項(xiàng)目2 電子生日蠟燭控制電路

1、項(xiàng)目二 電子生日蠟燭控制電路模擬電子技術(shù)項(xiàng)目化教程項(xiàng)目概述無論在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，還是在日常生活中，經(jīng)常需要將微弱的非電信號(hào)轉(zhuǎn)換成成較大的電信號(hào)，以推動(dòng)設(shè)備進(jìn)行工作。例如：聲音通過話筒轉(zhuǎn)換成的信號(hào)電壓往往在幾十毫伏以下，它不可能使揚(yáng)聲器發(fā)出足夠音量的聲音；而從天線接收下來的無線電信號(hào)電壓更小，只有微伏數(shù)量級(jí)。因此信號(hào)放大電路是電路系統(tǒng)中最基本的電路，應(yīng)用十分廣泛?？刂齐娐吩趯?shí)際應(yīng)用中非常普遍，本項(xiàng)目選擇制作一款簡(jiǎn)易的電子生日蠟燭控制電路，該電路主要依靠三極管的放大、開關(guān)作用實(shí)現(xiàn)電路功能。項(xiàng)目引導(dǎo)教學(xué)目的教學(xué)目的：1半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)、圖形符號(hào)、特性曲線、主要參數(shù)及三極管的工作原理。2半導(dǎo)體三極管管型

2、號(hào)命名方法、管腳識(shí)別方法。3放大電路的基本概念、一般組成、其性能指標(biāo)和工作原理。4多級(jí)放大器的級(jí)間耦合方式、性能特點(diǎn)及放大電路的頻率特性。5電路仿真軟件Multisim的熟練使用，仿真電路的連接與調(diào)試。6電路裝配與調(diào)試；儀器儀表的使用方法。7電路常見故障排查。項(xiàng)目引導(dǎo)項(xiàng)目要求：項(xiàng)目要求：1工作任務(wù)：電子生日蠟燭控制電路的設(shè)計(jì)、制作與調(diào)試2電路功能：當(dāng)用火給熱敏器件加熱，點(diǎn)亮LED，并使得音樂IC演奏樂曲；當(dāng)嘴對(duì)著MIC 吹氣時(shí)，LED 斷電熄滅,音樂IC 也斷電停止播放音樂。項(xiàng)目引導(dǎo)參考電路：參考電路：項(xiàng)目引導(dǎo)項(xiàng)目咨詢：項(xiàng)目咨詢：工作任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)一認(rèn)識(shí)三極管1掌握三極管兩種類型的結(jié)構(gòu)、符號(hào)

3、及分類；2掌握三極管的電流放大作用及其放大基本條件；3理解三極管的輸入、輸出特性曲線、主要參數(shù)及溫度對(duì)三極管參數(shù)的影響；4掌握三極管型號(hào)的命名方式，能使用儀表熟練判別三極管管腳和質(zhì)量好壞。任務(wù)二基本放大電路1理解放大電路的基本概念、一般組成、要求及其性能指標(biāo)；2理解共射放大電路的工作原理；3掌握共射放大電路的分析方法（估算法、圖解法、小信號(hào)模型法），進(jìn)行電路分析，完成參數(shù)計(jì)算；4理解溫度對(duì)放大電路性能的影響，并能采取相應(yīng)措施改善電路性能；5掌握共集、共基電路的結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)及其應(yīng)用。6能獨(dú)立完成放大電路仿真調(diào)試，實(shí)物搭接與性能測(cè)試；任務(wù)三多級(jí)放大電路1掌握多級(jí)放大器的常見耦合方式及特點(diǎn)；2掌握

4、多級(jí)放大器的主要性能指標(biāo)的估算方法；3理解頻率特性的一般概念，掌握三極管共射放大電路的頻率特性；4能獨(dú)立完成多級(jí)放大電路的仿真調(diào)試，電路搭接與性能測(cè)試。任務(wù)1：認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體三極管2.1.1 三極管的結(jié)構(gòu)與類型 1三極管的分類 (1)按結(jié)構(gòu)(導(dǎo)電類型)劃分：NPN和PNP。 (2)按所用半導(dǎo)體材料劃分：硅管和鍺管。 (3)按用途劃分：放大管和開關(guān)管。 (4)按工作頻率劃分：低頻管和高頻管。 (5)按功率大小劃分：小功率管、中功率管、大功率管。 2三極管的結(jié)構(gòu)、電路符號(hào) 三極管結(jié)構(gòu)與符號(hào)如圖所示。它們有三區(qū)：集電區(qū)、基區(qū)、發(fā)射區(qū)；三極：各對(duì)應(yīng)引出的電極分別稱為集電極c（Collector）、基極b（

5、Base）和發(fā)射極e（Emitter）；兩結(jié)：發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)Je，基區(qū)與集電區(qū)之間的PN結(jié)稱為集電結(jié)Jc。 （a）NPN型 （b） PNP型 任務(wù)1：認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體三極管2.1.1 三極管的結(jié)構(gòu)與類型2三極管的外形結(jié)構(gòu)任務(wù)1：認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體三極管2.1.1 三極管的結(jié)構(gòu)與類型注意： (1)兩種管子的電路符號(hào)用發(fā)射極箭頭方向的不同以示區(qū)別，箭頭方向表示發(fā)射結(jié)正偏時(shí)發(fā)射極電流的實(shí)際方向。 (2)三極管具有信號(hào)放大作用。 (3)保證放大的制造工藝：基區(qū)很薄且摻雜濃度低，發(fā)射區(qū)摻雜濃度高，集電結(jié)的面積比發(fā)射結(jié)的面積大等。 (4)在使用時(shí)三極管的發(fā)射極和集電極不能互換。一、三極管放大的基本條

