第三章-双极性三极管及其放大电路基础要点优秀PPT.ppt
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1、第三章第三章 双极型三极管及放大电路基础双极型三极管及放大电路基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础重点学问一、双极型三极管一、双极型三极管BJT二、基本共射极放大电路二、基本共射极放大电路三、放大电路的分析方法三、放大电路的分析方法四、放大电路静态工作点的稳定问题四、放大电路静态工作点的稳定问题五、共集电极、共基极放大电路五、共集电极、共基极放大电路六、组合(多级)放大电路六、组合(多级)放大电路一、双极型三极管一、双极型三极管BJTBJT的结构简介的结构简介多子浓度高多子浓度高多子浓度很多子浓度很低,且很薄低,且很薄面积大面积大晶体管有三个极、三个区、两个晶体管有三个极、三个区、两个PN结。
2、结。小功率管小功率管中功率管中功率管大功率管大功率管一、双极型三极管一、双极型三极管BJTBJT的放大原理的放大原理 扩散运动形成放射极电流扩散运动形成放射极电流IE,复合运动形成,复合运动形成基极电流基极电流IB,漂移运形成集电极电流,漂移运形成集电极电流IC。少数载少数载流子的流子的运动运动因放射区多子浓度高使大量因放射区多子浓度高使大量电子从放射区扩散到基区电子从放射区扩散到基区因基区薄且多子浓度低,使极少因基区薄且多子浓度低,使极少数扩散到基区的电子与空穴复合数扩散到基区的电子与空穴复合因集电区面积大,在外电场作用下大因集电区面积大,在外电场作用下大部分扩散到基区的电子漂移到集电区部分
3、扩散到基区的电子漂移到集电区基区空穴基区空穴的扩散的扩散BJTBJT放大的条件:放大的条件:放射结正向偏置;放射结正向偏置;集电结反向偏置。集电结反向偏置。一、双极型三极管一、双极型三极管BJTIEICIB依据传输过程可知依据传输过程可知 IC=InC+ICBO通常通常 IC ICBO 为电流放大系数。它为电流放大系数。它只与管子的结构尺寸和掺只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关,与外加电压杂浓度有关,与外加电压无关。一般无关。一般 =0.9 0.99。IE=IB+ICBJT电流安排关系电流安排关系一、双极型三极管一、双极型三极管BJTBJT电流安排关系电流安排关系 是另一个电流放大系数。同样,它
4、也只与管是另一个电流放大系数。同样,它也只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关,与外加电压无关。子的结构尺寸和掺杂浓度有关,与外加电压无关。一般一般 1。根据根据IE=IB+IC IC=InC+ICBO且令且令ICEO=(1+)ICBO(穿透电流)(穿透电流)一、双极型三极管一、双极型三极管BJTBJT放大的条件和电流安排关系放大的条件和电流安排关系放大的条件:放大的条件:放射结正向偏置;集电结反向偏置。放射结正向偏置;集电结反向偏置。电流安排关系:电流安排关系:这是贯穿模拟电子电路分析的两个最重要的概念这是贯穿模拟电子电路分析的两个最重要的概念一、双极型三极管一、双极型三极管BJTBJT的的V-I
5、特性曲线特性曲线为什么为什么UCE增大曲线右移?增大曲线右移?对于小功率晶体管,对于小功率晶体管,UCE大于大于1V的一条输入特性曲线的一条输入特性曲线可以取代可以取代UCE大于大于1V的全部的全部输入特性曲线。输入特性曲线。为什么像为什么像PN结的伏安特性?结的伏安特性?为什么为什么UCE增大到确定值曲线增大到确定值曲线右移就不明显了?右移就不明显了?1 1、输入特性、输入特性一、双极型三极管一、双极型三极管BJT对应于一个对应于一个IB就有一条就有一条iC随随uCE变更的曲线。变更的曲线。为什么为什么uCE较小时较小时iC随随uCE变变更很大?为什么进入放大状态曲更很大?为什么进入放大状态
