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文档简介
第1章二极管及其基本电路电子技术基础理论与实践
1.1二极管简介Diode
1.1二极管简介Diode二极管的符号和命名anode(阳极)Kathode(阴极)DakAK银环短脚长脚AK黑环AK短脚长脚AK“围裙”AKAK银环AKAKAKAKAKAK整流二极管发光二极管(LED)稳压二极管光电二极管隧道二极管肖特基二极管
1.1二极管简介DiodeKathode(阴极)anode(阳极)点接触型
面接触型集成电路中的平面型阳极引线触丝外壳N型锗片阴极阴极引线
N型硅PN结
阳极引线铝合金小球底座金锑合金阳极
引线阴极
引线PNP型支持衬底结面积小,结电容小,最高工作频率高,但允许的电流小。结面积大,结电容大,允许的电流大,但最高工作频率低。结面积可小,可大,小的工作频率高,大的允许的电流大。1.1.1二极管分类和结构针尖对麦芒大块头对碰光刻做出来604020–0.002–0.00400.51.0–25–50iD/mAuD/V陡峭——电阻小正向导通非线性特性平坦——反向截止正向特性死区电压反向特性IS——
反向饱和电流VT
——温度电压当量,常温下26mV
1.1.2伏安特性604020–0.002–0.00400.51.0–25–50iD/mAuD/V陡峭——电阻小正向导通非线性特性平坦——反向截止正向特性死区电压击穿电压UBR反向击穿反向特性
1.1.2伏安特性锗二极管的U-I特性硅二极管的U-I特性0.1V/0.2V0.5V/0.7V10-6A10-9A
1.1.2伏安特性(1)最大整流电流IOM(2)反向击穿电压UBR(3)反向峰值电流IRM(4)极间电容Cd=CD+CB长期运行时,允许通过的最大正向平均电流。最高反向工作电压:
URMM=½UBR最高工作频率fm二极管未击穿时的反向电流,其值越小,单向导电性越好。1.1.3主要参数二极管的电容效应(1)
扩散电容CD(2)
势垒电容CB高频时需考虑2代表二极管2AP1用字母表示材料,A—N型Ge,B—P型Ge,C—N型Si,D—P型Si
用字母表示器件的种类,P代表普通管用数字表示同种器件型号的序号anode(阳极)kathode(阴极)Dak2AP1(锗二极管)二极管的符号和命名国外晶体管型号命名PN结数1N4148最大整流电流:100mA最高工作频率fMIMHz最高反向工作电压100V普通玻封二极管PN结数1N4007最大整流电流1A最高反向工作电压
1200V塑封整流二极管折线模型恒压降模型理想模型1.1.4简化模型分析方法课堂研讨-6V-6V-12VvD+–RDiD
vsvRtt求vR,D为理想二极管+–vs-+vR整流电路半波整流HalfwaveRectification1.2二极管基本电路
1.2.1
整流电路仿真演示:二极管半波整流RDiD
vsvRtt+–vs-+vRK家用电器半波整流的日常应用课堂研讨半波整流.ms14vsvL
t
-RLvsvL1234ab+–+–
-RLvsvL1234ab+–+–
-
-已知:vs为正弦电压,画vL波形,设D理想全波整流桥式整流电路仿真演示:桥式整流电路桥式整流.ms14小组讨论-二极管实验探究已知:,二极管是理想的,画出uo
波形。3Vui6VD3VRuoui++––
让信号在预置的电平范围内,有选择地传输一部分。uo二极管应用2.ewb1.2二极管基本电路1.2.2限幅电路单向限幅RvD+–DiDvsvott3.7Vvo+–3V-3VVREF+–vsvo+–限幅电路双向限幅?课堂研讨小组讨论-二极管实验探究课后实践:限幅电路2_二极管的单向限幅电路.ms143_二极管的双向限幅电路.ms14求:VA。D16V12V3k
AD2-+VD2-+VD1D2优先导通D1截止理想D1、D2。课堂研讨
