第2章-基本放大电路课件

电子技术PowerPoint电子模拟电子技术基础*1、晶体管工作在放大状态的晶体管工作在放大状态的外部外部条件条件：发射结正向偏置；发射结正向偏置；集电结反向偏置。集电结反向偏置。*2、晶体管三个极电流关系：、晶体管三个极电流关系：IBICIEIBICIE【】内容内容回顾回顾*1、晶体管工作在放大状态的外部条件：*2、晶体管输入特性输入特性IB(A)UBE(V)204060800.40.8【】内容内容回顾回顾输入特性IB(A)UBE(V)204060800.40.8输出特性输出特性IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A【】内容内容回顾回顾放大区放大区截止区截止区饱和区饱和区输出特性IC(mA )1234UCE(V)36912IB=输出特性三个区域的特点输出特性三个区域的特点:(1)放大区：放大区：发射结正偏，集电结反偏。发射结正偏，集电结反偏。(2)即：即：IC=IB,且且 IC=IBbPNPcebNPNceUCUB UEUCUB IC，UCE 0.3V (3)截止区：截止区：UBEIC，UCE 0.3V(3)截止区截止区：发射结反偏，集电结反偏。：发射结反偏，集电结反偏。UBE0时，时，饱和饱和1）*三极管工作状态判断方法（以NPN硅管为例）当vBE0 2）利用晶体管三个极电位）利用晶体管三个极电位判断两个判断两个PN结的结的工作情况，工作情况，确定晶体管的工作状态：确定晶体管的工作状态：两个两个PN结均正向偏置，晶体管处于饱和状态；结均正向偏置，晶体管处于饱和状态；两个两个PN结均反向偏置，晶体管处于截止状态；结均反向偏置，晶体管处于截止状态；发射结正向偏置，集电结反向偏置，晶体管处发射结正向偏置，集电结反向偏置，晶体管处于放大状态。于放大状态。2）利用晶体管三个极电位判断两个PN结的工作 3）晶体管工作在）晶体管工作在放大状态放大状态时，三个极电时，三个极电位的关系基本满足：位的关系基本满足：NPN型晶体管型晶体管Vc、VB、VE电位由高电位由高到低到低,PNP型晶体管型晶体管Vc、VB、VE电位由低到电位由低到高高;且硅管且硅管UBE=0.7V,锗管锗管 UBE=0.3V。3）晶体管工作在放大状态时，三个极电位的关系基【例【例1】现已测得某电路中几只晶体管三个极】现已测得某电路中几只晶体管三个极的直流电位如下，各晶体管开启电压均为的直流电位如下，各晶体管开启电压均为0.5V。试判断各管的工作状态。试判断各管的工作状态。放大放大放大放大饱和饱和截止截止【例1】现已测得某电路中几只晶体管三个极的直流电位如下，各晶【例【例2】判断各电路中晶体管是否有可能工作在放大状态。判断各电路中晶体管是否有可能工作在放大状态。【例2】判断各电路中晶体管是否有可能工作在放大状态。2-1-13 四、晶体管的主要参数四、晶体管的主要参数正确使用、选择晶体正确使用、选择晶体管的主要依据。管的主要依据。（P34)1、电流放大倍数电流放大倍数 体现晶体管的放大能力。体现晶体管的放大能力。=IC/IB 或或 =IC/IB2、极限参数、极限参数体现晶体管的使用范围。体现晶体管的使用范围。1）最大集电极耗散功率）最大集电极耗散功率PCM 当晶体管正常工作时，允许的最大功耗当晶体管正常工作时，允许的最大功耗是一个确定值。是一个确定值。PCM=ICM UCEM 在晶体管输出特性曲在晶体管输出特性曲线上画出过耗曲线确定晶体管的工作范围。线上画出过耗曲线确定晶体管的工作范围。四、晶体管的主要参数正确使用、选择晶体管的主要依据。2-1-14iC(mA )1234uCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 APCM=ICM UCEM晶体管晶体管过耗曲线过耗曲线晶晶体体管管正正常常工工作作区区晶体管过晶体管过耗区，为耗区，为晶体管非晶体管非工作区。工作区。iC(mA )1234uCE(V)36912IB=0202-1-152）最大集电极电流）最大集电极电流 ICM 在一定条件下，晶体管允许通过的最大在一定条件下，晶体管允许通过的最大电流。电流。3）极间反向击穿电压）极间反向击穿电压UCBO、UCEO 晶体管的某一电极开路时，另外两个电晶体管的某一电极开路时，另外两个电极间允许加的最高反向电压。极间允许加的最高反向电压。