6、曲线几乎是横轴的平行线?线几乎是横轴的平行线?饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区2 2、输出特性、输出特性BJT的的V-I特性曲线特性曲线一、双极型三极管一、双极型三极管BJT 晶体管工作在放大状态时,输出回路电流 iC几乎仅仅确定于输入回路电流 iB;即可将输出回路等效为电流 iB 限制的电流源iC。状态状态UBEICUCE截止截止UonICEOVCC放大放大 UoniB uBE饱和饱和 UoniB uBEBJT的三个工作区的三个工作区一、双极型三极管一、双极型三极管BJT 直流参数直流参数:、ICBO、ICEO 沟通参数:沟通参数:、fT(使(使1的信号频率)的信号频率)BJT的主要参数
7、的主要参数c-e间击穿电压间击穿电压最大集电极电流最大集电极电流最大集电极耗散功最大集电极耗散功率,率,PCMiCuCE平安工作区平安工作区 极限参数极限参数:ICM、PCM、U(BR)CEO一、双极型三极管一、双极型三极管BJT温度对温度对BJT参数及特性的影响参数及特性的影响测得放大电路中六只晶体管的直流电位如图所示。请标注管子测得放大电路中六只晶体管的直流电位如图所示。请标注管子的引脚,并分别说明它们哪种材料、类型的三极管的引脚,并分别说明它们哪种材料、类型的三极管。一、双极型三极管一、双极型三极管BJT练习练习1 1ecbPNPGeebcNPNSiebcNPNSibecPNPSiPNP
8、ebcGeebcNPNGe一、双极型三极管一、双极型三极管BJT两只管子两个电极的电流如图所示。分别求另一电极的电流和两只管子两个电极的电流如图所示。分别求另一电极的电流和电流放大倍数电流放大倍数 ,标出其实际方向,并在圆圈中画出管子。,标出其实际方向,并在圆圈中画出管子。练习练习2 2一、双极型三极管一、双极型三极管BJT由图示特性求出由图示特性求出PCM、ICM、U(BR)CEO、。2.7iCuCE=1V时的时的iC就是就是ICMU(BR)CEO探讨探讨二、基本共射极放大电路二、基本共射极放大电路放大的概念与放大电路的性能指标放大的概念与放大电路的性能指标1 1、放大的概念、放大的概念u放
9、大的对象:变更量放大的对象:变更量u放大的本质:能量的限制放大的本质:能量的限制u放大的特征:功率放大放大的特征:功率放大u放大的基本要求:不失真放大的基本要求:不失真推断电路能否放推断电路能否放大的基本动身点大的基本动身点二、基本共射极放大电路二、基本共射极放大电路2 2、性能指标、性能指标信号源信号源信号源信号源内阻内阻输入电压输入电压输出电压输出电压输入电流输入电流输出电流输出电流任何放大电路均可看成为两端口网络。任何放大电路均可看成为两端口网络。放大的概念与放大电路的性能指标放大的概念与放大电路的性能指标二、基本共射极放大电路二、基本共射极放大电路电压放大倍数是最常探讨和测试的参数电压
10、放大倍数是最常探讨和测试的参数2 2、性能指标、性能指标放大的概念与放大电路的性能指标放大的概念与放大电路的性能指标1)1)放大倍数:输出量与输入量之比放大倍数:输出量与输入量之比二、基本共射极放大电路二、基本共射极放大电路放大的概念与放大电路的性能指标放大的概念与放大电路的性能指标2)输入电阻和输出电阻输入电阻和输出电阻 将输出等效将输出等效成有内阻的电成有内阻的电压源,内阻就压源,内阻就是输出电阻。是输出电阻。从输入端看进去的从输入端看进去的等效电阻等效电阻2 2、性能指标、性能指标二、基本共射极放大电路二、基本共射极放大电路放大的概念与放大电路的性能指标放大的概念与放大电路的性能指标2
11、2、性能指标、性能指标4)4)最大不失真输出电压最大不失真输出电压Uom衡量放大电路对不同频率信号的适应实力。衡量放大电路对不同频率信号的适应实力。3)3)通频带通频带输出信号波形最大不失真时的沟通有效值。输出信号波形最大不失真时的沟通有效值。二、基本共射极放大电路二、基本共射极放大电路基本共射放大电路的组成及各元件的作用基本共射放大电路的组成及各元件的作用VBB、Rb:使:使UBE Uon,且有合适的且有合适的IB。VCC:使:使UCEUBE,同时,同时作为负载的能源。作为负载的能源。Rc:将:将iC转换成转换成uCE(uo)。Cb1、Cb2:通沟通、隔直流。通沟通、隔直流。基本共射放大电路