1.2.3开关电路求:Vo的值。理想D1、D2。已知:讨论:当vi1和vi2分别为0V或5V时,+-VD1+-VD25Vvi1vi2voVCCD1D24.7Kvi1vi2vo0V0V0V5V0V0V0V0V5V5V5V5V与逻辑两个D共阴(或阳)极连在一起,两端所加电压高的优先导通。0505EWB稳压二极管1.3特殊二极管UI
硅管0.5V,
锗管0.2V。特点:非线性硅0.6~0.8V锗0.2~0.3VPN+–PN–+1.3.1
稳压二极管特点–+iZUZUZQBAOUZiZIZ
UZ
IZ符号1.3.1稳压二极管课堂研讨稳压管.ms14仿真演示:稳压管稳压作用课堂研讨设稳压管为硅管(导通压降0.7V),且VZ=8V,设vi=15sintV,试绘出vO波形。+-VPNviDz通Dz止击穿8V-0.7VvO正弦波内容回顾二极管符号“管”结构理想模型恒压降模型U-I特性参数“路”分析方法简化模型分析法“用”整流电路限幅电路开关电路稳压电路第2章双极型晶体管及其放大电路2.1双极型晶体管电子技术基础理论与实践教学内容2.1双极型晶体管教学目标列举晶体管的三种工作状态及其特征识别晶体管数据手册中的关键参数解释晶体管输入/输出特性曲线的物理意义教学内容及教学目标2.1双极型三极管1947年12月24日,三人在做用半导体晶体把声音信号放大实验时,发明了具有划时代意义的成果——晶体管。被称为“献给世界的圣诞节礼物”。1948年合影巴丁布莱顿肖克利三人获1956年度的诺贝尔物理学奖。三极管的发明BipolarJunctionTransistors
TransistorSize(3/8”LX5/32”WX7/32”H)NoDateCodes.NoPackaging.三极管的外型变化材料硅管锗管工作频率低频管高频管功率小功率管中功率管大功率管三极管的分类集电结发射结NPN型c(Collector)PNNe(Emitter)b(Base)基极发射区集电区基区发射极集电极Transistorecb符号箭头的方向代表电流的方向2.1.1基本结构PNP型NPPEB基区发射结集电结集电区发射区集电极C发射极基极
cbe符号2.1.1基本结构5.2.2.22.1.2三极管工作原理cNNPebbec表面看二极管不具备放大作用NcNPeb三极管管芯结构剖面图NcNP二氧化硅发射区集电区基区ebNPNEBRBIBICIE发射区向基区扩散电子电源向发射区补充电子电子在基区的扩散与复合集电区收集电子集电极电源吸引电子基极电源抽走价电子,向基区补充空穴ECRCICNICBO集电区和基区少子产生漂移运动IBN三极管内载流子的传输过程NPNEBRBIBICECRCIE三极管内载流子的传输过程由结构展开联想…基区发射区集电区集电结反偏
发射载流子(电子)收集载流子(电子)复合部分电子控制传送比例实现放大条件外部条件
结构特点:发射结正偏掺杂浓度最高掺杂浓度低于发射区且面积大掺杂浓度低于发射区且很薄内部条件IB(mA)IC(mA)IE(mA)0<0.001<0.0010.020.700.720.080.11.540.041.503.103.183.954.052.360.062.30ICEBmA
ARBIBECmAIEbceIE=IC+IB
5.1.2工作原理在某放大电路中,测得晶体管的三个电极流入电流分别为-1.22mA、0.02mA、1.2mA。该晶体管的共射电流放大系数约为4060100ABC提交单选题1分课堂研讨9.1mAPNP型
9mA0.1mAbce(1)标出另一个电极中的电流大小和方向;(2)标明电极e、b、c,判断管型(NPN、PNP);(3)估算管子的β值。2.1.3连接方式共发射极ecb输入输出ecb输入输出共集电极共基极ceb输入输出o三极管在电压放大电路中的应用举例ecbVEEVCC
vBE
iE=1mA(1)如何保证放大?发射结正偏VBE
>VthVCB>0(2)信号通路?集电结反偏