6、件 （1）放大的偏置條件：Je正偏，Jc反偏。（2）NPN管具有放大作用時(shí)的電位關(guān)系：UCUBUE； PNP管：UCUBUE。 任務(wù)1：認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體三極管2.1.2 三極管的電流分配與放大原理二、三極管各電極上的電流分配 NPN型三極管的電流分配實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，圖中，IB為基極電流，IC為集電極電流，IE為發(fā)射極電流，它們的方向如圖中箭頭所示。UBE為發(fā)射結(jié)的正偏壓，UCE為集電極與發(fā)射極之間的電壓。任務(wù)1：認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體三極管2.1.2 三極管的電流分配與放大原理 調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)電路的電位器RP可以改變UBE并產(chǎn)生相應(yīng)的基極電流IB，而IB的變化又將引起IC和IE的變化。每產(chǎn)生一個(gè)IB值，就有一組IC

7、和IE值與之對(duì)應(yīng)，該實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)見下表。 由上表得出規(guī)律：IE=IB+IC，即發(fā)射極電流等于基極電流與集電極電流之和。三極管三個(gè)電極上的電流分配表 任務(wù)1：認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體三極管2.1.2 三極管的電流分配與放大原理由上表可知，當(dāng)IB從0.02mA變化到0.03mA時(shí)， IC隨之從1.14mA變化到了1.74mA，則兩變化量之比（1.74-1.14）/（0.03-0.02）=60，說明此時(shí)三極管IC的變化量為IB的變化量的60倍。（1）三極管的電流放大作用就是基極電流IB的微小變化控制了集電極電流IC較大的變化。（2）三極管放大電流時(shí)，被放大的IC是由電源VCC提供的，并不是三極管自身生成的，放大的

8、實(shí)質(zhì)是小信號(hào)對(duì)大信號(hào)的控制作用。（3）三極管是一種電流控制器件。 任務(wù)1：認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體三極管2.1.2 三極管的電流分配與放大原理任務(wù)1：認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體三極管2.1.3 三極管的伏安特性及主要參數(shù)三極管的各個(gè)電極上電壓和電流之間的關(guān)系曲線稱為三極管的伏安特性曲線或特性曲線。常用的是輸入特性曲線和輸出特性曲線。三極管在電路中的連接方式（組態(tài)）不同，其特性曲線也不同。用NPN型管組成的共射特性曲線測(cè)試電路如圖所示。 三極管共射特性曲線測(cè)試電路 三極管的各個(gè)電極上電壓和電流之間的關(guān)系曲線稱為三極管的伏安特性曲線或特性曲線。常用的是輸入特性曲線和輸出特性曲線。三極管在電路中的連接方式（組態(tài)）不同，其特性曲線

9、也不同。 用NPN型管組成的共射特性曲線測(cè)試電路如圖所示。 三極管共射特性曲線測(cè)試電路 任務(wù)1：認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體三極管2.1.3 三極管的伏安特性及主要參數(shù) 一、輸入特性曲線（Input characteristic curves） 共射輸入特性曲線方程式：iB=f(uBE) uCE=常數(shù)。下圖為NPN型硅管3DG4的共射輸入特性曲線。 共射輸入特性曲線 任務(wù)1：認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體三極管2.1.3 三極管的伏安特性及主要參數(shù) (1) uCE0：c極與b極相連，相當(dāng)于兩個(gè)二極管并聯(lián)，輸入特性曲線與二極管伏安特性曲線的正向特性相似。 (2)uCE1V：曲線右移。 (3) uCE1V：曲線與uCE=1V時(shí)的曲線近

10、乎重合。實(shí)際中，通常就用uCE1V這條曲線來代表。 (4)三極管放大狀態(tài)的依據(jù)：硅管uBE=0.7V，鍺管uBE=0.2V。 一、輸入特性曲線（Input characteristic curves） 任務(wù)1：認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體三極管2.1.3 三極管的伏安特性及主要參數(shù)二、輸出特性曲線（Output characteristic curves） 1方程輸出特性曲線方程式：iC= f(uBE)iB=常數(shù)。 2輸出特性曲線測(cè)試測(cè)試時(shí)，先調(diào)節(jié)RP1使iB為某一值固定不變，再調(diào)節(jié)RP2，得到與之對(duì)應(yīng)的uCE和iC值，根據(jù)所對(duì)應(yīng)的值可在直角坐標(biāo)系中畫出一條曲線。重復(fù)上述步驟，可得不同IB值的曲線族，如下圖所示

11、。 任務(wù)1：認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體三極管2.1.3 三極管的伏安特性及主要參數(shù)射輸出特性曲線 由圖可知： (1)曲線起始部分較陡，且不同iB曲線的上升部分幾乎重合。(2)對(duì)一條曲線而言，uCE增大，iC增大，但當(dāng)uCE大于0.3V左右以后，曲線較平坦，只略有上翹。這說明三極管具有恒流特性。(3)輸出特性曲線不是直線，是非線性的，說明三極管是一種非線性器件。 二、輸出特性曲線（Output characteristic curves） 任務(wù)1：認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體三極管2.1.3 三極管的伏安特性及主要參數(shù)3三極管輸出特性曲線的四個(gè)區(qū) (1)放大區(qū)（Active region） (2)飽和區(qū)（Saturation r

12、egion） (3)截止區(qū)(Cutoff region) (4)擊穿區(qū)(Breakdown region) 4PNP管特性曲線由于電源電壓極性和電流方向不同，PNP管與NPN管的特性曲線是相反、“倒置”的。 二、輸出特性曲線（Output characteristic curves） 任務(wù)1：認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體三極管2.1.3 三極管的伏安特性及主要參數(shù)三、三極管的主要參數(shù)及溫度對(duì)特性的影響 三極管的參數(shù)用來表征管子性能優(yōu)劣和適用范圍，它是合理選用三極管的依據(jù)。 1、電流放大系數(shù)（Current amplification factor）電流放大系數(shù)是表征三極管放大能力的參數(shù)。電路工作狀態(tài)有兩種：電路

