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第8章分立元件放大電路8.3靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定8.4共集電極電路8.5多級(jí)放大電路8.2基本放大電路8.1半導(dǎo)體器件8.1半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體的特性:
(可制成溫度敏感元件,如熱敏電阻)摻雜性:往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì),會(huì)使其導(dǎo)電能力明顯改變。光敏性:當(dāng)受到光照時(shí),其導(dǎo)電能力明顯變化。(可制成各種光敏元件,如光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光電池等)。熱敏性:當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí),導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)。1.本征半導(dǎo)體完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體,稱為本征半導(dǎo)體。硅和鍺的晶體結(jié)構(gòu)8.1.1PN結(jié)+4+4+4+4自由電子空穴束縛電子
在常溫下,由于熱激發(fā),使一些價(jià)電子獲得足夠的能量而脫離共價(jià)鍵的束縛,成為自由電子(帶負(fù)電),同時(shí)共價(jià)鍵上留下一個(gè)空位,稱為空穴(帶正電)。
本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理在其它力的作用下,空穴吸引臨近的電子來填補(bǔ),其結(jié)果相當(dāng)于空穴的遷移??昭ǖ倪w移相當(dāng)于正電荷的移動(dòng),因此可以認(rèn)為空穴是載流子。
當(dāng)半導(dǎo)體外加電壓時(shí),在電場(chǎng)的作用下將出現(xiàn)兩部分電流:
1)自由電子作定向移動(dòng)電子電流2)價(jià)電子遞補(bǔ)空穴空穴電流+4+4+4+4本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理本征半導(dǎo)體中存在數(shù)量相等的兩種載流子,即自由電子和空穴。
溫度越高,載流子的濃度越高,本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)。溫度是影響半導(dǎo)體性能的一個(gè)重要的外部因素,這是半導(dǎo)體的一大特點(diǎn)。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。P型半導(dǎo)體
摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度,所以,空穴濃度遠(yuǎn)大于自由電子濃度??昭ǚQ為多數(shù)載流子(多子),自由電子稱為少數(shù)載流子(少子)。+4+4+4+4+3硼原子空穴摻入三價(jià)元素接受一個(gè)電子變?yōu)樨?fù)離子雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法------------------------P型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++N型半導(dǎo)體無論N型或P型半導(dǎo)體都是中性的,對(duì)外不顯電性。1.在雜質(zhì)半導(dǎo)體中多子的數(shù)量與
(a.摻雜濃度、b.溫度)有關(guān)。2.在雜質(zhì)半導(dǎo)體中少子的數(shù)量與(a.摻雜濃度、b.溫度)有關(guān)。3.當(dāng)溫度升高時(shí),少子的數(shù)量
(a.減少、b.不變、c.增多)。abc4.在外加電壓的作用下,P型半導(dǎo)體中的電流主要是,N型半導(dǎo)體中的電流主要是(a.電子電流、b.空穴電流)ba4、PN結(jié)的單相導(dǎo)電性PN結(jié)加正向電壓(正向偏置)PN結(jié)變窄P接正、N接負(fù)------------------++++++++++++++++++U內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)PNIF內(nèi)電場(chǎng)被削弱,多子的擴(kuò)散加強(qiáng),形成較大的擴(kuò)散電流。PN結(jié)正向電阻較小,正向電流較大,PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。PN結(jié)加反向電壓(反向偏置)------------------++++++++++++++++++U內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)PN內(nèi)電場(chǎng)被加強(qiáng),少子的漂移加強(qiáng),由于少子數(shù)量很少,形成很小的反向電流。IRPN結(jié)變寬P接負(fù)、N接正PN結(jié)反向電阻較大,反向電流很小,PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。溫度越高少子的數(shù)量越多,反向電流將隨溫度增加PN結(jié)的單向?qū)щ娦?、PN結(jié)加正向電壓(正向偏置,P接正、N
