電工技術(shù)基礎(chǔ)培訓(xùn)ppt課件

1、技能拓展電工電子技術(shù)專題,老師,歡迎參加,高中通用技術(shù)教師,一 半導(dǎo)體二極管和三極管,1.1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí),1.2 半導(dǎo)體二極管,1.3 晶體三極管,1.1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí),一、本征半導(dǎo)體,二、雜質(zhì)半導(dǎo)體,三、PN結(jié)的形成及其單向?qū)щ娦?四、PN結(jié)的電容效應(yīng),一、本征半導(dǎo)體,導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。,本征半導(dǎo)體是純凈的晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。,1、什么是半導(dǎo)體？什么是本征半導(dǎo)體？,導(dǎo)體－－鐵、鋁、銅等金屬元素等

2、低價(jià)元素，其最外層電子在外電場(chǎng)作用下很容易產(chǎn)生定向移動(dòng)，形成電流。,絕緣體－－惰性氣體、橡膠等，其原子的最外層電子受原子核的束縛力很強(qiáng)，只有在外電場(chǎng)強(qiáng)到一定程度時(shí)才可能導(dǎo)電。,半導(dǎo)體－－硅（Si）、鍺（Ge），均為四價(jià)元素，它們?cè)拥淖钔鈱与娮邮茉雍说氖`力介于導(dǎo)體與絕緣體之間。,2、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu),由于熱運(yùn)動(dòng)，具有足夠能量的價(jià)電子掙脫共價(jià)鍵的束縛而成為自由電子,自由電子的產(chǎn)生使共價(jià)鍵中留有一個(gè)空位置，稱為空穴,自由電子與空穴相碰同

3、時(shí)消失，稱為復(fù)合。,共價(jià)鍵,一定溫度下，自由電子與空穴對(duì)的濃度一定；溫度升高，熱運(yùn)動(dòng)加劇，掙脫共價(jià)鍵的電子增多，自由電子與空穴對(duì)的濃度加大。,外加電場(chǎng)時(shí)，帶負(fù)電的自由電子和帶正電的空穴均參與導(dǎo)電，且運(yùn)動(dòng)方向相反。由于載流子數(shù)目很少，故導(dǎo)電性很差。,為什么要將半導(dǎo)體變成導(dǎo)電性很差的本征半導(dǎo)體？,3、本征半導(dǎo)體中的兩種載流子,運(yùn)載電荷的粒子稱為載流子。,溫度升高，熱運(yùn)動(dòng)加劇，載流子濃度增大，導(dǎo)電性增強(qiáng)。 熱力學(xué)溫度0K時(shí)不導(dǎo)電。,二

4、、雜質(zhì)半導(dǎo)體 1. N型半導(dǎo)體,,磷（P）,雜質(zhì)半導(dǎo)體主要靠多數(shù)載流子導(dǎo)電。摻入雜質(zhì)越多，多子濃度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性可控。,多數(shù)載流子,空穴比未加雜質(zhì)時(shí)的數(shù)目多了？少了？為什么？,2. P型半導(dǎo)體,,硼（B）,多數(shù)載流子,P型半導(dǎo)體主要靠空穴導(dǎo)電，摻入雜質(zhì)越多，空穴濃度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)，,在雜質(zhì)半導(dǎo)體中，溫度變化時(shí)，載流子的數(shù)目變化嗎？少子與多子變化的數(shù)目相同嗎？少子與多子濃度的變化相同嗎？,,,三、PN結(jié)的形成及其單向

5、導(dǎo)電性,物質(zhì)因濃度差而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。氣體、液體、固體均有之。,P區(qū)空穴濃度遠(yuǎn)高于N區(qū)。,N區(qū)自由電子濃度遠(yuǎn)高于P區(qū)。,擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使靠近接觸面P區(qū)的空穴濃度降低、靠近接觸面N區(qū)的自由電子濃度降低，產(chǎn)生內(nèi)電場(chǎng)。,PN 結(jié)的形成,因電場(chǎng)作用所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)。,參與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)的載流子數(shù)目相同，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，就形成了PN結(jié)。,由于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使P區(qū)與N區(qū)的交界面缺少多數(shù)載流子，形成內(nèi)電場(chǎng)，從而阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行。內(nèi)電場(chǎng)使空穴從

