《电工与电子技术基础》课件.ppt

1、中等职业学校教学用书（电子技术专业）中等职业学校教学用书（电子技术专业）任课教师：李凤琴任课教师：李凤琴 李鹏李鹏1.三极管的结构与电路符号三极管的结构与电路符号NPN集电结发射结集电区基区发射区bcePNP集电结发射结集电区基区发射区bceNPN型PNP型(a)VcbeVcbePNP型NPN型(b)(2)电路符号电路符号符号中的箭头方向表示发射结正向偏符号中的箭头方向表示发射结正向偏置时的电流方向置时的电流方向。2.三极管的分类三极管的分类小功率管塑封管硅铜塑封三极管 常见三极管的外形结构如图示。RbUBBIEIBICUCCRc(a)VRbUBBIEIBICUCCRc(b)V(1)三极管各极

2、之间的电流分配关系三极管各极之间的电流分配关系 IE=IC+IB 且 IEIC IB2.电流分配与放大电流分配与放大(3)三极管交流放大系数三极管交流放大系数当IB有微小变化时，IC即有较大的变化。例如，当IB由10A变到20A时，集电极电流IC则由1.04mA变为2.03mA。这时基极电流IB的变化量为:IB=0.02-0.01=0.01mA 而集电极电流的变化量为:IC=2.03-1.04=0.99 mA(2)三极管三极管直流电流放大系数直流电流放大系数基极电流IB增大时,集电极电流IC也随之增大。将IC与IB的比值叫做三极管的直流电流放大系数直流电流放大系数，用表示，即 或 IC=IB

3、它体现了三极管的电流放大能力它体现了三极管的电流放大能力。BCII 这种用基极电流的微小变化来使集电极电流作较大变化的控制作用，就叫做三极管的电流放大作用。我们把集电极电流变化量IC和基极电流变化量IB的比值，叫做三极管交流放大系数三极管交流放大系数,用表示,即 =IC /IB在工程计算时可认为 。三极管的输入特性曲线表示iB与uBE的关系,如图示。250204060801000.20.40.60.8 uBE/ViB/AuCE0uCE1 V(a)1)当uCE时 从输入端看进去,相当于两个结并联且正向偏置,此时的特性曲线类似于二极管的正向伏安特性曲线。2)当uCE1时 从图中可见,uCE的曲线比

4、uCEV时的曲线稍向右移。2.输出特性曲输出特性曲线线输出特性曲线如图示,该曲线是指当iB一定时,输出回路中的iC与与uCE之间的关系之间的关系曲线。固定一个iB值，可得到一条输出特性曲线，改变iB值，可得到一族输出特性曲线。在输出特性曲线上可划分三个区：放大区、放大区、截止区、饱和区截止区、饱和区。（1）放大区）放大区：当uCE1V以后，三极管的iC与iB成正比而与uCE关系不大。所以输出特性曲线几乎与横轴平行，当iB一定时，iC的值基本不随uCE变化，具有恒流特性。这个区域的工作特点是发射结正向偏置，发射结正向偏置，集电结反向偏置集电结反向偏置，iCiB。在这一区域的三极管具有三极管具有放

5、大作用放大作用，故称为放大区。（2）截止区：）截止区：当iB=0时，iC=ICEO，穿透电流穿透电流CEO很小，输出特性曲线是一条几乎与横轴重合的直线。（3）饱和区：）饱和区：当uCEuBE时，iC与iB不成比例，iC随uCE的增大而迅速上升，这一区域称为饱和区，uCE=uBE称为临界饱和临界饱和。1.电流放大系数电流放大系数三极管的参数是表征管子性能和正确使用及合理选择三极管的依据。2.极间反向电流极间反向电流3.极限参数极限参数(1)击穿电压击穿电压 U(BR)CBO 指发射极开路时，集电极基极间的 反向击穿电压。U(BR)CEO指基极开路时，集电极发射极间的 反向击穿电压。U(BR)CE