接負(fù))時(shí),PN結(jié)處于正向?qū)顟B(tài),PN
結(jié)正向電阻較小,正向電流較大。2、PN結(jié)加反向電壓(反向偏置,P接負(fù)、N
接正)時(shí),PN結(jié)處于反向截止?fàn)顟B(tài),PN
結(jié)反向電阻較大,反向電流很小。8.1.2半導(dǎo)體二極管二極管的結(jié)構(gòu)示意圖符號(hào):PN陽(yáng)極陰極VD2.伏安特性PN+–UI硅管0.5V,鍺管0.1V。反向擊穿電壓U(BR)導(dǎo)通壓降死區(qū)電壓外加電壓大于死區(qū)電壓二極管才能導(dǎo)通。外加電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿,失去單向?qū)щ娦?。正向特性PN+–反向特性非線性反向電流在一定電壓范圍內(nèi)保持常數(shù)。硅0.6~0.8V,鍺0.2~0.3V。3.主要參數(shù)(1)最大整流電流IFM二極管長(zhǎng)期使用時(shí),允許流過二極管的最大正向平均電流。(2)最高反向工作電壓URM是保證二極管不被擊穿而給出的反向峰值電壓,一般是二極管反向擊穿電壓U(BR)的一半或三分之一。二極管擊穿后單向?qū)щ娦员黄茐?,甚至過熱而燒壞。(3)最大反向電流IRM指二極管加最高反向工作電壓時(shí)的反向電流。反向電流大,說明管子的單向?qū)щ娦圆?,IRM受溫度的影響,溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小,鍺管的反向電流較大,為硅管的幾十到幾百倍。4.二極管電路分析舉例定性分析:判斷二極管的工作狀態(tài)導(dǎo)通截止否則,正向管壓降硅0.6~0.7V鍺0.2~0.3V
分析方法:將二極管斷開,分析二極管兩端電位的高低或所加電壓UD的正負(fù)。若V陽(yáng)>V陰或UD為正,二極管導(dǎo)通(正向偏置)若V陽(yáng)<V陰或UD為負(fù),二極管截止(反向偏置)
反向截止時(shí)二極管相當(dāng)于斷開。若二極管是理想的,正向?qū)〞r(shí)正向管壓降為零,電路如圖,求:UABV陽(yáng)=-6VV陰=-12VV陽(yáng)>V陰二極管導(dǎo)通若忽略管壓降,二極管可看作短路,UAB=-6V否則,UAB低于-6V一個(gè)管壓降,為-6.3V或-6.7V例1:取B點(diǎn)作參考點(diǎn),斷開二極管,分析二極管陽(yáng)極和陰極的電位。D6V12V3kBAUAB+–兩個(gè)二極管的陰極接在一起求:UAB取B點(diǎn)作參考點(diǎn),斷開二極管,分析二極管陽(yáng)極和陰極的電位。V1陽(yáng)=-6V,V2陽(yáng)=0V,V1陰=V2陰=
-12VUD1=6V,UD2=12V∵
UD2>UD1∴VD2
優(yōu)先導(dǎo)通,VD1截止。若忽略管壓降,二極管可看作短路,UAB=0VVD16V12V3kBAVD2VD1承受反向電壓為-6V流過VD2的電流為例2:UAB+–5.穩(wěn)壓二極管符號(hào)UZIZIZMUZIZUI伏安特性穩(wěn)壓管正常工作時(shí)加反向電壓使用時(shí)要加限流電阻+–穩(wěn)壓管反向擊穿后,電流變化很大,但電壓變化很小,利用此特性,穩(wěn)壓管在電路中可起穩(wěn)壓作用。主要參數(shù)(1)穩(wěn)定電壓UZ
穩(wěn)壓管正常工作(反向擊穿)時(shí)管子兩端的電壓。(2)電壓溫度系數(shù)u環(huán)境溫度每變化1C引起穩(wěn)壓值變化的百分?jǐn)?shù)。(3)動(dòng)態(tài)電阻(4)穩(wěn)定電流IZ、最大穩(wěn)定電流IZM(5)最大允許耗散功率
PZM=UZIZM愈小,曲線愈陡,穩(wěn)壓性能愈好。光電二極管反向電流隨光照強(qiáng)度的增加而上升。IV照度增加符號(hào)前一頁(yè)后一頁(yè)返回8.1.3晶體三極管1.基本結(jié)構(gòu)BECNNP基極發(fā)射極集電極PNP集電極基極發(fā)射極BCENPN型PNP型BECNNP基極發(fā)射極集電極集電區(qū):面積最大基區(qū):最薄,摻雜濃度最低發(fā)射區(qū):摻雜濃度最高發(fā)射結(jié)集電結(jié)符號(hào):BECIBIEICNPN型三極管BECIBIEICPNP型三極管2.電流放大原理BECNNPEBRBECRC(1)三極管放大的外部條件發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏PNP
VB<VE
VC<VB從電位的角度看:NPN發(fā)射結(jié)正偏VB>VE