vBE+
vI=20mV
vO=iC•
RLRL=1kΩ
vO=0.98V
iC=0.98mA电压放大倍数+
iE+
iCRL-VBE
++VCB
-Re简单电压放大电路的原理图IEICIB-
vI
+-
vO
++
iB2.1.4特性曲线共发射极共集电极共基极二端口网络ecb输入输出ecb输入输出ceb输入输出2.1.4特性曲线(共射)1、输入特性iCiB+vBE
+vCE
vBE
/ViB
/A0与PN结正向特性相似2.1.4特性曲线(共射)iCiB+vBE
+vCE
2、输出特性BJT的输出特性曲线510152012340饱和区截止区放大区(1)截止区:
区域:iB=0
那条输出特性曲线以下的区域。
条件:发射结电压小于PN结开启电压。
特点:iB=0时,iC
≈iE=ICEO。ICEO课堂研讨已知三极管各电极的直流电位如图所示,试确定各三极管的管型、工作状态。(c)be+2.3V+2V+2.7V(a)be+10V0.7V0V(b)be-5V-0.3V0VcccNPN放大PNP放大NPN饱和SiGeSi课堂研讨饱和区截止区VBE=0.7V,VBC=0.3V3V2.3V0VSiVEB=-0.7V已知三极管各电极的直流电位如图所示,试确定各三极管的管型、工作状态。V发射结>0.5V,集电结正偏发射结反偏3V2.3V2.7VSiNPNPNP2.1.5主要参数(1)直流电流放大系数1.电流放大系数2.1.5主要参数(2)交流电流放大系数1234vCE(V)36912IB=020A40A60A80A100AiC(mA)工作在放大区的某三极管,如果当IB从12μA增大到22μA时,IC从1mA变为2mA,那么它的β约为[填空1]
作答填空题1分极限参数1.ICM
—集电极最大允许电流,超过时
值明显降低。U(BR)CBO
—发射极开路时C、B极间反向击穿电压。2.PCM—集电极最大允许功率损耗PC=iC
uCE。3.U(BR)CEO
—基极开路时C、E极间反向击穿电压。U(BR)EBO
—集电极开路时E、B极间反向击穿电压。集电极最大允许电流ICM
集-射极反向击穿电压ICVCE=PCM最大允许耗散功率总结结构放大条件:电流分配关系:特性输入特性:输出特性:参数放大倍数:极间反向电流:极限参数:发射结正偏,集电结反偏与二极管特性相似三种接法三极管的三个工作状态NPNPNP工作原理IE=IB+IC=(1+
)IB,
IC=
IBICEO=(1+)ICBO
PCMICMVBR(CEO)第2章双极型晶体管及其放大电路2.2基本共射放大电路电子技术基础理论与实践教学内容2.2基本放大电路教学目标分析放大电路的组成理解静态分析的步骤,画直流通路,分析静态工作点画出小信号等效模型,求解动态参数教学内容及教学目标?
问题2:如果分析你搭建的电路是否能放大?(定性+定量)?
问题1:搭建放大电路需要哪些元件?每个元件的作用是什么?会选择会计算会分析本次课要解决的问题用BJT构成电压放大电路RSvS+-信号源RL负载放大电路麦克风放大电路iivi+-iovo+-(AmplifierCircuits)本节任务——设计一个放大100倍的声音放大电路功率放大电压放大麦克风负载(AmplifierCircuits)2.2.1共发射极放大电路的组成阻容耦合
一.电路组成2.2.1共发射极放大电路的组成VBBRbVCCRc+—vi+—voRLCb1Cb2发射结正偏放大限流保护,提供合适的基极电流集电结反偏将输出电流转变为输出电压隔直通交使信号顺利输出隔直通交使信号顺利输入++
•讨论:各元件作用全面、系统分析问题,提升决策能力+VCC——习惯画法2.2.1共发射极放大电路的组成Rb+VCCRcCb1Cb2Tvi+-vo+-++RLRs+-vs2.2.2共发射极放大电路的工作原理Rb+VCCRcCb1Cb2Tvi+-vo+-++RLRs+-vs
