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文檔簡介
模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)歡迎學習PN負極(陰極)正極(陽極)復習提問1、PN結(jié)的正偏和反偏概念UP>UN時,PN結(jié)正偏UP<UN時,PN結(jié)反偏PNUPUN2、二極管的結(jié)構(gòu)為什么擴音器能放大聲音呢?激趣導入放大器的核心元件(即放大元件)主要是半導體三極管和場效應(yīng)管擴音器的工作過程激趣導入2.1半導體三極管2.2基本共射級放大電路2.3射極偏置放大電路
2.4共集電極、共基極放大電路2.5多級放大電路
第二章半導體三極管及其放大電路2.6放大電路的頻率響應(yīng)
半導體三極管,也叫晶體三極管。由于工作時,多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與運行,因此,還被稱為雙極型晶體管(BipolarJunctionTransistor,簡稱BJT)。
BJT是由兩個PN結(jié)組成的。
§2-1半導體三極管
三極管的結(jié)構(gòu)、符號和類型三極管的電流放大作用三極管的特性曲線三極管的主要參數(shù)三極管的識別和簡單測試
§2-1半導體三極管
幾種三極管的外形三極管的結(jié)構(gòu)和符號負極(陰極)正極(陽極)PNN
集電區(qū)P基區(qū)N發(fā)射區(qū)基極發(fā)射極集電極集電結(jié)發(fā)射結(jié)三極管講授新課三極管的結(jié)構(gòu)、符號和類型NPN型三極管1、結(jié)構(gòu)和符號PNP型三極管b基極e發(fā)射極c集電極集電結(jié)發(fā)射結(jié)N集電區(qū)N發(fā)射區(qū)P基區(qū)bceVb基極e發(fā)射極c集電極集電結(jié)發(fā)射結(jié)P集電區(qū)P發(fā)射區(qū)N基區(qū)Vbce講授新課集電區(qū)集電結(jié)基區(qū)發(fā)射結(jié)發(fā)射區(qū)集電極c發(fā)射極e基極b
cbe符號NNPPN三極管結(jié)構(gòu)示意圖和符號
PNP型三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求:NNPebcNNNPPP1.發(fā)射區(qū)高摻雜。2.基區(qū)做得很薄。通常只有幾微米到幾十微米,而且摻雜較少。
三極管放大的外部條件:外加電源的極性應(yīng)使發(fā)射結(jié)處于正向偏置狀態(tài),而集電結(jié)處于反向偏置狀態(tài)。3.集電結(jié)面積大。分類方法種類應(yīng)用按極性分NPN型三極管目前常用的三極管,電流從集電極流向發(fā)射極PNP型三極管電流從發(fā)射極流向集電極按材料分硅三極管熱穩(wěn)定性好,是常用的三極管鍺三極管反向電流大,受溫度影響較大,熱穩(wěn)定性差按工作頻率分低頻三極管工作頻率比較低,用于直流放大、音頻放大電路高頻三極管工作頻率比較高,用于高頻放大電路按功率分小功率三極管輸出功率小,用于功率放大器末前級大功率三極管輸出功率較大,用于功率放大器末級(輸出級)按用途分放大管應(yīng)用在模擬電子電路中開關(guān)管應(yīng)用在數(shù)字電子電路中2、類型一.BJT的結(jié)構(gòu)NPN型PNP型符號:
三極管的結(jié)構(gòu)特點:(1)發(fā)射區(qū)的摻雜濃度>>集電區(qū)摻雜濃度。(2)基區(qū)要制造得很薄且濃度很低。--NNP發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié)集電結(jié)ecb發(fā)射極集電極基極--PPN發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié)集電結(jié)ecb發(fā)射極集電極基極2023/2/6二.BJT的內(nèi)部工作原理(NPN管)
三極管在工作時要加上適當?shù)闹绷髌秒妷?。若在放大工作態(tài):發(fā)射結(jié)正偏:+UCE
-+UBE-+UCB-集電結(jié)反偏:由VBB保證由VCC、
VBB保證UCB=UCE-UBE>0共發(fā)射極接法c區(qū)b區(qū)e區(qū)
(1)因為發(fā)射結(jié)正偏,所以發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子,形成了擴散電流IEN
。同時從基區(qū)向發(fā)射區(qū)也有空穴的擴散運動,形成的電流為IEP。但其數(shù)量小,可忽略。所以發(fā)射極電流IE≈
IEN。
(2)發(fā)射區(qū)的電子注入基區(qū)后,變成了少數(shù)載流子。少部分遇到的空穴復合掉,形成IBN。所以基極電流IB≈
IBN。大部分到達了集電區(qū)的邊緣。1.BJT內(nèi)部的載流子傳輸過程(3)因為集電結(jié)反偏,收集擴散到集電區(qū)邊緣的電子,形成電流ICN
。
另外,集電結(jié)區(qū)的少子形成漂移電流ICBO。2023/2/62.電流分配關(guān)系三個電極上的電流關(guān)系:IE=IC+IB定義:(1)IC與IE之間的關(guān)系:所以:其值的大小約為0.9~0.99。
(2)IC與IB之間的關(guān)系:聯(lián)立以下兩式:得:所以:得:令:三極管的電流放大作用1、三極管的工作電壓NPN型三極管PNP型三極管Vcc>VBB講授新課NPN型三極管分組討論處于放大狀態(tài)的PNP型三極管其發(fā)射結(jié)和集電結(jié)分別是正偏還是反偏,以及三個電極電位之間的關(guān)系。Vcc>VBBNPN型三極管:UC>UB>UEPNP型三極管:UE>UB>UC三極管實現(xiàn)電流放大的外部條件:發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏PNP型三極管NPNUb>Ue發(fā)射結(jié)正偏Uc>Ub集電結(jié)反偏