2）最大集电极电流 ICM2-1-16五、温度对晶体管参数的影响（五、温度对晶体管参数的影响（P36)：温度温度升高：升高：ICBO（集电极（集电极-基极反向饱和电流）基极反向饱和电流）增大增大，导致，导致ICEO（穿透电流）（穿透电流）增大增大；IB增大增大，导致，导致IC增大增大 UBE减小减小（负温度系数）。（负温度系数）。五、温度对晶体管参数的影响（P36)：温度升高：2-1-17【例例3】测测得得放放大大电电路路中中六六只只晶晶体体管管的的直直流流电电位位如如图图所所示示。在在圆圆圈圈中中画画出出管管子子，并并分分别别说说明明它它们们是是硅硅管管还还是是锗管。锗管。解题思路解题思路(1)三极管处于放大状态(2)确定三个电极(3)确定三极管为硅管还是锗管(4)确定为何种类型【例3】测得放大电路中六只晶体管的直流电位如图所示。在圆圈中2-1-18【例例3】测测得得放放大大电电路路中中晶晶体体管管的的直直流流电电位位如如图图所所示示。在圆圈中画出管子，并分别说明它们是硅管还是锗管。在圆圈中画出管子，并分别说明它们是硅管还是锗管。cccccc硅硅PNP锗锗PNP锗锗PNP硅硅NPN锗锗NPN硅硅NPNbbbbbbeeeeee【例3】测得放大电路中晶体管的直流电位如图所示。在圆圈中画出2-1-19 1.4 场效应管（场效应管（FET）场效应管与三极管的区别与联系场效应管与三极管的区别与联系1、区别：场效应管是电压控制元件，、区别：场效应管是电压控制元件，即即栅源极电压栅源极电压（uGS）控制漏极电流控制漏极电流（iD）；）；而三极管是电流控制元件，而三极管是电流控制元件，即即基极电流基极电流（iB）控制集电极电流控制集电极电流（iC）。）。2、联系：两种元件在电路中起的作用类似、联系：两种元件在电路中起的作用类似 在模拟电路中具有在模拟电路中具有放大作用放大作用；在数字电路中起在数字电路中起开关作用开关作用。1.4 场效应管（FET）场效应管与三极管的区别与联2-1-20结型场效应管（结型场效应管（JEFT）绝缘栅绝缘栅场效应管场效应管 （MOS）P沟道沟道N沟道沟道正常工作时正常工作时PN结结加反向电压，加反向电压，P沟道沟道N沟道沟道耗尽型耗尽型增强型增强型耗尽型耗尽型均有夹断电压均有夹断电压uGS（off)且且uGS=0时时iD 0。有开启电压有开启电压uon,且且uGS=0时时iD=0。结型场效应管（JEFT）绝缘栅P沟道N沟道正常工作时PN第1章 常用电子元器件总结基本要求：基本要求：1.掌握半导体的基本知识；半导体的独有掌握半导体的基本知识；半导体的独有特性、特性、半导体的导电特性半导体的导电特性，P、N型半导型半导体的载流子数量特点、体的载流子数量特点、PN的单向导电的单向导电性性等。等。2.掌握二极管、三极管的结构、特性，会掌握二极管、三极管的结构、特性，会进行状态判断进行状态判断；3.了解二极管、三极管的主要参数。了解二极管、三极管的主要参数。第1章 常用电子元器件总结基本要求：第第2章章 基本放大电路基本放大电路 第2章 基本放大电路 第第2章章 基本放大电路的主要内容基本放大电路的主要内容 2.1 放大的概念和放大电路的主要性能指标放大的概念和放大电路的主要性能指标2.2 基本共射放大电路的基本工作原理基本共射放大电路的基本工作原理2.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法2.4 放大电路静态工作点的稳定放大电路静态工作点的稳定2.5 晶体管单管放大电路的三种基本接法晶体管单管放大电路的三种基本接法2.6 晶体管基本放大电路的派生电路晶体管基本放大电路的派生电路第2章 基本放大电路的主要内容 2.1 放大的概念和放大2.1.1 放大的概念放大的概念简单说就是将小的变成大的简单说就是将小的变成大的2、放大的、放大的本质本质是能量的控制和转换；是能量的控制和转换；2.1 放大的概念和放大电路的主要性能指标放大的概念和放大电路的主要性能指标对于电子技术而言：对于电子技术而言：1、放大是对变化量而言的，、放大是对变化量而言的，即即放大的对象是变化量放大的对象是变化量；3、放大的、放大的前提前提是信号不失真。是信号不失真。2.1.1 放大的概念简单说就是将小的变成大的2、放大2.1.2 放大电路的性能指标放大电路的性能指标放大电路常以正弦波作为测试信号。放大电路常以正弦波作为测试信号。1.有代表性：任何稳态信号都可分解为若干频率正有代表性：任何稳态信号都可分解为若干频率正弦信号（谐波）的叠加；弦信号（谐波）的叠加；2.实验室容易获得；实验室容易获得；3.容易测量；容易测量；4.4.