1、2.2 三極管基本應(yīng)用及其分析方法,2.2.1 三極管直流電路的分析,2.2.2 三極管放大電路及其分析方法,2.2.3 三極管開關(guān)電路,概述,概述,三極管直流電路主要作用：確定Q點(diǎn)或構(gòu)成電流源電路。,分析方法：主要采用工程近似分析法，也可用圖解法。,例2.2.1 圖示為某硅三極管的直流電路和輸出特性曲線，試求該直流電路中的基極電流、集電極電流、發(fā)射結(jié)電壓和集-射極電壓（通常分別用IBQ 、ICQ 、UBEQ 、UCEQ表示）。,2.2.1 三極管直流電路的分析,例2.2.1解：,（1）用工程近似分析法求解,UBEQ0.7V,放大區(qū)內(nèi)iB每增大10A時(shí)，iC約增大1mA，故可得 =1mA /1

2、0A =100,設(shè)三極管處于放大狀態(tài)，則,可見三極管確實(shí)工作于放大狀態(tài)，其基極電流、集電極電流、發(fā) 射結(jié)電壓和集-射極電壓分別為 IBQ=30A ICQ=3mA UBEQ 0.7V UCEQ=3V,3V0.3V,例2.2.1解 續(xù)：,（2）用圖解分析法求解,首先由UBEQ0.7V ，估算得 IBQ30A,由于VCC6V，RC1k，令iC0，則uCEVCC6V，可得橫軸截點(diǎn)（6V，0）；令uCE =0，得 iC=VCC /RC =6V/1k = 6mA, 可得縱軸截點(diǎn)（0，6mA）。連接點(diǎn)M、N ，便得直流負(fù)載線MN。,例2.2.1解 續(xù)：,（2）用圖解分析法求解,首先由UBEQ0.7V ，估算

3、得 IBQ30A,直流負(fù)載線與 IBQ=30A對(duì)應(yīng)的輸出曲線相交于Q點(diǎn)，由Q點(diǎn)坐標(biāo)可讀得,ICQ3mA UCEQ3V,2.2.2 三極管放大電路及其分析方法,放大電路主要作用：不失真地放大小信號(hào)。,分析方法：主要采用小信號(hào)模型分析法，也可用圖解法,為便于分析，通常對(duì)符號(hào)有約定，以發(fā)射結(jié)電壓和基極 電流為例： 靜態(tài)量為 UBE 、IB（或UBEQ 、IBQ） 動(dòng)態(tài)量的瞬時(shí)量為 ube、ib 動(dòng)態(tài)量的有效值為 Ube、Ib 動(dòng)態(tài)量的幅值為 Ubem、Ibm 正弦波信號(hào)的相量為 、 總量（等于靜態(tài)量加動(dòng)態(tài)量）為 uBE、iB,一、圖解分析法,例2.2.2 圖（a）為三極管放大電路，u i =10 s

4、in t（mV）。電容C1、C2 對(duì)交流信號(hào)呈現(xiàn)的容抗近似為零。三極管輸入、輸出特性曲線如圖（b）所示，試用圖解法求三極管的輸入電流iB、輸入電壓uBE、輸出電流iC、輸出電壓uCE和放大電路的電壓放大倍數(shù)Au=uo/ ui 。,例2.2.2 解：,（1）畫直流通路，直流圖解確定Q點(diǎn),IBQ30A ICQ3mA UBEQ0.7V UCEQ3V,例2.2.2 解：,（1）畫直流通路，直流圖解確定Q點(diǎn),IBQ30A ICQ3mA UBEQ0.7V UCEQ3V,（2）交流圖解求三極管的動(dòng)態(tài)電流、電壓,（3）求三極管瞬時(shí)電流、電壓,uBEUBEQu iUBEQU im sin t (0.70.01s

