三極管基本應(yīng)用及其分析方法

1、2.2.1 三極管直流電路的分析三極管直流電路的分析2.2.2 三極管放大電路及其分析方法三極管放大電路及其分析方法2.2.3 三極管開關(guān)電路三極管開關(guān)電路概述概述三極管基本應(yīng)用三極管基本應(yīng)用根據(jù)放大特性構(gòu)成根據(jù)放大特性構(gòu)成放大電路放大電路根據(jù)飽和區(qū)、截止區(qū)所具有的根據(jù)飽和區(qū)、截止區(qū)所具有的開關(guān)特性構(gòu)成開關(guān)特性構(gòu)成開關(guān)電路開關(guān)電路。根據(jù)恒流特性構(gòu)成根據(jù)恒流特性構(gòu)成電流源電路電流源電路分析方法分析方法圖解法圖解法模型分析法模型分析法或工程近似分析法或工程近似分析法三極管直流電路主要作用：確定三極管直流電路主要作用：確定Q點(diǎn)或構(gòu)成電流源電路。點(diǎn)或構(gòu)成電流源電路。分析方法：主要采用工程近似分析法，也

2、可用圖解法。分析方法：主要采用工程近似分析法，也可用圖解法。例例2.2.1 圖示為某硅三極管的直流電路和圖示為某硅三極管的直流電路和輸出特性曲線輸出特性曲線，試試求該直流電路中的求該直流電路中的基極電流、集電極電流、發(fā)射結(jié)電壓和集基極電流、集電極電流、發(fā)射結(jié)電壓和集-射極電壓（通常分別用射極電壓（通常分別用IBQ 、ICQ 、UBEQ 、UCEQ表示）。表示）。2.2.1 三極管直流電路的分析三極管直流電路的分析例例2.2.1解：解：（1 1）用工程近似分析法求解）用工程近似分析法求解 UBEQ0.7V 放大區(qū)內(nèi)放大區(qū)內(nèi)iB每每增大增大10A時(shí)，時(shí)，iC約增大約增大1mA，故可得，故可得 =1

3、mA /10A =100 設(shè)三極管處于放大狀態(tài)，則設(shè)三極管處于放大狀態(tài)，則 可見三極管確實(shí)工作于放大狀態(tài)，其基極電流、集電極電流、發(fā)可見三極管確實(shí)工作于放大狀態(tài)，其基極電流、集電極電流、發(fā)射結(jié)電壓和集射結(jié)電壓和集-射極電壓分別為射極電壓分別為 IBQ=30A ICQ=3mA UBEQ 0.7V UCEQ=3V A30mA03. 0mA1787 . 06BBEQBBBQ RUVIQQ1000.033CBIImAmA3mAmA QQ63 130.3CECCCCUVIRVV （）V3V0.3V例題：例題： P81 2.4(a)、(b)作業(yè)：作業(yè)： P81 2.4（b）（）（c）（）（e） 例例2.2

4、.1解解 續(xù)：續(xù)： （2）用圖解分析法求解）用圖解分析法求解 首先由首先由UBEQ0.7V ，估算得，估算得 IBQ30A由于由于VCC6V，RC1k，令，令iC0，則，則uCEVCC6V，可得橫軸截點(diǎn)，可得橫軸截點(diǎn)（6V，0）；令）；令uCE =0，得，得 iC=VCC /RC =6V/1k = 6mA, 可得縱軸截可得縱軸截點(diǎn)（點(diǎn)（0，6mA）。連接點(diǎn)）。連接點(diǎn)M、N ，便得直流負(fù)載線，便得直流負(fù)載線MN。 根據(jù)根據(jù)輸出回路直流負(fù)載方程輸出回路直流負(fù)載方程 ，作輸出直流負(fù)載線，作輸出直流負(fù)載線MNCCCCCERiVu 例例2.2.1解解 續(xù)：續(xù)： （2）用圖解分析法求解）用圖解分析法求解

