模擬電路與項(xiàng)目訓(xùn)練 課件 項(xiàng)目2 模擬光耦電路的分析與制作

《模擬電路分析與實(shí)踐》-系列微課三極管的結(jié)構(gòu)和分類目錄三極管的結(jié)構(gòu)與符號(hào)01三極管的分類02三極管的結(jié)構(gòu)與符號(hào)NNP發(fā)射極E基極B集電極C發(fā)射結(jié)集電結(jié)—

基區(qū)—發(fā)射區(qū)—集電區(qū)NPN型PPNEBCPNP型ECBECB箭頭方向表示：發(fā)射結(jié)正向偏置時(shí)的發(fā)射極電流的實(shí)際方向。1、晶體三極管的結(jié)構(gòu)與符號(hào)晶體管有3個(gè)導(dǎo)電區(qū):發(fā)射區(qū)——發(fā)射載流子的區(qū)域;基區(qū)——控制載流子傳輸?shù)膮^(qū)域;集電區(qū)——收集載流子的區(qū)域。3個(gè)電極：發(fā)射極e、基極b、集電極c2個(gè)PN結(jié)：be區(qū)交界面－－發(fā)射結(jié)cb區(qū)交界面－－集電結(jié)2、組成三極管的結(jié)構(gòu)與符號(hào)NNP發(fā)射極E基極B集電極C發(fā)射結(jié)集電結(jié)—

基區(qū)—發(fā)射區(qū)—集電區(qū)3、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)三極管的結(jié)構(gòu)與符號(hào)基極BNNP發(fā)射極E集電極C3)集電結(jié)面積大基區(qū)：較薄，摻雜濃度低發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高集電區(qū)：面積較大1)發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度高2)基區(qū)雜質(zhì)濃度低、很薄分類三極管的分類按材料分硅三極管鍺三極管按結(jié)構(gòu)分點(diǎn)接觸型面接觸型平面型砷化鎵三極管按工作頻率分低頻管按用途分放大管開(kāi)關(guān)管高頻管按功率分大功率管中功率管小功率管按封裝形式分塑封金屬封謝謝《模擬電路分析與實(shí)踐》-系列微課《模擬電路分析與實(shí)踐》-系列微課三極管電流分配關(guān)系和電流放大作用目錄三極管的電流分配關(guān)系01三極管的電流放大作用02三極管的三種工作狀態(tài)03三極管的電流分配關(guān)系共發(fā)射極電路基極偏置電阻

基極偏置電源

集電極回路基極回路集電極電阻

集電極電源

三極管的電流分配關(guān)系

改變可變電阻RB的阻值，使基極電流IB為不同的值，測(cè)出相應(yīng)的集電極電流IC和發(fā)射極電流IE。IB/mA00.020.040.060.080.10IC/mA0.0010.701.502.303.103.95IE/mA0.0010.721.542.363.184.05（1）結(jié)論三極管的電流分配關(guān)系（2）IB/mA00.040.060.080.10IC/mA0.0011.502.303.103.95IE/mA0.0011.542.363.184.050.020.700.72共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)

IB/mA00.020.040.060.080.10IC/mA0.0010.701.502.303.103.95IE/mA0.0010.721.542.363.184.05共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)

要使NPN三極管能起正常的放大作用，發(fā)射結(jié)必須加正向偏置，集電結(jié)必須加反向偏置。三極管的電流分配關(guān)系（3）三極管的電流分配關(guān)系當(dāng)IB有微小變化的時(shí)候，能引起IC較大的變化，這就是三極管實(shí)現(xiàn)放大作用的實(shí)質(zhì)，通過(guò)改變基極電流的大小，達(dá)到控制IC的目的。三極管的三種工作狀態(tài)

三極管放大的內(nèi)部條件基區(qū)：較薄，摻雜濃度低集電區(qū)：面積較大發(fā)射區(qū)：摻雜濃度最高三極管的三種工作狀態(tài)

三極管放大的外部條件：發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏。VC>VB>VEBECIBIEICBECIBIEICVE>VB>VC三極管的三種工作狀態(tài)三極管飽和導(dǎo)通條件：發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)正偏（或零偏）BECIBIEICVB>VCVB>VEUCES

0.3V三極管的三種工作狀態(tài)

