三極管與集成運(yùn)算放大器

第一頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五§5-1三極管§5-2基本放大電路§5-3反饋與振蕩§5-4多級放大電路§5-5集成運(yùn)算放大器第二頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五§5-1三極管1．了解三極管的結(jié)構(gòu)、類型和符號。2．掌握三極管的電流放大作用。3．了解三極管的主要參數(shù)。4．掌握用萬用表簡易檢測三極管的方法。學(xué)習(xí)目標(biāo)第三頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五一、三極管的結(jié)構(gòu)和類型

常見三極管的外形第四頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五三極管有兩個(gè)PN結(jié)，對應(yīng)的三個(gè)半導(dǎo)體區(qū)分別為發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)，從三個(gè)區(qū)引出的三個(gè)電極分別為發(fā)射極、基極和集電極，分別用E、B、C或e、b、c表示。發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，集電區(qū)與基區(qū)之間的PN結(jié)稱為集電結(jié)。第五頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五三極管結(jié)構(gòu)示意圖及圖形符號a)NPN型b)PNP型第六頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五幾種常見三極管封裝形式與管腳排列第七頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五二、三極管的電流放大作用三極管集電極電流與相應(yīng)的基極電流之比，稱為三極管的直流電流放大系數(shù)（）。將三極管看作一個(gè)廣義節(jié)點(diǎn)，根據(jù)基爾霍夫節(jié)點(diǎn)電流定律，可知,所以三極管三個(gè)電極的電流關(guān)系為第八頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五的大小反映了三極管放大電流的能力。必須強(qiáng)調(diào)的是，這種電流放大能力實(shí)質(zhì)是對的控制能力，因?yàn)闊o論還是都是來自電源，如果沒有電源，三極管本身是不能放大電流的。第九頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五三、三極管的工作電壓

NPN型三極管放大電路第十頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五發(fā)射結(jié)加正向偏置電壓，集電結(jié)加反向偏置電壓，這是三極管電流放大的外部條件。這時(shí)三極管三個(gè)電極的電位有如下關(guān)系：

如果流過發(fā)射極、基極和集電極的電流分別用IE、IB和IC表示，則有：

（1）（2）（3）第十一頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五四、三極管的輸出特性1．三極管的輸出特性曲線三極管輸出特性曲線第十二頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五2．三極管的三個(gè)工作區(qū)根據(jù)三極管的工作狀況，我們可以在三極管輸出特性曲線族上劃分為放大區(qū)、截止區(qū)和飽和區(qū)。三極管的三個(gè)工作區(qū)第十三頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五（1）放大區(qū)在本區(qū)域里，每條輸出特性曲線近似為一條水平直線，且相鄰曲線間隔均勻；三極管的集電極電流遠(yuǎn)大于基極電流，并且與基極電流成正比。（2）截止區(qū)在本區(qū)域里，基極電流大小為零，集電極電流很小，接近于零。第十四頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五（3）飽和區(qū)在本區(qū)域里，集-射極之間電壓較小，集電極電流與基極電流不成正比，但與集-射極電壓有著明顯的關(guān)系。我們把這個(gè)區(qū)域稱為飽和區(qū)。第十五頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五3．三極管的開關(guān)特性a）集-射極近似于斷開的開關(guān)b）集-射極近似于接通的開關(guān)三極管的開關(guān)特性第十六頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五五、三極管的主要參數(shù)1．共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)用符號（或）表示，它是指集電極電流與基極電流的比值，即第十七頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五2．共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)用符號（或）表示，它是指集電極電流增量與基極電流增量的比值，即第十八頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五3．集-基反向飽和電流集-基反向飽和電流用符號表示，它是指在發(fā)射極懸空、集電結(jié)處于反向偏置情況下流過集電極的電流。

ICBO示意圖

第十九頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五4．集-射反向飽和電流集-射反向飽和電流用符號ICEO表示，它是指在基極懸空、集-射處于反向偏置情況下流過集電極的電流。