Ub<Ue發(fā)射結(jié)正偏Uc<Ub集電結(jié)反偏三極管電流分配實驗電路通過調(diào)節(jié)電位器RB的阻值,可調(diào)節(jié)基極的偏壓,從而調(diào)節(jié)基極電流IB的大小。每取一個IB值,從毫安表可讀取集電極電流IC和發(fā)射電流IE的相應(yīng)值,實驗數(shù)據(jù)見表2-4。2、三極管的電流放大作用表2-4三極管的電流放大作用次數(shù)項目123456IB/mA00.010.020.030.040.05IC/mA0.010.561.141.742.332.91IE/mA0.010.571.161.772.372.96電流關(guān)系說明集電極與基極電流關(guān)系IC=βIB三個電極電流之間的關(guān)系IE=IB+IC=(1+β)IB三極管三個電極電流關(guān)系
三極管電流放大作用的條件是:發(fā)射結(jié)加正向電壓,集電結(jié)加反向電壓。三極管電流放大的實質(zhì)是:用較小的基極電流控制較大的集電極電流,是“以小控大”。
通過實驗數(shù)據(jù)分析,三極管三個電極電流具有下表所示的關(guān)系。結(jié)論:三.BJT的特性曲線(共發(fā)射極接法)(1)輸入特性曲線
iB=f(uBE)
uCE=const1)uCE=0V時,相當于兩個PN結(jié)并聯(lián)。3)uCE≥1V再增加時,曲線右移很不明顯。
2)當uCE=1V時,集電結(jié)已進入反偏狀態(tài),開始收集電子,所以基區(qū)復合減少,在同一uBE
電壓下,iB
減小。特性曲線將向右稍微移動一些。死區(qū)電壓硅0.5V鍺0.1V導通壓降硅0.7V鍺0.3V(2)輸出特性曲線iC=f(uCE)
iB=const
現(xiàn)以iB=60uA一條加以說明。
1)當uCE=0
V時,因集電極無收集作用,iC=0。2)uCE↑→Ic
↑
。3)當uCE
>1V后,收集電子的能力足夠強。這時,發(fā)射到基區(qū)的電子都被集電極收集,形成iC。所以uCE再增加,iC基本保持不變。同理,可作出iB=其他值的曲線。
輸出特性曲線可以分為三個區(qū)域:飽和區(qū)——iC受uCE顯著控制的區(qū)域,該區(qū)域內(nèi)uCE<0.7
V。此時發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)也正偏。截止區(qū)——iC接近零的區(qū)域,相當iB=0的曲線的下方。此時,發(fā)射結(jié)反偏,集電結(jié)反偏。放大區(qū)——
曲線基本平行等距。此時,發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏。該區(qū)中有:飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)三極管特性曲線測試電路
三極管的特性曲線1、輸入特性鍺管的輸入特性曲線硅管的輸入特性曲線三極管的輸入特性曲線
三極管的輸入特性曲線與二極管的正向特性曲線相似,只有當發(fā)射結(jié)的正向電壓UBE大于死區(qū)電壓(硅管0.5V,鍺管0.2V)時才產(chǎn)生基極電流IB,這時三極管處于正常放大狀態(tài),發(fā)射結(jié)兩端電壓為UBE(硅管為0.7V,鍺管為0.3V)。2、輸出特性三極管的輸出特性曲線
每條曲線可分為線性上升、彎曲、平坦三部分。對應(yīng)不同IB值得不同的曲線,從而形成曲線簇。各條曲線上升部分很陡,幾乎重合,平坦部分則按IB值從下往上排列,IB的取值間隔均勻,相應(yīng)的特性曲線在平坦部分也均勻分布,且與橫軸平行。在放大區(qū)內(nèi),有一個特定的基極電流,就有一個特定的集電極電流,實現(xiàn)基極對集電極電流的控制。名稱截止區(qū)放大區(qū)飽和區(qū)范圍IB=0曲線以下區(qū)域,幾乎與橫軸重合平坦部分線性區(qū),幾乎與橫軸平行曲線上升和彎曲部分條件發(fā)射結(jié)反偏(或零偏),集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)正偏(或零偏)特征IB=0,IC=ICEO≈0(1)當IB一定時,IC的大小與UCE基本無關(guān)(但UCE的大小隨IC的大小而變化),具有恒流特性;(2)IB不同,曲線也不同,IC受IB控制,具有電流放大特性,IC=hFEIB,△IC=β△IB各電極電流都很大,IC不受IB控制,三極管失去放大作用工作狀態(tài)截止狀態(tài)放大狀態(tài)飽和狀態(tài)輸出特性曲線的三個區(qū)域提示:
對于NPN型三極管:工作于放大區(qū)時,UC﹥UB﹥UE;工作于截止區(qū)時,
UB≤UE;工作于飽和區(qū)時,UC≤UB。PNP型三極管與之相反。在模擬電子電路中三極管大多工作在放大狀態(tài),作為放大管使用;在數(shù)字電子電路中三極管工作在飽和或截止狀態(tài),作為開關(guān)管使用?!纠?-1】已知三極管接在相應(yīng)的電路中,測得三極管各電極的電位,如下圖所示,試判斷這些三極管的工作狀態(tài)?在圖(a)中,三極管為NPN型管,UB=2.7V,UC=8V,UE=2V,因UB>UE,發(fā)射結(jié)正偏,UC>UB,集電結(jié)反偏,所以圖(a)中的三極管工作在放大狀態(tài)。在圖(b)中,三極管為NPN型管,UB=3.7V,UC=3.3V,UE=3V,因UB>UE,發(fā)射結(jié)正偏,UC<UB,集電結(jié)正偏,所以圖(b)中的三極管工作在飽和狀態(tài)。在圖(c)中,三極管為NPN型管,
UB=2V,UC=8V,UE=2.7V,因UB<UE,發(fā)射結(jié)反偏,所以圖(c)中的三極管工作在截止狀態(tài)。在圖(d)中,三極管為PNP型,UB=-0.3V,UC=-5V,UE=0V。因UB<UE,發(fā)射結(jié)正偏,UC<UB,集電結(jié)反偏,所以圖(d)中的三極管工作在放大狀態(tài)。
(a)
(b)
(c)
(d)解:【例2-2】若有一三極管工作在放大狀態(tài),測得各電極對地電位分別為U1=2.7V,U2=4V,U3=2V。試判斷三極管的管型、材料及三個管腳對應(yīng)的電極。由放大條件的分析知,三個管腳中B極的電位介于C極和E極之間,所以要判斷管型、材料及電極,可按下面四步進行。第一步找B極。管腳1為基極。第二步判斷材料。U1-U2既不等于0.7V,也不等于0.3V,而
