第9章放大電路-知識(shí)點(diǎn)1

1、電子技術(shù)電子技術(shù)9.7 場(chǎng)效應(yīng)型晶體管基本放大電路場(chǎng)效應(yīng)型晶體管基本放大電路 9.8 多級(jí)放大電路多級(jí)放大電路 9.9 差分放大電路差分放大電路 9.10 功率放大電路功率放大電路 電子技術(shù)電子技術(shù)3基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 按按PN結(jié)結(jié)的的組合方式可分為組合方式可分為NPN型和型和PNP型型。PNP型：型：NPN型型：N P N基極基極 基區(qū)基區(qū) 集電極集電極 集電區(qū)集電區(qū) 集電結(jié)集電結(jié) 發(fā)射極發(fā)射極 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū) 發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié) N P N P N P基極基極 基區(qū)基區(qū) 集電極集電極 集電區(qū)集電區(qū) 集電結(jié)集電結(jié) 發(fā)射極發(fā)射極 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū) 發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié) P N P 結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖大連理工大學(xué)電

2、氣工程學(xué)院大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院4 其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 1)三個(gè)導(dǎo)電區(qū)三個(gè)導(dǎo)電區(qū) 發(fā)射區(qū)：參雜濃度最大發(fā)射區(qū)：參雜濃度最大, , 發(fā)射載流子。發(fā)射載流子。 基區(qū)：很薄，參雜濃度最小基區(qū)：很薄，參雜濃度最小, , 控制載流子?？刂戚d流子。 集電區(qū)：體積大，參雜濃度小于發(fā)射區(qū)，集電區(qū)：體積大，參雜濃度小于發(fā)射區(qū)， 收集載流子。收集載流子。 2)兩個(gè)兩個(gè)PN結(jié)：結(jié)：發(fā)射結(jié)、集電結(jié)。發(fā)射結(jié)、集電結(jié)。 3)三個(gè)電極三個(gè)電極：發(fā)射極發(fā)射極E、基極、基極B、集電極、集電極C。N P N基極基極基區(qū)基區(qū)集電極集電極集電區(qū)集電區(qū)集電結(jié)集電結(jié)發(fā)射極發(fā)射極發(fā)射

3、區(qū)發(fā)射區(qū)發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)N P NBECCBENPN管圖形符號(hào)管圖形符號(hào)PNP管圖形符號(hào)管圖形符號(hào)5BECBECBEC共發(fā)射極接法共發(fā)射極接法 共集電極接法共集電極接法 共基極接法共基極接法 工作狀態(tài)取決于兩個(gè)工作狀態(tài)取決于兩個(gè)PN結(jié)的偏置方向。結(jié)的偏置方向。 工作狀態(tài)有三種：放大、飽和、截止。工作狀態(tài)有三種：放大、飽和、截止。 晶體管的接法：晶體管的接法：以下將以共發(fā)射極接法為主，以以下將以共發(fā)射極接法為主，以NPN管為例介紹工作狀態(tài)。管為例介紹工作狀態(tài)。大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院條件條件: 發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏, 集電結(jié)反偏。集電結(jié)反偏。 發(fā)射區(qū)發(fā)射載流子發(fā)射區(qū)發(fā)射載流子

4、 形成電流形成電流IE ; 少部分在基區(qū)被復(fù)合少部分在基區(qū)被復(fù)合 形成形成IB ; 大部分被集電區(qū)收集大部分被集電區(qū)收集 形成形成IC。1放大狀態(tài)放大狀態(tài)電流的形成電流的形成NPNB E CRCUCC UBB RB晶體管中載流子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程晶體管中載流子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程IEICIB大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院67 電流的關(guān)系電流的關(guān)系 IE= IB +IC 當(dāng)當(dāng) IB = 0 時(shí)，時(shí)， 直流直流 (靜態(tài)靜態(tài)) 電流放大系數(shù)電流放大系數(shù) 交流交流 (動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)) 電流放大系數(shù)電流放大系數(shù) IC IBICICEO IB0 = IC IB= UCE =常數(shù)常數(shù) IC IB IC = ICE

