三极管基本应用及其分析方法ppt课件.ppt

1、2.2 三极管基本应用及其分析方法,2.2.1 三极管直流电路的分析,2.2.2 三极管放大电路及其分析方法,2.2.3 三极管开关电路,概述,1,概述,2,三极管直流电路主要作用：确定Q点或构成电流源电路。,分析方法：主要采用工程近似分析法，也可用图解法。,例2.2.1 图示为某硅三极管的直流电路和输出特性曲线，试求该直流电路中的基极电流、集电极电流、发射结电压和集-射极电压（通常分别用IBQ 、ICQ 、UBEQ 、UCEQ表示）。,2.2.1 三极管直流电路的分析,3,例2.2.1解：,（1）用工程近似分析法求解,UBEQ0.7V,放大区内iB每增大10A时，iC约增大1mA，故可得 =

2、1mA /10A =100,设三极管处于放大状态，则,可见三极管确实工作于放大状态，其基极电流、集电极电流、发 射结电压和集-射极电压分别为 IBQ=30A ICQ=3mA UBEQ 0.7V UCEQ=3V,3V0.3V,4,例题： P81 2.4(a)、(b) 作业： P81 2.4（b）（c）（e）,5,例2.2.1解 续：,（2）用图解分析法求解,首先由UBEQ0.7V ，估算得 IBQ30A,由于VCC6V，RC1k，令iC0，则uCEVCC6V，可得横轴截点（6V，0）；令uCE =0，得 iC=VCC /RC =6V/1k = 6mA, 可得纵轴截点（0，6mA）。连接点M、N

3、，便得直流负载线MN。,6,例2.2.1解 续：,（2）用图解分析法求解,首先由UBEQ0.7V ，估算得 IBQ30A,直流负载线与 IBQ=30A对应的输出曲线相交于Q点，由Q点坐标可读得,ICQ3mA UCEQ3V,7,作业： P81 2.6,8,2.2.2 三极管放大电路及其分析方法,放大电路主要作用：不失真地放大小信号。,分析方法：主要采用小信号模型分析法，也可用图解法,为便于分析，通常对符号有约定，以发射结电压和基极 电流为例： 静态量为 UBE 、IB（或UBEQ 、IBQ） 动态量的瞬时量为 ube、ib 动态量的有效值为 Ube、Ib 动态量的幅值为 Ubem、Ibm 正弦波

4、信号的相量为 、 总量（等于静态量加动态量）为 uBE、iB,9,2.2.2 单管共射放大电路的工作原理分析,1. 静态(ui=0)时的工作情况,无输入信号(ui = 0)时: ui = 0； uBE = UBE； uCE = UCE； 波形图,10,2. 动态(vi0)时的工作情况,UBE,？, uce = iCRC 或 uo = uce = iCRC,uBE = UBE+ ui,又 uCE = VCC iC RC 即 VCC iC RC = UCE+ uce 由于直流分量UCE 及VCC被C2隔断,uo与ui反相,iB=IB+ib,iC=IC+ic,uCE = UCE+ uce,11,一、

5、图解分析法,例2.2.2 图（a）为三极管放大电路，u i =10 sin t（mV）。电容C1、C2 对交流信号呈现的容抗近似为零。三极管输入、输出特性曲线如图（b）所示，试用图解法求三极管的输入电流iB、输入电压uBE、输出电流iC、输出电压uCE和放大电路的电压放大倍数Au=uo/ ui 。,12,例2.2.2 解：,（1）画直流通路，直流图解确定Q点,IBQ30A ICQ3mA UBEQ0.7V UCEQ3V,13,例2.2.2 解：,（1）画直流通路，直流图解确定Q点,IBQ30A ICQ3mA UBEQ0.7V UCEQ3V,（2）交流图解求三极管的动态电流、电压,（3）求三极管瞬

6、时电流、电压,uBEUBEQu iUBEQU im sin t (0.70.01sin t) V,iBIBQi bIBQI bm sin t （3010 sin t）A,iCICQi cICQI cm sin t （3sin t）mA,uCEUCEQuceUCEQ - U cem sin t ( 3 - sin t) V,（4） 求 Au=uo/ ui,uouce ( sin t) V,14,例2.2.2 解：,（1）画直流通路，直流图解确定Q点,IBQ30A ICQ3mA UBEQ0.7V UCEQ3V,（2）交流图解求三极管的动态电流、电压,（3）求三极管瞬时电流、电压,uBEUBEQu

7、iUBEQU im sin t (0.70.01sin t) V,iBIBQi bIBQI bm sin t （3010 sin t）A,iCICQi cICQI cm sin t （3sin t）mA,uCEUCEQuceUCEQ U cem sin t ( sin t) V,（4） 求 Au=uo/ ui,可见该电路实现了交流电压放大作用 负号表明输出电压与输入电压相位相反,uouce ( sin t) V,15,讨论：CE放大电路工作波形有何特点？,ib、ic与ube 同相， uce与它们反相,信号很小，管子能始终线性工作 因此电流得到不失真放大 电压得到不失真放大,电流、电压的大小随信

