项目2 电子生日蜡烛控制电路

1、,项目二 电子生日蜡烛控制电路,模拟电子技术项目化教程,项目概述,无论在工农业生产，还是在日常生活中，经常需要将微弱的非电信号转换成成较大的电信号，以推动设备进行工作。例如：声音通过话筒转换成的信号电压往往在几十毫伏以下，它不可能使扬声器发出足够音量的声音；而从天线接收下来的无线电信号电压更小，只有微伏数量级。因此信号放大电路是电路系统中最基本的电路，应用十分广泛。 控制电路在实际应用中非常普遍，本项目选择制作一款简易的电子生日蜡烛控制电路，该电路主要依靠三极管的放大、开关作用实现电路功能。,项目引导,教学目的： 1半导体三极管的结构、图形符号、特性曲线、主要参数及三极管的工作原理。 2半导体

2、三极管管型号命名方法、管脚识别方法。 3放大电路的基本概念、一般组成、其性能指标和工作原理。 4多级放大器的级间耦合方式、性能特点及放大电路的频率特性。 5电路仿真软件Multisim的熟练使用，仿真电路的连接与调试。 6电路装配与调试；仪器仪表的使用方法。 7电路常见故障排查。,项目引导,项目要求： 1工作任务：电子生日蜡烛控制电路的设计、制作与调试 2电路功能：当用火给热敏器件加热，点亮LED，并使得音乐IC演奏乐曲；当嘴对着MIC 吹气时，LED 断电熄灭,音乐IC 也断电停止播放音乐。,项目引导,参考电路：,项目引导,项目咨询：,任务1：认识半导体三极管,2.1.1 三极管的结构与类型

3、,1三极管的分类 (1)按结构(导电类型)划分：NPN和PNP。 (2)按所用半导体材料划分：硅管和锗管。 (3)按用途划分：放大管和开关管。 (4)按工作频率划分：低频管和高频管。 (5)按功率大小划分：小功率管、中功率管、大功率管。,2三极管的结构、电路符号,三极管结构与符号如图所示。它们有三区：集电区、基区、发射区；三极：各对应引出的电极分别称为集电极c（Collector）、基极b（Base）和发射极e（Emitter）；两结：发射区与基区之间的PN结称为发射结Je，基区与集电区之间的PN结称为集电结Jc。,（a）NPN型 （b） PNP型,任务1：认识半导体三极管,2.1.1 三极管

4、的结构与类型,2三极管的外形结构,任务1：认识半导体三极管,2.1.1 三极管的结构与类型,注意：,(1)两种管子的电路符号用发射极箭头方向的不同以示区别，箭头方向表示发射结正偏时发射极电流的实际方向。 (2)三极管具有信号放大作用。 (3)保证放大的制造工艺：基区很薄且掺杂浓度低，发射区掺杂浓度高，集电结的面积比发射结的面积大等。 (4)在使用时三极管的发射极和集电极不能互换。,一、三极管放大的基本条件,（1）放大的偏置条件：Je正偏，Jc反偏。 （2）NPN管具有放大作用时的电位关系：UCUBUE； PNP管：UCUBUE。,任务1：认识半导体三极管,2.1.2 三极管的电流分配与放大原理

5、,二、三极管各电极上的电流分配,NPN型三极管的电流分配实验电路如图所示，图中，IB为基极电流，IC为集电极电流，IE为发射极电流，它们的方向如图中箭头所示。UBE为发射结的正偏压，UCE为集电极与发射极之间的电压。,任务1：认识半导体三极管,2.1.2 三极管的电流分配与放大原理,调节实验电路的电位器RP可以改变UBE并产生相应的基极电流IB，而IB的变化又将引起IC和IE的变化。每产生一个IB值，就有一组IC和IE值与之对应，该实验所得数据见下表。,由上表得出规律：IE=IB+IC，即发射极电流等于基极电流与集电极电流之和。,三极管三个电极上的电流分配表,任务1：认识半导体三极管,2.1.

