第3章分立元件基本电路...ppt

1、,退出,本章任务,本章研究如何用晶体管与电阻、电容元件构成放大电路和开关电路，以及这些电路的分析方法。,了解：放大电路的构成原理，微变等效电路 分析方法、输入电阻和输出电阻的概念,理解：静态工作点及动态性能指标的意义，基本门电路的原理。,返回,3.1 共发射极放大电路,3.1.1 电路组成,3.1.2 静态分析,3.1.3 动态分析,3.1.4 静态工作点的稳定,3.1.5 频率特性,返回,返回,概述,共发射极放大电路属于基本放大电路,把微弱的输入信号变换成和它成正比,但幅度较大的输出信号.,放大电路的任务:,放大电路的分类:,组成电压放大电路最基本的要求:,1. 具有所需要的电压放大倍数,2

2、. 保证放大后的电压波形不失真,3. 工作稳定(受温度的影响小),翻页,3.1.1 电路组成,1.合理的直流偏置电路：发射结正偏,集电结反偏。,第三章,直流电源,翻页,返回,2.能使交流信号有效的输入、输出。,基极 电阻,输入 电容,集电极电阻,三极管：电流放大,输出电容,翻页,返回,负载,信号源,IB，IC，UBE，UCE 直流分量,ib，iC，ube，uce 交流分量,iB，iC，uBE，uCE 总 量,Ib，IC，Ube，Uce 交流分量有效值,翻页,返回,直流通路,电容开路,直流通路和交流通路,翻页,返回,交流通路,电容短路 直流电源短路,翻页,返回,3.1.2 静态分析,静态分析内容

3、：在直流电源作用下，确定三极管基极电流、集电极电流和集电极与基极之间的电压值（IB 、IC 、UCE）。,静态分析方法：,翻页,返回,静态估算法：,翻页,直流通路,返回,UCC = RB IB + UBE,UCC = UCE + RCIC,IC = IB,UCE = UCC RC IC,静态估算法：由直流通路确定静态值,例3.1.1 在图示放大电路中，已知UCC=12V，RC=3K， RB=240 k，=40。试求放大电路的静态工作点。,解：根据直流通路可得出：,IC = IB = 40 50 = 2mA,UCE = UCC RCIC = 123 2 = 6V,翻页,返回,静态图解法,UBE

4、=UCC - RBIB,IB = IBQ,下页,翻页,iB = （uBE）,UBE = UBEQ,线性部分,非线性部分,线性部分,返回,UCE = UCC RCIC,IB = IBQ,Q,翻页,直流负载线,返回,UCC,UCC,UCE,IC,+,IB,UBE,+,RB,RC,iC,翻页,返回,iC,翻页,返回,1.确定基极电流 IBQ,2.画出输出特性曲线,3. 作出直流负载线,4. 得出合适的静态工作点,+UCC,iC,静态分析得出的结论:,翻页,返回,1.放大电路在静态时已工作在放大区,2.不同的基极电流IBQ,工作点Q不同,3. 研究静态的目的是获得合适的静态工作点,+UCC,动态分析任

5、务：在静态值确定后，当接入变化的输入信号时，分析电路中各种变化量的变动情况和相互关系。,翻页,3.1.3 动态分析,返回,1.图解法：,uBE =,t,uBE,输入电路的动态图解,翻页,返回,Uimsint,UBE,+,第3章,上页,下页,输入电路的动态图解,动态工作范围：Q1Q2,返回,翻页,输出回路的动态图解,uCE,uO = （RC/RL）ic,翻页,返回,= UCEQ + u0,翻页,返回,动态工作范围：Q1Q2,Q1,Q2,工作点与波形失真,翻页,返回,Q点过低引起的截止失真,Q点过高引起的饱和失真,翻页,返回,图(a)中，没有设置静 态偏置，不能放大。,图(b)中，有静态偏置,但u

6、i被EB 短路，不能引起iB的变化，所以不能放大。,翻页,UCC,RC,C1,C2,T,RL,uo,ui,(a),+,_,+,_,如图所示电路，能否放大交流信号？请说明理由。,思考与 练习,+,+,返回,图(c)中，有静态偏置,有变化的iB和ic, 但因没有RC ，不能把集电极电流的变化转化为电压的变化送到输出端,所以不能放大交流电压信号。,翻页,+,+,+,返回,1.电压放大倍数,翻页,返回,微变等效电路分析法：,3.输出电阻,2.输出入电阻,先画出放大电路的交流通路,将交流通路中的三极管用其微变等效电路来代替,1、电压放大倍数,（1）带负载时的电压放大倍数,（2）不带负载时的电压放大倍数,

7、翻页,返回,2.放大电路的输入电阻,翻页,返回,+UCC,希望放大电路的输入电阻高,放大电路输入电阻的计算,翻页,返回,3.放大电路的输出电阻,对负载而言,放大电路相当于一个具有內阻的信号源，信号源的內阻就是放大电路的输出电阻。,翻页,返回,希望放大电路的输出电阻小,放大电路输出电阻的计算,翻页,返回,US,_,rbe,Ib,Ib,Ic,RC,RB,Ii,RS,3.1.4 静态工作点的稳定,翻页,返回,温度升高，变大， IC IB,使得IC变大,1. 静态工作点的漂移,IB = 80A,IB = 60A,IB = 40A,IB = 20A,Q1为25C时 的静态工作点,Q2为65C时 的静态工

