电路与电子学重点.ppt

1、电路与电子学重点,软件工程 丁梦婷,（1）二极管的伏安特性,二极管的伏安特性曲线可用下式表示,（2） 理想二极管等效电路,uD,iD,o,理想二极管等效电路,如果二极管导通时的正向压降远远小于和它串联的电压，二极管截止时的反向电流远远小于与之并联的电流，则可以忽略二极管的正向压降和反向电流，把二极管理想化为一个开关，如图所示。,（3）考虑正向压降的等效电路,考虑正向压降的等效电路,（4）二极管电路的分析方法,二极管电路有两种基本分析方法。 图解法，其做法为：利用二极管伏安特性曲线，用做负载线的方法来分析电路。 计算分析法，其做法为：根据不同的条件利用二极管的等效电路来近似分析和计算电路。这种方

2、法简便易行，误差较小，是常用的分析方法。 下面将结合例子来说明各种分析方法。,由于二极管具有单向导电性，因此利用它可以进行交流电到直流电的转换。这样的电路叫整流电路(Rectifier Circuits)。图 (a)就是一个实用的单相桥式全波整流电路，常应用于直流稳压电源中。四个二极管Dl D4接成电桥形式。 设交流电源u为：,（4） 二极管电路的分析方法,动画,在一般整流电路中，交流电压幅值Um都要远远大于二极管的正向压降UD，因此常近似为UD = 0，可以用理想二极管等效电路来分析电路的工作原理。 当交流电源u0时，二极管Dl、D3导通，相当于开关闭合；D2、D4截止，相当于开关断开，如图

3、 (b)所示。因此输出电压uO = u。,（4） 二极管电路的分析方法,当u 0时，二极管D2、D4导通，Dl、D3截止，如图 (c)所示。因此uO =-u。,uo,（4）二极管电路的分析方法,图(a)是一个二极管组成的限幅电路(Clipping Circuit)。这种电路常用于有选择地传输信号波形的一部分，所传输的波形部分处在电路设定的参考电压以上或以下。,（4）二极管电路的分析方法,电路中u为交流正弦电压信号。UR为直流参考电压源。D为普通二极管。现在用考虑正向压降的二极管等效电路来分析电路的工作情况。若D为硅管，则正向导通压降UD = 0.7V。从而得到图 (b)的等效电路。,（4）二极

4、管电路的分析方法,从图 (b)的等效电路可见，当u0且uUR+UD时，二极管D导通，开关闭合，输出电压UO = UR十UD。 当uUR+UD时，二极管D截止，开关断开，输出电压uO=u。,（4） 二极管电路的分析方法,画出uO的波形。电路将输出电压限制在UR+UD以下，可以采用理想二极管等效电路来进行分析，那么uO的波形将近似在UR电压以上削顶。,（c）,（4） 二极管电路的分析方法,晶体管的结构和类型,PNP型,晶体管的结构和类型,NPN型,晶体管的电流分配关系, 晶体管的电流分配关系,令：,若,晶体管的主要参数,晶体管的参数是用来表示晶体管的各种性能指标。 电流放大系数,共射直流电流放大系

5、数,它表示集电极电压uCE一定时，集电极电流和基极电流之间的关系,如果iCICEO则, 电流放大系数,A点对应的iC=6mA，iB=40A, 电流放大系数,晶体管3AX3有较大的穿透电流ICEO,0.8,2,3,4,6,8,表示集电极负载短路（即uCE保持不变）的条件下，集电极电流的变化量与相应的基极电流变化量之比，即, 共射交流短路电流放大系数,大表示只要基极电流很小的变化，就可以控制产生集电极电流大的变化，即电流放大作用好。,值的求法：,在A点附近找两个uCE相同的点C和D,所以,对应于C点，iC=8.8mA，iB=60A；,对应于D点，iC=3.3mA，iB=20A，,iC =8.8-3

6、.3=5.5mA，,iB=60-20=40A，, 共射交流短路电流放大系数,用同样办法可以求出3AX3工作在B点的 值。,找出F点和G点， 对应于F点，iC=3.9mA，iB=0.06mA； 对应于G点，iC=1.8mA，iB=0.02mA； 于是iC=3.9-1.8=2.lmA， iB=0.06-0.02=0.04mA，,所以 =2.1/0.04=52.5, 共射交流短路电流放大系数,晶体管的特性曲线,晶体管特性曲线是表示晶体管各极间电压和电流之间的关系曲线。,iC+iB=iE uCE =uBEuBC,通常是以发射极为公共端，画出iC、iB，uCE和uBE四个量的关系曲线，称为共射极特性曲线

