电工与电子技术基础第六章课件.ppt
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- 电工 电子技术 基础 第六 课件
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1、第6章第六章1.熟悉晶体管的内部结构、特性及图形符号和类型。2.掌握晶体管放大电路的组成、工作原理。3.掌握晶体管放大电路静态工作点的分析及求解方法。4.掌握晶体管稳压电路的结成及工作原理。5.掌握功率放大电路的基本工作原理及克服交越失真的方法。6.了解集成运放的主要参数及应用。1.会正确使用示波器和信号发生器等常用仪器。2.能使用万用表来正确检测晶体管的引脚、类型及好坏判断。3.学会晶体管放大电路的安装及调试。4.会安装和调试集成电路功放电路。5.学会查手册或上网查找常见晶体管及集成电路的主要参数。一、晶体管的结构、图形符号和类型二、晶体管的电流放大作用第六章三、晶体管的特性曲线四、晶体管的
2、主要参数五、晶体管的识别和简单测试一、放大电路的作用及分类二、共发射极基本放大电路一、零点漂移二、差分放大电路一、直流通路和交流通路二、近似估算法三、图解分析法四、静态工作点的稳定五、多级放大电路一、晶体管串联稳压电路第六章二、功率放大电路一、集成运算放大器的组成和符号二、集成运算放大器的应用一、判断题二、选择题三、填空题四、问答题五、计算题一、实验目的二、实验器材三、实验元器件(见实验表6-1)四、实验电路(见实验图6-1)五、实验内容和步骤第六章六、实验报告一、晶体管的结构、图形符号和类型1.结构和符号图6-1晶体管的结构和图形符号a)NPN型b)PNP型1)晶体管的基区做得非常薄(约几到
3、几十微米)。2)发射区掺入杂质的浓度远大于基区掺入杂质的浓度。一、晶体管的结构、图形符号和类型图6-2常见的晶体管外形a)小功率管b)中功率管c)大功率管2.类型1)按国家标准规定,国产晶体管的型号由五个部分组成,每部分的意义详见附录B。2)晶体管的种类很多,通常按以下几个方面进行分类,见表6-1。一、晶体管的结构、图形符号和类型表6-1晶体管种类分类方法种类应用按材料分硅管热稳定性好,常用的晶体管锗管反向电流大,受温度影响大,热稳定性差一、晶体管的结构、图形符号和类型表6-2常见的几种场效应晶体管的实物图、特点及图形符号名称实物图特点及应用电路图形符号结型场效应晶体管结型场效应晶体管是电压控
4、制器件,具有电压放大作用,在共源极电路中,漏极电流受栅源电压的控制绝缘栅型场效应晶体管绝缘栅型场效应晶体管是一种栅极与漏极完全绝缘的场效应晶体管,其输入电阻在1以上。它也分为N沟道和P沟道两大类,每一类又分增强型和耗尽型两种一、晶体管的结构、图形符号和类型表6-3晶体管与场效应晶体管的区别晶体管场效应晶体管导电机构即用多子,又用少子只用多子导电方式载流子浓度扩散及电场漂移电场漂移控制方式电流控制电压控制类型PNP、NPNP沟道、N沟道放大参数=50100或更大=16ms抗辐射能力1111噪声较大小热稳定性差好制造工艺较复杂简单,成本低,便于集成化应用电路极与极一般不可倒置使用有的型号D、S极可
5、倒置使用二、晶体管的电流放大作用1.晶体管的工作电压图6-3晶体管放大电路的工作电压及连接a)NPN型晶体管的连接b)PNP型晶体管的连接二、晶体管的电流放大作用图6-晶体管电流测量电路2.晶体管各电极的电流分配关系二、晶体管的电流放大作用表6-晶体管各极电流的测量数据1234567A050100150300450600mA00111035650185029304020mA00111536665188029754080二、晶体管的电流放大作用(1)直流电流分配关系(2)电流放大作用图6-5晶体管特性测试电路三、晶体管的特性曲线1.输入特性曲线图6-6晶体管的输入特性曲线三、晶体管的特性曲线2.