13、無交流信號(hào)輸入而工作在直流狀態(tài)時(shí)，稱為靜態(tài)；電路有交流信號(hào)輸入而工作在交流狀態(tài)時(shí)，稱為動(dòng)態(tài)。 1)共發(fā)射極電路直流電流放大系數(shù) 它反映靜態(tài)時(shí)集電極電流與基極電流之比值。 任務(wù)1：認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體三極管2.1.3 三極管的伏安特性及主要參數(shù)溫度升高，值增大。每升高1，值增加0.5%1%，反映在輸出特性曲線上就是各條曲線的間距增大。 3)共基極電路電流放大系數(shù)2)共發(fā)射極電路交流電流放大系數(shù) 在共基極電路（即信號(hào)從發(fā)射極輸入，集電極輸出，基極為輸入輸出的公共端）中，三極管的集電極電流IC與發(fā)射極電流IE之比稱為共基極電路直流電流放大系數(shù)。三、三極管的主要參數(shù)及溫度對(duì)特性的影響 任務(wù)1：認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體三極管2

14、.1.3 三極管的伏安特性及主要參數(shù) 2、極間反向電流（1）ICBO指發(fā)射極開路時(shí)集電極和基極之間的反向飽和電流。ICBO很小，溫度升高，ICBO增加。一般硅管熱穩(wěn)定性比鍺管好。下圖（a）為該參數(shù)的測(cè)試電路。（2）ICEO是指基極開路時(shí)，集電極和發(fā)射極之間的反向飽和電流，又稱為穿透電流。ICEO=(1+) ICBO。下 圖（b）為該參數(shù)的測(cè)試電路。 極間反向電流是由少數(shù)載流子形成的，其大小表征了管子的溫度特性。 三、三極管的主要參數(shù)及溫度對(duì)特性的影響 任務(wù)1：認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體三極管2.1.3 三極管的伏安特性及主要參數(shù)3、極限參數(shù) （1）集電極最大允許電流ICM(Maximum allowable

15、collector current)：是指當(dāng)下降到正常值的2/3時(shí)所對(duì)應(yīng)的IC值。當(dāng)IC超過這個(gè)值時(shí)，放大性能下降或損壞管子。 （2）反向擊穿電壓（Reverse breakdown voltage）U(BR)CBO ： 發(fā)射極開路時(shí)，集電極基極之間允許施加的最高反向電壓，超過此值，集電結(jié)發(fā)生反向擊穿。U(BR)EBO ： 集電極開路時(shí)，發(fā)射極基極之間允許施加的最高反向電壓。U(BR)CEO：基極開路時(shí)，集電極與發(fā)射極之間所能承受的最高反向電壓。為可靠工作，使用時(shí)VCC取U(BR)CEO的1/2或2/3。在輸出特性曲線中，iB0的曲線開始急劇上翹所對(duì)應(yīng)的電壓即為U(BR)CEO ，其值比U(B

16、R)CBO小。T，U(BR)。 三、三極管的主要參數(shù)及溫度對(duì)特性的影響 任務(wù)1：認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體三極管2.1.3 三極管的伏安特性及主要參數(shù) （3）集電極最大允許耗散功率PCM(Maximum allowable power dissipation)：PCM的大小主要決定于允許的集電結(jié)結(jié)溫。一般硅管約為150，鍺管約為70。顯然，PCM的大小與管子的散熱條件及環(huán)境溫度有關(guān)。且PCM= iCuCE，由此可畫出三極管的安全工作區(qū)。 三極管的安全工作區(qū)3、極限參數(shù) 三、三極管的主要參數(shù)及溫度對(duì)特性的影響 2.1.3 三極管的伏安特性及主要參數(shù)任務(wù)1：認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體三極管4、溫度對(duì)三極管參數(shù)的影響溫度升高，UB

17、E下降，三極管提前導(dǎo)通溫度升高，極間反向電流增大溫度升高，放大倍數(shù)變大溫度升高，反向擊穿電壓下降三、三極管的主要參數(shù)及溫度對(duì)特性的影響 2.1.3 三極管的伏安特性及主要參數(shù)任務(wù)1：認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體三極管要準(zhǔn)確地了解一只三極管類型、 性能與參數(shù), 可用專門的測(cè)量?jī)x器進(jìn)行測(cè)試, 但一般粗略判別三極管的類型和管腳, 可直接通過三極管的型號(hào)簡(jiǎn)單判斷, 也可利用萬用表測(cè)量方法判斷.下面具體介紹其型號(hào)的意義及利用萬用表的簡(jiǎn)單測(cè)量方法。 1三極管型號(hào)的意義三極管的型號(hào)一般由五大部分組成,如3AX31A、3DG12B、3CG14G等。下面以3DG110B為例說明各部分的命名含義。半導(dǎo)體三極管的判別與檢測(cè)方法技能訓(xùn)

18、練半導(dǎo)體三極管的直觀識(shí)別(1)第一部分由數(shù)字組成，表示電極數(shù)?！?”代表三極管。(2)第二部分由字母組成，表示三極管的材料與類型。如A表示PNP型鍺管，B表示NPN型鍺管，C表示PNP型硅管，D表示NPN型硅管。(3)第三部分由字母組成，表示管子的類型，即表明管子的功能 。(4)第四部分由數(shù)字組成,表示三極管的序號(hào)。(5) 第五部分由字母組成,表示三極管的規(guī)格號(hào)。 ) 1 (3)2(D) 3(G)4(110)5(B半導(dǎo)體三極管的判別與檢測(cè)方法技能訓(xùn)練半導(dǎo)體三極管的直觀識(shí)別bcebcecbecebecbcbecbeebc凸片凸片焊接片接管殼接管殼凸片距發(fā)射極引線45 角凸片距發(fā)射極引線45 角以

