三极管工作原理

*,*,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,第一章放大电路的基本原理和分析方法,要点：,一,.,重点,1.,放大，静态与动态，直流通路交流通路，静态工作点，负载线，放大倍数，输入输出电阻等的概念。,2.,用近似计算法估算单管共射放大电路，分压式工作点稳定电路的静态工作点。,3.,用微变等效电路法分析计算单管共射放大电路，分压式工作点稳定电路的电压放大倍数,Au,（,Aus,），输入电阻和输出电阻。,二,.,一般掌握,1.,用图解法确定单管共射放大电路的静态工作点，定性分析波形失真，观察电路参数对静态工作点的影响，估算最大不失真输出的动态范围。,2.,三种不同组态放大电路的特点。,3.,多级放大电路三种耦合方式的特点，放大倍数的计算规律。,三,.,一般掌握的内容,1.,单管共射放大电路的,f,l,和,f,H,与电路参数的关系，波特图的一般知识。,2.,用估算法估算场效应管的静态工作点。,1.1,概述,一,.,放大的定义,1.,指能量的控制作用，即用一个能量较小的信号控制另一个能源，使负载上得到较大的能量信号。,2.,针对变化量而言，即输入信号有一个微小的变化量，则输出端得到一个较大的变化量,1.2,单管共射放大电路,1.21,单管共射放大电路的组成,一、电路的组成,V,CC,R,C,R,b,i,B,i,C,u,I,+,-,V,BB,1.V,CC:,：直流电源输出端较大能量的提供者,2.V,BB,：基极直流电源，使三极管的发射极正向偏执的电源，同时为三极管基极回路提供回路电流。,3.R,C,：他将集电极电流的变化转换成集电极电压的变化，再传送到放大电路的输出端。,4.R,b,：他和,V,BB,共同决定当输入信号等于零时放大电路的基极电流。,5.u,I:,：外加电源代表变化量。,6.T,：,NPN,型三极管，放大元件。,二、各部分的作用,1.2.2,工作原理,一、静态,1.,定义：输入,交流信号,uI,0,时电路的状态（此时外接电源,uI,相当于短接）,2.,电路,3.,静态工作原理电路中的电源,V,BB,和,V,CC,主要是使三极管工作在,放大区,此时输入端在,V,BB,的作用下基极有个电流，称为静态基流用,I,BQ,表示,此时基极与发射极之间相应的电压为,U,BEQ,，根据放大系数的定义得到集电极电流,I,CQ,，,此电流流过集电极负载,RC,产生一个压降，则静态时的集电极电压,V,CEQ,=V,CC,-I,CQ,*R,C,输入回路,输出回路,V,CC,V,BB,R,b,Rc,二、动态,1.,定义：输入端在原有的静态基础上叠加一个动态的微小变化量,U,I,的电路的状态 。,2.,工作电路,3.,工作原理,在,V,BB,的基础上在输入端加一个微小的变化量,U,I,，则三极管的基极电流将在原来的静态基流,I,BQ,的基础上产生一个变量,Ib(,三极管工作在放大区）基极电流的变化将使集电极电流同样在静态基流,I,CQ,的基础上产生一个变化量,ic,即：,ic,ib,，同时这个变化量流过负载电阻，使集电极电压有一个变化量,Uce,，,V,CC,R,C,R,b,i,B,i,C,u,I,+,-,V,BB,uo,Uce,u,0,ic,R,C,则上述放大过程可以用表示如下,U,I,Ib ,Uce,u,0,四、总结,放大电路能够放大的基本要求：,1.,单管共射放大电路若完成放大功能必须使三极管的,发射结正向偏置，集电结反向偏置。,2.,为了将加在电路输入端的信号放大，,必须使输入信号的变化能够传送到三极管的输入回路中，并引起基极电流的变化，即在输入回路中有输入电阻,Rb,。,3.,为了最终在电路的输出端能够得到放大了的信号在输出回路中,，应使集电极电流的变化能够引起集电极电压的变化，即在输出回路中要有电阻,Rc,。,五、电路的改进,1.,改进的原因：（,1),原来的电路不经济不实用,（,2),交流，直流电路混杂不便分析。,2.,改进措施：,（,1),将输入电压,UI,通过一个电容,C1,接到三极管的基极，的,另一端接放大电路的公共端。,（,2),三极管的集电极通过一个电容,C2,接到放大电路的输出端，此电容的作用是将信号电压中的直流成分隔离开，但在适当的频率下，信号电压的交流成分可以顺利的通过。此中的电容,C2,称为隔直电容或耦合电容。（,3),去掉基极电源,V,BB,，将基极电阻,Rb,接到,V,CC,上，从而整个电路静态公用一个直流电源,V,CC,。