分析方法:vs=0时,电压、电流为纯直流量静态vs≠0时,电压、电流为交流量动态交直流共存先静态后动态直流量IBICVBEVCE交流量ibicvbevce总量iBiCvBEvCE+iBtOIBtIBOibtibO2.2.2共发射极放大电路的工作原理
•表示方法严谨、求实科学态度2.2.2共发射极放大电路的工作原理Rc+VCCRbvCE+-+vi–RLCb1+Cb2+vo+-iBiCiEvs=0+–Rs直流通路Rc+VCCRbIBICIEVBE+-VCE+-开路二、静态分析(直流工作状态)2.2.2共发射极放大电路的工作原理
•近似估算静态工作点(IB、VBE、IC、VCE)当VBE<<VCC,由KVL:VCC=IBRB+
VBE由KVL:VCC=ICRC+
VCE所以:VCE=VCC–
ICRCRc+VCCRbIBICIEVBE+-VCE+-2.2.2共发射极放大电路的工作原理iBvBEQIBQVBEQiCvCEQUCEQICQIBQ
无输入交流信号源时,三极管各电极电压和电流都是恒定的:IB、VBE和
IC、VCE
。在输入、输出特性曲线上,对应于一个点。静态工作点(QuiescentPoint)——
(IBQ,VBEQ)
和(ICQ,VCEQ
)
分组研讨(两组同学,研讨后,课堂展示)已知:硅BJT,
=40,VCC=12V,VCES可忽略不计。RC=4k
,试分析:当(1)Rb=300k(2)Rb=60k,BJT各工作在哪个区域?Rc+VCCRbIBICIEVBE+-VCE+-解:(1)VBE
0.7V课堂讨论已知:硅BJT,
=40,VCC=12V,VCES可忽略不计。RC=4k
,试分析:当(1)Rb=300k(2)Rb=60k,BJT各工作在哪个区域?Rc+VCCRbIBICIEVBE+-VCE+-解:(2)仿真探究RBRCVCCRB=300kRBRCVCC仿真探究RB=60k出现失真课堂研讨——为什么输入输出波形相位相反?RBRCVCCRB=300k2.2.2共发射极放大电路的工作原理VBEQIBQICQVCEQ无输入信号(vi
=0)时:vi=0vBE=VBEQvCE=VCEQ+VCCRBRCC1C2T++vi+–vo+–++–vBEvCE–iCiBiEvBEtOiBtOiCtOvCEtO静态分析(直流工作状态)2.2.2共发射极放大电路的工作原理VBEQIBQICQVCEQ+VCCRBRCC1C2T++vi+–vo+–++–vBEvCE–iCiBiEvBEtOiBtOiCtOvCEtO
三、动态分析(叠加交流信号)有输入信号(vi
0)时:?vitOvotO
vCE=VCC-ic
RC→△vBE→△iB→△iC(b△iB)→△vCE(△iC×Rc)→
•放大原理:2.2.2共发射极放大电路的工作原理VBEQIBQICQVCEQ+VCCRBRCC1C2T++vi+–vo+–++–vBEvCE–iCiBiEvBEtOiBtOiCtOvCEtO?vitOvotO→△vBE→△iB→△iC(b△iB)→△vCE(△iC×Rc)→
•放大原理:iBiCvovBE
vCE信号通路:
vi能放大能输入能输出三、动态分析(叠加交流信号)有放大作用无放大作用AB提交会分析VCC极性接反分析电路对正弦交流信号有无放大作用。单选题1分第2章双极型晶体管及其放大电路2.3放大电路分析方法电子技术基础理论与实践教学内容2.3放大电路分析方法教学目标理解图解法的基本原理掌握小信号模型分析方法;对比两种方法的区别。教学内容及教学目标QQ输入:输出:
直流负载线2.3.1图解分析法——静态分析电路参数对Q点的影响iBvBE0先静态后动态iC+vCE
RcRb+vi
+vo
C1C2iB+vBE
IBQ2.3.1图解分析法——静态分析2.3.1图解分析法——动态分析+VCCRcC1C2Rb+vi
+vo