6、2 三极管的电流分配与放大原理,由上表可知，当IB从0.02mA变化到0.03mA时， IC随之从1.14mA变化到了1.74mA，则两变化量之比（1.74-1.14）/（0.03-0.02）=60，说明此时三极管IC的变化量为IB的变化量的60倍。 （1）三极管的电流放大作用就是基极电流IB的微小变化控制了集电极电流IC较大的变化。 （2）三极管放大电流时，被放大的IC是由电源VCC提供的，并不是三极管自身生成的，放大的实质是小信号对大信号的控制作用。 （3）三极管是一种电流控制器件。,任务1：认识半导体三极管,2.1.2 三极管的电流分配与放大原理,任务1：认识半导体三极管,2.1.3 三

7、极管的伏安特性及主要参数,三极管的各个电极上电压和电流之间的关系曲线称为三极管的伏安特性曲线或特性曲线。常用的是输入特性曲线和输出特性曲线。三极管在电路中的连接方式（组态）不同，其特性曲线也不同。 用NPN型管组成的共射特性曲线测试电路如图所示。,三极管共射特性曲线测试电路,三极管的各个电极上电压和电流之间的关系曲线称为三极管的伏安特性曲线或特性曲线。常用的是输入特性曲线和输出特性曲线。三极管在电路中的连接方式（组态）不同，其特性曲线也不同。 用NPN型管组成的共射特性曲线测试电路如图所示。,三极管共射特性曲线测试电路,任务1：认识半导体三极管,2.1.3 三极管的伏安特性及主要参数,一、输入

8、特性曲线（Input characteristic curves）,共射输入特性曲线方程式：iB=f(uBE)uCE=常数。下图为NPN型硅管3DG4的共射输入特性曲线。,共射输入特性曲线,任务1：认识半导体三极管,2.1.3 三极管的伏安特性及主要参数,(1) uCE0：c极与b极相连，相当于两个二极管并联，输入特性曲线与二极管伏安特性曲线的正向特性相似。 (2)uCE1V：曲线右移。 (3) uCE1V：曲线与uCE=1V时的曲线近乎重合。实际中，通常就用uCE1V这条曲线来代表。 (4)三极管放大状态的依据：硅管uBE=0.7V，锗管uBE=0.2V。,一、输入特性曲线（Input ch

9、aracteristic curves）,任务1：认识半导体三极管,2.1.3 三极管的伏安特性及主要参数,二、输出特性曲线（Output characteristic curves）,1方程 输出特性曲线方程式：iC= f(uBE)iB=常数。,2输出特性曲线测试 测试时，先调节RP1使iB为某一值固定不变，再调节RP2，得到与之对应的uCE和iC值，根据所对应的值可在直角坐标系中画出一条曲线。重复上述步骤，可得不同IB值的曲线族，如下图所示。,任务1：认识半导体三极管,2.1.3 三极管的伏安特性及主要参数,射输出特性曲线,由图可知： (1)曲线起始部分较陡，且不同iB曲线的上升部分几乎重

10、合。 (2)对一条曲线而言，uCE增大，iC增大，但当uCE大于0.3V左右以后，曲线较平坦，只略有上翘。这说明三极管具有恒流特性。 (3)输出特性曲线不是直线，是非线性的，说明三极管是一种非线性器件。,二、输出特性曲线（Output characteristic curves）,任务1：认识半导体三极管,2.1.3 三极管的伏安特性及主要参数,3三极管输出特性曲线的四个区 (1)放大区（Active region） (2)饱和区（Saturation region） (3)截止区(Cutoff region) (4)击穿区(Breakdown region),4PNP管特性曲线 由于电源电压

11、极性和电流方向不同，PNP管与NPN管的特性曲线是相反、“倒置”的。,二、输出特性曲线（Output characteristic curves）,任务1：认识半导体三极管,2.1.3 三极管的伏安特性及主要参数,三、三极管的主要参数及温度对特性的影响,三极管的参数用来表征管子性能优劣和适用范围，它是合理选用三极管的依据。,1、电流放大系数（Current amplification factor） 电流放大系数是表征三极管放大能力的参数。电路工作状态有两种：电路无交流信号输入而工作在直流状态时，称为静态；电路有交流信号输入而工作在交流状态时，称为动态。,1)共发射极电路直流电流放大系数,它反