U1-U3=2.7-2=0.7V所以該三極管為硅管。第三步判斷發(fā)射極和管型。因U1-U3=0.7V,管腳3為發(fā)射極,又因U2>U1>U3,所以該三極管為NPN型三極管。最后確定剩余的管腳為集電極。解:四.BJT的主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)(2)共基極電流放大系數(shù):
iCE△=20uA(mA)B=40uAICu=0(V)=80uAI△BBBIBiIBI=100uACBI=60uAi一般取20~200之間2.31.5(1)共發(fā)射極電流放大系數(shù):
2.極間反向電流(2)集電極發(fā)射極間的穿透電流ICEO
基極開路時,集電極到發(fā)射極間的電流——穿透電流。其大小與溫度有關(guān)。
(1)集電極基極間反向飽和電流ICBO
發(fā)射極開路時,在其集電結(jié)上加反向電壓,得到反向電流。它實際上就是一個PN結(jié)的反向電流。其大小與溫度有關(guān)。鍺管:ICBO為微安數(shù)量級,硅管:ICBO為納安數(shù)量級。++ICBOecbICEO
3.極限參數(shù)
Ic增加時,要下降。當值下降到線性放大區(qū)值的70%時,所對應(yīng)的集電極電流稱為集電極最大允許電流ICM。(1)集電極最大允許電流ICM(2)集電極最大允許功率損耗PCM
集電極電流通過集電結(jié)時所產(chǎn)生的功耗
PC=ICUCE
PCM<PCM
(3)反向擊穿電壓
BJT有兩個PN結(jié),其反向擊穿電壓有以下幾種:
①
U(BR)EBO——集電極開路時,發(fā)射極與基極之間允許的最大反向電壓。其值一般幾伏~十幾伏。②
U(BR)CBO——發(fā)射極開路時,集電極與基極之間允許的最大反向電壓。其值一般為幾十伏~幾百伏。③U(BR)CEO——基極開路時,集電極與發(fā)射極之間允許的最大反向電壓。
在實際使用時,還有U(BR)CER、U(BR)CES等擊穿電壓。--(BR)CEOU(BR)CBOU(BR)EBOU三極管的主要參數(shù)1、電流放大系數(shù)(1)共射極直流電流放大系數(shù)hFE
三極管集電極電流與與基極電流的比值,即hFE=IC/IB。反映三極管的直流電流放大能力。(2)共射極交流電流放大系數(shù)β
三極管集電極電流的變化量與基極電流的變化量之比,即β=△IC/△IB。反映三極管的交流電流放大能力。
同一只三極管,在相同的工作條件下hFE≈β,應(yīng)用中不再區(qū)分,均用β來表示。
選管時,β值應(yīng)恰當,β太小,放大作用差;β太大,性能不穩(wěn)定,通常選用30~100之間的管子。
反映三極管的電流放大能力?;鶚O開路時(IB=0),C-E極間的反向電流。好象是從集電極直接穿透三極管到達發(fā)射極的電流,故又叫“穿透電流”。
ICEO=(1+β)ICBO,反映了三極管的穩(wěn)定性。選管子時,ICEO越小,管子受溫度影響越小,工作越穩(wěn)定。2、極間反向電流(1)集電極-基極間的反向飽和電流ICBO
發(fā)射極開路時,C-B極間的反向飽和電流。ICBO越小,集電結(jié)的單向?qū)щ娦栽胶谩?/p>
(2)集電極-發(fā)射極間反向飽和電流ICEO反映三極管的質(zhì)量好壞。3、極限參數(shù)(1)集電極最大允許電流ICM
集電極電流過大時,三極管的β值要降低,一般規(guī)定β值下降到正常值的2/3時的集電極電流為集電極最大允許電流。
使用時一般IC<ICM,否則管子易燒毀。選管時,ICM≥IC。(2)集電極-發(fā)射極間的反向擊穿電壓U(BR)CEO基極開路時,加在C與E極間的最大允許電壓。
使用時,一般UCE<U(BR)CEO,否則易造成管子擊穿。選管時,U(BR)CEO≥UCE。(3)集電極最大允許耗散功率PCM
集電極消耗功率的最大限額。根據(jù)三極管的最高溫度和散熱條件來規(guī)定最大允許耗散功率PCM,要求PCM≥ICUCE。
PCM的大小與環(huán)境溫度有密切關(guān)系,溫度升高,PCM減小。對于大功率管,常在管子上加散熱器或散熱片,降低管子的環(huán)境溫度,從而提高PCM。
工作時,ICUCE<PCM,否則管子會因過熱而損壞。選管時,PCM≥ICUCE。表示三極管工作時,不允許超過的極限值。
BJT的模型iCIBIB=0uCE(V)(mA)=20uABI=40uABI=60uABI=80uABI=100uA非線性器件UD=0.7VUCES=0.3ViB≈0iC≈0一.BJT的模型++++i-uBE+-uBCE+Cibeec截止狀態(tài)ecb放大狀態(tài)UDβIBICIBecb發(fā)射結(jié)導通壓降UD硅管0.7V鍺管0.3V飽和狀態(tài)ecbUDUCES飽和壓降UCES硅管0.3V鍺管0.1V直流模型二.BJT電路的分析方法(直流)1.模型分析法(近似估算法)VCCVBBRbRc12V6V4KΩ150KΩ+UBE—+UCE—IBIC+VCC+VBBRbRc(+12V)(+6V)4KΩ150KΩ+UBE—+UCE—IBIC例:共射電路如圖,已知三極管為硅管,β=40,試求電路中的直流量IB、
IC、UBE、UCE。+VCC+VBBRbRc(+12V)(+6V)4KΩ150KΩ+UBE—+UCE—IBICIC+UBE—IB0.7VβIBecb+VCCRc(+12V)4KΩ+VBBRb(+6V)150KΩ+UCE—解:設(shè)三極管工作在放大狀態(tài),用放大模型代替三極管。UBE=0.7V2.圖解法VCCVBBRbRc12V6V4KΩ150KΩ+uCE—IB=40μAiC非線性部分線性部分iC=f(uCE)
iB=40μA直流負載線斜率:IB=40μAIC=1.5mAUCEQ=6V
直流工作點M(VCC,0)(12,0)UCEQ6V(0,3)iCCE(V)(mA)=60uAIBu=0BBII=20uABI=40uAB=80uAI=100uAIBICQ1.5mAQ2023/2/6
半導體三極管的型號第二位:A鍺PNP管、B鍺NPN管、
C硅PNP管、D硅NPN管
第三位:X低頻小功率管、D低頻大功率管、
G高頻小功率管、A高頻大功率管、K開關(guān)管用字母表示材料用字母表示器件的種類用數(shù)字表示同種器件型號的序號用字母表示同一型號中的不同規(guī)格三極管國家標準對半導體器件型號的命名舉例如下:3DG110B
放大電路的基本概念
放大電路(亦稱放大器)是一種應(yīng)用極為廣泛的電子電路。在電視、廣播、通信、測量儀表以及其它各種電子設(shè)備中,是必不可少的重要組成部分。它的主要功能是將微弱的電信號(電壓、電流、功率)進行放大,以滿足人們的實際需要。例如擴音機就是應(yīng)用放大電路的一個典型例子。其原理框圖如圖所示。圖擴音機原理框圖