5、首先由首先由UBEQ0.7V ，估算得，估算得 IBQ30A直流負(fù)載線與直流負(fù)載線與 IBQ=30A對(duì)應(yīng)的輸出曲線相交于對(duì)應(yīng)的輸出曲線相交于Q點(diǎn)，由點(diǎn)，由Q點(diǎn)坐標(biāo)可讀得點(diǎn)坐標(biāo)可讀得 ICQ3mA UCEQ3V根據(jù)根據(jù)輸出回路直流負(fù)載方程輸出回路直流負(fù)載方程 ，作輸出直流負(fù)載線，作輸出直流負(fù)載線MNCCCCCERiVu 作業(yè)：作業(yè)：P81 2.6 2.2.2 三極管放大電路及其分析方法三極管放大電路及其分析方法放大電路主要作用：不失真地放大小信號(hào)。放大電路主要作用：不失真地放大小信號(hào)。 分析方法：主要采用小信號(hào)模型分析法，也可用圖解法分析方法：主要采用小信號(hào)模型分析法，也可用圖解法 為便于分析，

6、通常對(duì)符號(hào)有約定，以發(fā)射結(jié)電壓和基極為便于分析，通常對(duì)符號(hào)有約定，以發(fā)射結(jié)電壓和基極電流為例：電流為例： 靜態(tài)量為靜態(tài)量為 UBE 、IB（或（或UBEQ 、IBQ） 動(dòng)態(tài)量的瞬時(shí)量為動(dòng)態(tài)量的瞬時(shí)量為 ube、ib 動(dòng)態(tài)量的有效值為動(dòng)態(tài)量的有效值為 Ube、Ib 動(dòng)態(tài)量的幅值為動(dòng)態(tài)量的幅值為 Ubem、Ibm 正弦波信號(hào)的相量為正弦波信號(hào)的相量為 、 總量（等于靜態(tài)量加動(dòng)態(tài)量）為總量（等于靜態(tài)量加動(dòng)態(tài)量）為 uBE、iB beUbI2.2.2 單管共射放大電路的工作原理分析單管共射放大電路的工作原理分析iBTuBE+uCEVCCRBRCC1C2+ui+uo+iCiEUBEuBEtOIBiBtO

7、ICiCtOUCEuCEtOUBEIB？ uce = iCRC C或或 uo = uce = iCRCuBE = UBE+ ui ICuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotOSiniUumi 又又 uCE = VCC iC RC 即即 VCC iC RC = UCE+ uce 由于直流分量由于直流分量UCE 及及VCC被被C2隔斷隔斷uo與與ui反相反相iBTuBE+uCEVCCRBRCC1C2+ui+uo+iCiEiB=IB+ibiC=IC+icuCE = UCE+ uce一、圖解分析法一、圖解分析法例例2.2.2 圖（圖（a）為三極管放大電路，）為三極管放大電路，u i

8、=10 sin t（mV）。電）。電容容C1、C2 對(duì)交流信號(hào)呈現(xiàn)的容抗近似為零。三極管輸入、輸出特對(duì)交流信號(hào)呈現(xiàn)的容抗近似為零。三極管輸入、輸出特性曲線如圖（性曲線如圖（b）所示，試用圖解法求三極管的輸入電流）所示，試用圖解法求三極管的輸入電流iB、輸、輸入電壓入電壓uBE、輸出電流、輸出電流iC、輸出電壓、輸出電壓uCE和放大電路的電壓放大倍和放大電路的電壓放大倍數(shù)數(shù)Au=uo/ ui 。例例2.2.2 解：解：（1 1）畫直流通路，直流圖解確定）畫直流通路，直流圖解確定Q Q點(diǎn)點(diǎn)IBQ30A ICQ3mA UBEQ0.7V UCEQ3V 例例2.2.2 解：解：（1 1）畫直流通路，直流

9、圖解確定）畫直流通路，直流圖解確定Q Q點(diǎn)點(diǎn)IBQ30A ICQ3mA UBEQ0.7V UCEQ3V （2）交流圖解求三極管的動(dòng)態(tài)電流、電壓）交流圖解求三極管的動(dòng)態(tài)電流、電壓（3）求三極管瞬時(shí)電流、電壓）求三極管瞬時(shí)電流、電壓uBEUBEQu iUBEQU im sin t (0.70.01sin t) V iBIBQi bIBQI bm sin t （3010 sin t）A iCICQi cICQI cm sin t （3sin t）mA uCEUCEQuceUCEQ - U cem sin t ( 3 - sin t) V （4） 求求 Au=uo/ ui uouce ( sin t)