12、映静态时集电极电流与基极电流之比值。,任务1：认识半导体三极管,2.1.3 三极管的伏安特性及主要参数,温度升高，值增大。每升高1，值增加0.5%1%，反映在输出特性曲线上就是各条曲线的间距增大。,3)共基极电路电流放大系数,2)共发射极电路交流电流放大系数,在共基极电路（即信号从发射极输入，集电极输出，基极为输入输出的公共端）中，三极管的集电极电流IC与发射极电流IE之比称为共基极电路直流电流放大系数。,三、三极管的主要参数及温度对特性的影响,任务1：认识半导体三极管,2.1.3 三极管的伏安特性及主要参数,2、极间反向电流,（1）ICBO指发射极开路时集电极和基极之间的反向饱和电流。ICB

13、O很小，温度升高，ICBO增加。一般硅管热稳定性比锗管好。下图（a）为该参数的测试电路。 （2）ICEO是指基极开路时，集电极和发射极之间的反向饱和电流，又称为穿透电流。ICEO=(1+) ICBO。下 图（b）为该参数的测试电路。,极间反向电流是由少数载流子形成的，其大小表征了管子的温度特性。,三、三极管的主要参数及温度对特性的影响,任务1：认识半导体三极管,2.1.3 三极管的伏安特性及主要参数,3、极限参数,（1）集电极最大允许电流ICM(Maximum allowable collector current)：是指当下降到正常值的2/3时所对应的IC值。当IC超过这个值时，放大性能下降

14、或损坏管子。,（2）反向击穿电压（Reverse breakdown voltage） U(BR)CBO ： 发射极开路时，集电极基极之间允许施加的最高反向电压，超过此值，集电结发生反向击穿。 U(BR)EBO ： 集电极开路时，发射极基极之间允许施加的最高反向电压。 U(BR)CEO：基极开路时，集电极与发射极之间所能承受的最高反向电压。为可靠工作，使用时VCC取U(BR)CEO的1/2或2/3。在输出特性曲线中，iB0的曲线开始急剧上翘所对应的电压即为U(BR)CEO ，其值比U(BR)CBO小。T，U(BR)。,三、三极管的主要参数及温度对特性的影响,任务1：认识半导体三极管,2.1.3

15、 三极管的伏安特性及主要参数,（3）集电极最大允许耗散功率PCM(Maximum allowable power dissipation)：PCM的大小主要决定于允许的集电结结温。一般硅管约为150，锗管约为70。显然，PCM的大小与管子的散热条件及环境温度有关。且PCM= iCuCE，由此可画出三极管的安全工作区。,三极管的安全工作区,3、极限参数,三、三极管的主要参数及温度对特性的影响,2.1.3 三极管的伏安特性及主要参数,任务1：认识半导体三极管,4、温度对三极管参数的影响 温度升高，UBE下降，三极管提前导通 温度升高，极间反向电流增大 温度升高，放大倍数变大 温度升高，反向击穿电压

16、下降,三、三极管的主要参数及温度对特性的影响,2.1.3 三极管的伏安特性及主要参数,任务1：认识半导体三极管,要准确地了解一只三极管类型、 性能与参数, 可用专门的测量仪器进行测试, 但一般粗略判别三极管的类型和管脚, 可直接通过三极管的型号简单判断, 也可利用万用表测量方法判断.下面具体介绍其型号的意义及利用万用表的简单测量方法。 1三极管型号的意义 三极管的型号一般由五大部分组成,如3AX31A、3DG12B、3CG14G等。下面以3DG110B为例说明各部分的命名含义。,半导体三极管的判别与检测方法,技能训练,半导体三极管的直观识别,(1)第一部分由数字组成，表示电极数。“3”代表三极

17、管。 (2)第二部分由字母组成，表示三极管的材料与类型。如A表示PNP型锗管，B表示NPN型锗管，C表示PNP型硅管，D表示NPN型硅管。 (3)第三部分由字母组成，表示管子的类型，即表明管子的功能 。 (4)第四部分由数字组成,表示三极管的序号。 (5) 第五部分由字母组成,表示三极管的规格号。,半导体三极管的判别与检测方法,技能训练,半导体三极管的直观识别,典型三极管的管脚排列图,半导体三极管的判别与检测方法,技能训练,半导体三极管的直观识别,半导体三极管的判别与检测方法,技能训练,万用表检测三极管,基极的判别,三极管基极的测试,集电极和发射极的判别。 具体测试方法如图2.12所示,图（a

