模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 第2版 課件 第2章 半導(dǎo)體三極管及其基本放大電路_第1頁
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第二章晶體管及其基本放大電路§2.1晶體管§2.2共射極放大電路§2.3晶體管放大電路的分析方法§2.4靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定§2.5共集電極和共基極放大電路§2.1晶體管一、晶體管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)二、晶體管的放大原理三、晶體管的共射輸入特性和輸出特性四、溫度對(duì)晶體管特性的影響五、主要參數(shù)

半導(dǎo)體三極管是電子電路重要器件,它通過一定的工藝,將兩個(gè)PN結(jié)結(jié)合在一起,由于兩個(gè)PN結(jié)的相互影響,使三極管具有電流放大作用.從二極管發(fā)展到三極管,這是一個(gè)質(zhì)得飛躍.

按材料分:①硅管;②鍺管按功率分:①小功率管;②中功率管;③大功率管按結(jié)構(gòu)分:①NPN;②PNP1.分類一、晶體管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)4PN結(jié)PN結(jié)發(fā)射區(qū)發(fā)射極e基區(qū)基極b集電區(qū)集電極c集電結(jié)發(fā)射結(jié)ECBNPN型(1)符號(hào)中的箭頭方向是三極管的實(shí)際電流方向符號(hào)(2)三極管有三個(gè)區(qū):發(fā)射區(qū)—發(fā)射極e;基區(qū)——基極b;集電區(qū)——集電極c。(3)發(fā)射區(qū)摻雜濃度遠(yuǎn)高于基區(qū)摻雜濃度,基區(qū)很薄且摻雜的濃度低;而集電結(jié)面積比發(fā)射結(jié)面積大得多,所三極管的發(fā)射極與集電極不能對(duì)調(diào)使用。2.結(jié)構(gòu)與符號(hào)5PN結(jié)PN結(jié)發(fā)射區(qū)發(fā)射極e基區(qū)基極b集電區(qū)集電極c集電結(jié)發(fā)射結(jié)ECBPNP型(1)符號(hào)中的箭頭方向是三極管的實(shí)際電流方向符號(hào)(2)三極管有三個(gè)區(qū):發(fā)射區(qū)—發(fā)射極e;基區(qū)——基極b;集電區(qū)——集電極c。(3)發(fā)射區(qū)摻雜濃度遠(yuǎn)高于基區(qū)摻雜濃度,基區(qū)很薄且摻雜的濃度低;而集電結(jié)面積比發(fā)射結(jié)面積大得多,所三極管的發(fā)射極與集電極不能對(duì)調(diào)使用。3.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)三個(gè)極,三個(gè)區(qū),兩個(gè)結(jié)基區(qū)很薄,且摻雜濃度很低;發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高;集電區(qū)面積最大。(發(fā)射極和集電極不能互換)常見三極管的外形8IC二、晶體管的放大原理(以NPN為例)發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏UBBRbUCCRC

NPNIB電源接法:

UBB

使發(fā)射結(jié)正偏

UBE=0.7V>0

UCC

使集電結(jié)反偏

UBC<0

為了達(dá)到這個(gè)目的,要保證UCC>UBB

2)電子在基區(qū)與空穴復(fù)合,形成基極電流IB。因?yàn)榛鶇^(qū)很薄,且摻雜濃度低,電子只有一小部份被基區(qū)的空穴復(fù)合,大部份電子很快到達(dá)集電結(jié)邊緣。1)發(fā)射結(jié)正偏,高摻雜濃度的發(fā)射區(qū)中的多子(自由電子)越過發(fā)射結(jié),向基區(qū)擴(kuò)散,形成發(fā)射極電流IE。IE3)由于集電結(jié)反偏且結(jié)面積大,擴(kuò)散到集電結(jié)邊緣的電子,很快被吸引越過集電結(jié),形成集電極電流IC。基區(qū)空穴的擴(kuò)散少數(shù)載流子的運(yùn)動(dòng)又因?yàn)楣采渲绷麟娏鞣糯笙禂?shù)

