放大电路知识点省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

电子技术电子技术第第9章章 基本放大电路基本放大电路9.1 9.1 双极型晶体管双极型晶体管双极型晶体管双极型晶体管 9.2 9.2 放大电路工作原理放大电路工作原理放大电路工作原理放大电路工作原理 9.3 9.3 放大电路静态分析放大电路静态分析放大电路静态分析放大电路静态分析9.4 9.4 放大电路动态分析放大电路动态分析放大电路动态分析放大电路动态分析 9.5 9.5 双极型晶体管基本放大电路双极型晶体管基本放大电路双极型晶体管基本放大电路双极型晶体管基本放大电路 9.6 9.6 场效应型晶体管场效应型晶体管场效应型晶体管场效应型晶体管 9.7 场效应型晶体管基本放大电路场效应型晶体管基本放大电路 9.8 多级放大电路多级放大电路 9.9 差分放大电路差分放大电路 9.10 功率放大电路功率放大电路 1 1第1页电子技术电子技术第第 9 章章 基本放大电路基本放大电路知识点知识点1 双极型晶体管双极型晶体管第2页第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 3一、一、基本结构基本结构 按按PN结结组合方式可分为组合方式可分为NPN型和型和PNP型型。PNP型：型：NPN型型：N P N基极基极 基区基区 集电极集电极 集电区集电区 集电结集电结 发射极发射极 发射区发射区 发射结发射结 N P N P N P基极基极 基区基区 集电极集电极 集电区集电区 集电结集电结 发射极发射极 发射区发射区 发射结发射结 P N P 结构示意图结构示意图大连理工大学电气工程学院大连理工大学电气工程学院第3页第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 大连理工大学电气工程学院大连理工大学电气工程学院4 其结构特点：其结构特点：1)三个导电区三个导电区 发射区：参杂浓度最大发射区：参杂浓度最大,发射载流子。发射载流子。基区：很薄，参杂浓度最小基区：很薄，参杂浓度最小,控制载流子。控制载流子。集电区：体积大，参杂浓度小于发射区，集电区：体积大，参杂浓度小于发射区，搜集载流子。搜集载流子。2)两个两个PN结：结：发射结、集电结。发射结、集电结。3)三个电极三个电极：发射极发射极E、基极、基极B、集电极、集电极C。N P N基极基极基区基区集电极集电极集电区集电区集电结集电结发射极发射极发射区发射区发射结发射结N P NBECCBENPN管图形符号管图形符号PNP管图形符号管图形符号第4页第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 5二、工作状态二、工作状态 BECBECBEC共发射极接法共发射极接法 共集电极接法共集电极接法 共基极接法共基极接法工作状态取决于两个工作状态取决于两个PN结偏置方向。结偏置方向。工作状态有三种：放大、饱和、截止。工作状态有三种：放大、饱和、截止。晶体管接法：晶体管接法：以下将以共发射极接法为主，以以下将以共发射极接法为主，以NPN管为例介绍工作状态。管为例介绍工作状态。大连理工大学电气工程学院大连理工大学电气工程学院第5页第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 条件条件:发射结正偏发射结正偏,集电结反偏。集电结反偏。发射区发射载流子发射区发射载流子 形成电流形成电流IE;少部分在基区被复合少部分在基区被复合 形成形成IB;大部分被集电区搜集大部分被集电区搜集 形成形成IC。1放大状态放大状态电流形成电流形成NPNB E CRCUCC UBB RB晶体管中载流子运动过程晶体管中载流子运动过程IEICIB大连理工大学电气工程学院大连理工大学电气工程学院6第6页第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 7 电流关系电流关系 IE=IB+IC 当当 IB=0 时，时，直流直流(静态静态)电流放大系数电流放大系数 交流交流(动态动态)电流放大系数电流放大系数 IC IBICICEO IB0 =IC IB=UCE=常数常数 IC IB IC=ICEO （穿透电流）（穿透电流）电路图电路图NPNB E CRCUCC UBB RBIEICIB大连理工大学电气工程学院大连理工大学电气工程学院第7页第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 8IB 微小改变，会产生微小改变，会产生 IC 很大改变。很大改变。IC=IB。UCE=UCCRC IC 0UCEUCC。晶体管相当于通路。晶体管相当于通路。