第一章基本放大电路-PPT课件.ppt
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1、33 MHz第一章第一章 基本放大电路基本放大电路第一节第一节 PN结结第二节第二节 半导体二极管半导体二极管第三节第三节 特殊二极管特殊二极管第四节第四节 半导体三极管半导体三极管第五节第五节 基本放大电路基本放大电路第六节第六节 微变等效电路分析法微变等效电路分析法第七节第七节 多级放大器及频率特性多级放大器及频率特性第八节第八节 共集电极放大电路共集电极放大电路第九节第九节 光耦合器光耦合器第十节第十节 互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路33 MHz本本 章章 要要 求求33 MHz学学 习习 方方 法法33 MHz第一节第一节 PN 结结一、半导体一、半导体1 1、半导体中的载流
2、子、半导体中的载流子共价健共价健 Si Si Si Si价电子价电子33 MHz2) 2) 半导体中的载流子半导体中的载流子 Si Si Si Si价电子价电子空穴空穴自由电子自由电子33 MHz33 MHz2、杂质半导体、杂质半导体本征半导体中掺入微量杂质本征半导体中掺入微量杂质 Si Si Si Sip+多多余余电电子子磷原子磷原子在常温下即可在常温下即可变为自由电子变为自由电子失去一个失去一个电子变为电子变为正离子正离子动画动画33 MHz Si Si Si SiB硼原子硼原子空穴空穴动画动画33 MHz二、二、PN结结1、PN结的形成结的形成多子的扩散运动多子的扩散运动内电场内电场少子
3、的漂移运动少子的漂移运动浓度差浓度差 扩散的结果使空间扩散的结果使空间电荷区变宽。电荷区变宽。空间电荷区也称空间电荷区也称 PN 结结 +动画动画形成空间电荷区形成空间电荷区33 MHz2、PN结的单向导电性结的单向导电性PN 结变窄结变窄 P接正、接正、N接负接负 外电场外电场IF内电场内电场PN+动画动画+33 MHz动画动画+ 内电场被加内电场被加强,少子漂移强,少子漂移加强,因少子加强,因少子很少,故形成很少,故形成很小的反向电很小的反向电流,即反向饱流,即反向饱和电流。和电流。33 MHzPN结具有单向导电性结具有单向导电性 正偏时,结电阻小,正向电流大正偏时,结电阻小,正向电流大导
4、通导通 反偏时,结电阻大,反向电流很小反偏时,结电阻大,反向电流很小截止截止33 MHz第二节第二节 半导体二极管半导体二极管一、二极管的结构一、二极管的结构33 MHz金属触丝金属触丝阳极引线阳极引线N型锗片型锗片阴极引线阴极引线外壳外壳( a ) 点接触型点接触型铝合金小球铝合金小球N型硅型硅阳极引线阳极引线PN结结金锑合金金锑合金底座底座阴极引线阴极引线( b ) 面接触型面接触型阴极阴极阳极阳极( c ) ) 符号符号D33 MHz二、二极管的伏安特性二、二极管的伏安特性反向击穿反向击穿电压电压U(BR)反向特性反向特性UIPN+PN+33 MHz三、二极管的主要参数三、二极管的主要参
5、数33 MHz33 MHz 定性分析:定性分析:判断二极管的工作状态判断二极管的工作状态导通导通截止截止 若二极管是理想的,若二极管是理想的,33 MHzt 动画动画1KR5V,EV, sin10itu33 MHzVVKKVKKVB5 . 115)525(510)218(2 VVKKVA115)10140(10 18k 2k 25k 5k 10k 140k 2AP133 MHz第三节第三节 特殊二极管特殊二极管UZIZIZM UZ IZ_+UIO一、稳压二极管一、稳压二极管33 MHzZZ ZIUr33 MHz 例例 13 图中通过稳压管的参图中通过稳压管的参数如图所示,为使管子不致烧数如图所
6、示,为使管子不致烧坏,限流电阻取值应为多少?坏,限流电阻取值应为多少?IZDZUS=+20VR UZ = 12V IZM = 18 mAIZ例例 13 的图的图 解解 KmAVIUURZMZS44. 018)1220(33 MHzUO = UZ IR = IO + IZUi UZ UO 基本不变基本不变 IRR IZ IR RLCRIIZUZIo+Uo +Ui +220V33 MHz二、光敏二极管二、光敏二极管三、发光二极三、发光二极管管33 MHz第四节第四节 半导体三极管半导体三极管NNPBECBECIBIEICBECIBIEIC33 MHz33 MHzEEBRBRC即即 VC VB VE
