1、第第 2 章章 三極管三極管晶體管的基本應晶體管的基本應用用引引 言言2.2.2 晶體管開關電路晶體管開關電路2.2.1 晶體管直流電路分析晶體管直流電路分析2.2.3 晶體管基本放大電路晶體管基本放大電路引引 言言基本思想基本思想 非線性電路經適當近似后可按線性電路對待，非線性電路經適當近似后可按線性電路對待，利用疊加定理，分別分析電路中的交、直流成分。利用疊加定理，分別分析電路中的交、直流成分。一、分析三極管電路的基本思想和方法一、分析三極管電路的基本思想和方法直流通路直流通路( (ui = 0) )為為靜態(tài)。靜態(tài)。 交流通路交流通路( (ui 0) )為為動態(tài)，動態(tài)，只考慮變化的電壓和電

2、流只考慮變化的電壓和電流畫交流通路原則：畫交流通路原則：1. 固定不變的電壓源都視為短路；固定不變的電壓源都視為短路；2. 固定不變的電流源都視為開路；固定不變的電流源都視為開路；3. 視電容對交流信號短路。視電容對交流信號短路。0j/1 C 第第 2 章章 基本方法基本方法圖解法：圖解法： 在輸入、輸出特性圖上畫交、直流負載線，在輸入、輸出特性圖上畫交、直流負載線， 求靜態(tài)工作點求靜態(tài)工作點“Q”，分析動態(tài)波形及失真等。，分析動態(tài)波形及失真等。解析法：解析法：根據(jù)發(fā)射結導通壓降估算根據(jù)發(fā)射結導通壓降估算“Q”。用小信號等效電路法分析計算電路動態(tài)參數(shù)。用小信號等效電路法分析計算電路動態(tài)參數(shù)。第

3、第 2 章章 二、電量的符號表示規(guī)則二、電量的符號表示規(guī)則A AA大寫大寫表示電量與時間無關表示電量與時間無關( (直流、平均值、有效值直流、平均值、有效值) )；A小寫小寫表示電量隨時間變化表示電量隨時間變化( (瞬時值瞬時值) )。大寫大寫表示直流量或總電量表示直流量或總電量( (總最大值，總瞬時值總最大值，總瞬時值) )；小寫小寫表示交流分量。表示交流分量?？偹矔r值總瞬時值直流量直流量交流瞬時值交流瞬時值beU交流有效值交流有效值直流量往往在下標中加注直流量往往在下標中加注QA 主要符號；主要符號； A 下標符號。下標符號。tuoBEuBEUbeubeU第第 2 章章 uBE = UBE

4、 + ube2.2.1 晶體管直流電路分析晶體管直流電路分析第第 2 章章 【例【例2.2.1】某硅晶體管的直流電路和輸出特性曲線如圖某硅晶體管的直流電路和輸出特性曲線如圖所示，設所示，設 RB = 178 k ，求求 IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ。+RBRC+uCE+ uBE +VCCVBB6V6ViBiC1 k uCE/ViC/mA41023iB=10 A2030405060566UCEQ3QICQ 解解 (1)工程近似分析法工程近似分析法V7 . 0BEQ UBBEQBBBQRUVI mA03. 0mA1787 . 06 由特性曲線可估算出由特性曲線可估算出100100BQCQ I

5、I mA3 CCQCCCEQRIVU V3136 V7 . 0 故晶體管工故晶體管工作在放大區(qū)作在放大區(qū)2.2.1 晶體管直流電路分析晶體管直流電路分析第第 2 章章 【例【例2.2.1】某硅晶體管的直流電路和輸出特性曲線如圖某硅晶體管的直流電路和輸出特性曲線如圖所示，設所示，設 RB = 178 k ，求求 IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ。+RBRC+uCE+ uBE +VCCVBB6V6ViBiC1 k uCE/ViC/mA41023iB=10 A2030405060566UCEQ3QICQ 解解 (2)圖解分析法圖解分析法V7 . 0BEQ UBBEQBBBQRUVI mA03. 0

6、mA1787 . 06 由特性曲線向坐標軸投影后可判斷出由特性曲線向坐標軸投影后可判斷出mA3CQ IV3CEQ U第第 2 章章 例例2.2.2上例中設飽和壓降上例中設飽和壓降UCE(sat)0.3V，RB=51k ，求求 IBQ、ICQ、UCEQ。+RBRC+uCE+ uBE +VCCVBB6V6ViBiC1 k 解解 BBEQBBBQRUVI A104mA51706 .上例已求得上例已求得100100，BQCQ II CCQCCCEQRIVU V0k1mA4106 .假設晶體管工作于放大狀態(tài)。假設晶體管工作于放大狀態(tài)。10.4mAA104100 故假設錯誤，晶體管工作于飽和狀態(tài)。故假設錯

