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文檔簡介
電工電子學C第七章分立元件放大電路返回后一頁7.3放大電路中靜態(tài)工作點的穩(wěn)定7.4共集電極放大電路7.5多級放大電路7.2基本放大電路7.1半導體器件返回前一頁后一頁本章要求:1、了解半導體二極管、穩(wěn)壓二極管、晶體三極管和MOS場效應管的特性和主要參數(shù);2、了解放大電路的基本性能指標;3、掌握共發(fā)射極、共集電極單管放大電路靜態(tài)工作點的作用和微變等效電路的分析方法;4、了解多級放大的概念。
對于元器件,重點放在特性、參數(shù)、技術指標和正確使用方法,不要過分追究其內部機理。討論器件的目的在于應用。學會用工程觀點分析問題,就是根據(jù)實際情況,對器件的數(shù)學模型和電路的工作條件進行合理的近似,以便用簡便的分析方法獲得具有實際意義的結果。
對電路進行分析計算時,只要能滿足技術指標,就不要過分追究精確的數(shù)值。器件是非線性的、特性有分散性、RC的值有誤差、工程上允許一定的誤差、采用合理估算的方法。前一頁后一頁返回7.1半導體器件前一頁后一頁返回物質(導電能力)導體:絕緣體:半導體:導電能力很強不導電導電能力介于導體和絕緣體之間半導體的特性:
(可制成溫度敏感元件,如熱敏電阻)摻雜性:往純凈的半導體中摻入某些雜質,會使其導電能力明顯改變。光敏性:當受到光照時,其導電能力明顯變化。
(可制成各種光敏元件,如光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光電池等)。熱敏性:當環(huán)境溫度升高時,導電能力顯著增強。1.本征半導體
完全純凈的、結構完整的半導體晶體,稱為本征半導體。硅和鍺的晶體結構前一頁后一頁返回7.1.1PN結硅和鍺的共價鍵結構共價鍵共用電子對
共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價鍵中,稱為束縛電子。+4+4+4+4前一頁后一頁返回+4+4+4+4自由電子空穴
在常溫下,共價鍵結構較穩(wěn)定。但如果受到熱激發(fā),一些價電子可獲得足夠的能量而脫離共價鍵的束縛,成為自由電子(帶負電),同時共價鍵上留下一個空位,稱為空穴(帶正電)。自由電子和空穴都稱為載流子。
本征半導體的導電機理這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。前一頁后一頁返回本征半導體的導電機理
在其它力的作用下,空穴吸引臨近的電子來填補,其結果相當于空穴的遷移。
空穴的遷移相當于正電荷的移動,因此可以認為是空穴電流。
因常溫下束縛電子很難脫離共價鍵成為自由電子,因此本征半導體中的自由電子和空穴很少,所以本征半導體的導電能力很弱。
當半導體外加電壓時,在電場的作用下將出現(xiàn)兩部分電流:
1)自由電子作定向移動
電子電流
2)價電子遞補空穴
空穴電流+4+4+4+4前一頁后一頁返回本征半導體的導電機理本征半導體中存在數(shù)量相等的兩種載流子,即自由電子和空穴。
溫度越高,載流子的濃度越高,本征半導體的導電能力越強。溫度是影響半導體性能的一個重要的外部因素,這是半導體的一大特點。本征半導體的導電能力取決于載流子的濃度。跳轉前一頁后一頁返回2.N型半導體和P型半導體N型半導體
自由電子濃度遠大于空穴濃度,電子導電是這種半導體的主要導電方式。自由電子稱為多數(shù)載流子(多子),空穴稱為少數(shù)載流子(少子)。+4+4+4+4+5多余電子磷原子摻入五價元素在常溫下即可變?yōu)樽杂呻娮邮ヒ粋€電子變?yōu)檎x子返回前一頁后一頁前一頁后一頁P型半導體
空穴濃度遠大于自由電子濃度,空穴導電是這種半導體的主要導電方式。
空穴稱為多數(shù)載流子(多子),自由電子稱為少數(shù)載流子(少子)。+4+4+4+4+3硼原子空穴摻入三價元素接受一個電子變?yōu)樨撾x子返回雜質半導體的示意表示法------------------------P型半導體++++++++++++++++++++++++N型半導體前一頁后一頁無論N型或P型半導體都是中性的,對外不顯電性。返回
