《级管的放大原理》PPT课件.ppt

实验二 三级管及其基本放大实验,实验目的 1.学会用万用表判别三极管的 类别和管脚； 2.掌握测试三极管输出特性 曲线的方法； 3.掌握共射基本放大电路的静 态工作点及放大倍数的测量方 法； 4.观察放大电路中，有关参数的变化对放大电路性能的影响， 5.学会测量放大电路的输入、输出电阻。,一、实验原理和电路,半导体三极管和二极管一样是非线性器件，是一种电流控制器件，即通过基极电流或射极电流去控制集电极电流。所谓放大作用，实质上就是一种控制作用，但要注意的是三极管的发射结必须正向偏置，而集电结必须反向偏置。 三极管的品种较多，从制造材料不同可分为锗管和硅管；从导电类型可分为NPN型和PNP型；从耗散功率可分为小功率、中功率和大功率管。在使用前或检查其性能时，应进行必要的测量，尤其是新、旧型号并存，国内、国外器件同时使用，器件上型号不清时，更应作某些基本测量,三级管的工作原理,1. 载流子的传输过程： 将NPN BJT接成共射极型：以射极为输入和输出回路的公共端 即： VBEVT, 发射结正偏 易于E区多子扩散 VCB0， 集中结反偏 易于B区少子漂移,b,c,e,iE,iB,iC,icp,iEP,VBB,VCC,iB1,iB,RC,Rb,iE,iC,iEn,icn1,icn2,C,e,b,N,P,N, , , , , ,1.三极管的类型及管脚判别,(1)管型和基极b的测试 三极管可以看成是两个背靠背的PN结结构，如图121所示。对NPN型三极管来说，基极是两个结的公共阳极；而对PNP型三极管来说，基极是两个结的公共阴极。因此，判别公共极是阳极还是阴极，即可知道该管是NPN型还是PNP型三极管。,用万用表测试三极管的PN结，其方法同实验一。,(2)发射极e和集电极c的判别,在三极管的类型和基极确定后，即可分清三极管的另外两个极(脚)。如图123(a)所示，若把已判明了的PNP型三极管基极b与三极管的另外两个极(脚)串接个电阻(20k100k)，若集电极与发射极间加的是正常放大所需极性的电源电压，则IcIB;反之， 若电源电压极性相反，则 Icr几乎为0，即IcIcr.因此，当我们用万用表接人NPN型三极管的c和e端时，若黑表棒接c端，而红表棒接e端(万用表内部电源(见图123(b)正好使三极管的c、e端正偏)时，表指针偏转角大(电阻值小)。若将两表棒对调，则三极管的c、e端反偏，表指针偏转角小(电阻值大)，这样就可判NPN型三极管的发射极e和集电极c，如图1.2.3(c)所示。,对于PNP型三极管的c和e极判断，其方法相同，如图1.2.3(d)所示。,2三极管输出特性曲线测试,图是NPN三极管的共射极输入、输出特性曲线。由图(a)可知，输入电压VBE较小时，基极电流很小，通常可近似认为零。当VBE大于死区电压后，IB开始上升，并基本上按指数规律变化。死区电压的数值，硅管约为0.50.7V，锗管约为0. 10.3V。,二 三级管共射伏安特性曲线,2、 三级管共射的输入特性曲线,2、 三级管共射的输入特性曲线,1 共射输出特性曲线：,iB=iB2,iB=iB3,vCE,饱和区,击穿区,截止区,临界饱和线,iC,V（BR）CEO,iB=-ICBO,iB=0,iB=iB1,iB=iB4,iB=iB5,一般将IBo的区域称为截止区，此时相应的Ic也近似为零，三极管处于截止状态；在放大区内，每条曲线近似为水子的直线，即当IB一定时，Ic基本上不随VCE的变化而变化，为一恒定值。Ic的数值主要取决于IB，而且当IB有一微小的变化量时，相应的IC变化量要大倍，即IcIB，这就体现了三极管的放大作用；饱和区在靠近纵坐标的附近，当Ic改变时，Ic基本上不随之改变，不受IB的控制，这时三极管已失去了放大作用。,测试输出特性曲线的实验线路图见图125所示。测量时，固定IB为某一数值，改变VCE，测出几组VCE和Ic的数值，就可描绘一条输出特性曲线；将IB固定为不同数值，则可测得输出特性曲线簇。,3基本放大电路,基本共射放大电路如图1.2.6所示。要使三极管起到放大作用，外加电源的极性必须使 三极管的发射结处于正向偏置状态，而集电结处于反向偏置状态，即VBE0，VBC0。 