三極管截止條件：發(fā)射結(jié)反偏（或零偏）、集電結(jié)反偏BECIBIEICVB<VCVB<VE三極管電流分配關(guān)系例：測(cè)量三極管三個(gè)電極對(duì)地電位如圖所示，試判斷三極管的工作狀態(tài)。

放大截止飽和謝謝《模擬電路分析與實(shí)踐》-系列微課《模擬電路分析與實(shí)踐》-系列微課三極管的特性曲線和主要參數(shù)目錄共射極接法的輸入特性01共射極接法的輸出特性02三極管的主要參數(shù)03共射極接法的輸入特性RCVCCiBIERB+uBE

+uCE

VBBCEBiC+

+

導(dǎo)通電壓UBE（on）Si管:

0.6

0.8VGe管:

0.2

0.3V取0.7V取0.2V

輸入特性曲線O輸入回路輸出回路與二極管特性相似共射極接法的輸出特性三極管的輸出特性iC

/mAuCE

/VO24684321IB=020μA40μA60μA80μA100μA1、飽和區(qū)發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)正偏。三極管失去了基極電流對(duì)集電極電流的控制作用，這時(shí)，iC與iB無(wú)關(guān)，iC≠βiB。此時(shí)所對(duì)應(yīng)的uCE的值稱為飽和壓降uCES（硅管飽和壓降uCES

為0.3V，鍺管0.1V）。共射極接法的輸出特性2、放大區(qū)發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏。iB>0以上，uCE>1V以右曲線平坦區(qū)，iC隨著iB的變化而變化，iC＝βiB，iC幾乎與uCE而無(wú)關(guān)。共射極接法的輸出特性3、截止區(qū)三極管的發(fā)射結(jié)小于它的死區(qū)電壓或反偏、集電結(jié)反偏iB=0時(shí),iC＝0，集電極與發(fā)射極之間相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)狀態(tài).共射極接法的輸出特性在實(shí)際分析中，常把以上三種不同的工作區(qū)域又稱為三種工作狀態(tài)：放大狀態(tài)飽和狀態(tài)截止?fàn)顟B(tài)共射極接法的輸出特性例題：測(cè)得工作在放大狀態(tài)中晶體管三個(gè)電極電位：V1=3.5V，V2=2.8V，V3=12V，試判斷管型、各電極及所用材料。共射極接法的輸出特性ECB三極管的主要參數(shù)三極管主要參數(shù)

1）電流放大系數(shù)－－表征三極管放大能力

（2）共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)β在放大區(qū)中間，β＝β2）極限參數(shù)

（3）集電極最大允許功率損耗PCM。當(dāng)三極管工作時(shí)，管子兩端電壓為UCE，集電極電流為IC，因此集電極損耗的功率為（1）

集電極最大允許電流ICM，當(dāng)IC＞ICM管子的β下降（2）UBR(CEO)——B開(kāi)路時(shí)，C-E間的反向擊穿電壓。（1）共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)β三極管的安全工作區(qū)

iC＜ICM

uＣE＜UBR(CEO)

PC＜PCM三極管的主要參數(shù)謝謝《模擬電路分析與實(shí)踐》-系列微課三極管的三種組態(tài)《模擬電路分析與實(shí)踐》-系列微課目錄組態(tài)的概述01組態(tài)的舉例02組態(tài)的概述共發(fā)射極

什么是三極管的組態(tài)？UiUoUiUiUoUobbbccceee共集電極共基極三極管對(duì)信號(hào)實(shí)現(xiàn)放大作用時(shí)在電路中的三種不同的連接方式，即為三種組態(tài)。組態(tài)的舉例

共集電極組態(tài)UiUobceRLRcRbC1C2UiUobceRLReC1C2+VCCRb

共發(fā)射極組態(tài)例1例2+VCC交流情況怎么處理？謝謝《模擬電路分析與實(shí)踐》-系列微課共射放大電路的組成《模擬電路分析與實(shí)踐》-系列微課目錄電路基本組成及各元件作用01電路的符號(hào)規(guī)定02電路基本組成及各元件作用

發(fā)射結(jié)正偏UiUobceRLRcRbC1C2VBBVCC

，集電結(jié)反偏。

放大使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)靜態(tài)IB和UBE。VCC電源為電路提供能量,并使集電結(jié)反偏;RC電阻將變化的電流轉(zhuǎn)化為變化的電壓。