1.在雜質半導體中多子的數(shù)量與
(a.摻雜濃度、b.溫度)有關。
2.在雜質半導體中少子的數(shù)量與(a.摻雜濃度、b.溫度)有關。
3.當溫度升高時,少子的數(shù)量
(a.減少、b.不變、c.增多)。abc
4.在外加電壓的作用下,P型半導體中的電流主要是,N型半導體中的電流主要是(a.電子電流、b.空穴電流)ba前一頁后一頁返回3.PN結的形成多子的擴散運動內電場E少子的漂移運動濃度差------------------------P型半導體++++++++++++++++++++++++N型半導體空間電荷區(qū)
內電場越強,漂移運動越強,而漂移使空間電荷區(qū)變窄。
擴散的結果使空間電荷區(qū)變寬。
擴散和漂移這一對相反的運動最終達到動態(tài)平衡,空間電荷區(qū)的厚度固定不變??臻g電荷區(qū)也稱PN結前一頁后一頁返回前一頁后一頁4、
PN結的導電特性PN結加正向電壓(正向偏置)PN結變窄P接正、N接負------------------++++++++++++++++++U內電場外電場PNIF
內電場被削弱,多子的擴散加強,形成較大的擴散電流。
PN結正向電阻較小,正向電流較大,PN結處于導通狀態(tài)。返回PN結加反向電壓(反向偏置)------------------++++++++++++++++++U內電場外電場PN
內電場被加強,少子的漂移加強,由于少子數(shù)量很少,形成很小的反向電流。IRPN結變寬P接負、N接正
PN結反向電阻較大,反向電流很小,PN結處于截止狀態(tài)。溫度越高少子的數(shù)量越多,反向電流將隨溫度增加前一頁后一頁返回PN結的單向導電性1、PN結加正向電壓(正向偏置,P接正、N
接負)時,PN結處于正向導通狀態(tài),PN
結正向電阻較小,正向電流較大。2、PN結加反向電壓(反向偏置,P接負、N
接正)時,PN結處于反向截止狀態(tài),PN
結反向電阻較大,反向電流很小。前一頁后一頁返回7.1.2半導體二極管1、基本結構和類型(a)點接觸型結構:按結構可分三類(b)面接觸型
結面積小、結電容小、正向電流小。用于檢波和變頻等高頻電路。
結面積大、正向電流大、結電容大,用于工頻大電流整流電路。前一頁后一頁(c)平面型用于集成電路制作工藝中。PN結結面積可大可小,用于高頻整流和開關電路中。返回二極管的結構示意圖符號:PN陽極陰極VD前一頁后一頁返回2、伏安特性前一頁后一頁UI硅管0.5V,鍺管0.1V。反向擊穿電壓U(BR)導通壓降死區(qū)電壓
外加電壓大于死區(qū)電壓二極管才能導通。
外加電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿,失去單向導電性。正向特性PN+–反向特性非線性
反向電流在一定電壓范圍內保持常數(shù)。硅0.6~0.8V,鍺0.2~0.3V。返回PN+–3、主要參數(shù)1、最大整流電流IOM二極管長期使用時,允許流過二極管的最大正向平均電流。2、反向工作峰值電壓URWM是保證二極管不被擊穿而給出的反向峰值電壓,一般是二極管反向擊穿電壓U(BR)的一半或三分之一。二極管擊穿后單向導電性被破壞,甚至過熱而燒壞。3、反向峰值電流IRM指二極管加最高反向工作電壓時的反向電流。反向電流大,說明管子的單向導電性差,IRM受溫度的影響,溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小,鍺管的反向電流較大,為硅管的幾十到幾百倍。前一頁后一頁返回二極管的單向導電性前一頁后一頁
1.二極管加正向電壓(正向偏置,陽極接正、陰極接負)時,二極管處于正向導通狀態(tài),二極管正向電阻較小,正向電流較大。
2.二極管加反向電壓(反向偏置,陽極接負、陰極接正)時,二極管處于反向截止狀態(tài),二極管反向電阻較大,反向電流很小。
3.外加電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿,失去單向導電性。
4.二極管的反向電流受溫度的影響,溫度愈高反向電流愈大。返回
