三極管工作原理

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1、*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,*,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,第一章放大電路的基本原理和分析方法,要點(diǎn)：,一,.,重點(diǎn),1.,放大，靜態(tài)與動(dòng)態(tài)，直流通路交流通路，靜態(tài)工作點(diǎn)，負(fù)載線，放大倍數(shù)，輸入輸出電阻等的概念。,2.,用近似計(jì)算法估算單管共射放大電路，分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。,3.,用微變等效電路法分析計(jì)算單管共射放大電路，分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的電壓放大倍數(shù),Au,（,Aus,），輸入電阻和輸出電阻。,二,.,一般掌握,1.,用圖解法確定單管共射放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，定性分析波形失真，觀察電路參數(shù)對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響，估算最大不失真輸出的動(dòng)態(tài)范圍。

2、,2.,三種不同組態(tài)放大電路的特點(diǎn)。,3.,多級放大電路三種耦合方式的特點(diǎn)，放大倍數(shù)的計(jì)算規(guī)律。,三,.,一般掌握的內(nèi)容,1.,單管共射放大電路的,f,l,和,f,H,與電路參數(shù)的關(guān)系，波特圖的一般知識。,2.,用估算法估算場效應(yīng)管的靜態(tài)工作點(diǎn)。,1.1,概述,一,.,放大的定義,1.,指能量的控制作用，即用一個(gè)能量較小的信號控制另一個(gè)能源，使負(fù)載上得到較大的能量信號。,2.,針對變化量而言，即輸入信號有一個(gè)微小的變化量，則輸出端得到一個(gè)較大的變化量,1.2,單管共射放大電路,1.21,單管共射放大電路的組成,一、電路的組成,V,CC,R,C,R,b,i,B,i,C,u,I,+,-,V,BB,

3、1.V,CC:,：直流電源輸出端較大能量的提供者,2.V,BB,：基極直流電源，使三極管的發(fā)射極正向偏執(zhí)的電源，同時(shí)為三極管基極回路提供回路電流。,3.R,C,：他將集電極電流的變化轉(zhuǎn)換成集電極電壓的變化，再傳送到放大電路的輸出端。,4.R,b,：他和,V,BB,共同決定當(dāng)輸入信號等于零時(shí)放大電路的基極電流。,5.u,I:,：外加電源代表變化量。,6.T,：,NPN,型三極管，放大元件。,二、各部分的作用,1.2.2,工作原理,一、靜態(tài),1.,定義：輸入,交流信號,uI,0,時(shí)電路的狀態(tài)（此時(shí)外接電源,uI,相當(dāng)于短接）,2.,電路,3.,靜態(tài)工作原理電路中的電源,V,BB,和,V,CC,主要

4、是使三極管工作在,放大區(qū),此時(shí)輸入端在,V,BB,的作用下基極有個(gè)電流，稱為靜態(tài)基流用,I,BQ,表示,此時(shí)基極與發(fā)射極之間相應(yīng)的電壓為,U,BEQ,，根據(jù)放大系數(shù)的定義得到集電極電流,I,CQ,，,此電流流過集電極負(fù)載,RC,產(chǎn)生一個(gè)壓降，則靜態(tài)時(shí)的集電極電壓,V,CEQ,=V,CC,-I,CQ,*R,C,輸入回路,輸出回路,V,CC,V,BB,R,b,Rc,二、動(dòng)態(tài),1.,定義：輸入端在原有的靜態(tài)基礎(chǔ)上疊加一個(gè)動(dòng)態(tài)的微小變化量,U,I,的電路的狀態(tài) 。,2.,工作電路,3.,工作原理,在,V,BB,的基礎(chǔ)上在輸入端加一個(gè)微小的變化量,U,I,，則三極管的基極電流將在原來的靜態(tài)基流,I,BQ

5、,的基礎(chǔ)上產(chǎn)生一個(gè)變量,Ib(,三極管工作在放大區(qū)）基極電流的變化將使集電極電流同樣在靜態(tài)基流,I,CQ,的基礎(chǔ)上產(chǎn)生一個(gè)變化量,ic,即：,ic,ib,，同時(shí)這個(gè)變化量流過負(fù)載電阻，使集電極電壓有一個(gè)變化量,Uce,，,V,CC,R,C,R,b,i,B,i,C,u,I,+,-,V,BB,uo,Uce,u,0,ic,R,C,則上述放大過程可以用表示如下,U,I,Ib ,Uce,u,0,四、總結(jié),放大電路能夠放大的基本要求：,1.,單管共射放大電路若完成放大功能必須使三極管的,發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。,2.,為了將加在電路輸入端的信號放大，,必須使輸入信號的變化能夠傳送到三極管的輸入回路

6、中，并引起基極電流的變化，即在輸入回路中有輸入電阻,Rb,。,3.,為了最終在電路的輸出端能夠得到放大了的信號在輸出回路中,，應(yīng)使集電極電流的變化能夠引起集電極電壓的變化，即在輸出回路中要有電阻,Rc,。,五、電路的改進(jìn),1.,改進(jìn)的原因：（,1),原來的電路不經(jīng)濟(jì)不實(shí)用,（,2),交流，直流電路混雜不便分析。,2.,改進(jìn)措施：,（,1),將輸入電壓,UI,通過一個(gè)電容,C1,接到三極管的基極，的,另一端接放大電路的公共端。,（,2),三極管的集電極通過一個(gè)電容,C2,接到放大電路的輸出端，此電容的作用是將信號電壓中的直流成分隔離開，但在適當(dāng)?shù)念l率下，信號電壓的交流成分可以順利的通過。此中的電