集電結(jié)反偏VC>VB(2)各電極電流關(guān)系及電流放大作用IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.010.020.030.040.050.0010.501.001.702.503.300.0010.511.021.732.543.35結(jié)論1)三電極電流關(guān)系IE=IB+IC2)ICIE,IC
IB3)
IC
IB把基極電流的微小變化能夠引起集電極電流較大變化的特性稱為晶體管的電流放大作用。
實(shí)質(zhì):用一個(gè)微小電流的變化去控制一個(gè)較大電流的變化。(3)三極管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律BECNNPEBRBEC基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)的擴(kuò)散可忽略。發(fā)射結(jié)正偏,發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴(kuò)散,形成發(fā)射極電流IE。IE進(jìn)入P區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空穴復(fù)合,形成電流IBE,多數(shù)擴(kuò)散到集電結(jié)。IBE從基區(qū)擴(kuò)散來的集電結(jié)邊緣的電子,在電場(chǎng)力的作用下被拉入到集電區(qū),形成ICE。ICE集電結(jié)反偏,有少子形成的反向電流ICBO。ICBO(3)三極管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律IC=ICE+ICBOICEICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOIB=IBE-ICBOIBEICE與IBE之比稱為共發(fā)射極電流放大倍數(shù)集-射極穿透電流,溫度ICEO(常用公式)若IB=0,則
ICICE03.特性曲線即管子各電極電壓與電流的關(guān)系曲線,是管子內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)的外部表現(xiàn),反映了晶體管的性能,是分析放大電路的依據(jù)。為什么要研究特性曲線:1)直觀地分析管子的工作狀態(tài)2)合理地選擇偏置電路的參數(shù),設(shè)計(jì)性能良好的電路重點(diǎn)討論應(yīng)用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線實(shí)驗(yàn)線路輸入回路輸出回路發(fā)射極是輸入、輸出回路的公共端EBICmAAVUCEUBERBIBECV共發(fā)射極電路(1)輸入特性IB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE1V特點(diǎn):非線性死區(qū)電壓:硅管0.5V,鍺管0.2V。工作壓降:硅UBE0.6~0.7V,鍺UBE0.2~0.3V。(2)輸出特性IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A當(dāng)UCE大于一定的數(shù)值時(shí),IC只與IB有關(guān),即IC=IB。此區(qū)域滿足IC=IB
稱為線性區(qū)(放大區(qū)),具有恒流特性。IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A
UCEUBE,集電結(jié)正偏,IBIC,稱為飽和區(qū)。
深度飽和時(shí)硅管UCES0.3V
此區(qū)域中IC受UCE的影響較大IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A
此區(qū)域中:IB=0,IC
=ICEO,UBE
<死區(qū)電壓,稱為截止區(qū)。
為可靠截止,常取發(fā)射結(jié)零偏壓或反偏壓。4.主要參數(shù)前面的電路中,三極管的發(fā)射極是輸入輸出的公共點(diǎn),稱為共射接法。相應(yīng)地還有共基、共集接法。直流電流放大系數(shù):(1)電流放大系數(shù)和工作于動(dòng)態(tài)的三極管,真正的信號(hào)是疊加在直流上的交流信號(hào)?;鶚O電流的變化量為IB,相應(yīng)的集電極電流變化為IC。交流電流放大系數(shù):一般小功率三極管大功率三極管
例:UCE=4.7V時(shí),IB=30A,IC=1.48mA;IB=45A,IC=2.2mA。在以后的計(jì)算中,一般作近似處理:=(2)集-基極反向飽和電流