§2-2基本共射級放大電路
當人們對著話筒講話時,聲音信號經(jīng)過話筒(傳感器)被轉(zhuǎn)變成微弱的電信號,經(jīng)放大電路放大成足夠強的電信號后,才能驅(qū)動揚聲器,使其發(fā)出比原來大得多的聲音。放大電路放大的實質(zhì)是能量的控制和轉(zhuǎn)換。在輸入信號作用下,放大電路將直流電源所提供的能量轉(zhuǎn)換成負載(例如揚聲器)所獲得的能量,這個能量大于信號源所提供的能量。因此放大電路的基本特征是功率放大,即負載上總是獲得比輸入信號大得多的電壓或電流信號,也可能兼而有之。那么,由誰來控制能量轉(zhuǎn)換呢?答案是有源器件,即三極管和場效應(yīng)管等等。放大電路的目的是將微弱的變化信號不失真的放大成較大的信號。這里所講的主要是電壓放大電路。電壓放大電路可以用有輸入口和輸出口的四端網(wǎng)絡(luò)表示,如圖:uiuoAu放大電路的基本概念及性能指標
一.放大的基本概念
放大——把微弱的電信號的幅度放大。一個微弱的電信號通過放大器后,輸出電壓或電流的幅得到了放大,但它隨時間變化的規(guī)律不能變,即不失真。二.放大電路的主要技術(shù)指標1.放大倍數(shù)——表示放大器的放大能力
根據(jù)放大電路輸入信號的條件和對輸出信號的要求,放大器可分為四種類型,所以有四種放大倍數(shù)的定義。(1)電壓放大倍數(shù)定義為:AU=uo/ui(2)電流放大倍數(shù)定義為:AI=io/ii
(3)互阻增益定義為:Ar=uo/ii
(4)互導增益定義為:Ag=io/ui2.輸入電阻Ri——從放大電路輸入端看進去的等效電阻Ri=ui/ii一般來說,Ri越大越好。(1)Ri越大,ii就越小,從信號源索取的電流越小。(2)當信號源有內(nèi)阻時,Ri越大,ui就越接近uS。3.輸出電阻Ro——
從放大電路輸出端看進去的等效電阻
輸出電阻是表明放大電路帶負載能力的,Ro越小,放大電路帶負載的能力越強,反之則差。
輸出電阻的定義:通頻帶fAuAum0.7AumfL下限截止頻率fH上限截止頻率通頻帶:fbw=
fH
–
fL放大倍數(shù)隨頻率變化曲線通頻帶越寬,表明放大電路對不同頻率信號的適應(yīng)能力越強。非線性失真系數(shù)D所有諧波總量與基波成分之比,即六、最大不失真輸出幅度在輸出波形沒有明顯失真情況下放大電路能夠提供給負載的最大輸出電壓(或最大輸出電流)可用峰-峰值(UOPP、IOPP)表示,或有效值表示(Uom、Iom)。七、最大輸出功率與效率
輸出不產(chǎn)生明顯失真的最大輸出功率。用符號Pom表示。:效率PV:直流電源消耗的功率基本單級放大電路的連接形式
基本單級大電路三種連接方式A.共射放大電路(CE,CommonEmitter)B.共集放大電路(CC,CommonCollector)C.共基放大電路(CB,CommonBase)A.共射放大電路輸入回路輸出回路B.共集放大電路輸入回路輸出回路C.共基放大電路輸入回路輸出回路一個放大電路能正常放大,必須遵循下面的二點原則:第一,晶體管必須工作于放大狀態(tài),即發(fā)射結(jié)正偏UBE>0;集電結(jié)反偏
UBC<0;第二,輸入信號Ui(Ii)能有效地輸入到三極管的輸入端進行放大;而放大后的輸出信號UO(IO)能有效地從輸出端取出?;痉糯箅娐吩骷淖饔?/p>
基本放大電路的組成三種三極管放大電路共射極放大電路共基極放大電路共集電極放大電路以共射極放大電路為例講解工作原理電路中各元件的作用如下:C1RS+uiRCRB+UCCC2RL+es+uo++iB+uBE
iC+uCET
晶體管T
晶體管是放大元件,利用它的電流放大作用,在集電極電路獲得放大了的電流iC,該電流受輸入信號的控制。集電極電源電壓UCC電源電壓UCC除為輸出信號提供能量外,它還保證集電結(jié)處于反向偏置,以使晶體管具有放大作用。
§2-2基本共射級放大電路
集電極負載電阻RC
集電極負載電阻簡稱集電極電阻,它主要是將電流的變化變換為電壓的變化,以實現(xiàn)電壓放大。
偏置電阻RB
它的作用是提供大小適當?shù)幕鶚O電流,以使放大電路獲得合適的工作點,并使發(fā)射結(jié)處于正向偏置。
耦合電容C1和C2
它們一方面起到隔直作用,C1用來隔斷放大電路與信號源之間的直流通路,而C2用來隔斷放大電路與負載之間的直流通路,使三者之間無直流聯(lián)系互不影響。另一方面又起到交流耦合的作用,其電容值應(yīng)足夠大,以保證在一定的頻率范圍內(nèi),耦合電容上的交流壓降小到可以忽略不計,即對交流信號可視為短路。返回基本放大電路的組成放大元件iC=iB,工作在放大區(qū),要保證集電結(jié)反偏,發(fā)射結(jié)正偏。uiuo輸入輸出RB+ECEBRCC1C2T耦合電容隔離輸入輸出與電路直流的聯(lián)系,同時能使信號順利輸入輸出。RB+ECEBRCC1C2T集電極電源,為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。RB+ECEBRCC1C2T集電極電阻,將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。RB+ECEBRCC1C2TRC的值一般為幾千歐到幾十千歐。使發(fā)射結(jié)正偏,并提供適當?shù)撵o態(tài)工作點?;鶚O電源與基極電阻RB+ECEBRCC1C2TRB的值一般為幾十千歐到幾百千歐。放大元件iC=iB,工作在放大區(qū),要保證集電結(jié)反偏,發(fā)射結(jié)正偏。單管共射極放大電路的結(jié)構(gòu)及各元件的作用各元件作用:使發(fā)射結(jié)正偏,并提供適當?shù)撵oIB和UBE。基極電源與基極電阻集電極電源,為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。集電極電阻RC,將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。耦合電容:電解電容,有極性,大小為10F~50F作用:隔直通交隔離輸入輸出與電路直流的聯(lián)系,同時能使信號順利輸入輸出。++各元件作用:可以省去電路改進:采用單電源供電RB+ECEBRCC1C2T單電源供電電路+ECRCC1C2TRBRB需要相應(yīng)地提高阻值。參考點在晶體管電路中,通常將輸入電壓、輸出電壓以及電源的公共端稱為“地”用⊥表示,但并不見得真的接到大地,只是以“地”端為零電位,作為電路中各點電位的參考點。換句話說,電路中各點電位的極性和數(shù)值,如不特殊注明,都是指該點相對于“地”的電位差。