共射放大電路

條件：UiUobceRLRcRbC1C2VBBVCCUiUobceRLRbC1C2+VCCRc電路基本組成及各元件作用UiUobceRLRbC1C2+VCCRc共射放大電路的習(xí)慣畫(huà)法耦合電容：電解電容，有極性，大小為1uF~47uF電容隔直通交：隔離輸入、輸出與電路直流的聯(lián)系，同時(shí)能使信號(hào)順利輸入輸出。電路基本組成及各元件作用電路符號(hào)規(guī)定

t

IB0ibtiBtiB=+ib

IB

Ib

Ibm直流分量交流分量

IBib總變化量有效值最大值謝謝《模擬電路分析與實(shí)踐》-系列微課共射放大電路的靜態(tài)分析《模擬電路分析與實(shí)踐》-系列微課靜態(tài)分析目錄靜態(tài)分析概述01

共射放大電路的直流通路02靜態(tài)工作點(diǎn)的分析計(jì)算03靜態(tài)分析概述Ui=0UO=0

交流和直流分開(kāi)討論

什么是靜態(tài)分析呢？就是分析未加輸入信號(hào)時(shí)的工作狀態(tài)。靜態(tài)分析放大電路直流通路此時(shí)電路中只存在直流分量。共射放大電路UiUobceRLRbC1C2+VCCRc的直流通路=0畫(huà)直流通路原則:電容開(kāi)路電感短路

為什么？靜態(tài)工作點(diǎn)的分析計(jì)算bceRbRc共射放大電路直流通路+VCCIBIC靜態(tài)工作點(diǎn)的分析計(jì)算bceRbRc+VCCIBICQuBE/ViB/

AUBEQIBQuCE/ViC/mAQUCEQICQ靜態(tài)工作點(diǎn)的分析計(jì)算bceRbRc+VCC硅管=0.6～0.8V，取0.7VIBICQ≈鍺管UBEQ=0.1～0.3V，取0.3VUBEQIBQ靜態(tài)工作點(diǎn)的分析計(jì)算bceRbRc+VCCIBICQuBE/ViB/

AUBEQIBQuCE/ViC/mAQUCEQICQVCC斜率直流負(fù)載線靜態(tài)工作點(diǎn)的分析計(jì)算bceRbRc+VCCIBICUiC1Uo例如圖電路，已知VCC=12V,RB=300KΩ,RC=3KΩ,β=60。估算靜態(tài)工作點(diǎn)Q，可忽略UBEQ?！纸釩2謝謝《模擬電路分析與實(shí)踐》-系列微課《模擬電路分析與實(shí)踐》-系列微課共射放大電路的動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析目錄動(dòng)態(tài)分析概述01

放大電路主要性能指標(biāo)02

共射電路的動(dòng)態(tài)分析計(jì)算03動(dòng)態(tài)分析概述Ui=0UO放大電路直流通路靜態(tài)分析交流分量動(dòng)態(tài)分析直流分量交流通路就是分析加了輸入信號(hào)時(shí)的工作狀態(tài)。直流通路=0交流通路動(dòng)態(tài)分析概述UiUobceRLRbC1C2+VCCRc畫(huà)交流通路原則:電容短路直流電源短路UobceRLRbRcUi微變等效自行分析放大電路主要性能指標(biāo)UiUO有源線性四端網(wǎng)絡(luò)放大倍數(shù)輸入電阻輸出電阻1234rsUsiiRLiO電壓放大倍數(shù)電流放大倍數(shù)功率放大倍數(shù)

工程上常用分貝(dB)表示

電壓增益電流增益功率增益放大電路主要性能指標(biāo)UiUO有源線性四端網(wǎng)絡(luò)放大倍數(shù)輸入電阻輸出電阻1234rsUsiiRLiOriroUs共射電路的動(dòng)態(tài)性能分析計(jì)算放大倍數(shù)輸入電阻輸出電阻UiUobceRLRbC1C2+VCCRc共射放大電路實(shí)驗(yàn)法共射電路的動(dòng)態(tài)性能分析計(jì)算放大倍數(shù)輸入電阻輸出電阻UiUobceRLRbC1C2+VCCRc共射放大電路rsri=共射電路的動(dòng)態(tài)性能分析計(jì)算輸出電阻UiUobceRLRbC1C2+VCCRc共射放大電路roUsUocUoL=Uoc謝謝《模擬電路分析與實(shí)踐》-系列微課