5、O （穿透電流）（穿透電流）電路圖電路圖NPNB E CRCUCC UBB RBIEICIB大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院8 IB 微小的變化，會(huì)產(chǎn)生微小的變化，會(huì)產(chǎn)生 IC 很大的變化。很大的變化。 IC =IB 。 UCE = UCCRC IC 0UCEUCC。 晶體管相當(dāng)于通路。晶體管相當(dāng)于通路。 特點(diǎn)特點(diǎn):電路圖電路圖NPNB E CRCUCC UBB RBIEICIB大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院9特點(diǎn)：特點(diǎn)： IB,IC 基本不變基本不變; ICUCC / RC ; UCE0 ; 晶體管相當(dāng)于短路。晶體管相當(dāng)于短路。條件條件: 發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正

6、偏, 集電結(jié)正偏。集電結(jié)正偏。 IB,IC UCE = (UCCRC IC) ICM = UCC / RC 2. 飽和狀態(tài)飽和狀態(tài)電路圖電路圖NPNB E CRCUCC UBB RBIEICIBCERCUCC 飽和狀態(tài)時(shí)的晶體管飽和狀態(tài)時(shí)的晶體管大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院10特點(diǎn)：特點(diǎn)： IB= 0 IC= 0 UCE= UCC 晶體管相當(dāng)于開路。晶體管相當(dāng)于開路。3. 截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)條件條件: 發(fā)射結(jié)反偏發(fā)射結(jié)反偏, 集電結(jié)反偏。集電結(jié)反偏。電路圖電路圖CERCUCC 截止?fàn)顟B(tài)時(shí)的晶體管截止?fàn)顟B(tài)時(shí)的晶體管NPNB E CRCUCC UBB RBIEICIB大連理工大學(xué)

7、電氣工程學(xué)院大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院11 IB受受UBE控制，與控制，與UCE 關(guān)系不大。關(guān)系不大。 晶體管有死區(qū)電壓晶體管有死區(qū)電壓 （鍺管（鍺管0.2V, 硅管硅管0.6V）。）。 T ， 曲線向左平移曲線向左平移 。1.輸入特性輸入特性從輸入端看從輸入端看: IB=f(UBE) UCE=常數(shù)常數(shù)三、特性曲線三、特性曲線UCE1V25 UCE1V7580604020UBE / VIB/ AO0.4 0.8iC uCE uBE iBBEC大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院12截止區(qū)截止區(qū): IB =0, IC=ICEO 0。放大區(qū)放大區(qū): IB 很小的變化很小的變化, 引起引起

8、IC很大的變化。很大的變化。 飽和區(qū)飽和區(qū): IB , IC變化很小。變化很小。 從輸出端看從輸出端看: 即即IC= f(UCE) IB= 常數(shù)常數(shù) 2. 輸出特性曲線輸出特性曲線 43213 6 9 IC/mA UCE/VO IB = 0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A 放放 大大 區(qū)區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)截截止止區(qū)區(qū)iC uCE uBE iBBEC大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院13 動(dòng)態(tài)電流放大系數(shù)動(dòng)態(tài)電流放大系數(shù) 2.穿透電流穿透電流 ICEO3.集電極最大允許電流集電極最大允許電流 ICM4.集電極最大耗散功率集電極最大耗散功率 PCM PC = UCEI

9、C5.反向擊穿電壓反向擊穿電壓BU(BR)CEO靜態(tài)電流放大系數(shù)靜態(tài)電流放大系數(shù) 四、主要參數(shù)四、主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)過(guò)過(guò) 損損 耗耗 區(qū)區(qū) 安安 全全 工工 作作 區(qū)區(qū) PCM功耗曲線功耗曲線43213 6 9 IC/mA UCE/VO IB = 0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A 放放 大大 區(qū)區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)截止區(qū)截止區(qū)大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系14晶體管處于放大狀態(tài)。晶體管處于放大狀態(tài)。 (2) 開關(guān)開關(guān) S 合向合向 b 時(shí)時(shí) 例例 圖示電路，晶體管的圖示電路，晶體管的 = 100，求

10、開關(guān)，求開關(guān) S合向合向 a、b、c 時(shí)的時(shí)的 IB、IC 和和 UCE，并指出晶體管的工作狀態(tài)，并指出晶體管的工作狀態(tài)（忽略（忽略 UBE ）。）。解解 (1) 開關(guān)開關(guān) S 合向合向 a 時(shí)時(shí) UBB1 RB1 5 500103 IB = = A = 0.01 mAIC = IB = 1000.01 mA = 1 mA UCE = UCCRCIC = (1551031103) V = 10 VUCC = 15 V UBB1 = 5 V UBB2 = 1.5 VRB1 = 500 k RB2 = 50 k RC = 5 k UBB1 S BCERCUCC RB1 UBB2 RB2 a b c