二極管電路分析舉例定性分析:判斷二極管的工作狀態(tài)導通截止否則,正向管壓降硅0.6~0.7V鍺0.2~0.3V
分析方法:將二極管斷開,分析二極管兩端電位的高低或所加電壓UD的正負。若V陽
>V陰或UD為正,二極管導通(正向偏置)若V陽
<V陰或UD為負,二極管截止(反向偏置)前一頁后一頁
反向截止時二極管相當于斷開。若二極管是理想的,正向導通時正向管壓降為零,返回電路如圖,求:UABV陽=-6VV陰=-12VV陽
>V陰二極管導通若忽略管壓降,二極管可看作短路,UAB=-6V否則,UAB低于-6V一個管壓降,為-6.3V或-6.7V例1:后一頁取B點作參考點,斷開二極管,分析二極管陽極和陰極的電位。跳轉D6V12V3k
BAUAB+–返回兩個二極管的陰極接在一起求:UAB取B點作參考點,斷開二極管,分析二極管陽極和陰極的電位。V1陽=-6V,V2陽=0V,V1陰=V2陰=
-12VUD1=6V,UD2=12V∵
UD2>UD1∴VD2
優(yōu)先導通,VD1截止。若忽略管壓降,二極管可看作短路,UAB=0VVD16V12V3k
BAVD2VD1承受反向電壓為-6V流過VD2的電流為例2:前一頁后一頁UAB+–返回ui>8V
二極管導通,可看作短路uo=8V
ui<8V
二極管截止,可看作開路uo=ui已知:二極管是理想的,試畫出uo
波形。ui18V參考點8V例3二極管的用途:
整流、檢波、限幅、箝位、開關、元件保護、溫度補償?shù)?。前一頁后一頁D8VRuoui++––返回uo5.穩(wěn)壓二極管前一頁后一頁1.符號UZIZIZM
UZ
IZUI2.伏安特性
穩(wěn)壓管正常工作時加反向電壓使用時要加限流電阻
+–
穩(wěn)壓管反向擊穿后,電流變化很大,但電壓變化很小,利用此特性,穩(wěn)壓管在電路中可起穩(wěn)壓作用。返回3.主要參數(shù)前一頁后一頁(1)穩(wěn)定電壓UZ
穩(wěn)壓管正常工作(反向擊穿)時管子兩端的電壓。(2)電壓溫度系數(shù)
u環(huán)境溫度每變化1
C引起穩(wěn)壓值變化的百分數(shù)。(3)動態(tài)電阻(4)穩(wěn)定電流IZ、最大穩(wěn)定電流IZM(5)最大允許耗散功率PZM=UZIZM愈小,曲線愈陡,穩(wěn)壓性能愈好。返回7.1.3晶體三極管1.基本結構與類型BECNNP基極發(fā)射極集電極PNP集電極基極發(fā)射極BCENPN型PNP型后一頁前一頁返回BECNNP基極發(fā)射極集電極后一頁前一頁集電區(qū):面積最大基區(qū):最薄,摻雜濃度最低發(fā)射區(qū):摻雜濃度最高發(fā)射結集電結返回符號:BECIBIEICNPN型三極管BECIBIEICPNP型三極管型號:3A、3C是PNP3B、3D是NPN3A、3B是鍺管3C、3D是硅管后一頁前一頁返回2.電流放大原理BECNNPEBRBECRC三極管放大的外部條件發(fā)射結正偏、集電結反偏PNP
VB<VE
VC<VB從電位的角度看:
NPN發(fā)射結正偏VB>VE
集電結反偏VC>VB后一頁前一頁返回三極管內部載流子的運動規(guī)律BECNNPEBRBEC
基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)的擴散可忽略。
發(fā)射結正偏,發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴散,形成發(fā)射極電流IE。IE進入P區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空穴復合,形成電流IBE,多數(shù)擴散到集電結。IBE從基區(qū)擴散來的電子作為集電結的少子,漂移進入集電結而被收集,形成ICE。ICE
集電結反偏,有少子形成的反向電流ICBO。ICBO后一頁前一頁三極管內部載流子的運動規(guī)律BECNNPEBRBECIEIBEICEICBOICIBIC=ICE+ICBOICE后一頁前一頁IB=IBE-ICBO