图1.2.6中，各元件的作用是：T是NPN型的三极管，担负着放大作用；EC是集电极回路的电源，它为输出信号提供能量；Rc是负载电阻，通过它可以把电流的变化转换成电压的变化反映在输出端；基极电源EB (由Ec提供)和基极电阻Rb，一方面为发射结提供正向偏置电压，同时也决定了基极电流IB。C1和C2隔离直流、通过交流，通常叫隔直电容。,输入电阻：ri=Rb/rbe 输出电阻：roRc 基本放大电路静态工作点的设置是否合适，都直接会影响其性能，否则将会产生饱和失真或截止失真。由于工作点选择不当而引起的失真情况如图127所示。,放大电路的输入电阻ri的实测方法如下(参见图1.2.6)：,当开关K1断开，即及R1接人电路中，测得Vs和Vi，即可计算出 输出电阻r。的实测方法如下(参见图126)： 当及RL断开时，测得的输出电压为Vo (RL)；当RL接人时，测得的输出电压为VoL即可按下式计算出输出电阻:,R0=（Vocc/Vol-1)Rl,三、实验内容和步骤,1三极管的类型和管脚判别 判断类型和基极b a)将三极管插入MES型模拟电子电路实验箱中。 b)将万用表(指针式或数字式)选择在电阻档RX1k位置，按图1.2.2先将任何一支表棒与管子某一管脚固定相接，另一支表棒则分别与其余两脚相碰，若测得的电阻值都很大(或很小)；然后，再把表笔换过来，重复上述过程.,c)若测得的阻值均很小且黑表棒与基极b相连，红表棒分别与其它两极相连，则此管 为NPN型三极管。反之，红表棒与基极b相连，黑表棒与其它两极相连，阻值很小，则此管为PNP型三极管。 判断发射极c和集电极c 判别出管子的类型和基极b后，可进一步判别出其集电极c和发射极e。 a)万用表转换开关置于电阻档(RXlk)。三极管的基极b与三极管的另一管脚接20k100k电阻，万用表两表棒分别接其余两管脚。,2三极管输出特性曲线测试,a.改变Rw1，使得IB为某一定值，例如IB20A，IB=40A，等。 b.当IB一定时(IB20A)，改变Rw2，观察电流、电压表，测量VCE和Ic并记入下表中：,3基本放大电路,基本放大电路的形式见图126。实验 时，电路有关参数如下；R1=1k，Rw1= 470k，Rb1=20k，RW2=2.2k，Rc1 1k，RL=5.1k，c1=c210F，T为 3DG6，+Ec12V(见图128所示)。,测试所用管子的值,a)若管子是自行插入实验板中的针管式插座中，则可以将管子接到图示仪中测量三极管的值。,b)若管子已焊接在实验板上，不能拆下到图示仪中测量，则可按下述方法(步骤(c)测得值。,c)按图1.2.8 边线，并把万用表（或数字表）串接于电路中，调节Rw1使IB1=40 A，测得Ic1(VCE=6V);再次调节Rw1使IB2=60 A,测得Ic2(VCE=6V),则可算出值。,测量静态工作点,a)按图1. 2.8连线，调节Rw1，使Vce67V，此时Rw2在最大或最小均町(RcRW2 十RC1，RC3.2k或Rc1K)。 b)转动信号发生器的频率和幅值调节旋钮，使之输出f=1KHz、5mV的信号。 c)用示波器观察放大器输出信号波形，如果输出信号没有失真，则可用数字万用表分 别测量VBEQ、VCEQ、IBQ和ICQ既可实测，也可计算出来。,基本放大电路实际线路,工作点合理输出波形,截止失真波形,饱和失真波形,2.1 放大电路的工作原理和图解分析,电压放大倍数(增益),当RL时，V0V； 当RL5.1kn时，V0=V 计算出电压放大倍数(增益)：AvV0/Vi。,a)保证上述静态工作点不变Vi=5mV，f1kHz，输出波形不失真。,放大器接输入信号Vi5mV，f=1kHz,输出接示波器。在波形不失真的情况下，分别 测量下面两种情况下的输出电压Vo：,观察工作点对输出波形的影响:,b)按表1.2.2，分别调节Rw1、 Rw2，记录六种情况下的输出波形的形状，并测量VCEQ值。,五、预习要求,1.认真复习教材有关三极管的电流放大概念、型号及其类型。 2.复习三极管输入、输出特性曲线。 3.掌握基本放大电路的基本组成形式，了解电路哪些参数的变化对放大电路的性能会影响？ 4.阅读MES系列模拟电子电路实验系统使用说明，以及本实验中的实验原理和电路这一章节。,六、实验报告,1.整理实验数据，计算出三极管的值。 2.画出NPN型或PNP型三极管的输出特性曲线。 3.计算出放大电路的静态工作点,并同实测值进行比较。 4.画出在放大电路参数改变的情况下，输出波形失真图形，并分析其失真的原因。,结束本实验,