晶体管电路设计课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,晶体管电路设计,如何对小信号进行放大,晶体管电路设计如何对小信号进行放大,电压源与电流源,电压源：无论接什么负载，端电压不能变。,电压源本质上要能提供极大的电流。,当负载阻抗很小时，也能通过加大电流来维持电压不变。,电流源：无论接什么负载，电流不能变。,电流源本质上要能产生极高的电压。,当负载电阻很大（甚至断开）时，电流源产生极高的电压即使击穿空气，也要维持电流不变。,电压源与电流源电压源：无论接什么负载，端电压不能变。,电子器件的本质,我们如果,“强加”,一个电压在某个器件上，那么器件上,“被迫”,流过的电流就是不可控的，电流具体是多少，则是该器件的性质。,同理，我们如果“强行”让一个电流流过某器件，那么该器件两端“,反抗”,电压是不可控的，电压具体是多少，则是该器件的性质。,电子器件的本质我们如果“强加”一个电压在某个器件上，那么器件,重新认识电阻,电阻：对电流起阻碍作用的元件。,电阻依靠改变其端电压来限制电流。,重新认识电阻电阻：对电流起阻碍作用的元件。,电容,电容：维持电压不变的元件,电容依靠吸收或释放足量的电流，来维持电压不变。,电容电容：维持电压不变的元件,电感,电感：维持电流不变的元件,电感依靠产生足够的高压，来维持电流不变。,电感电感：维持电流不变的元件,二极管,二极管,只能流过正向电流，反向阻断,如果流过正向电流，那么,凭什么二极管增加电流却不增加“阻碍”电流增长的电压？,二极管二极管,什么是,PN,结的电导调制效应？,导体电阻率很小（电导率很大）好比,1,万条车道的高速公路。,电流好比是车辆，电压好比是通行时间。,车流越大，必然通行时间越长。,由于车道数太多，导体不可控！,什么是PN结的电导调制效应？导体电阻率很小（电导率很大）好比,半导体好比是受交通管制的,1-100,车道高速公路，先天牺牲了车道数，但是换来了可控。,当车流很小，只开,1,条车道，通行所花时间为,0.7V,。车流很大时，多开车道，反正保证通行花的时间是,0.7V,。,即使考虑电导调制，半导体的导电能力也远不及导体，,半导体是牺牲了导流性能换来了可控性,！,半导体好比是受交通管制的1-100车道高速公路，先天牺牲了车,稳压二极管,稳压二极管：正向特性等同普通二极管，导通后端电压,0.7V,。反向可被击穿导电，击穿后，端电压维持标定值。,稳压二极管依靠改变流过自身的电流来达到端电压稳定。,稳压二极管稳压二极管：正向特性等同普通二极管，导通后端电压0,NPN,型晶体三极管,当,ib,和,ic,存在时,三极管通过改变,u,ce,来实现,如果,u,ce,减小到,0,，,ic,仍不够大，那么三极管将饱和，,将不是常数。,如果,ic,不存在，称为三极管截止。,NPN型晶体三极管,三极管恒流源电路（放电恒流源）,思考,1,、当电容电压为,10V,时，,U,CE,=?,2,、当电容电压为,3V,时呢？,三极管恒流源电路（放电恒流源）思考,三极管恒流源电路（充电恒流源）,思考,1,、当,R,电阻为,1k,时，,U,CE,=?,2,、当,R,电阻为,20k,时，,U,CE,=?,三极管恒流源电路（充电恒流源）思考,1,、共射放大电路,问题：,1,、怎样保证,i,B,一定存在？,2,、,U,o,是交流还是直流？,1、共射放大电路问题：,波形分析,波形分析,实用的共射放大电路,1,、如何给输入信号提升,2V,？,2,、如何给输出信号降低,8.5V,？,实用的共射放大电路1、如何给输入信号提升2V？,模拟电路中的频率,什么是,？,为什么要学傅立叶分解？,阻抗的概念,什么是阻抗？,电阻、电容、电感的阻抗表达式是什么？,低通滤波器与高通滤波器,什么是滤波器？,由,1,个电阻和,1,个电容如何构成滤波器？,带宽与截止频率,截止频率如何定义？,100M,示波器是什么含义？,电解电容与瓷片电容,什么是电容的频率特性？,常用电容有哪些种类？,电气电子领域的远大于,工程上为什么要近似？,究竟多大是远大于？,模拟电路中的频率什么是？为什么要学傅立叶分解？阻抗的概念什,设计要求：对,1kHz,，,1Vpp,正弦信号放大,5,倍，负载电阻,100k,。,1,、选定,VCC,2,、设定,Ic,3,、根据负载设定,Rc,4,、根据放大倍数计算,Re,5,、根据,V,EQ,计算,V,BQ,6,、计算,R1,和,R2,比值,7,、依据工程上“远大于”选定合适,R1,和,R2,。,8,、根据高通滤波器截止频率，选定,C1,和,C2,设计要求：对1kHz，1Vpp正弦信号放大5倍，负载电阻10,放大电路的失真,放大电路的失真,扩大放大倍数,1,、,VCC,与,GND,交流电位相等,2,、电解电容对交流电短路。