19、色點(diǎn)辨認(rèn)集電極以色點(diǎn)辨認(rèn)集電極ebc以色點(diǎn)辨認(rèn)集電極ecb典型三極管的管腳排列圖 半導(dǎo)體三極管的判別與檢測(cè)方法技能訓(xùn)練半導(dǎo)體三極管的直觀識(shí)別半導(dǎo)體三極管的判別與檢測(cè)方法技能訓(xùn)練萬用表檢測(cè)三極管基極的判別cbe紅筆紅筆黑筆V三極管基極的測(cè)試集電極和發(fā)射極的判別。 具體測(cè)試方法如圖2.12所示,圖（a）、（b）為PNP管的測(cè)試圖,圖（c）為NPN管的測(cè)試圖。根據(jù)硅管的發(fā)射結(jié)正向壓降大于鍺管的正向壓降的特點(diǎn),來判斷其材料。一般常溫下,鍺管正向壓降為0.20.3V,硅管的正向壓降為0.60.7V。根據(jù)如圖所示電路進(jìn)行測(cè)量,由電壓表的讀數(shù)大小確定是硅管還是鍺管。半導(dǎo)體三極管的判別與檢測(cè)方法技能訓(xùn)練萬用表

20、檢測(cè)三極管4 三極管的質(zhì)量粗判及代換方法1） 判別三極管的質(zhì)量好壞2） 三極管的代換方法通過上述方法的判斷, 如果發(fā)現(xiàn)電路中三極管已損壞, 更換時(shí)一般遵循下列原則:（1） 更換時(shí), 盡量更換相同型號(hào)的三極管。 （2）無相同型號(hào)更換時(shí), 新?lián)Q三極管的極限參數(shù)應(yīng)等于或大于原三極管的極限參數(shù), 如參數(shù)ICM、PCM、U（BR）CEO等。 （3）性能好的三極管可代替性能差的三極管。 如穿透電流ICEO小的三極管可代換ICEO大的, 電流放大系數(shù)高的可代替低的。 （4）在集電極耗散功率允許的情況下, 可用高頻管代替低頻管， 如3DG型可代替3DX型。 （5）開關(guān)三極管可代替普通三極管, 如3DK型代替3

21、DG型, 3AK型代替3AG型管。 半導(dǎo)體三極管的判別與檢測(cè)方法技能訓(xùn)練萬用表檢測(cè)三極管任務(wù)2：基本放大電路2.2.1 基本共射放大電路的組成 一、BJT放大電路的基本要求 要使BJT放大電路完成預(yù)定的放大功能，必須滿足以下要求： (1)有直流電源。三極管Je正偏，Jc反偏，工作在放大區(qū)。 (2)輸入信號(hào)能輸入。 (3)輸出信號(hào)能輸出。 (4)信號(hào)不失真地放大，滿足放大電路的性能指標(biāo)要求。 1放大倍數(shù)（Amplification） 放大倍數(shù)是衡量放大電路放大能力的指標(biāo)，常用A表示。放大倍數(shù)可分為電壓放大倍數(shù)、電流放大倍數(shù)和功率放大倍數(shù)等。放大電路框圖如圖所示。 二、放大電路的主要性能指標(biāo) 放大

22、電路框圖 任務(wù)2：基本放大電路2.2.1 基本共射放大電路的組成放大電路輸出電流與輸入電流之比，稱為電流放大倍數(shù)。工程上常用對(duì)數(shù)來表示放大倍數(shù)，稱為增益G，單位為分貝(dB) Gu=20lgAu Gi=20lgAi iiAioiuuAiou放大電路輸出電壓與輸入電壓之比，稱為電壓放大倍數(shù) 任務(wù)2：基本放大電路2.2.1 基本共射放大電路的組成 1放大倍數(shù)（Amplification）二、放大電路的主要性能指標(biāo) iuRiii 相當(dāng)于信號(hào)源的負(fù)載， 越大，信號(hào)源的電壓更多地傳輸?shù)椒糯箅娐返妮斎攵?。在電壓放大電路中，希望大一些?輸入電阻（Input resistance） 輸入電阻就是向放大電路輸

23、入端看進(jìn)去的交流等效電阻，在數(shù)值上等于輸入電壓與輸入電流之比，即任務(wù)2：基本放大電路2.2.1 基本共射放大電路的組成3輸出電阻（Output resistance） 輸出電阻的求法 輸出電阻就是從放大電路輸出端（不包括負(fù)載）看進(jìn)去的交流等效電阻。輸出電阻的求法如圖2.2.2所示，即先將信號(hào)源短路，保留內(nèi)阻，將負(fù)載開路，在輸出端加一交流電壓uo，產(chǎn)生電流io，輸出電阻等于uo與io之比，即 LsRuiuR, 0ooo任務(wù)2：基本放大電路2.2.1 基本共射放大電路的組成三、共射基本放大電路的組成 任務(wù)2：基本放大電路2.2.1 基本共射放大電路的組成1三極管VT三極管是電路中的核心元件，利用它