6、N區(qū)向P區(qū)、自由電子從P區(qū)向N 區(qū)運(yùn)動(dòng)。,PN結(jié)加正向電壓導(dǎo)通： 耗盡層變窄，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加劇，由于外電源的作用，形成擴(kuò)散電流，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。,PN結(jié)加反向電壓截止： 耗盡層變寬，阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，有利于漂移運(yùn)動(dòng)，形成漂移電流。由于電流很小，故可近似認(rèn)為其截止。,,PN 結(jié)的單向?qū)щ娦?必要嗎？,四、PN 結(jié)的電容效應(yīng),1. 勢(shì)壘電容,PN結(jié)外加電壓變化時(shí)，空間電荷區(qū)的寬度將發(fā)生變化，有電荷的積累和釋放的過(guò)程，與電容的充放電相同

7、，其等效電容稱為勢(shì)壘電容Cb。,2. 擴(kuò)散電容,PN結(jié)外加的正向電壓變化時(shí)，在擴(kuò)散路程中載流子的濃度及其梯度均有變化，也有電荷的積累和釋放的過(guò)程，其等效電容稱為擴(kuò)散電容Cd。,結(jié)電容：,結(jié)電容不是常量！若PN結(jié)外加電壓頻率高到一定程度，則失去單向?qū)щ娦裕?問(wèn)題,為什么將自然界導(dǎo)電性能中等的半導(dǎo)體材料制成本征半導(dǎo)體，導(dǎo)電性能極差，又將其摻雜，改善導(dǎo)電性能？為什么半導(dǎo)體器件的溫度穩(wěn)定性差？是多子還是少子是影響溫度穩(wěn)定性的主要因素？為什

8、么半導(dǎo)體器件有最高工作頻率？,2 半導(dǎo)體二極管,一、二極管的組成,二、二極管的伏安特性及電流方程,三、二極管的等效電路,四、二極管的主要參數(shù),五、穩(wěn)壓二極管,一、二極管的組成,將PN結(jié)封裝，引出兩個(gè)電極，就構(gòu)成了二極管。,小功率二極管,大功率二極管,穩(wěn)壓二極管,發(fā)光二極管,一、二極管的組成,點(diǎn)接觸型：結(jié)面積小，結(jié)電容小，故結(jié)允許的電流小，最高工作頻率高。,面接觸型：結(jié)面積大，結(jié)電容大，故結(jié)允許的電流大，最高工作頻率低。,平面型：結(jié)

9、面積可小、可大，小的工作頻率高，大的結(jié)允許的電流大。,二、二極管的伏安特性及電流方程,開啟電壓,反向飽和電流,擊穿電壓,溫度的電壓當(dāng)量,二極管的電流與其端電壓的關(guān)系稱為伏安特性。,利用Multisim測(cè)試二極管伏安特性,從二極管的伏安特性可以反映出： 1. 單向?qū)щ娦?2. 伏安特性受溫度影響,T（℃）↑→在電流不變情況下管壓降u↓ →反向飽和電流IS↑，U(BR) ↓T（℃）↑→正向特

10、性左移，反向特性下移,正向特性為指數(shù)曲線,反向特性為橫軸的平行線,增大1倍/10℃,三、二極管的等效電路,理想二極管,近似分析中最常用,導(dǎo)通時(shí)△i與△u成線性關(guān)系,應(yīng)根據(jù)不同情況選擇不同的等效電路！,1. 將伏安特性折線化,？,100V？5V？1V？,2. 微變等效電路,Q越高，rd越小。,當(dāng)二極管在靜態(tài)基礎(chǔ)上有一動(dòng)態(tài)信號(hào)作用時(shí)，則可將二極管等效為一個(gè)電阻，稱為動(dòng)態(tài)電阻，也就是微變等效電路。,ui=0時(shí)直流電源作用,小信號(hào)作用,靜態(tài)電