10、 V 例例2.2.2 解：解：（1 1）畫直流通路，直流圖解確定）畫直流通路，直流圖解確定Q Q點(diǎn)點(diǎn)IBQ30A ICQ3mA UBEQ0.7V UCEQ3V （2）交流圖解求三極管的動(dòng)態(tài)電流、電壓）交流圖解求三極管的動(dòng)態(tài)電流、電壓（3）求三極管瞬時(shí)電流、電壓）求三極管瞬時(shí)電流、電壓uBEUBEQu iUBEQU im sin t (0.70.01sin t) V iBIBQi bIBQI bm sin t （3010 sin t）A iCICQi cICQI cm sin t （3sin t）mA uCEUCEQuceUCEQ U cem sin t ( sin t) V （4） 求求 Au

11、=uo/ ui 可見該電路實(shí)現(xiàn)了交流電壓放大作用可見該電路實(shí)現(xiàn)了交流電壓放大作用 負(fù)號(hào)表明輸出電壓與輸入電壓相位相反負(fù)號(hào)表明輸出電壓與輸入電壓相位相反100)mV( sin10)V( sinio ttuuAu uouce ( sin t) V 討論：討論：CE放大電路工作波形有何特點(diǎn)？放大電路工作波形有何特點(diǎn)？n ib、ic與與ube 同相，同相， uce與與它們它們反相反相n 信號(hào)很小，管子能始終線性工作信號(hào)很小，管子能始終線性工作 因此電流得到不失真放大因此電流得到不失真放大 電壓得到不失真放大電壓得到不失真放大n 電流、電壓的大小隨信號(hào)電流、電壓的大小隨信號(hào)的變的變 化而化而變化，但其極

12、性變化，但其極性始終不始終不 變，極性變，極性由靜態(tài)量決定由靜態(tài)量決定。截止區(qū)截止區(qū)iC C/mAuCE/VOtiC C/mAOQQ2Q1飽和區(qū)飽和區(qū)ICVCEtOuCE/V飽和失真飽和失真截止失真截止失真Q點(diǎn)位于交流負(fù)點(diǎn)位于交流負(fù)載線的中點(diǎn)處載線的中點(diǎn)處非線性非線性失真現(xiàn)象：失真現(xiàn)象：Q點(diǎn)過低點(diǎn)過低引起截止失真引起截止失真Q點(diǎn)過高點(diǎn)過高引起飽和失真引起飽和失真信號(hào)太大信號(hào)太大引起飽和、截止失真引起飽和、截止失真討論：為實(shí)現(xiàn)不失真放大，應(yīng)注意什么？討論：為實(shí)現(xiàn)不失真放大，應(yīng)注意什么？應(yīng)提高應(yīng)提高Q點(diǎn)點(diǎn)應(yīng)降低應(yīng)降低Q點(diǎn)點(diǎn)應(yīng)減小信號(hào)應(yīng)減小信號(hào)措施：措施：可見：為實(shí)現(xiàn)不失真放大，應(yīng)保證可見：為實(shí)現(xiàn)不

13、失真放大，應(yīng)保證Q點(diǎn)合適，信號(hào)在動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)變化點(diǎn)合適，信號(hào)在動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)變化* 例例 用示波器觀測(cè)用示波器觀測(cè)到圖（到圖（a）所示電路的）所示電路的uo 波形如圖（波形如圖（b）所示，）所示，試問這是何種失真？如何調(diào)節(jié)試問這是何種失真？如何調(diào)節(jié) RB 的移動(dòng)觸點(diǎn)才能消除之的移動(dòng)觸點(diǎn)才能消除之？答：截止失真答：截止失真 觸點(diǎn)觸點(diǎn)下移下移(RB減小，減小，IB增大，增大，Q點(diǎn)上升）點(diǎn)上升） 作業(yè)：作業(yè)： P82 2.9 圖解法圖解法的優(yōu)缺點(diǎn)的優(yōu)缺點(diǎn) 小信號(hào)模型分析法思路：小信號(hào)模型分析法思路： 當(dāng)信號(hào)足夠小時(shí)，三極管線性工作，因此可用一個(gè)具有當(dāng)信號(hào)足夠小時(shí)，三極管線性工作，因此可用一個(gè)具有 相同伏安

