿电压U(BR)CEO（5）集电极最大允许耗散功耗PCMICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作区ICUCEO5.1.2复合管5.1.2复合管5.2晶体管基本应用5.2.1放大器的概述输出信号的功率大于输入信号的功率。输出信号的波形与输入信号的波形相同。1．对放大器的要求2．对输入信号的要求3．对输出信号的要求（1）要有足够的放大倍数。（2）要具有一定宽度的通频带。（3）非线性失真要小。（4）工作要稳定。基本放大电路的分类：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射极输出器5.2.2晶体管基本放大电路组成晶体管V--放大元件,iC=iB。直流电源VCC

--为电路提供能量。并保证发射结正偏、集电结反偏。集电极电阻Rc--将变化的电流转变为变化的电压。5.2.2晶体管基本放大电路组成基极电阻Rb--提供大小适当的基极电流，使放大电路能够不失真地放大。耦合电容C1、C2--隔离输入、输出与放大电路直流的联系，同时使信号顺利输入、输出。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当ui=0时，由于电源的存在，IB

0，则IC

0。这时各直流量叫做静态工作点。(ICQ,UCEQ)(IBQ,UBEQ)IBQICQUBEQUCEQui=0IC

0IB

0RB+UCCRCC1C2VT++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，经电容耦合只输出交流信号。5.2.3晶体管基本放大电路的分析1．静态分析估算法或图5.15静态工作点选择不合适引起的失真波形Q过高：饱和失真Q过低：截止失真解：2．动态分析图5.16动态分析各点波形uCuiuoC2iC（mA）iB（A）RB+UCCRCC1VTRL++微变等效电路法

微变等效电路：把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。即把非线性的晶体管线性化，等效为一个线性元件。线性化的条件：晶体管在小信号（微变量）情况下工作。因此，在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替。（1）晶体管的微变等效电路晶体管的输入回路（b、e之间）可用rbe等效代替，即由rbe来确定ube和ib之间的关系。（1）晶体管的微变等效电路晶体管的输出回路（c、e之间）可用一受控电流源

ic=ib等效代替，即由

来确定ic和ib之间的关系。（1）晶体管的微变等效电路ibicicbceib

ibube+-uce+-ube+-uce+-rbebec（2）放大电路的微变等效电路对交流而言，直流电源、电容C可看作短路。（2）放大电路的微变等效电路（3）性能指标分析电压放大倍数（带负载）（未带负载）（3）性能指标分析输入电阻ri一般情况下，希望输入电阻愈大愈好。（3）性能指标分析输出电阻ro一般情况下，希望输出电阻愈小愈好。A、三极管的微变等效电路。当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。iBuBE

uBE

iB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。微变等效电路法NubeibPN体电阻rbb阻(100~300)结电阻CEBrbeibubebe考察输出回路所以：iCuCE近似平行输出端相当于一个受ib控制的电流源。输出端还要并联一个大电阻rce。c

ibe

iC

uCErce的含义c

iberce

ibcrbebeib三极管的微变等效电路

ieib

icbceVTB、放大电路的微变等效电路uiRB+UCCRCC1C2RLuoVT

ibcrbebibeRBRCRLuiuoC、电压放大倍数的计算：

ibcrbebibeRBRCRLuiuobeLurRA¢b-=D、输入电阻的计算：

ibcrbebibeRBRCRLuiuoiiri5.2.4射极输出器1．射极输出器简介特点：电压放大倍数近似等于1；输入电阻大；输出电阻小。

（1）用作输入级

（2）用作输出级

（3）用作中间隔离级2．射极输出器的应用5.2.5功率放大器1．功率放大器简介

（1）输出功率大

（2）效率高

（3）失真小2．互补对称功率放大器（OCL电路）图5.22OCL电路及工作原理5.2.6多级放大电路1．多级放大电路简介2．耦合方式（1）直接耦合2．耦合方式（2）阻容耦合2．耦合方式（3）变压器耦合2．耦合方式（4）光电耦合5.2.7晶体管开关特性1．开关作用原理（1）截止状态

截止状态：发射结加0V输入电压时的工作状态，相当于开关断开。（2）饱和状态

饱和状态：发射结和集电结均处于正向偏置。饱和的晶体管c、e极间近似地等效为一只闭合的开关.当Ui=0时，三极管处于截止状态。随着Ui增大，当IB>IBS时，三极管处于饱和状态。2．晶体管开关作用的特点5.2.8晶体管在汽车中的应用1．汽油机用电子转速表电路2．电子点火控制电路3．汽车电气线路接地探测器5.3集成运算放大器及其应用5.3.1集成运算放大器简介集成运算放大器是一个高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的直接耦合多级放大电路。集成运放的符号5.3.2集成运放的电压传输特性1．理想集成运放的特点（1）Ao视为无穷大。（2）ri视为无穷大，则认为流入放大器的输入电流为零。（3）ro视为０，具有恒压输出特性。

2．集成运放的传输特性（1）传输特性（2）工作在线性区的集成运放特点（3）工作在非线性区的集成运放特点5.3.3基本运算电路1．比例运算电路（1）反相比例运算电路（2）同相比例运算电路（3）电压跟随器电压放大倍数为1

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