12、基本共射放大电路二、基本共射极放大电路二、基本共射极放大电路基本共射放大电路的组成及各元件的作用基本共射放大电路的组成及各元件的作用基本共射放大电路基本共射放大电路动态信号作用时:动态信号作用时:输入电压输入电压 uI为零时,晶体管各为零时,晶体管各极的电流、极的电流、b-e间电压、管压降,间电压、管压降,称为称为静态工作点静态工作点Q。记作。记作IBQ、ICQ(IEQ)、)、UBEQ、UCEQ。二、基本共射极放大电路二、基本共射极放大电路基本共射放大电路基本共射放大电路共射放大电路习惯画法共射放大电路习惯画法基本共射放大电路的组成及各元件的作用基本共射放大电路的组成及各元件的作用二、基本共射
13、极放大电路二、基本共射极放大电路Vi=0 静态静态设置静态工作点的必要性设置静态工作点的必要性二、基本共射极放大电路二、基本共射极放大电路设置静态工作点的必要性设置静态工作点的必要性Vi=Vsin t 动态动态设设Cb1=10uF,f=1kHz。电容的阻抗:电容的阻抗:所以在沟通(中频段)分析时电容可以近似短路所以在沟通(中频段)分析时电容可以近似短路二、基本共射极放大电路二、基本共射极放大电路工作点合适工作点合适工作点偏低工作点偏低设置静态工作点的必要性设置静态工作点的必要性三、放大电路的分析方法三、放大电路的分析方法放大电路的直流通路和沟通通路放大电路的直流通路和沟通通路1.直流通路:直流
14、通路:Us=0,保留,保留Rs;电容相当于开电容相当于开路;路;电感相当于短路。电感相当于短路。2.沟通通路:沟通通路:大容量电容相当于短路;大容量电容相当于短路;直流电直流电压源相当于短路(内阻为压源相当于短路(内阻为0)。)。通常,放大电路中直流电源的作用和沟通信号的作通常,放大电路中直流电源的作用和沟通信号的作用共存,这使得电路的分析困难化。为简化分析,用共存,这使得电路的分析困难化。为简化分析,将它们分开作用,引入直流通路和沟通通路。将它们分开作用,引入直流通路和沟通通路。放大电路静态工作点分析放大电路静态工作点分析1.1.用近似估算法求静态工作点用近似估算法求静态工作点依据直流通路可
15、知:依据直流通路可知:接受该方法必需已知三极管的接受该方法必需已知三极管的 值。值。一般硅管一般硅管VBE=0.7V,锗管,锗管VBE=0.2V。三、放大电路的分析方法三、放大电路的分析方法放大电路静态工作点分析放大电路静态工作点分析2.2.用图解法求静态工作点用图解法求静态工作点接受该方法必需已知三极管的输出特性曲线。接受该方法必需已知三极管的输出特性曲线。QIBQICQUCEQ直流负载线直流负载线直流负载线方程直流负载线方程三、放大电路的分析方法三、放大电路的分析方法放大电路动态工作图解分析放大电路动态工作图解分析三、放大电路的分析方法三、放大电路的分析方法截止失真截止失真消退方法:增大消
16、退方法:增大VBB,即向上平移输入回路负载线。,即向上平移输入回路负载线。截止失真是在输入回路首先产生失真!截止失真是在输入回路首先产生失真!放大电路动态工作图解分析放大电路动态工作图解分析三、放大电路的分析方法三、放大电路的分析方法饱和失真产生于晶体管的输出回路!饱和失真产生于晶体管的输出回路!放大电路动态工作图解分析放大电路动态工作图解分析饱和失真饱和失真三、放大电路的分析方法三、放大电路的分析方法消退方法:增大消退方法:增大Rb,减小,减小VBB,减小,减小Rc,减小,减小,增大,增大VCC。Rb或或或或VBB Rc或或VCC这个方法这个方法不好不好放大电路动态工作图解分析放大电路动态工
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