三极管及基本放大电路课件.ppt

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1、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、(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.

3、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

4、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

5、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,

6、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、U

7、CE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

8、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(u

9、i0)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

10、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

11、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

12、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u

13、o=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

14、-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

15、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 !,