18、）、（b）为PNP管的测试图,图（c）为NPN管的测试图。 根据硅管的发射结正向压降大于锗管的正向压降的特点,来判断其材料。一般常温下,锗管正向压降为0.20.3V,硅管的正向压降为0.60.7V。根据如图所示电路进行测量,由电压表的读数大小确定是硅管还是锗管。,半导体三极管的判别与检测方法,技能训练,万用表检测三极管,4 三极管的质量粗判及代换方法 1） 判别三极管的质量好坏 2） 三极管的代换方法 通过上述方法的判断, 如果发现电路中三极管已损坏, 更换时一般遵循下列原则: （1） 更换时, 尽量更换相同型号的三极管。 （2）无相同型号更换时, 新换三极管的极限参数应等于或大于原三极管的极

19、限参数, 如参数ICM、PCM、U（BR）CEO等。 （3）性能好的三极管可代替性能差的三极管。 如穿透电流ICEO小的三极管可代换ICEO大的, 电流放大系数高的可代替低的。 （4）在集电极耗散功率允许的情况下, 可用高频管代替低频管， 如3DG型可代替3DX型。 （5）开关三极管可代替普通三极管, 如3DK型代替3DG型, 3AK型代替3AG型管。,半导体三极管的判别与检测方法,技能训练,万用表检测三极管,任务2：基本放大电路,2.2.1 基本共射放大电路的组成,一、BJT放大电路的基本要求,要使BJT放大电路完成预定的放大功能，必须满足以下要求： (1)有直流电源。三极管Je正偏，Jc反

20、偏，工作在放大区。 (2)输入信号能输入。 (3)输出信号能输出。 (4)信号不失真地放大，满足放大电路的性能指标要求。,1放大倍数（Amplification）,放大倍数是衡量放大电路放大能力的指标，常用A表示。放大倍数可分为电压放大倍数、电流放大倍数和功率放大倍数等。放大电路框图如图所示。,二、放大电路的主要性能指标,放大电路框图,任务2：基本放大电路,2.2.1 基本共射放大电路的组成,放大电路输出电流与输入电流之比，称为电流放大倍数。,工程上常用对数来表示放大倍数，称为增益G，单位为分贝(dB) Gu=20lgAu Gi=20lgAi,放大电路输出电压与输入电压之比，称为电压放大倍数,

21、任务2：基本放大电路,2.2.1 基本共射放大电路的组成,1放大倍数（Amplification）,二、放大电路的主要性能指标,相当于信号源的负载， 越大，信号源的电压更多地传输到放大电路的输入端。在电压放大电路中，希望大一些。,2输入电阻（Input resistance）,输入电阻就是向放大电路输入端看进去的交流等效电阻，在数值上等于输入电压与输入电流之比，即,任务2：基本放大电路,2.2.1 基本共射放大电路的组成,3输出电阻（Output resistance）,输出电阻的求法,输出电阻就是从放大电路输出端（不包括负载）看进去的交流等效电阻。输出电阻的求法如图2.2.2所示，即先将信号

22、源短路，保留内阻，将负载开路，在输出端加一交流电压uo，产生电流io，输出电阻等于uo与io之比，即,任务2：基本放大电路,2.2.1 基本共射放大电路的组成,三、共射基本放大电路的组成,任务2：基本放大电路,2.2.1 基本共射放大电路的组成,1三极管VT 三极管是电路中的核心元件，利用它的电流放大作用，放大电路在集电极电路获得放大了的电流。,2集电极电源VCC 为放大电路提供电源；保证集电结处于反向偏置。,3集电极负载电阻RC 将集电极电流的变化转换为电压的变化，以实现电压放大。即uCE = VCC - iCRC。,4基极电源VBB和基极电阻RB 使发射结处于正向偏置，并提供大小合适的基极

