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1、1,第9章 基本放大电路,2,9.1 双极型晶体管,9.2 放大电路的工作原理,9.3 放大电路的静态分析,9.4 放大电路的动态分析,9.5 双极型晶体管基本放大电路,9.6 场效应型晶体管,9.7 场效应型晶体管基本放大电路,9.8 多级放大电路,9.9 差分放大电路,9.10 功率放大电路,3,电子学中放大的目的是将微弱的电信号（电压、电流、功率）放大为所需数量等级的大信号。,扩音器,要求:输出信号功率大于输入信号并且输出信号波形不失真。,放大的实质: 用小能量的信号通过三极管的电流控制作用，将放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。,4,9.1 双极型晶体管,一、 基本结构,基极,
2、发射极,集电极,NPN型,PNP型,符号：,5,基区：最薄， 掺杂浓度最低,发射区：掺 杂浓度最高,发射结,集电结,结构特点：,集电区： 面积最大,6,条件：发射结正偏，集电结反偏。,二、 工作状态,1、放大状态,NPN 发射结正偏 VBVE 集电结反偏 VCVB,从电位的角度看：,发射结,集电结,7,发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形成发射极电流IE。,从基区扩散来的电子作为集电结的少子，漂移进入集电结而被收集流入集电极电源，形成IC。,基区空穴向发射区的扩散可忽略。,进入P 区的电子少部分与基区的空穴复合，形成电流IB ，多数扩散到集电结附近。,电流分配原则：IE=IB+IC,晶体管
3、中载流子运动：,8,IE = IC+IB,温度ICEO,直流（或静态）电流放大系数,若基极开路，即：IB =0, 则这时集电极电流用ICE0 表示称为集射极穿透电流，IC ICE0,改变RB保持UCE不变：,交流（或动态）电流放大系数,9,把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特性称为晶体管的电流放大作用。 实质:用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化。,1）三电极电流关系 IE = IB + IC 2） IC IB ， IC IE 3） IC IB,实验：电极电流关系及电流放大作用,10,晶体管处于放大状态的特征是：,IB的微小变化会引起IC的较大变化。,(b) , 是由 和
4、 决定的。,(c),(d)晶体管相当于通路。,11,放大状态,UBE,条件：发射结正偏，集电结正偏。,2、饱和状态,NPN型三极管,RB,IB,IC,饱和,12,晶体管处于饱和状态的特征是：,IB 增加时，IC 基本不变。,(b) , 是由 和 决定的。,(c),(d)晶体管相当于短路。,IB,13,特征：,基极电流 IB =0；,(b) 集电极电流 IC = 0 ；,(c),(d)晶体管相当于开路。,条件：发射结反偏，集电结反偏。,3、截止状态,NPN型三极管,14,已知三极管三个极的电位，判定三极管的工作状态。 判定方法： 两结正偏，饱和； 发射结正偏，集电结反偏，放大； 发射结反偏（两结
5、反偏），截止。,放大,截止,饱和,正偏,反偏,反偏,反偏,正偏,正偏,15,即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是分析放大电路的依据。,为什么要研究特性曲线： 1）直观地分析管子的工作状态 2）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的电路,重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线,三、 特性曲线,16,发射极是输入回路、输出回路的公共端,共发射极电路,输入回路,输出回路,测量晶体管特性的实验线路,IC,UBB,mA,A,UCE,UBE,RB,IB,UCC,+,+,+,+,RC,17,1. 输入特性,特点:非线性,死区电压： NPN型硅管 0.