,3.,电路,+V,CC,+,U,0,_,T,C2,C1,R,C,R,b,U,I,_,1.3,放大电路的主要技术指标,一、放大倍数,1.,定义：输出信号的变化量与输入信号的变化量之比。,2.,分类：,（,1,）电压放大倍数,Au,，（,在放大电路的输入端加上一个正弦波电压信号,时）,Au,U,0,/U,i,在输出端测定的输出电压的有效值 指,输入电压的有效值,（,2),电流放大倍数,Ai,（,在放大电路的输入端加上一个正弦波电压信号,时）,Ai,I,0,/I,i,输入电流的有效值,输出电流的有效值,二、输入电阻,1.,定义：（前提条件是在输入端接一个正弦波电压）输入电压与输入电 流的,有效值,之比。,2.,计算公式：,Ri,Ui/Ii,三、输出电阻,1.,定义：当输入端信号电压,Us,0,（保留信号源内阻,Rs,），输出端开路，即负载电阻,Rl,无穷大时，外加的输出电压,Uo,与相应的输出电流,I,0,之比。,2.,计算公式：,R,0,U,0,/I,0,Us,0,Rs,3.,试验测试：（,1),测试方法：在输入端加上一个正弦信号电压,Us,，首先测出负载开路时的输出电压,U,0,接上阻值已知的负载电阻，测出此时的输出电压,U0,则得到,U0=,四、最大输出幅度,1.,定义：放大电路输出的电压（或电流）的幅值能够达到的最大限度一般用电压的有效值表示。,五、最大输出功率与效率,1.,最大输出功率：表示在输出波形基本不失真的情况下，能够向负载提供的最大输出功率，用,Pom,表示。,2.,指放大电流的最大输出功率,Pom,与直流电源消耗的功率,Pv,之比，即,Pom/Pv,六、失真系数,定义：各次谐波总量与基波分量之比，即,D=,B,2,2,+B,3,2,+/B,1,(B1,B2,B3,分别为输出信号的基波、,二次谐波、三次谐波,的幅值）,七、通频带,定义：放大倍数下降到中频放大倍数的,0.707,倍的两点所限定的频率范围。,1.4,放大电路的基本分析方法,定性分析放大电路的工作分为两方面的内容：,1.,静态分析，即计算不加输入信号时放大电路的工作状态，估算静态工作点。,2.,动态分析，即计算出加上输入信号后放大电路的各项技术指标，电压放大倍数,Au,，输入电阻,Ri,，输出电阻,R0,1.41,直流通路与交流通路,一、静态电路的分析,(,一,),、直流电路的画法,1.,交直流共存的电路,+,U,0,_,T,C2,C1,R,C,R,b,U,I,_,+V,CC,2.,静态电路的画法,（,1),电容在直流通路中相当于开路,（电感在直流通路中相当于短路）,T,R,C,R,b,+V,CC,在画直流通路时，电容,c1,左边的部分相当于断开、,c2,右边的部分也相当于断开，去掉断开的部分则直流通路就画出来了如图,I,CQ,I,BQ,+,V,CEQ,-,3.,静态分析,定义：即分析只有直流电压,V,CC,作用时电路中的电流和电压。亦即求,I,BQ,、,I,CQ,、,V,CEQ,一般来说三极管的基极和发射极的电压为,V,BEQ,=0.7V,则：,I,BQ,=(V,CC,-V,BEQ,)/,R,b,I,CQ,=,I,BQ,V,CEQ,=V,CC,-I,CQ,*R,C,例题,1,电路如图请你画出其直流通路图，并进行静态分析,已知,50,。,15,5k,280k,5k,U,0,_,+,U1,C1,C2,注意：,c1,、,c2,在直流通路中相当于开路所有去掉,C1,左边的部分，同时去掉,C2,右边的部分则电路变成了如下的电路：,15,5k,280k,5k,+,U1,C1,c1,被切断的部分,被切断的部分,电路整理得：,15,280k,5K,根据我们分析的可以知道,:VCC=I,BQ,280+V,BEQ,15=I,BQ,280+0.7,I,BQ,=(15-0.7)/280,I,BQ,=5mA,I,CQ,=,I,BQ,50,0.005,0.25A,V,CEQ,=V,CC,-I,CQ,R,C,V,CEQ,=15-0.,I,BQ,I,CQ,+,U,0,_,T,C2,C1,R,C,R,b,U,I,_,+V,CC,二、,.,动态电路的画法,1.,交直流并存的电路,说明：,（,1),电容在交流电路中相当于短路,（,2,）理想电源在交流通路中视为短路,+,U,0,_,T,C2,C1,R,C,R,b,U,I,_,（,2),整理，因为三极管的发射极接地是地，同时理想电压接地，他们可以共地。如下图,2.,交流通路的画法,（,1,）在画交流通路时，,c1,、,c2,用导线代替，理想的直 流电压源,VCC,接地。如图,+,U,0,_,T,R,C,R,b,U,I,_,