7、誤，晶體管工作于飽和狀態(tài)。V30CE(sat)CEQ.UU CCE(sat)CCCQRUVI mA75. 第第 2 章章 2.2.2 晶體管開關電路及工作狀態(tài)的判斷晶體管開關電路及工作狀態(tài)的判斷 當輸入當輸入uI為低電平，使為低電平，使uBE0.5V時，三極管截止。時，三極管截止。 iB0，iC0，C、E間間相當于開關斷開。相當于開關斷開。 三極管關斷的條件和等效電路三極管關斷的條件和等效電路ICSQAuCEUCE(sat)OiCMNIBSTS負載線負載線臨界飽和線臨界飽和線 飽飽和和區(qū)區(qū)放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū)uBE0.5V時，時，三極管開始導通，三極管開始導通，iB 0，三極管工作于放大導

8、通三極管工作于放大導通狀態(tài)。狀態(tài)。uBE UBE (on) 0.7V ICSQAuCEUCE(sat)OiCMNIBSTS臨界飽和線臨界飽和線 飽飽和和區(qū)區(qū)放大區(qū)放大區(qū)uI增大增大使使iB增大，從增大，從而工作點上移，而工作點上移，iC增增大，大，uCE減小減小截止區(qū)截止區(qū)uBE0.5VBEC三極管三極管截止狀態(tài)截止狀態(tài)等效電路等效電路uBE+ +- -第第 2 章章 2.2.2 晶體管開關電路及工作狀態(tài)的判斷晶體管開關電路及工作狀態(tài)的判斷ICSQAuCEUCE(sat)OiCMNIBSTS臨界飽和線臨界飽和線 飽飽和和區(qū)區(qū)放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū)uBE IBS時，三極管飽和。時，三極管飽和。

9、 uBE+ +- -uBE+ +- -uI=UIH S為放大和飽和的交界點，這為放大和飽和的交界點，這時的時的iB稱臨界飽和基極電流，用稱臨界飽和基極電流，用IBS表示；相應地，表示；相應地，ICS為臨界飽和集為臨界飽和集電極電流；電極電流； UCE(sat)為飽和集電極為飽和集電極電壓，電壓，UCE(sat)0.3V。在臨界飽和。在臨界飽和點三極管仍然具有放大作用。點三極管仍然具有放大作用。第第 2 章章 2.2.2 晶體管開關電路及工作狀態(tài)的判斷晶體管開關電路及工作狀態(tài)的判斷 iB愈大于愈大于IBS則飽和愈深則飽和愈深 由于由于UCE(sat) 0，因此飽和后，因此飽和后iC基本上為恒值基

10、本上為恒值CSCIi CCCCSBSRVII 開關工作的條件開關工作的條件 截止條件截止條件 飽和條件飽和條件 uBE0.5ViBIBS 可靠截止條件為可靠截止條件為uBE0 VCCIuSOuVCCIuSOuCCCCCE(sat)CCRVRUV 0VUIH第第 2 章章 例例2.2.3硅晶體管電路中，硅晶體管電路中，=50， 輸入電壓如圖所示，輸入電壓如圖所示，試畫出輸出電壓波形。試畫出輸出電壓波形。+VCC+5V1 k RCRBT+ +- -+ +- -uIuO20k =50iBiCtuI/V03.6 解解 V0 )1(I u晶體管晶體管T 截止截止V5CCO VuV63 )2(I.u 晶體

11、管晶體管T T導通導通mA 1450mA207063B.i mA 0940mA5074 CSBS.II BSBIi V30CE(sat)O.Uu 因為因為所以所以T 飽和飽和CCE(sat)CCCSRUVI mA 74mA1305. uO/Vt050.3 BBEBBBRuVi 2.2.3 晶體管基本放大電路及其分析方法晶體管基本放大電路及其分析方法一、圖解分析法一、圖解分析法線性線性非線性非線性線性線性輸入回路輸入回路( (A 左左) ) )( CEBEBCuufi ( (B 右右) )輸出回路輸出回路 )( BCECCiufi ( (B 左左) ) CCCCCERiVu ( (A 右右) )

12、+RBRC+uCE+uBE +VCCVBBiBiCiBiC+uBE +uCEAB第第 2 章章 例例 2.3.3 硅管，硅管，ui = 10 sin t (mV)，RB = 176 k ， RC = 1 k ，VCC = VBB = 6 V，圖解分析各電壓、電流值。，圖解分析各電壓、電流值。 解解 令令 ui = 0，求靜態(tài)電流，求靜態(tài)電流 IBQA)( 30mA)(03. 01767 . 06BQ IuBE/ViB/ AO0.7 V30QuiO Ot tuBE/VO tiBIBQ( (交流負載線交流負載線) )uCE/ViC/mA41023iB=10 A20304050605Q6直流負載線直