11、流,四、二極管的主要參數(shù),最大整流電流IF：最大平均值最大反向工作電壓UR：最大瞬時(shí)值反向電流 IR：即IS最高工作頻率fM：因PN結(jié)有電容效應(yīng),第四版——P20,討論：解決兩個(gè)問(wèn)題,如何判斷二極管的工作狀態(tài)？什么情況下應(yīng)選用二極管的什么等效電路？,,,uD=V－iR,ID,UD,V與uD可比，則需圖解：,實(shí)測(cè)特性,對(duì)V和Ui二極管的模型有什么不同？,五、穩(wěn)壓二極管,1. 伏安特性,進(jìn)入穩(wěn)壓區(qū)的最小電流,不至于損壞的最大電流,

12、由一個(gè)PN結(jié)組成，反向擊穿后在一定的電流范圍內(nèi)端電壓基本不變，為穩(wěn)定電壓。,2. 主要參數(shù),穩(wěn)定電壓UZ、穩(wěn)定電流IZ,最大功耗PZM＝ IZM UZ,動(dòng)態(tài)電阻rz＝ΔUZ /ΔIZ,若穩(wěn)壓管的電流太小則不穩(wěn)壓，若穩(wěn)壓管的電流太大則會(huì)因功耗過(guò)大而損壞，因而穩(wěn)壓管電路中必需有限制穩(wěn)壓管電流的限流電阻！,限流電阻,斜率？,1.3 晶體三極管,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)

13、晶體管特性的影響,五、主要參數(shù),一、晶體管的結(jié)構(gòu)和符號(hào),多子濃度高,多子濃度很低，且很薄,面積大,晶體管有三個(gè)極、三個(gè)區(qū)、兩個(gè)PN結(jié)。,中功率管,大功率管,二、晶體管的放大原理,擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成發(fā)射極電流IE，復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成基極電流IB，漂移運(yùn)動(dòng)形成集電極電流IC。,少數(shù)載流子的運(yùn)動(dòng),因發(fā)射區(qū)多子濃度高使大量電子從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū),因基區(qū)薄且多子濃度低，使極少數(shù)擴(kuò)散到基區(qū)的電子與空穴復(fù)合,因集電區(qū)面積大，在外電場(chǎng)作用下大部分?jǐn)U散到基區(qū)的電子漂

14、移到集電區(qū),基區(qū)空穴的擴(kuò)散,電流分配： IE＝IB＋I(xiàn)C IE－擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成的電流 IB－復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成的電流 IC－漂移運(yùn)動(dòng)形成的電流,穿透電流,集電結(jié)反向電流,直流電流放大系數(shù),交流電流放大系數(shù),,,,為什么基極開路集電極回路會(huì)有穿透電流？,三、晶體管的共射輸入特性和輸出特性,為什么UCE增大曲線右移？,對(duì)于小功率晶體管，UCE大于1V的一條輸入特性曲線可以取代UCE大于1V的所有輸入特性曲線。,為什

15、么像PN結(jié)的伏安特性？,為什么UCE增大到一定值曲線右移就不明顯了？,1. 輸入特性,2. 輸出特性,β是常數(shù)嗎？什么是理想晶體管？什么情況下 ?,對(duì)應(yīng)于一個(gè)IB就有一條iC隨uCE變化的曲線。,,為什么uCE較小時(shí)iC隨uCE變化很大？為什么進(jìn)入放大狀態(tài)曲線幾乎是橫軸的平行線？,飽和區(qū),放大區(qū),截止區(qū),,晶體管的三個(gè)工作區(qū)域,晶體管工作在放大狀態(tài)時(shí)，輸出回路的電流 iC幾乎僅僅決定于輸入回路的電流 iB，即可將