,3,、直流压降（常数压降）对交流信号短路。,扩大放大倍数1、VCC与GND交流电位相等,继续增大放大倍数,实际放大倍数与,差不多,继续增大放大倍数实际放大倍数与差不多,选频放大（放大特定频率）,选频放大（放大特定频率）,减小高频放大（高频滤波）,减小高频放大（高频滤波）,高频增强放大（预加重电路）,高频增强放大（预加重电路）,三极管的敌人：温漂,温度会引起,U,BE,的变化,(-2.5mV/,O,C),三极管的敌人：温漂温度会引起UBE的变化(-2.5mV/O,实用的差分放大电路,:1,、消灭温漂,2,、单端输入、单端输出,实用的差分放大电路:1、消灭温漂2、单端输入、单端输出,共射放大电路的优缺点,优点,对电压电流均能放大,输入阻抗高,缺点,输出阻抗大,频率特性差,共射放大电路的优缺点优点对电压电流均能放大输入阻抗高缺点输出,输入阻抗,输入阻抗相当于负载的电阻大小，反映了负载对电源的影响程度。,我们希望输入阻抗越大越好。,输出阻抗,输出阻抗可看成电源的内阻，反映了电源的带负载能力。,我们希望输出阻抗越小越好。,输入阻抗输入阻抗相当于负载的电阻大小，反映了负载对电源的影响,输入输出阻抗怎么测？,输入阻抗：当,ui=2ui,时，待测电路输入阻抗为,Ri,。,输出阻抗：空载输出电压为,uo,，带载输出电压为,uo,，如果,uo=2uo,，那么输出阻抗就是,Ro,。,输入输出阻抗怎么测？输入阻抗：当ui=2ui时，待测电路输,密勒效应,三极管的“寄生”电容可与输入电阻构成低通滤波器，从而限制输入信号频率。,共射放大电路的结构会使寄生电容的效果扩大,A,u,倍，称为密勒效应。,基于米勒效应，共射放大电路的频率特性最差。,信号传输距离与带宽,在任何电线电缆中都存在寄生电容。,寄生电容与电线的电阻构成低通滤波器。,随电缆长度增加，寄生电容会增加，电阻也会增加。,意味着高频电信号（携带信息量大）无法传输很远的距离。,这就是为什么要发明光纤通信。,光纤有“色散”效应，所以其携带信号的能力也不是无穷大。,激光在通信中的意义巨大,密勒效应三极管的“寄生”电容可与输入电阻构成低通滤波器，从而,2,、共集放大电路（射随电路）,思考：,1,、射随电路是否有密勒效应？,2,、射随电路的输入阻抗？,3,、射随电路的输出阻抗？,2、共集放大电路（射随电路）思考：,共集放大电路（甲类功放）,问题：,1,、,R,E,如何取值？,2,、,R,E,取值过小会发生什么？,3,、,R,E,取值过大会发生什么？,共集放大电路（甲类功放）问题：,射随电路的底部失真,射随电路的底部失真,射随电路的底部失真,射随电路的底部失真,推挽放大电路（乙类功放电路）,PNP,三极管代替电阻,R,E,当,Ui,正半周时，,NPN,工作。,当,Ui,负半周时，,PNP,工作,所有电流均流向负载,。,问题：,当,-0.7VVi0.7V,时，会发生什么情况？,推挽放大电路（乙类功放电路）PNP三极管代替电阻RE问题：,改进型乙类功放,思考：,1,、当,Ui=0.01V,时，,U,O,=,？,2,、当,Ui=-0.01V,时，,U,O,=,？,问题：,1,、二极管压降与三极管,UBE,压降是否一定相等？,2,、万恶的温漂来临会发生什么？,3,、大功率乙类功放会过热烧毁，必须用甲乙类。,改进型乙类功放思考：问题：,射极跟随器的应用,思考,1,、共射,+,射随有什么好处？,2,、为什么共射的输出滤波器和射随的输入偏置省略了？,3,、静态工作点的设计原则有哪些？,4,、共射,+,射随解决了频率特性差的问题吗？,射极跟随器的应用思考,3,、共基放大电路,1,、该电路必须有电压放大能力,2,、该电路不能有米勒效应,缺点：,1,、输入阻抗小,2,、输出阻抗大,3、共基放大电路1、该电路必须有电压放大能力缺点：,共基放大电路的拓展（沃尔漫化）,思考：,上方三极管的引入会改变共射放大电路输出电压关系式吗？,R3,和,R4,什么作用？,米勒效应还存在吗？,怎样在一个复杂电路中看待三极管？,共基放大电路的拓展（沃尔漫化）思考：,差分输入、沃尔曼化、推挽输出放大电路,差分输入、沃尔曼化、推挽输出放大电路,4,、场效应晶体管,管,管,结型增强型,耗尽型,三极管,4、场效应晶体管管管结型增强型耗尽型,总结：,输入信号加载在上或者上。,型管或者接高电位，型的相反。,三极管等效为,流控电流源,CCCS,，“流控比例系数”,恒定,场效应管等效为 压控电流源,VCCS,，“压控比例系数”,g,m,随压控电压成,2,次关系。,总结：,P,管电路与,N,管电路的变换,VCC,变,-VCC,。,NPN,和,PNP,的,BCE,对应替换。,电解电容的极性反向。,其他啥也不变。,P管电路与N管电路的变换VCC变-VCC。,