11、 大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系15IC = IB = 1000.1mA = 10 mA UCE = UCCRCIC = V =35 V UCE0，這是不可能的，即不可能處于放大狀態(tài)。，這是不可能的，即不可能處于放大狀態(tài)。 晶體管處于飽和狀態(tài)。晶體管處于飽和狀態(tài)。UCE = 0 V (3) 開關(guān)開關(guān) S 合向合向 c 時(shí)時(shí) IB = 0，IC = 0，UCE = UCC = 15 V 晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)。晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)。 IC UCC RC15 5103 ICM = = A = 3 mA UBB1 S BCERCUCC RB1 UBB2 RB2 a

12、 b c UBB1 RB2 5 50103 IB = = A = 0.1 mA 16本知識(shí)點(diǎn)結(jié)束本知識(shí)點(diǎn)結(jié)束17第 9 章 基本放大電路大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院18一、一、簡(jiǎn)述簡(jiǎn)述 放大電路或稱放大器，其作用是把微弱的電放大電路或稱放大器，其作用是把微弱的電信號(hào)放大到所需的量級(jí)，而且輸出信號(hào)的功率要信號(hào)放大到所需的量級(jí)，而且輸出信號(hào)的功率要比輸入信號(hào)的功率大，輸出信號(hào)的波形要與輸入比輸入信號(hào)的功率大，輸出信號(hào)的波形要與輸入信號(hào)的波形相同。信號(hào)的波形相同。 （a）擴(kuò)音器）擴(kuò)音器 放大電路按信號(hào)波形的不同可分為放大電路按信號(hào)波形的不同可分為交流放大交流放大電路電路和和直流放

13、大電路直流放大電路兩類。兩類。（b）測(cè)溫電路）測(cè)溫電路19BCERBRCUCCUBBUCCBCERBRC兩個(gè)電源的放大電路兩個(gè)電源的放大電路一個(gè)電源的放大電路一個(gè)電源的放大電路C1C2加耦合電容后的電路加耦合電容后的電路UCCBERBRC大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院20RBRC+ UCC uo ui C1C2RBRC- UCC uo ui C1C2NPN 管放大電路管放大電路PNP 管放大電路管放大電路放大電路的放大電路的簡(jiǎn)化畫法：簡(jiǎn)化畫法：UCCBERBRC大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院21當(dāng)輸入端未加輸入信號(hào)當(dāng)輸入端未加輸入信號(hào) 時(shí)放大電路的工作狀態(tài)時(shí)

14、放大電路的工作狀態(tài)。 此時(shí)此時(shí)ui = 0，直流電源單獨(dú)作用。，直流電源單獨(dú)作用。 提供偏流電流提供偏流電流IB 。 UCE = UCC ICRC直流負(fù)載線直流負(fù)載線 。 RBRC+ UCC uo ui C1C2 t UBEOIB tO t UCEO t ICO靜態(tài)直流量靜態(tài)直流量大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院22 ube = ui uo= uce = - icRC =UCE icRC = UCE + uceiB= IB + ib iC= IC + ic uBE= UBE+ ube uCE=UCC-( IC+ ic)RC =UCCICRC icRC RBRC+ UCC uo

15、ui C1C2iB uBE Oui t iC uCE t uo O t UBEOIB tO t UCEO t ICO信號(hào)的放大過(guò)程信號(hào)的放大過(guò)程O t ui t uo2. 動(dòng)態(tài)：動(dòng)態(tài)：當(dāng)輸入端加上輸入信號(hào)當(dāng)輸入端加上輸入信號(hào) 時(shí)放大電路的工作狀態(tài)時(shí)放大電路的工作狀態(tài)。大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院23總結(jié)總結(jié)必須必須建立合適的靜態(tài)工作點(diǎn)建立合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，即，即設(shè)置偏置設(shè)置偏置電阻或偏置電路，以產(chǎn)生合適的偏流電阻或偏置電路，以產(chǎn)生合適的偏流IB ，才能保證輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的波形一致。才能保證輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的波形一致。2. 通過(guò)集電極電阻將晶體管的電流放大作用轉(zhuǎn)通過(guò)集電極電阻將晶體管的電流放大作用轉(zhuǎn) 換成電壓放大。換成電壓放大。3. 輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的相位相位相相反。反。大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系24