16、輸出回路等效為電流 iB 控制的電流源iC 。,四、溫度對(duì)晶體管特性的影響,五、主要參數(shù),直流參數(shù)： 、 、ICBO、 ICEO,c-e間擊穿電壓,最大集電極電流,最大集電極耗散功率，PCM＝iCuCE,安全工作區(qū),交流參數(shù)：β、α、fT（使β＝1的信號(hào)頻率）,極限參數(shù)：ICM、PCM、U（BR）CEO,討論一,由圖示特性求出PCM、ICM、U （BR）CEO 、β。,uCE=1V時(shí)的iC就是ICM,U（BR）CEO,討論二：

17、利用Multisim測(cè)試晶體管的輸出特性,利用Multisim分析圖示電路在V2小于何值時(shí)晶體管截止、大于何值時(shí)晶體管飽和。,討論三,,以V2作為輸入、以節(jié)點(diǎn)1作為輸出，采用直流掃描的方法可得！,約小于0.5V時(shí)截止,約大于1V時(shí)飽和,描述輸出電壓與輸出電壓之間函數(shù)關(guān)系的曲線，稱為電壓傳輸特性。,2 基本放大電路,2.1 共發(fā)射極放大電路的組成,2.2 放大電路的靜態(tài)分析,2.4 靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定,2.3 放大電路的動(dòng)態(tài)分析,2.5

18、 射極輸出器,2.1 共發(fā)射極放大電路的組成,2.1.1 共發(fā)射極基本放大電路組成,共發(fā)射極基本電路,2.1.2 基本放大電路各元件作用,晶體管T--放大元件, iC=? iB。要保證集電結(jié)反偏,發(fā)射結(jié)正偏,使晶體管工作在放大區(qū) 。,基極電源EB與基極電阻RB--使發(fā)射結(jié) 處于正偏，并提供大小適當(dāng)?shù)幕鶚O電流。,共發(fā)射極基本電路,2.1.2 基本放大電路各元件作用,集電極電源EC --為電路提供

19、能量。并保證集電結(jié)反偏。,集電極電阻RC--將電流的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷旱淖兓?耦合電容C1 、C2 --隔離輸入、輸出與放大電路直流的聯(lián)系，使交流信號(hào)順利輸入、輸出。,,信號(hào)源,負(fù)載,共發(fā)射極基本電路,單電源供電時(shí)常用的畫法,共發(fā)射極基本電路,直流量：大字母，大下標(biāo)，如IB,交流量：小字母，小下標(biāo)，如ib,混合量：小字母，大下標(biāo)，如iB,2.1.3 共射放大電路的電壓放大作用,無(wú)輸入信號(hào)(ui = 0)時(shí):,uBE = UBEuC

20、E = UCE uo = 0,,結(jié)論：,(1) 無(wú)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)。,,UBE,無(wú)輸入信號(hào)(ui = 0)時(shí):,？,有輸入信號(hào)(ui ≠ 0)時(shí),uCE = UCC－ iC RC,uBE = UBE+ uiuCE = UCE+ uo uo ? 0,=

21、 ube,結(jié)論：,,(2) 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。,,+,集電極電流,直流分量,交流分量,動(dòng)態(tài)分析,靜態(tài)分析,結(jié)論：,,(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。,1. 實(shí)現(xiàn)放大的條件,(1) 晶體管必須工作在

22、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)，使晶體管工作于放大區(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)。,2. 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、直流分量所走的通路是不同的。,直流通

23、路：無(wú)信號(hào)時(shí)電流（直流電流）的通路， 用來(lái)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(lái)計(jì)算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、 輸出電阻等性能指標(biāo)。,例：畫出下圖放大電路的直流通路,直流通路,直流通路用來(lái)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,,對(duì)交流信號(hào)(有輸入信號(hào)ui時(shí)