5、in t) V,iBIBQi bIBQI bm sin t （3010 sin t）A,iCICQi cICQI cm sin t （3sin t）mA,uCEUCEQuceUCEQ - U cem sin t ( 3 - sin t) V,（4） 求 Au=uo/ ui,uouce ( sin t) V,例2.2.2 解：,（1）畫直流通路，直流圖解確定Q點(diǎn),IBQ30A ICQ3mA UBEQ0.7V UCEQ3V,（2）交流圖解求三極管的動(dòng)態(tài)電流、電壓,（3）求三極管瞬時(shí)電流、電壓,uBEUBEQu iUBEQU im sin t (0.70.01sin t) V,iBIBQi bIBQ

6、I bm sin t （3010 sin t）A,iCICQi cICQI cm sin t （3sin t）mA,uCEUCEQuceUCEQ U cem sin t ( sin t) V,（4） 求 Au=uo/ ui,可見該電路實(shí)現(xiàn)了交流電壓放大作用 負(fù)號(hào)表明輸出電壓與輸入電壓相位相反,uouce ( sin t) V,討論：CE放大電路工作波形有何特點(diǎn)？,ib、ic與ube 同相， uce與它們反相,信號(hào)很小，管子能始終線性工作 因此電流得到不失真放大 電壓得到不失真放大,電流、電壓的大小隨信號(hào)的變 化而變化，但其極性始終不 變，極性由靜態(tài)量決定。,非線性 失真現(xiàn)象：,Q點(diǎn)過低 引起截

7、止失真,Q點(diǎn)過高 引起飽和失真,信號(hào)太大 引起飽和、截止失真,討論：為實(shí)現(xiàn)不失真放大，應(yīng)注意什么？,應(yīng)提高Q點(diǎn),應(yīng)降低Q點(diǎn),應(yīng)減小信號(hào),動(dòng)態(tài)范圍為 2Uomm,措施：,可見：為實(shí)現(xiàn)不失真放大，應(yīng)保證Q點(diǎn)合適，信號(hào)在動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)變化,* 例,用示波器觀測到圖（a）所示電路的uo 波形如圖（b）所示，試問這是何種失真？如何調(diào)節(jié) RB 的移動(dòng)觸點(diǎn)才能消除之？,答：截止失真,觸點(diǎn)下移,答：截止失真,圖解法的優(yōu)缺點(diǎn),小信號(hào)模型分析法思路： 當(dāng)信號(hào)足夠小時(shí)，三極管線性工作，因此可用一個(gè)具有 相同伏安特性的線性電路來等效，使本來很復(fù)雜的非線 性電路的分析簡化為線性電路的分析。,二、小信號(hào)模型分析法（微變等效電

8、路分析法）,工程分析中，通常先用估算法進(jìn)行靜態(tài)分析， 再用小信號(hào)模型分析法進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。,1. 三極管的小信號(hào)模型（又稱H 參數(shù)簡化小信號(hào)模型）,稱為三極管的共發(fā)射極輸入電阻， 為動(dòng)態(tài)電阻,稱為三極管的共發(fā)射極輸出電阻， 為動(dòng)態(tài)電阻。很大。,如何獲取三極管小信號(hào)模型參數(shù)？,UA稱為厄爾利電壓, 查手冊(cè)中h fe,討論,討論小結(jié)：對(duì)小信號(hào)模型應(yīng)注意 （1）適用條件：放大區(qū)、低頻、小信號(hào) （2）參數(shù)與Q點(diǎn)有關(guān)； 等效電阻是動(dòng)態(tài)電阻。,步驟：（1）畫出放大電路的直流通路，求Q點(diǎn)。 （2）畫出放大電路的交流通路，然后用三極管小信號(hào) 模型取代交流通路中的三極管，得三極管放大電 路的小信號(hào)等效電路。 （3

9、）計(jì)算rbe 和放大電路動(dòng)態(tài)電流、電壓、性能參數(shù)。,直流通路：指靜態(tài)電流的通路，用以確定靜點(diǎn)工作點(diǎn)。 畫法：將電路中的電容斷開，將信號(hào)電壓源短路但保留其 內(nèi)阻，其它元器件保留。 交流通路：指動(dòng)態(tài)電流的通路，用以給信號(hào)提供傳輸路徑， 利用之可方便分析電路性能。 畫法：將電路中的耦合電容、旁路電容和直流電壓源看成 短路（直流電流源看成開路），其它元器件保留。,2. 放大電路的小信號(hào)模型分析法,例2.2.3,解：,圖示硅三極管放大電路中，RS為信號(hào)源內(nèi)阻，RL為外接負(fù)載電阻，C1、C2為隔直耦合電容，=100，us=10sin t（mV），試求 iB、uBE、iC、uCE 。,（1）畫直流通路，估算