ICEO示意圖第二十頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五5．集電極最大允許電流集電極最大允許電流用ICM符號表示，它是指下降到正常值的2/3時(shí)的集電極電流。6．集-射反向擊穿電壓集-射反向擊穿電壓用符號或來表示。第二十一頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五7．集電結(jié)最大允許耗散功率集電結(jié)最大允許耗散功率用符號表示，當(dāng)集電極電流與集-射極電壓的乘積達(dá)到或超過該值時(shí)，三極管極易過熱燒毀。根據(jù)三極管的極限參數(shù)，我們可以在三極管輸出特性曲線族上劃分為安全工作區(qū)、限制區(qū)、限制區(qū)和擊穿區(qū)。第二十二頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五三極管的工作區(qū)和限制區(qū)第二十三頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五六、用萬用表檢測三極管1．確定基極和管型確定三極管的基極三極管的檢測第二十四頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五2．確定集電極和發(fā)射極在確定基極后，如果是NPN型管，可將紅、黑表筆分別接在兩個(gè)未知電極上，表針應(yīng)指向無窮大處。測試任意兩個(gè)電極間電阻第二十五頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五再用手把基極和黑表筆所接管腳一起捏緊（注意兩極不能相碰，即相當(dāng)于接入一個(gè)電阻，記下此時(shí)萬用表測得的阻值。用手將基極和黑表筆所接管腳捏緊第二十六頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五然后對調(diào)管腳，用同樣的方法再測得一個(gè)電阻，比較兩次結(jié)果，讀數(shù)較小的一次黑表筆所接的管腳為集電極，紅表筆所接為發(fā)射極。若兩次測試表針均不動，則表明三極管已失去放大能力。對調(diào)三極管管腳再次測量第二十七頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五§5-2基本放大電路1．掌握基本共射放大電路的組成和工作原理。2．了解分壓式共射放大電路穩(wěn)定工作點(diǎn)的原理。3．了解共集放大電路（射隨器）的特點(diǎn)和應(yīng)用。學(xué)習(xí)目標(biāo)第二十八頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五一、基本共射放大電路

1．電路組成基本共射放大電路由三極管V、基極電阻、集電極負(fù)載電阻，輸入耦合電容C1、輸出耦合電容C2和直流電源等組成?；竟采浞糯箅娐返诙彭?，共九十五頁，編輯于2023年，星期五2．電路中各元件的作用（1）三極管VT它是放大電路的核心，起電流放大作用，可將微小的基極電流變化量轉(zhuǎn)換成較大的集電極電流變化量。電路中基極→發(fā)射極為輸入回路，集電極→發(fā)射極為輸出回路，以發(fā)射極為公共端，所以稱為共射放大電路。第三十頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五（2）直流電源為三極管和負(fù)載提供能源，同時(shí)為三極管提供實(shí)現(xiàn)電流放大的外部條件，即發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。（3）基極偏置電阻和配合為三極管提供一個(gè)合適的靜態(tài)偏置電流使三極管能不失真地放大交流信號。（4）集電極負(fù)載電阻將集電極電流的變化量轉(zhuǎn)換成集電極電壓電壓的變化量，從而實(shí)現(xiàn)電壓放大。第三十一頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五（5）耦合電容C1、C2起“隔直通交”的作用：隔直——隔離直流電源對信號源和負(fù)載的影響，同時(shí)也隔離信號源和負(fù)載對三極管直流工作狀態(tài)的影響。通交——當(dāng)C1，C2足夠大時(shí)，它們的容抗很小，可近似看做短路，這樣可讓交流信號順利通過。第三十二頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五3．電路工作原理（1）直流偏置（2）電流放大和電壓放大共射放大電路的電流和電壓波形第三十三頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五4．放大電路的估算分析法（1）靜態(tài)工作點(diǎn)的估算放大電路的直流通路a)共射放大電路b)直流通路第三十四頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五（2）放大電路交流參數(shù)的估算1)三極管的輸入電阻2）放大電路的輸入電阻

放大電路的交流通路放大電路的輸入電阻第三十五頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五3）放大電路的輸出電阻4）交流電壓放大倍數(shù)放大電路的輸出電阻第三十六頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五二、分壓式共射放大電路1．電路組成分壓式共射放大電路a)分壓式電路b)直流通路c)交流通路第三十七頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五2．穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理適當(dāng)選擇Rb1和Rb2的值，使Rb1上所流過的直流電流I1遠(yuǎn)大于IBQ（一般選5~10倍）。這時(shí)基極電壓UBQ就由UCC和Rb1與Rb2的分壓比確定，即第三十八頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五三、共集放大電路（射隨器）1．電路組成共集放大電路a)原理電路b)直流通路c)交流通路第三十九頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五2．電路特點(diǎn)（1）電壓放大倍數(shù)小于1、且接近于1。（）（2）輸出電壓與輸入電壓同相位。（3）輸入電阻較大。（4）輸出電阻較小。第四十頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五3．電路應(yīng)用（1）用作輸入級，因其輸入電阻大，可以減輕信號源的負(fù)擔(dān)。（2）用作輸出級，因其輸出電阻小，可以提高帶負(fù)載的能力。（3）用在兩級共射放大器之間作為隔離級（或稱緩沖級），因其輸入電阻大，對前級影響??；因其輸出電阻小，對后級的影響也小。第四十一頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五§5-3反饋與振蕩1．理解和掌握反饋的基本概念，了解反饋的類型。2．了解負(fù)反饋對放大器性能的影響。3．了解和正弦波振蕩器的基本組成和振蕩條件。4．了解LC正弦波振蕩器的組成，會判斷電路能否起振。學(xué)習(xí)目標(biāo)第四十二頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五一、反饋1．反饋的定義輸出量（電壓或電流）的一部分或全部通過一定的電路形式送回到輸入回路，并對輸入量產(chǎn)生影響的過程稱為反饋。