24、的電流放大作用，放大電路在集電極電路獲得放大了的電流。2集電極電源VCC為放大電路提供電源；保證集電結(jié)處于反向偏置。3集電極負(fù)載電阻RC將集電極電流的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，以實(shí)現(xiàn)電壓放大。即uCE = VCC - iCRC。4基極電源VBB和基極電阻RB使發(fā)射結(jié)處于正向偏置，并提供大小合適的基極電流IB，以使放大電路獲得合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。5耦合電容C1 和C2C1用來隔斷放大電路與信號(hào)源之間的直流通路，C2 用來隔斷放大電路與負(fù)載之間的直流通路。C1 和C2 起到交流耦合作用，保證交流信號(hào)暢通無阻地經(jīng)過放大電路。三、共射基本放大電路的組成 任務(wù)2：基本放大電路2.2.1 基本共射放大電路的組成

25、6放大電路的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)由以上電路的工作情況可知，在放大電路中，首先必須先對(duì)晶體管建立直流偏置電壓，形成直流電流，使放大器處于放大（工作）狀態(tài)，然后才能對(duì)輸入的交流小信號(hào)進(jìn)行放大，因此，在工作狀態(tài)下的放大電路中，既存在直流電流也存在交流電流。通常把放大電路在沒有交流信號(hào)輸入時(shí)的狀態(tài)稱為靜態(tài)，有交流信號(hào)輸入時(shí)的狀態(tài)則稱為動(dòng)態(tài)。7放大電路中電壓、 電流的方向及符號(hào)規(guī)定小寫字母小寫下標(biāo)（如ube，ic）為交流量；大寫字母大寫下標(biāo)（如UBE，IC）為直流量；小寫字母大寫下標(biāo)（如uBE，iC）為總的瞬時(shí)量（直流交流）；大寫字母小寫下標(biāo)（如Ube，Ic）為有效值。1估算法計(jì)算靜態(tài)工作參數(shù)任務(wù)2：基本放大電路

26、2.2.2共射基本放大電路的靜態(tài)分析所有電容對(duì)于直流信號(hào)而言相當(dāng)于開路。因此，將耦合電容C1、C2 開路，放大電路簡(jiǎn)化為如圖 (b)所示，稱為直流等效電路。由VCC、Rb和三極管VT 構(gòu)成的基極回路可得1估算法計(jì)算靜態(tài)工作參數(shù)任務(wù)2：基本放大電路2.2.2共射基本放大電路的靜態(tài)分析UBEQ（硅管約為0.6 0.8V，鍺管約為0.2 0.3V）比VCC小得多，因此為分析計(jì)算方便，UBEQ可以忽略不計(jì)。利用IC = IB的關(guān)系，可以求得：從VCC、Rc和三極管VT構(gòu)成的集電極回路可得UCEQUCEQ = VCCICQRc 1用圖解法確定Q 點(diǎn)任務(wù)2：基本放大電路2.2.2共射基本放大電路的靜態(tài)分析

27、由上式可得在令I(lǐng)C =0，得UCE = VCC，可確定直線經(jīng)過點(diǎn)（VCC，0）；令UCE =0，得IC = VCC / Rc，可知直線也經(jīng)過點(diǎn)（0，VCC/ Rc）。三極管輸出特性曲線的圖中畫出經(jīng)過（VCC，0）和（0，VCC/ Rc）兩點(diǎn)決定的直線，稱為直流負(fù)載線。由圖可知，IB不同，靜態(tài)工作點(diǎn)在負(fù)載線上的位置亦不同。因此，在VCC和Rc 等參數(shù)均保持不變時(shí)，只需要調(diào)整Rb，即可改變IB的大小，從而調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)Q的位置。Q沿直流負(fù)載線變化情況如下：RbIBQ點(diǎn)沿負(fù)載線下移；RbIBQ點(diǎn)沿負(fù)載線上移?！纠? -1】在下圖(a)所示的電路中，已知晶體管的 = 50，UBEQ = 0.7V，其他

28、參數(shù)如圖中所示，試估算電路的靜態(tài)工作點(diǎn)IBQ，ICQ，UCEQ。解: 根據(jù)已知條件，估算電路的靜態(tài)工作點(diǎn)可分四個(gè)步驟：第1步：畫出電路的直流通路，如圖 (b)所示。第2步：根據(jù)基極回路計(jì)算基極電流IBQ，則：第3步：利用基極電流與集電極電流之間的關(guān)系，可得：ICQ = IBQ = 5040A =2mA第4步：根據(jù)集電極回路可得UCEQ，即：UCEQ = VCC - ICQRc =12 24 = 4V 【例2 -2】在圖2-18(a)所示的電路中，已知VCC = 12V，Rb = 120k，Rc =3k，RL =3k，晶體管電流放大系數(shù) = 50，試求放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)ICQ，IBQ，UCEQ

29、。解：根據(jù)已知條件，估算電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，首先畫出電路的直流通路，如圖2-18 (b)所示。其次，根據(jù)基極回路有：IBQ Rb + Rc IBQ + Rc IBQ = VCC - UBEQ根據(jù)上式可得：再次，利用基極電流與集電極電流之間的關(guān)系，可得：ICQ = IBQ = 5041A = 2.1mA最后，根據(jù)集電極回路，可得：UCEQ = VCC - Rc（IBQ + ICQ）= 12 - 3(4110-3 +2.1)V =5.67V任務(wù)2：基本放大電路2.2.3 共射基本放大電路的動(dòng)態(tài)分析1圖解法動(dòng)態(tài)分析1）畫交流通路根據(jù)前面所學(xué)內(nèi)容，很顯然在靜態(tài)時(shí)，由于隔直電容C2的作用，RL對(duì)電路的Q點(diǎn)