6、输出特性曲线图6-7晶体管的输出特性曲线三、晶体管的特性曲线图6-8晶体管输出特性曲线的三个工作区(1)饱和区即输出特性曲线起始部分左边的区域。(2)截止区即I=0这条曲线以下的区域。三、晶体管的特性曲线(3)放大区即输出特性曲线中间的平坦区域。三、晶体管的特性曲线表6-5晶体管三种工作状态及其特点工作状态截止放大饱和偏置情况发射结、集电结均反偏发射结正偏,集电结反偏发射结、集电结均正偏集电极电流0=/、间压降=-03V(硅管)01V(锗管)、间等效电阻很大,相当于断路可变很小,相当于短路应用范围数字电路放大电路数字电路四、晶体管的主要参数表6-6晶体管的主要参数名称符号含义注释电流放大系数集
7、电极电流与基极电流的比值对于性能良好的晶体管,和近似相等,由于易于测量,因此常用代替,且都用表示穿透电流ICEO基极开路(=0)时,集电极与发射极之间的反向电流随温度升高而增大,由于硅管的比锗管小得多,因此硅管的热稳定性比锗管好四、晶体管的主要参数表6-6晶体管的主要参数四、晶体管的主要参数1.晶体管工作在饱和区时,其电流放大系数是否与其工作在放大区时相同?2.晶体管在饱和状态、放大状态、截止状态中各有什么特点?五、晶体管的识别和简单测试1.根据引脚排列识别五、晶体管的识别和简单测试表6-7常见晶体管的引脚排列方式五、晶体管的识别和简单测试2.晶体管的测试(1)使用万用表判别晶体管的极性对不知
8、道型号和引脚极性的晶体管,可利用万用表通过测试各极间的电阻来判断管型和引脚极性,具体测试方法见表6-8。五、晶体管的识别和简单测试五、晶体管的识别和简单测试(2)晶体管性能的测试晶体管的I和值的估测方法见表6-9。五、晶体管的识别和简单测试表6-9用万用表估测晶体管的和值项目测试方法说明的估测测量晶体管集电极、发射极间的电阻,若为NPN型管黑表笔接C极,红表笔接E极,若电阻太小(即指针偏转幅度较大),说明大,反之小。若为PNP型管,将两表笔的极性反过来,即红表笔接C极,黑表笔接E极五、晶体管的识别和简单测试(3)晶体管PN结好坏的判断由于晶体管内部是由两个PN结组成的,所以可以通过用万用表测量
9、极间电阻的方法检查PN结的好坏。1.使用万用表测试晶体管9014或9015的好坏,并判断各引脚排列。2.使用万用表判别晶体管的类型和电极排列。一、放大电路的作用及分类1.放大电路的作用2.放大电路的分类一、放大电路的作用及分类表6-10放大电路的分类分类方法种类特点及应用按信号频率分直流放大电路用于直流信号和变化缓慢信号放大,集成电路中采用直流放大器低频放大电路用于低频信号放大中频放大电路用于中频信号放大高频放大电路用于高频信号放大按信号大小分小信号放大电路位于多级放大电路前级,专门用于小信号放大大信号放大电路位于多级放大电路后级,如功率放大器,专门用于大信号的放大一、放大电路的作用及分类表6
10、-10放大电路的分类按晶体管连接方式分共发射极放大电路具有电流和电压放大能力,是唯一能够同时放大电流和电压的放大器共基极放大电路只有电流放大能力,没有电压放大能力,又称为射极输出器,或称为射极跟随器共集电极放大电路只有电压放大能力,没有电流放大能力,用于高频放大电路按元器件集约化程度分分立元器件放大电路由单个分立元器件组成的电子电路集成电路放大电路将电子元器件和连接导线按电子电路的连接方法,集中制作在一小块晶片上的电子器件二、共发射极基本放大电路1.电路组成图6-9共发射极放大电路a)双电源供电b)单电源供电c)习惯画法二、共发射极基本放大电路表6-11放大电路中各元器件的名称及作用元件名称作
11、用V晶体管放大电路的核心器件,起电流放大作用RB基极偏置电路又称为偏流电阻,电源给晶体管提供一个合适基极电流(又称为偏流),使晶体管有合适的工作状态,保证晶体管工作在放大状态,一般取几十千欧到几百千欧RC集电极电阻又称为集电极负载电阻,把晶体管集电极电流的变化转变为集电极电压的变化,实现电路的电压放大。一般为几千欧到十几千欧二、共发射极基本放大电路表6-11放大电路中各元器件的名称及作用C1、C2耦合电容又称为隔直电容,分别接于放大电路的输入端和输出端,在电路中起隔直流、通交流的作用。它既可以将信号源与放大电路,放大电路与负载之间的直流通路隔开,又能让交流信号顺利通过。、一般为十几微法到几十微