13、流負載線Q Q 6O tiCICQUCEQO Ot tuCE/VUcemibicuceRLL1R 第第 2 章章 + iBiCRBVCCVBBRCC1ui+ + +uCE +uBE 第第 2 章章 當當 ui = 0 uBE = UBEQ iB = IBQ iC = ICQ uCE = UCEQ 當當 ui = Uim sin t ib = Ibmsin t ic = Icmsin t uce = Ucem sin t uo = uceiB = IBQ + Ibmsin tiC = ICQ + Icmsin tuCE = UCEQ Ucem sin t = UCEQ +Ucem sin (18

14、0 t)uBE/ViB/ A0.7 V30Quit tuBE/VtiBIBQ( (交流負載線交流負載線) )uCE/ViC/mA4123iB=10 A20304050605Q6直流負載線直流負載線Q Q 6tiCICQUCEQ Qt tuCE/VUcemibicuceO OO OO OO O0 00 0iouu 共發(fā)射極放大共發(fā)射極放大電路的波形：電路的波形： + iBiCRBVCCVBBRCC1ui+ + +uCE +uBE IBQuiOt iB OtuCEOtuoOt iC OtICQUCEQ基本放大電路的放大作用基本放大電路的放大作用二、放大電路的非線性失真問題二、放大電路的非線性失真問

15、題 因工作點不合適或者信號太大使放大電路的工作范圍超因工作點不合適或者信號太大使放大電路的工作范圍超出了晶體管特性曲線上的線性范圍，從而引起非線性失真。出了晶體管特性曲線上的線性范圍，從而引起非線性失真。NPN 管：管： 頂部頂部失真為截止失真。失真為截止失真。PNP 管：管： 底部底部失真為截止失真。失真為截止失真。不發(fā)生截止失真的條件不發(fā)生截止失真的條件: IBQ Ibm 。交流負載線交流負載線第第 2 章章 1. “Q” 過低引起截止失真過低引起截止失真OQibOttOuBE/ViBuBE/ViBui uCEiCict OOiCOtuCEQuce2. “Q” 過高引起飽和失真過高引起飽和

16、失真ICS集電極臨界集電極臨界飽和電流飽和電流NPN 管：管： 底部底部失真為飽和失真。失真為飽和失真。PNP 管：管： 頂部頂部失真為飽和失真。失真為飽和失真。L(SAT)CECCCSBSRUVII IBS 基極臨界飽和電流。基極臨界飽和電流。不接負載時，交、直流負載線重合，不接負載時，交、直流負載線重合，V CC= VCC不發(fā)生飽和失真的條件：不發(fā)生飽和失真的條件： IBQ + I bm IBSuCEiCt OOiCO tuCEQV CC飽和失真的本質：飽和失真的本質：負載開路時：負載開路時：接負載時：接負載時：受受 RC 的限制，的限制，iB 增大增大，iC 不可能超過不可能超過 VCC

17、/RC 。受受 R L 的限制，的限制，iB 增大增大，iC 不可能超過不可能超過 V CC/R L 。C1+ RCRB+VCCC2RL+uo +iBiCVui( (R L= RC / RL， V CC =UCEQ + ICQR L) )選擇工作點的原則：選擇工作點的原則：當當 ui 較小時，為減少功耗和噪聲，較小時，為減少功耗和噪聲，“Q” 可設得低一些；可設得低一些；為提高電壓放大倍數(shù)，為提高電壓放大倍數(shù)，“Q”可以設得高一些；可以設得高一些；為獲得最大輸出，為獲得最大輸出，“Q” 可設在交流負載線中點?？稍O在交流負載線中點。第第 2 章章 * 當輸入電壓為正弦波時，如果當輸入電壓為正弦波時，如果NPN管共發(fā)射極電路管共發(fā)射極電路發(fā)生飽和失真，則集電極電流發(fā)生飽和失真，則集電極電流iC將發(fā)生（將發(fā)生（ ）失真，）失真，輸出電壓輸出電壓uo將發(fā)生（將發(fā)生（ ）失真。）失真。 A 正半波削波，正半波削波正半波削波，正半波削波 B 負半波削波，負半波削波負半波削波，負半波削波 C 負半波削波，正半波削波負半波削波，正半波削波 D 正半波削波，負半波削波正半波削波，負半波削波* 放大電路中，為了使晶體管不工作在飽和區(qū)，其靜放大電路中，為了使晶體管不工作在飽和區(qū)，其靜態(tài)管壓降態(tài)管壓降UCE應選擇為（應選擇