IBE返回ICE與IBE之比稱為共發(fā)射極電流放大倍數(shù)集-射極穿透電流常用公式后一頁前一頁返回各電極電流關系及電流放大作用IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.010.020.030.040.050.0010.501.001.702.503.300.0010.511.021.732.543.35結論1)三電極電流關系IE=IB+IC2)IC
IE,IC
IB3)
IC
IB
把基極電流的微小變化能夠引起集電極電流較大變化的特性稱為晶體管的電流放大作用。
實質:用一個微小電流的變化去控制一個較大電流的變化。后一頁前一頁返回3.特性曲線
即管子各電極電壓與電流的關系曲線,是管子內部載流子運動的外部表現(xiàn),反映了晶體管的性能,是分析放大電路的依據(jù)。為什么要研究特性曲線:
重點討論應用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線后一頁前一頁返回
1)直觀地分析管子的工作狀態(tài)
2)合理地選擇偏置電路的參數(shù),設計性能良好的電路
實驗線路輸入回路輸出回路發(fā)射極是輸入、輸出回路的公共端EBICmA
AVUCEUBERBIBECV共發(fā)射極電路
后一頁前一頁返回1)輸入特性IB(
A)UBE(V)204060800.40.8UCE1V特點:非線性死區(qū)電壓:硅管0.5V,鍺管0.2V。工作壓降:硅UBE0.6~0.7V,鍺UBE0.2~0.3V。后一頁前一頁返回2)輸出特性IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A當UCE大于一定的數(shù)值時,IC只與IB有關,即IC=IB。后一頁前一頁此區(qū)域滿足IC=
IB
稱為線性區(qū)(放大區(qū)),具有恒流特性。返回IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A
UCEUBE,集電結正偏,
IBIC,稱為飽和區(qū)。此區(qū)域中IC受UCE的影響較大后一頁前一頁返回IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域中:IB=0,IC
=ICEO,UBE
<
死區(qū)電壓,稱為截止區(qū)。后一頁前一頁為可靠截止,常取發(fā)射結零偏壓或反偏壓。返回
輸出特性可劃分為三個區(qū),分別代表晶體管的三種工作狀態(tài)。1)放大區(qū)(線性區(qū),具有恒流特性)放大狀態(tài)
IC=IB,發(fā)射結正偏、集電結反偏。2)截止區(qū)(晶體管處于截止狀態(tài))開關斷開
IB=0,IC=ICEO0,UBE<死區(qū)電壓發(fā)射結反偏或零偏、集電結反偏。3)飽和區(qū)(管子處于飽和導通狀態(tài))開關閉合
IBIC,
UCEUBE,
發(fā)射結正偏,集電結正偏。后一頁前一頁返回4.主要參數(shù)前面的電路中,三極管的發(fā)射極是輸入輸出的公共點,稱為共射接法。相應地還有共基、共集接法。直流電流放大系數(shù):1)電流放大系數(shù)和
工作于動態(tài)的三極管,真正的信號是疊加在直流上的交流信號?;鶚O電流的變化量為
IB,相應的集電極電流變化為
IC。交流電流放大系數(shù):一般小功率三極管大功率三極管后一頁前一頁返回
例:
UCE=4.7V時,IB=30A,IC=1.48mA;
IB=45A,IC=2.2mA。在以后的計算中,一般作近似處理:
=后一頁前一頁返回2)集-基極反向飽和電流
ICBO
A
ICBO是通過集電結,由少數(shù)載流子的漂移形成的反向電流,受溫度變化的影響。ICBO后一頁前一頁返回3)集-射極穿透電流ICEO
AICEOIB=0
ICEO受溫度影響很大,當溫度上升時,ICEO增加很快,所以IC也相應增加。三極管的溫度特性較差。后一頁前一頁返回4)集電極最大允許電流ICM5)集-射極反向擊穿電壓BU(BR)CEO
集電極電流IC上升會導致三極管的
值的下降,當
值下降到正常值的三分之二時的集電極電流即為ICM。
當集—射極之間的電壓
UCE超過一定的數(shù)值時,三極管就會被擊穿。手冊上給出的數(shù)值是25
C、基極開路時的擊穿電壓BU(BR)