幅度、频率容易调节。幅度、频率容易调节。放大电路测试示意图放大电路测试示意图2.1.2 放大电路的性能指标放大电路常以正弦波作为测试信号一、放大倍数一、放大倍数*电压放大倍数电压放大倍数-衡量放大电路放大能力的指标。衡量放大电路放大能力的指标。定义为输出量（电压或电流）和输入量（电压或定义为输出量（电压或电流）和输入量（电压或电流）的比值。电流）的比值。电流放大倍数电流放大倍数一、放大倍数*电压放大倍数-衡量放大电路放大能力的电压对电流的放大倍数电压对电流的放大倍数电流对电压的放大倍数电流对电压的放大倍数电压对电流的放大倍数电流对电压的放大倍数二、输入电阻二、输入电阻-体现了放大电路对信号源的影响体现了放大电路对信号源的影响程度程度(或向信号源索取电流的能力或向信号源索取电流的能力)。从放大电路输入端看进去的等效从放大电路输入端看进去的等效内阻，定义为内阻，定义为输入电压有效值与输输入电压有效值与输入电流有效值之比入电流有效值之比。Ri越大，越大，Ii 就越小，就越小，ui就越接近就越接近uS二、输入电阻-体现了放大电路对信号源的影响程度(三、输出电阻三、输出电阻 断开负载后，断开负载后，向放大电路输出端看进去的等效内向放大电路输出端看进去的等效内阻阻，定义为，定义为输出电压有效值与输出电流有效值之比输出电压有效值与输出电流有效值之比。-表征放大电路带负载能力的。表征放大电路带负载能力的。三、输出电阻 断开负载后，向放大电路输出端看进AuUS 放大电路对其放大电路对其负载负载而言，相当于而言，相当于信号源，我们利用信号源，我们利用戴维南定理得到其戴维南定理得到其等效电路，这个等效电路，这个等等效电路效电路的的内阻内阻就是就是输出电阻输出电阻。roUSAuUS 放大电路对其负载而言，相当于信号如何确定电路的输出电阻如何确定电路的输出电阻Ro？步骤：步骤：1.所有的电源置零所有的电源置零(电电流源断路，电压源短路，流源断路，电压源短路，即将独立源置零，而保即将独立源置零，而保留受控源留受控源)。2.加压求流法。加压求流法。方法一：方法一：计算。计算。如何确定电路的输出电阻Ro？步骤：1.所有的电源置零(方法二：方法二：测量。测量。Uo 1.测量开路电压。测量开路电压。roUs2.测量接入负载后的输出测量接入负载后的输出电压。电压。roUsRLUo步骤：步骤：3.计算。计算。方法二：测量。Uo 1.测量开路电压。roUs2.四、通频带四、通频带-通频带用于衡量放大电路对不同频率通频带用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。或指放大电路正常放大信信号的放大能力。或指放大电路正常放大信号时对应电路的频带宽度。号时对应电路的频带宽度。fL -下限截止频率下限截止频率fH-上限截止频上限截止频率率fbw-通频带通频带（fbw=fH-fL）-中频放大倍中频放大倍数数四、通频带-通频带用于衡量放大电路对不同频率信号的放2.2.1 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 输入回路与输出输入回路与输出回路均包含有发射极，回路均包含有发射极，故称之为共射放大电故称之为共射放大电路，并称公共端为路，并称公共端为“地地”。2.2 基本共射放大电路的工作原理基本共射放大电路的工作原理2.2.1 基本共射放大电路的组成及各元件的作用 2.2.1 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1、T：放大放大电路的核心元电路的核心元件，具有件，具有电流电流放大作用放大作用，iC=iB 。2.2.1 基本共射放大电路的组成及各元件的作用1、T：放大2、VBB、RB ：保证保证发射结发射结正正偏。并提供合偏。并提供合适的偏置电流。适的偏置电流。2、VBB、RB ：保证发射结正偏。并提供合适的偏置电流。即当电路中即当电路中RC不存在时，电路不存在时，电路不具有电压发作用。不具有电压发作用。3、VCC、RC：保：保证集电证集电 结反偏；结反偏；VCC：为输出提：为输出提供能量（为小信供能量（为小信号转换成大信号号转换成大信号提供能量）；提供能量）；RC：将电流的放：将电流的放大作用转大作用转 换为电换为电压的放大作用。压的放大作用。即当电路中RC不存在时，电路不具有电压发作用。3ui=02.2.2 设置静态工作点的必要性设置静态工作点的必要性一、静态的概念一、静态的概念:当当ui=0时，称放大电路处于时，称放大电路处于静态静态。