30、沒有影響。而動(dòng)態(tài)工作時(shí)的情況則不同，隔直電容C1和C2在具有一定頻率的信號(hào)作用下，其容抗可以忽略；同時(shí)考慮到電源VCC的內(nèi)阻很小，可視為短路。這樣便可畫出如下圖 (a)所示電路的交流通路2）交流負(fù)載電阻的計(jì)算任務(wù)2：基本放大電路2.2.3 共射基本放大電路的動(dòng)態(tài)分析1圖解法動(dòng)態(tài)分析放大電路的交流負(fù)載電阻為RL與Rc的并聯(lián)值，即：直流負(fù)載線的斜率是1/Rc，顯然，交流負(fù)載線的斜率為1/RL，由此可見，交流負(fù)載線要比直流負(fù)載線更陡峭一些。交流負(fù)載線和直流負(fù)載線必然在Q點(diǎn)相交，由此可知：經(jīng)過點(diǎn)Q（UCEQ，ICQ）和點(diǎn)UCEM（UCEM，0）作直線，即交流負(fù)載線。2.2.3 共射基本放大電路的動(dòng)態(tài)分

31、析1圖解法動(dòng)態(tài)分析任務(wù)2：基本放大電路當(dāng)接入交流信號(hào)時(shí)，放大電路將處在動(dòng)態(tài)工作情況，可以根據(jù)輸入信號(hào)電壓ui的波形，通過圖形變換過程確定輸出電壓uo的波形，從而可以得出ui與uo之間的相位關(guān)系和動(dòng)態(tài)范圍。圖解法動(dòng)態(tài)分析的步驟是先根據(jù)輸入信號(hào)電壓ui在輸入特性上畫出iB的波形，然后根據(jù)iB的變化，可以在輸出特性上畫出iC和uCE的波形，即可得到uo的波形?？蓪D解動(dòng)態(tài)分析總結(jié)如下：沒有輸入交流信號(hào)時(shí)，三極管各電極都是恒定的電流和電壓（IB、IC、UCE ），當(dāng)在放大電路輸入端加入輸入信號(hào)電壓后，iB、iC、uCE都在原來靜態(tài)直流量的基礎(chǔ)上疊加了一個(gè)交流量，即：iB = IB + ib，iC =

32、IC + ic，uCE = UCE + uce因此，放大電路中電壓、電流包含兩個(gè)分量：一個(gè)是靜態(tài)工作情況決定的直流成分IB、IC、UCE；另一個(gè)是由輸入電壓引起的交流成分ib、ic和uce。雖然這些電流、電壓的瞬時(shí)值是變化的，但它們的方向始終是不變的。uCE中的交流分量uce（即經(jīng)C2隔直后的交流輸出電壓uo）的幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比ui大，且同為正弦波電壓，體現(xiàn)了放大作用。從圖2-22中還可以看到，uo（uce）與ui相位相反。這種現(xiàn)象稱為放大電路的反相作用，因而共射極放大電路又叫做反相電壓放大器，它是一種重要的三極管電路組態(tài)。合適的靜態(tài)工作點(diǎn)是電路實(shí)現(xiàn)不失真放大的必要條件。任務(wù)2：基本放大電路2.2.

33、3 共射基本放大電路的動(dòng)態(tài)分析2三極管小信號(hào)微變等效電路模型在實(shí)際應(yīng)用中，如果放大電路的輸入信號(hào)電壓很小，就可以設(shè)想把三極管小信號(hào)范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來代替，三極管的小信號(hào)微變等效電路模型如圖所示。利用這個(gè)簡(jiǎn)化模型來分析低頻放大電路，可以得放大電路的各主要指標(biāo)，如電壓、電流放大倍數(shù)、放大電路的輸入電阻及輸出電阻等，其誤差很小，在工程上是可以滿足要求的。rbe是對(duì)交流而言的一個(gè)動(dòng)態(tài)電阻，在小信號(hào)情況下為常數(shù)任務(wù)2：基本放大電路2.2.3 共射基本放大電路的動(dòng)態(tài)分析2三極管小信號(hào)微變等效電路模型式中，rbb為基區(qū)體電阻，對(duì)于低頻小功率管，rbb約為300左右。式中UT 為溫度相關(guān)的常量，在

34、室溫（300K）時(shí)，其值為26mV，這樣在工程上，上式就簡(jiǎn)化為：任務(wù)2：基本放大電路2.2.3 共射基本放大電路的動(dòng)態(tài)分析3發(fā)射極放大電路的微變等效電路分析基本共射放大電路的微變等效電路如圖 (b)所示，畫出微變等效電路的基本步驟如下：將電源和電容器視為短路，畫出交流通路，如圖 (a)所示。用三極管的小信號(hào)模型代替交流通路中的三極管符號(hào)（注意管腳），如圖 (b)所示。標(biāo)出各支路和節(jié)點(diǎn)之間的電流、電壓關(guān)系，如圖 (b)所示。求解電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro。任務(wù)2：基本放大電路2.2.3 共射基本放大電路的動(dòng)態(tài)分析求電壓放大倍數(shù)Au，根據(jù)電壓放大倍數(shù)的定義，有：計(jì)算輸入電阻ri任

35、務(wù)2：基本放大電路2.2.3 共射基本放大電路的動(dòng)態(tài)分析計(jì)算輸出電阻ro1、溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響 1）溫度升高使反向飽和電流ICBO增大2）溫度升高使電流放大系數(shù)增大3）溫度升高使發(fā)射結(jié)電壓UBE減小 任務(wù)2：基本放大電路2.2.4 穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的放大電路射極偏置電路1、分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的組成 圖中，Rb1為上偏置電阻，Rb2為下偏置電阻，Re為發(fā)射極電阻，Ce為射極旁路電容，它的作用使電路的交流信號(hào)放大能力不因Re存在而降低。 任務(wù)2：基本放大電路2.2.4 穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的放大電路射極偏置電路2、分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的工作原理 當(dāng)Rb1、Rb2選擇適當(dāng)，使流過Rb1的電流I1IB時(shí)