12、法的有极性电解电容,使用时应注意极性VCC电源放大电路的电源,为放大电路提供能源,并保证发射结处于正向偏、集电结处于反向偏置,使晶体管工作于放大区二、共发射极基本放大电路2.电压、电流符号和正方向的规定二、共发射极基本放大电路表6-12晶体管各极电压、电流符号的规定二、共发射极基本放大电路3.静态工作点设置(1)静态工作点在放大电路没有输入信号(ui=0)时,放大电路的工作状态称为静态。图6-10静态工作点的表示a)输入特性曲线上的Q点b)输出特性曲线上的Q点二、共发射极基本放大电路(2)静态工作点的作用设置放大电路静态工作点的目的是给晶体管的发射结预先加上一适当的正向电压,即预先给基极提供一
13、定的偏流,以保证在输入信号的整个变化周期中,放大电路都工作在放大状态,避免信号在放大过程中产生失真。4.工作原理(1)静态工作情况输入信号ui=0时,输出信号uo=0,这时在直流电源电压V作用下通过R产生IBQ,经晶体管的电流放大,转换为ICQ,ICQ通过RC在极和极间产生了UCEQ。(2)动态工作情况二、共发射极基本放大电路图6-11放大电路的电压、电流波形a)基极-发射极间电压b)输入波形c)基极极电流d)集电极电流e)输出波形f)集电极-发射极间电压二、共发射极基本放大电路1.晶体管有三个极,除共发射极放大电路外,晶体管是否还有其他类型放大电路?2.放大电路中静态工作点的作用是什么?如何
14、选取最理想的静态工作点?3.稳定静态工作点的方法有哪些?二、差分放大电路1.差分放大电路的组成图6-12典型的差分放大电路二、差分放大电路2.抑制零漂的原理一、直流通路和交流通路1.直流通路图6-13共发射极放大电路的直流通路和交流通路a)放大电路b)直流通路c)交流通路2.交流通路二、近似估算法1.估算静态工作点图6-14静态工作点的估算二、近似估算法2.估算放大器的输入电阻、输出电阻和电压放大倍数(1)晶体管的输入电阻rbe在晶体管的输入端(,端)接上输入电压ui时,就会引起相应的电流变化。图6-15输入和输出电阻a)输入电路等效b)输出电路等效(2)估算放大电路的输入电阻二、近似估算法(
15、3)估算放大电路的输出电阻从放大电路的输出端看进去(不包括外接负载电阻)的交流等效电阻,称为放大电路的输出电阻,用Ro表示。(4)估算电压放大倍数三、图解分析法1.作直流负载线求静态工作点图6-16用图解法求静态工作点a)放大电路b)直流负载线2.动态分析三、图解分析法图6-17图解法分析和的波形3.工作点对输出波形的影响四、静态工作点的稳定1.温度对静态工作点的影响图6-18温度对静态工作点的影响a)25时静态工作点b)50时静态工作点上移2.分压式偏置电路四、静态工作点的稳定图6-19分压式偏置电路四、静态工作点的稳定图6-20反馈放大电路结构框图五、多级放大电路1.多级放大电路的组成图6
16、-21多级放大电路组成框图2.级间耦合方式)必须保证放大电路各级有合适的静态工作点。)必须保证被放大的信号顺利地由前级传送到后级。五、多级放大电路表6-13各种耦合方式电路及特点五、多级放大电路1)抑制电干扰2)放大性能稍差表6-13各种耦合方式电路及特点五、多级放大电路图6-22光耦合器a)外形b)电路3.多级放大电路的估算(1)估算多级电压放大倍数Au(2)估算多级放大电路的输入电阻Ri和输出电阻Ro多级放大器的输入电阻Ri为从第一级放大器的输入端“看进去”的等效电阻。一、晶体管串联稳压电路1.电路组成图6-23晶体管串联稳压电路一、晶体管串联稳压电路(1)取样电路取样电路由R1、R2和R
17、P连接成的电阻分压电路组成。(2)基准电压电路限流电阻R3与稳压二极管VZ组成基准电压电路。(3)比较放大电路晶体管V2组成比较放大电路,R4是它的集电极负载电阻。(4)调整管V1是调整管,其工作于线性放大区。2.稳压原理图6-24计算机电源一、晶体管串联稳压电路1)主电路:包括输入滤波、整流滤波、逆变、输出整流滤波。2)控制与保护电路。3)检测与显示电路:除了提供保护电路所需要的各种参数外,还提供显示数据。4)辅助电源。图6-25开关型稳压电源的组成框图二、功率放大电路1.对功率放大器的基本要求1)具有足够大的输出功率。2)转换效率要高。3)非线性失真要小。4)功放管要有良好的散热装置,且加
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