2.3.1图解分析法——动态分析iBiCvovBEvCE信号通路:vi2.3.1图解分析法——非线性失真0vBE/ViBQibt0iB0tvBE/VvivCEiC0ict0iC0tvCEQvceICS0
tvCEiCt00iCvCEQV
CC静态工作点Q的位置对波形的影响?2.3.2小信号模型分析法
晶体管–vcebecNPNPNP或型型BJT+ibvbeib+–线性二端口网络线性网络vce+–+–vbeicib等效→线性化BJT建立模型的思路2.3.2小信号模型分析法
BJT线性化的条件0vBEiBQiCvCE0Q晶体管–vcebecNPNPNP或型型BJT+ibvbeib+–vce+–+–vbeicibrbe2.3.2小信号模型分析法
ic
+vce
+ibvbebecicib
ibvbe+-vce+-rbebec•
说明:(2)βib受控于ib,方向必须与ib一致。(1)rbe是交流电阻,只能用于动态分析,
不能用于计算Q点。
但与Q点有关。(3)微变等效模型同样适用于PNP管。0vBEiBQ2.3.2小信号模型分析法
动态分析——小信号模型法:计算Av,Ri,Ro+VCCRSvsRbRcC1C2T+++–RLvi+–vo+–交流通路vi+-vo+-RcRbvS+-Rsibrbe
ibebcRL小信号模型2.3.2小信号模型分析法
动态分析——小信号模型法:计算Avvi+-vo+-RcRbvS+-Rsibrbe
ibebcRLii硅BJT,
=40,VCC=12V,RC=RL=4k
,Rb=300k分组研讨已知:硅BJT,
=40,VCC=12V,VCES可忽略不计。RC=4k
,试分析:当(1)Rb=300k(2)Rb=60k,BJT各工作在哪个区域?Rc+VCCRbIBICIEVBE+-VCE+-解:(1)VBE
0.7V2.3.2小信号模型分析法
动态分析——小信号模型法:计算Avvi+-vo+-RcRbvS+-Rsibrbe
ibebcRLii硅BJT,
=40,VCC=12V,RC=RL=4k
,Rb=300k课堂讨论:如何分析放大效果?RSvS+-信号源RL负载放大电路麦克风放大电路iivi+-iovo+-(AmplifierCircuits)iivi+-iovo+-RSvS+-信号源RL负载放大电路Ri课堂讨论:输入电阻输入电阻的大小决定了放大电路从信号源吸取信号幅值的大小。iivi+-iovo+-RSvS+-信号源RL负载放大电路Ri课堂讨论:输入电阻基本共射放大电路的分析方法
动态分析——小信号模型法:计算Av,Ri,Rovi+-vo+-RcRbvS+-Rsibrbe
ibebcRLiiiivi+-iovo+-RSvS+-信号源RL负载放大电路——负载开路时的电压增益课堂讨论:输出电阻——负载开路时的电压增益求Ro步骤:(1)令信号源为0,断开负载;(2)求出二端网络的除源等效电阻放大电路itvt课堂讨论:输出电阻2.3.2小信号模型分析法
动态分析——小信号模型法:计算Av,Ri,Rovi+-vo+-RcRbvS+-Rsibrbe
ibebcRLiivt+-Rsrbe
ibRbRcebcitib0==0小结放大电路计算Q点:VBE、IB、IC、VCE计算rbeBJT小信号模型直流通路交流通路小信号模型计算第2章双极型晶体管及其放大电路2.4静态工作点的稳定电子技术基础理论与实践教学内容2.4静态工作点的稳定教学目标识别分压式偏置放大电路,分析稳定工作点的原理;计算分压式偏置放大电路的静态工作点和动态性能指标;对比基本共射放大电路和分压式偏置放大电路静态工作点和性能指标的区别;教学内容及教学目标RbRcBECDIY实验1:观察温度对静态工作点的影响
VC=VCC
–ICRC↑↓现象:?原因?静态工作点Q实验基本共射放大电路温度扫描仿真
+VCCRcCb1Cb2RLRb+vi
+vo
ReRb2Rb1iBiCi1i2iEDIY实验2:观察温度对静态工作点的影响分组研讨