23、电流IB，以使放大电路获得合适的静态工作点。,5耦合电容C1 和C2 C1用来隔断放大电路与信号源之间的直流通路，C2 用来隔断放大电路与负载之间的直流通路。C1 和C2 起到交流耦合作用，保证交流信号畅通无阻地经过放大电路。,三、共射基本放大电路的组成,任务2：基本放大电路,2.2.1 基本共射放大电路的组成,6放大电路的静态与动态 由以上电路的工作情况可知，在放大电路中，首先必须先对晶体管建立直流偏置电压，形成直流电流，使放大器处于放大（工作）状态，然后才能对输入的交流小信号进行放大，因此，在工作状态下的放大电路中，既存在直流电流也存在交流电流。通常把放大电路在没有交流信号输入时的状态称为

24、静态，有交流信号输入时的状态则称为动态。,7放大电路中电压、 电流的方向及符号规定 小写字母小写下标（如ube，ic）为交流量； 大写字母大写下标（如UBE，IC）为直流量； 小写字母大写下标（如uBE，iC）为总的瞬时量（直流交流）； 大写字母小写下标（如Ube，Ic）为有效值。,1估算法计算静态工作参数,任务2：基本放大电路,2.2.2共射基本放大电路的静态分析,所有电容对于直流信号而言相当于开路。因此，将耦合电容C1、C2 开路，放大电路简化为如图 (b)所示，称为直流等效电路。,由VCC、Rb和三极管VT 构成的基极回路可得,1估算法计算静态工作参数,任务2：基本放大电路,2.2.2共

25、射基本放大电路的静态分析,UBEQ（硅管约为0.6 0.8V，锗管约为0.2 0.3V）比VCC小得多，因此为分析计算方便，UBEQ可以忽略不计。 利用IC = IB的关系，可以求得：,从VCC、Rc和三极管VT构成的集电极回路可得UCEQ,UCEQ = VCCICQRc,1用图解法确定Q 点,任务2：基本放大电路,2.2.2共射基本放大电路的静态分析,由上式可得,在令IC =0，得UCE = VCC，可确定直线经过点（VCC，0）； 令UCE =0，得IC = VCC / Rc，可知直线也经过点（0，VCC/ Rc）。 三极管输出特性曲线的图中画出经过（VCC，0）和（0，VCC/ Rc）两

26、点决定的直线，称为直流负载线。,由图可知，IB不同，静态工作点在负载线上的位置亦不同。因此，在VCC和Rc 等参数均保持不变时，只需要调整Rb，即可改变IB的大小，从而调整静态工作点Q的位置。 Q沿直流负载线变化情况如下： RbIBQ点沿负载线下移；RbIBQ点沿负载线上移。,【例2 -1】在下图(a)所示的电路中，已知晶体管的 = 50，UBEQ = 0.7V，其他参数如图中所示，试估算电路的静态工作点IBQ，ICQ，UCEQ。,解: 根据已知条件，估算电路的静态工 作点可分四个步骤： 第1步：画出电路的直流通路，如图 (b) 所示。 第2步：根据基极回路计算基极电流IBQ， 则： 第3步：

27、利用基极电流与集电极电流之间的关系，可得： ICQ = IBQ = 5040A =2mA 第4步：根据集电极回路可得UCEQ，即： UCEQ = VCC - ICQRc =12 24 = 4V,【例2 -2】在图2-18(a)所示的电路中，已知VCC = 12V，Rb = 120k，Rc =3k，RL =3k，晶体管电流放大系数 = 50，试求放大电路的静态工作点ICQ，IBQ，UCEQ。,解：根据已知条件，估算电路的静态工作点，首先画出电路的直流通路，如图2-18 (b)所示。其次，根据基极回路有： IBQ Rb + Rc IBQ + Rc IBQ = VCC - UBEQ 根据上式可得：,