反饋放大電路方框圖第四十三頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五2．反饋的類型（1）正反饋和負(fù)反饋根據(jù)反饋極性的不同，可將反饋分為正反饋和負(fù)反饋。反饋極性的判斷a)正反饋b)負(fù)反饋第四十四頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五（2）電壓反饋和電流反饋根據(jù)負(fù)反饋信號從輸出端取樣方式的不同，可分為電壓反饋與電流反饋。反饋電路在輸出端的取樣分析a)電壓反饋b)電流反饋第四十五頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五（3）串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋根據(jù)反饋信號與輸入信號連接方式（也稱比較方式）的不同，可分為串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋。反饋信號與輸入信號的連接方式a)串聯(lián)反饋b)并聯(lián)反饋第四十六頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五在放大電路中主要是引入負(fù)反饋，若同時(shí)考慮反饋電路與輸入、輸出回路的連接方式，負(fù)反饋放大器可以歸納為以下四種類形：（1）電流串聯(lián)負(fù)反饋。（2）電壓串聯(lián)負(fù)反饋。（3）電流并聯(lián)負(fù)反饋。（4）電壓并聯(lián)負(fù)反饋。第四十七頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五3．負(fù)反饋對放大電路性能的影響（1）放大倍數(shù)下降，但穩(wěn)定性能提高（2）減小了非線性失真負(fù)反饋減小非線性失真第四十八頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五（3）展寬了通頻帶（4）改變了放大器的輸入、輸出電阻1）對輸入電阻的影響2）對輸出電阻的影響負(fù)反饋對輸入電阻的影響a)串聯(lián)負(fù)反饋b)并聯(lián)負(fù)反饋第四十九頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五二、正弦波振蕩器1．正弦波振蕩器的基本組成正弦波振蕩電路框圖第五十頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五2．自激振蕩的條件（1）振幅平衡條件AF=1（考慮到能量損耗，實(shí)際應(yīng)取AF≥1）（2）相位平衡條件根據(jù)反饋信號與輸入信號相位相同的要求，則基本放大電路與反饋網(wǎng)絡(luò)的總相移必須等于2的整數(shù)倍，即第五十一頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五3．變壓器反饋式LC振蕩電路只要三極管的電流放大系數(shù)合適，L1與L的匝數(shù)比合適，即可滿足振幅平衡條件。該電路振蕩頻率為共射變壓器反饋式LC振蕩電路第五十二頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五4．三點(diǎn)式LC振蕩電路三點(diǎn)式LC振蕩電路分電感三點(diǎn)式和電容三點(diǎn)式兩種。它們的共同點(diǎn)是：在交流通路中，LC諧振回路的三個(gè)引出端分別與三極管的三個(gè)極相連。其與發(fā)射極相連的為兩個(gè)相同性質(zhì)電抗，與基極相連的為兩個(gè)相反性質(zhì)電抗。這一接法俗稱“射同基反”，凡是按這一法則連接的三點(diǎn)式振蕩器，必定滿足相位平衡條件，否則不可能起振。

第五十三頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五（1）電感三點(diǎn)式振蕩電路電感三點(diǎn)式振蕩電路a)分立元件組成的電路b)交流通路c)集成運(yùn)放組成的電路振蕩頻率：

第五十四頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五（2）電容三點(diǎn)式振蕩電路電容三點(diǎn)式振蕩電路a)分立元件組成的電路b)交流通路c)集成運(yùn)放組成的電路振蕩頻率：