14、特性的線性電路來等效，使相同伏安特性的線性電路來等效，使本來很復(fù)雜的非線本來很復(fù)雜的非線 性電路的分析簡(jiǎn)化為線性電路的分析。性電路的分析簡(jiǎn)化為線性電路的分析。 工程分析中，通常工程分析中，通常先用估算法進(jìn)行靜態(tài)分析，先用估算法進(jìn)行靜態(tài)分析， 再用小信號(hào)模型分析法進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。再用小信號(hào)模型分析法進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。二、二、 三極管的小信號(hào)模型三極管的小信號(hào)模型 （微變等效電路）分析法（微變等效電路）分析法二、二、 三極管的小信號(hào)模型三極管的小信號(hào)模型 （微變等效電路）分析法（微變等效電路）分析法簡(jiǎn)簡(jiǎn)化化1. 三極管的小信號(hào)模型（又稱三極管的小信號(hào)模型（又稱H 參數(shù)簡(jiǎn)化小信號(hào)模型）參數(shù)簡(jiǎn)化小信號(hào)模型）

15、稱為三極管的共發(fā)射極輸入電阻，稱為三極管的共發(fā)射極輸入電阻，為動(dòng)態(tài)電阻為動(dòng)態(tài)電阻 CEQCECEQCEbbeBBEbeUuUuiuiur 稱為三極管的共發(fā)射極輸出電阻，稱為三極管的共發(fā)射極輸出電阻，為動(dòng)態(tài)電阻。很大。為動(dòng)態(tài)電阻。很大。BQBBQBcceCCEceIiIiiuiur 如何獲取三極管小信號(hào)模型參數(shù)？如何獲取三極管小信號(hào)模型參數(shù)？UA稱為厄爾利稱為厄爾利電壓電壓 查手冊(cè)中查手冊(cè)中h fe(mA)mV)(26)1 (200 )1 (EQEQTbb EQTbb beIIUrIUrr CQAceIUr 討論討論對(duì)對(duì)小信號(hào)模型小信號(hào)模型應(yīng)注意應(yīng)注意: （1）適用條件：放大區(qū)、低頻、小信號(hào)）適

16、用條件：放大區(qū)、低頻、小信號(hào) （2）參數(shù)與）參數(shù)與Q點(diǎn)有關(guān)；點(diǎn)有關(guān)； 等效電阻是動(dòng)態(tài)電阻。等效電阻是動(dòng)態(tài)電阻。 1. 三極管輸入回路的等效三極管輸入回路的等效n 當(dāng)當(dāng)輸入信號(hào)較小輸入信號(hào)較小時(shí)，在靜態(tài)工作點(diǎn)附近的輸入特性在時(shí)，在靜態(tài)工作點(diǎn)附近的輸入特性在小范小范圍內(nèi)圍內(nèi)可近似線性化?？山凭€性化。O常數(shù)Ubbe常數(shù)UBBEbeCECEiuiurn 晶體管的輸入電阻晶體管的輸入電阻:n 三極管的三極管的B、E兩端可等效為一個(gè)兩端可等效為一個(gè)線性電阻線性電阻rbe。)()(26)1(200bemAImVrrrEQebbb 常數(shù)iiiiCEQCECEQCEUubcUuBCO+Tuce+ubeibeb

17、ciCib brbe+bcuce+ubeeiCib3. 放大電路的微變等效電路放大電路的微變等效電路(1) 微變等效電路法的動(dòng)態(tài)分析步驟微變等效電路法的動(dòng)態(tài)分析步驟)()(26)1(200bemAImVrrrEQebbb (2) 單管共射放大電路中的兩條通路分析單管共射放大電路中的兩條通路分析n 交流輸入信號(hào)交流輸入信號(hào) ui = 0 ；只有直流信號(hào)的作用；只有直流信號(hào)的作用；n 畫直流通路的方法：畫直流通路的方法：電容開路；電感短路。電容開路；電感短路。（為什么？）（為什么？）TUCCRBRCC1C2+ui+uo+TUCCRBRC斷開斷開斷開斷開BBECCQBRUUIBCCBRVIQ BCI