CEO。后一頁前一頁返回6)集電極最大允許耗散功率PCM三極管工作時消耗的功率為:
PC
=ICUCEPCM取決于三極管允許的溫升,消耗功率過大,溫升過高會燒壞三極管。
PC
PCM
硅管允許結溫約為150C,鍺管允許結溫約為70
90C。后一頁前一頁返回ICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作區(qū)由三個極限參數(shù)可畫出三極管的安全工作區(qū)后一頁前一頁返回1、了解放大電路的基本性能指標;2、掌握共發(fā)射極放大電路的分析方法;7.2基本放大電路放大的概念:
放大的目的是將微弱的變化信號放大成較大的信號。
放大電路的性能指標(用來衡量放大電路的品質優(yōu)劣):電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、通頻帶、非線性失真等7.2.1基本放大電路的組成及工作原理RBEBRCC1C2T++ECuo+–ui+–RSes+–RL++––1.電路組成參考點ui+–uo+–7.2.1基本放大電路的組成及工作原理RBEBRCC1C2T++ECuo+–ui+–RSes+–RL++––2.元件作用
放大元件,iC=
iB。要保證集電結反偏,發(fā)射結正偏,使T工作在放大區(qū)。使發(fā)射結正偏,并提供適當?shù)幕鶚O電流。
基極電源與基極電阻參考點7.2.1基本放大電路的組成及工作原理RBEBRCC1C2T++ECuo+–ui+–RSes+–RL++––2.元件作用
集電極電源,為電路提供能量。并保證集電結反偏。集電極電阻,將變化的電流轉變?yōu)樽兓碾妷?。耦合電容隔離輸入、輸出與放大電路直流的聯(lián)系,同時使信號順利輸入、輸出。信號源負載單電源供電時常用的畫法后一頁前一頁RBEBRCC1C2T++ECuo+–ui+–RSes+–RL++––可以省去RB參考點+VCC輸入輸出返回7.2.2放大電路的分析放大電路的分析靜態(tài)分析:無輸入信號,用大寫字母加大寫下標表示,如IB、IC、UCE代表直流分量動態(tài)分析:加入輸入信號,用小寫字母加小寫下標表示,如ib、ic、uce代表交流分量瞬時值直流分量和交流分量的和用小寫字母加大寫下標表示,如iB、iC、uCE共射放大電路的電壓放大作用uBEtiBtiCtUBEIBICUCE無輸入信號(ui
=0)時RCC1C2+++VCCRBiBiCuCEui+–uo+–uBE+–+–
uo
=0uC1=UBEuC2=UCEuCEt共射放大電路的電壓放大作用uBEtuitiBtiCtuCEtuotUBEIBICUCE?無輸入信號時有輸入信號時
uCE=VCC-iC
RC
uo
=0uC1=UBEuC2=UCE
uo
0uC1
UBEuC2
UCERCC1C2+++VCCRBiBiCuCEui+–uo+–uBE+–+–表達式分析:則,負載開路時:可見,ic流經(jīng)RC引起電壓icRC的變化,即通過集電極電阻RC晶體管的電流放大作用轉化為電壓的放大作用。一、放大電路的靜態(tài)分析靜態(tài):放大電路無交流信號輸入(ui
=0)時的工作狀態(tài)。分析方法:估算法、圖解法所用電路:放大電路的直流通路設置 Q點的目的:
1)使放大電路不失真的放大信號;
2)使放大電路工作在較佳的工作狀態(tài),靜態(tài)是動態(tài)的基礎?!o態(tài)工作點Q:IB、IC、UCE、UBE
。靜態(tài)分析:確定放大電路的靜態(tài)值。1.估算法:1)根據(jù)直流通路估算IBRBRCIB
RB稱為偏置電阻,IB
稱為偏置電流。+VCCUBE+–RBRC+VCC2)根據(jù)直流通道估算UCE、ICIC根據(jù)電流放大作用UCE+–RBRCIB+UCCIC例1:用估算法計算靜態(tài)工作點。已知:UCC=12V,RC=4K
,RB=300K,
=37.5。(UBE=0.7V)解:
請注意電路中IB和IC的數(shù)量級UCE+–UBE+–2、圖解法:
輸入特性曲線上交點Q的坐標(IB、UBE)