三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下,通過內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)體現(xiàn)出來的。(1)內(nèi)部條件:發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)雜質(zhì)濃度,且基區(qū)很薄。(2)外部條件:發(fā)射結(jié)正向偏置,集電結(jié)反向偏置。實(shí)現(xiàn)放大的兩個(gè)條件是:三、晶體管的共射輸入特性和輸出特性13輸入回路輸出回路(1)無交流信號(hào)

UBB接輸入回路,使發(fā)射結(jié)正偏

UCC接輸出回路,使集電結(jié)反偏在這種偏置下產(chǎn)生IE、IC、IB.IC=βIB,這是對(duì)直流電流的放大作用.UBBUCCRCRBIC=βIBIE=IC+IBIB三極管的共發(fā)射極放大電路

三極管的共發(fā)射極放大電路工作原理14(2)加入交流信號(hào)后A.ΔIc是ΔIB的β倍,三極管對(duì)ΔIB有放大作用,β越大,控制能力越強(qiáng),所以三極管是一個(gè)有電流放大的電流控制元件.B.ΔIc在RC上產(chǎn)生的輸出電壓ΔUo,而ΔUo比ΔUi大約大幾十倍,可以得到電壓放大.UBBUCCRCRB15輸入回路輸出回路

輸入特性曲線是研究當(dāng)UCE=常數(shù)

時(shí),UBE和iB之間的關(guān)系曲線,用函數(shù)關(guān)系式表示為:

三極管伏安特性曲線1.輸入特性曲線:16(1)UBE

和iB之間的關(guān)系曲線(2)用UCE=1V的輸入特性曲線來代表UCE>1V所有輸入特性曲線。是一組而不是一條曲線。(3)輸入特性的死區(qū)電壓:硅管約為0.5V;鍺管約為0.1V。發(fā)射結(jié)正偏導(dǎo)通后:硅管UBE=0.7V;鍺管UBE=0.3V200.40.60.81006080400.217(1)當(dāng)iB=常數(shù)時(shí),UCE和iC之間的關(guān)系曲線輸入回路輸出回路2、輸出特性曲線:(2)輸出特性曲線,當(dāng)UCE較小時(shí)起始部份很陡,當(dāng)UCE略有增加,iC增加很快,當(dāng)UCE>1V

以后,再增加UCE、iC增加不明顯。(3)如改變IB則得到另一條輸出特性曲線。3.把輸出特性曲線劃分成三個(gè)區(qū)510152012340飽和區(qū)截止區(qū)放大區(qū)擊穿區(qū)(1)飽和區(qū)區(qū)域:uCE

<0.7v

以左部分條件:發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)正偏。uBE>0,uBC>0

特點(diǎn):失去放大能力,即iC=βiB不成立,即iB不能控制iC

的變化。(3)截止區(qū):區(qū)域:iB≤0

輸出特性曲線以下的區(qū)域?yàn)榻刂箙^(qū)條件:發(fā)射結(jié)、集電結(jié)均反偏uBE<0,uBC<0

。特點(diǎn):iB=0時(shí),iC

≈iE=ICEO=0,三極管CE間為開路。(2)放大區(qū)區(qū)域:iB=0以上多條的輸出特性曲線。條件:發(fā)射結(jié)正偏,uBE>0,集電結(jié)反偏,uBC<0

特點(diǎn):(A)有放大特性:iC=βiB(B)有恒流特性:iC與uCE無關(guān)。ICEO(a)輸入特性曲線;(b)輸出特性曲線三極管的輸入、輸出特性曲線總結(jié)三極管三個(gè)工作區(qū)的特點(diǎn),見表1.4.1.表1.4.1晶體管在不同工作狀態(tài)下的特點(diǎn)(1)溫度對(duì)ICBO的影響溫度每升高10℃,ICBO就增加一倍。(2)溫度對(duì)β的影響三極管的電流放大系數(shù)β隨溫度升高而增大三極管每升高1℃,相應(yīng)地增大0.5﹪~1﹪。(3)溫度對(duì)發(fā)射結(jié)正向電壓降UBE的影響當(dāng)溫度上升1℃,UBE電壓下降

(2~2.5mV/℃)四、溫度對(duì)晶體管特性的影響1、電流放大系數(shù)(1)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)

