三极管及基本放大电路课件.ppt
项目7三极管及基本放大电路,项目7三极管及基本放大电路,1掌握三极管的特性。2了解放大电路的基本知识。3能够完成放大电路的静态分析和动态分析。4能够分析各种功率放大电路。,任务目标,任务7.1半导体三极管,7.1.1认识三极管的基本结构和分类,7.1.1.1三极管的结构,图7-1几种三极管的外形,任务7.1半导体三极管,7.1.1认识三极管的基本结构和分类,7.1.1.1三极管的结构,图7-2三极管结构示意图和符号,任务7.1半导体三极管,7.1.1认识三极管的基本结构和分类,7.1.1.2三极管的分类,(1) 按材料和极性分为含硅材料的NPN与PNP三极管和含锗材料的NPN与PNP三极管。,(2) 按用途分为高频放大管、中频放大管、低频放大管、低噪声放大管、光电管、开关管、高反压管、达林顿管和带阻尼的三极管等。,任务7.1半导体三极管,7.1.1认识三极管的基本结构和分类,7.1.1.2三极管的分类,(3) 按功率分为小功率三极管、中功率三极管和大功率三极管。,(4) 按工作频率分为低频三极管、高频三极管和超高频三极管。,任务7.1半导体三极管,7.1.1认识三极管的基本结构和分类,7.1.1.2三极管的分类,(5) 按制作工艺分为平面型三极管、合金型三极管和扩散型三极管。,(6) 按外形封装的不同可分为金属封装三极管、玻璃封装三极管、陶瓷封装三极管和塑料封装三极管等。,任务7.1半导体三极管,7.1.2分析三极管的电流放大作用,任务7.1半导体三极管,7.1.2分析三极管的电流放大作用,图7-3电子运动方向和电流方向,任务7.1半导体三极管,7.1.3分析三极管的伏安特性,图7-4NPN三极管共发射极接法特性曲线测试电路,任务7.1半导体三极管,7.1.3分析三极管的伏安特性,三极管输入特性是指集电极和发射极之间电压uCE为某一个常数时，输入回路的基极与发射极之间的电压uBE与基极电流iB的关系。其函数式为,iB=f(uBE)|uCE=常数,图7-5NPN三极管共发射极输入特性曲线,任务7.1半导体三极管,7.1.3分析三极管的伏安特性,7.1.3.2输出特性,三极管的共发射极输出特性曲线是指iB一定时，输出电流iC和输出电压uCE的关系曲线，其函数表示式为,iC=f(uCE)iB=常数,图7-6NPN三极管共发射极输出特性曲线,任务7.1半导体三极管,7.1.3分析三极管的伏安特性,7.1.3.3半导体三极管的主要参数,(1) 电流放大系数。,任务7.1半导体三极管,7.1.3分析三极管的伏安特性,7.1.3.3半导体三极管的主要参数,(2) 极间反向电流。,任务7.2共发射极基本放大电路,7.2.1了解放大电路的基本知识,在生产中，常常把温度、压力、流量等的变化，通过传感器变换成微弱的电信号，要实现对这些信号的传输或控制，就需要一定的电路使微弱的电信号不失真或在规定的失真量范围内将其放大。实现这一功能的电路称为放大电路。,任务7.2共发射极基本放大电路,7.2.2认知共发射极基本放大电路的组成,7.2.2.1共发射极基本放大电路的组成,晶体管VT,集电极电源VCC,集电极电阻RC,基极电源VBB,4,1,2,3,任务7.2共发射极基本放大电路,7.2.2认知共发射极基本放大电路的组成,7.2.2.1共发射极基本放大电路的组成,基极电阻RB(基极偏置电阻),耦合电容C1和C2,负载电阻RL,5,6,7,任务7.2共发射极基本放大电路,7.2.2认知共发射极基本放大电路的组成,7.2.2.2放大电路的习惯画法,图7-8单电源共发射极放大电路,任务7.2共发射极基本放大电路,7.2.2认知共发射极基本放大电路的组成,7.2.2.2放大电路的习惯画法,图7-9习惯画法,任务7.2共发射极基本放大电路,7.2.2认知共发射极基本放大电路的组成,7.2.2.3放大电路的主要性能指标,图7-10放大电路组成框图,任务7.2共发射极基本放大电路,7.2.2认知共发射极基本放大电路的组成,7.2.2.3放大电路的主要性能指标,(1) 放大倍数。