(分压式射极偏置电路静态分析、动态分析)基极分压式射极偏置共射极放大电路
1.静态分析,求解Q点2.动态分析,求Av,Ri
,Ro+VCCRsvsRb1RcC1C2T+++–RLvi+–vo+–ReRb2iBi1i2微变等效电路法分析电路:1.画直流通路,求解Q点:+VCC–IBQ++VBEQVCEQ–ICQRb1RcReRb2I1I2基极分压式射极偏置共射极放大电路
微变等效电路法分析电路:BECRcRbReRb1Rb2+VCCiC+vi
RsiCb1++vs-iB+vo
Cb2+RL+–vi+vo–RcbcibibrbeeRevs+-RsRb2RLRb1微变等效电路2.画小信号等效电路,求:Av,Ri
,Ro基极分压式射极偏置共射极放大电路
微变等效电路法分析电路:+–vi+vo–RcbcibibrbeeRevs+-RsRb2RLRb1基极分压式射极偏置共射极放大电路
2.画小信号等效电路,求:Av,Ri
,Ro微变等效电路法分析电路:+–vi+vo–RcbcibibrbeeRevs+-RsRb2RLRb1基极分压式射极偏置共射极放大电路
+–vi+vo–RcbcrbeeRevs+-RsRb2RLRb1vtit0==0ibib基极分压式射极偏置共射极放大电路
分组研讨
(两个电路的区别)bcib
ibrbeeRe+vo-RcRL+vs-Rsi+vi-Rb2Rb1bcib
ibrbee+vo-RcRL+vs-Rs+vi-Rb性能对比
射极偏置电路的小信号等效电路电压增益:=固定偏置电路的小信号等效电路↑
以牺牲增益为代价换取了温度的稳定性Ce
交流旁路电容?讨论1:如何才能既保证静态工作点稳定,又具有与固定偏置电路相同的动态指标,该如何改进电路?直流通路不变交流通路改变+vi
vo+–Rb1RcReRb2RL讨论2:如果电路如图所示,性能如何?RL兼顾稳定性与放大能力ABCD提交射极电阻被部分旁路后的增益是()单选题1分第2章双极型晶体管及其放大电路2.5共集电极共基极放大电路电子技术基础理论与实践教学内容2.5.1共集电极放大电路2.5.2共基极放大电路教学目标对比共集电极放大电路和共基极放大电路的结构,描述电路特点与用途。求解共集电极和共基极放大电路的主要参数。教学内容及教学目标2.5.1共集电极放大电路Rb+VCCRe+C2RL
+voC1+Rs+
vs+
vi共集电极放大电路+–vibcibibrbeeRevs+-RsRbRL+–vo共集—射极输出器vsRbC1C2RL+++VCCvivo++––Rs+–Re共集电极放大电路——求指标同相,射极跟随器+–vibcrbeeRevs+-RsRbRL+–voiiibib射极输出器(共集电极放大电路)的应用图(a)共射电路作输入级,当Us=10mV时,只能得到5mV输入电压;图(b)共集电极电路作输入级,当Us=10mV时,可得到9.5mV输入电压。结论:共集电极电路输入电阻大,作输入级可获得较大的输入电压。射极输出器(共集电极放大电路)的应用图(a)共射电路带动负载,只能得到0.5V输出电压;图(b)共集电极电路作输出级,负载上可获得0.95V的输出电压。结论:共集电极电路输出电阻很小,用作输出级可以增强带负载的能力。射极输出器(共集电极放大电路)的应用A、若Ⅰ、Ⅲ直接连接,第Ⅲ级只获得250mV的输入电压;B、若中间加入如Ⅱ所示的共集电极电路ⅡⅠⅢ=467mV第Ⅲ级输入电压结论:在多级放大电路中,共集电极电路也经常作中间级,用来隔离前后级之间的相互影响。2.5.2共基极放大电路2.5.2共基极放大电路+vo
RcReRS+vs
RLrbeioicieiiib
ib+vi
Ro≈