共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)輸出特性曲線近于平行等距,且ICEO很小時(shí),五、晶體三極管主要參數(shù)(3)與共射放大倍數(shù)β以及之間的關(guān)系結(jié)論:(2)共基極交流電流放大系數(shù)2、極間反向電流(1)集電極——基極間反向飽和電流ICBO

A、發(fā)射極開路(IE=0)時(shí),基極和集電極之間的反向電流稱ICBO

B、硅管ICBO<1μA鍺管ICBO=10μA左右

C、ICBO越小,管子質(zhì)量越好。μA2、極間反向電流

(2)集電極——發(fā)射極間的反向電流ICEO

A、基極開路時(shí)(IB=0),集電極與發(fā)射極之間加反向電壓時(shí),從集電極穿過基區(qū)流到發(fā)射極的電流稱ICEO

B、ICEO=(1+β)ICBO

C、要求ICEO越小越好。μA全3、極限參數(shù)(1)基極開路時(shí),集電極與發(fā)射極之間的反向擊穿電壓U(BR)CEO。(2)集電極最大允許電流ICM。IC↑→β↓。

ICM

就是表示β下降到額定值的1/3~2/3時(shí)的IC值,正常工作時(shí),iC<ICM。(3)集電極最大允許耗散功率PCM=iC·uCE。三極管臨界損耗線為曲線。iC/mAU(BR)CEOICEOICM安

工作區(qū)PCM=iC·uCE損過耗區(qū)輸出特性曲線28【例1】測(cè)得工作在放大電路中兩個(gè)晶體管管腳對(duì)地的電位分別如下表所列。試判斷管型、電極及所用材料。

管腳123管腳123電位(V)+4.2+3.6+12電位(V)-6-2.3-2晶體管1晶體管2(1)晶體管1中,3腳電位最高,它是集電極C,且為NPN型管。1腳和2腳之間的電壓為0.6V,可確定1腳是基極、2腳是發(fā)射極,且為硅管。

(2)晶體管2中,1腳電位最低,它是集電極C,且為PNP型管。2腳和3腳之間的電壓為0.3V,可確定2腳是基極、3腳是發(fā)射極,且為鍺管。

29【例2】在圖1.4.6中,給出了實(shí)測(cè)雙極型三極管各個(gè)電極的對(duì)地電位,試判定這些三極管是硅管還是鍺管?處于哪種工作狀態(tài)?

(a)(b)(c)(1)在(a)圖中,晶體管為NPN型。因?yàn)閁BE=0.7V,發(fā)射結(jié)正偏,為硅管。又因?yàn)閂B>VC,集電結(jié)也正偏,故工作在飽和狀態(tài)。

(3)在(c)圖中,晶體管為PNP型。因?yàn)閁BE=+0.6-0=+0.6V,發(fā)射結(jié)反偏(PNP型),又因?yàn)閂B>VC,集電結(jié)也反偏,故工作在截止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)無法判別是硅管還是鍺管。(2)在(b)圖中,晶體管為NPN型。因?yàn)閁BE=0.3V,發(fā)射結(jié)正偏,為鍺管。又因?yàn)閂B<VC,集電結(jié)反偏,故工作在放大狀態(tài)。

【例3】在下圖中,NPN型硅材料晶體管的共射放大倍數(shù)β=100,電源電壓VCC為+5V,Rc=2.5k?,RB=300k?,當(dāng)輸入電壓ui為0V,5V和10V時(shí),晶體管處于哪種工作狀態(tài)?1)當(dāng)ui=0V時(shí),發(fā)射結(jié)反偏,集電結(jié)反偏,晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)。2)當(dāng)ui>1V時(shí),發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)偏置狀態(tài)很難確定,利用極限值進(jìn)行求解。當(dāng)ui=5V時(shí),當(dāng)ui=10V時(shí),晶體管處于放大狀態(tài)晶體管處于飽和狀態(tài)一、電路的組成及各元件的作用二、設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的必要性三、波形分析四、放大電路的組成原則§2.2