,(2) 输入电阻Ri。,(3) 输出电阻Ro。,(4) 非线性失真。,任务7.2共发射极基本放大电路,7.2.3共发射极放大电路的静态分析,7.2.3.1静态工作点,静态时，电路中晶体管的IB、IC、UCE的数值可用晶体管特性曲线上的一个确定的点表示，习惯上称它为静态工作点，用Q表示。,正确设置静态工作点是很重要的，它决定晶体管的工作状态。为了保证不失真地放大，必须正确地设置静态工作点。,任务7.2共发射极基本放大电路,7.2.3共发射极放大电路的静态分析,7.2.3.2直流通路及画法,图7-11放大电路的直流通路,任务7.2共发射极基本放大电路,7.2.3共发射极放大电路的静态分析,7.2.3.3静态工作点的估算,(1) 静态基极电流IBQ。由输入回路得：,(7-8),(2) 集电极电流ICQ。由晶体管电流放大特性可知：,(7-9),任务7.2共发射极基本放大电路,7.2.3共发射极放大电路的静态分析,7.2.3.3静态工作点的估算,(3) 集射极之间电压UCEQ。由输出回路得：,(7-1 0),任务7.2共发射极基本放大电路,7.2.3共发射极放大电路的静态分析,7.2.3.4图解法静态分析,图7-12图解法确定静态工作点,任务7.2共发射极基本放大电路,7.2.3共发射极放大电路的静态分析,7.2.3.4图解法静态分析,图解法求静态工作点Q的步骤如下：,任务7.2共发射极基本放大电路,7.2.3共发射极放大电路的静态分析,7.2.3.4图解法静态分析,图解法求静态工作点Q的步骤如下：,任务7.2共发射极基本放大电路,7.2.4共发射极放大电路的动态分析,当有交流输入信号(ui0)时，放大电路的工作状态称为动态。在如图7-12所示的放大电路中，电压、电流都是脉动量，包含直流分量(静态值)和交流分量。即,iB=IBQ+ib iC=ICQ+iCuCE=UCEQ+uce uBE=UBEQ+ui,式中iB、iC、uCE、uBE为脉动直流，ib、ic、uce、ui为交流分量。IBQ、ICQ、UCEQ、UBEQ为直流分量。,任务7.2共发射极基本放大电路,7.2.4共发射极放大电路的动态分析,7.2.4.1交流通路,图7-13交流通路,任务7.2共发射极基本放大电路,7.2.4共发射极放大电路的动态分析,7.2.4.2作交流负载线,当输入信号的瞬时值为零时(ui=0)，电路状态相当于静态，所以交流负载线一定经过静态工作点Q。,交流通路中的负载线斜率由RC与RL并联的等效电阻 决定。在晶体管输出特性上过静态工作点Q作斜率为 的斜线，即为交流负载线，如图7-14所示。