6、OU(BR)CBO。U(BR)EBO指集电极开路时，发射极基极间的 反向击穿电压。普通晶体管该电压值比较小，只有几伏。1.放大器的三种组态放大器的三种组态 共发射极、共集电极和共基极放大器。becuiuobecuiuo(a)(b)becuiuo(c)放大电路中三极管的三种连接方法(a)共发射极电路;(b)共集电极电路;(c)共基极电路(1)共发射极放大电路共发射极放大电路信号由基极输入、集电极输出，发射极为公共端。+_+_+VCCuSu0ui+_RSRB1RB2RERCC1C2CEVRL+VCCRBRERLRSC2C1+_+_u0uSui+_+(2)共集电极放大电路共集电极放大电路信号由基极输

7、入、发射极输出，集电极为公共端。+_+_uSRSuiC1C2C3RERLRB2RB1RC+_u0+VCC+(3)共基极放大电路共基极放大电路信号由发射极输入、集电极输出，基极为公共端。2.放大电路的组成原则放大电路的组成原则(1)直流电源VCC 通过电阻RB 1、RB2、RC、RE 提供三极管合适的静态偏置，保证保证J JE E正偏、正偏、J JC C反偏反偏。(2)输入回路应保证输入信号输入信号ui能送到三极管能送到三极管BE结结两端两端，产生变化的产生变化的ib。(3)输出回路应使放大后的使放大后的iC尽可能多的送到负载尽可能多的送到负载 RL上，减小其它支路的分流。(4)设置合理的静态工

8、作点合理的静态工作点，即在没有外加信号时，三极管 不仅处于放大状态，而且有一个合适的工作电压和电流。iouUUA|Ui 和和Uo 分别是输入和输出电分别是输入和输出电压的有效值。压的有效值。ioiIIA|Ii 和和Io 分别是输入和输出电分别是输入和输出电流流的有效值。的有效值。Gu=20lgAu(db)Gi=20lgAi(db)iuioPAAPPA|GP=20lgAP(db)Pi 和和Po 分别是输入和输分别是输入和输出出平均功率平均功率。由交流通路可知 uceicRL 其中 RL RcRL 在BjT的输出特性曲线上，作一条过Q点且斜率为1/RL的直线MN，称为交流负载线，如图示。交流负载线

9、用于电路动态图解分析。其中其中：EQbbbeImVrr26)1(rbb=300beLCurRRA)/(a.电压放大倍数电压放大倍数b.输入电阻输入电阻RiRB1/RB2/rbec.输出电阻输出电阻R0RC例例1.图示分压偏置共射放大器,RB1=75k,RB2=18k,RC=4K、RE1k、RL4k、VCC9V，三极管为硅管100，(1)画直流通路、交流通路和微变等效电路;(2)求静态工作点Q；(3)求电路的Au，Ri，Ro。IBQICQIEQUCEQ解解:(1)直流通路、交流通路和微变等效电路(2)静态工作点UBQ=VVRRRCCBBB74.19187518212IEQ=mARUUEBEQBQ

10、04.117.074.1IBQ=mAIEQ0104.0100104.11ICQ=IEQIBQ=1.040.0104=1.0296mAUCEQVCCRCICQREIEQ=941.029611.04=3.84V(3)计算Au，Ri，Ro 7183.24/4100)/(beLCurRRAkImVrrEQbbbe83.2282504.126)1001(30026)1(输入电阻RiRB1/RB2/rbe75/18/2.83=2.37k输出电阻R0RC=4k电压放大倍数1.1.既有电压放大又有电流放大，输出电压既有电压放大又有电流放大，输出电压与输入电压反相；与输入电压反相；2.2.输入电阻大小适中，一般

11、为输入电阻大小适中，一般为k；3.3.输出电阻大小也适中，一般为几输出电阻大小也适中，一般为几k；4.4.共射放大器常用于电压信号的放大。共射放大器常用于电压信号的放大。.直流通路与静态工作点直流通路与静态工作点IBQ=EBBEQCCRRUV)1(ICQ=IBQIEQ=(1+)IBQUCEQVCCREIEQ(1)直流通路直流通路方法:电容开路(2)静态工作点计算静态工作点计算1)电压放大倍数：电压放大倍数：)/)(1()/)(1(LEbeLEuRRrRRA2)输入电阻输入电阻：RiRB/rbe+(1+)(RE/RL)rbe+(1+)(RE/RL)（高）3)输出电阻输出电阻：其中：EQbbbeI