24、的交流分量),XC ? 0，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(lái)計(jì)算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等性能指標(biāo)。,,2.2 放大電路的靜態(tài)分析,靜態(tài)：放大電路無(wú)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。分析對(duì)象：各極電壓、電流的直流分量。所用電路：放大電路的直流通路。,設(shè)置Q點(diǎn)的目的： (1) 使放大電路的放大信號(hào)不失

25、真； (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)。,——靜態(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。,2.2.1 用估算法確定靜態(tài)值,1. 直流通路估算 IB,根據(jù)電流放大作用,2. 由直流通路估算UCE,當(dāng)UBE<< UCC時(shí)，,由KVL: UCC = IB RB+ UBE,由KVL: UCC = IC RC+ UCE,所以 UCE = UCC – IC RC,例1：用估算

26、法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。,已知：UCC=12V，RC=4k?，RB=300k?，? =37.5。,解：,注意：電路中IB 和 IC 的數(shù)量級(jí)不同,例2：用估算法計(jì)算圖示電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。,由例1、例2可知，當(dāng)電路不同時(shí)，計(jì)算靜態(tài)值的公式也不同。,由KVL可得：,由KVL可得：,2.2.2 用圖解法確定靜態(tài)值,用作圖的方法確定靜態(tài)值,步驟： 1. 用估算法確定IB,優(yōu)點(diǎn)： 能直觀地分析和了解靜 態(tài)值的變化對(duì)放大電

27、路 的影響。,2. 由輸出特性確定IC 和UCE,直流負(fù)載線方程,,直流負(fù)載線斜率,,,,,直流負(fù)載線,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),O,2.3 放大電路的動(dòng)態(tài)分析,動(dòng)態(tài)：放大電路有信號(hào)輸入（ui ?0）時(shí)的工作狀態(tài)。,分析方法：微變等效電路法，圖解法。,動(dòng)態(tài)分析: 計(jì)算電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、 輸出電阻ro等。,分析對(duì)象：各極電壓和電流的交流分量。,目的：找出Au、 ri、

28、ro與電路參數(shù)的關(guān)系，為設(shè)計(jì) 打基礎(chǔ)。,所用電路：放大電路的交流通路。,2.3.1 微變等效電路法,,微變等效電路： 把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個(gè)線性電路。即把非線性的晶體管線性化，等效為一個(gè)線性元件。,線性化的條件： 晶體管在小信號(hào)（微變量）情況下工作。因此，在靜態(tài)工作點(diǎn)附近小范圍內(nèi)的特性曲線可用直線近似代替。,微變等效電路法： 利用放大電路的微變等效電路分析計(jì)算放大電路電壓放大倍數(shù)Au、輸

29、入電阻ri、輸出電阻ro等。,晶體管的微變等效電路可從晶體管特性曲線求出。,當(dāng)信號(hào)很小時(shí)，在靜態(tài)工作點(diǎn)附近的輸入特性在小范圍內(nèi)可近似線性化。,1. 晶體管的微變等效電路,?UBE,,對(duì)于小功率三極管：,rbe一般為幾百歐到幾千歐。,(1) 輸入回路,Q,輸入特性,晶體管的輸入電阻,晶體管的輸入回路(B、E之間)可用rbe等效代替，即由rbe來(lái)確定ube和 ib之間的關(guān)系。,,(2) 輸出回路,rce愈大，恒流特性愈好。因rce阻

30、值很高，一般忽略不計(jì)。,晶體管的輸出電阻,輸出特性,輸出特性在線性工作區(qū)是一組近似等距的平行直線。,晶體管的電流放大系數(shù),晶體管的輸出回路(C、E之間)可用一受控電流源 ic=? ib等效代替，即由?來(lái)確定ic和 ib之間的關(guān)系。 ?一般在20～200之間。,,O,,,,?ib,晶體三極管,微變等效電路,,,晶體管的B、E之間可用rbe等效代替。,晶體管的C、E之間可用一受控電流源ic=?ib等效代替。,2. 放大電路的微變等