符號規(guī)定UA大寫字母、大寫下標,表示直流量。uA小寫字母、大寫下標,表示交直流量。ua小寫字母、小寫下標,表示交流分量。uAua交直流量交流分量tUA直流分量基本放大電路的習慣畫法
放大電路的分析方法放大電路分析靜態(tài)分析動態(tài)分析估算法圖解法微變等效電路法圖解法直流通路和交流通路放大電路中各點的電壓或電流都是在靜態(tài)直流上附加了小的交流信號。但是,電容對交、直流的作用不同。如果電容容量足夠大,可以認為它對交流不起作用,即對交流短路。而對直流可以看成開路,這樣,交直流所走的通道是不同的。交流通路:只考慮交流信號的分電路。直流通路:只考慮直流信號的分電路。信號的不同分量可以分別在不同的通路分析。
放大電路的靜態(tài)工作點
放大電路沒有輸入信號時的工作狀態(tài)稱為直流工作狀態(tài)或靜止狀態(tài),簡稱靜態(tài)。靜態(tài)分析的目的就是確定放大電路的靜態(tài)(直流)值,IB、IC和UCE。這些值可以在晶體管特性曲線上確定一個點,稱為靜態(tài)工作點(quiescentpoint),用Q表示,分別記為IBQ、ICQ和UCEQ。開路開路RB+ECRCC1C2T直流通道RB+ECRC1.用直流通路法確定靜態(tài)工作點直流通道RB+ECRC計算公式如下:畫直流通路:Rb稱為偏置電阻,IB稱為偏置電流。用估算法分析放大器的靜態(tài)工作點(IB、UBE、IC、UCE)IC=IB開路畫出放大電路的直流通路將交流電壓源短路,將電容開路。直流通路的畫法:開路
在本放大電路中,電源電壓EC和集電極電阻RC的大小確定后,靜態(tài)工作點的位置就僅取決于偏置電流IBQ的大小。而IBQ≈EC/RB,因此當RB一經(jīng)選定,IBQ也就固定不變,故該電路又稱為固定偏置電路。對交流信號(輸入信號ui)短路短路置零RB+ECRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路
放大電路的基本分析方法
放大電路沒有輸入信號時的工作狀態(tài)稱為靜態(tài)。靜態(tài)分析是要確定放大電路的靜態(tài)值(直流值)
IB,
IC
,
UBE和UCE。返回1.用放大電路的直流通路確定靜態(tài)值
可用右圖所示的直流通路來計算靜態(tài)值RCRB+UCCIB+UBE
IC+UCET
硅管的UBE約為0.6V,比UCC小得多,可以忽略不計。放大電路的靜態(tài)分析[例1]
在共發(fā)射極基本交流放大電路中,已知UCC=12V,RC=4k,RB=300k,,試求放大電路的靜態(tài)值。[解]例:用估算法計算靜態(tài)工作點。已知:VCC=12V,RC=4K,Rb=300K,=37.5。解:請注意電路中IB和IC的數(shù)量級
結(jié)論:(1)放大電路中的信號是交直流共存,可表示成:雖然交流量可正負變化,但瞬時量方向始終不變(2)輸出uo與輸入ui相比,幅度被放大了,頻率不變,但相位相反。uituBEtiBtiCtuCEtuot2.用圖解法確定靜態(tài)值根據(jù)可得出:
在晶體管的輸出特性曲線組上作出一直線,它稱為直流負載線,與晶體管的某條(由IB確定)輸出特性曲線的交點
Q稱為放大電路的靜態(tài)工作點,由它確定放大電路的電壓和電流的靜態(tài)值。
基極電流IB的大小不同,靜態(tài)工作點在負載線上的位置也就不同,改變IB的大小,可以得到合適的靜態(tài)工作點,IB稱為偏置電流,簡稱偏流。通常是改變RB的阻值來調(diào)整IB的大小。OIB
=0μA20μA40μA60μA80μA123UCCRCN24681012UCCMQ直流負載線圖解過程:IC
/mAUCE
/VQ1Q2[例2]在共發(fā)射極基本交流放大電路中,已知UCC=12V,RC=4k,RB=300k,晶體管的輸出特性曲線如上圖。(1)作出直流負載線,(2)求靜態(tài)值。[解]
(1)
由IC=0時,UCE=UCC=12V,和UCE=0時,可作出直流負載線(2)
由得出靜態(tài)工作點Q,靜態(tài)值為OIB
=0μA20μA40μA60μA80μA1231.524681012MQ靜態(tài)工作點求得靜態(tài)值為:IB=40A,IC=1.5mA,UCE=6VIC
/mAUCE
/V對交流信號(輸入信號ui)交流通路——分析動態(tài)工作情況交流通路的畫法:將直流電壓源短路,將電容短路。短路短路置零
放大電路的動態(tài)態(tài)分析放大電路的交流模型分析法思路:將非線性的BJT等效成一個線性電路條件:交流小信號交流通路放大電路的動態(tài)態(tài)分析
放大電路有輸入信號時的工作狀態(tài)稱為動態(tài),動態(tài)分析是在靜態(tài)值確定后,分析信號的傳輸情況,確定放大電路的電壓放大倍數(shù)Au
,輸入電阻ri和輸入電阻ro
晶體管在小信號(微變量)情況下工作時,可以在靜態(tài)工作點附近的小范圍內(nèi)用直線段近似地代替三極管的特性曲線,三極管就可以等效為一個線性元件。這樣就可以將非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個線性電路。1.微變等效電路法(1)
晶體管的微變等效電路OIB
UBE
UCEIB
QIBUBE
在晶體管的輸入特性曲線上,將工作點Q
附近的工作段近似地看成直線,當UCE為常數(shù)時,UBE與IB之比稱為晶體管的輸入電阻,在小信號的條件下,rbe是一常數(shù),由它確定ube和ib之間的關(guān)系。因此,晶體管的輸入電路可用rbe等效代替。放大電路的動態(tài)態(tài)分析低頻小功率晶體管輸入電阻的常用下式估算Rbe是對交流而言的一個動態(tài)電阻。QIC
UCE
IBICICUCE
晶體管輸出特性曲線的線性工作區(qū)是一組近似等距離的平行直線,當UCE為常數(shù)時,IC與IB之比即為晶體管的電流放大系數(shù),在小信號的條件下,是一常數(shù),由它確定ic受ib的控制關(guān)系。因此,晶體管的輸出電路可用一受控電流源ic=ib等效代替。rbe的計算:由PN結(jié)的電流公式:其中:rbb’=300Ω所以:QIC
UCE
IBICICUCEUCE