即為所求靜態(tài)工作點。IBUBEQIBUBEUBE=VCC–IBRB由輸入特性確定IB和UBERBRCIBICUCE+–UBE+–+VCC用作圖的方法確定靜態(tài)值直流偏置線ICUCE由輸出特性確定IC和UCE。UCE=VCC–ICRC
直流負載線直流負載線斜率RBRCIBICUCE+–UBE+–+VCCVCCQ由IB確定的那條輸出特性與直流負載線的交點就是Q點,得到靜態(tài)值Ic和UCE二、放大電路的動態(tài)分析動態(tài):放大電路有交流信號輸入(ui
0)時的工作狀態(tài)。動態(tài)分析:
計算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等。對象:各極電壓和電流的交流分量。目的:找出它們與電路參數(shù)的關系,為設計打基礎。分析方法:微變等效電路法,圖解法(略)所用電路:放大電路的交流通路3、微變等效電路法1)輸入回路iBuBE
當輸入信號很小時,電路工作在靜態(tài)工作點附近,輸入特性在小范圍內近似線性。
對輸入的小交流信號而言,三極管相當于電阻。rbe稱為晶體管輸入電阻。對于小功率三極管:rbe的量級從幾百歐到幾千歐。三極管的微變等效電路
UBE
IB2)輸出回路iCuCE所以:輸出端相當于一個受ib控制的電流源。
IC
UCE特性曲線近似平行輸出端還要并聯(lián)一個大電阻rce。rce愈大,恒流特性愈好rce稱為晶體管輸出電阻ibicicBCEib
ib
rceCrbeBE晶體三極管微變等效電路ube+-uce+-ube+-uce+-rce很大,一般忽略。2.放大電路的微變等效電路將交流通路中的三極管用微變等效電路代替
分析時假設輸入為正弦交流電,所以等效電路中的電壓與電流可用相量表示。RBRCuiuoRL++-rbe
ibibicRBRCRLEBCui+-uo+-rbeRBRCRL+--+3.電壓放大倍數(shù)的計算:負載電阻越小,放大倍數(shù)越小。放大倍數(shù)與靜態(tài)IE有關。rbeRBRCRL+--+輸入電阻是表明放大電路從信號源吸取電流大小的參數(shù)。電路的輸入電阻越大,從信號源取得的電流越小,因此一般總是希望得到較大的的輸入電阻。rbeRBRCRL+--+4.輸入電阻的計算定義:
5.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,等效電源的內阻就是輸出電阻。+_RLr0+_Au+_RL放大電路RS+_輸出電阻的定義:+_無源網(wǎng)絡將信號源短路負載RL開路Au+_RL放大電路RS+_+_roRL000rbeRBRC外加求ro的步驟:1)斷開負載RL2)令Ui=0或ES=03)外加電壓4)求共發(fā)射極放大電路輸出電阻共射極放大電路特點:
1.放大倍數(shù)高;2.輸入電阻低;3.輸出電阻高.++--加壓求流法
輸出電阻是動態(tài)電阻,與負載無關。rbeRCRLRE++--+-ibicBCE+-RE常用電路rbeRCRLRE++--
7.2.3非線性失真:
如果Q設置不合適或信號過大,晶體管的動態(tài)工作點進入非線性區(qū)而引起信號失真,稱為非線性失真。
如果Q設置過高,管子工作進入飽和區(qū),造成飽和失真(P160圖7-34)。減小基極電流可消除失真。
如果Q設置過低,管子工作進入截止區(qū),造成截止失真(P160圖7-35),增加基極電流可消除失真。
如果Q設置合適,信號幅值過大也可產生失真,減小信號幅值可消除失真。本節(jié)小結1、靜態(tài)分析:靜態(tài)工作點(IB,IC,UCE)圖解法:估算法:2、動態(tài)分析:微變等效電路法ibicicBCEib
ib
rceCrbeBE晶體三極管微變等效電路ube+-uce+-ube+-uce+-rce很大,一般忽略。rbeRBRCRL+--+rbeRCRLRE++--7.3放大電路中靜態(tài)工作點的穩(wěn)定
合理設置靜態(tài)工作點是保證放大電路正常工作的先決條件。但是放大電路的靜態(tài)工作點常因外界條件的變化而發(fā)生變動。
前述的固定偏置放大電路,簡單、容易調整,但在溫度變化、三極管老化、電源電壓波動等外部因素的影響下,將引起靜態(tài)工作點的變動,嚴重時將使放大電路不能正常工作,其中影響最大的是溫度的變化。后一頁前一頁返回7.3.1溫度變化對靜態(tài)工作點的影響在固定偏置放大電路中