分壓式共射偏置電路的分析《模擬電路分析與實(shí)踐》-系列微課目錄

分壓式共射電路靜態(tài)分析01

分壓式共射電路動(dòng)態(tài)分析02分壓式共射電路靜態(tài)分析UobceRLRbC1C2RcUi+VCCRb1Rb2ReI1I2IB選I2IB

I1

I2VB穩(wěn)定

UBE=VB-VETUBEICICVE分壓式=（5~10）

穩(wěn)定Q點(diǎn)IEIB分壓式共射電路靜態(tài)分析UobceRLRbC1C2RcUi+VCCRb1Rb2ReUCEQ=VCC-ICRC-IERe靜態(tài)分析VE=

VB-UBEQ分壓式共射電路動(dòng)態(tài)分析UoRLRbC1C2RcUi+VCCRb1Rb2ReUobceRLRcUiRb1Rb2ReiBiCuCE謝謝《模擬電路分析與實(shí)踐》-系列微課圖解分析法《模擬電路分析與實(shí)踐》-系列微課圖解分析法目錄靜態(tài)圖解法01動(dòng)態(tài)圖解法02失真圖解法03靜態(tài)圖解法QuBE/ViB/

AVCCVCC/RBUBEQIBQuCE/ViC/mAVCCVCC/RCUCEQICQUobceRLRbC1C2RcuBE=VCC

iBRBuCE=VCC

iC

RC+VCCUiQ動(dòng)態(tài)圖解法uiiBiCuCEuouo比ui幅度放大且相位相反RbC1C2RLRc+VCCiBuBEuiicibiCuCEuOibQQbeiBuBEiCRcuCE=VCC

iC

RCuCE=VCC

（ICQ

+ic）RCuCE=UCEQ

icRCuO=

icRCuCE=UCEQ

icRL'uO=

icRL'交流負(fù)載線失真圖解法uBE/ViBuCEiC

“Q”過(guò)低NPN管

頂部失真Q

引起截止失真IBQICQQtuBE/VuiiBtibiCticuCEtuce：

為截止失真PNP管：底部失真為截止失真失真圖解法uCEiCtiCtuCEICSV’CC“Q”過(guò)高NPN管

底部失真：

為飽和失真PNP管：頂部失真為飽和失真引起飽和失真截止失真和飽和失真統(tǒng)稱“非線性失真”Q謝謝《模擬電路分析與實(shí)踐》-系列微課共集電極電路和共基極電路《模擬電路分析與實(shí)踐》-系列微課共集共基目錄共集電極電路01共基極電路02三種組態(tài)電路比較03共集電極電路UobceRLRbC1C2Ui+VCCReIB靜態(tài)分析IBQ共集電極電路動(dòng)態(tài)分析+VCCUobceRLUiRbReUobceRLRbC1C2UiReI交流通路iBiCVE共集電極電路UobceRLRbC1C2Ui+VCCReIB電路特點(diǎn)輸出電阻小輸入電阻大2、電壓放大倍數(shù)≈1，略小于11、3、：放在多級(jí)放大器的輸入端，提高整個(gè)放大器的輸入電阻。放在多級(jí)放大器的輸出端，減小整個(gè)放大器的輸出電阻。放在兩級(jí)之間，起緩沖作用。電壓跟隨器射級(jí)輸出器共基極電路UoRLRb1C1UiReRb2CbC2+VCCRc靜態(tài)分析bceRc+VCCReRb1Rb2共基極電路UoRLRb1C1UiReIRb2CbC2+VCCRc動(dòng)態(tài)分析UoRLUiReRc三種組態(tài)電路比較電壓增益輸入電阻輸出電阻大大1高中低高低高相位反相同相同相謝謝《模擬電路分析與實(shí)踐》-系列微課多級(jí)放大電路及其頻率特性《模擬電路分析與實(shí)踐》-系列微課多級(jí)放大電路及其頻率特性目錄

多級(jí)放大電路耦合方式01

多級(jí)放大電路性能指標(biāo)02

多級(jí)放大電路頻率特性03多級(jí)放大電路耦合方式Ui