8、号的变 化而变化，但其极性始终不 变，极性由静态量决定。,16,判定波形失真的类型,iC/mA,uCE/V,O,饱和区,IC,饱和失真,截止失真,9. 确定如何调整工作点，以减少输出电压和电流的失真程度,Q点位于交流负载线的中点处,17,非线性 失真现象：,Q点过低 引起截止失真,Q点过高 引起饱和失真,信号太大 引起饱和、截止失真,讨论：为实现不失真放大，应注意什么？,应提高Q点,应降低Q点,应减小信号,措施：,可见：为实现不失真放大，应保证Q点合适，信号在动态范围内变化,18,* 例,用示波器观测到图（a）所示电路的uo 波形如图（b）所示，试问这是何种失真？如何调节 RB 的移动触点才能

9、消除之？,答：截止失真,触点下移 (RB减小，IB增大，Q点上升）,19,作业： P82 2.9,20,图解法的优缺点,小信号模型分析法思路： 当信号足够小时，三极管线性工作，因此可用一个具有 相同伏安特性的线性电路来等效，使本来很复杂的非线 性电路的分析简化为线性电路的分析。,工程分析中，通常先用估算法进行静态分析， 再用小信号模型分析法进行动态分析。,二、 三极管的小信号模型 （微变等效电路）分析法,21,二、 三极管的小信号模型 （微变等效电路）分析法,微变等效电路 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）情况下，在静态工作点附近小范围内，晶体管

10、的特性曲线可用直线近似代替。 微变等效电路法 利用放大电路的微变等效电路分析计算放大电路电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。,22,1. 三极管的小信号模型（又称H 参数简化小信号模型）,称为三极管的共发射极输入电阻， 为动态电阻,称为三极管的共发射极输出电阻， 为动态电阻。很大。,23,如何获取三极管小信号模型参数？,UA称为厄尔利电压, 查手册中h fe,24,讨论,对小信号模型应注意: （1）适用条件：放大区、低频、小信号 （2）参数与Q点有关； 等效电阻是动态电阻。,25,1. 三极管输入回路的等效,当输入信号较小时，在静态工作点附近的输入特性在小范围内可近似线性化。,晶体

11、管的输入电阻:,三极管的B、E两端可等效为一个线性电阻rbe。,其中： rbb为基区材料体电阻，取值一般为100300； rbe为发射结电阻；,26,在线性工作区，输出曲线是一簇等距平行直线。,晶体管的电流放大系数,三极管C、E两端可用一受控电流源 ic= ib等效代替。, 一般在20200之间，在手册中常用hfe表示。,2. 三极管输出回路的等效,27,三极管及其微变等效电路,28,3. 放大电路的微变等效电路,(1) 微变等效电路法的动态分析步骤,计算Q点及交流参数rbe；, 画放大电路的交流通路；, 画微变等效电路；, 根据微变等效电路求解Au、ri、ro；,画直流通路：ui=0；电容开

12、路、电感短路。,直流电压源、耦合电容短路。,三极管的b、e间用交流电阻rbe代替； 三极管的c、e间用受控电流源ib代替。,29,(2) 单管共射放大电路中的两条通路分析,1. 直流通路分析(ui=0),交流输入信号 ui = 0 ；只有直流信号的作用； 画直流通路的方法：电容开路；电感短路。（为什么？）,断开,断开,30,计算静态工作点,当UBEQ0.3V，故上述假设及结论均正确,47,解： 图（b）中，发射结正偏导通，故,UEB 0.7V,UE=2V+0.7V=2.7V,设三极管工作在放大状态，则,IE= mA=1.43mA,IC IE =1.43mA,UO=UC=(31.43 6)V=

13、1.71V,UCE=UC UE = 1.71V 2.7V= 4.41V,由于该PNP型硅管的UCE0.3V，故上述假设及结论都是正确的,*三极管电路分析综合练习1 续,图示电路中三极管均为硅管，试求各电路的 IC、UCE、UO,48,三极管电路分析综合练习2,*三极管电路分析综合练习2,三极管放大电路如图所示，VCC=12V，UBEQ=0.6V，=50，试分析：（1）为使静态参数 ICQ= 1.5 mA，UCEQ= 6V，则RC、RB 阻值应取多少？（2） 欲将UCEQ 改为 3.3 V， RC值不变，则RB 阻值应改为多少？,解： （1） 由图可得,由于三极管工作在放大状态，故,IBQ=ICQ/ =1.5mA / 50 = 0.03 m A,49,*三极管电路分析综合练习2 续,三极管放大电路如图所示，VCC=12V，UBEQ