18、IQ TRBui+uo+RCRL短路短路短路短路對(duì)地短路對(duì)地短路共射放大電路的交流通路共射放大電路的交流通路bceRBui+uo+RCRLiiib icTRBui+uo+RCRLibTVCCRBRCC1C2+vi+uo+icrbeib bibT1VCC+12VRB300KC1C2+vi+uo+icRC2KRL2KT1RB300KRC2KVCC+12V A37.7RUVIBBECCQBmAIIQ77.3BC 890261200 261200be )mA(I)mV()()mA(I)mV()(rrrCQEQebbbT1RB300KRC2KVCC+12V+uo+ib icRB300KRC2KRL2Ki

19、iuiT1vi+uo+ib icRB300KRC2KRL2Krbeib b例例2.2.3解：解：圖示硅三極管放大電路中，圖示硅三極管放大電路中，RS為信號(hào)源內(nèi)阻，為信號(hào)源內(nèi)阻，RL為外為外接負(fù)載電阻，接負(fù)載電阻，C1、C2為隔直耦合電容，為隔直耦合電容，=100，us=10sin t（mV），試求），試求 iB、uBE、iC、uCE 。 （1）畫直流通路，估算）畫直流通路，估算Q點(diǎn)點(diǎn)UBEQ 0.7VmA024. 0mA4707 . 012BBEQBBQB RUVImA4 .2mA024.0100BQCQ II V5 . 5V)7 . 24 . 212(CEQCCCEQ RIVU例例2.2.3

20、 解續(xù)：解續(xù)：交流通路交流通路（2）畫交流通路和小信號(hào)等效電路）畫交流通路和小信號(hào)等效電路交流電流流通路徑交流電流流通路徑例例2.2.3 解續(xù)：解續(xù)：小信號(hào)等效電路小信號(hào)等效電路交流通路交流通路（2）畫交流通路和小信號(hào)模型等效電路）畫交流通路和小信號(hào)模型等效電路（3）求）求 rbemA4 . 2CQCQBQEQ IIII kIUrr3 . 14 . 226)1001(200)1(EQTbbbe 例例2.2.3 解續(xù)：解續(xù)：（4）求動(dòng)態(tài)量）求動(dòng)態(tài)量 ube、ib、ic、ucemV sin2 . 7mV3 . 14703 . 147051. 03 . 14703 . 1470 sin10/sbeB

21、SbeBbetturRRrRu A sin5 . 5A3 . 1sin2 . 7bebebttrui mA sin0.55A sin5 . 5100 bcttii V sin85. 0V 6 . 37 . 26 . 37 . 2sin55. 0)/(LCccettRRiu （5）求總量）求總量 uBE、iB、iC、uCEV ) sin102 . 70.7(3beBEQBEtuUu A )sin5 . 524(bBQBtiIi mA )sin55. 04 . 2(cCQCtiIi V ) sin85. 05 . 5(ceCEQCEtuUu 例例2.2.3 解續(xù)：解續(xù)：作業(yè)：作業(yè)： P82 2.7

22、 2.8 飽和時(shí)飽和時(shí)C、E間等效為開關(guān)閉合，間等效為開關(guān)閉合， 截止時(shí)截止時(shí)C、E間等效為開關(guān)斷開間等效為開關(guān)斷開 三極管開關(guān)電路中輸入信號(hào)的幅度應(yīng)足夠大，以三極管開關(guān)電路中輸入信號(hào)的幅度應(yīng)足夠大，以保證保證三極管可靠地工作于飽和或截止?fàn)顟B(tài)。三極管可靠地工作于飽和或截止?fàn)顟B(tài)。2.2.3 三極管開關(guān)電路三極管開關(guān)電路可靠關(guān)斷條件：可靠關(guān)斷條件：發(fā)射結(jié)反偏或零偏發(fā)射結(jié)反偏或零偏可靠閉合條件：可靠閉合條件：iB IBS CSI 或者：或者：對(duì)對(duì)NPN硅管滿足硅管滿足 UCE 0.3VICSICS 稱集電極飽和電流稱集電極飽和電流IBS 稱基極臨界飽和電流稱基極臨界飽和電流UCES稱飽和壓降稱飽和壓