7、容,C2,稱為隔直電容或耦合電容。（,3),去掉基極電源,V,BB,，將基極電阻,Rb,接到,V,CC,上，從而整個(gè)電路靜態(tài)公用一個(gè)直流電源,V,CC,。,3.,電路,+V,CC,+,U,0,_,T,C2,C1,R,C,R,b,U,I,_,1.3,放大電路的主要技術(shù)指標(biāo),一、放大倍數(shù),1.,定義：輸出信號的變化量與輸入信號的變化量之比。,2.,分類：,（,1,）電壓放大倍數(shù),Au,，（,在放大電路的輸入端加上一個(gè)正弦波電壓信號,時(shí)）,Au,U,0,/U,i,在輸出端測定的輸出電壓的有效值 指,輸入電壓的有效值,（,2),電流放大倍數(shù),Ai,（,在放大電路的輸入端加上一個(gè)正弦波電壓信號,時(shí)）,A

8、i,I,0,/I,i,輸入電流的有效值,輸出電流的有效值,二、輸入電阻,1.,定義：（前提條件是在輸入端接一個(gè)正弦波電壓）輸入電壓與輸入電 流的,有效值,之比。,2.,計(jì)算公式：,Ri,Ui/Ii,三、輸出電阻,1.,定義：當(dāng)輸入端信號電壓,Us,0,（保留信號源內(nèi)阻,Rs,），輸出端開路，即負(fù)載電阻,Rl,無窮大時(shí)，外加的輸出電壓,Uo,與相應(yīng)的輸出電流,I,0,之比。,2.,計(jì)算公式：,R,0,U,0,/I,0,Us,0,Rs,3.,試驗(yàn)測試：（,1),測試方法：在輸入端加上一個(gè)正弦信號電壓,Us,，首先測出負(fù)載開路時(shí)的輸出電壓,U,0,接上阻值已知的負(fù)載電阻，測出此時(shí)的輸出電壓,U0,則

9、得到,U0=,四、最大輸出幅度,1.,定義：放大電路輸出的電壓（或電流）的幅值能夠達(dá)到的最大限度一般用電壓的有效值表示。,五、最大輸出功率與效率,1.,最大輸出功率：表示在輸出波形基本不失真的情況下，能夠向負(fù)載提供的最大輸出功率，用,Pom,表示。,2.,指放大電流的最大輸出功率,Pom,與直流電源消耗的功率,Pv,之比，即,Pom/Pv,六、失真系數(shù),定義：各次諧波總量與基波分量之比，即,D=,B,2,2,+B,3,2,+/B,1,(B1,B2,B3,分別為輸出信號的基波、,二次諧波、三次諧波,的幅值）,七、通頻帶,定義：放大倍數(shù)下降到中頻放大倍數(shù)的,0.707,倍的兩點(diǎn)所限定的頻率范圍。,

10、1.4,放大電路的基本分析方法,定性分析放大電路的工作分為兩方面的內(nèi)容：,1.,靜態(tài)分析，即計(jì)算不加輸入信號時(shí)放大電路的工作狀態(tài)，估算靜態(tài)工作點(diǎn)。,2.,動(dòng)態(tài)分析，即計(jì)算出加上輸入信號后放大電路的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，電壓放大倍數(shù),Au,，輸入電阻,Ri,，輸出電阻,R0,1.41,直流通路與交流通路,一、靜態(tài)電路的分析,(,一,),、直流電路的畫法,1.,交直流共存的電路,+,U,0,_,T,C2,C1,R,C,R,b,U,I,_,+V,CC,2.,靜態(tài)電路的畫法,（,1),電容在直流通路中相當(dāng)于開路,（電感在直流通路中相當(dāng)于短路）,T,R,C,R,b,+V,CC,在畫直流通路時(shí)，電容,c1,左邊的

11、部分相當(dāng)于斷開、,c2,右邊的部分也相當(dāng)于斷開，去掉斷開的部分則直流通路就畫出來了如圖,I,CQ,I,BQ,+,V,CEQ,-,3.,靜態(tài)分析,定義：即分析只有直流電壓,V,CC,作用時(shí)電路中的電流和電壓。亦即求,I,BQ,、,I,CQ,、,V,CEQ,一般來說三極管的基極和發(fā)射極的電壓為,V,BEQ,=0.7V,則：,I,BQ,=(V,CC,-V,BEQ,)/,R,b,I,CQ,=,I,BQ,V,CEQ,=V,CC,-I,CQ,*R,C,例題,1,電路如圖請你畫出其直流通路圖，并進(jìn)行靜態(tài)分析,已知,50,。,15,5k,280k,5k,U,0,_,+,U1,C1,C2,注意：,c1,、,c2

12、,在直流通路中相當(dāng)于開路所有去掉,C1,左邊的部分，同時(shí)去掉,C2,右邊的部分則電路變成了如下的電路：,15,5k,280k,5k,+,U1,C1,c1,被切斷的部分,被切斷的部分,電路整理得：,15,280k,5K,根據(jù)我們分析的可以知道,: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、,.,動(dòng)態(tài)電路的畫法,1.,交直流并存的電路,說明：,（,1),電容在交流電路中相當(dāng)于短路,（,2,）理想電源在交流通路中視為短路,+,U,0,_,T,C2,C1,R,C,R,b,U,I,_,（,2),整理，因?yàn)槿龢O管的發(fā)射極接地是地，同時(shí)理想電壓接地，他們可以共地。如下圖,2.,交流通路的畫法,（,1,）在畫交流通路時(shí)，,c1,、,c2,用導(dǎo)線代替，理想的直 流電壓源,VCC,接地。如圖,+,U,0,_,T,R,C,R,b,U,I,_,