12、mVrr26)1(一般满足：Au1R0RE/1/BSbeRRr1/BSbeRRr(低)(2)性能指标的计算性能指标的计算1特点 由上面分析可知，射极输出器的特点是：电压放大倍数小于1（无电压放大）；具有一定的电流放大能力（Ai）和功率放大能力；输出与输入同相；输入电阻高；输出电阻低。2应用 射极输出器应用在实际电路中，显然不是为了提高整个电路的电压放大能力，真正目的是为了提高或改善原有电路的其他性能，与此同时保持原电路的电压放大倍数和输入、输出之间的相位关系。它主要有以下两方面用途。（1）甲类）甲类iCCBEuitoiCICQ定义三极管集电极定义三极管集电极电流导通角电流导通角为为2360或或

13、180(电压放大器）电压放大器）1.功率放大器的分类功率放大器的分类（2）乙类）乙类iCCBEuitiCICQ=0定义此时三极管集电极定义此时三极管集电极电流导通角电流导通角为为2180或或90（低频功放）（低频功放）（3）甲乙类）甲乙类iCCBEui此时三极管集电极此时三极管集电极电流导通角电流导通角为为180 360或或 90 180（低频功放）（低频功放）tiCo（4）丙类）丙类iCCBEui此时三极管集电极此时三极管集电极电流导通角电流导通角为为180或或90（高频功放）（高频功放）tiC0（1）输出功率要足够大）输出功率要足够大 一般用在多级放大器的输出级。（2）效率要高）效率要高

14、放大器实质上是一个能量转换器,它是将电源供给的直流能量转换成交流信号的能量输送给负载,因此,要求转换效率高。为定量反映放大电路效率的高低,引入参数,它的定义为%100EoPP式中,Po为信号输出功率,PE是直流电源向电路提供的功率。2.功率放大器的特点功率放大器的特点(1)最大不失真输出功率最大不失真输出功率P0max设输出电压为 u0Ucmsint电流为 i0Icmsint 则P0 1/2 UcmIcmLcmLcmRIRU22212最大不失真输出电压幅度:UCM=VCCUCES其中UCES为三极管的饱和压降，当UCES 2VCC最大允许集电极电流ICM VCC/RL集电极最大允许损耗功率PC

15、M PCm1 0.2P0max克服交越失真克服交越失真单电源、输出端接大电容的甲乙类互补对称功率放大器单电源、输出端接大电容的甲乙类互补对称功率放大器UEQ=1/2VCC1.电路图电路图:2.OTL功率放大器的主要技术参数功率放大器的主要技术参数接入大电容起到一个负电源作用,因此OCL电路的参数与OCL区别只是将公式中的VCC换成 VCC/2。以上电路缺点输出电压的最大幅度只有VCC/2。并且实际输出电压的正向峰值达不到VCC2。因为随UARC1的电流VT1管压降UCE（不能进入饱和状态）输出正向幅度解决方法引入带自举的功放电路，即接入较大容量电容C1（其直流电压可认为不变）例例1.已知乙类互

16、补对称功放VCCVEE24V、RL8，试估算：(1)该电路最大输出功率P0max；(2)最大管耗Pcm1；(3)说明该功放电路对功率管的要求。解（1）36W (2)Pcm10.2P0max0.236=7.2W (3)a)选择功率管时为保证管子不被烧坏，要求管子集电极 最大允许损耗功率 PCM PCm1 0.2P0max=7.2W,b)处于截止状态的管子，其集射反向击穿电压 U(BR)CEO 2VCC=48V c)功率管最大允许集电极电流ICM VCC/RL=3ALCCRVP220max实验电路如图示。各元器件的参数为：RRPl00k、RB110k、RB210k、RC3k、RL3k、RElk、C1C210pF、GE100F、三极管V为3DG6、cclV。