共射極放大電路1.放大的概念放大的對(duì)象:變化量放大的本質(zhì):能量的控制放大的特征:功率放大放大的基本要求:不失真——放大的前提基本出發(fā)點(diǎn):判斷電路能否放大?VCC至少一路直流電源供電2.性能指標(biāo)1)

放大倍數(shù):輸出量與輸入量之比電壓放大倍數(shù)是最常被研究和測(cè)試的參數(shù)信號(hào)源信號(hào)源內(nèi)阻輸入電壓輸入電流輸出電壓輸出電流對(duì)信號(hào)而言,任何放大電路均可看成二端口網(wǎng)絡(luò)。2)

輸入電阻和輸出電阻將輸出等效成有內(nèi)阻的電壓源,內(nèi)阻就是輸出電阻??蛰d時(shí)輸出電壓有效值帶RL時(shí)的輸出電壓有效值輸入電壓與輸入電流有效值之比。從輸入端看進(jìn)去的等效電阻3)

通頻帶4)

最大不失真輸出電壓Uom:交流有效值。

由于電容、電感及放大管PN結(jié)的電容效應(yīng),使放大電路在信號(hào)頻率較低和較高時(shí)電壓放大倍數(shù)數(shù)值下降,并產(chǎn)生相移。衡量放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的適應(yīng)能力。下限頻率上限頻率5)

最大輸出功率Pom和效率η:功率放大電路的參數(shù)一、電路的組成及各元件的作用電路存在的問題:1.兩個(gè)電源2.信號(hào)源與放大電路不“共地”3.負(fù)載上有直流分量將兩個(gè)電源合二為一簡(jiǎn)單偏置共射組態(tài)基本放大電路由以下幾部分構(gòu)成:簡(jiǎn)單偏置共射基本放大電路晶體管VT:放大的核心,起能量控制和轉(zhuǎn)換的作用;工作在放大區(qū)。偏置電阻Rb

:為放大電路提供合適的基極偏置電壓,使發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏。負(fù)載電阻Rc、RL

:將變化的集電極電流轉(zhuǎn)換為電壓輸出。耦合電容C1、C2:“隔直通交”的作用。使輸入交流信號(hào)無損耗地加到基極,輸出交流信號(hào)無損耗地輸送到負(fù)載上。直流電源VCC:為電路提供合適的偏置電流和能量。輸入信號(hào)通過耦合電容加在晶體管的發(fā)射結(jié),經(jīng)過下列過程得到放大的電壓信號(hào):晶體管放大作用

變化的通過轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓妮敵鲭妷汗采浞糯箅娐范⒃O(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的必要性阻容耦合放大電路(特點(diǎn))

耦合電容的容量應(yīng)足夠大,即對(duì)于交流信號(hào)近似為短路。其作用是“隔離直流、通過交流”。靜態(tài)時(shí),C1、C2上是否有電壓?動(dòng)態(tài)時(shí),C1、C2為耦合電容?。璘BEQ-+UCEQuBE=uI+UBEQ,信號(hào)馱載在靜態(tài)之上。負(fù)載上只有交流信號(hào)。三、電壓波形分析

在放大電路中變化的交流信號(hào)是疊加在靜態(tài)的直流信號(hào)之上的。靜態(tài)時(shí)的直流信號(hào)用UBE、UCE表示;交流信號(hào)用ube、uce表示;交流直流疊加在一起用uBE、uCE表示。放大電路的電壓和電流信號(hào)四、放大電路的組成原則靜態(tài)工作點(diǎn)合適:合適的直流電源、合適的電路參數(shù)。(1)晶體管工作在放大狀態(tài),合適的靜態(tài)工作點(diǎn),保證電路輸出電壓不失真。

(2)輸入回路的設(shè)置應(yīng)能夠使輸入信號(hào)有效地作用于晶體管的發(fā)射結(jié)。動(dòng)態(tài)信號(hào):能夠作用于晶體管的輸入回路,在負(fù)載上能夠獲得放大的動(dòng)態(tài)信號(hào)。

對(duì)實(shí)用放大電路的要求:共地、直流電源種類盡可能少、負(fù)載上無直流分量。

靜態(tài)——

時(shí),放大電路的工作狀態(tài),也稱直流工作狀態(tài),對(duì)應(yīng)電路為直流通路。放大電路建立正確的靜態(tài),是保證動(dòng)態(tài)工作的前提。