28、再次，利用基极电流与集电极电流之间的关系，可得： ICQ = IBQ = 5041A = 2.1mA 最后，根据集电极回路，可得： UCEQ = VCC - Rc（IBQ + ICQ）= 12 - 3(4110-3 +2.1)V =5.67V,任务2：基本放大电路,2.2.3 共射基本放大电路的动态分析,1图解法动态分析,1）画交流通路 根据前面所学内容，很显然在静态时，由于隔直电容C2的作用，RL对电路的Q点没有影响。而动态工作时的情况则不同，隔直电容C1和C2在具有一定频率的信号作用下，其容抗可以忽略；同时考虑到电源VCC的内阻很小，可视为短路。这样便可画出如下图 (a)所示电路的交流通路

29、,2）交流负载电阻的计算,任务2：基本放大电路,2.2.3 共射基本放大电路的动态分析,1图解法动态分析,放大电路的交流负载电阻为RL与Rc的并联值，即：,直流负载线的斜率是1/Rc，显然，交流负载线的斜率为1/RL，由此可见，交流负载线要比直流负载线更陡峭一些。交流负载线和直流负载线必然在Q点相交，由此可知：,经过点Q（UCEQ，ICQ）和点UCEM（UCEM，0）作直线，即交流负载线。,2.2.3 共射基本放大电路的动态分析,1图解法动态分析,任务2：基本放大电路,当接入交流信号时，放大电路将处在动态工作情况，可以根据输入信号电压ui的波形，通过图形变换过程确定输出电压uo的波形，从而可以

30、得出ui与uo之间的相位关系和动态范围。图解法动态分析的步骤是先根据输入信号电压ui在输入特性上画出iB的波形，然后根据iB的变化，可以在输出特性上画出iC和uCE的波形，即可得到uo的波形。,可将图解动态分析总结如下： 没有输入交流信号时，三极管各电极都是恒定的电流和电压（IB、IC、UCE ），当在放大电路输入端加入输入信号电压后，iB、iC、uCE都在原来静态直流量的基础上叠加了一个交流量，即： iB = IB + ib，iC = IC + ic，uCE = UCE + uce 因此，放大电路中电压、电流包含两个分量：一个是静态工作情况决定的直流成分IB、IC、UCE；另一个是由输入电压

31、引起的交流成分ib、ic和uce。虽然这些电流、电压的瞬时值是变化的，但它们的方向始终是不变的。 uCE中的交流分量uce（即经C2隔直后的交流输出电压uo）的幅度远远比ui大，且同为正弦波电压，体现了放大作用。 从图2-22中还可以看到，uo（uce）与ui相位相反。这种现象称为放大电路的反相作用，因而共射极放大电路又叫做反相电压放大器，它是一种重要的三极管电路组态。 合适的静态工作点是电路实现不失真放大的必要条件。,任务2：基本放大电路,2.2.3 共射基本放大电路的动态分析,2三极管小信号微变等效电路模型,在实际应用中，如果放大电路的输入信号电压很小，就可以设想把三极管小信号范围内的特性

32、曲线近似地用直线来代替，三极管的小信号微变等效电路模型如图所示。,利用这个简化模型来分析低频放大电路，可以得放大电路的各主要指标，如电压、电流放大倍数、放大电路的输入电阻及输出电阻等，其误差很小，在工程上是可以满足要求的。,rbe是对交流而言的一个动态电阻，在小信号情况下为常数,任务2：基本放大电路,2.2.3 共射基本放大电路的动态分析,2三极管小信号微变等效电路模型,式中，rbb为基区体电阻，对于低频小功率管，rbb约为300左右。式中UT 为温度相关的常量，在室温（300K）时，其值为26mV，这样在工程上，上式就简化为：,任务2：基本放大电路,2.2.3 共射基本放大电路的动态分析,3

33、发射极放大电路的微变等效电路分析,基本共射放大电路的微变等效电路如图 (b)所示，画出微变等效电路的基本步骤如下： 将电源和电容器视为短路，画出交流通路，如图 (a)所示。 用三极管的小信号模型代替交流通路中的三极管符号（注意管脚），如图 (b)所示。 标出各支路和节点之间的电流、电压关系，如图 (b)所示。,求解电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro。,任务2：基本放大电路,2.2.3 共射基本放大电路的动态分析,求电压放大倍数Au，根据电压放大倍数的定义，有：,计算输入电阻ri,任务2：基本放大电路,2.2.3 共射基本放大电路的动态分析,计算输出电阻ro,1、温度对静态工作点的影响