特点特点:电路图电路图NPNB E CRCUCC UBB RBIEICIB大连理工大学电气工程学院大连理工大学电气工程学院第8页第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 9特点：特点：IB,IC 基本不变基本不变;ICUCC/RC;UCE0;晶体管相当于短路。晶体管相当于短路。条件条件:发射结正偏发射结正偏,集电结正偏。集电结正偏。IB,IC UCE=(UCCRC IC)ICM=UCC/RC 2.饱和状态饱和状态电路图电路图NPNB E CRCUCC UBB RBIEICIBCERCUCC 饱和状态时晶体管饱和状态时晶体管大连理工大学电气工程学院大连理工大学电气工程学院第9页第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 10特点：特点：IB=0 IC=0 UCE=UCC 晶体管相当于开路。晶体管相当于开路。3.截止状态截止状态条件条件:发射结反偏发射结反偏,集电结反偏。集电结反偏。电路图电路图CERCUCC 截止状态时晶体管截止状态时晶体管NPNB E CRCUCC UBB RBIEICIB大连理工大学电气工程学院大连理工大学电气工程学院第10页第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 11 IB受受UBE控制，与控制，与UCE 关系不大。关系不大。晶体管有死区电压晶体管有死区电压 （锗管（锗管0.2V,硅管硅管0.6V）。）。T，曲线向左平移曲线向左平移。1.输入特征输入特征从输入端看从输入端看:IB=f(UBE)UCE=常数常数三、特征曲线三、特征曲线UCE1V25 UCE1V7580604020UBE/VIB/AO0.4 0.8iC uCE uBE iBBEC大连理工大学电气工程学院大连理工大学电气工程学院第11页第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 12截止区截止区:IB=0,IC=ICEO 0。放大区放大区:IB 很小改变很小改变,引发引发IC很大改变。很大改变。饱和区饱和区:IB ,IC改变很小。改变很小。从输出端看从输出端看:即即IC=f(UCE)IB=常数常数 2.输出特征曲线输出特征曲线 43213 6 9 IC/mA UCE/VO IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A 放放 大大 区区饱和区饱和区截截止止区区iC uCE uBE iBBEC大连理工大学电气工程学院大连理工大学电气工程学院第12页第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 13 动态电流放大系数动态电流放大系数 2.穿透电流穿透电流 ICEO3.集电极最大允许电流集电极最大允许电流 ICM4.集电极最大耗散功率集电极最大耗散功率 PCM PC=UCEIC5.反向击穿电压反向击穿电压BU(BR)CEO静态电流放大系数静态电流放大系数 四、主要参数四、主要参数1.电流放大系数电流放大系数过过 损损 耗耗 区区 安安 全全 工工 作作 区区 PCM功耗曲线功耗曲线43213 6 9 IC/mA UCE/VO IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A 放放 大大 区区饱和区饱和区截止区截止区大连理工大学电气工程学院大连理工大学电气工程学院第13页第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系14晶体管处于放大状态。晶体管处于放大状态。(2)开关开关 S 合向合向 b 时时 例例 图示电路，晶体管图示电路，晶体管 =100，求开关，求开关 S合向合向 a、b、c 时时 IB、IC 和和 UCE，并指出晶体管工作状态，并指出晶体管工作状态（忽略（忽略 UBE）。）。解解 (1)开关开关 S 合向合向 a 时时 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 第14页第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系15IC=IB=1000.1mA=10 mA UCE=UCCRCIC=(15510310103)V=35 V UCE0，这是不可能，即不可能处于放大状态。，这是不可能，即不可能处于放大状态。晶体管处于饱和状态。晶体管处于饱和状态。UCE=0 V (3)开关开关 S 合向合向 c 时时 IB=0，IC=0，UCE=UCC=15 V 晶体管处于截止状态。晶体管处于截止状态。