ICBO(3)集-射極穿透電流ICEO(4)集電極最大允許電流ICM(5)集-射極反向擊穿電壓U(BR)CEO(6)集電極最大允許耗散功耗PCMICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作區(qū)由三個(gè)極限參數(shù)可畫出三極管的安全工作區(qū)晶體管參數(shù)與溫度的關(guān)系1、溫度每增加10C,ICBO增大一倍。硅管優(yōu)于鍺管。2、溫度每升高1C,UBE將減小–(2~2.5)mV,即晶體管具有負(fù)溫度系數(shù)。3、溫度每升高1C,增加0.5%~1.0%。放大的概念:放大的目的是將微弱的變化信號(hào)放大成較大的信號(hào)。放大的實(shí)質(zhì):用小能量的信號(hào)通過三極管的電流控制作用,將放大電路中直流電源的能量轉(zhuǎn)化成交流能量輸出。對(duì)放大電路的基本要求:1.要有足夠的放大倍數(shù)(電壓、電流、功率)。2.盡可能小的波形失真。另外還有輸入電阻、輸出電阻、通頻帶等其它技術(shù)指標(biāo)。8.2基本放大電路Au本章主要討論電壓放大電路,同時(shí)介紹功率放大電路。放大電路可以用有輸入端口和輸出端口的四端網(wǎng)絡(luò)表示,如下圖。uotuituo+–ui+–8.2.1放大電路的組成及工作原理RBEBRCC1C2T++ECuo+–ui+–RSes+–RL++––1.電路組成參考點(diǎn)ui+–uo+–RBEBRCC1C2T++ECuo+–ui+–RSes+–RL++––2.元件作用放大元件,iC=iB。要保證集電結(jié)反偏,發(fā)射結(jié)正偏,使T工作在放大區(qū)。使發(fā)射結(jié)正偏,并提供適當(dāng)?shù)幕鶚O電流?;鶚O電源與基極電阻參考點(diǎn)RBEBRCC1C2T++ECuo+–ui+–RSes+–RL++––2.元件作用集電極電源,為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。集電極電阻,將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。耦合電容隔離輸入、輸出與放大電路直流的聯(lián)系,同時(shí)使信號(hào)順利輸入、輸出。信號(hào)源負(fù)載單電源供電時(shí)常用的畫法RBEBRCC1C2T++ECuo+–ui+–RSes+–RL++––可以省去RB參考點(diǎn)+UCC輸入輸出(1)放大倍數(shù)放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)+-信號(hào)源Au放大電路+-+_RoRL+_Ri(2)輸入電阻(3)輸出電阻通頻帶f|Au
|0.707|Auo||Auo|O(4)通頻帶:通常將放大倍數(shù)在高頻和低頻段分別下降為中頻段放大倍數(shù)的1/時(shí),所包括的頻率范圍。3.共射放大電路的電壓放大作用uBEtiBtiCtUBEIBICUCE無輸入信號(hào)(ui
=0)時(shí)RCC1C2+++UCCRBiBiCuCEui+–uo+–uBE+–+–uo=0uC1=UBEuC2=UCEuCEt3.共射放大電路的電壓放大作用uBEtuitiBtiCtuCEtuotUBEIBICUCE?無輸入信號(hào)時(shí)有輸入信號(hào)時(shí)
uCE=VCC-iCRC
uo=0uC1=UBEuC2=UCEuo
0uC1
UBEuC2UCERCC1C2+++UCCRBiBiCuCEui+–uo+–uBE+–+–結(jié)論:1)無輸入信號(hào)電壓時(shí),三極管各電極都是恒定的電壓和電流:IB、UBE和IC、UCE。
(IB、UBE)
和(IC、UCE
)分別對(duì)應(yīng)于輸入、輸出特性曲線上的一個(gè)點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)。IBUBEQIBUBEICUCEQUCEIC2)加上輸入信號(hào)電壓后,各電極電流和電壓的大小均發(fā)生了變化,都在直流量的基礎(chǔ)上疊加了一個(gè)交流量,但方向始終不變。iCtiCtIC+iCtic集電極電流直流分量交流分量靜態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析3)若參數(shù)選取得當(dāng),輸出電壓可比輸入電壓大,即電路具有電壓放大作用。4)輸出電壓與輸入電壓在相位上相差180°,即共發(fā)射極電路具有反相作用。uituot3.實(shí)現(xiàn)放大的條件1)晶體管必須工作在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏。2)正確設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn),使整個(gè)波形處于放大區(qū)。3)輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電流。4)輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的集電極電壓,經(jīng)電容耦合只輸出交流信號(hào)。4、直流通路和交流通路因電容對(duì)交、直流的作用不同。在放大電路中如果電容的容量足夠大,可以認(rèn)為它對(duì)交流分量不起作用,即對(duì)交流短路。而對(duì)直流可以看成開路。這樣,交直流所走的通路是不同的。直流通路:無信號(hào)時(shí)電流(直流電流)的通路,用來計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。