Rc三种放大电路比较小结共集、共基放大电路三种组态电路比较静态分析动态分析性能指标+共射放大电路结构指标适用场合Av、Ri、Ro第2章双极型晶体管及其放大电路2.6多极放大电路电子技术基础理论与实践教学内容2.6多极放大电路教学目标对比不同耦合方式电路特点与用途。了解多级放大电路的耦合方式教学内容及教学目标2.6多级放大电路信号源负载输出级中间级输入级图2-6-1多级放大电路组成框图2.6多级放大电路+UCCRC2uoT2RB1RC1uiT1+-+-图2-6-2直接耦合+ui-RC1C1T1RB21RB11RE1C2RC2RB22T2RB21RE2C3CE1CE2+UCCuo+-图2-6-3阻容耦合图示两级电压放大电路,已知β1=β2=50,T1和T2均为3DG8D。
(1)计算前、后级放大电路的静态值(UBE=0.6V);(2)求放大电路的输入电阻和输出电阻;
(3)求各级电压放大倍数及总电压放大倍数。例1:2.6多级放大电路解:第一级是射极输出器(1)计算静态工作点2.6多级放大电路第二级是分压式偏置电路解:2.6多级放大电路第二级是分压式偏置电路解:2.6多级放大电路(2)计算r
i和rO2.6多级放大电路(3)求电压放大倍数第一级放大电路为射极输出器2.6多级放大电路第二级放大电路为共发射极放大电路总电压放大倍数(3)求电压放大倍数2.6多级放大电路第2章双极型晶体管及其放大电路2.7功率放大器电子技术基础理论与实践教学内容2.7功率放大器教学目标理解乙类、甲乙类功放的工作原理。计算输出功率、电源功率、管耗和效率等指标。了解交越失真问题,掌握消除交越失真的措施。教学内容及教学目标功率放大电路的性能指标电压放大电路声音信号功率放大电路负载1.输出功率Po2.效率η:输出功率和电源供给的直流功率之比3.失真:高无大=VoIo功放在大信号下工作,易产生失真010203严重失真(乙类)失真
(甲乙类)效率低(甲类)功放的分类-vivo发射结电压vBE>0T导通vBE<0T截止0vo0vi+vBE+VCCTRL乙类功率放大电路-VCCviT2-VCCviT2-VCCviT2RLvivoRLvo+VCCT1乙类功率放大电路RLvivo+VCCT1乙类功率放大电路RLvo-VCCviT2乙类功率放大电路voRLvi-VCCT2vi0+VCCT1静态分析vi=0VE=0IC1=IC2=0E,T1、T2止0viRLvoT2动态分析0vo静态分析vi=0vi>0时,T1通T2止,vo=vivi<0时,T1止T2通,vo=vi+VCCT1-VCCVE=0IC1=IC2=0,T1、T2止乙类功率放大电路viRLvoT2+VCCT1-VCC三、乙类双电源互补对称功放RLvoT2T1iC1性能指标ioviRLvoT2iC1+VCCT1-VCC性能指标乙类双电源互补对称功放viRLvoT2+-vBE失真原因0iBvBE截止区放大区门坎电压Vth解决方法0vi0vBEVBE-VBE+VCCT1-VCC乙类双电源互补对称功放viRLvoT2+VCCT1-VCCD1D2R1R2动态分析静态分析vi>0时,T1通T2止,vo=vivi<0时,T1止T2通,vo=viVE=0,T1、T2微导通0vo=0乙类双电源互补对称功放+-vBE-+vBEvi=0viRLvoT2+VCCT1-VCCD1D2甲乙类双电源互补对称功放R1R2动态分析静态分析vi>0时,T1通T2止,vo=vivi<0时,T1止T2通,vo=viVE=0,T1、T2微导通vo=0vi=0viRLvoT2+VCCT1-VCCD1D2R1R2+VCC/2电源动态分析静态分析vi>0时,T1通T2止,vo=vivi<0时,T1止T2通,vo=viVE=VCC/2,T1、T2微导通vo=0vi=0+-vBE-+vBE甲乙类双电源互补对称功放甲乙类单电源互补对称功放viRLvoT2+VCCT1-VCCD1D2R1R2+甲乙类单电源互补对称功放viRLvoT2+VCCT1-VCCD1D2R1R2+性能指标作答课堂检测:图示电路,VCC=24V,RL=8Ω,VCES忽略。(1)电路名称?(2)静态时,C2两端电压应是多少?