IC UCC RC15 5103 ICM=A=3 mA UBB1 S BCERCUCC RB1 UBB2 RB2 a b c UBB1 RB2 5 50103 IB=A=0.1 mA 第15页第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 本知识点结束本知识点结束16第16页第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 第 9 章 基本放大电路知识点知识点2 放大电路工作原理放大电路工作原理17第17页第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 大连理工大学电气工程学院大连理工大学电气工程学院18一、一、简述简述 放大电路或称放大器，其作用是把微弱电放大电路或称放大器，其作用是把微弱电信号放大到所需量级，而且输出信号功率要信号放大到所需量级，而且输出信号功率要比输入信号功率大，输出信号波形要与输入比输入信号功率大，输出信号波形要与输入信号波形相同。信号波形相同。比如：比如：比如：比如：（a）扩音器）扩音器 放大电路按信号波形不一样可分为放大电路按信号波形不一样可分为交流放大交流放大电路电路和和直流放大电路直流放大电路两类。两类。（b）测温电路）测温电路第18页第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 19二、电路组成二、电路组成 BCERBRCUCCUBBUCCBCERBRC两个电源放大电路两个电源放大电路一个电源放大电路一个电源放大电路C1C2加耦合电容后电路加耦合电容后电路UCCBERBRC大连理工大学电气工程学院大连理工大学电气工程学院第19页第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 20RBRC+UCC uo ui C1C2RBRC-UCC uo ui C1C2NPN 管放大电路管放大电路PNP 管放大电路管放大电路放大电路放大电路简化画法：简化画法：UCCBERBRC大连理工大学电气工程学院大连理工大学电气工程学院第20页第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 21二、信号放大过程二、信号放大过程 1.1.静态静态静态静态:当输入端未加输入信号当输入端未加输入信号 时放大电路工作状态时放大电路工作状态。此时此时ui=0，直流电源单独作用。，直流电源单独作用。提供偏流电流提供偏流电流IB。UCE=UCC ICRC直流负载线直流负载线。RBRC+UCC uo ui C1C2 t UBEOIB tO t UCEO t ICO静态直流量静态直流量大连理工大学电气工程学院大连理工大学电气工程学院第21页第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 22二、信号放大过程二、信号放大过程 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 ui C1C2iB uBE Oui t iC uCE t uo O t UBEOIB tO t UCEO t ICO信号放大过程信号放大过程O t ui t uo2.动态：动态：当输入端加上输入信号当输入端加上输入信号 时放大电路工作状态时放大电路工作状态。大连理工大学电气工程学院大连理工大学电气工程学院第22页第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 23总结总结1.必须必须建立适当静态工作点建立适当静态工作点，即，即设置偏置电设置偏置电阻或偏置电路，以产生适当偏流阻或偏置电路，以产生适当偏流IB，才能，才能确保输入信号和输出信号波形一致。确保输入信号和输出信号波形一致。2.经过集电极电阻将晶体管电流放大作用转经过集电极电阻将晶体管电流放大作用转 换成电压放大。换成电压放大。3.输出信号与输入信号输出信号与输入信号相位相位相相反。反。大连理工大学电气工程学院大连理工大学电气工程学院第23页第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系24【例题【例题1 1】试判断如图所表示各电路能否放大交流信号，试判断如图所表示各电路能否放大交流信号，为何？为何？应怎样改进？应怎样改进？RC+UCC uo ui C1C2RB+UCC uo ui C1C2RBRC+UCC uo ui C1C2RBRC+UCC uo ui C1C2(a)(b)(c)(d)第24页第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 本知识点结束本知识点结束25第25页