上式表明,當VCC和
RB一定時,IC與UBE、
以及
ICEO
有關,而這三個參數(shù)隨溫度而變化。
當溫度升高時,
UBE
、
、ICBO
。溫度升高時,
IC將增加,使Q點沿負載線上移。后一頁前一頁返回iCuCEQ溫度升高時,輸出特性曲線上移結論:當溫度升高時,
IC將增加,使Q點沿負載線上移,容易使T進入飽和區(qū)造成飽和失真,甚至引起過熱燒壞三極管。Q′
固定偏置電路的Q點是不穩(wěn)定的,為此需要改進偏置電路。當溫度升高使IC增加時,能夠自動減少IB,從而抑制Q點的變化,保持Q點基本穩(wěn)定。后一頁前一頁返回7.3.2分壓式偏置電路1、穩(wěn)定Q點的原理
基極電位基本恒定,不隨溫度變化。后一頁前一頁RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IBVB++++UCCuiuo++––返回
集電極電流基本恒定,不隨溫度變化。后一頁前一頁RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IBVB++++UCCuiuo++––返回參數(shù)的選擇在估算時一般選?。篒2=(5~10)IB,VB=(5~10)UBE,RB1、RB2的阻值一般為幾十千歐。后一頁前一頁RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IBVB++++UCCuiuo++––返回Q點穩(wěn)定的過程TUBEIBICVEICVB固定RE:溫度補償電阻對直流:RE越大穩(wěn)Q效果越好;對交流:
RE越大交流損失越大,為避免交流損失加旁路電容CE。后一頁前一頁I1I2IBVB+++RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuo+–ui+–返回2.靜態(tài)工作點的計算估算法:后一頁前一頁RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IBVB++++VCCuiuo++––返回課本P162例7-63.動態(tài)分析對交流:CE將RE短路,RE不起作用,Au,ri,ro與固定偏置電路相同。后一頁前一頁I1I2IBVB+++RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuo+–ui+–旁路電容返回rbeRCRL+_+_I1I2IBVB+++RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuo+–ui+–旁路電容討論:如果去掉CE,Au,ri,ro怎樣?
去掉CE后的微變等效電路+UCC短路對地短路后一頁前一頁C1RB1RCC2RB2RERLuo+–ui+–rbeRCRLRE++--返回(1)電壓放大倍數(shù)后一頁前一頁rbeRCRLRE+_+_返回(2)輸入電阻ri
和輸出電阻r0無旁路電容CE有旁路電容CEAu減小ri
提高ro不變分壓式偏置電路后一頁前一頁返回
例2:.
在圖示放大電路中,已知UCC=12V,RC=6kΩ,RE1=300Ω,RE2=2.7KΩ,RB1=60kΩ,RB2=20kΩ
RL=6kΩ,晶體管β=50,UBE=0.6V,試求:(1)靜態(tài)工作點IB、IC及UCE;(2)畫出微變等效電路;(3)輸入電阻ri、r0及Au。RB1+UCCRCC1C2RB2CERE2RLuiuoRE1++
返回【解】RB1+UCCRCRB2RE2RE1直流通路如圖所示。返回后一頁前一頁(2)微變等效電路如圖rbeRCRLRE1++
返回后一頁前一頁7.4共集電極放大電路后一頁前一頁RB+UCCC1C2RERLuiuo++––++返回又稱:射極輸出器求Q點:RB+UCCRE直流通路7.4.1靜態(tài)分析:后一頁前一頁返回RB+UCCC1C2RERLu
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