交流通路:有信號(hào)時(shí)交流分量(變化量)的通路,用來計(jì)算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等動(dòng)態(tài)參數(shù)。例:畫出下圖放大電路的直流通路直流通路直流通路用來計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)Q(IB、IC、UCE)對(duì)直流信號(hào)電容C可看作開路(即將電容斷開)斷開斷開+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIBIE+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiERBRCuiuORLRSes++–+––對(duì)交流信號(hào)(有輸入信號(hào)ui時(shí)的交流分量)
XC0,C可看作短路。忽略電源的內(nèi)阻,電源的端電壓恒定,直流電源對(duì)交流可看作短路。短路短路對(duì)地短路交流通路用來計(jì)算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等動(dòng)態(tài)參數(shù)。+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE8.2.2放大電路的分析靜態(tài):放大電路無交流信號(hào)輸入(ui=0)時(shí)的工作狀態(tài)。分析方法:估算法、圖解法所用電路:放大電路的直流通路設(shè)置 Q點(diǎn)的目的:1)使放大電路不失真的放大信號(hào);2)使放大電路工作在較佳的工作狀態(tài),靜態(tài)是動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)?!o態(tài)工作點(diǎn)Q:IB、IC、UCE
。靜態(tài)分析:確定放大電路的靜態(tài)值。一、靜態(tài)分析1.估算法:1)根據(jù)直流通路估算IBRBRCIBRB稱為偏置電阻,IB稱為偏置電流。+VCCUBE+–RBRC+UCC2)根據(jù)直流通道估算UCE、ICIC根據(jù)電流放大作用UCE+–RBRCIB+UCCIC例1:用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。已知:VCC=12V,RC=4K,RB=300K,=37.5。解:請(qǐng)注意電路中IB和IC的數(shù)量級(jí)UCE+–UBE+–ICRB+UCCREIB例2:用估算法計(jì)算圖示電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。UCE+–UBE+–2.圖解法:輸入特性曲線上交點(diǎn)Q的坐標(biāo)(IB、UBE)即為所求靜態(tài)工作點(diǎn)。IBUBEQIBUBEUBE=UCC–IBRB由輸入特性確定IB和UBERBRCIBICUCE+–UBE+–+UCC用作圖的方法確定靜態(tài)值IB一般用估算法確定2.圖解法:ICUCE由輸出特性確定IC和VCC。UCE=UCC–ICRC直流負(fù)載線直流負(fù)載線斜率RBRCIBICUCE+–UBE+–+UCCUCCQ直流負(fù)載線方程由IB確定的那條輸出特性與直流負(fù)載線的交點(diǎn)就是Q點(diǎn)二、動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài):放大電路有交流信號(hào)輸入(ui0)時(shí)的工作狀態(tài)。動(dòng)態(tài)分析:計(jì)算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等。對(duì)象:各極電壓和電流的交流分量。目的:找出它們與電路參數(shù)的關(guān)系,為設(shè)計(jì)打基礎(chǔ)。分析方法:微變等效電路法,圖解法(略)所用電路:放大電路的交流通路微變等效電路法1)輸入回路iBuBE當(dāng)信號(hào)很小時(shí),將輸入特性在小范圍內(nèi)近似線性。
對(duì)輸入的小交流信號(hào)而言,三極管相當(dāng)于電阻。rbe稱為晶體管輸入電阻。對(duì)于小功率三極管:rbe的量級(jí)從幾百歐到幾千歐。1.三極管的微變等效電路UBEIB2)輸出回路iCuCE所以:輸出端相當(dāng)于一個(gè)受ib控制的電流源。ICUCE特性曲線近似平行輸出端還要并聯(lián)一個(gè)大電阻rce。rce愈大,恒流特性愈好rce稱為晶體管輸出電阻ibicicBCEibibrceCrbeBE晶體三極管微變等效電路ube+-uce+-ube+-uce+-rce很大,一般忽略。2.放大電路的微變等效電路將交流通路中的三極管用微變等效電路代替分析時(shí)假設(shè)輸入為正弦交流,所以等效電路中的電壓與電流可用相量表示。