8、作点,翻页,返回,温度升高时，静态工作点将沿直流负载线上移。,UCE,IB = 0A,放大电路动态范围减小，.当输入交流信号增大时,输出将出现失真，使放大路不能正常工作,1) 工作原理,2. 分压式偏置电路,翻页,返回,I1,I2,利用两个基极电阻的分压来固定基极电位,引入发射极电阻使集电极电流稳定,稳定静态工作点的物理过程：,温度升高,翻页,返回,I1,I2,固定,固定,3.1.5 频率特性,本节结束,返回,f,2700,1800,900,指放大电路的放大倍数和相位随频率变化的关系,（a）幅频特性,（b）幅频特性,3.2 共集电极放大电路,UCC = RBIB + UBE + RE(1+）I

9、B,IE = （1+）IB,UCE = UCCRE IE,（射极输出器）,翻页,返回,uS,+,RL,iC,iB,T,C2,C1,+,+,RB,RE,+UCC,uO,射极输出器,动态分析,翻页,交流通路,返回,微变等效图的另一种画法,翻页,微变等效电路图,返回,电压放大倍数,翻页,返回,输入电阻,+,Ui,.,输出电阻,翻页,返回,输出电阻,计算rO的等效电路,翻页,返回,翻页,返回,射极输出器的基本特点：,例3.2.1 在射极输出器中 已知 UCC = 12V， RB = 240k， RE = 3k， RL = 6k， RS = 150， = 50 。,试求（1）静态工作点；（2）Au、ri

10、 和 rO 。,翻页,返回,（1）静态工作点,IE =（1+）IB = （1 + 50）0.029 = 1.48mA,UCE = UCCREIE = 1231.48 = 7.56V,返回,（2）Au、ri 和 r0,ri = RB / rbe+ （1+）RL ,= 240 / 1.2+ （1+50）（2/6） = 72.17k,翻页,返回,= 1.20k,例3.2.2 多级阻容耦合放大电路的分析,翻页,返回,+,RL,iC2,T2,C3,+,RB3,RE2,+UCC,uO,RB2,RC,ib,T1,C2,C1,+,+,RB1,CE,uS,电压放大倍数,输入电阻：ri = ri1 ，,输出电阻：

11、rO = rO2 ，,返回,RB2,+,+,RC,T,C2,C1,+,+,RB1,CE,+UCC,ri2,.,U01,.,Ui,本节结束,*3.3 共源极放大电路,3.3.1 静态分析,3.3.2 动态分析,返回,+UDD,RD,RG,RS,S,G,D,C2,C1,CS,uO,ui,3.3.1 静态分析,只适合于耗尽型场效应管, UGS = RSID 0,上页,下页,返回,翻页,自给式偏置电路,+,+,+,+,+,UGS 可正可负，适合于耗尽型、增强型场效应管,第二章,上页,下页,分压式自偏置放大电路,翻页,返回,3.3.2 动态分析,场效应管等效模型,iD,D,G,S,gmugS,id,D,

12、G,S,（a）实际MOS管,（b）MOS管简化的小信号模型,第二章,上页,下页,翻页,返回,udS,ugS,+,+,ugS,+,udS,动态参数计算,输入电阻 ri = RG3 + （RG1/RG2）,第二章,上页,本节结束,返回,3.4 分立元件组成的基本门电路,概述,3.4.1 二极管与门电路,3.4.2 二极管或门电路,3.4.3 晶体管非门电路,返回,概述,翻页,返回,门电路的输出与输入之间存在着一定的因果关系即逻辑关系，门电路又称逻辑电路。,门电路处理的信号都是数字信号。其输入、输出用电位的高低表示。即用 1 和 0 两种状态区别。称逻辑1、逻辑0。若规定高电平为 1 ，低电平为 0

13、 称之正逻辑系统，否则为负逻辑系统。,晶体管的开关作用,晶体管的输出特性曲线表明，当静态工作点的位置发生变化时，晶体管的工作状态有三种：放大、饱和、截止。,放大区,截止区,饱和区,IB = 0,翻页,返回,Q,0,三种状态的晶体管,放大状态,饱和状态,截止状态,晶体管的开关作用,翻页,返回,IB,B,UBE,UCE,IC,C,E,+,+,C,IC0,UCE UCC,E,UBE 0,B,+,+,门是数字电路中最基本的逻辑元件，门规定了输入信号与输出信号之间的逻辑关系。,基本门分类： “与”门；“或”门；“非”门；,组合门分类： “与非”门；“或非”门； “异或”门；,翻页,返回,设：A=B=C=1，VA=VB=VC=3V,则：DA 、 DB 、 DC 导通，,VF 3V，,F = 1,3.4.1 二极管与门电路,0V,翻页,返回,VF0V，,F = 0,DB 、 DC 截止。,“与”门符号,与门逻辑状态表,F = ABC,翻页,返回,3.4.2 二极管或门电路,设：VA = VB = VC = 0V A = B = C = 0,则：DA DB DC 导通,VF 0V， F = 0,设： A、B、C 不全为 0 如： VA = 3V ，VB = VC = 0V,则： DA 优先导通,DB DC 截止,VF 3V ，F = 1,3V,翻页,返回,“或”门符号,“或”门逻辑状态表,F