動(dòng)態(tài)——

時(shí),放大電路的工作狀態(tài),也稱交流工作狀態(tài),對(duì)應(yīng)電路為交流通路。

靜態(tài)和動(dòng)態(tài)

直流通路:

直流量傳遞的路徑。由晶體管、Rc、Rb、Vcc構(gòu)成。原則:耦合電容、旁路電容視為開路,信號(hào)源視為短路。

簡(jiǎn)單偏置共射放大電路的直流通路直流通路交流通路:

交流量傳遞的路徑。由晶體管、Rc、RL和Rb構(gòu)成。原則:直流電源、耦合電容和旁路電容相當(dāng)于短路。交流通路簡(jiǎn)單偏置共射放大電路的交流通路§2.3放大電路的分析方法一、放大電路靜態(tài)分析二、放大電路動(dòng)態(tài)分析放大電路分析動(dòng)態(tài)分析靜態(tài)分析圖解法解析法(估算法、計(jì)算法)微變等效電路法圖解法一、放大電路的靜態(tài)分析

直流通路,是指當(dāng)輸入信號(hào)ui=0時(shí),在直流電源UCC的作用下,直流電流所流過的路徑。在畫直流通路時(shí),電路中的電容開路,電感短路。如圖所示。

三極管各電壓、電流稱為靜態(tài)值用IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ表示。這些值在輸入特性和輸出特性曲線上確定的點(diǎn),稱為靜態(tài)工作點(diǎn),用Q表示。1.解析法估算靜態(tài)值

在近似估算中可認(rèn)為:硅管的UBEQ=(0.6~0.7)V

鍺管的UBEQ=(0.1~0.3)V

當(dāng)UCC遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于UBEQ時(shí),UBEQ可以忽略不計(jì)。1)輸入:特性曲線+輸入直流負(fù)載線確定IBQ、UBEQ

2)輸出:特性曲線+輸出直流負(fù)載線確定ICQ、UCEQ

2.圖解法估算靜態(tài)值輸入直流負(fù)載線:輸出直流負(fù)載線:例1:

單管共射放大電路中,已知UCC=12V,RC=3kΩ,RB=300kΩ,

β=50,試估算靜態(tài)工作點(diǎn)。解:根據(jù)前邊的分析可求得二、放大電路動(dòng)態(tài)分析1)

首先畫出輸入電壓波形ube(t)2)

根據(jù)輸入特性曲線和ube(t)畫出ib波形3)

根據(jù)ib波形和交流負(fù)載線畫出ic波形4)

根據(jù)交流負(fù)載線和ic波形畫出uce波形交流負(fù)載線1.圖解法通過圖解分析,可得如下結(jié)論:(1)ui

ube

ib

ic

uce

|-uo|

(2)uo與ui相位相反;測(cè)量出ube的幅度測(cè)量出uce的幅度三極管的電流放大作用

3.可以測(cè)量出放大電路的電壓放大倍數(shù);

4.可以確定最大不失真輸出幅度。1)輸出波形失真分析飽和失真:截止失真:由晶體管特性曲線的非線性引起的輸出信號(hào)失真,稱為非線性失真,主要有飽和失真和截止失真。

由于放大電路的工作點(diǎn)達(dá)到了晶體管的截止區(qū)而引起的非線性失真。對(duì)于NPN管,輸出電壓表現(xiàn)為頂部失真。

由于放大電路的工作點(diǎn)達(dá)到了晶體管的飽和區(qū)而引起的非線性失真。對(duì)于NPN管,輸出電壓表現(xiàn)為底部失真。放大器截止失真和飽和失真(NPN晶體管)(a)飽和失真(b)截止失真2)放大電路的最大不失真輸出幅度

放大電路的最大不失真輸出幅度是指放大電路的輸出信號(hào)在不失真的情況下所能達(dá)到的最大值,一般用Uommax或Iommax表示。放大電路的最大不失真輸出幅度