RBRCuiuoRL++-rbeibibicRBRCRLEBCui+-uo+-rbeRBRCRL+--+3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算:負(fù)載電阻越小,放大倍數(shù)越小。放大倍數(shù)與靜態(tài)IE有關(guān)。rbeRBRCRL+--+3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算rbeRCRLRE++--4.輸入電阻的計(jì)算放大電路對(duì)信號(hào)源來說,是一個(gè)負(fù)載,其大小可以用一個(gè)輸入電阻(等效電阻)來表示。定義:輸入電阻是動(dòng)態(tài)電阻Au放大電路+-信號(hào)源+-放大電路+-信號(hào)源+-輸入電阻是表明放大電路從信號(hào)源吸取電流大小的參數(shù)。電路的輸入電阻越大,從信號(hào)源取得的電流越小,因此一般總是希望得到較大的的輸入電阻。rbeRBRCRL+--+rbeRCRLRE++--5.輸出電阻的計(jì)算對(duì)于負(fù)載而言,放大電路相當(dāng)于信號(hào)源,可以將它進(jìn)行戴維寧等效,等效電源的內(nèi)阻就是輸出電阻。+_RLr0+_Au+_RL放大電路RS+_輸出電阻的定義:輸出電阻是動(dòng)態(tài)電阻,與負(fù)載無關(guān)。+_無源網(wǎng)絡(luò)將信號(hào)源短路負(fù)載RL開路Au+_RL放大電路RS+_+_roRL000rbeRBRC外加求ro的步驟:1)斷開負(fù)載RL2)令Ui=0或ES=03)外加電壓4)求共發(fā)射極放大電路輸出電阻共射極放大電路特點(diǎn):
1.放大倍數(shù)高;2.輸入電阻低;3.輸出電阻高.++--6.非線性失真:如果Q設(shè)置不合適,管子進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū),將造成非線性失真。如果Q設(shè)置過高,管子工作進(jìn)入飽和區(qū),造成飽和失真,減小基極電流可消除失真。如果Q設(shè)置過低,管子工作進(jìn)入截止區(qū),造成截止失真,增加基極電流可消除失真。如果Q設(shè)置合適,信號(hào)幅值過大也可產(chǎn)生失真,減小信號(hào)幅值可消除失真。交流通路RBRCuiuORL++--RSeS+-ibicBCEii動(dòng)態(tài)分析圖解法是一條斜率為且通過Q點(diǎn)的直線稱為交流負(fù)載線所以交流負(fù)載線比直流負(fù)載更陡當(dāng)時(shí),交直流負(fù)載重合動(dòng)態(tài)分析圖解法QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuoRL=由uo和ui的峰值(或峰峰值)之比可得放大電路的電壓放大倍數(shù)。動(dòng)態(tài)分析圖解法電壓放大倍數(shù)將減小。QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQicibuiuoRL非線性失真如果Q設(shè)置不合適,晶體管進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)工作,將造成非線性失真。若Q設(shè)置過高,晶體管進(jìn)入飽和區(qū)工作,造成飽和失真。Q2uo適當(dāng)減小基極電流可消除失真。UCEQuCE/VttiC/mAICiC/mAuCE/VOOOQ1非線性失真若Q設(shè)置過低,晶體管進(jìn)入截止區(qū)工作,造成截止失真。適當(dāng)增加基極電流可消除失真。uiuotiB/AiB/AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC/mAuCE/VOOUCE如果Q設(shè)置合適,信號(hào)幅值過大也可產(chǎn)生失真,減小信號(hào)幅值可消除失真。8.3靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定合理設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)是保證放大電路正常工作的先決條件。但是放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)常因外界條件的變化而發(fā)生變動(dòng)。前述的固定偏置放大電路,簡(jiǎn)單、容易調(diào)整,但在溫度變化、三極管老化、電源電壓波動(dòng)等外部因素的影響下,將引起靜態(tài)工作點(diǎn)的變動(dòng),嚴(yán)重時(shí)將使放大電路不能正常工作,其中影響最大的是溫度的變化。一、溫度變化對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響在固定偏置放大電路中上式表明,當(dāng)VCC和RB一定時(shí),IC與UBE、以及ICEO
有關(guān),而這三個(gè)參數(shù)隨溫度而變化。
當(dāng)溫度升高時(shí),
UBE、、ICBO
。溫度升高時(shí),
IC將增加,使Q點(diǎn)沿負(fù)載線上移。iCuCEQ溫度升高時(shí),輸出特性曲線上移結(jié)論:當(dāng)溫度升高時(shí),