36、，流過Rb2的電流I2I1IBI1，則RRVRUb2b1CCb2B 若電路滿足I1（510）IB，UB（510）UBE由上式可知，UB由Rb1、Rb2分壓而定，與溫度變化基本無關(guān)。任務(wù)2：基本放大電路2.2.4 穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的放大電路射極偏置電路 如果溫度升高使IC增大，則IE增大，發(fā)射極電位UE=IERe升高，結(jié)果使UBE=UBUE減小，IB相應(yīng)減小，從而限制了IC的增大，使IC基本保持不變。上述穩(wěn)定工作點(diǎn)的過程可表示為 要提高工作點(diǎn)的熱穩(wěn)定性，應(yīng)要求I1IB和UBUBE。 2、分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的工作原理 任務(wù)2：基本放大電路2.2.4 穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的放大電路射極偏置電路 應(yīng)當(dāng)指出，

37、分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路只能使工作點(diǎn)基本不變。實(shí)際上，當(dāng)溫度變化時(shí)，由于變化，IC也會(huì)有變化。在熱穩(wěn)定性中，隨溫度變化的影響最大，利用Re可減小對(duì)Q點(diǎn)的影響。也可采用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒p小溫度變化的影響。 1）靜態(tài)工作點(diǎn)估算（靜態(tài)分析） 2、分壓式放大電路的分析任務(wù)2：基本放大電路2.2.4 穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的放大電路射極偏置電路 2）動(dòng)態(tài)分析2、分壓式放大電路的分析任務(wù)2：基本放大電路2.2.4 穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的放大電路射極偏置電路Ro = Rc 3）靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出波形的影響 輸出信號(hào)波形與輸入信號(hào)波形存在差異稱為失真。由于三極管特性的非線性造成的失真稱為非線性失真（Nonlinear distor

38、tion），分為截止失真和飽和失真。由于三極管在部分時(shí)間內(nèi)截止而引起的失真，稱為截止失真。由于三極管在部分時(shí)間內(nèi)飽和而引起的失真，稱為飽和失真。 任務(wù)2：基本放大電路2.2.4 穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的放大電路射極偏置電路2、分壓式放大電路的分析為了減小或避免非線性失真，必須合理選擇靜態(tài)工作點(diǎn)位置，一般選在交流負(fù)載線的中點(diǎn)附近，同時(shí)限制輸入信號(hào)的幅度。 3）靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出波形的影響 任務(wù)2：基本放大電路2.2.4 穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的放大電路射極偏置電路2、分壓式放大電路的分析1、共集電路的組成、工作原理及其應(yīng)用 共集電極電路電原理圖和交流通路如圖所示。從交流通路中可以看出，信號(hào)從基極輸入，從發(fā)射極輸出

39、，集電極是輸入、輸出回路的公共端，故稱為共集電極電路。由于被放大的信號(hào)從發(fā)射極輸出，故又名“射極輸出器”。 1）電路組成任務(wù)2：基本放大電路2.2.4 共集電極放大電路和共基極放大電路(a)共集電極電路 (b)直流等效電路 (c)交流等效電路電源VCC給三極管V的集電結(jié)提供反偏電壓，又通過Rb給發(fā)射結(jié)提供正偏電壓，使V工作在放大區(qū)。ui通過輸入耦合電容C1加到V的基極，uo通過輸出耦合電容C2送到負(fù)載RL上。 VCCIBRbUBEIERe，又IE=(1+)IB 則 ebCCRRVRRUVI)1 (1ebBECCB）（ IC =IB UCE = VCCIEReVCCICRe共集電路求Q點(diǎn)思路：I

40、B(IE)ICUCE。Re有穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的作用，當(dāng)IC因溫度升高而增大時(shí)，Re上的壓降（IERe）上升，導(dǎo)致UBE下降，牽制了IC的上升。 1、共集電路的組成、工作原理及其應(yīng)用 任務(wù)2：基本放大電路2.2.4 共集電極放大電路和共基極放大電路2）靜態(tài)分析3）共集電路性能指標(biāo)估算及其應(yīng)用 （1）由于輸入電阻高，故用作高輸入電阻的輸入級(jí)。 （2）由于輸出電阻低，可提高帶負(fù)載能力，穩(wěn)定輸出電壓，故用作低輸出電阻的輸出級(jí)。 （3）因Au1，可以隔離前后級(jí)的影響，起阻抗變換和緩沖作用，故用作多級(jí)放大電路的中間級(jí)。 1、共集電路的組成、工作原理及其應(yīng)用 任務(wù)2：基本放大電路2.2.4 共集電極放大電路和

41、共基極放大電路Rc為集電極電阻，Re為發(fā)射極偏置電阻，Rb1、Rb2為基極分壓偏置電阻，構(gòu)成分壓式偏置電路。大電容Cb使基極對(duì)地交流短路。其交流通路如圖（b）所示，信號(hào)從發(fā)射極輸入，從集電極輸出，基極是輸入、輸出回路的公共端。 任務(wù)2：基本放大電路2.2.4 共集電極放大電路和共基極放大電路2、共基電路的組成、工作原理及其應(yīng)用 1)求Q點(diǎn) 共基電路的直流通路與共射分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的直流通路完全相同，靜態(tài)工作點(diǎn)的求法與之相同。思路：UBIE ICUCE。 2)共基電路的性能指標(biāo)估算 3)特點(diǎn)及適用場(chǎng)合共基電路允許的工作頻率較高，高頻特性較好，多用于高頻和寬頻帶電路和恒流源電路中。 rRRAb