7、。, 共射输入特性,uCE为一固定值时，iB和uBE之间的关系曲线称为共射输入特性，即, 共射输出特性,iB为固定值时，iC和uCE之间的关系曲线称为共射输出特性，即, 共射输出特性,截止区: 指iB0，iCICEO的工作区域。在这个区域中，电流iC很小，基本不导通，故称为截止区。工作在截止区时，晶体管基本失去放大作用。, 共射输出特性,饱和区: 指输出特性中iC上升部分与纵轴之间的区域。饱和区特性曲线的特点是固定iB不变时，iC随uCE的增加而迅速增大。, 共射输出特性,饱和区是对应于uCE较小（uCEUr，uBC0)。,饱和时的 值称为饱和压降, 共射输出特性,放大区: 输出特性上在饱和区

8、和截止区之间的区域为放大区。在这个区域里，iB0，uCEuBE，即发射结是正向偏置，集电结是反向偏置。, 共射输出特性,放大区的特点：iB固定，uCE增加iC略有增加。 uCE固定，iB变化iC变化很大，iB对iC的强烈控制作用。,温度对晶体管参数的影响,主要考虑温度对下述三个参数的影响： 共射短路电流放大系数 基射极间正向电压uBE 集电结反向饱和电流ICBO。, 温度对ICBO的影响,ICBO是少数载流子形成的电流 温度每升高10，ICBO增加约一倍。公式为：,通常手册上给出的ICBO是温度为25时的值，如果实际工作温度高于25，则应用上式算出实际值。,晶体管的曲线随温度升高间距增大。,

9、温度对 的影响,放大电路的工作原理,无输入信号（ui=0）时放大电路的工作情况 假设：负载RL开路，信号源为理想电压源，即Rs =0, ui= us 。 当输入信号ui=0时，称放大电路的工作状态为静态。电路如图(a)所示。,放大电路的静态也就是它的直流状态。这个电路叫直流通路，或称直流偏置电路, 有输入信号（ui0）时放大电路的工作情况,在静态的基础上，给放大电路加上交流输入信号ui，如图(b)所示。这时放大电路的工作状态称为动态。,重要结论：, ui =0时静态。直流电源和Rb、Rc共同确定IB、UBE、IC、UCE，确保晶体管工作在放大区。 ui 0时动态。电路中的iB、iC、uBE和u

10、CE都随ui的变化而变化。信号：ui uo实现电压放大。 动态时，交直流共处一体。是在直流分量的基础上叠加一个交流分量。且直流量始终大于交流分量的幅值。 共射电路中，交流分量ui 与uo反相位。直接耦合放大电路：电路与信号源和负载电阻RL之间是通过电阻或导线直接连接的。,用图解法求静态 工作点的步骤：, 画出直流通路 ui=0V即可。,1.用图解法分析静态工作情况, 利用输入特性曲线来确定IBQ和UBEQ,列输入回路方程。,VBB = iBRb+uBE,写输入特性曲线方程,iB = f (uBE)| uCE = 常数,求解，即为IBQ、UBEQ,由VBB = iBRb+uBE 得,斜率为-1/

11、Rb。取两点(0,VBB/Rb)及(VBB,0)，在坐标系中画出这条线。,该线称为静态负载线，或直流负载线(Static Load Lines)，它与输入特性的交点Q就是静态工作点。 Q点的坐标就是静态时的基极电流IBQ和基-射极间电压UBEQ, 利用输入特性曲线来确定IBQ和UBEQ, 利用输出特性曲线确定UCEQ及ICQ,列输出回路及输出特性曲线方程：,iC = f (uCE) | iB = 常数,VCC = iCRc + uCE,方程VCC = iCRc + uCE 可写成斜截式方程,取两点(0,VCC/Rc)，(VCC,0)，连成直线。,iC,0,uCE,(b),IBQ,-1/Rc,UCEQ,ICQ,该线称为输出特性的直流负载线，交点Q就是静态工作点。, 利用输出特性曲线确定UCEQ及ICQ,5.3 计算分析法,计算分析法：把工作在放大区的晶体管小范围的特性曲线近似地用直线来代替，从而用相应的线性等效电路来代替具有非线性特性的晶体管，然后运用电路理论进行分析计算。,静态工作点的计算,放大电路如图(a)所示,画直流通路如图 (b)所示,静态工作点的计算,得：,UBE = 0.7V（硅管） 或 UBE = 0.2V（锗管） 若为PNP型管，则为