IC將增加,使Q點(diǎn)沿負(fù)載線上移,容易使T進(jìn)入飽和區(qū)造成飽和失真,甚至引起過熱燒壞三極管。Q′固定偏置電路的Q點(diǎn)是不穩(wěn)定的,為此需要改進(jìn)偏置電路。當(dāng)溫度升高使IC增加時(shí),能夠自動(dòng)減少IB,從而抑制Q點(diǎn)的變化,保持Q點(diǎn)基本穩(wěn)定。二、分壓式偏置電路1.穩(wěn)定Q點(diǎn)的原理基極電位基本恒定,不隨溫度變化。RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IBVB++++UCCuiuo++––集電極電流基本恒定,不隨溫度變化。2.分壓式偏置電路(1)穩(wěn)定Q點(diǎn)的原理RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IBVB++++UCCuiuo++––參數(shù)的選擇從Q點(diǎn)穩(wěn)定的角度來看似乎I2、VB越大越好。但I(xiàn)2越大,RB1、RB2必須取得較小,將增加損耗,降低輸入電阻。而VB過高必使VE也增高,在UCC一定時(shí),勢(shì)必使UCE減小,從而減小放大電路輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍。在估算時(shí)一般選?。篒2=(5~10)IB,VB=(5~10)UBE,RB1、RB2的阻值一般為幾十千歐。RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IBVB++++UCCuiuo++––Q點(diǎn)穩(wěn)定的過程TUBEIBICVEICVB固定RE:溫度補(bǔ)償電阻對(duì)直流:RE越大穩(wěn)Q效果越好;對(duì)交流:
RE越大交流損失越大,為避免交流損失加旁路電容CE。I1I2IBVB+++RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuo+–ui+–2.靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算估算法:RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IBVB++++UCCuiuo++––3.動(dòng)態(tài)分析
對(duì)交流CE將RE短路,RE不起作用,Au,ri,ro與固定偏置電路相同。如果去掉CE,Au,ri,ro?I1I2IBVB+++RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuo+–ui+–旁路電容返回去掉CE后的微變等效電路如果去掉CE,Au,ri,ro怎樣?+UCC短路對(duì)地短路C1RB1RCC2RB2RERLuo+–ui+–rbeRCRLRE++--去掉CE后的微變等效電路Au減小無旁路電容CE有旁路電容CE(1)電壓放大倍數(shù)rbeRCRLRE+_+_ri提高無旁路電容CE有旁路電容CEro不變(2)輸入電阻ri和輸出電阻r0rbeRCRLRE+_+_無旁路電容CE有旁路電容CEAu減小ri提高ro不變分壓式偏置電路對(duì)信號(hào)源電壓的放大倍數(shù)?RS+–信號(hào)源RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuo++––考慮信號(hào)源內(nèi)阻RS時(shí)后一頁(yè)前一頁(yè)跳轉(zhuǎn)信號(hào)源RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuo++––RS+–返回8.4共集電極放大電路RB+UCCRCC1C2RERLuiuo++––++求Q點(diǎn):RB+UCCRCRE直流通路一、靜態(tài)分析:RB+UCCRCC1C2RERLuiuo++––++二、動(dòng)態(tài)分析1.電壓放大倍數(shù)
電壓放大倍數(shù)
且輸入輸出同相,輸出電壓跟隨輸入電壓,故稱電壓跟隨器。rbeRERL++––2.輸入電阻rbeRERL++––輸入電阻高,對(duì)前級(jí)有利。ri與負(fù)載有關(guān)3.輸出電阻置0射極輸出器的輸出電阻很小,帶負(fù)載能力強(qiáng)。rbeRERLRs++ro3.輸出電阻斷開負(fù)載電阻,用加壓求流法求輸出電阻。置0+RsrbeRERL+ro一般所以RsrbeRE+_射極輸出器的輸出電阻很小,帶負(fù)載能力強(qiáng)。共集放大電路(射極輸出器)的特點(diǎn):1.電壓放大倍數(shù)小于1,約等于12.輸入電阻高3.輸出電阻低4..輸出與輸入同相討論1.將射極輸出器放在放大電路的第一級(jí),可以提高輸入電阻,減輕信號(hào)源負(fù)擔(dān)。2.將射極輸出器放在放大電路的末級(jí),可以降低輸出電阻,提高帶負(fù)載能力。3.將射極輸出器放在放大電路的兩級(jí)之間,可以起到阻抗匹配作
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