ui=02.2.2 设置静态工作点的必要性一、静态的概念 ICQUBEQUCEQIBQ二、静态工二、静态工作点作点：电路处于静态电路处于静态时，晶体管的时，晶体管的基极电流基极电流IB、集电极电流集电极电流IC、b-e间电压间电压UBE、管压降管压降UCE ，称为放大电路称为放大电路的的 静态工作静态工作点点Q。常将这四个物理量记作：常将这四个物理量记作：IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ。ICQUBEQUCEQIBQ二、静态工作点：常将(IBQ,UBEQ)和和(ICQ,UCEQ)分别对应于输入输出分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。特性曲线上的一个点称为静态工作点。IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ在近似估算中常认为在近似估算中常认为UBEQ为已知量，对于硅管，为已知量，对于硅管，取取0.7V，对于锗管，取，对于锗管，取0.2V。IBQ(IBQ,UBEQ)和(ICQ,UCEQ)分别对应于输静态工作点静态工作点：电路处于静态时，晶体管的电路处于静态时，晶体管的基极电流基极电流IB、集电极电流集电极电流IC、b-e间电压间电压UBE、管压降管压降UCE称为放大电路的称为放大电路的 静态工作点静态工作点Q。Q记作记作IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ。在近似估算中常认为在近似估算中常认为UBEQ为已知量为已知量,对对于硅管于硅管,取取0.7V,对于锗管对于锗管,取取0.2V。静态工作点：Q记作IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ。三、静态工作点的估算三、静态工作点的估算:*1、放大电路的直流通路：、放大电路的直流通路：*2、静态工作点的估算：、静态工作点的估算：（根据晶体管电流分配原则）（根据晶体管电流分配原则）非常非常 重要！重要！三、静态工作点的估算:*1、放大电路的直流通路：四、四、设置合适静态工作点的必要性设置合适静态工作点的必要性 加入信号后，信号峰值小于加入信号后，信号峰值小于开启电压时，则在整个信号周期开启电压时，则在整个信号周期内晶体管始终工作在截止状态，内晶体管始终工作在截止状态，输出电压就严重失真。输出电压就严重失真。如果如果 A与与B短路（短路（ui=0）时，）时，晶体管处于截止状态。晶体管处于截止状态。所以电子电路工作时，始终要有直流量所以电子电路工作时，始终要有直流量的支持，电路才可以正常工作。的支持，电路才可以正常工作。四、设置合适静态工作点的必要性 加入信号后UA-大写字母、大写下标，表示直流量大写字母、大写下标，表示直流量。uA-小写字母、大写下标，表示瞬时值小写字母、大写下标，表示瞬时值（交、直流合成量或叫全量）（交、直流合成量或叫全量）。ua-小写字母、小写下标，表示交流分量小写字母、小写下标，表示交流分量。Ua-大写字母、小写下标，表示有效值大写字母、小写下标，表示有效值。基本共射放大电路的符号表示基本共射放大电路的符号表示：2.2.3 基本共射放大电路的波形分析UA-大写字母、大uAua全量全量交流分量交流分量tUA直流分量直流分量 基本共射放大电路的符号表示：基本共射放大电路的符号表示：uAua全量交流分量tUA直流分量 基本共射放大电路的符号表2.2.3 基本共射放大电路的波形分析基本共射放大电路的波形分析uiiBtiCtuCEtiCuCEiB当当ui 输输入正弦入正弦信号时，信号时，则有则有:ui与与uo的相位相反。的相位相反。2.2.3 基本共射放大电路的波形分析uiiBtiCtuC第2章-基本放大电路课件第2章-基本放大电路课件第2章-基本放大电路课件 即即:当当ui为正弦为正弦信号时，则有：信号时，则有：iB =IBQ+ib iC =ICQ+ic uCE=UCEQ+uce =UCEQ-ic RC 即:当ui为正弦信号时，则有：基本共射电路的电压放大作用是基本共射电路的电压放大作用是利用晶体管的电流放大作用利用晶体管的电流放大作用，依靠，依靠RC将电流的变化转化成电压的变化将电流的变化转化成电压的变化来来实现的。实现的。基本共射电路的电压放大作用是利用晶体管的电流2.2.4 放大电路的组成原则（放大电路的组成原则（P82P83)一、放大电路的组成原则一、放大电路的组成原则1.