42、eLcu）（11bebeeirrRRRo=Rc 任務(wù)2：基本放大電路2.2.4 共集電極放大電路和共基極放大電路3、共基電路的組成、工作原理及其應(yīng)用 任務(wù)2：基本放大電路2.2.4 共集電極放大電路和共基極放大電路任務(wù)3：多級(jí)放大電路2.3.1 多級(jí)放大電路的耦合方式與基本特點(diǎn)常用的有：阻容耦合（Resistor capacitor coupled）；變壓器耦合（Transformer coupled）；直接耦合（Direct coupled）；光電耦合（Photo coupled）。 1、阻容耦合 下圖是用電容C2將兩個(gè)單級(jí)放大器連接起來的兩級(jí)放大器?？梢钥闯?，第一級(jí)的輸出信號(hào)是第二級(jí)的輸入

43、信號(hào)，第二級(jí)的輸入電阻Ri2是第一級(jí)的負(fù)載。這種通過電容和下一級(jí)輸入電阻連接起來的方式，稱為阻容耦合。 任務(wù)3：多級(jí)放大電路2.3.1 多級(jí)放大電路的耦合方式與基本特點(diǎn) 阻容耦合的優(yōu)點(diǎn)： 電容隔直，每一級(jí)的Q點(diǎn)各自獨(dú)立，互不影響，這樣就給電路的設(shè)計(jì)、調(diào)試和維修帶來很大的方便。 只要耦合電容選得足夠大，就可將前一級(jí)的輸出信號(hào)在相應(yīng)頻率范圍內(nèi)幾乎不衰減地傳輸?shù)较乱患?jí)，使信號(hào)得到充分利用。 缺點(diǎn)：不能用于直流或緩慢變化信號(hào)的放大。 任務(wù)3：多級(jí)放大電路2.3.1 多級(jí)放大電路的耦合方式與基本特點(diǎn) 2、變壓器耦合 級(jí)與級(jí)之間通過變壓器連接的方式，稱為變壓器耦合。下圖為變壓器耦合兩級(jí)放大電路，第一級(jí)與第

44、二級(jí)、第二級(jí)與負(fù)載之間均采用變壓器耦合方式。 變壓器耦合有以下優(yōu)點(diǎn)： 變壓器隔直，各級(jí)的Q點(diǎn)相互獨(dú)立。 在傳輸信號(hào)的同時(shí)，變壓器還有阻抗變換作用，以實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。 缺點(diǎn)：它的頻率特性較差，常用于選頻放大或要求不高的功率放大電路。 3、直接耦合 前級(jí)的輸出端直接與后級(jí)的輸入端相連接的方式，稱為直接耦合。如圖所示。 任務(wù)3：多級(jí)放大電路2.3.1 多級(jí)放大電路的耦合方式與基本特點(diǎn) 直接耦合放大電路存在問題： 各級(jí)的Q點(diǎn)不獨(dú)立，相互影響，相互牽制； 需要合理地安排各級(jí)的直流電平，使它們之間能正確配合； 易產(chǎn)生零點(diǎn)漂移。 零點(diǎn)漂移就是當(dāng)放大電路的輸入信號(hào)為零時(shí)，輸出端還有緩慢變化的電壓產(chǎn)生。 優(yōu)點(diǎn)：低

45、頻特性好，可用于直流和交流以及變化緩慢信號(hào)的放大。圖中采用了雙電源和NPN與PNP兩種管型互補(bǔ)直接耦合方式。由于電路中只有半導(dǎo)體管和電阻，便于集成，故直接耦合在集成電路中獲得廣泛應(yīng)用。 4、光電耦合 級(jí)與級(jí)之間通過光電耦合器相連接的方式，稱為光電耦合。由光敏三極管作為接收管的光電耦合器和由光敏二極管作為接收端的光電耦合器如下圖所示。 光耦合器還有達(dá)林頓型、高速型、雙向晶閘管型、集成電路光耦合器等。 由于它是通過電-光-電的轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)級(jí)間的耦合，優(yōu)點(diǎn)：各級(jí)的直流工作點(diǎn)相互獨(dú)立。采用光電耦合，可以提高電路的抗干擾能力。 任務(wù)3：多級(jí)放大電路2.3.1多級(jí)放大電路的耦合方式與基本特點(diǎn)單級(jí)放大器的某些

46、性能指標(biāo)可作為分析多級(jí)放大器的依據(jù)。多級(jí)放大器的主要性能指標(biāo)采用以下方法估算。 1、電壓放大倍數(shù) 由于前級(jí)的輸出電壓就是后級(jí)的輸入電壓，因此，多級(jí)放大器的電壓放大倍數(shù)等于各級(jí)放大倍數(shù)之積，對(duì)于n級(jí)放大電路， 注意：在計(jì)算末級(jí)以外各級(jí)的電壓放大倍數(shù)時(shí)，應(yīng)將后級(jí)的輸入電阻作為前級(jí)的負(fù)載。 AAAAunu2u1uAAAAunu2u1u20lg20lg20lg20lg任務(wù)3：多級(jí)放大電路2.3.2多級(jí)放大電路的參數(shù)計(jì)算 2、輸入電阻 多級(jí)放大器的輸入電阻Ri就是第一級(jí)的輸入電阻Ri1，即 Ri=Ri1。 3、輸出電阻 多級(jí)放大器的輸出電阻等于最后一級(jí)（第n級(jí)）的輸出電阻Ron，即 Ro=Ron。 任務(wù)3：多級(jí)放大電路2.3.2多級(jí)放大電路的參數(shù)計(jì)算 放大電路的頻率特性可用電壓放大倍數(shù)與頻率的關(guān)系來描述，即 1、頻率響應(yīng)的基本概念和