34、,1）温度升高使反向饱和电流ICBO增大 2）温度升高使电流放大系数增大 3）温度升高使发射结电压UBE减小,任务2：基本放大电路,2.2.4 稳定静态工作点的放大电路射极偏置电路,1、分压式工作点稳定电路的组成,图中，Rb1为上偏置电阻，Rb2为下偏置电阻，Re为发射极电阻，Ce为射极旁路电容，它的作用使电路的交流信号放大能力不因Re存在而降低。,任务2：基本放大电路,2.2.4 稳定静态工作点的放大电路射极偏置电路,2、分压式工作点稳定电路的工作原理,当Rb1、Rb2选择适当，使流过Rb1的电流I1IB时，流过 Rb2的电流I2I1IBI1，则,若电路满足I1（510）IB，UB（510）

35、UBE由上式可知，UB由Rb1、Rb2分压而定，与温度变化基本无关。,任务2：基本放大电路,2.2.4 稳定静态工作点的放大电路射极偏置电路,如果温度升高使IC增大，则IE增大，发射极电位UE=IERe升高，结果使UBE=UBUE减小，IB相应减小，从而限制了IC的增大，使IC基本保持不变。上述稳定工作点的过程可表示为,要提高工作点的热稳定性，应要求I1IB和UBUBE。,2、分压式工作点稳定电路的工作原理,任务2：基本放大电路,2.2.4 稳定静态工作点的放大电路射极偏置电路,应当指出，分压式工作点稳定电路只能使工作点基本不变。实际上，当温度变化时，由于变化，IC也会有变化。在热稳定性中，随

36、温度变化的影响最大，利用Re可减小对Q点的影响。也可采用温度补偿的方法减小温度变化的影响。,1）静态工作点估算（静态分析）,2、分压式放大电路的分析,任务2：基本放大电路,2.2.4 稳定静态工作点的放大电路射极偏置电路,2）动态分析,2、分压式放大电路的分析,任务2：基本放大电路,2.2.4 稳定静态工作点的放大电路射极偏置电路,Ro = Rc,3）静态工作点对输出波形的影响,输出信号波形与输入信号波形存在差异称为失真。由于三极管特性的非线性造成的失真称为非线性失真（Nonlinear distortion），分为截止失真和饱和失真。 由于三极管在部分时间内截止而引起的失真，称为截止失真。

37、由于三极管在部分时间内饱和而引起的失真，称为饱和失真。,任务2：基本放大电路,2.2.4 稳定静态工作点的放大电路射极偏置电路,2、分压式放大电路的分析,为了减小或避免非线性失真，必须合理选择静态工作点位置，一般选在交流负载线的中点附近，同时限制输入信号的幅度。,3）静态工作点对输出波形的影响,任务2：基本放大电路,2.2.4 稳定静态工作点的放大电路射极偏置电路,2、分压式放大电路的分析,1、共集电路的组成、工作原理及其应用,共集电极电路电原理图和交流通路如图所示。 从交流通路中可以看出，信号从基极输入，从发射极输出，集电极是输入、输出回路的公共端，故称为共集电极电路。由于被放大的信号从发射

38、极输出，故又名“射极输出器”。,1）电路组成,任务2：基本放大电路,2.2.4 共集电极放大电路和共基极放大电路,(a)共集电极电路 (b)直流等效电路 (c)交流等效电路,电源VCC给三极管V的集电结提供反偏电压，又通过Rb给发射结提供正偏电压，使V工作在放大区。ui通过输入耦合电容C1加到V的基极，uo通过输出耦合电容C2送到负载RL上。,VCCIBRbUBEIERe，又IE=(1+)IB 则,IC =IB UCE = VCCIEReVCCICRe 共集电路求Q点思路：IB(IE)ICUCE。 Re有稳定静态工作点的作用，当IC因温度升高而增大时，Re上的压降（IERe）上升，导致UBE下