31、效電路,,,將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效電路。,交流通路,微變等效電路,,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。,微變等效電路,2. 放大電路的微變等效電路,將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效電路。,,3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算,當(dāng)放大電路輸出端開路(未接RL)時(shí)，,因rbe與IE有關(guān)，故放大倍數(shù)與靜態(tài) IE有關(guān)。,,負(fù)載電

32、阻愈小，放大倍數(shù)愈小。,式中的負(fù)號(hào)表示輸出電壓的相位與輸入相反。,例1：,3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算,例2：,由例1、例2可知，當(dāng)電路不同時(shí)，計(jì)算電壓放大倍數(shù) Au 的公式也不同。要根據(jù)微變等效電路找出 ui與ib的關(guān)系、 uo與ic 的關(guān)系。,4.放大電路輸入電阻的計(jì)算,放大電路對(duì)信號(hào)源(或?qū)η凹?jí)放大電路)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)負(fù)載，可用一個(gè)電阻來(lái)等效代替。這個(gè)電阻是信號(hào)源的負(fù)載電阻，也就是放大電路的輸入電阻。,定義：,輸入電阻是對(duì)交流信號(hào)而言的，

33、是動(dòng)態(tài)電阻。,,,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越好。,,,例1：,,,5. 放大電路輸出電阻的計(jì)算,放大電路對(duì)負(fù)載(或?qū)蠹?jí)放大電路)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)信號(hào)源，可以將它進(jìn)行戴維寧等效，等效電源的內(nèi)阻即為放大電路的輸出電阻。,,,,定義：,輸出電阻是動(dòng)態(tài)電阻，與負(fù)載無(wú)關(guān)。,輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載能力的參數(shù)。電路的輸出電阻越小越好。,共射極放大電路特點(diǎn)： 1. 放大倍數(shù)高;2. 輸入電阻低;3.

34、 輸出電阻高.,,例3：,求ro的步驟：1) 斷開負(fù)載RL,3) 外加電壓,4) 求,,,,,外加,,2) 令 或,,,,外加,例4：,,,,,,,,圖解步驟：（1）根據(jù)靜態(tài)分析方法，求出靜態(tài)工作點(diǎn)Q。（2）根據(jù)ui在輸入特性上求uBE和iB。（3）作交流負(fù)載線。（4）由輸出特性曲線和交流負(fù)載線求iC和uCE。,動(dòng)態(tài)分析 圖解法,交流負(fù)載線的畫法,,,VCC,,,,,Q,,,,交流負(fù)載線,動(dòng)態(tài)分析圖解法,RL=?,

35、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)。,2.3.2 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(guò)高，,晶體管進(jìn)入飽和區(qū)工作，造成飽和失真。,適當(dāng)減小基極電流（增大RB）可消除失真。,若Q設(shè)置過(guò)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（減小RB）可消除失真。,如果Q設(shè)置合適，信號(hào)幅值過(guò)大也可產(chǎn)生失真，減小信號(hào)幅值可消除失真。,2.4 靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)

36、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，其中溫度變化的影響最大。,2.4.1 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，當(dāng)溫度升高時(shí)， UBE?、? ? 、 ICBO ?。,

37、上式表明，當(dāng)UCC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。,,,,,,,,溫度升高時(shí)， IC將增加，使Q點(diǎn)沿負(fù)載線上移。,iC,uCE,,,,,,,,,,,Q,溫度升高時(shí)，輸出特性曲線上移,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。,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

38、使晶體管 T進(jìn)入飽和區(qū)造成飽和失真，甚至引起過(guò)熱燒壞三極管。,O,2.4.2 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。,VB,RB2 ：使VB基本不變,RE：使IC基本不變,CE：使Au不下降,2.4.2 分壓式偏置電路,1. 穩(wěn)定Q點(diǎn)的原理,VB,集電極電流基本恒定，不隨溫度變化。,從Q點(diǎn)穩(wěn)定的角度來(lái)看似乎I2、VB越大越好。但 I2 越大，RB1、RB2必須取得較小，將增加損耗，降低輸入電