3)輸出功率和功率三角形

要想Po大,就要使功率三角形的面積大,即必須使Uom

和Iom

都要大。功率三角形放大電路向電阻性負(fù)載提供的輸出功率:

在輸出特性曲線上,正好是三角形

ABQ的面積,這一三角形稱為功率三角形。放大電路分析動(dòng)態(tài)分析靜態(tài)分析圖解法解析法(估算法、計(jì)算法)微變等效電路法圖解法

微變等效電路法:在小信號(hào)條件下,把非線性的晶體管用線性模型來代替,用線性電路的分析方法來計(jì)算基本放大電路。1)

晶體管低頻小信號(hào)模型在低頻小信號(hào)下,將晶體管看成一個(gè)線性有源雙端口網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)晶體管的輸入和輸出特性曲線,端口特性表示為:2.微變等效電路法在低頻正弦信號(hào)作用下,上式可寫成復(fù)數(shù)形式:

在低頻小信號(hào)作用下,在靜態(tài)工作點(diǎn)Q對(duì)上式取全微分:式中出現(xiàn)的四個(gè)系數(shù),分別為:稱為輸入電阻rbe量綱為Ω。稱為電壓反饋系數(shù)根據(jù)PN結(jié)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),并利用PN結(jié)的電流方程可以推導(dǎo)出是晶體管的基區(qū)體電阻,一般在200

~300

之間稱為電流放大系數(shù),即

稱為輸出電導(dǎo)即1/rce,量綱為Sh11、h12、h21和h22稱為晶體管的H參數(shù),其大小與Q有關(guān)。h12很小,rce很大,h12和h22可忽略,得到晶體管的簡(jiǎn)化H參數(shù)等效電路。晶體管的H參數(shù)等效電路如圖所示。晶體管低頻小信號(hào)模型沒有考慮結(jié)電容的影響。只適用于放大電路的低頻和中頻段,不適用于高頻放大電路。2)共發(fā)射極放大電路的微變等效電路

在交流通路中,只要將晶體管用晶體管的微變等效電路代替即得到共發(fā)射極放大電路的微變等效電路。3)

利用微變等效電路進(jìn)行動(dòng)態(tài)指標(biāo)的計(jì)算

計(jì)算電壓放大倍數(shù)求有載電壓放大倍數(shù)當(dāng)Rb>>rbe時(shí)求空載電壓放大倍數(shù)(即不接負(fù)載RL,RL→∞)源電壓放大倍數(shù)

計(jì)算輸入電阻

計(jì)算輸入電阻例2:在圖所示電路,已知,UCC=12V,RB=300kΩ,RC=3kΩ,RL=6kΩ,Rs=1kΩ,β=50,試求:(1)RL接入和斷開兩種情況下電路的電壓放大倍數(shù);(2)輸入電阻ri和輸出電阻ro;(3)輸出端開路時(shí)的源電壓放大倍數(shù);(4)分析靜態(tài)時(shí),電容C1和C2上的電壓。

解:根據(jù)前邊的分析可求得ICQ=IEQ=2mA則三極管的動(dòng)態(tài)輸入電阻為

(1)RL接入時(shí)的電壓放大倍數(shù)

RL斷開時(shí)的電壓放大倍數(shù)(2)輸入電阻:輸出電阻:(4)由于電容的隔直作用,這時(shí)C1與發(fā)射結(jié)并聯(lián),C1兩端的直流電壓UC1=UBEQ,極性為左負(fù)右正,同理C2兩端的電壓UC2=UCEQ,極性為左正右負(fù)?!?.4靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定

1.穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的必要性

可見,在設(shè)計(jì)電子電路時(shí),我們不僅要考慮設(shè)置一個(gè)合適的靜態(tài)工作點(diǎn),同時(shí)還應(yīng)考慮如何消除溫度的影響,穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。

當(dāng)環(huán)境溫度變化、電源電壓變化、電路參數(shù)變化、管子老化等情況出現(xiàn)后,都將使Q點(diǎn)偏離原有的合適值,其中溫度的影響最大。溫度升高,最終將導(dǎo)致集電極電流IC增大,有可能使得Q點(diǎn)進(jìn)入飽和區(qū),導(dǎo)致輸出波形失真而使電路無法正常工作。