39、降，牵制了IC的上升。,1、共集电路的组成、工作原理及其应用,任务2：基本放大电路,2.2.4 共集电极放大电路和共基极放大电路,2）静态分析,3）共集电路性能指标估算及其应用,（1）由于输入电阻高，故用作高输入电阻的输入级。 （2）由于输出电阻低，可提高带负载能力，稳定输出电压，故用作低输出电阻的输出级。 （3）因Au1，可以隔离前后级的影响，起阻抗变换和缓冲作用，故用作多级放大电路的中间级。,1、共集电路的组成、工作原理及其应用,任务2：基本放大电路,2.2.4 共集电极放大电路和共基极放大电路,Rc为集电极电阻，Re为发射极偏置电阻，Rb1、Rb2为基极分压偏置电阻，构成分压式偏置电路。

40、大电容Cb使基极对地交流短路。 其交流通路如图（b）所示，信号从发射极输入，从集电极输出，基极是输入、输出回路的公共端。,任务2：基本放大电路,2.2.4 共集电极放大电路和共基极放大电路,2、共基电路的组成、工作原理及其应用,1)求Q点,共基电路的直流通路与共射分压式工作点稳定电路的直流通路完全相同，静态工作点的求法与之相同。思路：UBIE ICUCE。,2)共基电路的性能指标估算,3)特点及适用场合 共基电路允许的工作频率较高，高频特性较好，多用于高频和宽频带电路和恒流源电路中。,Ro=Rc,任务2：基本放大电路,2.2.4 共集电极放大电路和共基极放大电路,3、共基电路的组成、工作原理及

41、其应用,任务2：基本放大电路,2.2.4 共集电极放大电路和共基极放大电路,任务3：多级放大电路,2.3.1 多级放大电路的耦合方式与基本特点,常用的有： 阻容耦合（Resistor capacitor coupled）； 变压器耦合（Transformer coupled）； 直接耦合（Direct coupled）； 光电耦合（Photo coupled）。,1、阻容耦合,下图是用电容C2将两个单级放大器连接起来的两级放大器。可以看出，第一级的输出信号是第二级的输入信号，第二级的输入电阻Ri2是第一级的负载。这种通过电容和下一级输入电阻连接起来的方式，称为阻容耦合。,任务3：多级放大电路,

42、2.3.1 多级放大电路的耦合方式与基本特点,阻容耦合的优点： 电容隔直，每一级的Q点各自独立，互不影响，这样就给电路的设计、调试和维修带来很大的方便。 只要耦合电容选得足够大，就可将前一级的输出信号在相应频率范围内几乎不衰减地传输到下一级，使信号得到充分利用。 缺点：不能用于直流或缓慢变化信号的放大。,任务3：多级放大电路,2.3.1 多级放大电路的耦合方式与基本特点,2、变压器耦合,级与级之间通过变压器连接的方式，称为变压器耦合。下图为变压器耦合两级放大电路，第一级与第二级、第二级与负载之间均采用变压器耦合方式。,变压器耦合有以下优点： 变压器隔直，各级的Q点相互独立。 在传输信号的同时，

43、变压器还有阻抗变换作用，以实现阻抗匹配。 缺点：它的频率特性较差，常用于选频放大或要求不高的功率放大电路。,3、直接耦合,前级的输出端直接与后级的输入端相连接的方式，称为直接耦合。 如图所示。,任务3：多级放大电路,2.3.1 多级放大电路的耦合方式与基本特点,直接耦合放大电路存在问题： 各级的Q点不独立，相互影响，相互牵制； 需要合理地安排各级的直流电平，使它们之间能正确配合； 易产生零点漂移。 零点漂移就是当放大电路的输入信号为零时，输出端还有缓慢变化的电压产生。 优点：低频特性好，可用于直流和交流以及变化缓慢信号的放大。图中采用了双电源和NPN与PNP两种管型互补直接耦合方式。由于电路中只有半导体管和电阻，便于集成，故直接耦合在集成电路中获得广泛应用。,4、光电耦合,级与级之间通过光电耦合器相连接的方式，称为光电耦合。由光敏三极管作为接收管的光电耦合器和由光敏二极管作为接收端的光电耦合器如下图所示。,光耦合器还有达林顿