39、阻。VB過(guò)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。,參數(shù)的選擇,VE,VB,Q點(diǎn)穩(wěn)定的過(guò)程,VE,VB,,,,,VB 固定,RE：溫度補(bǔ)償電阻 對(duì)直流：RE越大,穩(wěn)定Q點(diǎn)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。,2. 靜態(tài)

40、工作點(diǎn)的計(jì)算,估算法:,旁路電容,3. 動(dòng)態(tài)分析,3. 動(dòng)態(tài)分析,對(duì)交流：旁路電容 CE 將RE 短路， RE不起作用， Au，ri，ro與固定偏置電路相同。,RB=RB1//RB2,微變等效電路,去掉CE后的微變等效電路,,如果去掉CE ，Au，ri，ro ?,,,,無(wú)旁路電容CE,有旁路電容CE,Au減小,,分壓式偏置電路,ri 提高,ro不變,對(duì)信號(hào)源電壓的放大倍數(shù)？,信號(hào)源,,考慮信號(hào)源內(nèi)阻RS 時(shí),,例1:,在圖示放大

41、電路中，已知UCC=12V, RC= 6kΩ, RE1= 300Ω， RE2= 2.7kΩ， RB1= 60kΩ， RB2= 20kΩ RL= 6kΩ ，晶體管β=50， UBE=0.6V, 試求:(1) 靜態(tài)工作點(diǎn) IB、IC 及 UCE；(2) 畫出微變等效電路；(3) ri、ro及 Au；(4) 若輸入信號(hào)為 能輸出正常波形， 則UO多大？ (5) 若

42、測(cè)得輸出波形為 判斷放大器出現(xiàn)的是何種失真， 如何消除失真？,解:,(1)由直流通路求靜態(tài)工作點(diǎn)。,直流通路,(3) 由微變等效電路求Au、 ri 、 ro。,微變等效電路,若要消除失真必須改變RB1與RB2的比例，適當(dāng)抬高放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，如：適當(dāng)調(diào)節(jié)RB1使其變小，

43、則抬高了IB。,（4）,2.5 射極輸出器,因?qū)涣餍盘?hào)而言，集電極是輸入與輸出回路的公共端，所以是共集電極放大電路。 因從發(fā)射極輸出，所以稱射極輸出器。,求Q點(diǎn)：,2.5.1 靜態(tài)分析,直流通路,2.5.2 動(dòng)態(tài)分析,1. 電壓放大倍數(shù),電壓放大倍數(shù)Au?1且輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故稱電壓跟隨器。,微變等效電路,2. 輸入電阻,射極輸出器的輸入電阻高，對(duì)前級(jí)有利。 ri 與負(fù)載有關(guān),,,3. 輸出

44、電阻,,射極輸出器的輸出電阻很小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。,,例1:,.,在圖示放大電路中，已知UCC=12V, RE= 2kΩ, RB= 200kΩ， RL= 2kΩ ，晶體管β=60， UBE=0.6V, 信號(hào)源內(nèi)阻RS= 100Ω，試求:(1) 靜態(tài)工作點(diǎn) IB、IE 及 UCE；(2) 畫出微變等效電路；(3) Au、ri 和 ro 。,解:,(1)由直流通路求靜態(tài)工作點(diǎn)。,直流通路,(2) 由微變等效電路求Au、 ri 、

45、 ro。,微變等效電路,共集電極放大電路(射極輸出器)的特點(diǎn)：,1. 電壓放大倍數(shù)小于1，約等于1;2. 輸入電阻高；3. 輸出電阻低；4. 輸出與輸入同相。,射極輸出器的應(yīng)用,主要利用它具有輸入電阻高和輸出電阻低的特點(diǎn)。,1. 因輸入電阻高，它常被用在多級(jí)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. 因輸出電阻低，它常被用在多級(jí)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. 利用 ri 大、 ro小以及