晶体管必须偏置在放大区：晶体管必须偏置在放大区：2.发射结正偏，集电结反偏。发射结正偏，集电结反偏。2.正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。3.输入信号能通过输入回路作用于放大管。输入信号能通过输入回路作用于放大管。4.输出回路将变化的电流作用于负载。输出回路将变化的电流作用于负载。2.2.4 放大电路的组成原则（P82P83)一、放大电二、常见的两种共射放大电路二、常见的两种共射放大电路1.直接耦合共射放大电路直接耦合共射放大电路：信号源与电路、电路与信号源与电路、电路与负载负载直接相连。直接相连。基本电路的基本电路的改进改进：a)电源合并；电源合并；b)电源用电位表示。电源用电位表示。为了防止干扰电源、输入、输出要求接为了防止干扰电源、输入、输出要求接在一个公共端，称为在一个公共端，称为“共地共地”。注意：电路元件存在的必要性。注意：电路元件存在的必要性。二、常见的两种共射放大电路1.直接耦合共射放大电路：第2章-基本放大电路课件*静态工作点的静态工作点的Q计算计算:（无（无RL时）时）IBQI1I2*静态工作点的Q计算:（无RL时）IBQI1I2*静态工作点的静态工作点的Q计算计算:(RL存在时）存在时）利用戴维南定理：利用戴维南定理：*静态工作点的Q计算:(RL存在时）利用戴维南定理：2.阻容耦合共射放大电路阻容耦合共射放大电路 1）电路：）电路：C1、C2为耦合电容为耦合电容。在电路中。在电路中起连接作用，通交流、起连接作用，通交流、阻直流，提高电路的放阻直流，提高电路的放大能力。波形分析与前大能力。波形分析与前面一样，面一样，只是更明显输只是更明显输入、输出均为交流信号入、输出均为交流信号。2.阻容耦合共射放大电路 1）电路：C1、T:放大元件放大元件iC=iB，工，工作在放大区，作在放大区，要保证集电结要保证集电结反偏，发射结反偏，发射结正偏。正偏。T:放大元件iC=iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，Vcc、Rb作用：作用：使发射结正偏，使发射结正偏，并提供适当的并提供适当的静态工作点。静态工作点。Vcc、Rb作用：使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。集电极电源集电极电源Vcc，为电，为电路提供能量。路提供能量。并保证集电并保证集电结反偏。结反偏。集电极电源Vcc，为电路提供能量。并保证集电结反偏。集电极电阻集电极电阻Rc，将晶体管的，将晶体管的电流放大作用电流放大作用转变为电压的转变为电压的放大作用。放大作用。集电极电阻Rc，将晶体管的电流放大作用转变为电压的放大作用。耦合电容耦合电容C1、C2：电解电容，有极性。电解电容，有极性。大小为大小为10 F50 F作用：作用：隔离输入输出与电路直流的联系，隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。同时能使信号顺利输入输出。耦合电容C1、C2：作用：隔离输入输出与电路直流的联系，同时*2）静态工作点的静态工作点的Q计算计算:负载存在与否不影响阻容耦合电路的负载存在与否不影响阻容耦合电路的Q。*2）静态工作点的Q计算:负载存在与否不影响阻容耦合电路习题习题：P138 2-1(a)(b)总结总结 *1、电路组成及各元件的作用；、电路组成及各元件的作用；2、基本放大电路波形分析；、基本放大电路波形分析；*3、各种放大电路静态工作点的计算。、各种放大电路静态工作点的计算。习题：P138 2-1(a)(b)总结 *1、电路组成及2.2.3 基本共射放大电路的波形分析基本共射放大电路的波形分析 当当ui 输入输入正弦信号时，正弦信号时，则有则有:2.2.3 基本共射放大电路的波形分析 当ui 输习题课习题课1、判断电路是否能放大交流正弦波信号。说明原因。、判断电路是否能放大交流正弦波信号。说明原因。（a）将将VCC改为改为VCC。（b）在在VCC 与基极与基极之间加之间加Rb。习题课1、判断电路是否能放大交流正弦波信号。说明原因。（a）（c）将将VBB反接，且在反接，且在输入端串联一个电阻。输入端串联一个电阻。（d）在在VBB支路加支路加Rb，在，在VCC与集电极之间加与集电极之间加Rc。（c）将VBB反接，且在输入端串联一个电阻。（d）在VB