第五十五頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五反饋與振蕩在汽車電路中的應(yīng)用

一、開環(huán)控制與閉環(huán)控制1．開環(huán)控制系統(tǒng)如果控制系統(tǒng)的輸出量對系統(tǒng)沒有控制作用，即系統(tǒng)無反饋，這個(gè)系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)方框圖第五十六頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五2.閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)是把輸出量檢測出來，經(jīng)過物理量的轉(zhuǎn)換，再反饋到輸入端去與輸入量進(jìn)行比較，并利用比較后的偏差信號，經(jīng)過控制器（調(diào)節(jié)器）對控制對象進(jìn)行控制，以抑制內(nèi)部或外部擾動對輸出量的影響，減少輸出量的誤差。閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖第五十七頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五汽車空調(diào)示意圖第五十八頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五二、點(diǎn)火電路的振蕩波形汽車示波器顯示的點(diǎn)火波形第五十九頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五§5-4多級放大電路1．理解和掌握反饋的基本概念，了解反饋的類型。2．了解負(fù)反饋對放大器性能的影響。3．了解和正弦波振蕩器的基本組成和振蕩條件。學(xué)習(xí)目標(biāo)第六十頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五多級放大電路由多個(gè)單級放大電路連接而成。多級放大電路的第一級為輸入級，也稱為前置級，最后一級為輸出級，也稱為功放級。多級放大電路的組成第六十一頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五一、級間耦合方式多級放大電路中各單級電路之間的連接稱為耦合。1．阻容耦合阻容耦合放大器第六十二頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五2．變壓器耦合耦合變壓器的作用是隔斷前后級的直流聯(lián)系，同時(shí)把前級輸出的交流信號通過電磁感應(yīng)傳送到后級。變壓器耦合放大器第六十三頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五3．直接耦合所謂直接耦合，就是把前一級放大電路的輸出端直接連接到后一級放大電路的輸入端。直接耦合放大器第六十四頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五4．光電耦合光電耦合多級放大電路是以光電耦合器為媒介來實(shí)現(xiàn)信號的耦合和傳輸?shù)?。光電耦合器簡稱光耦。光電耦合放大器a)電路原理圖b)光電耦合器第六十五頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五二、電壓放大倍數(shù)和輸入、輸出電阻1．電壓放大倍數(shù)三級放大電路方框圖第六十六頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五第一級電壓放大倍數(shù)第二級電壓放大倍數(shù)第三級電壓放大倍數(shù)多級放大電路總的電壓放大倍數(shù)2．輸入電阻和輸出電阻多級放大電路的輸入電阻就是第一級（輸入級）放大電路的輸入電阻，多級放大器的輸出電阻就是最后一級（輸出級）放大電路的輸出電阻。第六十七頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五三極管在汽車電路中的應(yīng)用一、在風(fēng)窗玻璃洗滌液液位報(bào)警器中的應(yīng)用風(fēng)窗玻璃洗滌液液位報(bào)警器電路第六十八頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五二、在汽車電壓調(diào)節(jié)器中的應(yīng)用電壓調(diào)節(jié)電路器圖第六十九頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五三、在光電式車速傳感器中的應(yīng)用汽車光電式車速傳感器a）光電式車速傳感器外形b）是車速傳感器光電轉(zhuǎn)換電路第七十頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五§5-5集成運(yùn)算放大器1．了解集成運(yùn)放的電壓傳輸特性。2．掌握理想集成運(yùn)放工作于線性和非線性狀態(tài)時(shí)的特點(diǎn)。3．了解集成運(yùn)放的典型應(yīng)用電路。4．了解集成運(yùn)放在汽車電路中的應(yīng)用。學(xué)習(xí)目標(biāo)第七十一頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五一、集成運(yùn)算放大器的基本結(jié)構(gòu)、外形及符號集成運(yùn)算放大器簡稱“集成運(yùn)放”，它是一種高增益的多級直流放大器。主要由輸入級、中間級和輸出級等組成。集成運(yùn)放的結(jié)構(gòu)框圖第七十二頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五集成運(yùn)放有金屬圓殼式封裝、塑料雙列直插式封裝、單列直插式封裝、貼片式封裝等形式。集成運(yùn)放的常見封裝形式a)金屬圓殼式b)雙列直插式c)單列直插式d)貼片式第七十三頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五集成運(yùn)放的電路符號a）新國際符號b）舊符號第七十四頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五二、集成運(yùn)放的電壓傳輸特性根據(jù)輸出特性的不同，可分為線性工作區(qū)和非線性工作區(qū)兩個(gè)區(qū)。集成運(yùn)放的電壓傳輸特性曲線集成運(yùn)放的電壓傳輸特性第七十五頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五1．線性工作區(qū)2．非線性工作區(qū)當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，；第七十六頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五3．理想集成運(yùn)放工作在線性區(qū)的特點(diǎn)“虛斷”——兩輸入端與集成電路內(nèi)部近似斷開?！疤摱獭薄獌奢斎攵穗娢唤葡嗤??！疤摰亍薄缬幸粋€(gè)輸入端接地，則另一個(gè)輸入端電位近似接地。理想集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí)，無“虛短”和“虛地”特性，但作為理想集成運(yùn)放，“虛斷”始終存在。第七十七頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五三、集成運(yùn)放的線性應(yīng)用1．反相放大器反相放大器又稱為反相輸入比例運(yùn)算器。反相放大器基本電路集成運(yùn)放及其線性應(yīng)用第七十八頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五2．同相放大器同相放大器又稱同相輸入比例運(yùn)算器。同相放大器電壓跟隨器第七十九頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五3．加法運(yùn)算器4．減法運(yùn)算器加法運(yùn)算器基本電路減法運(yùn)算器基本電路第八十頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五四、集成運(yùn)放的非線性應(yīng)用1．單門限電壓比較器單門限電壓比較器基本電路集成運(yùn)放的