,任务7.2共发射极基本放大电路,7.2.4共发射极放大电路的动态分析,7.2.4.2作交流负载线,图7-14交流负载线与直流负载线,任务7.2共发射极基本放大电路,7.2.4共发射极放大电路的动态分析,7.2.4.3输入正弦信号的工作情况,图7-15晶体管输入特性曲线相应变化波形,任务7.2共发射极基本放大电路,7.2.4共发射极放大电路的动态分析,7.2.4.3输入正弦信号的工作情况,图7-16晶体管输入特性曲线相应变化波形,任务7.3多级放大电路,图7-17多级放大电路的组成框图,任务7.3多级放大电路,7.3.1多级放大电路的级间耦合方式,(1) 阻容耦合,图7-18两级阻容耦合共射放大电路图,任务7.3多级放大电路,7.3.1多级放大电路的级间耦合方式,(2) 直接耦合,图7-19两级直接耦合放大电路图,任务7.3多级放大电路,7.3.2多级放大电路的参数,整个放大电路的电压放大倍数为,(7-11),多级放大电路的电压总的增益等于各级电压增益之和,(7-12),任务7.4功率放大电路,7.4.1功率放大电路概述,(1) 功率放大器的特点。,输出功率尽可能大。,非线性失真要小。,要考虑功放管的散热和保护问题。,效率要高。,任务7.4功率放大电路,7.4.1功率放大电路概述,(2) 功率放大器的分类。,图7-22功率放大器的分类,任务7.4功率放大电路,7.4.1功率放大电路概述,(2) 功率放大器的分类。,1) 甲类功率放大器。,2) 乙类功率放大器。,3) 甲乙类功率放大器。,任务7.4功率放大电路,7.4.2分析乙类双电源互补对称功率放大电路,7.4.2.1电路组成,图7-23乙类互补对称功率放大电路,任务7.4功率放大电路,7.4.2分析乙类双电源互补对称功率放大电路,7.4.2.2工作原理,(1) 静态时，ui=0，两管均处于零偏置，IBQ、ICQ均为零，输出电压uo=0，电路不消耗功率。,(2) 当有正弦信号ui输入时，在ui的正半周，VT1正偏导通，VT2则因反偏截止，电流iC1流过负载RL，RL两端获得的为uo正半周；在ui的负半周，VT1截止，VT2导通，电流iC2流过负载RL，RL两端获得的为uo负半周。,任务7.4功率放大电路,7.4.2分析乙类双电源互补对称功率放大电路,7.4.2.3输出功率、效率和管耗,图7-24乙类功放电路图解分析,任务7.4功率放大电路,7.4.2分析乙类双电源互补对称功率放大电路,7.4.2.3输出功率、效率和管耗,(1) 输出功率。,(7-14),最大不失真输出电压幅值为,(7-15),最大不失真输出功率为,(7-16),任务7.4功率放大电路,7.4.2分析乙类双电源互补对称功率放大电路,7.4.2.3输出功率、效率和管耗,(2) 直流电源的供给功率PE。,(7-17),(3) 效率 。,(7-18),任务7.4功率放大电路,7.4.2分析乙类双电源互补对称功率放大电路,7.4.2.3输出功率、效率和管耗,(4) 管耗PV。,(7-19),任务7.4功率放大电路,7.4.2分析乙类双电源互补对称功率放大电路,7.4.2.4功放管的技术指标与使用,功放管的技术指标有集电极最大允许功耗PCM、最大耐压U(BR)CEO和最大集电极电流ICM，为确保其安全工作，使用时功放管应满足下列条件：,(1) 功放管集电极的最大允许功耗：,PCMPV1(max)=0.2,(7-26),任务7.4功率放大电路,7.4.2分析乙类双电源互补对称功率放大电路,7.4.2.4功放管的技术指标与使用,(2) 功放管的最大耐压：,U(BR)CEO2VCC (7-27),(3) 功放管的最大集电极电流：,ICMVCC/RL (7-28),任务7.4功率放大电路,7.4.3分析甲乙类互补对称功率放大电路,图7-25交越失真波形,任务7.4功率放大电路,7.4.3分析甲乙类互补对称功率放大电路,图7-26偏置电路,任务7.4功率放大电路,7.4.3分析甲乙类互补对称功率放大电路,(1) 利用二极管上压降产生偏置电压。,(2) 利用倍增电路产生偏置电压。,Thank You !,