23、降UCESICS由外電路確定。由外電路確定。例如：例如：CCESCCCSRUVI 例例2.2.4三極管開關(guān)電路分析舉例三極管開關(guān)電路分析舉例例例2.2.4 圖圖（a）所示）所示硅三極管電路中，硅三極管電路中，=50 ，輸入電壓為一，輸入電壓為一方波，如圖方波，如圖(b)所示，試畫出輸出電壓波形。所示，試畫出輸出電壓波形。例例2.2.4 解：解：n uI = 0 時(shí)，三極管發(fā)射結(jié)零偏截止，時(shí)，三極管發(fā)射結(jié)零偏截止， IC 0 , 故故uO 5V。 n 當(dāng)當(dāng)uI =3.6V時(shí)，設(shè)三極管飽和，則時(shí)，設(shè)三極管飽和，則 uO =UCES 0.3V 可見當(dāng)可見當(dāng)uI =3.6V時(shí)，時(shí)，iBIBS，三極管確

24、實(shí)可靠飽，三極管確實(shí)可靠飽和，因此和，因此uO 0.3V 。uO 波形如圖（波形如圖（c）所示。）所示。mA7 . 4mA13 . 05CCESCCCS RUVImA094. 0mA507 . 4CSBS II而而實(shí)際基極電流實(shí)際基極電流 mA145. 0mA207 . 06 . 3B i三極管電路分析綜合練習(xí)三極管電路分析綜合練習(xí)1圖示電路中三極管均為硅管，試求各電路的圖示電路中三極管均為硅管，試求各電路的 IC、UCE、UO * 三極管電路分析綜合練習(xí)三極管電路分析綜合練習(xí)1解：解： 圖（圖（a）中，發(fā)射結(jié)正偏導(dǎo)通，故）中，發(fā)射結(jié)正偏導(dǎo)通，故UBE 0.7V設(shè)三極管工作在放大狀態(tài)，則設(shè)三極

25、管工作在放大狀態(tài)，則IC IE 1.77mA UO=UC=10V - 1.775.1V=0.97VUCE=UC UE=0.97V ( 0.7V)=1.67V 由于由于UCE0.3V，故上述假設(shè)及結(jié)論均正確，故上述假設(shè)及結(jié)論均正確mAmAIE1.7736)(0.70解：解： 圖（圖（b）中，發(fā)射結(jié)正偏導(dǎo)通，故）中，發(fā)射結(jié)正偏導(dǎo)通，故UEB 0.7VUE=2V+0.7V=2.7V設(shè)三極管工作在放大狀態(tài)，則設(shè)三極管工作在放大狀態(tài)，則IE= mA=1.43mA1 . 57 . 210 IC IE =1.43mAUO=UC=(31.43 6)V= 1.71V UCE=UC UE = 1.71V 2.7V= 4.41V 由于該由于該P(yáng)NP型硅管的型硅管的UCE 0.3V，故上述，故上述假設(shè)及結(jié)論都是正確的假設(shè)及結(jié)論都是正確的 *三極管電路分析綜合練習(xí)三極管電路分析綜合練習(xí)1 續(xù)續(xù)圖示電路中三極管均為硅管，試求各電路的圖示電路中三極管均為硅管，試求各電路的 IC、UCE、UO 三極管電路分析綜合練習(xí)三極管電路分析綜合練習(xí)2*三極管電路分析綜合練習(xí)三極管電路分析綜合練習(xí)2三極管放大電路如圖所示，三極管放大電路如圖所示，VCC=12V，UBEQ=0.6V，=50，試，試分析：（分析：（1）為使靜態(tài)參數(shù)）為使靜態(tài)參數(shù) ICQ= 1.5 mA，UCEQ= 6V，則，則RC