7、即即 VC VB VE33 MHz33 MHzBECNNPEBRBECIEIBEICEICBO33 MHzICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOBCCBOBCBOCBECEIIIIIIII CEOBCBOBC)(1 IIIII BC CEO III ,有,有忽略忽略33 MHz 即管子各电极电压与电流的关系曲线,是管子内即管子各电极电压与电流的关系曲线,是管子内部载流子运动的外部表现,反映了晶体管的性能,是部载流子运动的外部表现,反映了晶体管的性能,是分析放大电路的依据。分析放大电路的依据。 重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线
8、33 MHz图图119 共发射极电路共发射极电路输入回路输入回路输出回路输出回路ICEBmA AVUCEUBERBIBECV+33 MHz常数常数 CE)(BEBUUfIIB( A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1VO33 MHz常数常数 B)(CECIUfIO33 MHzIB=020 A40 A60 A80 A100 A36IC(mA )1234UCE(V)912O放大区放大区 。33 MHzO33 MHz 管型管型 工工 作作 状状 态态 饱和饱和 放大放大 截截 止止 UBE/V UCE/V UBE/V UBE/V 开始开始 截止截止 可靠可靠截止截止硅管硅管(NPN)
9、锗管锗管(PNP) 0.7 0.3 0.3 0.1 0.6 0.7 0.2 0.30.5 0.1 0 0.1晶体管结电压的典型值晶体管结电压的典型值33 MHz 例例 14在在 图图1-19中,已知中,已知EC=10V, EB=5V,RC=3K , RB=200K , =100,求求IB、IC,并验证晶体管是否处于放大状态。如果将并验证晶体管是否处于放大状态。如果将RB减小减小到到100 K ,晶体管是否处于放大状态。(设,晶体管是否处于放大状态。(设UBE=0.7V) 解解 发射结正偏,管子可能在放大或饱和状态。若放大,则有发射结正偏,管子可能在放大或饱和状态。若放大,则有AKVRUEIBB
10、EBB5 .21200)7 . 05(mAIIBC15. 2VRIEUCCCCE55. 3315. 210UCEUBE 集电结集电结反偏,管子工作反偏,管子工作在放大状态。在放大状态。如果如果RB减小到减小到100 K ,则,则AKVRUEIBBEBB43100)7 . 05(饱和时,集电极电流饱和时,集电极电流ICS为为mAREICCCS33. 33/10/临界饱和时基极电流临界饱和时基极电流IBS为为AmAIICSBS33100/33. 3/IBIBS,所以管子处于饱和状态。,所以管子处于饱和状态。33 MHz BCII_ BCII 33 MHzICBO A+EC AICEOIB=0+33
11、 MHz33 MHzICMU(BR)CEO安全工作区安全工作区ICUCEO33 MHz33 MHz第五节第五节 基本放大电路基本放大电路33 MHzOUiUAU33 MHzECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE33 MHzECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE33 MHz+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE33 MHzUBEIBICUCE无输入信号无输入信号(ui = 0)时时: uo = 0uBE
12、 = UBEuCE = UCE+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtO33 MHzICUCEOIBUBEO结论:结论:QIBUBEQUCEIC33 MHzUBEIB无输入信号无输入信号(ui = 0)时时: uo = 0uBE = UBEuCE = UCE? uCE = UCC iC RC uo 0uBE = UBE+ uiuCE = UCE+ uoIC+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO33 MHz+集电极电流集电极电流直流分量直流分量交流分量交流