10、Q點(diǎn),UBEQ 0.7V,例2.2.3 解續(xù)：,（2）畫交流通路和小信號(hào)等效電路,例2.2.3 解續(xù)：,（2）畫交流通路和小信號(hào)模型等效電路,（3）求 rbe,例2.2.3 解續(xù)：,（4）求動(dòng)態(tài)量 ube、ib、ic、uce,（5）求總量 uBE、iB、iC、uCE,例2.2.3 解續(xù)：,作業(yè)：,飽和時(shí)C、E間等效為開關(guān)閉合， 截止時(shí)C、E間等效為開關(guān)斷開,三極管開關(guān)電路中輸入信號(hào)的幅度應(yīng)足夠大，以保證三極管可靠地工作于飽和或截止?fàn)顟B(tài)。,2.2.3 三極管開關(guān)電路,可靠關(guān)斷條件：發(fā)射結(jié)反偏或零偏,或者：對(duì)NPN硅管滿足 UCE0.3V,三極管的開、關(guān)條件是什么？,ICS由外電路確定。例如：,例

11、2.2.4,三極管開關(guān)電路分析舉例,例2.2.4 圖（a）所示硅三極管電路中，=50 ，輸入電壓為一方波，如圖(b)所示，試畫出輸出電壓波形。,例2.2.4 解：,uI = 0 時(shí)，三極管發(fā)射結(jié)零偏截止， IC 0 , 故uO 5V。,當(dāng)uI =3.6V時(shí)，設(shè)三極管飽和，則,uO =UCES 0.3V,可見當(dāng)uI =3.6V時(shí)，iBIBS，三極管確實(shí)可靠飽和，因此uO 0.3V 。uO 波形如圖（c）所示。,而實(shí)際基極電流,三極管電路分析綜合練習(xí)1,圖示電路中三極管均為硅管，試求各電路的 IC、UCE、UO,* 三極管電路分析綜合練習(xí)1,解： 圖（a）中，發(fā)射結(jié)正偏導(dǎo)通，故,UBE 0.7V,

12、IE = mA 1.77mA,設(shè)三極管工作在放大狀態(tài)，則,IC IE 1.77mA,UO=UC=10V - 1.775.1V=0.97V,UCE=UC UE=0.97V ( 0.7V)=1.67V,由于UCE0.3V，故上述假設(shè)及結(jié)論均正確,解： 圖（b）中，發(fā)射結(jié)正偏導(dǎo)通，故,UEB 0.7V,UE=2V+0.7V=2.7V,設(shè)三極管工作在放大狀態(tài)，則,IE= mA=1.43mA,IC IE =1.43mA,UO=UC=(31.43 6)V= 1.71V,UCE=UC UE = 1.71V 2.7V= 4.41V,由于該P(yáng)NP型硅管的UCE0.3V，故上述假設(shè)及結(jié)論都是正確的,*三極管電路分析綜合練習(xí)1 續(xù),圖示電路中三極管均為硅管，試求各電路的 IC、UCE、UO,三極管電路分析綜合練習(xí)2,*三極管電路分析綜合練習(xí)2,三極管放大電路如圖所示，VCC=12V，UBEQ=0.6V，=50，試分析：（1）為使靜態(tài)參數(shù) ICQ= 1.5 mA，UCEQ= 6V，則RC、RB 阻值應(yīng)取多少？（2） 欲將UCEQ 改為 3.3 V， RC值不變，則RB 阻值應(yīng)改為多少？,解： （1） 由圖可得,由于三極管工作在放大狀態(tài)，故,IBQ=ICQ/ =1.5mA / 50 = 0.03 m A,*三極管電路分析綜合練習(xí)2 續(xù),三極管放大電路如圖所示，VCC=12V