6、60.7V PNP型锗管 0.2 0.3V,18,2. 输出特性,IB=0,20A,放大区,输出特性曲线通常分三个工作区：,(1) 放大区,在放大区有 IC= IB ，也称为线性区，具有恒流特性。,在放大区，发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏置，晶体管工作于放大状态。 UCE UBE,19,（2）截止区,IB 0 以下区域为截止区，有 IC 0 UCE UCC 。,在截止区发射结处于反向偏置，集电结处于反向偏置，晶体管工作于截止状态。,饱和区,截止区,（3）饱和区,当UCE UBE时，晶体管工作于饱和状态。 在饱和区，发射结处于正向偏置，集电结也处于正偏。 UCE 0 IC UCC/ RC,
7、20,1. 电流放大系数，,直流电流放大系数,交流电流放大系数,当晶体管接成发射极电路时，,表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。,注意：,和 的含义不同，但在特性曲线近于平行等距并且ICE0 较小的情况下，两者数值接近。,常用晶体管的 值在20 -150之间。,四、主要参数,21,在UCE= 6 V时， 在 Q1 点IB=40A, IC=1.5mA； 在 Q2 点IB=60 A, IC=2.3mA。,在以后的计算中，一般作近似处理：,Q1,Q2,在 Q1 点，有,由 Q1 和Q2点，得,例题8.5.1,22,2.集-射极反向截止电流(穿透电流)IC
8、EO,ICEO受温度的影响大。 温度ICEO，所以IC也相应增加。三极管的温度特性较差。,3. 集电极最大允许电流 ICM,集电极电流 IC上升超过一定值时晶体管参数开始变化，特别是会导致三极管的值的下降，当值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为 ICM,23,4. 集电极最大允许耗散功耗PCM,PCM取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温升过高会烧坏三极管。 UCE IC = PC PCM,硅管允许结温约为150C，锗管约为7090C。,5. 集-射极反向击穿电压BU(BR)CEO,当集射极之间的电压UCE 超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是25C、基极开路时的击穿
9、电压BU(BR)CEO。,24,PCM = ICUCM功耗曲线,安全工作区,由三个极限参数可画出三极管的安全工作区,过损耗区,25,9.2 放大电路工作原理,三极管放大电路的三种组态,共射放大电路,共基放大电路,共集放大电路,以共射放大电路为例讲解工作原理,26,晶体管T：放大元件iC=iB，要保证集电结反偏，发射结正偏；使晶体管工作在放大区 。,共射放大电路,输入,输出,一、放大电路的组成,27,基极电源UBB与基极电阻RB：使发射结正偏，并提供适当的基极电流IB 以保证晶体管工作在放大状态。,+,UBE,IB,28,集电极电阻：又称为集电极负载电阻，将变化的电流转变为变化的电压实现电压放大
10、。,集电极电源：为电路提供能量。并保证集电结反偏。,29,耦合电容,作用：隔直传交隔离输入输出与放大电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。容抗值很小压降可以忽略。,30,单电源供电,可以省去,RB,31,二、基本放大电路的工作原理,输入,输出,RB,静态: 放大电路输入端未加信号,动态: 放大电路输入端加上信号,（正弦信号）,32,文字符号,静态直流分量：大写字母+大写下标IB 、 IC 、 UCE,动态交流分量：小写字母+小写下标ib 、 ic 、 uce,动态实际分量：小写字母+大写下标iB 、 iC 、 uCE,输入,输出,RB,33,IC,IB,IE,静态时基极电流IB 称为偏置电
11、流简称偏流,静态：未加输入信号时,uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE,+UCC,RB,RC,C1,C2,T,+,+,ui,+,uo,+,RB ：偏置电阻,34,结论：,(1) 无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的 电压和电流:IB、UBE和 IC、UCE 。,(IB、UBE) 和(IC、UCE)分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点，称为静态工作点。,35,UBE,静态：未加输入信号时,uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE,？,动态：有输入信号(ui 0)时,uCE = UCC iC RC,uo 0 uBE = UBE+ ui uCE = UCE+ uo
12、uo = iC RC,iB = IB+ ib , iC = IC+ ic,36,各点波形,交流信号的传输情况,ui (即ube),ib,ic,u0（即uce ）,电压和电流都含有直流分量和交流分量,uBE = UBE+ ube,uCE = UCE+ uce,iB = IBE+ ib,iC = IC+ ic,输入信号电压ui和输出电压u0相位相反,37,结论：,(2) 加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了一个交流量，但方向始终不变。,+,集电极电流,直流分量,交流分量,38,结论：,(3) 若参数选取得当，输出电压可比输入电压大， 即电路具有电压放大作
13、用。,(4) 输出电压与输入电压在相位上相差180， 即共发射极电路具有反相作用。,(5)放大的实质: 用小能量的信号通过三极管的电流控制作用，将放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。,39,实现放大的条件,1、晶体管必须偏置在放大区。 发射结正偏，集电结反偏。,2、正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。,3、输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。,4、输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容滤波只输出交流信号。,40,教材P237分析与思考,(a),41,+UCC,C1,C2,(b),42,RB,(c),43,RB,+UCC,RC,C2,(d),44,+UCC,RC,C2,(e),45,RB,+UCC,RC,C1,C2,(f),PNP型,NPN型,46,RB,(f),PNP型,