晶體管的輸出特性曲線不完全與橫軸平行,當IB為常數(shù)時,UCE與
IC之比
稱為晶體管的輸出電阻,在小信號的條件下,rce也是一常數(shù),在等效電路中與ib并聯(lián),由于rce的阻值很高,可以將其看成開路。由以上分析可得出晶體管的微變等效電路ubeibuceicubeuceicrce很大,一般忽略。
三極管的微變等效電路rbeibibrcerbeibibbce等效cbeEBCrceicrbe
ibib+uce+ubeCBE+ube+uceicibT(2)
放大電路的微變等效電路
先畫出下圖所示放大電路的交流通路,對交流分量而言,電容可視作短路;一般直流電源的內(nèi)阻很小,可忽略不計,對交流講直流電源也可以認為是短路的。將交流通路中的三極管用其微變等效電路來代替,即得到放大電路的微變等效電路。
C1RS+uiRCRB+UCCC2RL+es+uo++iBiCT基本放大電路+ubeTRCiiibicRLRSRBEBC+ui+es+uo+uce交流通路基本放大電路的微變等效電路rbe
EBCRCRLRBRSiiib+ui+es+uoui=
ubeuo=
uceicib當輸入的是正弦信號時,各電壓和電流都可用相量表示。(3)
電壓放大倍數(shù)的計算rbe
EBCRCRLRBRS+++由上圖可列出故放大電路的電壓放大倍數(shù)當放大電路輸出端開路(未接RL)時比接RL時高,可見RL越小,電壓放大倍數(shù)越低。式中[例3]
在共發(fā)射極基本交流放大電路中,已知UCC=12V,RC=4k,RB=300k,,試求電壓放大倍數(shù)Au。[解]
在例1中已求出(4)
放大電路輸入電阻的計算如果放大電路的輸入電阻較小:第一,將從信號源取用較大的電流,從而增加信號源的負擔;第二,經(jīng)過內(nèi)阻Rs和ri的分壓,使實際加到放大電路的輸入電壓Ui減小,從而減小輸出電壓;第三,后級放大電路的輸入電阻,就是前級放大電路的負載電阻,從而將會降低前級放大電路電壓放大倍數(shù)。因此,通常希望放大電路的輸入電阻能高一些。
放大電路對信號源(或?qū)η凹壏糯箅娐?來說,是一個負載,可用一個電阻來等效代替。這個電阻是信號源的負載電阻,也就是放大電路的輸入電阻ri,即它是對交流信號而言的一個動態(tài)電阻。以共發(fā)射極基本放大電路為例,其輸入電阻為共發(fā)射極基本放大電路的輸入電阻基本上等于晶體管的輸入電阻,是不高的。注意:ri與rbe意義不同不能混淆。(5)
放大電路輸出電阻的計算
如果放大電路的輸出電阻較大(相當于信號源的內(nèi)阻較大),當負載變化時,輸出電壓的變化較大,也就是放大電路帶負載的能力較差。因此,通常希望放大電路輸出級的輸出電阻低一些。
放大電路對負載(或?qū)蠹壏糯箅娐?來說,是一個信號源,其內(nèi)阻即為放大電路的輸出電阻ro,它也是一個動態(tài)電阻。輸出電阻的計算對于負載而言,放大電路相當于信號源,可以將它進行戴維南等效,戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。計算輸出電阻的方法:(1)所有電源置零,然后計算電阻(對有受控源的電路不適用)。(2)所有獨立電源置零,保留受控源,加壓求流法。所以:用加壓求流法求輸出電阻:rbeRBRC00
放大電路的輸出電阻可在信號源短路(),和輸出端開路的條件下求得。從基本放大電路的微變等效電路看,當,電流源相當于開路,故2.圖解法RC一般為幾千歐,因此,共發(fā)射極放大電路的輸出電阻較高。
首先在輸入特性上作圖,由輸入信號ui確定基極電流的變化量ib,再在輸出特性上作圖,得到交流分量ic和uce即(uo)。由圖解分析可得出:(1)交流信號的傳輸情況:OuBE/VQ1QQ2604020OO6040200.580.60.62UBEttiB/A在輸入特性上作圖(ui)uBE/ViB/AIB(ib)OIB=40A2060803Q1.5612N0MtOOQ22.250.752.251.50.75IC39369交流負載線Q1接負載后,Uom減小,Au下降。tQ1Q2空載輸出電壓iC
/mAuCE/VuCE/ViC
/mA(ic)UCEuo=
uce(2)電壓和電流都含有直流分量和交流分量,即(3)輸入信號電壓ui和輸出電壓uo相位相反。
此外,還要求放大電路輸出信號盡可能不失真,所謂失真,是指輸出信號的波形不像輸入信號的波形。引起失真最常見的原因是由于靜態(tài)工作點不合適或者信號太大,使放大電路的工作范圍超出了晶體管特性曲線上的線性范圍。這種通常稱為非線性失真。OQ15ibOttOuBE/ViB/mAuBE/ViB/mA(a)
工作點偏低引起ib失真①工作點偏低引起截止失真(ui)OIB=5μA20608031.5612tOOQ
2.250.752.251.50.7539400(b)工作點偏低引起
ic、uce
(uo)失真0.250.25正半周變平t截止失真uo波形iC
/mAuCE/VuCE/ViC
/mA(iC)uo=
uceO20A40A80A123IB=0QtOO②
靜態(tài)工作點偏高引起飽和失真iC正半周被削平
IB=60A
uo波形tuce負半周被削平飽和失真iC
/mAuCE/VuCE/ViC
/mAuo=
uceib(不失真)返回
對于前面的電路(固定偏置電路)而言,靜態(tài)工作點由UBE、和ICEO決定,這三個參數(shù)隨溫度而變化。Q變UBEICEO變T變IC變1.溫度對靜態(tài)工作點的影響
靜態(tài)工作點的穩(wěn)定
§2-3射極偏置放大電路1)、溫度對UBE的影響iBuBE25oC50oCTUBEIBIC2)、溫度對值及ICEO的影響T、ICEOICiCuCEQQ′溫度上升時,輸出特性曲線上移,造成Q點上移??傊篢ICI1I2IB2.靜態(tài)工作點穩(wěn)定的放大器選I2=(5~10)IB∴I1I2ICIE(1)結(jié)構(gòu)及工作原理靜態(tài)工作點穩(wěn)定過程:TUBEICICIEUE
UBE=UB-UE=UB-IE
ReUB穩(wěn)定IB由輸入特性曲線I1I2IBICIE(2)直流通道及靜態(tài)工作點估算:IB=IC/UCE=VCC-ICRC-IEReICIE=UE/Re
=(UB-UBE)/Re
電容開路,畫出直流通道
將電容短路,直流電源短路,畫出電路的交流小信號等效電路(3)動態(tài)分析:電壓放大倍數(shù):RL=RC//RL輸入電阻:輸出電阻:思考:若在Re兩端并電容Ce會對Au、Ri、Ro有什么影響?