调哪个电阻能满足要求?(3)动态时,若vo出现交越失真,
应调哪个电阻?如何调?主观题5分作答课堂检测:图示电路,VCC=24V,RL=8Ω,VCES忽略。(1)电路名称?(2)静态时,C2两端电压应是多少?
调哪个电阻能满足要求?(3)动态时,若vo出现交越失真,
应调哪个电阻?如何调?1/2VCC=12V调R1或R3增大R2甲乙类单电源互补对称功放主观题5分作答课堂检测:图示电路,VCC=24V,RL=8Ω,VCES忽略。(4)最大不失真输出电压Vomax?
最大不失真输出功率Pom?
ICM、|V(BR)CEO|、PCM最小值?主观题5分作答课堂检测:图示电路,VCC=24V,RL=8Ω,VCES忽略。(4)最大不失真输出电压Vommax?
最大不失真输出功率Pom?
ICM、|V(BR)CEO|、PCM最小值?主观题5分OTLOutputTransformerlessOCLOutputCapacitorless小结第2章双极型晶体管及其放大电路2.8放大电路中的负反馈电子技术基础理论与实践教学内容2.8放大电路中的负反馈教学目标理解反馈的基本概念、分类;掌握反馈类型的判断方法;理解负反馈对放大电路性能的影响。教学内容及教学目标负反馈的发明
纽约乔治·华盛顿大桥(GrorgeWashingtonBridge),跨越哈德逊河(TheHudsonRiver),跨度1067m,1931年建成。
负反馈的发明——逆向思维在西部电子公司工程部工作的HaroldBlack(1898-1983),一直被电子管放大器的失真和不稳定问题困扰,1928年8月2日,在上班途中的渡船上灵光一闪,发明了在电子电路中占重要地位的负反馈放大器。由于手头没有合适的纸张,他将其发明记在了一份纽约时报上,这份早报已成为一件珍贵的文物珍藏在AT&T(美国电话电报公司)的档案馆中。放大器输出输入开环闭环±叠加反馈网络反馈信号实际被放大信号
将电子系统中输出量(电压或电流)的一部分或全部,通过一定的电路引回到输入端,与原来输入信号(电压或电流)共同控制放大器,影响输出量的作用过程称为反馈。(闭环思维)
AmplifierFeedback如何判断电路有无反馈?“找联系”:除正向传输外,找输出回路和输入回路的联系,若有,则有反馈,否则无。2.8.1反馈的概念+VCCRcCb1Cb2RL+Rb+vi
+vo
+VCCRcCb1Cb2RL+Rb+vi
+vo
有反馈无反馈一、反馈的概念思考:判断电路是否存在反馈?+ve'-+vbe-2.8.2反馈的分类——直流反馈与交流反馈直流反馈:存在于放大电路直流通路中的反馈。交流反馈:存在于放大电路交流通路中的反馈。“看通路”:看反馈存在于何种通路。讨论:判断电路中哪些元件引入直流反馈?交流反馈?R1、R2引入直流反馈R1、R2引入交流反馈××提交下图电路的极间反馈,说法正确的是ABRf1和Rf2构成直流反馈CDRf1和Rf2构成交流反馈Re1构成直流反馈Re1构成交流反馈多选题2分+-vgs+-sgBbec1、负反馈使净输入量比没有引入反馈时减小了。2、正反馈使净输入量比没有引入反馈时增大了。AF∑2.8.2反馈的分类——正反馈与负反馈vP-vN+-vbe假设输入信号有一定极性的瞬时变化,使某点的电压或某个元件的电流发生了变化,依次经过放大、反馈后,再回到输入端,若反馈信号与原输入信号的作用相反,则为负反馈。反之为正反馈。判别方法:瞬时极性法。2.8.2反馈的分类——正反馈与负反馈判别方法:瞬时极性法1)假设输入信号在某一瞬时的极性为正(相对共同端);2)从输入到输出逐级判断出放大电路中各相关点电位的瞬时极性;3)确定从输出回
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