溫度對(duì)UBE的影響

其效應(yīng)是溫度升高使輸出特性向左移

50oCiBuBE25oC

溫度對(duì)ICBO的影響ICBO是基區(qū)和集電區(qū)的少子形成的。

溫度對(duì)

的影響

三極管輸入特性曲線三極管輸出特性曲線

1)

靜態(tài)分析2.分壓式射極偏置電路對(duì)分壓偏置共射基本放大電路進(jìn)行靜態(tài)圖解分析,求解靜態(tài)工作點(diǎn)。其求解過程如下:分壓偏置共射放大電路直流通路先畫出分壓偏置共射放大電路的直流通路T↑→ICQ↑→IEQ↑→UEQ↑↓

ICQ↓←IBQ↓←UBEQ↓Re:射極直流負(fù)反饋電阻Ce:交流旁路電容在交流通路中,Ce將Re短路,Re對(duì)交流不起作用;如果去掉Ce

,放大倍數(shù)減小。穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)原理對(duì)基極偏置回路用戴維南定理進(jìn)行變換,使基極偏置電路只具有一個(gè)網(wǎng)眼,以方便列出輸入回路方程。用戴維寧定理進(jìn)行等效變換用戴維南定理進(jìn)行變換/BImA/VBEUO晶體管的輸入特性曲線:QIBQV′bCCR過(0,)點(diǎn),作斜率為的直線稱為輸入直流負(fù)載線。BEUQR斜率1b其與晶體管的輸入特性曲線交于靜態(tài)工作點(diǎn)Q,對(duì)應(yīng)坐標(biāo)為IBQ和UBEQ。列輸入回路方程

輸入回路的圖解

圖解法晶體管的輸出特性曲線為:過M點(diǎn)(VCC,0)和N點(diǎn)(0,VCC/(Rc+Re))確定的直線稱為輸出回路的直流負(fù)載線。與IBQ輸出特性曲線交于Q點(diǎn),坐標(biāo)為ICQ和UCEQ。

輸出回路的圖解直流負(fù)載線輸出回路的圖解分析列輸出回路方程化簡(jiǎn)得(3)列輸出回路方程式UCE=VCC-IC(Rc+Re)(4)在輸出特性曲線上確定兩個(gè)特殊點(diǎn)(VCC,0);(0,VCC/(Rc

+Re))

,即可畫出輸出直流負(fù)載線。

直流負(fù)載線的確定方法:(1)列輸入回路方程式V

CC=IBRb+UBE(2)在輸入特性曲線上,作出輸入直流負(fù)載線,兩線的交點(diǎn)即是Q,由此可確定IBQ

,UBEQ

。(5)得到Q點(diǎn)的參數(shù)IBQ、UBEQ、ICQ和UCEQ。列輸入回路方程設(shè)計(jì)電路時(shí),適當(dāng)?shù)剡x擇電阻Rb1、Rb2的數(shù)值,使

解析法設(shè)計(jì)電路時(shí),適當(dāng)?shù)剡x擇電阻Rb1、Rb2的數(shù)值,使

上式表明基極電位只取決于直流電壓源UCC、分壓電阻RB1和RB2,而IC與UCE與三極管參數(shù)β無關(guān),即不受環(huán)境溫度的影響。

2)動(dòng)態(tài)分析(a)交流通路(b)微變等效電路分壓式偏置電路的交流通路和微變等效電路

分壓式偏置電路如圖所示式中負(fù)號(hào)表示輸出電壓與輸入電壓反相。

動(dòng)態(tài)指標(biāo)(1)放大倍數(shù)(2)輸入電阻(3)輸出電阻例3:圖示電路,已知UCC=12V,RB1=30kΩ,RB2=10kΩ,RC=2kΩ,RE=1kΩ,RL=6kΩ,硅晶體管β=40。(1)試估算靜態(tài)工作點(diǎn)(2)畫出微變等效電路(3)計(jì)算電壓放大倍數(shù)(4)計(jì)算輸入電阻和輸出電阻解:(1)用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)(2)畫出微變等效電路(3)計(jì)算電壓放大倍數(shù)(4)計(jì)

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