靜態(tài)工作點的穩(wěn)定
放大電路不僅要有合適的靜態(tài)工作點,而且要保持靜態(tài)工作點的穩(wěn)定。由于某種原因,例如溫度的變化,將使集電極電流的靜態(tài)值IC發(fā)生變化,從而影響靜態(tài)工作點的穩(wěn)定。上一節(jié)所討論的基本放大電路偏置電流
當RB一經(jīng)選定后,IB也就固定不變,這種稱為固定偏置放大電路,它不能穩(wěn)定靜態(tài)工作點。為此,常采用分壓式偏置放大電路。+UCCRCC1C2TRLRE+CE++RB1RB2RS+ui+es+uoiBiC+uCE+uBE
分壓式偏置放大電路+UCCRCTRERB1RB2IBIC+UCE+UBE
I1I2IE直流通路由直流通路可列出若使則基極電位可認為VB與晶體管的參數(shù)無關(guān),不受溫度影響,而僅為RB1和RB2的分壓電路所固定。若使則
因此,只要滿足和兩個條件,VB和IE或IC就與晶體管的參數(shù)幾乎無關(guān),不受溫度變化的影響,使靜態(tài)工作點能得以基本穩(wěn)定。對硅管而言,在估算時一般可取I2=(5~10)
IB和VB=(5~10)UBE。
這種電路穩(wěn)定工作點的實質(zhì)是:當溫度升高引起IC增大時,發(fā)射極電阻RE上的壓降增大,使UBE減小,從而使IB減小,以限制IC的增大,工作點得以穩(wěn)定。
電容CE的作用是使交流旁路,防止RE上產(chǎn)生交流壓降降低電壓放大倍數(shù),CE稱為交流旁路電容。
[例1]
在分壓式偏置放大電路中,已知UCC=12V,RC=2k,RE=2k,RB1=20k,RB2=10k,RL=6k,晶體管的。(1)試求靜態(tài)值;(2)畫出微變等效電路;(3)計算該電路的Au,ri和ro
。[解](1)(2)rbe
EBCRCRLRB2RS+++RB1(3)返回射極輸出器是從發(fā)射極輸出。在接法上是一個共集電極電路。靜態(tài)分析RERB+UCCIB+UBE
+UCETICIE直流通路C1RS+uiRERB+UCCC2RL+es+uo++iB+uBE
iE+uCET射極輸出器用直流通路確定靜態(tài)值:§2-4共集電極、基極放大電路動態(tài)分析由射極輸出器的微變等效電路可得出1.電壓放大倍數(shù)式中rbe
EBRERLRBRS+++C電壓放大倍數(shù)rbeRERLRB1.所以但是,輸出電流Ie增加了。2.輸入輸出同相,輸出電壓跟隨輸入電壓,故稱電壓跟隨器。結(jié)論:輸入電阻rbeRERLRB輸入電阻較大,作為前一級的負載,對前一級的放大倍數(shù)影響較小。輸出電阻用加壓求流法求輸出電阻。rorbeRERBRSrbeRERBRS電源置0一般:所以:射極輸出器的輸出電阻很小,帶負載能力強。2.輸入電阻射極輸出器的輸入電阻很高。3.輸出電阻rbe
EBRERBRS+計算ro的等效電路C
可用右圖計算輸出電阻,將信號源短路,保留其內(nèi)阻RS,RS與
RB并聯(lián)后的等效電阻為
。在輸出端將RL取去,外加一交流電壓
,產(chǎn)生電流
。因rbe<<(1+)RL,故,兩者同相,大小基本相等,但Uo略小于Ui,即接近1,但恒小于1。通常故例如,=40,rbe=0.8k,RS=50,RB=120k,由此得可見射極輸出器的輸出電阻是很低的。
射極輸出器的主要特點是:電壓放大倍數(shù)接近1;輸入電阻高;輸出電阻低。因此,它常被用作多級放大電路的輸入級或輸出級。
[例1]
用射極輸出器和分壓式偏置放大電路組成兩級放大電路,如下圖所示。已知:UCC=12V,1=60,RB1=200k,RE1=2k,RS=100。后級的數(shù)據(jù)同例10.3.1,即RC2=2k,RE2=2k,RB1=20k,RB2=10k,RL=6k,2=37.5,試求:(1)前后級放大電路的靜態(tài)值;(2)放大電路的輸入電阻ri和輸出電阻ro;(3)各級電壓放大倍數(shù)Au1,Au2及兩級電壓放大倍數(shù)Au。
[解]
由于電容有隔直作用,各級放大電路的靜態(tài)值可以單獨考慮。同時耦合電容上的交流壓降可以忽略不計,使前級輸出信號電壓差不多無損失地傳送到后級輸入端。C1RSRE1RB1C2+es++T1+UCCRC2C3T2RLRE2+CE2+RB1RB2(1)
前級靜態(tài)值為后級靜態(tài)值同10.3節(jié)例1,即(2)放大電路的輸入電阻式中為前級的負載電阻,其中ri2為后級的輸入電阻,已在10.3節(jié)例1中求得,ri2=0.79k,于是輸出電阻(3)
計算電壓放大倍數(shù)前級后級(見10.3節(jié)例1)兩級電壓放大倍數(shù)返回[例1]
在分壓式偏置共源極放大電路中,已知UDD=20V,RD=5k
,RS=1.5k,RG1=100k,RG2=47k,RG=2M,RL=10k,gm=2mA/V,ID=1.5mA。試求:(1)靜態(tài)值;(2)電壓放大倍數(shù)。[解]
(1)靜態(tài)值(2)
電壓放大倍數(shù)射極輸出器的使用1.將射極輸出器放在電路的首級,可以提高輸入電阻。2.將射極輸出器放在電路的末級,可以降低輸出電阻,提高帶負載能。3.將射極輸出器放在電路的兩級之間,可以起到電路的匹配作用。
共基極放大電路
共集電極放大電路和共基極放大電路
輸入信號加在發(fā)射極和基極之間,輸出信號由集電極和基極之間取出,輸入回路與輸出回路的公共端是基極。(a)原理圖 (b)交流通路147
1.靜態(tài)分析
共基極放大電路圖
共基極放大電路的直流通路圖
共基極放大電路
與基極分壓式射極偏置電路的直流通路是一樣的,因此計算Q點的方法相同2.動態(tài)分析
共基極放大電路圖
共基極放大電路圖
交流通路圖
共基極放大電路的小信號等效電路2.動態(tài)分析
共基極放大電路圖
共基極放大電路的小信號等效電路①
求電壓增益②
計算輸入電阻Ri③
計算輸出電阻
共基極放大電路的電壓增益與固定偏流共射極電路的數(shù)值相同,也具有電壓放大作用,而且輸出電壓和輸入電壓同相位。
共基極放大電路的輸出電阻與共射極放大電路的輸出電阻相同一般在幾歐姆至幾十歐。
放大電路三種組態(tài)的比較
共集電極放大電路和共基極放大電路