13、分量动态分析动态分析iCtOiCtICOiCticO静态分析静态分析33 MHzuitOuotO33 MHz33 MHz33 MHz直流通路直流通路( IB 、 IC 、 UCE )对直流信号电容对直流信号电容 C 可看作开路(即将电容断开)可看作开路(即将电容断开)断开断开断开断开+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE33 MHzRBRCuiuORLRSes+ XC 0,C 可看作短可看作短路。忽略电源的内阻,路。忽略电源的内阻,电源的端电压恒定,电源的端电压恒定,直流电源对交流可看直流电源对交流可看作短路。作
14、短路。短路短路短路短路对地短路对地短路+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE33 MHz放大电路无信号输入(放大电路无信号输入(ui = 0)时的工作状态。)时的工作状态。估算法、图解法。估算法、图解法。各极电压电流的直流分量。各极电压电流的直流分量。放大电路的直流通路。放大电路的直流通路。 (1)静态工作点静态工作点Q:IB、IC、UCE 。静态分析:静态分析:确定放大电路的静态值。确定放大电路的静态值。33 MHz常常数数 B)(CECIUfIUCE = UCC ICRC +UCCRBRCT+UBEUCEICIBBCCBBECCBRURUUI33 MH
15、zBBECCBRUUI CtanR1 ICQUCEQCCCRUUCC常常数数 B)(CECIUfIUCE /VIC/mA直流负载线直流负载线Q由由IB确定的那确定的那条输出特性与条输出特性与直流负载线的直流负载线的交点就是交点就是Q点点O33 MHzBBECCB RUUI 所所以以BCCBRUI 根据电流放大作用根据电流放大作用CEOBC III BB II 当当UBE UCC时,时,+UCCRBRCT+UBEUCEICIB33 MHz图图1-31 1-31 放大器静态工作情况放大器静态工作情况例例 16图图1-31中,已知中,已知12V,k,300k,管子的,管子的37.5,估算放大器的静态
16、工作点。估算放大器的静态工作点。若将若将改为改为10k时,管子时,管子工作处在何种状态工作处在何种状态? 解:解:AKVRURUUIBCCBBECCB403001237 5 0 041 5CB .IImAmA(当当UBE UCC时时)33 MHz若将若将改为改为10k,集电极临界饱和电流为,集电极临界饱和电流为121 2101 2324037 5.CCCSCCSBSUVImARKImAIAA说明管子处于饱和状态说明管子处于饱和状态VKmAVRIUUCCCCCE645 . 112 集集-基间电压基间电压 UCB= UCE- UBE=6-0.7=5.3V 集电结集电结反偏,而发射结正偏,故管子在放
17、大状态。反偏,而发射结正偏,故管子在放大状态。33 MHz放大电路的动态分析放大电路的动态分析33 MHzQuCE/VttiB B/ AIBtiC C/mAICiB B/ AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC C/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuo33 MHz放大器动态工作情况放大器动态工作情况由输入特性求由输入特性求iB33 MHz动画动画Q2uoUCEQuCE/VttiC C/mAICiC C/mAuCE/VOOOQ133 MHz动画动画uiuotiB B/ AiB B/ AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC C/mAuCE/VOOUCE33 MH
18、z六、静态工作点的稳定六、静态工作点的稳定33 MHz 在固定偏置放大电路中,在固定偏置放大电路中,当温度升高时,当温度升高时,UBE 、 、 ICBO 。 上式表明,当上式表明,当UCC和和 RB一定时,一定时, IC与与 UBE、 以及以及 ICEO 有关有关,而这三个参数随温度而变化。,而这三个参数随温度而变化。CBOBBECCCEOBC)1( IRUUIII 温度升高时,温度升高时, IC将增加,使将增加,使Q点沿负载线上移。点沿负载线上移。33 MHziCuCEQQ 固定偏置电路的工作点固定偏置电路的工作点Q点是不稳定的,为此需要改进偏置电路。当温度升点是不稳定的,为此需要改进偏置电
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