46、 Au ?1 的特點(diǎn)，也可將射極輸出器放在放大電路的兩級(jí)之間，起到阻抗匹配作用，這一級(jí)射極輸出器稱為緩沖級(jí)或中間隔離級(jí)。,3 由555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和無(wú)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,555定時(shí)器是一種將模擬電路和數(shù)字電路集成于一體的電子器件。用它可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器和施密特觸發(fā)器等多種電路。 555定時(shí)器在工業(yè)控制、定時(shí)、檢測(cè)、報(bào)警等方面有廣泛應(yīng)用。,3.1 555定時(shí)器,1.分壓器：由三個(gè)等值電阻構(gòu)成,2.比較器：由電壓比

47、較器C1和C2構(gòu)成,3.R-S觸發(fā)器,4.放電開關(guān)管T,VA,VB,輸出端,電壓控制端,高電平觸發(fā)端,低電平觸發(fā)端,放電端,復(fù)位端,UCC,分壓器,比較器,R-S觸發(fā)器,放電管,地,,,,,>2/3 UCC,<1/3 UCC,比較結(jié)果,1/3 UCC,不允許,2/3 UCC,,,555功能表,單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器只有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。在未加觸發(fā)脈沖前，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)；在觸發(fā)脈沖作用下，電路由穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為暫穩(wěn)定狀態(tài)，停留一段時(shí)間后，電

48、路又自動(dòng)返回穩(wěn)定狀態(tài)。,暫穩(wěn)定狀態(tài)的長(zhǎng)短，取決于電路的參數(shù)，與觸發(fā)脈沖無(wú)關(guān)。,3 .2 由555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一般用做定時(shí)、整形及延時(shí)。,(地),接通電源,,>2/3 UCC,0,1,1,Q=0,導(dǎo)通,1,穩(wěn)定狀態(tài),,(地),Q=1,截止,暫穩(wěn)狀態(tài),0,< 1/3 UCC,0,(地),,>2/3 UCC,Q=1,0,1,穩(wěn)定狀態(tài),,R,,,,T導(dǎo)通，C通過(guò)T放電,uC ? 0,接通電源,上升

49、到2/3 UCC,,,,,,,因此暫穩(wěn)態(tài)的長(zhǎng)短取決于RC時(shí)間常數(shù),R,,,,,因此暫穩(wěn)態(tài)的長(zhǎng)短取決于RC時(shí)間常數(shù),例1：?jiǎn)畏€(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成定時(shí)檢測(cè),,例2：?jiǎn)畏€(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成短時(shí)用照明燈,,若S未按下, 則 ui = 1,若S按下, 則 ui = 0,燈亮的時(shí)間為：,tp = 1.1 R C,3.3 由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器,多諧振蕩器是一種無(wú)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，接通電源后，不需外加觸發(fā)信號(hào)，就能產(chǎn)生矩形波輸出。由于矩形波中含有豐富

50、的諧波，故稱為多諧振蕩器。,多諧振蕩器是一種常用的脈沖波形發(fā)生器,觸發(fā)器和時(shí)序電路中的時(shí)鐘脈沖一般是由多諧振蕩器產(chǎn)生的。,,接通電源,,,,通電前uC=0,1,,>2/3 UCC,,,,C充電,C放電,1,<1/3 UCC,,,,,,接通電源,,C充電,C放電,,,,,充電時(shí)間常數(shù)(R=R1+R2),放電時(shí)間常數(shù)(R=R2),例3：多諧振蕩器構(gòu)成水位監(jiān)控報(bào)警電路,水位正常情況下，電容C被短接，揚(yáng)聲器不發(fā)音；水位下降到探測(cè)器