共射極放大電路對輸入電壓和電流都有放大作用,但輸出電壓與輸入電壓反相位。輸入電阻在三種組態(tài)中居中,輸出電阻較大。常用作多級放大電路的中間級。
共集電極放大電路有電流放大和功率放大作用。在三種組態(tài)中,輸入電阻最大,輸出電阻最小,常用于放大電路的輸入級、輸出級。由于有電壓跟隨作用,也做緩沖器。
共基極放大電路有電壓放大作用和電流跟隨作用,輸入電阻小,輸出電阻與共射極電路相當。
放大電路三種組態(tài)的比較共射極電路共集電極電路共基極電路vo與vi反相vo與vi同相vo與vi同相多級放大電路的中間級輸入級、中間級、輸出級高頻或?qū)掝l帶電路及恒流源電路三種基本組態(tài)的比較
頻率響應(yīng)大(幾百千歐~幾兆歐)小(幾歐~幾十歐)中(幾十千歐~幾百千歐)rce小(幾歐~幾十歐)大(幾十千歐以上)中(幾百歐~幾千歐)
rbe組態(tài)性能共射組態(tài)共集組態(tài)共基組態(tài)差較好好三種組態(tài)放大器的比較
參數(shù)共射放大器共基放大器共集電放大器應(yīng)用中間級高頻、寬帶、恒流源輸入、輸出級中間隔離極例電路如圖題所示,BJT的電流放大系數(shù)為β,輸入電阻為rbe,略去了偏置電路。試求下列三種情況下的電壓增益AV、輸入電阻Ri和輸出電阻RO①vs2=0,從集電極輸出;②vs1=0,從集電極輸出;③vs2=0,從發(fā)射極輸出。解①共發(fā)射極接法bRcvivoec++--rbeβIbReIbIevs2vs1+--+ReRcTecb②共基極組態(tài)ebcvs2-+-+voReRcTvs2++--ReRcebcvorbeβIbIeIbRo
RCvs1=0,從集電極輸出vs2vs1+--+ReRcTecb③共集電極組態(tài)vs1ecbRcRevo++--vs2=0,從發(fā)射極輸出IcIe++vs1--ecbrbeReRcvoβIbIbvs2vs1+--+ReRcTecb一、復合管的組成及其電流放大系數(shù)復合管的構(gòu)成:+uBEiBiB1iC2iCiEiE1=iB2T1bT2eciC1由兩個或兩個以上三極管組成。1.復合管共射電流放大系數(shù)值由圖可見晶體管基本放大電路的派生電路(選修)復合管放大電路(放在功放電路中講)+uBEiBiB1iC2iCiEiE1=iB2T1bT2eciC1則2.復合管輸入電阻
rbe其中所以顯然,、rbe
均比一個管子1、rbe1提高了很多倍。3.構(gòu)成復合管時注意事項(1)前后兩個三極管連接關(guān)系上,應(yīng)保證前級輸出電流與后級輸入電流實際方向一致。(2)外加電壓的極性應(yīng)保證前后兩個管子均為發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏,使管子工作在放大區(qū)。復合管的接法T1bT2ecT2T1bec(a)NPN型(b)PNP型圖2.6.1復合管(c)NPN型cT1bT2e(d)PNP型T2T1bec圖2.3.1復合管結(jié)論1.兩個同類型的三極管組成復合管,其類型與原來相同。復合管的12,復合管的rbe=rbe1+(1+1)rbe2。2.兩個不同類型的三極管組成復合管,其類型與前級三極管相同。復合管的12,復合管的rbe=rbe1+(1+1)
rbe2
。3.在集成運放中,復合管不僅用于中間級,也常用于輸入級和輸出級。優(yōu)點可以獲得很高的電流放大系數(shù);提高中間級的輸入電阻;提高了集成運放總的電壓放大倍數(shù)。二、復合管共射放大電路阻容耦合復合管共射放大電路電壓放大倍數(shù)與沒用復合管時相當,但輸入電阻大大增加,增強了電流放大能力。三、復合管共集放大電路阻容耦合復合管共集放大電路復合管共集放大電路使輸入電阻大大增加,輸出電阻大大減小。第一級放大電路輸入
輸出第二級放大電路第n級放大電路……第n-1
級放大電路功放級一級放大器放大倍數(shù)不夠,需要多級級聯(lián)。放大倍數(shù)滿足要求,輸入電阻或輸出電阻不滿足要求,也需要級聯(lián)。多級放大電路還可以展寬放大器的通頻帶,提高穩(wěn)定性,改善高頻特性等。1.怎樣級聯(lián)?2.多級放大器性能指標如何計算?為什么需要多級放大電路?
§2-5多級放大電路輸入級→輸入電阻高,噪聲和漂移小。對各級電路的要求:輸出級→動態(tài)范圍大,輸出功率大,帶載能力強。中間級→具有足夠大的放大能力。多級放大電路的組成輸入級中間級輸出級單級放大器常常采用電容進行信號的耦合放大電路中的信號耦合技術(shù)單級放大器中的耦合技術(shù)耦合:即信號的傳輸方式。耦合方式:電容耦合;變壓器耦合;光電耦合;直接耦合。多級放大電路對耦合電路要求:①
靜態(tài):保證各級Q點設(shè)置②
動態(tài):傳送信號。要求:波形不失真,減少壓降損失。
一.多級放大電路耦合技術(shù)1.直接耦合→將后級電路通過導線直接與前級相連優(yōu)點:①電路中沒有電容和變壓器,易于集成。
②能放大交流信號,同時也能放大直流或緩變信號。缺點:①各級靜態(tài)工作點Q相互影響,分析、設(shè)計和調(diào)試困難;
②前后級的直流電平需匹配;
③存在著嚴重的零點漂移現(xiàn)象。直接耦合兩個特殊問題:①前后級的直流電平需匹配;②存在著嚴重的零點漂移現(xiàn)象。RC1RC2T2RB_vi+VCCRL+_vo+T1級間電平配置常用的解決方法提高后級射極電位電平移位+VCC
T2RERC2RC1RBT1RzDZ+VCC
T2RERC2RC1RBT1兩種管子互補+VCC
T2RC2RE2RC1RB1T1–VCC
級間電平配置常用的解決方法零點漂移問題的解決方法
當輸入vi=0時,輸出電壓vO并不恒定,而是出現(xiàn)緩慢的、無規(guī)則的漂動。這種現(xiàn)象稱為零點漂移,簡稱零漂。零漂實質(zhì)上就是放大電路靜態(tài)工作點的變化引起零漂的主要原因→(a)
元器件參數(shù),特別是晶體管的參數(shù)會隨溫度的變化而變化。(b)元器件會出現(xiàn)老化,參數(shù)發(fā)
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